DE19808334A1 - Mechanism for marking technical and/or electronic components - Google Patents
Mechanism for marking technical and/or electronic componentsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Kennzeich nung von technischen und/oder elektronischen Bauteilen mittels Aufbringen eines, aus einer Vielzahl von Einzelpunkten zusammengesetzten Markierungscodes auf eine technische Oberfläche des Bauteils, mit einem Laser, dessen Lichtstrahl zum punktuellen Materialabtrag auf die technische Oberfläche gerichtet ist. The invention relates to a device and a method for identification of technical and / or electronic components by applying a marking codes composed of a large number of individual points a technical surface of the component, with a laser, the light beam for selective material removal is aimed at the technical surface.
Zur Kennzeichnung von Halbleiterprodukten, insbesondere Halbfertigprodukten, wie Halbleiterwafer, wird ein mittlerweile standardisierter Markierungscode verwendet, der nach SEMI T2-95 einem sogenannten Dot-Matrix-Code entspricht, bei dem die Informationen in einem zweidimensionalen Feld von Punkten enthalten ist. Die in Punktcodierung auf die technische Oberfläche der zu markierenden Bauteile respek tive Waferlatten aufgebrachte Kennzeichnung wird mittlerweile von den meisten Her stellerfirmen jener Produkte nicht zuletzt deshalb verwandt, da die Informationsflä chendichte dieser Kennzeichnungsart weit über der herkömmlicher Barcode- Markierungen liegt.For labeling semiconductor products, especially semi-finished products such as Semiconductor wafers, a now standardized marking code is used, which corresponds to a so-called dot matrix code according to SEMI T2-95, in which the Information is contained in a two-dimensional array of points. In the Point coding on the technical surface of the components to be marked resp Marking applied to wafer slats is now used by most manufacturers manufacturers of those products not least because the information area density of this type of labeling far above that of conventional barcode Markings lies.
Grundsätzlich ist zum Aufbringen von Markierungen nach dem SEMI T2-95-Standard kein Verfahren vorgeschrieben, so daß die Markierungen in beliebiger Art und Weise angebracht werden können. Die einzige Forderung bezieht sich auf den Kontrastun terschied zwischen einem Markierungspunkt und der umliegenden Oberfläche, der wenigstens 30% betragen sollte.The basic principle is to apply markings according to the SEMI T2-95 standard no procedure prescribed, so the markings in any way can be attached. The only requirement relates to the contrast differentiated between a marking point and the surrounding surface, the should be at least 30%.
So ist es grundsätzlich möglich, die Punktmarkierungen mittels Farbe auf der zu markierenden technischen Oberfläche aufzubringen, doch ist die Verwendung von Farbstoffen in der Mikrosystemtechnik aufgrund der bestehenden Gefahr der Konta mination jeglicher Art nicht akzeptabel.So it is basically possible to use color to mark the points marking technical surface, but the use of Dyes in microsystem technology due to the existing danger of contact Mination of any kind is not acceptable.
Vielmehr haben sich Verfahren zur Herstellung derartiger Dot-Markierungs-Code etabliert, die mittels eines Lasers die einzelnen Markierungspunkte in die technische Oberfläche einbrennen. Beispielsweise geht aus der US 4 522 656 ein derartiges Verfahren hervor, bei dem ein Laserstrahl stark gebündelt auf die zu markierende technische Oberfläche gerichtet ist, an der der Laserstrahl im Fokuspunkt, der auf der Oberfläche liegt, einen gezielten Materialabtrag bewirkt. Auf diese Weise wird der Laserstrahl für die Erzeugung der einzelnen Markierungspunkte über die zu markie rende Oberfläche geführt und entsprechend justiert. Da die Anzahl der für eine voll ständige Markierung erforderlichen Punkte in der Größenordnung von bis zu 400 Einzelpunkten liegt, ist die in der US-Druckschrift vorgeschlagene serielle Schreib weise zur Erzeugung der Einzelpunkte relativ langsam.Rather, there have been methods for producing such dot marking codes established that the individual marking points in the technical using a laser Burn in the surface. For example, such a method is known from US 4,522,656 Process in which a laser beam is strongly focused on the one to be marked technical surface is directed at which the laser beam is in the focus point, on the surface, causes a targeted material removal. In this way the Laser beam for the generation of the individual marking points over the markie guiding surface and adjusted accordingly. Because the number of for a full constant marking required points on the order of up to 400 Single points is the serial writing proposed in the US publication relatively slow to generate the individual points.
