DE102009016289A1

DE102009016289A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Identifizierung von Gegenständen sowie zum Verfolgen von Gegenständen in einem Produktionsprozess

Info

Publication number: DE102009016289A1
Application number: DE102009016289A
Authority: DE
Inventors: Edgar RÜTH; Wolfgang Becker
Original assignee: Singulus Technologies AG
Current assignee: Singulus Technologies AG
Priority date: 2009-01-02
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2010-07-15
Also published as: US20120008827A1; US8903125B2

Abstract

Anhand der einmaligen, charakteristischen, optischen Merkmale (10) wird ein Gegenstand (1) identifiziert, bevor er in einer Anlage (3) bearbeitet wird. Zusätzlich wird dem Gegenstand (1) ein eindeutiges Kennzeichen zugeteilt. Alle Produktionsdaten und Prozessparameter für alle Anlagen (3), die der Gegenstand (1) durchläuft, werden zusammen mit dem Kennzeichen in einer elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung (6) gespeichert. Nachdem der Gegenstand (1) eine Anlage (3) durchlaufen hat, kann der Gegenstand (1) anhand seiner einmaligen, charakteristischen, optischen Merkmale (10) erneut identifiziert werden. Damit lässt sich überprüfen, ob das Verfolgungssystem des Gegenstands (1) innerhalb einer Fertigungsanlage (3) fehlerfrei funktioniert. Alternativ kann die erneute Identifizierung auch dazu verwendet werden, einem Gegenstand (1), bei dem sich während des Produktionsprozesses die einmaligen, charakteristischen, optischen Merkmale (10) geändert haben, ein neues Kennzeichen zuzuordnen (Fig. 2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Identifizierung von Gegenständen, wobei diesen entsprechend jeweils ein eindeutiges Kennzeichen zugeordnet wird. Mit Hilfe dieser Kennzeichen können die Gegenstände bei einem Produktionsverfahren verfolgt werden und die relevanten Daten jedes Prozessschrittes und weiterer Prozessschritte zusammen mit dem Kennzeichen gespeichert werden.
In einem Produktionsprozess durchläuft ein Gegenstand viele verschiedene Prozessschritte. Bei jedem Prozessschritt wird eine Anlage durchlaufen. Um eine Identifizierung des Gegenstands zu ermöglichen, wird der Gegenstand markiert. Es gibt verschiedene Möglichkeiten den Gegenstand zu markieren (z. B. Beschriften mit einem speziellen Stift, Einritzen oder Einkerben mit einem spitzen Gegenstand, usw.). Der Gegenstand wird durch das Markieren verändert. Mit einer Markierung lässt sich der Gegenstand im gesamten Bearbeitungsprozess verfolgen, da er durch die Markierung eindeutig gekennzeichnet ist. Eine Identifizierung an verschiedenen Stellen des Produktionsprozesses ist damit möglich. Auch einzelne Parameter und/oder Produktionsdaten von verschiedenen Prozessschritten lassen sich so einem markierten Gegenstand zuordnen. Die Markierung muss fest mit dem Gegenstand verbunden sein, damit es nicht zu einer Beschädigung der Markierung kommen kann. Die Markierung muss an dem Gegenstand während des Produktionsprozesses verbleiben und die Lesbarkeit der Markierung darf sich während eines Prozessschrittes nicht verschlechtern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit dem bzw. der die Identifizierung eines Gegenstands und die Zuordnung eines Kennzeichens zu diesem Gegenstand sicher gewährleistet werden kann. Zusätzlich soll ein zuverlässiges System zur Verfolgung und Prozessdatensammlung des Gegenstands im Produktionsprozess geschaffen werden. Diese Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.
Dabei geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, den Gegenstand anhand seiner einmaligen, charakteristischen, optischen Merkmale zu identifizieren, so dass dem Gegenstand eine eindeutige Kennzeichnung zugeordnet werden kann. Die Identifizierung des Gegenstands erfolgt z. B. anhand der eindeutigen Struktur seiner Oberfläche. Damit entfällt das zusätzliche Aufbringen einer Kennung auf dem Gegenstand. Der Gegenstand muss dadurch nicht durch eine zusätzliche Markierung verändert werden, so dass es auch nicht zu einer Beeinträchtigung der Lesbarkeit der Markierung bei der Identifizierung des Gegenstands kommen kann. So kann ein zuverlässiges System zur Identifizierung, Produkt-Verfolgung und Prozessdatensammlung geschaffen werden.
