用于晶圆切割时的固定方法及治具与流程

1.本发明涉及晶圆切割加工技术领域，尤其涉及一种用于晶圆切割时的固定方法及治具。


背景技术：

2.晶圆级光学透镜是在晶圆上批量复制加工出的阵列分布的若干光学部件，在加工完成后需要对晶圆阵列进行切割，将其分割成多个独立的光学透镜。然而在晶圆切割过程中，由于晶圆厚度较薄，很容易出现晶圆断裂或产生裂纹的问题。
3.现有技术中，在进行晶圆级光学透镜切割之前，将晶圆设置有光学部件的一侧面贴在具有粘附力的胶膜上，用于固定和保护产品表面。但是，由于胶膜的胶层较薄且柔软，对光学部件的包裹性较差，在进行切割工艺时无法完全将产品固定不动，晶圆整体会受切割刀片线形移时产生的切削力作用，逐步产生位置偏移，从而导致产品切割后出现尖角问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于晶圆切割时的固定方法及治具，以解决现有技术中进行晶圆切割时，晶圆受切割刀片线形移时产生的切削力作用产生位置偏移，从而导致切割后的产品出现尖角问题。
5.为实现上述发明目的，本发明一实施方式提供一种用于晶圆切割时的固定方法，所述方法包括：
6.提供固定治具，所述固定治具具有一开口，沿所述开口朝所述固定治具内部延伸设置一容纳腔体，所述开口周侧设置多个承载部件；
7.提供液体状态下的固定材料，将所述液体状态下的固定材料填充于所述容纳腔体内，使得填充于所述容纳腔体内的固定材料表面不超出所述承载部件远离所述容纳腔体的一侧面；
8.提供待切割晶圆，所述晶圆具有第一面和与所述第一面相背的第二面，所述第一面设置有功能区和围绕所述功能区设置的非功能区，所述功能区凸出于所述非功能区设置，所述第二面设置有切割道；
9.将所述待切割晶圆放置于所述承载部件上，所述第一面朝向所述固定材料，并使得所述功能区部分浸入所述固定材料中；
10.固化所述固定材料。
11.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述固定材料为石蜡。
12.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述功能区为若干个光学透镜。
13.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述提供液体状态下的固定材料，将所述液体状态下的固定材料填充于所述容纳腔体内，具体包括：
14.将所述液体状态下的固定材料填充于所述容纳腔体内，使得填充于所述容纳腔体
内的固定材料表面与所述承载部件远离所述容纳腔体的一侧面相连接。
15.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述将所述待切割晶圆放置于所述承载部件上，所述第一面朝向所述固定材料，并使得所述功能区部分浸入所述固定材料中，具体包括：
16.将所述非功能区对应所述承载部件，使得所述光学透镜完全浸入于所述液体状态下的固定材料中。
17.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：
18.将固化后的固定材料、固定治具和待切割晶圆放置于切割设备中；
19.切割所述晶圆。
20.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：
21.将切割完成后的固定材料进行液化，得到若干个光学透镜。
22.为实现上述发明目的，本发明一实施方式提供一种固定治具，所述固定治具应用于所述的用于晶圆切割时的固定方法，所述固定治具的容纳腔体深度大于所述功能区凸出于所述非功能区的高度。
23.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述固定治具为圆柱体，多个所述承载部件相对所述开口圆心轴对称设置。
24.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述承载部件数量设置为四个，所述承载部件为长条形，其长度方向朝所述开口圆心，当待切割晶圆放置于所述承载部件上时，所述承载部件在其长度方向上靠近所述开口圆心的一端位于所述非功能区内，所述功能区完全落入于所述容纳腔体内。
