CN114378443A - 晶圆id打标设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种晶圆ID打标设备包括机架、固定夹具、激光打标头、多个料盒以及移料机构，所述机架设有机台，所述机台设有打标工位和安装位；所述固定夹具设于所述打标工位，用于固定待打标的晶圆；所述激光打标头设于所述机架，所述激光打标头的出光口的朝向所述打标工位设置；多个所述料盒间隔设于所述安装位的外周设置；所述移料机构于多个所述料盒和所述打标工位之间移动，以将料盒内的待打标的晶圆移动至所述打标工位，并将打标后的晶圆移动至所述料盒内本发明技术方案旨在提升晶圆的打标效率，减少加工过程对环境的污染。

Description

晶圆ID打标设备

技术领域

本发明涉及激光打标设备技术领域，特别涉及一种晶圆ID打标设备。

背景技术

晶圆也称作硅晶片，是硅半导体电路的重要的原材料。随着晶圆的广泛应用及发展，晶圆的加工厂商通常会通过在晶圆上打标开实现对于晶圆产品的质量跟踪溯源。传统的晶圆打标有气动冲针、丝网印刷、机械压痕、喷墨打印、照相腐蚀、化学腐蚀等方式，传统的晶圆打标方式或存在加工效率低、污染大等缺陷。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种晶圆ID打标设备，旨在提升晶圆的打标效率，减少加工过程对环境的污染。

为实现上述目的，本发明提出的晶圆ID打标设备，包括：

机架，所述机架设有机台，所述机台设有打标工位和安装位；

固定夹具，所述固定夹具设于所述打标工位，用于固定待打标的晶圆；

激光打标头，所述激光打标头设于所述机架，所述激光打标头的出光口的朝向所述打标工位设置；

多个料盒，多个所述料盒间隔设于所述安装位的外周设置；

移料机构，所述移料机构于多个所述料盒和所述打标工位之间移动，以将料盒内的待打标的晶圆移动至所述打标工位，并将打标后的晶圆移动至所述料盒内。

在本发明的一实施例中，所述晶圆ID打标设备还包矫正机构，所述矫正机构设于所述安装位的外周，并与所述料盒间隔设置，所述移料机构件可在所述料盒、所述矫正机构以及所述打标工位之间移动，以将所述料盒中的晶圆移动至所述矫正机构矫正，再移动至所述打标工位打标。

在本发明的一实施例中，所述晶圆ID打标设备还包括检测机构，所述检测机构设于所述安装位的外周，并与所述料盒间隔设置，所述移料机构件可在所述打标工位、所述检测以及所述料盒之间移动，以将打标后的工件移动至所述检测机构检测，将检测合格的晶圆移动至所述料盒内。

在本发明的一实施例中，所述检测机构以及多个所述料盒均匀地环绕于所述安装位的外周。

在本发明的一实施例中，所述检测机构与所述打标工位呈相对设置。

在本发明的一实施例中，所述移料机构包括：

底座，所述底座设于所述机架，并位于所述安装位；和

两移料机械手，两所述移料机械手均固定于所述底座，并可伸出所述机台，两所述移料机械手可分别相对所述底座转动或移动设置。

在本发明的一实施例中，所述固定夹具包括：支架，所述支架固定于所述机台，并位于所述打标工位；和

吸附主体，所述吸附主体设有通气孔和吸附孔，所述通气孔和所述吸附孔连通以形成气流通道，所述吸附主体的顶面设有所述吸附孔，所述晶圆固定于所述吸附主体的顶面。

在本发明的一实施例中，所述吸附主体的顶面还凹设有供所述移料机构穿过的让位槽，所述让位槽将所述顶面分隔为相对设置的第一固定区域和第二固定区域，所述第一固定区域和所述第二固定区域均设有所述吸附孔。