Mit einer Einrichtung zum Identifizieren des Gegenstands wird der Gegenstand anhand seiner einmaligen, charakteristischen, optischen Merkmale identifiziert. Die Identifizierung des Gegenstands kann z. B. anhand eines aufgenommenen Bildes des Gegenstands erfolgen. Die Identifizierung kann vor oder in einer Anlage durchgeführt werden. Durch eine elektronische Datenverarbeitungseinrichtung (z. B. einem Hostrechner) wird dem Gegenstand eine eindeutige Kennzeichnung zugeordnet.
Während eines Prozessschrittes innerhalb einer Anlage wird der jeweilige Ort des Gegenstands verfolgt und der Gegenstand durch eine Einrichtung verwaltet. Außerdem werden während der Ausführung des Prozessschritts in der Anlage die relevanten Prozessparameter und/oder Produktionsdaten des Gegenstands in der elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung zusammen mit der eindeutigen Kennzeichnung gespeichert.
Nachdem der Gegenstand die Anlage durchlaufen hat, kann der Gegenstand mit einer weiteren Einrichtung zum Identifizieren des Gegenstands erneut identifiziert werden. So kann überprüft werden, ob die Verfolgung des Gegenstands innerhalb der Anlage fehlerhaft ist. Alternativ kann dem Gegenstand eine neue Kennzeichnung zugeordnet werden, falls sich die einmaligen, charakteristischen, optischen Merkmale während eines Prozessschritts geändert haben.
Im Produktionsprozess kann der Gegenstand mehrere Anlagen nacheinander durchlaufen. Bei jeder Anlage ist eine Identifizierung, eine Verfolgung und Verwaltung und eine Speicherung der Prozessparameter und/oder Produktionsdaten unter dem eindeutigen Kennzeichen des Gegenstands möglich. Zusätzlich kann nach jedem Durchlaufen einer Anlage eine erneute Identifizierung des Gegenstands stattfinden. Damit wird überprüft, ob die Verfolgung des Gegenstands innerhalb der jeweiligen Anlage fehlerfrei ist. Zwischen den einzelnen Anlagen kann der Gegenstand zwischengelagert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zur Identifizierung von Gegenständen mit einmaligen, charakteristischen, optischen Merkmalen ist für Wafer gut geeignet. Insbesondere kann der Wafer ein PV-Wafer (PV: Photovoltaik) auf polykristalliner Siliziumbasis sein.
Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 zeigt eine schematische Darstellung der Oberfläche eines Wafers;
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Identifizieren und Verfolgen eines Gegenstands (Wafers) mit einmaligen, charakteristischen, optischen Merkmalen.
In 1 ist ein Gegenstand 1 dargestellt, dessen Oberfläche einmalige, charakteristische, optische Merkmale 10 aufweist. Allgemein können alle einmaligen, charakteristischen, optischen Merkmale 10 eines Gegenstands 1 zur eindeutigen Identifizierung verwendet werden. Bei diesem Gegenstand 1 handelt es sich z. B. um einen Wafer 1, insbesondere um einen quadratischen Wafer 1 mit einer Seitenlänge von z. B. 100–160 mm und einer Dicke von ca. 0,05–0,25 mm. Der in 1 gezeigte Wafer 1 ist auf der Basis von polykristallinem Silizium gefertigt. Diese Wafer 1 sind insbesondere für die Photovoltaik (PV) geeignet; derartige Wafer 1 werden auch als PV-Wafer 1 bezeichnet. Die Struktur der Oberfläche ist für jeden Wafer 1 einmalig, ähnlich dem Fingerabdruck eines Menschen.
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für einen solchen Wafer 1 beschrieben. 2 zeigt eine Vorrichtung zur Identifizierung und Verfolgung eines Wafers 1, die mehrere Anlagen oder Bearbeitungsstationen 3-1, 3-2, ... 3-n, mehrere Einrichtungen 2-1, 2-2, ... 2-n und 2 zum Identifizieren des Wafers 1, mehrere Speichereinrichtungen 4-1 und 4-2, um den Wafer zwischen den Anlagen 3-1, 3-2, ... 3-n zu speichern, eine Endspeichereinrichtung 4-n, mehrere zur jeweiligen Anlage gehörende Datenverarbeitungseinrichtungen 5-1, 5-2, ... 5-n und eine zentrale Datenverarbeitungseinrichtung 6 aufweist.
