晶圆标记设备的制作方法

1.本发明涉及激光设备技术领域，特别涉及一种晶圆标记设备。


背景技术：

2.碳化硅(sic)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。在相关技术中，整盒晶圆通过人工手动放置于晶圆标记设备的预设位置上，然后通过移料机械手从料盒中依次取出待标记的晶圆并放置于加工位上进行加工，待加工完成后再将晶圆依次放入料盒内。由于料盒的上料是人工手动放置，这种方式容易使得料盒的放置位置出现误差，进而会影响标记的效率。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是提供一种晶圆标记设备，旨在减小料盒的上料误差，提升晶圆的标记效率。
4.为实现上述目的，本发明提出的晶圆标记设备，包括：
5.机架，所述机架设有机台；
6.至少一个料盒载具，所述料盒载具设于所述机台，所述料盒载具用于固定晶圆料盒；
7.至少一检测机构，所述检测机构包括至少两检测器，至少两所述检测器间隔设于所述料盒载具的表面，两所述检测器同时检测到所述晶圆料盒的信号时，所述晶圆料盒预装到位。
8.在本发明的一实施例中，所述晶圆标记设备还包括第一提示器，所述第一提示器与所述第一检测机构连接，两所述检测器同时检测到所述晶圆料盒的信号时，所述第一提示器发出第一提示信息。
9.在本发明的一实施例中，所述晶圆标记设备还包括第二提示器，所述第二提示器与所述第一检测机构连接，少于两所述检测器检测到所述晶圆料盒的信号时，所述第二提示器发出第一提示信息。
10.在本发明的一实施例中，所述晶圆标记设备包括独立设置的多个检测机构，多个所述检测机构至少包括第一规格检测机构和第二规格检测机构，所述第一规格检测机构中的两所述检测器在的间距大于述第二规格检测机构中的两所述检测器在的间距。
11.在本发明的一实施例中，所述晶圆标记设备还包括出料检测器，所述出料检测器设于所述料盒载具的表面，并位于料盒载具的出料一侧。
12.在本发明的一实施例中，所述料盒载具的顶面设有让位孔，所述检测器包括：
13.安装座，所述安装座固定于所述载具内，所述安装座设有插孔，所述插孔与所述让位孔对应设置；
14.检测元件，所述检测元件固定于所述安装座背离所述顶面的一侧；
15.检测杆，所述检测杆活动插设于所述插孔内，至少部分所述检测杆穿过所述让位孔并突出于所述顶面设置；以及
16.限位件，所述限位件固定于所述检测杆靠近所述检测元件的一端，用以限制所述检测杆与所述插孔分离；
17.所述检测杆用以与所述晶圆料盒接触，以使所述检测元件检测到所述晶圆料盒的信号。
18.在本发明的一实施例中，所述检测杆包括相连接第一段体和第二段体，所述第一段体插设于所述让位孔，所述限位件固定于所述第二段体远离所述第一段体的端部，所述第一段体的外径大于所述第二段体外径；所述检测器还包括：
19.导向筒，所述导向筒固定于所述安装座朝向所述顶面的表面，至少部分所述第一段体插设于所述导向筒内；
20.弹性件，所述弹性件套设于所述第二段体的表面，所述弹性件的两端弹性分别与所述第一段体和所述安装座抵接。
21.在本发明的一实施例中，所述检测元件为光电开关或按键开关。
22.在本发明的一实施例中，所述晶圆标记设备还包括：
23.固定夹具，所述固定夹具设于所述机台，用于固定待打标的晶圆；
24.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固定夹具设置；
25.移料机构，所述移料机构于所述晶圆料盒和所述固定夹具之间移动，以将晶圆料盒内的待打标的晶圆移动至所述固定夹具，并将打标后的晶圆移动至所述固定夹具内。
26.在本发明的一实施例中，所述晶圆标记设备还包括矫正机构，所述矫正机构设于所述机台，所述移料机构可在所述晶圆料盒、所述矫正机构以及所述固定夹具之间移动，以将所述晶圆料盒中的晶圆移动至所述矫正机构矫正，再移动至所述固定夹具。