Alternativ dazu kann zur Erzeugung eines Markierungscodes eine dem Markie rungscode entsprechende Maske vorbereitet werden, die durch entsprechende Durchstrahlung mit Hilfe eines einzigen Laserpulses zum vollständigen Abbild auf der zu markierenden Oberfläche herangezogen werden kann. Der Nachteil hierbei ist jedoch die fest vorgegebene Maske, die keine Änderungen der erzeugten Muster erlaubt. Zwar ist es möglich, mit Hilfe eines sogenannten Maskenrevolvers eine grö ßere Anzahl von Masken zu nutzen, die nacheinander in dem Belichtungsstrahlen gang eingesetzt werden können, doch führt eine sehr große Anzahl unterschiedlicher Masken zu einem großen und unpraktikablen Maskenrevolver.As an alternative to this, a marker can be used to generate a marker code corresponding code can be prepared using the appropriate mask Radiation with the help of a single laser pulse for a complete image on the can be used to mark the surface. The disadvantage here is however, the fixed mask that does not change the generated pattern allowed. It is possible to use a so-called mask revolver to make a large one Use larger number of masks, one after the other in the exposure beam can be used, but there is a very large number of different Masks into a large and impractical mask turret.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Kennzeichnung von technischen und/oder elektronischen Bauteilen mittels Aufbringen eines, aus einer Vielzahl von Einzelpunkten zusammengesetzten Markierungscodes auf eine techni sche Oberfläche des Bauteils, mit einem Laser, dessen Lichtstrahl zum punktuellen Materialabtrag auf die technische Oberfläche gerichtet ist, derart auszubilden, daß zum einen das Aufbringen des Markierungscodes relativ schnell erfolgt und zum an deren, eine individuelle Ausgestaltung der Einzelpunktfolge innerhalb des Markie rungscodes ohne Verwendung fest vorgegebener Masken möglich ist. Insbesondere soll die Vorrichtung eine nahezu beliebige Verkleinerung der auf die Oberfläche auf zubringenden Markierungscodes gestatten, die im Zuge fortschreitender Miniaturisie rung in der Mikrosystemtechnik gefordert wird.The invention has for its object a device for labeling technical and / or electronic components by applying one, from one Large number of single-point marking codes on one techni cal surface of the component, with a laser, the light beam for punctual Material removal is aimed at the technical surface in such a way that on the one hand the application of the marking code takes place relatively quickly and on the other their, an individual design of the single point sequence within the markie code is possible without using fixed masks. In particular the device is said to have an almost arbitrary reduction in size to the surface allow marking codes to be provided, which in the course of progressing miniaturization microsystem technology is required.
Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 ange geben. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Markieren von technischen und/oder elektronischen Bauteilen ist Gegenstand des Anspruchs 8. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche.The solution to the problem on which the invention is based is in claim 1 give. A method according to the invention for marking technical and / or Electronic components is the subject of claim 8. The inventive concept Advantageously further developing features are the subject of the subclaims.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist der art ausgebildet, daß eine Strahlhomogenisiereinheit vorgesehen ist, die die Strahl energie im Strahlquerschnitt weitgehend gleich verteilt. Im Strahlengang der Strahl homogenisiereinheit nachgeordnet ist ein Vielspiegelelement vorgesehen, das aus einer Vielzahl, arrayförmig angeordneter, einzeln ansteuerbarer Einzelspiegel be steht, die jeweils zwischen zwei Kippstellungen schaltbar sind. In Abhängigkeit der jeweiligen Kippstellung eines jeden Einzelspiegels wird der homogenisierte Licht strahl jeweils als Einzelstrahl reflektiert und bei entsprechender Spiegelkippstellung auf eine optische Abbildungseinheit gerichtet. Die optische Abbildungseinheit bildet die auf sie einfallenden Einzellichtstrahlen, vorzugsweise in geometrischer Verkleine rung, auf die zu markierende technische Oberfläche des Bauteils ab, auf der jeder Einzellichtstrahl durch punktuellen Materialabtrag einen Einzelpunkt des Markie rungscoces erzeugt.The device according to the preamble of claim 1 is the Art formed that a beam homogenizing unit is provided, the beam energy in the beam cross-section largely equally distributed. The beam in the beam path A multi-mirror element is provided downstream from the homogenizing unit a variety, arrayed, individually controllable individual mirrors be stands, which are each switchable between two tilt positions. In dependency of The respective tilted position of each individual mirror becomes the homogenized light beam reflected as a single beam and with a corresponding mirror tilt position directed to an optical imaging unit. The optical imaging unit forms the individual light rays incident on them, preferably in geometrical miniatures on the technical surface of the component to be marked, on which everyone Single light beam through selective material removal a single point of the Markie rungscoces generated.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, daß mit Hilfe vorzugsweise einer einzigen Be lichtung der zu markierenden technischen Oberfläche des Bauteils die Erzeugung eines vollständigen Markierungscodes möglich ist, der variabel mit Hilfe des Viel spiegelelementes einstellbar ist.The invention is based on the idea that preferably with the help of a single loading the technical surface of the component to be marked a complete marking code is possible, which is variable with the help of the lot Mirror element is adjustable.
Vielspiegelelemente sind bekannte mikromechanische optische Bauteile, deren Ein zelspiegel in einem regelmäßigen Raster angeordnet sind und die über eine mikro mechanische Aufhängung in zwei unterschiedliche Kippstellungen verbracht werden können. Mit Hilfe eines geeigneten Rechners kann jeder Einzelspiegel in seiner Kippstellung gezielt eingestellt werden, so daß das Vielspiegelelement die Rolle ei ner individuell sich verändernden "Markierungsmaske" übernimmt. Wird das Viel spiegelelement in den homogenisierten, abbildenden Strahlengang eingebracht, so läßt sich auf dem zu markierenden Werkstück das durch die Stellung der spiegeln den Einzelelemente definierte Punktemuster erzeugen.Multi-mirror elements are known micromechanical optical components, their one cell mirrors are arranged in a regular grid and over a micro mechanical suspension in two different tilt positions can. With the help of a suitable computer, each individual mirror can be Tilt position can be set specifically so that the multi-mirror element egg ner individually changing "marking mask" takes over. Will that be a lot Mirror element introduced into the homogenized, imaging beam path, see can be mirrored on the workpiece to be marked by the position of the generate defined point patterns for the individual elements.
Zur Erzeugung der standardisierten Markierungscode nach dem SEMI-Standard eig nen sich vorzugsweise Spiegel mit Seitenkanten von 0,3 mm Länge und 20 × 20 Ein zelspiegeln. Durch die optische Abbildungseinheit kann das durch die Größe des Vielelementspiegels vorgegebene Abbildungsmuster nochmals um den Faktor 100 verkleinert werden, so daß auch kleinste Mikrobauteile mit den entsprechenden Mar kierungen versehen werden können.To generate the standardized marking code according to the SEMI standard preferably mirrors with side edges of 0.3 mm in length and 20 × 20 A mirroring. Through the optical imaging unit, the size of the Mapping element predetermined imaging patterns again by a factor of 100 are reduced so that even the smallest micro components with the corresponding Mar cations can be provided.
