CN116038139B - 一种在硅片上进行微型码标记的飞行打码方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种在硅片上进行微型码标记的飞行打码方法及系统，方法包括：利用非接触测速方式获取硅片传送方向的移动速度；根据所述移动速度，对预调整微型码中的每一个标记点进行速度补偿；所述微型码的预调整包括：利用振镜在硅片上进行微型码弓形填充；在填充后的微型码存在不对齐状态时，根据所采用的填充方式，选择调整激光信号滞后值或振镜加速距离来进行对齐补偿。本发明解决了因双轨皮带速度差异导致皮带上下抖动，进而使硅片打码出现变形的问题。

Description

一种在硅片上进行微型码标记的飞行打码方法及系统
技术领域
本发明涉及激光标记技术领域，具体涉及一种在硅片上进行微型码标记的飞行打码方法及系统。
背景技术
在硅片生产过程中，需要在硅片上打上标记码，以便于识别以及追溯，因硅片上后续工序例如栅线等的要求，通常采用微型码，即尺寸小于1×1mm的码来进行标识。
在硅片生产过程中，通常采用双轨皮带传输硅片，因两条皮带存在速度差，可能出现皮带垂直运动方向位置的抖动，而皮带的这种抖动会导致硅片产生微小位置偏差，即硅片旋转或者垂直运动方向进行微小平移，进而导致打标的二维码出现波浪形波动，特别是微型码，轻微的皮带抖动，即可导致码点出现较大的错位现象，使得打出的二维码无法读取，影响后续制程对硅片二维码的识别。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种在硅片上进行微型码标记的飞行打码方法及系统，用以解决上述至少一个技术问题。
根据本发明说明书的一方面，提供一种在硅片上进行微型码标记的飞行打码方法，所述方法包括：
利用非接触测速方式获取硅片传送方向的移动速度；
根据所述移动速度，对预调整微型码中的每一个标记点进行速度补偿；
所述微型码的预调整包括：
利用振镜在硅片上进行微型码弓形填充；
在填充后的微型码存在不对齐状态时，根据所采用的填充方式，选择调整激光信号滞后值或振镜加速距离来进行对齐补偿。
上述技术方案先对要标记的微型码进行预调整，得到完整且对齐的二维码，然后利用该预调整微型码对传送带上的硅片进行打码标记，以达到压缩打码时间的目的，而打码时间的压缩又能够实现尽可能在硅片波动前完成打码，同时，基于硅片的移动速度对二维码中每一个标记点进行速度补偿，利用压缩打码时间与移动速度补偿相结合，解决因双轨皮带速度差异导致皮带上下抖动，进而使硅片打码出现变形的问题。
进一步地，因硅片材料的特殊性，采用无接触激光编码器采集硅片传送方向的移动速度。
所述的激光信号滞后值是时间值，即所有的出光信号相对于振镜信号整体后移一段时间，单位为us。
上述技术方案的打码时间可压缩至11ms到18ms之间，该打码时间与皮带Y轴的抖动时间接近或者小于该抖动时间，因此能够尽可能在皮带的上下抖动时间内完成打码，即在皮带抖动导致的硅片旋转波动前完成打码，极大减少硅片旋转波动对打码效果的影响。
作为进一步的技术方案，所采用的填充方式包括：点状光斑填充、圆形光斑填充或椭圆形光斑填充。
点光斑填充为每个位置存在单点和多点，其大小由激光光路和激光功率控制，单点的大小调节可能会相对固定，改变不大；优点在于码的规整性以及美观性较好，振镜控制方式更容易实现。
圆形光斑填充即微型码的单点，由多个点组成圆，其可通过调节点的距离，来改变每个单点的尺寸。
椭圆形光斑填充则是在圆形光斑填充的调节方式上，利用振镜走圆的前段或后段形成，主要是在微型码过小，X轴运动过小，而无法形成圆点时，利用Y轴将单点扩大的一种方式。另外，椭圆光斑也可以另外一种方式实现，就是振镜非停止，双点或多点打码来实现，调节方式类似于点光斑填充模式。