27.本发明的技术方案中，该晶圆标记设备包括机架、料盒载具以及检测机构。其中，料盒载具固定于机台上，料盒载具用于固定晶圆料盒。检测机构包括有两个间隔设置的检测器。使用时，晶圆料盒固定于料盒载具上，两个间隔设置的检测器分别从不同的位置对晶圆料盒进行检测，在两个检测器同时检测到两个晶圆料盒的信号，此时，表明晶圆料盒与料盒载具之间的装配已到位。可以使得晶圆标记设备的移料机械手能精确地从晶圆料盒中依次取出待标记的晶圆并移动至待加工位进行加工，待加工完成后再精确地将晶圆准确地放入晶圆料盒内，避免了因晶圆料盒放置的误差而会影响晶圆标记的一致性，同时也避免了因晶圆料盒放置的误差而带来的故障，提升了晶圆标记精度和标记效率。
附图说明
28.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。
29.图1为本发明晶圆标记设备一实施例的结构示意图；
30.图2为图1中晶圆标记设备的俯视图；
31.图3为本发明晶圆标记设备中料盒载具的结构示意图；
32.图4为本发明中检测器的结构示意图；
33.图5为本发明检测器的结构分解图；
34.图6为本发明中检测器的剖视图。
35.附图标号说明：
36.标号名称标号名称100晶圆标记设备4151第一段体10机架4153第二段体11机台4153a限位槽111安装位417限位件30料盒载具418导向筒31座体419弹性件33顶板51第一提示器331第一台阶面53第二提示器333第二台阶面55出料检测器335第三台阶面60固定夹具40检测机构70激光打标头41检测器80移料机构411安装座81移料机械手4111插孔90矫正机构413检测元件
ꢀꢀ
415检测杆
ꢀꢀ
37.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
38.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。
39.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。
40.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。
41.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。
42.本发明提出一种晶圆标记设备100。
43.参照图1至图3，在本发明提出的晶圆标记设备100，包括：
44.机架10，所述机架10设有机台11；
45.至少一个料盒载具30，所述料盒载具30设于所述机台11，所述料盒载具30用于固定晶圆料盒；
46.至少一检测机构40，所述检测机构40包括至少两检测器41，至少两所述检测器41间隔设于所述料盒载具30的表面，两所述检测器41同时检测到所述晶圆料盒的信号时，所述晶圆料盒预装到位。
47.本发明的技术方案中，该晶圆标记设备100包括机架10、料盒载具30以及检测机构40。其中，料盒载具30固定于机台11上，料盒载具30用于固定晶圆料盒(未图示)。检测机构40包括有两个间隔设置的检测器41。使用时，晶圆料盒固定于料盒载具30上，两个间隔设置的检测器41分别从不同的位置对晶圆料盒进行检测，在两个检测器41同时检测到两个晶圆料盒的信号，此时，表明晶圆料盒与料盒载具30之间的装配已到位。可以使得晶圆标记设备100的移料料机械手81能精确地从晶圆料盒中依次取出待标记的晶圆(未标示)并移动至待加工位置进行加工，待加工完成后再精确地将晶圆准确地放入晶圆料盒内，避免了因晶圆料盒放置的误差而会影响晶圆标记的一致性，同时也避免了因晶圆料盒放置的误差而带来的故障，提升了晶圆标记精度和标记效率。
48.其中，料盒载具30的数量可以有多个，通过设置有多个料盒载具30，可以在晶圆标记设备100同时放置多个晶圆料盒，提升晶圆标记设备100的容量。同时，也可以在替换其中一个料盒中的晶圆标记加工完成后，替换另一个晶圆料盒，使得晶圆标记设备100能够不间断地进行加工，降低上料的等待时间，提升晶圆标记设备100的加工效率。
49.可以理解地，每一个料盒载具30上均设有至少一个检测机构40指是料盒载具30的可以适配不同规格的晶圆料盒。其中，不同规格的晶圆料盒包括4寸晶圆料盒、6寸晶圆料盒以及8寸晶圆料盒；对应地，4寸晶圆料盒用于容置规格为4寸的晶圆，6寸晶圆料盒用于容置规格为6寸的晶圆，8寸晶圆料盒用于容置规格为8寸的晶圆。在本实施例中，料盒载具30可兼容多少种规格尺寸的晶圆料盒的，则该晶圆载具就对应设有多个种规格的检测机构40。例如，料盒载具30可兼容3种不同的规格的晶圆料盒，则一个料盒载具30中至少设有3种规格的检测机构40。不同规格的检测机构40中的两个检测器41之间的间距不相同。