Mit einem einzigen Laserpuls läßt sich eine vollständige Markierung erzeugen, wo durch ein sequentielles Schreiben der einzelnen Markierungspunkte mit der imma nenten Anfälligkeit gegen Fehlausrichtung der einzelnen Elemente vollständig ent fällt.With a single laser pulse, a complete marking can be made where by writing the individual marking points sequentially with the imma susceptibility to misalignment of the individual elements completely falls.
Da die Stellzeit, die für eine Kippbewegung eines Einzelspiegels erforderlich ist, im Bereich von 20 µs liegt, kann die Markierung bei geeigneten Werkstückzuführungen mit etwa 1000 Beschriftungen pro Sekunde durchgeführt werden, was eine im Stand der Technik bislang nicht erreichte Geschwindigkeit darstellt.Since the positioning time required for a tilting movement of a single mirror in Range of 20 µs, the marking can be carried out with suitable workpiece feeders with about 1000 inscriptions per second, which is one in the state which represents a speed not previously achieved by technology.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsge dankens anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch. Es zeigt:The invention is hereinafter without limitation of the general inventions thanks based on an embodiment with reference to the drawing exemplary. It shows:
Fig. 1 schematisierter Aufbau zur Herstellung eines Dot-Codes mit Vielspiegelelementen. Fig. 1 shows a schematic structure for producing a dot code with multi-mirror elements.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Markierung der Oberfläche eines technischen Bau teils 1 mit Hilfe eines Lasers 2 dargestellt. Der aus dem Laser 2 austretende Laser strahl wird mit Hilfe einer Strahlhomogenisiereinheit 3 derart beeinflußt, daß die Energieverteilung im Querschnitt des Laserstrahls weitgehend gleich verteilt ist.In Fig. 1, a device for marking the surface of a technical construction part 1 is shown with the aid of a laser 2 . The laser beam emerging from the laser 2 is influenced with the aid of a beam homogenizing unit 3 such that the energy distribution in the cross section of the laser beam is largely equally distributed.
Der homogenisierte Laserstrahl 4 trifft sodann auf einen Umlenkspiegel 5, der den Laserstrahl auf einen Vielelementspiegel 6 richtet. Derartige Vielelementspiegel sind käuflich zu erwerben und beispielsweise in Digital Light Processing and MEMS: Ti mely Convergence for a Bright Future, L. J. Hornbeck, Micromachining and Micro fabrication 95, 23-24 October 1995, Austin, Texas, SPIE beschrieben. Die Einzel spiegel der Vielelementspiegel sind um eine Achse zu verkippen in eine Ein- und Aus-Stellung. Befindet sich der Einzelspiegel in der Ein-Stellung, so ist er beispiels weise gegenüber der horizontalen Ruhelage verkippt. Das auf diesen, verkippten Einzelspiegel auftreffende Licht wird im Unterschied zu den sich in der Ruhestellung befindlichen Nachbarspiegeln in eine andere Austrittsrichtung reflektiert, so daß bei geeigneter Kippstellung jeder einzelne Einzelspiegel ein individuelles Markierungs muster durch den Vielelementspiegel erzeugt werden kann. Die gezielte Einstellung der Kippstellungen aller Einzelspiegel erfolgt über einen Rechner 7, der nach Vorga be eines entsprechenden Markierungscodes die Kippstellung aller Einzelspiegel im Vielelementspiegel 6 vornimmt.The homogenized laser beam 4 then strikes a deflecting mirror 5 , which directs the laser beam onto a multi-element mirror 6 . Such multi-element mirrors are commercially available and are described, for example, in Digital Light Processing and MEMS: Ti mely Convergence for a Bright Future, LJ Hornbeck, Micromachining and Micro fabrication 95, October 23-24, 1995, Austin, Texas, SPIE. The individual mirrors of the multi-element mirrors can be tilted around an axis in an on and off position. If the individual mirror is in the on position, it is tilted, for example, with respect to the horizontal rest position. The light striking this, tilted individual mirror is, in contrast to the neighboring mirrors in the rest position, reflected in a different exit direction, so that, with a suitable tilting position, each individual individual mirror can produce an individual marking pattern through the multi-element mirror. The targeted setting of the tilt positions of all individual mirrors is carried out via a computer 7 which , according to an appropriate marking code, carries out the tilting position of all individual mirrors in multi-element mirror 6 .