Die Struktur des Wafers 1 mit den einmaligen, charakteristischen, optischen Merkmalen 10 wird vor dem ersten Produktionsschritt, d. h. vor oder in der ersten Anlage 3-1, mit einer Einrichtung 2-1 zum Identifizieren des Wafers 1 erfasst. Insbesondere kann diese Einrichtung 2-1 zum Identifizieren des Wafers 1 eine Kamera sein, die ein Bild der Oberfläche des Wafers 1 aufnimmt. Das Bild, d. h. die elektronischen Daten des Bildes, werden an die Datenverarbeitungseinrichtung 5-1 der ersten Anlage 3-1 übermittelt. Über die Datenverarbeitungseinrichtung 5-1 der ersten Anlage 3-1 gelangen die Daten zur zentralen Datenverarbeitungseinrichtung 6. Die Datenverarbeitungseinrichtung 6 kann als Hostrechner 6 ausgeführt werden. Der Hostrechner 6 ordnet der einmaligen Struktur der Oberfläche des Wafers 1 eine eindeutige Bezeichnung (Kennzeichnung) zu und speichert diese in einer Datenbank. Eine solche eindeutige Bezeichnung kann z. B. eine eindeutige Nummer sein. Anschließend erfolgt die Bearbeitung des Wafers 1 in der ersten Anlage 3-1. Die Bearbeitung des Wafers 1 in der ersten Anlage 3-1 stellt den ersten Prozessschritt im Produktionsprozess dar. Die Prozessparameter und die Produktionsdaten des Wafers 1 für die erste Anlage 3-1, die während des ersten Prozessschrittes zu speichern sind, werden über die Datenverarbeitungseinrichtung 5-1 der ersten Anlage 3-1 an den Hostrechner 6 übermittelt. Im Hostrechner 6 werden die Prozessparameter und die Produktionsdaten des Wafers 1 unter der dem Wafer zugeordneten eindeutigen Nummer gespeichert.
Am Ende der ersten Anlage 3-1 besteht die Möglichkeit die Einrichtung zum Verfolgen und Verwalten des Gegenstands 1 innerhalb der Anlage 3-1 zu überprüfen. Dies geschieht, indem mit einer weiteren Kamera 2-2 am Ende der ersten Anlage 3.1 ein Bild der Struktur der Oberfläche des Wafers 1 aufgenommen wird. Dieses Bild wird mit den im Hostrechner 6 gespeicherten Daten verglichen. Damit kann sichergestellt werden, dass die Einrichtung zum Verfolgen und Verwalten des Gegenstands 1 innerhalb der Gesamtanlage 3 einwandfrei funktioniert.
Alternativ kann eine erneute Identifizierung eines Wafers 1 nach einer Anlage 3-1, 3-2,... 3-n auch dazu verwendet werden, dem Wafer 1 aktualisierte einmalige, charakteristische, optische Merkmale zuzuordnen. Dies kann erforderlich sein, wenn sich die Oberflächenstruktur des Wafers in einer Anlage 3-1, 3-2, ... 3-n ändert. Eine solche Änderung kann beispielsweise bei einem Beschichtungsprozess eintreten. In diesem Fall werden dem Kennzeichen, das auf Grund der ursprünglichen bzw. früherein einmaligen optischen Merkmale dem Gegenstand zugeordnet wurde, die geänderten (aktualisierten) einmaligen, optischen Merkmale zugeordnet, um den Gegenstand nachfolgend identifizieren zu können. Dadurch werden in den folgenden Bearbeitungsstationen die neu zu speichernden Prozessparameter und/oder Produktionsdaten mit den aktualisierten einmaligen Merkmalen korreliert und damit wieder dem zugehörigen Kennzeichen des Gegenstands zugeordnet.
Der Wafer 1 kann nach dem Durchlaufen einer Anlage, z. B. Anlage 3-1, direkt an die nächste Anlage 3-2 (z. B. eine Bearbeitungsstation) weitergegeben werden. Die Weitergabe kann sowohl auf direktem Weg vollautomatisch als auch manuell erfolgen. Zusätzlich besteht die Möglichkeit der Speicherung (Pufferung) des Wafers 1 in einer Speichereinrichtung 4-1 zwischen zwei Anlagen 3-1 und 3-2. Prinzipiell können in dem erfindungsgemäßen Verfahren und in der erfindungsgemäßen Vorrichtung beliebig viele Anlagen verwendet werden. Im Hostrechner 6 werden die Prozessparameter und/oder die Produktionsdaten für den Wafer 1 in der Datenbank für jede weitere Anlage 3-1, 3-2, ... 3-n unter dem eindeutigen Kennzeichen des Gegenstands ergänzt. Damit werden dem Wafer 1 während des Prozessschritts in der jeweiligen Anlage 3-1, 3-2, ... 3-n alle relevanten Daten zugeordnet, so dass am Ende die gesamte Fertigungshistorie abgebildet ist. Mit Hilfe der entweder vor oder nach der letzten Speichereinheit 4-n angeordneten Kamera 2 wird der bearbeitete Gegenstand 1 anschließend identifiziert und damit auf die richtige Zuordnung geprüft.
Erfindungsgemäß wird daher mit der Hilfe einer Kamera 2-1, 2-2, ... 2-n, 2 der Wafer 1 anhand seiner Oberflächenstruktur identifiziert und dieser Struktur ein Kennzei chen (z. B. eine Zahl) zugeordnet. Aus einer Kombination aus Kameraüberwachung und Verfolgung des Wafers 1 in einer Anlage (mit einer Einrichtung zur Verfolgung und Verwaltung des Wafers 1) wird ein zuverlässiges System zur Identifizierung und Prozessdatensammlung geschaffen.