50.在一实施例中，一检测机构40中的检测器41的数量还可以是3个、4个等，设置的检测器41的数量越多，则对应地检测精度越高。技术人员可以根据设备的精度要求、成本等进行合理地设置每一检测机构40中检测器41的数量。
51.请参照图3，图3中的料盒载具30可以兼容3种规格尺寸的晶圆料盒，其中，料盒载具30顶面形成有依次设置第一台阶面331、第二台阶面333以及第三台阶面335，第一台阶面331用于固定规格为8寸的晶圆料盒，第二台阶面333用于固定规格为6寸的晶圆料盒，第三
台阶面335用于固定规格为4寸的晶圆料盒。出料检测器55设于料盒载具30顶面的右侧区域中。第一提示器51和第二提示器53则设于第一台阶面331的上，并位于边缘位置，以便于观察。
52.其中，本实施例中的检测器41可以是检测开关，例如，光电检测开关、按压开关或者是其他的机械开关等，只要能检测到晶圆料盒的检测器41均可，在此不对检测器41的类型进行限定。
53.请参照图4至图6，在本发明的一实施例中，所述料盒载具30的顶面设有让位孔(未标示)，所述检测器41包括：
54.安装座411，所述安装座411固定于所述载具内，所述安装座411设有插孔4111，所述插孔4111与所述让位孔对应设置；
55.检测元件413，所述检测元件413固定于所述安装座411背离所述顶面的一侧；
56.检测杆415，所述检测杆415活动插设于所述插孔4111内，至少部分所述检测杆415穿过所述让位孔并突出于所述顶面设置；以及
57.限位件417，所述限位件417固定于所述检测杆415靠近所述检测元件413的一端，用以限制所述检测杆415与所述插孔分离；
58.所述检测杆415用以与所述晶圆料盒接触，以使所述检测元件413检测到所述晶圆料盒的信号。
59.在本发明一实施例的技术方案中，料盒载具30包括载具底座和与底座连接的顶板33，底座与机台11通过螺钉固定。底座和顶板33可拆卸连接并围合形成有容纳空间。检测器41的大部分部件设于容纳空间内。安装座411容置于容纳空间内，并与料盒载具30固定，安装座411为检测元件413和检测杆415等部件的安装提供载体。检测元件413光电感应元件，也可以是电路中的通断开关元件等。检测杆415活动插设于插孔4111内，且检测杆415一端穿过设于顶板33上的让位孔凸出顶板33的表面，另一端使得检测元件413能检测到晶圆料盒的信号。当检测元件413为光电感应元件时，检测杆415下降运动时，其端部可以遮挡光信号，使得光电感应元件能感应对应的光信号变化通过电信号的输出方式输出至控制元件。当检测元件413为通断开关元件，检测杆415下降运动时，其端部可以使得通断开关元件导通，从而使得检测元件413能够检测到晶圆料盒的信号，并对应输出至控制元件。
60.其中，在本发明的一实施例中，所述检测杆415包括相连接第一段体4151和第二段体4153，所述第一段体4151插设于所述让位孔，所述限位件417固定于所述第二段体4153远离所述第一段体4151的端部，所述第一段体4151的外径大于所述第二段体4153外径；所述检测器41还包括：
61.导向筒418，所述导向筒418固定于所述安装座411朝向所述顶板33的表面，至少部分所述第一段体4151插设于所述导向筒418内；
62.弹性件419，所述弹性件419套设于所述第二段体4153的表面，所述弹性件419的两端弹性分别与所述第一段体4151和所述安装座411抵接。
63.在本发明一实施例的技术方案中，第一段体4151和第二段体4153为一体结构，以提升检测杆415的强度，在一实施例中，检测杆415的材质为金属材质，以进一步提升检测杆415的强度。其中，第二段体4153远离第一段体4151的一端还设有与限位槽4153a，限位槽4153a与限位件417固定，以提升限位件417固定可靠性。导向筒418通过螺钉或粘胶的方式