25.本发明的有益效果在于：使用固定治具和固定材料代替胶膜来固定和保护晶圆的功能区，在固定材料为液体状态下就完全包覆住晶圆的功能区，固化该固定材料再进行切割工艺，固化后的固定材料既能满足对晶圆功能区的保护，又能减少切割过程中晶圆受切割刀片作用力的影响，减少晶圆位置偏移导致出现异常尖角的可能性。同时，本发明用到的固定治具和固定材料可重复利用，且成本较低。
附图说明
26.图1为本发明一实施方式中的一种用于晶圆切割时的固定方法流程示意图；
27.图2-图5为本发明一实施方式中的对应于用于晶圆切割时的固定方法的工艺步骤图。
具体实施方式
28.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施方式及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
29.下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
30.为方便说明，本文使用表示空间相对位置的术语来进行描述，例如“上”、“下”、“后”、“前”等，用来描述附图中所示的一个单元或者特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的装置翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“上方”的单元将位于其他单元或特征“下方”或“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括下方和上方这两种空间方位。
31.如图1所示，本实施方式提供一种用于晶圆切割时的固定方法，包括步骤：
32.s1：提供固定治具，该固定治具具有一开口，沿开口朝固定治具内部延伸设置一容纳腔体，开口周侧设置多个承载部件。
33.s2：提供液体状态下的固定材料，将液体状态下的固定材料填充于容纳腔体内，使得填充于容纳腔体内的固定材料表面不超出承载部件远离容纳腔体的一侧面。
34.s3：提供待切割晶圆，该晶圆具有第一面和与第一面相背的第二面，第一面设置有功能区和围绕功能区设置的非功能区，功能区凸出于非功能区设置，第二面设置有切割道。
35.s4：将待切割晶圆放置于承载部件上，第一面朝向固定材料，并使得功能区部分浸入固定材料中。
36.s5：固化该固定材料。
37.在步骤s1中，提供的固定治具1，参见图2所示，该固定治具1具有一开口11，沿该开口11朝固定治具1内部延伸设置有一容纳腔体12。
38.在本发明具体实施方式中，固定治具1为圆柱体结构，开口11为圆形开口。
39.在本发明其他实施方式中，固定治具1也可设置为其他立体形状，开口11和容纳腔体12的尺寸大小也可根据实际需求进行调整，只需保证固定治具1上设置的开口11、容纳腔体12能与后续工艺中的待切割晶圆尺寸相配合，不影响工艺效果即可。
40.具体的，固定治具1还设置有多个承载部件13，该承载部件13设置于开口11的周侧，且多个承载部件13相对开口11圆心轴对称设置。
41.更具体的，承载部件13为长条形，其长度方向朝开口11圆心。
42.承载部件13的设置数量至少为三个，以保证后续工艺中将待切割晶圆放置于承载部件13上方时的稳定性。
43.在本发明一实施方式中，承载部件13的数量设置为四个，四个承载部件13均匀且相对设置于开口11的周缘侧。
44.进一步的，固定治具1还包括设置于容纳腔体12外壁面的把手部件14。
45.固定治具1的制作材料为金属或是其他耐高温、耐腐蚀的材料，其外壁设置的把手部件14的材料为塑料即可。
46.在本发明具体实施方式中，固定材料为变相材料。该固定材料可根据温度或其他外在条件影响而改变自身的聚集态。
47.优选的，固定材料为石蜡。
48.当温度升高，石蜡即可呈现液体状态；而在室温中放置一段时间，石蜡即可由液态转换为固态。
49.当然，本发明中固定材料不局限于石蜡，也可选用其他可利用外在条件改变其聚集态的变相材料。
50.在步骤s2中，提供液体状态下的固定材料，将液体状态下的固定材料填充于容纳腔体内，使得填充于容纳腔体内的固定材料表面不超出承载部件远离容纳腔体的一侧面，具体包括：
