一种夹具及激光标记系统

技术领域

本发明涉及激光标记技术领域，尤其涉及一种夹具及激光标记系统。

背景技术

随着晶圆的广泛使用，传统的晶圆标记方法如：气动冲针、丝网印刷、机械压痕、喷墨打印、化学腐蚀等，由于这些加工方式都存在着不同的缺陷与不足，使得激光标记日渐成为当今晶圆标记的主流。激光标记是利用高能量密度的激光对工件表面进行局部照射，使得表层材料气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。

在目前使用的晶圆激光标记系统中，夹紧晶圆的夹具存在着较大的缺陷，其只能利用晶圆的最外侧边缘部分支撑在打标夹具上，为了不遮挡住标记区域，晶圆的中间大部分为悬空，而且由于晶圆制作工艺的影响造成晶圆本身存在变形，使得夹具上的晶圆整体变形较大，给晶圆的定位、打标精度、质量和速度都带来了较大影响。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种夹具及激光标记系统，用以解决现有晶圆激光标记系统中晶圆在标记过程中容易出现变形导致的晶圆定位不准、标记精度和质量均较差的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种夹具，采用了如下所述的技术方案：

该夹具包括：夹紧件、旋转装置、压紧件和第一升降组件；

所述夹紧件上设置有打标部和支撑部，所述夹紧件用于放置待夹紧工件；所述旋转装置用于驱动所述夹紧件以所述夹紧件的中心轴为中心进行旋转；所述压紧件位于所述夹紧件的上方，且所述第一升降组件用于驱动所述压紧件靠近或者远离所述夹紧件，所述压紧件靠近所述夹紧件时能够与所述夹紧件配合共同夹紧待夹紧工件。

在一些实施例中，所述夹紧件上开设有通孔，所述通孔为所述打标部。

在一些实施例中，所述支撑部上开设有真空吸附孔，所述真空吸附孔用于吸附所述待夹紧工件。

在一些实施例中，所述第一升降组件包括第一升降驱动装置和直线导向组件；所述第一升降驱动装置能够驱动所述压紧件沿所述直线导向组件做直线运动。

在一些实施例中，所述直线导向组件包括导向件和导向套；沿所述压紧件移动方向，所述导向件竖直设置，所述导向套设置于所述压紧件上，所述导向件滑动插接于所述导向套中。

在一些实施例中，所述第一升降组件和所述压紧件均设置有两个，且所述第一升降组件与所述压紧件一一对应设置；两个所述第一升降组件分设于所述压紧件的两端。

为了解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种激光标记系统，采用如下所述的技术方案：所述激光标记系统包括移动组件、激光组件、机架以及上述的夹具；

所述移动组件和所述夹具均设置于所述机架上，所述激光组件设置于所述移动组件上并由所述移动组件带动移动；所述夹具位于所述激光组件的上方，且夹紧于所述夹具的待夹紧工件朝向所述激光组件。

在一些实施例中，所述激光标记系统还包括第一视觉系统和第二视觉系统；

所述第一视觉系统和所述第二视觉系统均设置于所述移动组件上并由所述移动组件带动移动；所述第一视觉系统位于所述夹具的上方，用以对夹紧于夹具的待夹紧工件进行视觉定位；所述第二视觉系统位于所述夹具的下方，用以对夹紧于所述夹具的待夹紧工件的标记内容进行内容偏差检测。

在一些实施例中，所述移动组件包括第一平移装置和第二平移装置；所述第一平移装置沿第一方向设置，所述第二平移装置沿第二方向滑动设置于所述第一平移装置上，所述激光组件滑动设置于所述第二平移装置上；

所述第一平移装置用于带动所述第二平移装置在第一方向上直线移动，所述第二平移装置用于带动所述激光组件在第二方向上直线移动，且所述第一方向和所述第二方向相交。

在一些实施例中，所述激光标记系统还包括第二升降组件；所述第二升降组件设置于所述移动组件上，且所述第二升降组件用于驱动所述激光组件在竖直方向上靠近或者远离所述夹具。

