DE3932610A1 - Bar-code reader for semiconductor chips - has optical system illuminating markings and forming image of reflected light on sensor - Google Patents

Bar-code reader for semiconductor chips - has optical system illuminating markings and forming image of reflected light on sensor

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Abstract

An arrangement for reading bar code markings contains an optical system (3-7) forming an image of a light source (2) on the bar code and a light sensor (9) on which an image of the reflected light is formed. The bar code and reading device are moved w.r.t. each other perpendicular to the marking bars during reading. The light essentially covers the markings perpendicularly to the reading direction. The sensor size in the bar direction ensures full light capture. USE/ADVANTAGE - Identifying components and integrated circuit semiconductor chips (1) during mfg. stages without error even when markings are faint and distorted.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lesen von Balkencode-Markierungen nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruches 1.The present invention relates to a device for reading of bar code markings according to the preamble of the patent saying 1.

In der Halbleitertechnik ist es heute üblich, im Laufe der Fer­ tigung von Bauelementen und integrierten Schaltkreisen Halblei­ terscheiben mit Balkencode-Markierungen zu identifizieren. Der­ artige Markierungen werden optisch ausgelesen.It is common today in semiconductor technology, during the course of the Fer manufacture of components and integrated circuits identifying panes with bar code markings. The like markings are read optically.

Zur Auslesung sind gegenwärtig beispielsweise Lesestifte han­ delsüblich, bei denen die Balkencode-Markierung lediglich in­ nerhalb eines kreisförmigen Gebietes abgetastet wird, dessen Durchmesser kleiner als die minimale Balkenbreite sein muß. Das bedeutet, daß nur ein kleiner Teil des Balkens beim Lesevorgang erfaßt wird.Reading pens, for example, are currently available for reading usual, where the bar code marking is only in is scanned within a circular area whose Diameter must be smaller than the minimum bar width. The means that only a small part of the bar during the reading process is detected.

Beim Lesen von Balkencode-Markierungen auf Halbleiterscheiben sind jedoch folgende Anforderungen zu erfüllen: Aus Gründen einer defektfreien Kristallstruktur der Halbleiter­ scheiben kann die Markierung nur so vorgenommen werden, daß sich lediglich ein geringer Kontrast zum Scheibenuntergrund ergibt. Im Gegensatz zu den bisher bekannten Lesevorrichtungen müssen daher wesentlich kleinere Kontrastunterschiede erkannt werden können.When reading bar code marks on semiconductor wafers however, the following requirements must be met: For reasons of a defect-free crystal structure of the semiconductors the marking can only be made in such a way that there is only a slight contrast to the glass surface results. In contrast to the previously known reading devices therefore much smaller contrast differences must be recognized can be.

Weiterhin steht auf Halbleiterscheiben nur wenig Platz zur Ver­ fügung, wobei auch die Beschriftungsdauer und der Beschriftungs­ aufwand gesenkt werden muß, so daß die Lesevorrichtung - etwa bei einer typischen minimalen Balkenbreite von 50 µm - eine ho­ he Auflösung besitzen muß.Furthermore, there is only little space available on semiconductor wafers addition, including the inscription duration and the inscription effort must be reduced so that the reading device - about with a typical minimum bar width of 50 µm - a ho he must have resolution.

Weiterhin durchlaufen Halbleiterscheiben im Laufe der Fertigung von Halbleiterbauelementen und integrierten Schaltkreisen eine große Anzahl von Prozessen, welche die Markierungen und damit deren Lichtreflexionsverhalten sehr stark verändern können. Die Lesevorrichtung muß daher auch an derartig geänderte Verhältnis­ se angepaßt sein.Semiconductor wafers also pass through during production of semiconductor devices and integrated circuits  large number of processes which the markings and thus whose light reflection behavior can change very strongly. The Reading device must therefore also in such a changed ratio be adapted.

