晶片工装装置和清晶片加工设备的制作方法

1.本实用新型涉及晶片加工技术领域，具体而言，涉及一种晶片工装装置和清晶片加工设备。


背景技术：

2.sic作为第三代半导体材料，其具有优秀的理化特性。sic晶片作为衬底材料其表面的平整度直接影响后段外延加工和芯片的良率及最终器件的性能稳定性。
3.晶片的工装装置需要固定不同尺寸的晶片时，现有技术往往采用夹头等硬件直接更换，导致要求加工4寸、6寸等尺寸晶片时需要进行更换相应对规格夹头。如此造成使用不便的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的包括，例如，提供了一种晶片工装装置和清晶片加工设备，其能够自适应地夹持不同尺寸的晶片，且机构简单，操作便利。
5.本实用新型的实施例可以这样实现：
6.第一方面，本实用新型提供一种晶片工装装置，设置在机台上用于夹持晶片，包括：
7.第一膨胀件和多个夹具组件；所述夹具组件均可活动地设置在所述机台上，多个所述夹具组件相互围合形成用于容纳晶片的夹持空间；多个所述夹具组件能够相互靠近以夹持或相互远离释放晶片；
8.所述第一膨胀件设置在所述机台上的所述夹持空间处，所述第一膨胀件能够膨胀而推动多个所述夹具组件相互远离。
9.本方案的晶片工装装置具有多个能够相互靠近以夹持晶片或相互远离释放晶片的夹具组件。进一步的，第一膨胀件设置在夹具组件相互围合形成用于容纳晶片的夹持空间中。但需要调整适应不同晶片尺寸时，第一膨胀件能够膨胀，从而推动多个夹具组件继续相互远离，进而能够夹持更大尺寸的晶片(如6寸的晶片)。而当需要夹持预设尺寸的晶片(如4寸的晶片)时，第一膨胀件收缩保持不膨胀的状态，从而使得便于预设尺寸晶片的迅速夹持。这里的第一膨胀件能通过是否膨胀以满足大于或等于预设尺寸晶片的夹持作业；进一步的，第一膨胀件能够通过膨胀的程度以适应更多尺寸的晶片的夹持作业。
10.综上，这样的晶片工装装置结构简单，能够通过第一膨胀件的是否膨胀来满足不同尺寸的晶片的加工，另一方面，第一膨胀件还能够通过调整其膨胀的径向尺寸二进一步适应不同尺寸的晶片的夹持要求。即第一膨胀件能够同时满足多种功能的需求，其费比效益产出比更大，经济效益更加出众。
11.在可选的实施方式中，当多个所述夹具组件能够相互靠近形成完整的环形。
12.在可选的实施方式中，所述第一膨胀件膨胀后成圆环形布置。
13.在可选的实施方式中，所述第一膨胀件通过充气实现膨胀而推动多个所述夹具组
件相互远离。
14.在可选的实施方式中，所述夹具组件包括顶针机构和夹持机构；
15.所述顶针机构设置在所述夹持机构上，且所述顶针机构用于夹持所述晶片；
16.所述夹持机构可活动地设置在所述机台上，所述第一膨胀件能够膨胀后抵持在所述夹持机构的内侧壁而推动所述夹具组件相互远离。
17.在可选的实施方式中，所述顶针机构包括底板件、顶板件和第二膨胀件；
18.所述底板件可活动地设置在所述夹持机构上，能够用于带动所述顶针机构靠近或远离所述夹持空间；
19.所述顶板件设置在所述底板件上方预设距离处，所述第二膨胀件设置在所述底板件和所述顶板件之间；且所述第二膨胀件能够膨胀以靠近所述夹持空间。
20.在可选的实施方式中，所述第二膨胀件具有斜楔面，所述斜楔面从所述顶板件向所述底板件的方向倾斜延伸；
21.所述斜楔面能够用于抵持所述晶片的边缘。
22.在可选的实施方式中，所述第二膨胀件通过充气实现膨胀而推动多个所述夹具组件相互远离。
23.在可选的实施方式中，所述顶针机构还包括感应器；
24.所述感应器设置在所述顶板件靠近所述第二膨胀件的一侧，所述感应器能够用于感应所述晶片是否抵接所述顶板件。
25.第二方面，本实用新型提供一种清晶片加工设备，包括机台和前述实施方式中任一项所述的晶片工装装置；
26.所述晶片工装装置可活动地设置在所述机台上。
27.本实用新型实施例的有益效果包括，例如：
28.本方案的晶片工装装置包括第一膨胀件和多个夹具组件。其中多个活动在机台上的夹具组件围合形成用于容纳晶片的夹持空间；而第一膨胀件能够膨胀而推动多个夹具组件相互远离。而当夹持预设尺寸的晶片(如4寸的晶片)时，第一膨胀件收缩保持不膨胀的状态，从而使得便于预设尺寸晶片的迅速夹持。当需要适应不同晶片尺寸时，第一膨胀件能够膨胀，从而推动多个夹具组件继续相互远离，进而能够夹持更大尺寸的晶片(如6寸的晶片)。进一步的，第一膨胀件能够通过进一步增加膨胀的程度以适应更多尺寸的晶片的夹持作业。
29.即第一膨胀件的是否膨胀来满足不同尺寸的晶片的加工，还能够通过调整其膨胀的径向尺寸二进一步适应不同尺寸的晶片的夹持要求，从而同时满足多种功能的需求，具有显著的经济效益。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
31.图1为本实用新型实施例的晶片工装装置的结构示意图；
32.图2为本实用新型实施例的晶片工装装置的夹持状态对比图；
33.图3为本实用新型实施例的夹具组件的工作流程图。
34.图标：10
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晶片工装装置；11
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夹持空间；100
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第一膨胀件；200