与现有技术相比，本发明实施例提供的夹具及激光标记系统主要有以下有益效果：

该夹具通过第一升降组件驱动压紧件靠近或者远离夹紧件能够对待夹紧工件进行稳固夹紧或松开，操作简单便捷；通过夹紧件上设置打标部和支撑部，其中夹紧件的支撑部能够对待夹紧工件如晶圆未打标的区域进行稳固支撑，能够有效避免待夹紧工件如晶圆未打标的区域的中间大部分悬空导致晶圆变形，打标部能够使待夹紧工件如晶圆的打标的区域在进行标记时激光能够顺利通过并进行激光标记，旋转装置能够带动夹紧件的打标部和支撑部旋转以进行位置变动，从而能够对待夹紧工件如晶圆的不同部位的位置进行具体标记。总之，该夹具具有结构简单，能够对待夹紧工件如晶圆进行稳固夹紧，且能够有效避免待夹紧工件如晶圆变形导致定位不准、标记精度和质量均较差的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图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获得其他的附图。其中：

图1是本发明一个实施例中夹具的立体结构示意图；

图2是图1中夹具的夹紧件的结构示意图；

图3是本发明一个实施例中激光标记系统的立体结构示意图；

图4是图3中激光标记系统的部分结构示意图；

图5是图3中激光标记系统的另一部分结构示意图。

附图中的标号如下：

1000、激光标记系统；

100、夹具；

1、夹紧件；11、打标部/通孔；12、支撑部；121、真空吸附孔；2、旋转装置；3、压紧件；4、第一升降组件；41、升降驱动装置；42、直线导向组件；421、导向件；

200、移动组件；210、第一平移装置；220、第二平移装置；230、第二升降组件；

300、激光组件；310、激光发生装置；320、振镜扫描系统；

400、机架；410、基座；420、龙门架；

500、第一视觉系统；

600、第二视觉系统。

700、第三升降组件。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，例如，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本发明的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中，当元件被称为“固定于”或“安装于”或“设置于”或“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接位于该另一个元件上。例如，当一个元件被称为“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接连接到该另一个元件上。

此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

需说明的是，该夹具100主要用于对晶圆进行夹紧以进行激光标记；当然，在其他实施例中，该夹具100也可以对其他待夹紧工件进行夹紧，在此不作特别的限制。此外，每个晶圆上排布有多颗晶粒，当对晶圆进行激光标记时，主要是对晶圆上的晶粒进行激光打标；具体地，该晶圆包括相对设置的顶端和底端，其中，晶圆的顶端设置有线路，底端用于激光打标，通过激光在晶圆底端的晶粒表面形成图形、文字或图案等标记。具体地，上述晶圆包括硅晶圆、砷化镓晶圆、带膜晶圆、树脂胶晶圆等。

本发明实施例提供一种夹具100，如图1和图2所示，该夹具100包括夹紧件1、旋转装置2、压紧件3和第一升降组件4。

如图2所示，夹紧件1上设置有打标部11和支撑部12；该夹紧件1用于放置待夹紧工件，可以理解地，即该待夹紧工件放置于打标部11和支撑部12上；具体地，当该待夹紧工件为晶圆时，晶圆放置于夹紧件1上，其中支撑部12用于对晶圆形成支撑，激光可以穿过打标部11对晶圆进行激光打标。具体在本实施例中，该夹紧件1包括对称分布的两个分部，其中一个分部为该打标部11，另一个分部为该支撑部12；当然，在其他实施例中，打标部11和支撑部12并不限定于对称分布，可以根据实际标记需要进行具体设置，在此不作特别的限制。