Schließlich soll die Lesevorrichtung möglichst kompakt aufge­ baut sein, um ihre Einfügung in unterschiedliche Scheibenbear­ beitungsstationen zu erleichtern und bei der Notwendigkeit der Verwendung mehrerer Lesevorrichtungen den Aufwand für Einzel­ vorrichtungen möglichst minimal zu halten.Finally, the reading device should be as compact as possible is built to be inserted into different disc bears processing stations and when necessary Using multiple readers reduces the effort for individuals to keep devices as minimal as possible.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art anzugeben, mit der ein fehlerfreies Ablesen auch bei schwachen Balkencode-Markierungen und die Unterdrückung von Störungen innerhalb der Markierungen möglich ist.The present invention has for its object a Specify device of the type in question with which a error-free reading even with weak bar code markings and the suppression of noise within the marks is possible.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved in a device of the type mentioned Art according to the invention by the features of the characteristic Part of claim 1 solved.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprü­ chen.Embodiments of the invention are the subject of dependent claims chen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:The invention is described below with reference to the figures of the Drawing illustrated embodiments explained in more detail. It shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of the device according to the invention and

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Balkencode-Markierung sowie die sich ergebenden Auswer­ tesignale bei Auslesung mittels eines bekannten kreis­ förmigen Flecks im Vergleich zur Auslesung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 2 is a schematic representation of a section of a bar code marking and the resulting Auswer tignalale when reading by means of a known circular spot compared to reading with a device according to the invention.

Mit der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zum Lesen von Strichcode-Markierungen soll eine (nicht eigens dargestellte) Markierung auf einer schematisch dargestellten Halbleiterschei­ be 1 ausgelesen werden. Dazu wird die Halbleiterscheibe 1 mit­ tels einer Lichtquelle 2, bei der es sich vorzugsweise um eine lichtemittierende Diode oder eine Laserdiode handeln kann, über ein optisches System bestrahlt, das sich aus folgenden Komponen­ ten zusammensetzt: Über eine erste Blende 3 wird das Licht von der Lichtquelle 2 auf eine erste Sammellinse 4 und von dieser über einen teilreflektierenden Spiegel 5, eine zweite Blende 6 und eine zweite Sammellinse 7 auf die Halbleiterscheibe 1 ge­ strahlt. Der sich dabei ergebende Strahlengang ist schematisch gestrichelt dargestellt und mit 10 bezeichnet. Wesentlich ist dabei für das vorstehend genannte optische System, daß sich für die Bestrahlung der Halbleiterscheibe 1 hinter der zweiten Sam­ mellinse 7 ein paralleler mit genügend hoher Lichtintensität Strahlengang ergibt. Dies kann beispielsweise dadurch reali­ siert werden, daß die zweite Blende 6 im Abstand der doppelten Brennweite der ersten Sammellinse 4 und Brennpunkt der zweiten Sammellinse 7 angeordnet wird. Ferner ist es vorteilhaft, die Intensität der Lichtquelle (2) mit einer (nicht eigens darge­ stellten) Auswerteelektronik zu regeln.With the device for reading bar code markings shown in FIG. 1, a marking (not specifically shown) on a schematically illustrated semiconductor wafer 1 is to be read out. For this purpose, the semiconductor wafer 1 with means of a light source 2, which may preferably be a light emitting diode or a laser diode, is irradiated through an optical system composed th of the following Components: About a first aperture 3, the light from the Light source 2 on a first converging lens 4 and from this via a partially reflecting mirror 5 , a second diaphragm 6 and a second converging lens 7 on the semiconductor wafer 1 ge radiates. The resulting beam path is shown schematically in dashed lines and designated 10 . It is essential for the above-mentioned optical system that there is a parallel with sufficiently high light intensity beam path for the irradiation of the semiconductor wafer 1 behind the second Sam lens 7 . This can be realized, for example, in that the second aperture 6 is arranged at a distance of twice the focal length of the first converging lens 4 and the focal point of the second converging lens 7 . It is also advantageous to regulate the intensity of the light source ( 2 ) with evaluation electronics (not specifically shown).