作为进一步的技术方案，采用点状光斑进行填充且填充后的微型码存在不对齐状态时，通过调整激光信号滞后值或振镜加速距离来进行对齐补偿。在微型码预调整阶段，通过对激光信号滞后值或振镜加速距离的调整，使得码点矩阵的每一列的端部填充点对齐，便于实现高效打码。
进一步地，通过激光信号滞后值或振镜加速距离的调整，可在正式打标之前，得到完整且对齐的二维码，在正式打标时，只需要利用硅片移动速度对每个码点进行速度补偿，即可得到横竖间距基本一致的码点矩阵，在高效打码的同时，确保了所得二维码的可识别性。
作为进一步的技术方案，所述对齐补偿进一步包括：获取填充后微型码中的奇数列填充点和偶数列填充点；在所述奇数列的末端填充点与相邻偶数列的起始填充点不对齐时，调整激光信号滞后值；在所述奇数列与奇数列的同一端的端部填充点不对齐，或者所述偶数列与偶数列的同一端的端部填充点不对齐时，调整振镜加速距离。
进一步地，以二维码码点矩阵的其中一端为参考，在所述奇数列的末端填充点未抵达码点矩阵的最端部，但偶数列的起始填充点抵达码点矩阵的最端部时，可增大激光信后滞后值；反之则降低激光信号滞后值。
进一步地，在所述奇数列与奇数列的同一端的端部填充点不对齐，或者所述偶数列与偶数列的同一端的端部填充点不对齐时，均可增大振镜加速距离。
进一步地，在能对齐的情况下，可通过减小振镜加速距离，来进行时间的压缩。这里的振镜加速距离在起始时存在一个最小值，或者说是一个能多次打码的稳定最小值。
作为进一步的技术方案，在采用圆形光斑进行填充且填充后的微型码存在不对齐状态时，通过调整激光信号滞后值来进行对齐补偿。
作为进一步的技术方案，在采用椭圆形光斑进行填充且填充后的微型码存在不对齐状态时，通过调整激光信号滞后值来进行对齐补偿。
在圆形光斑填充的基础上，将激光信号滞后值加大预设值，即可得到椭圆形光斑。
作为进一步的技术方案，所述振镜包括X轴振镜和Y轴振镜，所述X轴振镜用于微型码每一列的标记，所述Y轴振镜用于微型码列与列之间的移动。
作为进一步的技术方案，所述振镜包括X轴振镜和Y轴振镜，所述X轴振镜用于左右运动，所述Y轴振镜用于直线运动。
作为进一步的技术方案，所述微型码的范围为200×200μm到900×900μm。
根据本发明说明书的一方面，提供一种在硅片上进行微型码标记的飞行打码系统，包括：工控机、控制卡、激光器、激光编码器和振镜，所述工控机与控制卡相连，所述控制卡分别与激光器、激光编码器和振镜相连，所述激光器和振镜设置于传送皮带一侧且从下往上进行打标，所述激光编码器位于传送皮带上方且从上往下对着激光出光处检测。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供一种方法，该方法先对要标记的微型码进行预调整，得到完整且对齐的二维码，然后利用该预调整微型码对传送带上的硅片进行打码标记，以达到压缩打码时间的目的，而打码时间的压缩又能够实现尽可能在硅片波动前完成打码，同时，基于硅片的移动速度对二维码中每一个标记点进行速度补偿，利用压缩打码时间与移动速度补偿相结合，解决因双轨皮带速度差异导致皮带上下抖动，进而使硅片打码出现变形的问题。
本发明提供一种系统，该系统先在静态条件下，对激光器及振镜参数进行调整，使得通过激光器及振镜的配合能够得到完整且对齐的二维码，然后在动态飞行打码时，通过激光编码器获取硅片的移动速度，利用该移动速度对激光器的出光速度进行补偿，使得打标速度与硅片移动速度相匹配，从而得到无变形的二维码，有效避免硅片旋转波动对打码效果的影响。
附图说明