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夹具组件；210
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夹持机构；220
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顶针机构；221
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底板件；222
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顶板件；223
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第二膨胀件；223a
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斜楔面；224
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感应器；21
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机台；22
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清洗装置；30
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晶片。
具体实施方式
35.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
36.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
37.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
38.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
39.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。
41.sic作为第三代半导体材料，其具有禁带宽度大，击穿场强，热导率大，电子饱和漂移速度高，抗辐射能力强和良好化学稳定性等特性，成为新一代的电子器件关键材料。同时sic与制作大功率微波、电力电子、光电子器件的重要材料gan之间具有非常小的晶格失配和热膨胀系数差，使得sic成为新一代宽禁带半导体器件的重要衬底材料。在节能减排、国防建设、电子信息等方面有着可催生出上万亿的市场。
42.sic晶片作为衬底材料其表面的平整度直接影响后段外延加工和芯片的良率及最终器件的性能稳定性。sic晶体加工的工艺包含线切、研磨、倒角、退火、铜抛、抛光和100级无尘室清洗。从线切后开始每道加工制程逐步降低碳化硅衬底的表面表面平整度。抛光后晶片的平整度变得至关重要。抛光过程影响晶片表面平整度的主要因素有抛光垫，载具及抛光加工参数。
43.本专利主要针对晶片在机台的固定，和尺寸切换，现有技术对于机台实行的主要为硬件直接更换，导致要求4寸、6寸需要进行更换相应对规格夹头。
44.为改善上述sic晶片抛光载具的问题，在下面的实施例中提供一种晶片工装装置和清晶片加工设备。通过设计工装夹具调整，使载具满足不同直径晶片的刷洗，可以有效的
提升生产效率，降低成本。
45.请参考图1，本实施例提供了一种晶片工装装置10，设置在机台21上用于夹持晶片30，包括第一膨胀件100和多个夹具组件200。
46.夹具组件200均可活动地设置在机台21上，多个夹具组件200相互围合形成用于容纳晶片30的夹持空间11；多个夹具组件200能够相互靠近以夹持或相互远离释放晶片30；
47.第一膨胀件100设置在机台21上的夹持空间11处，第一膨胀件100能够膨胀而推动多个夹具组件200相互远离。
48.本方案的晶片工装装置10具有多个能够相互靠近以夹持晶片30或相互远离释放晶片30的夹具组件200。进一步的，第一膨胀件100设置在夹具组件200相互围合形成用于容纳晶片30的夹持空间11中。但需要调整适应不同晶片30尺寸时，第一膨胀件100能够膨胀，从而推动多个夹具组件200继续相互远离，进而能够夹持更大尺寸的晶片30(如6寸的晶片30)。而当需要夹持预设尺寸的晶片30(如4寸的晶片30)时，第一膨胀件100收缩保持不膨胀的状态，从而使得便于预设尺寸晶片30的迅速夹持。这里的第一膨胀件100能通过是否膨胀以满足大于或等于预设尺寸晶片30的夹持作业；进一步的，第一膨胀件100能够通过膨胀的程度以适应更多尺寸的晶片30的夹持作业。
49.综上，这样的晶片工装装置10结构简单，能够通过第一膨胀件100的是否膨胀来满足不同尺寸的晶片30的加工，另一方面，第一膨胀件100还能够通过调整其膨胀的径向尺寸二进一步适应不同尺寸的晶片30的夹持要求。即第一膨胀件100能够同时满足多种功能的需求，其费比效益产出比更大，经济效益更加出众。
50.请参照图1至3，以了解晶片工装装置10的更多结构细节。
51.需要说明的是，当第一膨胀件100膨胀时，相邻的夹具组件200的缝隙能够通过第一膨胀件100进行填充。