在本发明的一实施例中，所述第一固定区域和所述第二固定区域之间的最小距离为D1，所述D1大于72mm；

所述第一固定区域和所述第二固定区域的最大距离为D2，所述D2小于220mm。

在本发明的一实施例中，所述晶圆ID打标设备还设有除尘机构，所述除尘机构设于所述吸附主体的外周缘。

本发明技术方案中的晶圆ID打标设备包括机架、固定夹具、激光打标头、多个料盒以及移料机构，机架设有机台，机台为晶圆打标的工作台面的。具体地，机台设有打标工位和安装位，打标工位与安装位间隔设置，打标工位固定有固定夹具，固定夹具用于固定待打标的晶圆。激光打标头的出光口的朝向打标工位设置，以使得从出光口射出激光能投射于待打标的晶圆的表面，从而融化晶圆表面的材质，在晶圆的表面形成有标识。需要说明的是，多个料盒间隔设于安装位的外周设置，每一料盒中均可存放晶圆。移料机构可以在多个料盒和打标工位之间移动，以将料盒内的待打标的晶圆移动至打标工位，并将打标后的晶圆移动至料盒内。本发明技术方案相对传统的打标方式，激光头不需要与晶圆接触即可实现对应的打标操作。并且，本发明技术方案中，使用激光打标头替代传统的打标方式，还具有加工的精度高，无污染等优点。同时，机台上还可以同时放置多个料盒，移料机构可以在多个料盒、固定夹具之间自动地往复运动，以进一步提升晶圆上料、下料的操作，提升进一步提升了晶圆的打标效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明晶圆ID打标设备的俯视图；

图2为图1中晶圆ID打标设备的正视图；

图3为本发明晶圆ID打标设备立体图；

图4为本发明晶圆ID打标设备中移料机构的结构示意图；

图5为本发明晶圆ID打标设备中固定夹具的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明的主要目的是提供一种晶圆ID打标设备100。

参照图1至图5，在本发明的一个实施例中该晶圆ID打标设备100，包括：

机架10，所述机架10设有机台11，所述机台11设有打标工位13和安装位15；

固定夹具20，所述固定夹具20设于所述打标工位13，用于固定待打标的晶圆；

激光打标头70，所述激光打标头70设于所述机架10，所述激光打标头70的出光口71的朝向所述打标工位13设置；

多个料盒30，多个所述料盒30间隔设于所述安装位15的外周设置；

移料机构40，所述移料机构40于多个所述料盒30和所述打标工位13之间移动，以将料盒30内的待打标的晶圆移动至所述打标工位13，并将打标后的晶圆移动至所述料盒30内。

本发明技术方案中的晶圆ID打标设备100包括机架10、固定夹具20、激光打标头70、多个料盒30以及移料机构40，机架10设有机台11，机台11为晶圆打标的工作台面的。具体地，机台11设有打标工位13和安装位15，打标工位13与安装位15间隔设置，打标工位13固定有固定夹具20，固定夹具20用于固定待打标的晶圆。激光打标头70的出光口71的朝向打标工位13设置，以使得从出光口71射出激光能投射到待打标的晶圆的表面，从而融化晶圆表面的材质，在晶圆的表面形成有标识。

需要说明的是，多个料盒30间隔设于安装位15的外周设置，每一料盒30中均可存放晶圆。移料机构40可以在多个料盒30和打标工位13之间移动，以将料盒30内的待打标的晶圆移动至打标工位13，并将打标后的晶圆移动至料盒30内。本发明技术方案相对传统的打标方式，激光头不需要与晶圆接触就能实现对应的打标操作。并且，本发明技术方案中，使用激光打标头70替代传统的打标方式，还具有加工的精度高，无污染等优点。同时，机台11上还可以同时放置多个料盒30，移料机构40可以在多个料盒30、固定夹具20之间自动地往复运动，以进一步提升晶圆上料、下料的操作，提升进一步提升了晶圆的打标效率。

机架10包括有框体式的架体，其中，机台11可以是与框体固定的钢板或大理石板，机台11的安装位15形成有让让位孔，以便于移料机构40的部件的安装。机架10为固定夹具20、激光打标头70、料盒30、移料机构40以及控制系统提供安装的载体。固定夹具20、激光打标头70、料盒30以及移料机构40可以根据机台11的形状进行合理地布局。例如，打标工位13与安装位15呈相邻设置，以减小移料机构40的移动行程，从而实现进一步提升加工的效率。

本发明的一实施例中，晶圆ID打标设备100主要用于在晶圆的表面打印晶圆的ID标识，DI标识可以是一串数字、二维码或者是条形码码等。可以理解地，晶圆ID打标设备100还可以在晶圆表面打印其他的标识，例如生产商的公司的特有标识，标识可以是图形，也可以是文字，还可以是文字和图形的结合等。