51.当然，预先对所要用到的固定材料(如石蜡)进行加热，使其呈现液体状态。
52.如图3所示，将液体状态下的固定材料2填充于容纳腔体12内，使得填充于容纳腔体12内的固定材料2上表面与承载部件13远离容纳腔体12的一侧面相连接。
53.当然，在实际的制作工艺中，也可预先将石蜡填充于容纳腔体12内，并使石蜡于容纳腔体12内固化，在需要进行晶圆切割时，直接将装有固态石蜡的固定治具加热，使石蜡液化，再进行后续工艺步骤即可。
54.在步骤s3中，提供的待切割晶圆3，参见图4所示，晶圆3具有第一面31和与第一面31相背的第二面32(第二面32参见图5)。
55.第一面31设置有功能区311和围绕功能区311设置的非功能区312，功能区311凸出于非功能区312设置，第二面32设置有切割道。
56.具体的，功能区311为若干个光学透镜，即功能区311具有若干个球面结构。
57.在步骤s4中，将待切割晶圆放置于承载部件上，第一面朝向固定材料，并使得功能区部分浸入固定材料中，具体包括：
58.如图5所示，将第一面31朝向固定材料2，使得晶圆3整体架设于承载部件13上。具体的，将晶圆第一面31的非功能区312对应承载部件13，使得光学透镜完全浸入于液体状态下的固定材料2中。
59.在此需要说明的是，承载部件13的长度不应设置过长，当待切割晶圆3放置于承载部件13上时，承载部件13在其长度方向上靠近开口11圆心的一端位于非功能区312内，使得功能区311中包含的光学透镜完全落入于容纳腔体12内，保证晶圆3第一面31上的所有光学透镜都包覆有固定材料2，提高晶圆切割时对晶圆的固定效果。
60.同时，固定治具1的容纳腔体12深度大于功能区311凸出于非功能区312的高度，即容纳腔体12的深度大于光学透镜凸出于非功能区312表面的高度，防止待切割晶圆3放置于承载部件13上时，功能区311内的光学透镜的顶端触碰到容纳腔体12的底端，避免对晶圆功能区311造成损坏。
61.在固定材料为石蜡的情况下，则在步骤s5中，只需图5中的结构放置于室温中，等石蜡凝固后，即可将其整体放置于切割设备中进行下一步的工艺步骤。
62.当然，根据固定材料的不同，调整不同的工艺手段来改变其所呈现的聚集态。
63.进一步的，本实施方式中的固定方法还包括：
64.s6：将固化后的固定材料、固定治具和待切割晶圆放置于切割设备中，切割该晶圆。
65.图5中固定材料2已将晶圆功能区的光学透镜完全包覆住，在固定材料2固化之后，将其整体放置于切割设备中进行晶圆切割，固化后的固定材料2能够牢牢包裹住光学透镜，使晶圆3在切割时能保持位置不动，从而达到稳定切割的目的。
66.更进一步的，本实施方式中的固定方法还包括：
67.s7：将切割完成后的固定材料进行液化，得到若干个光学透镜。
68.在完成切割工艺之后，于切割设备中通过把手将固定治具取出，再根据固定材料
的特性选择合适的工艺手段将固定材料液化，比如石蜡，则将固定治具放置于高温环境下即可，等石蜡融化后，将切割完成的若干个光学透镜取出即可。
69.当然，切割完成之后的固定治具和固定材料可重复利用，再次循环到下一次晶圆切割工艺中。
70.本实施方式还提供一种固定治具，参见图2，该固定治具1应用于如上任意一种实施方式中的用于晶圆切割时的固定方法。
71.具体的，固定治具1的容纳腔体12深度大于晶圆第一面的功能区凸出于非功能区312的高度。
72.在本发明具体实施方式中，固定治具1为圆柱体，其开口11为圆形结构。
73.固定治具1还设置有多个承载部件13，该承载部件13设置于开口11的周侧，且多个承载部件13相对开口11圆心轴对称设置。
74.具体的，承载部件13数量设置为四个，承载部件13为长条形，其长度方向朝开口11圆心，当待切割晶圆3放置于承载部件13上时，承载部件13在其长度方向上靠近开口11圆心的一端位于晶圆第一面的非功能区内，晶圆第一面的功能区完全落入于容纳腔体12内。
75.进一步的，固定治具1还包括设置于容纳腔体12外壁面的把手部件14。
76.固定治具1的制作材料为金属或是其他耐高温、耐腐蚀的材料，其外壁设置的把手部件14的材料为塑料即可。