52.从图中可以看出，在本实用新型的本实施例中，当多个夹具组件200能够相互靠近形成完整的环形。如此使得夹角组件能够更好地适应晶片30的圆形外形，从而提高晶片工装装置10的夹持效率，以及夹持的精确性。
53.可选的，每个夹具组件200均为扇环形，多个夹角组件相互靠近时能够组合形成完成的圆形状结构。
54.可以理解的是，在本实用新型的其他实施例中，夹具组件200还可以是三角形、多边形等其他结构，只要夹具组件200能够完成对晶片30的夹持即可，这里仅仅是一个示例，不做限定。
55.具体的，如图1所示，晶片工装装置10包括8个夹角组件，每个夹角组件的圆心角为45
°
。这样的设置方式能够保证晶片30的圆形边缘能够得到基本的夹持保证，从而确保了晶片30夹持的稳定性和可靠性。另一方面，圆心角为45
°
的夹角组件的设置方式又能够减小晶片工装装置10的加工和制作成本，且操作更为简单、维护和保养的成本更低。
56.进一步的，在本实用新型的本实施例中，第一膨胀件100膨胀后成圆环形布置。圆环形的第一膨胀件100能够更好地适应夹具组件200的形状，从而获得更好的夹持晶片30的效果，且结构更为简单、夹持效果更加出众。
57.可选的，在本实用新型的本实施例中，第一膨胀件100通过充气实现膨胀而推动多个夹具组件200相互远离。充气实现膨胀具有成本低、技术更为成熟，且控制效果更为便利
的特点。
58.可以理解的是，在本实用新型的其他实施例中，第一膨胀件100还可以通过弹性收缩、机械拉伸等方式实现膨胀，只要夹具组件200能够完成对晶片30的夹持即可，这里仅仅是一个示例，不做限定。
59.进一步的，请参阅图1至图3，在本实用新型的本实施例中，夹具组件200包括顶针机构220和夹持机构210；顶针机构220设置在夹持机构210上，且顶针机构220用于夹持晶片30；夹持机构210可活动地设置在机台21上，第一膨胀件100能够膨胀后抵持在夹持机构210的内侧壁而推动夹具组件200相互远离。
60.这里的顶针机构220能够相对夹持机构210移动以夹持晶片30，相较于仅通过夹持机构210的移动夹持晶片30，这样的设置方式调整更加精确、操作更加灵活，因而夹持效果也更加出众，能够满足晶片30这类高精尖产品的夹持、固定，从而保障了最终产品的加工后的效果，提高了产品的品质。
61.进一步的，从图中可以看出，在本实用新型的本实施例中，顶针机构220包括底板件221、顶板件222和第二膨胀件223；
62.底板件221可活动地设置在夹持机构210上，能够用于带动顶针机构220靠近或远离夹持空间11；顶板件222设置在底板件221上方预设距离处，第二膨胀件223设置在底板件221和顶板件222之间；且第二膨胀件223能够膨胀以靠近夹持空间11。
63.当顶针机构220朝向夹持空间11移动时，第二膨胀件223从远离晶片30边缘到使得第二膨胀件223抵持晶片30边缘，并继续移动使得晶片30紧紧地抵持在顶板件222的下表面。从而进一步实现了对晶片30的夹持。
64.进一步的，在本实用新型的本实施例中，第二膨胀件223具有斜楔面223a，斜楔面223a从顶板件222向底板件221的方向倾斜延伸；斜楔面223a能够用于抵持晶片30的边缘。
65.从图中可以看出，第二膨胀件223仅靠近夹持空间11的一侧为斜楔面223a，这样的斜楔面223a能够方便地推动晶片30向上运动以是晶片30抵持在顶板件222的下表面，从而完成对晶片30边缘的夹持作业，这样的夹持方式，操作更加细微，晶片30的边缘保护效果也更好。
66.可选的，在本实用新型的本实施例中，第二膨胀件223通过充气实现膨胀而推动多个夹具组件200相互远离。
67.可以理解的是，在本实用新型的其他实施例中，第二膨胀件223还可以通过弹性收缩、机械拉伸等方式实现膨胀，只要夹具组件200能够完成对晶片30的夹持即可，这里仅仅是一个示例，不做限定。
68.在本实施例中，顶针机构220还包括感应器224；感应器224设置在顶板件222靠近第二膨胀件223的一侧，感应器224能够用于感应晶片30是否抵接顶板件222。
69.通过感应器224能够及时了解晶片30夹持的状态，从而避免晶片30过渡夹持导致晶片30受损的问题，保障了产品的完好性。
70.可选的，感应器224可以是接触传感器或者光电传感器。
71.进一步的，感应器224和顶板件222为集成式设置。一体式的结构具有更好的连接效果和感应效率。
72.使用时，利用感应器224和充气第二膨胀件223对晶片30进行卡位，对微小直径差
进行卡位，同时固定晶片30。
73.通过夹持机构210平移，来进行4寸夹具转6寸夹具同时鼓气膨胀的第一膨胀件100对移动后缺口进行填充。
74.第二方面，本实用新型提供一种清晶片30加工设备，包括机台21和前述实施方式中任一项的晶片工装装置10；晶片工装装置10可活动地设置在机台21上。
75.可选的，清晶片30加工设备还包括设置在机台21上位于容纳空间中心的清洗装置22。该清洗装置22用于对晶片30进行清洗。
76.进一步的，清洗装置22包括能够对晶片30底部进行旋转喷水的喷头。
77.综上，本实用新型实施例提供了一种晶片工装装置10和清晶片30加工设备，至少具有以下优点：
78.通过设计膨胀可调整的方式，实现不同直径晶片30共用一张载具。
79.以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。