Das von der Halbleiterscheibe 1 und auf dieser befindlichen Balkencode-Markierung reflektierte Licht wird über die zweite Sammellinse 7 und die zweite Blende 6 auf den teilreflektieren­ den Spiegel 5 geführt und von diesem auf einen Lichtsensor 9 reflektiert, welcher im folgenden noch genauer erläutert wird.The light reflected by the semiconductor wafer 1 and the bar code marking located thereon is guided via the second converging lens 7 and the second diaphragm 6 onto the partially reflecting mirror 5 and reflected by the latter onto a light sensor 9 , which will be explained in more detail below.

Das vom teilreflektierenden Spiegel 5 reflektierte direkte Licht der Lichtquelle 2 wird durch eine Vorrichtung 8 elimi­ niert.The direct light from the light source 2 reflected by the partially reflecting mirror 5 is eliminated by a device 8 .

Das optische System und der Lichtsensor 9 sind erfindungsgemäß so ausgebildet, daß das Licht die Balkencode-Markierung in Bal­ kenrichtung weitgehend überdeckt und die Abmessung des Licht­ sensors in einer der Balkenrichtung entsprechenden Richtung derart gewählt ist, daß das von der Balkencode-Markierung re­ flektierte Licht im wesentlichen vollständig erfaßt wird. The optical system and the light sensor 9 are designed according to the invention so that the light largely covers the bar code marking in the direction of the beam and the dimension of the light sensor in a direction corresponding to the bar direction is selected such that the light reflected by the bar code marking is reflected is essentially completely covered.

Der Lichtsensor 9 kann dabei in Weiterbildung der Erfindung so ausgebildet sein, daß er in der der Balkenrichtung entsprechen­ den Richtung ortsaufgelöst detektiert. Dazu ist der Lichtsensor 9 vorzugsweise durch eine CCD-Anordnung insbesondere mit einer Vielzahl von CCD-Elementen gebildet, wobei eine vorgegebene An­ zahl der Vielzahl von CCD-Elementen zur Lichtauswertung ausge­ nutzt und eine Mittelung der Ausgangssignale der ausgenutzten CCD-Elemente durchgeführt wird. Zum Vergleich einer Abtastung einer Balkencode-Markierung durch einen üblichen Lichtfleck der eingangs genannten Art und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird auf Fig. 2 Bezug genommen. Diese Figur zeigt einen Teil einer Balkencode-Markierung mit einem schmalen Balken 20-1 und einem im Vergleich dazu breiteren Balken 20-2. Zwischen diesen beiden Balken ist schematisch eine Störung 21 dargestellt, bei der es sich beispielsweise um ein Staubpartikel oder eine Unre­ gelmäßigkeit in einer Schicht auf einer Halbleiterscheibe han­ deln kann. Bei der Abtastung durch einen Lichtfleck 22 üblicher Form in der mit X bezeichneten Richtung (Leserichtung) entsteht ein analoges Ausgangssignal 24, bei dem ein Fehlimpuls 24-1 auf­ grund der Störung 21 vorhanden ist, welcher in die Größenord­ nung der durch die Balken der Balkencode-Markierung bedingten Nutzimpulse fällt.In a further development of the invention, the light sensor 9 can be designed such that it detects the direction in the direction corresponding to the direction of the bar in a spatially resolved manner. For this purpose, the light sensor 9 is preferably formed by a CCD arrangement, in particular with a plurality of CCD elements, a predetermined number of the plurality of CCD elements being used for light evaluation and the output signals of the used CCD elements being averaged. To compare a scanning of a bar code marking by a conventional light spot of the type mentioned at the beginning and a device according to the invention, reference is made to FIG. 2. This figure shows part of a bar code marking with a narrow bar 20-1 and a bar 20-2 which is wider by comparison. Between these two bars, a fault 21 is shown schematically, which can be, for example, a dust particle or an irregularity in a layer on a semiconductor wafer. When scanning through a light spot 22 of the usual shape in the direction denoted by X (reading direction), an analog output signal 24 is produced in which a fault pulse 24-1 is present due to the disturbance 21 , which is in the order of magnitude caused by the bars of the bar code -Marking-related useful impulses falls.

