本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工技術(shù)領(lǐng)域，更進一步涉及一種用于微孔加工的晶圓夾具。

背景技術(shù)：

目前，三維封裝芯片微孔的加工方法主要分為干法刻蝕、濕法刻蝕和激光打孔刻蝕等幾種方式，激光微孔加工為非接觸式打孔，設(shè)備可移植性高等特性受到廣泛關(guān)注。激光微孔加工應(yīng)用于眾多場合，例如pcb板的微孔加工，激光切割孔等。在三維芯片封裝的微孔加工方面，常常需要對材料芯片進行三維微孔加工，并要求微孔具有較高的徑深比、良好的圓整度、幾乎無重鑄層、極小的熱影響區(qū)以及孔壁光滑無錐度等。

但目前激光微孔成型的質(zhì)量普遍不高，存在微孔的徑深比不高、出入口圓整度低、通孔錐度等問題。傳統(tǒng)的激光微孔加工過程中，晶圓在機械固定或者吸盤固定的夾具上進行，如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)中一種晶圓夾具的結(jié)構(gòu)示意圖，晶圓片放置于底座01上，通過四周的限位圓環(huán)02實現(xiàn)限位和固定。在大量激光高深徑比微孔加工實驗中發(fā)現(xiàn)，加工碎屑的排除對加工質(zhì)量有關(guān)鍵性影響。碎屑吸收激光能量，激光能量無法傳遞到微孔的底部，無法進行加工出高深度的微孔；傳統(tǒng)加工過程碎屑只能向上排出，在此過程中，往上飛濺的碎屑吸收后續(xù)激光的能量，使加工過程緩慢，能量在孔上方累積，增大孔徑，同時碎屑吸收能量使碎屑濺射到孔壁上，孔壁粗糙度增加，加大的重鑄層。

對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，如何設(shè)計一種能夠及時排除加工過程產(chǎn)生的碎屑的裝置，是目前需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種用于微孔加工的晶圓夾具，可以及時將刻蝕產(chǎn)生的碎屑排出，從而提高加工質(zhì)量，具體方案如下：

一種用于微孔加工的晶圓夾具，包括：

環(huán)狀支撐座，中間開設(shè)懸空孔；晶圓的中間正對所述懸空孔懸空放置，其邊緣由所述環(huán)狀支撐座支撐；

進氣通道，開設(shè)于所述環(huán)狀支撐座的周向側(cè)壁上，使所述懸空孔與外界保持橫向連通；

出氣通道，開設(shè)于所述環(huán)狀支撐座的周向側(cè)壁上，使所述懸空孔與外界保持橫向連通，所述出氣通道與所述進氣通道相對設(shè)置；晶圓正上方設(shè)置吹氣裝置，將晶圓上微孔中的碎屑向下吹送至所述懸空孔內(nèi)，并隨所述進氣通道進入的氣流從所述出氣通道向外排出；

固定件，與晶圓的邊緣接觸，將晶圓壓裝固定于所述環(huán)狀支撐座的上表面。

可選地，所述固定件包括相互固定連接的橡膠層和金屬層，下層的所述橡膠層用于與晶圓壓接；所述橡膠層和所述金屬層對應(yīng)貫通開設(shè)固定孔，通過所述固定孔與所述環(huán)狀支撐座采用螺栓連接固定。

