CN104385786B - 全自动晶圆激光打标机及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全自动晶圆激光打标机及方法，包括机械手系统，用于取放和移送晶圆，并向CCD系统发送晶圆到位信号；CCD系统，用于接收晶圆到位信号，扫描和处理晶圆实时图像信息，其包括CCD定位系统，用于检测晶圆的位置偏差并向激光打标系统传递偏差信号；激光打标系统，用于根据CCD定位系统的偏差信号调整激光光束进行打标。本发明无需复杂的机械结构即可实现晶圆的精确打标，结构简单、操作便捷、成本较低。

Description

全自动晶圆激光打标机及方法
技术领域
本发明属于激光打标领域，尤其涉及一种全自动晶圆激光打标机及方法。
背景技术
激光打标是利用高能量密度的激光对工件某一个部分进行照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种打标方法。激光打标可以打出各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米到微米量级，这对产品的防伪有特殊的意义。聚焦后的极细的激光光束如同刀具，可将物体表面材料逐点去除，其先进性在于标记过程为非接触性加工，不产生机械挤压或机械应力，因此不会损坏被加工物品；由于激光聚焦后的尺寸很小，热影响区域小，加工精细，因此，可以完成一些常规方法无法实现的工艺。传统晶圆激光打标机主要通过感应器感应晶圆的特征位置(如图1所示的直边)是否在正确的位置，采用如图2所示的X-Y-θ平台，即通过平移或者旋转寻找晶圆直边，如果不在正确的位置，则移动X-Y-θ平台，直到晶圆位置正确为止，这需要非常复杂的机械结构，且操作繁琐、费时耗力且误差较大。
发明内容
发明目的：本发明旨在提供一种结构简单、操作便捷的全自动晶圆激光打标机及方法。
技术方案：本发明所述的一种全自动晶圆激光打标机，包括：
机械手系统，用于取放和移送晶圆，并向CCD系统发送晶圆到位信号；
CCD系统，用于接收晶圆到位信号，扫描和处理晶圆实时图像信息，其包括CCD定位系统，用于检测晶圆的位置偏差并向激光打标系统传递偏差信号；
激光打标系统，用于根据CCD定位系统的偏差信号调整激光光束进行打标。
所述CCD系统还包括CCD识别系统，用于识别晶圆的正反面和判断晶圆的正反面信息与所需打标面信息是否一致。
还包括翻转系统，用于根据所述CCD识别系统发出的信号控制晶圆翻转。
所述激光打标系统包括振镜，用于调整激光光束的位置。
本发明还提供了一种全自动晶圆激光打标方法，包括以下步骤：
1)机械手系统将晶圆放置在焦点定位平台上，并向CCD系统发出晶圆到位信号；
2)CCD系统接收到晶圆到位信号后，扫描晶圆实时图像信息；
3)CCD定位系统对扫描到的晶圆实时图像信息进行位置偏差检测，当存在位置偏差时，向激光打标系统发送位置偏差信息；
4)激光打标系统根据位置偏差信息调整激光光束进行打标。
所述步骤3)具体为：将扫描到的晶圆实时图像信息与预先定义的晶圆图像信息中的特征位置进行对比，当存在特征位置偏差时，发出偏差信息。
还包括识别翻转步骤，CCD识别系统对晶圆正反面进行识别，当识别到晶圆的正反面信息与所需打标面信息不一致时，向翻转系统发送信号，翻转系统控制晶圆翻转。
所述对晶圆正反面进行识别具体是根据晶圆正反面光洁度的差异来判断的。
有益效果：本发明通过对晶圆特征位置的检测定位，自动调整激光光束，实现对晶圆的准确打标。与现有技术相比，本发明无需X-Y-θ平台这一复杂的机械结构，而只需将晶圆直接放在普通的打标平台上，即可准确的打在晶圆特征位置上，结构简单、操作便捷、成本较低。另外，本发明还具备自动识别正反面和自动翻转功能，可根据实际需要自动完成晶圆正反面打标，提高了打标效率和打标精度。
附图说明
图1为晶圆特征位置之直边示意图；
图2为现有晶圆激光打标机采用的X-Y-θ平台示意图；
图3为本发明全自动晶圆激光打标机的结构示意图；
图4为本发明全自动晶圆激光打标机的机械手系统与翻转系统示意图；
图5为本发明全自动晶圆激光打标机示意图。
具体实施方式
本发明中的CCD(Charge-coupled Device)，称为图像传感器，是一种半导体器件，可直接将光学信号转换为模拟电流信号，电流信号经过放大和模数转换，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。
如图3-5所示，一种全自动晶圆激光打标机，包括机械手系统1、焦点定位平台2、CCD系统3、激光打标系统4和翻转系统5。机械手系统1用于抓取和移送晶圆，并向CCD系统发送晶圆到位信号；机械手系统1包括机械手10、安装台11和气动滑台12，机械手10用于取放晶圆，气动滑台12用于控制机械手10移动以运送晶圆，机械手10通过安装台11与气动滑台12连接。同样在安装台11上的翻转系统5，与机械手10相对设置，通过控制翻转带50带动机械手10翻转。CCD系统3位于焦点定位平台2上方，用于接收晶圆到位信号，扫描和处理晶圆实时图像信息；CCD系统3包括CCD定位系统和CCD识别系统，CCD定位系统用于对晶圆实时图像信息进行位置偏差检测，并向激光打标系统4传递偏差信号；CCD识别系统用于识别晶圆的正反面和判断晶圆的正反面信息与所需打标面信息是否一致，CCD识别系统是根据晶圆正反面光洁度的差异来判断的。晶圆正反面分为光面和毛面，毛面的光洁度大，光面的光洁度小，打标时有时候需要在光面打标，有时候需在毛面打标。人眼很容易分辨光面和毛面，但是人工操作易出现失误，将晶圆正反面错误放入花篮，当晶圆放上后，CCD识别系统自动识别晶圆光洁度，跟设定的所需打标面信息对比，如果设定是光面，即是光洁度小的面，如果识别的光洁度大，则说明放反了，向翻转系统5发出信号，翻转系统5根据信号控制晶圆翻转。CCD识别系统的自动识别正反面功能可以降低误操作率，提高产品的合格率。激光打标系统4与CCD系统3连接，激光打标系统4根据CCD系统3中的CCD定位系统发出的位置偏差信号，通过控制振镜的摆动改变激光光束的位置，将光束准确的打在晶圆的特征位置处。
本发明所述的一种全自动晶圆激光打标方法，机械手系统1控制机械手10在花篮里取出一片晶圆，通过控制气动滑台12移动机械手10，将机械手移送到焦点定位平台2附近，机械手将晶圆放在焦点定位平台2上，机械手系统1向CCD系统3发出晶圆到位信号。CCD系统接收到晶圆到位信号后开始拍摄扫描晶圆的实时图像信息。CCD定位系统将扫描到的晶圆实时图像信息与预先定义的晶圆图像信息中的特征位置(如直边位置)进行对比，当存在位置偏差时，向激光打标系统4发出位置偏差信号以及晶圆的实时直边位置信息。激光打标系统4根据位置偏差信号以及晶圆的实时直边位置信息，通过控制振镜的摆动来调整激光光束，准确打在晶圆的实时直边位置上。为了降低误操作率，提高产品的合格率，在CCD定位系统工作前，CCD识别系统根据晶圆的实时图像信息对晶圆的正反面进行识别，当识别到晶圆的正反面信息与所需打标面信息不一致时，向翻转系统5发出信号，翻转系统5控制机械手10翻转晶圆，机械手系统1发出晶圆到位信号，重复上述打标步骤，直至打标完成。本发明无需X-Y-θ平台这一复杂的机械结构，只需普通的打标平台上，即可准确的打在晶圆特征位置上，结构简单、操作便捷、成本较低。