固定于安装座411的表面，导向筒418为检测杆415的升降运动提供导向作用，以提升检测杆415运动的精度。进一步，在一实施例中，还设置有弹性件419，其中，弹性件419可以是弹簧或橡胶等。弹性件419一方面能避免检测杆415与检测元件413的过度接触，以实现对检测元件413的保护。另一方便面，弹性件419还能驱动检测杆415上升复位，以提升检测杆415与检测元件413分离。
64.在本发明的一实施例中，所述晶圆标记设备100还包括第一提示器51，所述第一提示器51与所述第一检测机构40连接，两所述检测器41同时检测到所述晶圆料盒的信号时，所述第一提示器51发出第一提示信息。
65.在本发明一实施例的技术方案中，第一提示器51可以是语音提示，也可以是信号灯等。在本发明的一实施例中，第一提示器51用于的发出晶圆料盒放置到位的信息。即，当检测机构40中的两个检测器41同时检测到晶圆料盒信号后，第一提示器51发出晶圆料盒预装到位的第一提示信息，第一提示信息可是语音提示，也可是信号灯提示。其中，信号灯的提示可以是长亮，或者，信号灯的提示还可以是绿色等。
66.在本发明的一实施例中，所述晶圆标记设备100还包括第二提示器53，所述第二提示器53与所述第一检测机构40连接，少于两所述检测器41检测到所述晶圆料盒的信号时，所述第二提示器53发出第一提示信息。
67.在本发明一实施例的技术方案中，第二提示器53可以是语音提示，也可以是信号灯等。在本发明的一实施例中，第二提示器53用于的发出晶圆料盒放置到位的信息。即，当检测机构40中，有任意一个检测器41检测没有晶圆料盒信号时，第二提示器53发出第二提示信息，第二提示信息可是语音提示，也可是信号灯提示。其中，信号灯的提示可以是闪亮、不亮，或者，信号灯的提示还可以是红色等。又或者，当检测机构40中两个检测器41都没有检测到晶圆料盒信号时，第二提示器53发出第二提示信息，第二提示信息可是语音提示，也可是信号灯提示。其中，信号灯的提示可以是闪亮、不亮，或者，信号灯的提示还可以是红色等。
68.在本发明一实施例的技术方案中，若检测机构40和第一提示器51、第二提示器53之间形成电路回路时，第一提示器51与检测机构40中的检测器41为串联连接的关系，第二提示器53与检测机构40中的检测器41以及第一提示器51为并联连接的关系。在本发明的一实施例中，同一料盒载具30中的多个规格的检测机构40中均为并联设置。
69.在本发明的一实施例中，所述晶圆标记设备100包括独立设置的多个检测机构40，多个所述检测机构40至少包括第一规格检测机构40和第二规格检测机构40，所述第一规格检测机构40中的两所述检测器41在的间距大于述第二规格检测机构40中的两所述检测器41在的间距。
70.在本发明的一实施例中，所述晶圆标记设备100还包括出料检测器5541，所述出料检测器5541设于所述料盒载具30的表面，并位于料盒载具30的出料一侧。
71.在本发明一实施例的技术方案中，出料检测器5541可以是光电传感器，光电传感器用于晶圆是否料盒中取出，以为晶圆标记设备100的自动化操作提供对应地检测基础。
72.在本发明的一实施例中，所述晶圆标记设备100还包括：
73.固定夹具60，所述固定夹具60设于所述机台11，用于固定待打标的晶圆；
74.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
的朝向所述固定夹具60设置；
75.移料机构80，所述移料机构80于所述晶圆料盒和所述固定夹具60之间移动，以将晶圆料盒内的待打标的晶圆移动至所述固定夹具60位，并将打标后的晶圆移动至所述固定夹具60内。
76.在本发明一实施例的技术方案中，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形成有用于安装移动机构的安装位111，以便于移料机构80等部件的安装。机架10为固定夹具60、激光打标头70、晶圆料盒、移料机构80以及控制系统提供安装载体。固定夹具60、激光打标头70、晶圆料盒以及移料机构80可以根据机台11的形状进行合理地布局。例如，打标工位与安装位111呈相邻设置，以减小移料机构80的移动行程，从而实现进一步提升加工的效率。晶圆标记设备100主要用于在晶圆的表面打印晶圆的id标识或其他标记信息，id标识可以是一串数字、二维码或者是条形码等。可以理解地，晶圆标记设备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。