图1为根据本发明实施例的在硅片上进行微型码标记的飞行打码方法流程示意图。
图2为根据本发明实施例的对微型码进行预调整的流程示意图。
图3为根据本发明实施例的微型码预调整原理示意图。
图4为根据本发明实施例的填充后微型码示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；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。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在硅片原片的生产过程中，利用双轨皮带进行硅片传送，并对传送皮带上的硅片进行二维码标记，由于现有的二维码标记多是针对尺寸较大的码，且打标时间较长，很容易在一个二维码的打标时间内出现皮带的抖动，该抖动会导致硅片产生微小旋转，从而导致打码出现变形，无法读取。因此，本发明提供一种在硅片上进行微型码标记的飞行打码方法，该方法在实现传送皮带上飞行打码的同时，能够将打码时间压缩到十几ms，使得在硅片受皮带抖动影响产生旋转波动前，即可完成打码，有效保障了打码效果。
如图1所示，本发明提供一种在硅片上进行微型码标记的飞行打码方法，包括：
步骤1，利用非接触测速方式获取硅片传送方向的移动速度。
这里的硅片为硅片原片，且在双轨皮带上进行传送，其传送方向设为X方向。所述传送方向的移动速度即为X向移动速度。
可选地，采用无接触式激光编码器来采集硅片的移动速度。所述激光编码器从上往下出激光，采用多普勒效应或非接触测速方式，进行硅片运动速度的采集，采集后的数据发送给控制卡，由控制卡根据采集的脉冲数据对微型码进行速度补偿，进而保证飞行打码效果。
步骤2，根据所述移动速度，对预调整微型码中的每一个标记点进行速度补偿。
所述微型码的预调整主要针对激光器参数及振镜参数，其目的是在静态条件下通过参数调整得到完整且对齐的微型码。
在实际应用中，对于产线上配置好的激光器及振镜，只需进行一次静态下的微型码预调整，即可在动态的飞行打码时实现打码时间的压缩。而在动态飞行打码过程，只需将硅片移动速度与激光器出光速度相匹配即可得到有效的微型码打标结果，整个过程高效且准确。
具体地，如图2所示，所述微型码的预调整包括：利用振镜在硅片上进行微型码弓形填充；在填充后的微型码存在不对齐状态时，根据所采用的填充方式，选择调整激光信号滞后值或振镜加速距离来进行对齐补偿，得到完整且对齐的微型码。
可选地，所采用的填充方式包括：点状光斑填充、圆形光斑填充或椭圆形光斑填充。
不同的填充方式所对应的打标时间不同。在其他条件相同的情况下，椭圆形光斑或圆形光斑的打标时间更短，且所得的标记码点的可辨识度更强，也更容易识别。
作为一种实施方式，采用点状光斑进行填充且填充后的微型码存在不对齐状态时，通过调整激光信号滞后值或振镜加速距离来进行对齐补偿。在微型码预调整阶段，通过对激光信号滞后值或振镜加速距离的调整，使得码点矩阵的每一列的起始填充点对齐，便于实现高效打码。
可选地，利用振镜对微型码进行弓形填充，所述振镜包括X轴振镜和Y轴振镜，所述X轴振镜用于微型码每一列的标记，所述Y轴振镜用于微型码列与列之间的移动。
具体地，如图3所示，振镜单轴运动为直线，将X轴振镜作为微型码列的打标，每次打完一列后，因为惯性，其停留位置会偏下，此时通过Y轴将其进行移动到下一列的位置；其中，（a）、（b）、（c）均表示X轴运动，（d）表示Y轴运动，（a）、（b）为实际出光，（c）、（d）不出光。若不增加任何补偿，那么出来的图形和图4一样，导致列与列的端部填充点不对齐。基于此情况，本发明通过调整振镜加速距离以及激光信号滞后值，将其补偿到对齐的位置，就得到了一个完整的二维码。