如图1和图2所示，旋转装置2用于驱动夹紧件1以夹紧件1的中心轴为中心进行旋转。可以理解地，当夹紧件1通过旋转装置2驱动进行旋转时，能够带动夹紧件1的打标部11和支撑部12旋转以进行位置变动，从而能够对待夹紧工件如晶圆的不同部位的位置进行具体标记。压紧件3位于夹紧件1的上方，且第一升降组件4用于驱动压紧件3靠近或者远离夹紧件1，压紧件3靠近夹紧件1时能够与夹紧件1配合共同夹紧待夹紧工件。

可以理解地，该夹具100的工作原理大致如下：当需要对待夹紧工件如晶圆进行夹紧时，首先通过旋转装置2带动夹紧件1进行旋转以使夹紧件1的打标部11和支撑部12旋转至与待夹紧工件相适应的位置，随后将待夹紧工件如晶圆放置夹紧件1上，放置完成后通过第一升降组件4驱动压紧件3向靠近夹紧件1的方向移动，压紧件3将该待夹紧工件压紧于夹紧件1上进行定位及固定，随后可以通过激光对待夹紧工件进行激光打标；当需要松开待夹紧工件时，通过第一升降组件4驱动压紧件3远离夹紧件1，即可松开并取出该待夹紧工件。

综上，相比现有技术，该夹具100至少具有以下有益效果：该夹具100通过第一升降组件4驱动压紧件3靠近或者远离夹紧件1能够对待夹紧工件进行稳固夹紧或松开，操作简单便捷；通过夹紧件1上设置打标部11和支撑部12，其中夹紧件1的支撑部12能够对待夹紧工件如晶圆未打标的区域进行稳固支撑，能够有效避免待夹紧工件如晶圆未打标的区域的中间大部分悬空导致晶圆变形，打标部11能够使待夹紧工件如晶圆的打标的区域在进行标记时激光能够顺利通过并进行激光标记，旋转装置2能够带动夹紧件1的打标部11和支撑部12旋转以进行位置变动，从而能够对待夹紧工件如晶圆的不同部位的位置进行具体标记。总之，该夹具100具有结构简单，能够对待夹紧工件如晶圆进行稳固夹紧，且能够有效避免待夹紧工件如晶圆变形导致定位不准、标记精度和质量均较差的问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在一些实施例中，如图2所示，夹紧件1上开设有通孔11，通孔11为打标部11。可以理解地，由于待夹紧工件如晶圆放置夹紧件1上，其中晶圆的底端贴合于夹紧件1上，因此当激光光束对晶圆进行标记时，激光光束需要穿过夹紧件1以对晶圆的底端进行标记，因此通过在夹紧件1上开设通孔11形成该打标部11，能够使激光光束顺畅穿过夹紧件1对晶圆的待标记区域进行标记。具体在本实施例中，该通孔11为半圆形孔，支撑部12的形状同样为半圆形，支撑部12和打标部11的形状配合共同适应晶圆的形状。当然，在其他实施例中，该支撑部12和打标部11的形状可以根据具体情况进行具体设置，在此不作特别的限制。

在一些实施例中，如图2所示，支撑部12上开设有真空吸附孔121，真空吸附孔121用于吸附待夹紧工件。可以理解地，通过在支撑部12上设置真空吸附孔121，该真空吸附孔121外接真空发生装置，以对放置于支撑部12上的待夹紧工件如晶圆的未打标区域进行吸附定位，从而将待夹紧工件如晶圆进行固定与校平。

在一些实施例中，如图1所示，第一升降组件4包括第一升降驱动装置41和直线导向组件42；第一升降驱动装置41能够驱动压紧件3沿直线导向组件42做直线运动。具体在本实施例中，该第一升降驱动装置41可以为电动升降台，在其他实施例中也可以使用电缸或者伺服电机丝杆结构等。电动升降台能够驱动压紧件3平稳升降，以适应不同变形量和不同厚度的待夹紧工件，此外，直线导向组件42能够引导压紧件3在升降时做平稳地往复直线运动，避免压紧件3在运动过程中位置发生偏移。