固定夹具20用于固定待打标晶圆，其中，固定夹具20可以是通过夹持、吸附、压覆等方式实现对晶圆的固定。其中，采用真空吸附的方式实现对晶圆的固定的效果较好，这种方式既快捷，又能避免对晶圆造成损坏的。

激光打标头70通过安装架90固定于机台11上，如此，可以使得激光打标头70的出光口71朝向设置，也即，激光打标头70从打标工位13的顶部射出激光，使得激光自上而下地投射在晶圆的表面，以便于工件的加工。激光打标头70通过光纤线与激光器(未标示)连接，激光器将电信号转化为光信号，并通过光纤线传输至激光打标头70，激光打标头70内光学部件对光信号进行一些列的处理，最终形成可用于打标的激光束经由出光口71射出。

进一步，请参照图2，安装架90包括立板91和支撑板93，激光打标头70固定于支撑板93，支撑板93通过调节机构与立板91固定，通过调节机构的调节，可以实现调节激光打标头70与打标工位13之间的距离，从而实现对激光打标头70焦距调节，以提升激光打标头70的灵活性。进一步，立板91的侧边还设有刻度尺，以提升激光打标头70调节的方便性。多个料盒30中，每一的料盒30的内部设有多个插槽(未标示)，多个插槽沿竖直方向排布设置，每一插槽中均插设有一晶圆片。

请参照图1至图4，移料机构40包括有底座41和两个移料机械手43，其中，底座41固定于安装位15中，且，安装座的中心线与安装位15的中心线重合。移料机械手43可以在空间内实现转动或者是平移运动，两个移料机械手43分别独立运动。可以理解地，两移料机械手43呈相互配合的关系，例如，其中的一个移料机械手43用于从料盒30中取料，另一移料机械手43则由打标工位13将完成打标的晶圆取出，并放置回料盒30中，从而减小取料、上料过程中的等待时间，使得激光打标头70能快速对下一工件进行打标操作，进一步提升加工的效率。

移料机械手43设有多个联动的机械臂431，机械臂431的数量可以是两个，以形成为两轴机械手，机械臂431的数量可以是三个，以形成三轴机械手、机械臂431的数量还可以是五个，以形成五轴机械手等，移料机械手43的机械臂431的数量越多，其灵活性就越大。在移料机械手43远离底座41的机械臂431的端面，形成有用于承载晶圆的弧形承载面435。移料时，移料机械手43的机械臂431联动，以运动至晶圆的底部，然后移料机械手43的机械臂431再联动以向上运动，从而实现带动晶圆运动。

进一步，参照图1，在本发明的一实施例中，所述晶圆ID打标设备100还包矫正机构50，所述矫正机构50设于所述安装位15的外周，并与所述料盒30间隔设置，所述移料机构40件可在所述料盒30、所述矫正机构50以及所述打标工位13之间移动，以将所述料盒30中的晶圆移动至所述矫正机构50矫正，再移动至所述打标工位13打标。

在发明一实施例的技术方案中，移料机械手43从料盒30中取出晶圆后，可能晶圆的位置不精确，甚至是发生了偏移，若移料机械手43此时将晶圆移动至固定夹具20上，此时，也造成固定夹具20所固定的晶圆的位置也不精确，从而造成打标位置的一致性差的问题。通过在安装位15的侧边设有矫正机构50，移料机械手43将晶圆从料盒30中取出后，并将晶圆放置于矫正机构50上进行矫正。使得移料机械手43的弧形承载面435的中心线与晶圆的中心线充重合，从而提升晶圆上料过程中的精度。

需要说明的是，矫正机构50的矫正方式有种，可以是通过旋转盘转动的方式，通过旋转运动，使得晶圆的中心线与转盘的中心线重合。移料机械手43在矫正机构50矫正的过程中，移动至转盘底部，且使得移料机械手43的弧形承载面435的中心线与转盘的中心线重合，矫正完成后，移料机械手43上升以取走矫正好的晶圆。当然，矫正机构50除了使用旋转矫正外，还可以采用振动的方式时间对晶圆与移料机械手43位置的矫正。