进一步来说，若采用点状光斑填充后的微型码存在不对齐的情况，则该不对齐的情况包括奇数列与偶数列不对齐、奇数列与奇数列不对齐或偶数列与偶数列不对齐。
所述的奇数列与偶数列不对齐，指的是奇数列的末端填充点与相邻偶数列的起始填充点不对齐。该情况下，可通过调整激光信号滞后值来补偿对齐。
所述的奇数列与奇数列不对齐，指的是相对于微型码的同一侧边而言，奇数列与奇数列的端部填充点不对齐。该情况下，可通过调整振镜加速距离来补偿对齐。
所述的偶数列与偶数列不对齐，指的是相对于微型码的同一侧边而言，偶数列与偶数列的端部填充点不对齐。该情况下，可通过调整振镜加速距离来补偿对齐。
仅以示例说明，如图4所示，该微型码的奇数列与偶数列未对齐，且相对于码点矩阵的最下方侧边而言，奇数列的端部填充点未抵达侧边端部而偶数列的端部填充点抵达侧边端部，因此，可增大激光信后滞后值来补偿对齐。反之，若奇数列的端部填充点抵达侧边端部而偶数列的端部填充点未抵达侧边端部，则可降低激光信后滞后值来补偿对齐。
进一步地，若所述奇数列与奇数列的同一端的端部填充点不对齐，或者所述偶数列与偶数列的同一端的端部填充点不对齐，则可增大振镜加速距离来补偿对齐。
作为一种实施方式，在采用圆形光斑进行填充且填充后的微型码存在不对齐状态时，可通过调整激光信号滞后值来进行对齐补偿，同时振镜走线按照圆形填充轨迹来走，也可调节激光整体滞后值进行圆形与椭圆形的切换。
可选地，利用振镜对微型码进行弓形填充，所述振镜包括X轴振镜和Y轴振镜，所述X轴振镜用于左右运动，所述Y轴振镜用于直线运动。
具体地，在弓形填充时，通过Y轴振镜直线运动，X轴振镜左右运动，来使得标记的码点变成圆形。例如，可使奇数列逆时针走线，偶数列顺时针走线，以此节约打标时间，通过调整激光信号滞后值决定出光位置，来确认实际效果，若调整不对，会出现不成圆形而是竖条的形状。这里通过调节激光信号滞后值，保证二维码点成圆形，若需要得到椭圆形光斑，则将滞后值加大预设量即可。
作为一种实施方式，在采用椭圆形光斑进行填充且填充后的微型码存在不对齐状态时，可通过调整激光信号滞后值来进行对齐补偿。
由于硅片赋码对二维码的尺寸及可识别性均要求较高，需要赋予的二维码尺寸尽可能小且尽可能易于识别，而现有激光打码的尺寸多是1×1毫米或2×2毫米或以上，不能满足硅片打码的需求，本发明所述方法能够实现200×200μm到900×900μm尺寸的微型码打码，且通过压缩打码时间和移动速度补偿有效避免了双轨皮带抖动带来的影响，能够实现高效且可识别的微型码标记。
考虑到皮带运动方向和打码方向存在夹角，可能导致打出的码不是标准正方形或菱形，但本发明所述方法能够保证码点位置与底边间距一致，横竖间距基本一致，读码器可读，能够达到准确赋码、准确读码的效果。
码类型为Datamatrix码，大小为0.5mm×0.5mm，硅片位于双轨皮带上，皮带速度37m/min，采用紫外激光器，激光频率50kHz，振镜打标速度2000~8000mm/s。打码时间13ms~18ms，飞行打码效果和读码效果均满足要求。
本发明还提供一种在硅片上进行微型码标记的飞行打码系统，包括：工控机、控制卡、激光器、激光编码器和振镜，所述工控机与控制卡相连，所述控制卡分别与激光器、激光编码器和振镜相连，所述激光器和振镜设置于传送皮带一侧且从下往上进行打标，所述激光编码器位于传送皮带上方且从上往下对着激光出光处检测。
所述振镜包括X轴振镜和Y轴振镜。所述振镜与待打标工件之间设有场镜。
利用所述系统进行飞行打码时，首先获取硅片传送方向的移动速度，然后根据所述移动速度，对预调整微型码中的每一个标记点进行速度补偿。