在一些实施例中，如图1所示，直线导向组件42包括导向件421和导向套(图为示)；沿压紧件3移动方向，导向件421竖直设置，导向套设置于压紧件3上，导向件421滑动插接于导向套中。可以理解的，导向件421能够在导向套内滑动，并通过导向套的作用保证导向件421能够直线运动，从而保证压紧件3能够直线运动。具体在本实施例中，该导向套可以是带法兰轴承，导向件421具体为导向轴体。

在一些实施例中，如图1所示，第一升降组件4和压紧件3均设置有两个，且第一升降组件4与压紧件3一一对应设置，两个压紧件3配合能够使待夹紧工件平稳地压紧于夹紧件1的表面；两个第一升降组件4分设于压紧件3的两端，能够进一步提高压紧件3的升降平稳性。

基于上述的夹具100，如图1至5所示，本发明实施例还提供一种激光标记系统1000，其中，该激光标记系统1000包括移动组件200、激光组件300、机架400和上述的夹具100；移动组件200和夹具100均设置于机架400上，激光组件300设置于移动组件200上并由移动组件200带动移动；夹具100位于激光组件300的上方，且夹紧于夹具100的待夹紧工件朝向激光组件300。具体地，机架400包括基座410和设置于基座410上的龙门架420，其中移动组件200设置于基座410上，夹具100设置于龙门架420上，基座410和龙门架420均优选采用大理石材质制成，大理石材质的基座410和龙门架420具有热变系数小、在外界温度变化下产生的形变较小的特点，能够保证设备加工的稳定性。其中龙门架420对应夹紧件1的位置开设有避让孔，以便用于激光组件300发出的激光光束从底部射入夹紧件1并通过打标部11射向待夹紧工件如晶圆的打标区域。可以理解地，移动组件200带动激光组件300在夹具100的下方移动，以带动激光组件300运动到与夹具100中的待夹紧工件相适应的位置。

可以理解地，当需要对待夹紧工件如晶圆进行激光标记时，将待夹紧工件如晶圆夹紧于夹具100中，其中晶圆背离线路的一面朝向激光组件300，随后通过移动组件200带动激光组件300移动以使激光组件300对准夹紧件1的打标部11，此时晶圆的打标区域对准夹紧件1的打标部11，晶圆的未打标区域通过夹紧件1的支撑部12进行支撑，因此激光组件300对准晶圆的打标区域，随后开启激光组件300对晶圆的打标区域进行激光标记，当激光对晶圆的打标区域标记完成后，通过人工或者机械手系统将晶圆拾取，旋转装置2带动夹紧件1进行旋转预定角度如180°，以使支撑部12和打标部11的位置对调，随后再通过人工或者机械手系统将晶圆放置到夹具100上，以使晶圆初始的未打标区域对准打标部11，激光组件300对晶圆的未打标区域进行激光标记。

综上，相比现有技术，该激光标记系统1000至少具有以下有益效果：该激光标记系统1000通过采用上述的夹具100，该夹具100通过第一升降组件4驱动压紧件3靠近或者远离夹紧件1能够对待夹紧工件进行稳固夹紧并松开，操作简单便捷；通过夹紧件1上设置打标部11和支撑部12，其中夹紧件1的支撑部12能够对待夹紧工件如晶圆未打标的区域进行稳固支撑，能够有效避免待夹紧工件如晶圆未打标的区域的中间大部分悬空导致晶圆变形，打标部11能够使待夹紧工件如晶圆的打标的区域在进行标记时激光能够顺利通过并进行激光标记，旋转装置2能够带动夹紧件1的打标部11和支撑部12旋转以进行位置变动，从而能够对待夹紧工件如晶圆的不同部位的位置进行具体标记。总之，该夹具100具有结构简单，能够对待夹紧工件如晶圆进行稳固夹紧，且能够有效避免待夹紧工件如晶圆变形导致定位不准、标记精度和质量均较差的问题。