在本发明的一实施例中，所述晶圆ID打标设备100还包括检测机构60，所述检测机构60设于所述安装位15的外周，并与所述料盒30间隔设置，所述移料机构40件可在所述打标工位13、所述检测以及所述料盒30之间移动，以将打标后的工件移动至所述检测机构60检测，将检测合格的晶圆移动至所述料盒30内。

在本发明的一实施例的技术方案中，检测机构60用于检测晶圆打标加工的质量，针对检测质量合格的晶圆，移料机械手43将检验合格的晶圆从检测机构60上移动至料盒30内，而针对不合格晶圆，移料机械手43将晶圆移动至预设位置，以待进一步处理。其中，检测机构60包括CCD系统，CCD系统通过图像检测的功能实现，检测系统还包括有ORC系统，ORC系统通过提取拍摄的图像，并与预存的图像做对比，以此来检测晶圆的打标质量。

在本发明的一实施例中，所述检测机构60以及多个所述料盒30均匀地环绕于所述安装位15的外周。

参照图1至图5，在本发明一实施例技术方案中，检测机构60和多个所述料盒30呈间隔设置，并均匀地布置在安装位15的外周，以便于移料机械手43的移动。其中，所述检测机构60与所述打标工位13呈相对设置。如此，在打标工位13打标后的晶圆移动至检测机构60时为直线运动，以提升移料的效率。

需要说明的是，矫正机构50设于移料机械手43自料盒30移动至打标工位13之间的位置，如此，可以减少移料机械手43的行程，提升加工的效率。可以理解地，在本发明的一实施例中，矫正机构50位于检测机构60的一侧，也即，矫正机构50也与打标工位13呈相对设置。如此，在晶圆在矫正后，从矫正机构50移动至激光打标工位13时也为直线远动，以进一步提升晶圆的打标效率。

参照图5，在本发明的一实施例中，所述固定夹具20包括：支架21和吸附主体23，所述支架21固定于所述机台11，并位于所述打标工位13；所述吸附主体23设有通气孔和吸附孔237，所述通气孔和所述吸附孔237连通以形成气流通道，所述吸附主体23的顶面设有所述吸附孔237，所述晶圆固定于所述吸附主体23的顶面。

在本发明一实施例的技术方案中，吸附主体23通过支架21固定于机台11的表面，可以使得吸附主体23具有一定高度，便于移料机械手43的上料或者下料操作。吸附主体23上设有通气孔和吸附孔237，气泵可以通过的连接管与通气孔连接，以向气流通道吸气或吹气，从而实现固定晶圆或释放晶圆。本发明的技术方案中，通过采用真空吸附的方式实现对晶圆的固定，一方面能实现快速地吸附固定或释放，另一方面，真空吸附的方式也能有效地减少对晶圆的损伤。

可以理解地，吸附主体23固定晶圆的表面光滑、平整，便于与晶圆的表面相适配。吸附孔237的数量有多个，多个吸附孔237呈间隔设置，可以对晶圆的不同位置施加吸附力，从而提升晶圆固定的可靠性。

进一步，参照图5，在本发明的一实施例中，所述吸附主体23的顶面还凹设有供所述移料机构40穿过的让位槽235，所述让位槽235将所述顶面分隔为相对设置的第一固定区域231和第二固定区域233，所述第一固定区域231和所述第二固定区域233均设有所述吸附孔237。

在本发明的一实施例中，让位槽235贯穿吸附主体23设置，并将吸附主体23的顶面分隔为相对设置的第一固定区域231和第二固定区域233，吸附孔237布置于第一固定区域231和第二固定区域233，可以从相对的两侧实现对晶圆的固定。为了进一步提升对晶圆固定的可靠近性，第一固定区域231和第二固定区域233均设有多个吸附孔237。

并且，移料机械手43在上料时，晶圆设于移料机械手43的承载面435的上方，移料机械手43将晶圆移动至吸附主体23的顶面后，移料机械手43相对吸附主体23下降运动至让位槽235，此时，晶圆的边缘分别于吸附主体23的第一固定区域231和第二固定区域233抵接，实现与移料机械手43分离，从而实现上料。当激光打标头70完成对晶圆的打标操作后，移料机械手43经由让位槽235移动至晶圆的底部，然后相对吸附主体23上升运动，并可携带晶圆向上运动，以与吸附主体23的表面表面分离，并将达标后的晶圆依次移动至检测机构60和料盒30内，以完成下料操作。