77.综上所述，本发明使用固定治具和固定材料代替胶膜来固定和保护晶圆的功能区，在固定材料为液体状态下就完全包覆住晶圆的功能区，固化该固定材料再进行切割工艺，固化后的固定材料既能满足对晶圆功能区的保护，又能减少切割过程中晶圆受切割刀片作用力的影响，减少晶圆位置偏移导致出现异常尖角的可能性。同时，本发明用到的固定治具和固定材料可重复利用，且成本较低。
78.应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
79.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于晶圆切割时的固定方法，其特征在于，所述方法包括：提供固定治具，所述固定治具具有一开口，沿所述开口朝所述固定治具内部延伸设置一容纳腔体，所述开口周侧设置多个承载部件；提供液体状态下的固定材料，将所述液体状态下的固定材料填充于所述容纳腔体内，使得填充于所述容纳腔体内的固定材料表面不超出所述承载部件远离所述容纳腔体的一侧面；提供待切割晶圆，所述晶圆具有第一面和与所述第一面相背的第二面，所述第一面设置有功能区和围绕所述功能区设置的非功能区，所述功能区凸出于所述非功能区设置，所述第二面设置有切割道；将所述待切割晶圆放置于所述承载部件上，所述第一面朝向所述固定材料，并使得所述功能区部分浸入所述固定材料中；固化所述固定材料。2.根据权利要求1所述的用于晶圆切割时的固定方法，其特征在于，所述固定材料为石蜡。3.根据权利要求1所述的用于晶圆切割时的固定方法，其特征在于，所述功能区为若干个光学透镜。4.根据权利要求1所述的用于晶圆切割时的固定方法，其特征在于，所述提供液体状态下的固定材料，将所述液体状态下的固定材料填充于所述容纳腔体内，具体包括：将所述液体状态下的固定材料填充于所述容纳腔体内，使得填充于所述容纳腔体内的固定材料表面与所述承载部件远离所述容纳腔体的一侧面相连接。5.根据权利要求3所述的用于晶圆切割时的固定方法，其特征在于，所述将所述待切割晶圆放置于所述承载部件上，所述第一面朝向所述固定材料，并使得所述功能区部分浸入所述固定材料中，具体包括：将所述非功能区对应所述承载部件，使得所述光学透镜完全浸入于所述液体状态下的固定材料中。6.根据权利要求1所述的用于晶圆切割时的固定方法，其特征在于，所述方法还包括：将固化后的固定材料、固定治具和待切割晶圆放置于切割设备中；切割所述晶圆。7.根据权利要求6所述的用于晶圆切割时的固定方法，其特征在于，所述方法还包括：将切割完成后的固定材料进行液化，得到若干个光学透镜。8.一种固定治具，其特征在于，所述固定治具应用于如权利要求1-7中任意一项所述的用于晶圆切割时的固定方法，所述固定治具的容纳腔体深度大于所述功能区凸出于所述非功能区的高度。9.根据权利要求8所述的固定治具，其特征在于，所述固定治具为圆柱体，多个所述承载部件相对所述开口圆心轴对称设置。10.根据权利要求9所述的固定治具，其特征在于，所述承载部件数量设置为四个，所述承载部件为长条形，其长度方向朝所述开口圆心，当待切割晶圆放置于所述承载部件上时，所述承载部件在其长度方向上靠近所述开口圆心的一端位于所述非功能区内，所述功能区完全落入于所述容纳腔体内。

技术总结
本发明揭示了一种用于晶圆切割时的固定方法及治具，该方法包括：提供固定治具，该固定治具具有开口和容纳腔体，开口周侧设置多个承载部件；将液体状态下的固定材料填充于容纳腔体内，使得填充于容纳腔体内的固定材料表面不超出承载部件远离所述容纳腔体的一侧面；提供待切割晶圆；将待切割晶圆放置于承载部件上，晶圆第一面朝向固定材料，并使得功能区部分浸入固定材料中；固化该固定材料。在固定材料为液体状态下就完全包覆住晶圆的功能区，固化该固定材料再进行切割工艺，固化后的固定材料既能满足对晶圆功能区的保护，又能减少切割过程中晶圆受切割刀片作用力的影响，减少晶圆位置偏移导致出现异常尖角的可能性。偏移导致出现异常尖角的可能性。偏移导致出现异常尖角的可能性。


技术研发人员：高毓
受保护的技术使用者：苏州晶方光电科技有限公司
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/8/6