Wird dagegen eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abtastung der Balkencode-Markierung benutzt, wozu ein die Balkencode-Mar­ kierung in Balkenrichtung im wesentlichen überdeckender Licht­ balken 23 vorgesehen ist, entsteht ein analoges Ausgangssignal 25, bei dem lediglich ein sehr kleiner - praktisch vernachläs­ sigbarer - Fehlimpuls 25-1 entsteht, da die Störung 21 ledig­ lich in einen kleinen Bereich des Lichtbalkens 23 fällt.If, on the other hand, a device according to the invention for scanning the bar code marking is used, for which purpose the bar code marking in the bar direction essentially overlapping light bar 23 is provided, an analog output signal 25 is produced , in which only a very small - practically negligible - incorrect pulse 25 -1 arises because the fault 21 only falls into a small area of the light bar 23 .

Zusammenfassend kann also festgestellt werden, daß die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung den Vorteil hoher Störunterdrückung und hoher Tiefenschärfe besitzt, eine Justierung des Lichtsensors unkritisch wird und Streulichteinflüsse unterdrückt werden.In summary, it can be said that the inventions device according to the invention has the advantage of high interference suppression and has high depth of field, an adjustment of the light sensor becomes uncritical and stray light effects are suppressed.

Trifft das Licht auf die spiegelnde Oberfläche einer Halblei­ terscheibe, so gelangt eine maximale Lichtmenge zum Lichtsen­ sor. Trifft das Licht auf einen Balken einer Balkencode-Markie­ rung, so wird es durch die Oberflächenrauhigkeit aus der Achs­ richtung des optischen Systems gestreut und gelangt nicht durch die zweite Blende 6. Der Lichtsensor 9 erhält daher eine gerin­ gere Lichtmenge. Der Intensitätsabfall kann dann von einer nicht dargestellten an die CCD-Anordnung angekoppelte Elektro­ nik ausgewertet werden. Die Verwendung einer lichtemittierenden Diode für die Lichtquelle 2 ist mit geringem Aufwand, geringer Verlustleistung, langer Lebensdauer und einfacher Regelbarkeit verbunden. Die Wellenlänge des von der lichtemittierenden Diode ausgesandten Lichtes liegt vorzugsweise im sichtbaren Rotbe­ reich. Damit wird die Einstellung der Vorrichtung erleichtert, wobei der Lichtbalken entsprechend dem Balken 23 nach Fig. 2 einfach zu beobachten ist. Durch Verwendung des teildurchlässi­ gen Spiegels 5 kann das optische System in eine Achse gelegt werden, wodurch ein kompakter Aufbau der Vorrichtung möglich ist.If the light hits the reflecting surface of a semiconductor wafer, a maximum amount of light reaches the light sensor. If the light hits a bar of a bar code marking, it is scattered by the surface roughness from the axis direction of the optical system and does not pass through the second aperture 6 . The light sensor 9 therefore receives a smaller amount of light. The drop in intensity can then be evaluated by electronics, not shown, coupled to the CCD arrangement. The use of a light-emitting diode for the light source 2 is associated with little effort, low power loss, long service life and simple controllability. The wavelength of the light emitted by the light-emitting diode is preferably in the visible Rotbe range. This simplifies the setting of the device, the light bar corresponding to bar 23 according to FIG. 2 being easy to observe. By using the part-transparent mirror 5 , the optical system can be placed in one axis, whereby a compact structure of the device is possible.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Lesen von Balkencode-Markierungen, insbeson­ dere auf Halbleiterscheiben (1)
mit einem optischen System (3 bis 7), welches Licht einer Lichtquelle (2) auf Teile der Balkencode-Markierung abbildet und mit einem Lichtsensor (9), auf den das reflektierte Licht abgebildet wird,