在本发明的一实施例中，所述第一固定区域231和所述第二固定区域233之间的最小距离为D1，所述D1大于72mm；

所述第一固定区域231和所述第二固定区域233的最大距离为D2，所述D2小于220mm。

在本发明的一实施例中，第一固定区域231和所述第二固定区域233之间的最小距离大于72mm，最大的距离小于220mm，如此，固定夹具20最小可固定4寸的晶圆片，最大可以固定8寸晶圆片。如此，使得固定夹具20可以实现对4寸、6寸、8寸的晶圆进行固定，提升固定夹具20的灵活性。

进一步，参照图1至图3，在本发明的一实施例中，所述晶圆ID打标设备100还设有除尘机构80，所述除尘机构80设于所述吸附主体23的外周缘。

在本发明的一实施例中，除尘机构80设于吸附主体23的外周缘，用以吸附打标加工所产生的烟尘，减少烟尘对加工车间环境的影响，提升打标加工车间的环境的舒适性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种晶圆ID打标设备，其特征在于，包括：

机架，所述机架设有机台，所述机台设有打标工位和安装位；

固定夹具，所述固定夹具设于所述打标工位，用于固定待打标的晶圆；

激光打标头，所述激光打标头设于所述机架，所述激光打标头的出光口的朝向所述打标工位设置；

多个料盒，多个所述料盒间隔设于所述安装位的外周设置；

移料机构，所述移料机构于多个所述料盒和所述打标工位之间移动，以将料盒内的待打标的晶圆移动至所述打标工位，并将打标后的晶圆移动至所述料盒内。

2.如权利要求1所述的晶圆ID打标设备，其特征在于，所述晶圆ID打标设备还包矫正机构，所述矫正机构设于所述安装位的外周，并与所述料盒间隔设置，所述移料机构件可在所述料盒、所述矫正机构以及所述打标工位之间移动，以将所述料盒中的晶圆移动至所述矫正机构矫正，再移动至所述打标工位打标。

3.如权利要求1所述的晶圆ID打标设备，其特征在于，所述晶圆ID打标设备还包括检测机构，所述检测机构设于所述安装位的外周，并与所述料盒间隔设置，所述移料机构件可在所述打标工位、所述检测以及所述料盒之间移动，以将打标后的工件移动至所述检测机构检测，将检测合格的晶圆移动至所述料盒内。

4.如权利要求3所述的晶圆ID打标设备，其特征在于，所述检测机构以及多个所述料盒均匀地环绕于所述安装位的外周。

5.如权利要求4所述的晶圆ID打标设备，其特征在于，所述检测机构与所述打标工位呈相对设置。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的晶圆ID打标设备，其特征在于，所述移料机构包括：

底座，所述底座设于所述机架，并位于所述安装位；和

两移料机械手，两所述移料机械手均固定于所述底座，并可伸出所述机台，两所述移料机械手可分别相对所述底座转动或移动设置。

7.如权利要求1至5中任意一项所述的晶圆ID打标设备，其特征在于，所述固定夹具包括：支架，所述支架固定于所述机台，并位于所述打标工位；和

吸附主体，所述吸附主体设有通气孔和吸附孔，所述通气孔和所述吸附孔连通以形成气流通道，所述吸附主体的顶面设有所述吸附孔，所述晶圆固定于所述吸附主体的顶面。

8.如权利要求7所述的晶圆ID打标设备，其特征在于，所述吸附主体的顶面还凹设有供所述移料机构穿过的让位槽，所述让位槽将所述顶面分隔为相对设置的第一固定区域和第二固定区域，所述第一固定区域和所述第二固定区域均设有所述吸附孔。

9.如权利要求8所述的晶圆ID打标设备，其特征在于，所述第一固定区域和所述第二固定区域之间的最小距离为D1，所述D1大于72mm；

所述第一固定区域和所述第二固定区域的最大距离为D2，所述D2小于220mm。

10.如权利要求7所述的晶圆ID打标设备，其特征在于，所述晶圆ID打标设备还设有除尘机构，所述除尘机构设于所述吸附主体的外周缘。

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