77.固定夹具60用于固定待打标晶圆，其中，固定夹具60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。固定夹具60也有多个规格尺寸，用以固定多个规则尺寸的晶圆，以提升晶圆标记设备100的灵活性。
78.激光打标头70通过安装架固定于机台11上，如此，可以使得激光打标头70的出光口朝向设置，也即，激光打标头70从打标工位的顶部射出激光，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射出。
79.需要说明的是，多个晶圆料盒间隔设于安装位111的外周设置，每一晶圆料盒中均可存放晶圆。移料机构80可以在多个晶圆料盒和固定夹具60之间移动，以将晶圆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晶圆料盒内。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晶圆料盒，移料机构80可以在多个晶圆料盒、固定夹具60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。
80.移料机构80包括有底座(未标示)和两个移料机械手81，其中，底座固定于固定治具中，且，安装座411的中心线与固定治具的中心线重合。移料机械手81可以在空间内实现转动或者是平移运动，两个移料机械手81分别独立运动。可以理解地，两移料机械手81呈相互配合的关系，例如，其中的一个移料机械手81用于从晶圆料盒中取料，另一移料机械手81则由打标工位将完成打标的晶圆取出，并放置回晶圆料盒中，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。
81.移料机械手81设有多个联动的机械臂，机械臂的数量可以是两个，以形成为两轴机械手，机械臂的数量可以是三个，以形成三轴机械手、机械臂的数量还可以是五个，以形成五轴机械手等，移料机械手81的机械臂的数量越多，其灵活性就越大。在移料机械手81远
离底座的机械臂的端面，形成有用于承载晶圆的弧形承载面。移料时，移料机械手81的机械臂联动，以运动至晶圆的底部，然后移料机械手81的机械臂再联动以向上运动，从而实现带动晶圆运动。
82.在本发明的一实施例中，所述晶圆标记设备100还包括矫正机构90，所述矫正机构90设于所述机台11，所述移料机构80可在所述晶圆料盒、所述矫正机构90以及所述固定夹具60之间移动，以将所述晶圆料盒中的晶圆移动至所述矫正机构90矫正，再移动至所述固定夹具60。
83.在发明一实施例的技术方案中，移料机械手81从晶圆料盒中取出晶圆后，可能晶圆的位置不精确，甚至是发生了偏移，若移料机械手81此时将晶圆移动至固定夹具60上，此时，也造成固定夹具60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。通过在固定治具的侧边设有矫正机构90，移料机械手81将晶圆从晶圆料盒中取出后，并将晶圆放置于矫正机构90上进行矫正。使得移料机械手81的弧形承载面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。其中，矫正机构90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81在矫正机构90矫正的过程中，移动至转盘底部，且使得移料机械手81的弧形承载面的中心线与转盘的中心线重合，矫正完成后，移料机械手81上升以取走矫正好的晶圆。当然，矫正机构90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81位置的矫正。
84.在本发明的一实施例中，还设有除尘机构(未标示)，除尘机构设于固定治具的外周缘，用以吸附标记加工所产生的烟尘，减少烟尘对加工车间环境的影响，提升标记加工车间的环境的舒适性。
85.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。