wobei beim Lesevorgang die Vorrichtung und die Balkencode-Mar­ kierung gegeneinander in einer senkrecht zu den Balken der Mar­ kierung verlaufenden Leserichtung bewegt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß das Licht die Balkencode-Markierung in einer zur Leserichtung senkrechten Balkenrichtung im wesentlichen überdeckt und die Abmessung des Lichtsensors (9) in einer der Balkenrichtung entsprechenden Richtung derart gewählt ist, daß das reflektier­ te Licht im wesentlichen vollständig erfaßt wird.1. Device for reading bar code markings, in particular on semiconductor wafers ( 1 )
with an optical system ( 3 to 7 ) which images light from a light source ( 2 ) onto parts of the bar code marking and with a light sensor ( 9 ) onto which the reflected light is imaged,
wherein during the reading process the device and the bar code marking are moved relative to one another in a reading direction running perpendicular to the bars of the marking, characterized in that
that the light substantially covers the bar code marking in a bar direction perpendicular to the reading direction and the dimension of the light sensor ( 9 ) is selected in a direction corresponding to the bar direction such that the reflected light is essentially completely detected. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsensor (9) in der der Balkenrichtung entsprechen­ den Richtung ortsaufgelöst detektiert.2. Device according to claim 1, characterized in that the light sensor ( 9 ) in the bar direction corresponding to the direction detected spatially resolved. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsensor (9) durch eine CCD-Anordnung gebildet ist.3. Apparatus according to claim 1 and / or 2, characterized in that the light sensor ( 9 ) is formed by a CCD arrangement. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die CCD-Anordnung (9) durch eine Vielzahl von CCD-Elementen gebildet ist.4. The device according to claim 3, characterized in that the CCD arrangement ( 9 ) is formed by a plurality of CCD elements. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorgegebene Anzahl der Vielzahl von CCD-Elementen zur Lichtauswertung ausgenutzt und eine Mittelung der Ausgangssi­ gnale der ausgenutzten CCD-Elemente durchgeführt wird. 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized, that a predetermined number of the plurality of CCD elements for Exploited light evaluation and averaging the output si gnale of the used CCD elements is carried out.   6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System (3 bis 7) folgende Komponenten umfaßt: eine erste Blende (3), eine erste Sammellinse (4), in deren Brennebene eine zweite Blende (6) liegt, welche ihrerseits in der Brennebene einer zweiten Sammellinse (4) liegt, und einen teildurchlässigen Spiegel (5) zwischen der ersten Sammellinse (4) und der zweiten Blende (6), mit welchem das reflektierte Licht auf den Lichtsensor (9) abgebildet wird.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the optical system ( 3 to 7 ) comprises the following components: a first diaphragm ( 3 ), a first converging lens ( 4 ), in the focal plane of which a second diaphragm ( 6 ) lies, which in turn lies in the focal plane of a second converging lens ( 4 ), and a partially transparent mirror ( 5 ) between the first converging lens ( 4 ) and the second diaphragm ( 6 ), with which the reflected light is imaged on the light sensor ( 9 ) . 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle (2) eine durch die Auswerteelektronik gere­ gelte lichtemittierende Diode vorgesehen ist.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a light-emitting diode which is gelled by the evaluation electronics is provided as the light source ( 2 ). 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichquelle (2) eine Laserdiode vorgesehen ist.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that a laser diode is provided as the light source ( 2 ). 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der Lichtquelle (2) durch eine Auswerteelek­ tronik regelbar ist.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the intensity of the light source ( 2 ) can be regulated by an evaluation electronics.
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