Claims (6)

1.一种全自动晶圆激光打标机，其特征在于，包括：
机械手系统，用于取放和移送晶圆，并向CCD系统发送晶圆到位信号；
CCD系统，用于接收晶圆到位信号，扫描和处理晶圆实时图像信息，其包括CCD定位系统，用于检测晶圆的位置偏差并向激光打标系统传递偏差信号；
激光打标系统，用于根据CCD定位系统的偏差信号调整激光光束进行打标；
所述CCD系统还包括CCD识别系统，用于识别晶圆的正反面和判断晶圆的正反面信息与所需打标面信息是否一致。
2.根据权利要求1所述的全自动晶圆激光打标机，其特征在于，还包括翻转系统，用于根据所述CCD识别系统发出的信号控制晶圆翻转。
3.根据权利要求1所述的全自动晶圆激光打标机，其特征在于，所述激光打标系统包括振镜，用于调整激光光束的位置。
4.一种全自动晶圆激光打标方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)机械手系统将晶圆放置在焦点定位平台上，并向CCD系统发出晶圆到位信号；
2)CCD系统接收到晶圆到位信号后，扫描晶圆实时图像信息；
3)CCD定位系统对扫描到的晶圆实时图像信息进行位置偏差检测，当存在位置偏差时，向激光打标系统发送位置偏差信息；还包括识别翻转步骤，CCD识别系统对晶圆正反面进行识别，当识别到晶圆的正反面信息与所需打标面信息不一致时，向翻转系统发送信号，翻转系统控制晶圆翻转；
4)激光打标系统根据位置偏差信息调整激光光束进行打标。
5.根据权利要求4所述的全自动晶圆激光打标方法，其特征在于，所述步骤3)具体为：将扫描到的晶圆实时图像信息与预先定义的晶圆图像信息中的特征位置进行对比，当存在特征位置偏差时，发出偏差信息。
6.根据权利要求4所述的全自动晶圆激光打标方法，其特征在于，所述对晶圆正反面进行识别具体是根据晶圆正反面光洁度的差异来判断的。
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