可選地，所述固定件靠近晶圓的側(cè)壁為圓弧面，圓弧面的圓弧直徑大于或等于所述懸空孔的直徑。

可選地，所述環(huán)狀支撐座的上表面沿所述懸空孔的周向開設(shè)定位槽，所述定位槽的尺寸略大于晶圓的圓周，且其深度小于或等于晶圓的厚度。

可選地，所述定位槽上設(shè)置標志線，所述標示線與晶圓上的定位缺口的形狀及尺寸相同。

可選地，所述環(huán)狀支撐座的上表面還設(shè)置取放槽，所述取放槽位于所述定位槽周向之外，且深度大于所述定位槽。

可選地，所述進氣通道為螺紋孔，用于連接氣嘴；所述出氣通道為縱截面呈矩形的通孔，尺寸大于所述進氣通道。

可選地，所述進氣通道的上端距離放置到位的晶圓下表面的間距為0.5～1.5mm。

可選地，所述環(huán)狀支撐座沿豎直向設(shè)置固定螺孔，所述固定螺孔沿周向分布。

可選地，晶圓上方的吹氣裝置向下吹送氮氣，與所述進氣通道連接的氣嘴吹送空氣。

本發(fā)明提供了一種用于微孔加工的晶圓夾具，包括環(huán)狀支撐座、進氣通道、出氣通道、固定件等結(jié)構(gòu)，環(huán)狀支撐座中間開設(shè)懸空孔，晶圓邊緣由環(huán)狀支撐座支撐，當晶圓的中間正對懸空孔放置時，晶圓的中心用于刻蝕的位置呈懸空，可以用于激光刻蝕加工微孔；進氣通道和出氣通道分別開設(shè)于環(huán)狀支撐座的周向側(cè)壁上，使懸空孔與外界保持橫向連通，出氣通道與進氣通道相對設(shè)置；固定件與晶圓的邊緣接觸，將晶圓壓裝固定于環(huán)狀支撐座的上表面。

晶圓正上方設(shè)置吹氣裝置，當微孔打通后將晶圓上微孔中的碎屑向下吹送至懸空孔內(nèi)，碎屑隨進氣通道進入的氣流從出氣通道向外排出，避免碎屑在晶圓的微孔加工處堆積，進而避免碎屑產(chǎn)生的濺射層，提高微孔的深徑比。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種晶圓夾具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的用于微孔加工的晶圓夾具一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為氣體循環(huán)的示意圖；

圖4為固定件的一種具體結(jié)構(gòu)圖。

其中包括：

環(huán)狀支撐座1、懸空孔11、進氣通道12、出氣通道13、定位槽14、標志線15、取放槽16、固定螺孔17、固定件2、橡膠層21、金屬層22、固定孔23。

具體實施方式

本發(fā)明的核心在于提供一種用于微孔加工的晶圓夾具，可以及時將刻蝕產(chǎn)生的碎屑排出，從而提高加工質(zhì)量。

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖及具體的實施方式，對本發(fā)明的晶圓夾具進行詳細的介紹說明。

如圖2所示，為本發(fā)明提供的用于微孔加工的晶圓夾具一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。其中包括環(huán)狀支撐座1、進氣通道12、出氣通道13、固定件2等結(jié)構(gòu)，環(huán)狀支撐座1是主體的支撐結(jié)構(gòu)，用于放置晶圓片，環(huán)狀支撐座1用于與其他結(jié)構(gòu)相連接。環(huán)狀支撐座1中間開設(shè)懸空孔11，懸空孔11呈上下貫通設(shè)置，晶圓放置于懸空孔11上，其邊緣由環(huán)狀支撐座1支撐，晶圓的中間正對懸空孔11懸空放置。

進氣通道12開設(shè)于環(huán)狀支撐座1的周向側(cè)壁上，呈橫向貫通設(shè)置，使懸空孔12與外界保持橫向連通；出氣通道13開設(shè)于環(huán)狀支撐座1的周向側(cè)壁上，使懸空孔11與外界保持橫向連通；出氣通道13與進氣通道12相對設(shè)置，從進氣通道12中進入的氣體可以直接從出氣通道13中向外排出，不受阻礙。

除了環(huán)狀支撐座1及其附屬部件之外，在晶圓正上方還設(shè)置吹氣裝置，如圖3所示，為氣體循環(huán)的示意圖，晶圓上方吹氣裝置的氣流為a，吹送方向沿微孔的開設(shè)方向，將晶圓上微孔中的碎屑向下吹送至懸空孔11內(nèi)，并隨進氣通道12進入的氣流從出氣通道13向外排出，為b，通過相互交叉的氣流，將激光刻蝕過程中產(chǎn)生的碎屑及時排出到外部。

固定件2與晶圓的邊緣接觸，將晶圓壓裝固定于環(huán)狀支撐座1的上表面，起到固定晶圓的作用。采用本發(fā)明提供的晶圓夾具，當晶圓夾裝定位后，其中間部分為懸空狀態(tài)；在微孔刻蝕貫通之前，通過晶圓上方的吹氣裝置將產(chǎn)生的碎屑及時吹出，此時碎屑從晶圓的上方排出，減少碎屑的積累，提供相對良好的加工條件；當微孔貫通之后，在上方氣流的吹動下，碎屑會沿著微孔從下方排出，進氣通道12中通入氣流，進入到懸空孔11中之后，沿著進氣通道12和出氣通道13這條通路向外排出。