采用无接触式激光编码器来采集硅片的移动速度。所述激光编码器从下往上对着激光出光处进行检测。采集的硅片移动速度发送给工控机，由工控机根据该硅片移动速度来确认激光器的出光速度，以使得两者相匹配，进而保证飞行打码效果。
所述微型码的预调整主要针对激光器参数及振镜参数，其目的是在静态条件下通过参数调整得到完整且对齐的微型码。
所采用的填充方式包括：点状光斑填充、圆形光斑填充或椭圆形光斑填充。
采用点状光斑进行填充且填充后的微型码存在不对齐状态时，通过调整激光信号滞后值或振镜加速距离来进行对齐补偿。在微型码预调整阶段，通过对激光信号滞后值或振镜加速距离的调整，使得码点矩阵的每一列的起始填充点对齐，便于实现高效打码。
可选地，利用振镜对微型码进行弓形填充，所述X轴振镜用于微型码每一列的标记，所述Y轴振镜用于微型码列与列之间的移动。
在采用圆形光斑进行填充且填充后的微型码存在不对齐状态时，可通过调整激光信号滞后值来进行对齐补偿。
可选地，利用振镜对微型码进行弓形填充，所述X轴振镜用于左右运动，所述Y轴振镜用于直线运动。
在采用椭圆形光斑进行填充且填充后的微型码存在不对齐状态时，可通过调整激光信号滞后值来进行对齐补偿。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。

Claims (7)

1.一种在硅片上进行微型码标记的飞行打码方法，其特征在于，用于实现200×200μm到900×900μm尺寸的微型码打码，所述方法包括：
利用非接触测速方式获取硅片传送方向的移动速度；所述硅片在双轨皮带上进行传送；
根据所述移动速度，对预调整微型码中的每一个标记点进行速度补偿；
所述微型码的预调整包括：
利用振镜在硅片上进行微型码弓形填充；
在填充后的微型码存在不对齐状态时，根据所采用的填充方式，选择调整激光信号滞后值或振镜加速距离来进行对齐补偿；所述对齐补偿进一步包括：获取填充后微型码中的奇数列填充点和偶数列填充点；在所述奇数列的末端填充点与相邻偶数列的起始填充点不对齐时，调整激光信号滞后值；在所述奇数列与奇数列的同一端的端部填充点不对齐，或者所述偶数列与偶数列的同一端的端部填充点不对齐时，调整振镜加速距离。
2.根据权利要求1所述一种在硅片上进行微型码标记的飞行打码方法，其特征在于，所采用的填充方式包括：点状光斑填充、圆形光斑填充或椭圆形光斑填充。
3.根据权利要求1所述一种在硅片上进行微型码标记的飞行打码方法，其特征在于，在采用圆形光斑进行填充且填充后的微型码存在不对齐状态时，通过调整激光信号滞后值来进行对齐补偿。
4.根据权利要求1所述一种在硅片上进行微型码标记的飞行打码方法，其特征在于，在采用椭圆形光斑进行填充且填充后的微型码存在不对齐状态时，通过调整激光信号滞后值来进行对齐补偿。
5.根据权利要求2所述一种在硅片上进行微型码标记的飞行打码方法，其特征在于，所述振镜包括X轴振镜和Y轴振镜，所述X轴振镜用于微型码每一列的标记，所述Y轴振镜用于微型码列与列之间的移动。
6.根据权利要求3所述一种在硅片上进行微型码标记的飞行打码方法，其特征在于，所述振镜包括X轴振镜和Y轴振镜，所述X轴振镜用于左右运动，所述Y轴振镜用于直线运动。
7.根据权利要求1所述一种在硅片上进行微型码标记的飞行打码方法，其特征在于，采用如下系统实现，所述系统包括：工控机、控制卡、激光器、激光编码器和振镜，所述工控机与控制卡相连，所述控制卡分别与激光器、激光编码器和振镜相连，所述激光器和振镜设置于传送皮带一侧且从下往上进行打标，所述激光编码器位于传送皮带上方且从上往下对着激光出光处检测。
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