在一些实施例中，如图5所示，激光标记系统1000还包括第一视觉系统500和第二视觉系统600；第一视觉系统500和第二视觉系统600均设置于移动组件200上并由移动组件200带动移动；第一视觉系统500位于夹具100的上方，用以对夹紧于夹具100的待夹紧工件进行视觉定位；具体在本实施例中，该第一视觉系统500为CCD视觉定位系统；CCD视觉定位系统用于识别待夹紧工件如晶圆设置有线路的一面的位置进行位置定位以确定打标位点；具体地，该CCD视觉定位系统通过CCD相机与镜头组合使用，能够准确、清晰地拍摄晶圆的图像信息，以便能够对晶圆进行精准识别定位，以保证打标质量与精度。此外，该第一视觉系统500还可以通过配合使用光源投射到晶圆上，以进一步提高成像质量。第二视觉系统600位于夹具100的下方，用以对夹紧于夹具100的待夹紧工件的标记内容进行内容偏差检测。具体在本实施例中，该第二视觉系统600为CCD视觉识别系统，其中，CCD(Charge CoupledDevice)，称为图像传感器，是一种半导体器件，可以直接将光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；故此，CCD视觉识别系统用于识别标记的内容并判断标记内容是否存在内容偏差。

在一些实施例中，如图5所示，该激光标记系统1000还包括第三升降组件700，第三升降组件700设置于移动组件200上，且第一视觉系统500设置于该第三升降组件700的输出端上，第一视觉系统500能在第三升降组件700的带动下上下移动；从而调节第一视觉系统500相对晶圆之间的高度位置，从而达到最佳的定位点。具体在本实施中，该第三升降组件700包括升降电机，通过升降电机驱动第一视觉系统500上下移动。

在一些实施例中，如图3所示，移动组件200包括第一平移装置210和第二平移装置220；第一平移装置210沿第一方向设置，第二平移装置220沿第二方向滑动设置于第一平移装置210上，激光组件300滑动设置于第二平移装置220上。

如图3所示，第一平移装置210用于带动第二平移装置220在第一方向上直线移动，第二平移装置220用于带动激光组件300在第二方向上直线移动，且第一方向和第二方向相交。需要说明的是，在本实施例中，第一方向与第二方向相互垂直，例如第一方向为Y轴方向，第二方向为X轴方向。可以理解地，通过第一平移装置210和第二平移装置220相互配合形成二维直线运动平台，能够使激光组件300准确地移动到晶圆的任何位置，满足晶圆的各种标记的要求。

在一些实施例中如图4所示，该激光标记系统1000还包括第二升降组件230；第二升降组件230设置于移动组件200上，且第二升降组件230用于驱动激光组件300在竖直方向上靠近或者远离夹具100，以自动调节激光器的焦距。

在一些实施例中，如图3所示，该激光组件300包括激光发生装置310和振镜扫描系统320，激光发生装置310和振镜扫描系统320均设置于移动组件200上；激光发生装置310发出的激光光束经过振镜扫描系统320后能对待夹紧工件进行激光标记。

下面将具体描述该激光标记系统1000对晶圆进行标记的具体步骤：

机械手系统将晶圆取放到夹具100上，通过夹紧件1的支撑部12上的真空吸附孔121和压紧件3配合将晶圆进行固定与校平。之后移动组件200带动第一视觉系统500对晶圆设置有线路的一面的特征点进行定位，定位完成后激光组件300对晶圆背离线路的一面进行试打标得到试打标记，通过第二视觉系统600对试打标记的内容进行偏差检测，如果超差由机械手系统将产品取放到NG料盒中，如果满足要求就将露出在夹紧件1的打标部11的晶圆部分进行定位打标，打标完成后第一升降组件4升起，机械手系统将晶圆拾取，旋转装置2带动夹紧件1旋转180°；之后机械手系统再将晶圆放到夹紧件1上，第一升降组件4下降使压紧件3将晶圆压紧，激光组件300对晶圆的剩余区域进行打标，全部区域打标完成后由机械手系统将晶圆取放到料盒中。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。