相對于只能向上排出的排屑方式，本發(fā)明將晶圓懸空設(shè)置，在下方設(shè)置碎屑排出的通道，在微孔剛形成時，即可使碎屑向下方排出，加速了排屑效率，增加出口的直徑，減小通孔錐度。

在上述方案的基礎(chǔ)上，如圖4所示，為固定件2的一種具體結(jié)構(gòu)圖，固定件2包括相互固定連接的橡膠層21和金屬層22，橡膠層21在下，金屬層22在上，下層的橡膠層21用于與晶圓壓接，橡膠可以柔性變形，避免壓壞晶圓；橡膠層21和金屬層22對應(yīng)貫通開設(shè)固定孔23，固定孔23貫穿橡膠層21和金屬層22，通過固定孔23與環(huán)狀支撐座1采用螺栓連接固定，螺栓插入固定孔23中，并與環(huán)狀支撐座1上相應(yīng)的螺紋孔連接，即可實現(xiàn)固定。

固定件2優(yōu)選地設(shè)置兩塊，當然，若為一個完整的圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)也是可以的。固定件2靠近晶圓的側(cè)壁為圓弧面，此側(cè)壁可稱為內(nèi)側(cè)壁，為靠近圓心的一側(cè)，圓弧面的圓弧直徑大于或等于懸空孔11的直徑，當與環(huán)狀支撐座1相互固定連接后，固定件2的內(nèi)側(cè)面與懸空孔11的外周恰好重合、或者與懸空孔11的外周有一小段距離，從而避免壓到晶圓的懸空部分。

為了方便對晶圓進行定位，在環(huán)狀支撐座1的上表面沿懸空孔11的周向開設(shè)定位槽14，定位槽14的尺寸略大于晶圓的圓周，使晶圓可以完全放入；定位槽14的深度小于或等于晶圓的厚度，當晶圓放置后可以恰好與環(huán)狀支撐座1的上表面齊平或者略高于環(huán)狀支撐座1的上表面，以方便固定件2夾持定位。優(yōu)選地，定位槽14環(huán)狀結(jié)構(gòu)的寬度可為10mm，使晶圓加工處均呈懸浮狀態(tài)。

定位槽14整體呈圓形，在定位槽14的圓周方向上設(shè)置標志線15，標志線15與晶圓上的定位缺口的形狀和尺寸均相同，可以準確定位晶圓位置。定位過程如下：將晶圓放置在定位槽14中，定位槽14的尺寸略大于晶圓，晶圓可晃動；此時將晶圓上的定位缺口與標志線15對緊貼合，即可實現(xiàn)精確的定位。

環(huán)狀支撐座1的上表面還設(shè)置取放槽16，取放槽16位于定位槽14周向之外，與定位槽14保持連通，取放槽16的深度大于定位槽14，可以方便夾持晶圓。一般地，取放槽16應(yīng)設(shè)置兩個，呈相對設(shè)置，方便從兩側(cè)抓取晶圓。

具體地，進氣通道12為螺紋孔，用于連接氣嘴，直接將帶有螺紋的氣嘴擰上固定即可，圖2中所示設(shè)置兩個進氣通道12，具體的數(shù)量設(shè)定可根據(jù)應(yīng)用作出選擇，本發(fā)明在此不作具體的限定。出氣通道13為縱截面呈矩形的通孔，尺寸大于進氣通道12，可以對懸空孔11中的氣流進行整合，從而排出碎屑。

優(yōu)選地，進氣通道12的上端距離放置到位的晶圓下表面的間距為0.5～1.5mm，既能進行氣體的流動循環(huán)，又保證氣體不直接吹到晶圓，防止氣壓吹斷晶圓。

環(huán)狀支撐座1沿豎直向設(shè)置固定螺孔17，固定螺孔17沿周向分布，可以將環(huán)狀支撐座1與加工裝置進行固定。

晶圓上方的吹氣裝置向下吹送氮氣，氮氣除了吹動碎屑之外，還可防止激光加工處因高溫發(fā)生氧化，對微孔起到保護作用。與進氣通道12連接的氣嘴吹送空氣，從進氣通道12進入的氣體成分不作嚴格限定，可采用普通壓縮空氣。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理，可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。