Claims

Verfahren zum Identifizieren eines Gegenstandes (1), gekennzeichnet durch a) Ermitteln einmaliger, charakteristischer, optischer Merkmale (10) des Gegenstandes (1) und b) Speichern der ermittelten Merkmale (10) als Kennzeichen des Gegenstandes (1).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei als einmaliges, charakteristisches, optisches Merkmal (10) die optische Oberflächenstruktur des Gegenstandes (1) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die optische Oberflächenstruktur als Bild durch eine Kamera (2) erfasst wird.
Verfahren zum Verfolgen eines Gegenstandes (1) in einem Produktionsprozess mit einem oder mehreren Prozessschritten durch: a) Anwenden des Identifizierungsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und b) Zuordnen und Speichern von Prozessparametern und/oder Produktionsdaten für den Gegenstand (1) im jeweiligen Prozessschritt als Prozessschrittdaten zu dem gespeicherten Kennzeichen des Gegenstandes.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei bei sich ändernden, einmaligen, charakteristischen, optischen Merkmalen (10) während eines Prozessschritts die geänderten einmaligen, charakteristischen, optischen Merkmale (10) nach dem Prozessschritt das aktuelle Kennzeichen des Gegenstands bilden.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei mit einer erneuten Identifizierung des Substrats anhand seiner einmaligen, charakteristischen, optischen Merkmalen (10) nach dem Durchlaufen einer Anlage (3) überprüft wird, ob die Verfolgung innerhalb einer Anlage (3) während eines Prozessschrittes fehlerhaft ist.
Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, wobei der Gegenstand (1) zwischen den einzelnen Prozessschritten zwischengelagert werden kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Produktionsdaten und die Prozessparameter in einer elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung (6) dem jeweiligen Kennzeichen zugeordnet gespeichert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Gegenstand (1) ein Wafer ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Wafer ein Photovoltaik (PV)-Wafer auf polykristalliner Siliziumbasis ist.
Vorrichtung zur Identifizierung eines Gegenstandes (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, optional zur Verfolgung des Gegenstands (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 10, mit: einer Kamera (2) zum Erfassen und Identifizieren des Gegenstands (1) anhand einmaliger, charakteristischer, optischer Merkmale (10) des Gegenstands (1) vor oder in einer Bearbeitungsanlage (3); einer elektronischen Datenverarbeitungseinrichtung (6) zum Speichern der einmaligen, charakteristischen, optischen Merkmale (10) des Gegenstands (1) in digitaler Form und zum Zuordnen eines Kennzeichens für den Gegenstand (1); und einer Einrichtung zum Verfolgen und Verwalten des Gegenstands (1) innerhalb der Bearbeitungsanlage (3).