Das an dem Vielelementspiegel 6 aus Einzellichtstrahlen zusammengesetzte Licht bündel 8 trifft auf eine Abbildungsoptik 9, die den Lichtstrahl verkleinert auf die Ober fläche eines zu markierenden Werkstückes 1 ablenkt.The light bundle 8 composed of individual light beams on the multi-element mirror 6 strikes an imaging optics 9 , which deflects the light beam downward onto the upper surface of a workpiece 1 to be marked.
Die Energiedichte des Lichtstrahls ist dabei derart gewählt, daß bei einer einmaligen Belichtung der Bauteiloberfläche ein gezielter Materialabtrag erfolgt, durch den die Erzeugung eines vollständig fertigen Markierungscodes möglich ist.The energy density of the light beam is chosen such that a one-off Exposure of the component surface is a targeted material removal through which the Generation of a completely finished marking code is possible.
Lediglich aus Gründen der übersichtlichen Darstellung weist der in der Fig. 1 darge stellte Vielelementspiegel lediglich 4 Einzelspiegel auf. Für übliche Dot-Matrix-Codes sind jedoch ca. 400 Einzelspiegel nötig. Mittlerweile sind jedoch Vielspiegelanord nungen mit bis zu 400 000 Einzelspiegeln bekannt. Eine diesbezügliche Auslegung eines Vielelementspiegels erlaubt natürlich das Codieren vieler Informationen in ei ner einzigen Markierung, die eine Informationsdichte aufweist, die von herkömmli chen Barcodecodierungen nicht übertroffen werden können. For the sake of clarity only, the multi-element mirror shown in FIG. 1 has only 4 individual mirrors. However, about 400 individual mirrors are required for conventional dot matrix codes. In the meantime, however, multi-mirror arrangements with up to 400,000 individual mirrors are known. A relevant design of a multi-element mirror naturally allows the encoding of a large amount of information in a single marking, which has an information density that cannot be surpassed by conventional bar code encodings.
11
Technisches Bauteil
Technical component
22nd
Laser
laser
33rd
Strahlhomogenisierer
Beam homogenizer
44th
Homogenisierter Laserstrahl
Homogenized laser beam
55
Umlenkspiegel
Deflecting mirror
66
Vielelementspiegel
Multi-element mirror
77
Rechner
computer
88th
Lichtbündel bestehend aus einer Vielzahl von
Einzellichtbündeln
Light bundle consisting of a large number of individual light bundles
99
optische Abbildungsoptik
optical imaging optics
Claims (9)
dadurch gekennzeichnet, daß eine Strahlhomogenisierereinheit (3) vorgesehen ist, die die Strahlenergie im Strahlquerschnitt weitgehend gleich verteilt,
daß im Strahlengang nach der Strahlhomogenisierereinheit (3) ein Vielspiegelele ment (6), das aus einer Vielzahl, arrayförmig angeordneter, einzeln ansteuerbarer Einzelspiegel besteht, die zwischen zwei Kippstellungen schaltbar sind, derart nach geordnet ist, daß der Lichtstrahl an dem Vielspiegelelement (6) in Abhängigkeit der Kippstellung eines jeden Einzelspiegels reflektiert wird und von jedem Einzelspiegel ein gezielt abgelenkter Einzelstrahl ausgeht,
daß die an dem Vielspiegelelement (6) reflektierten Einzelstrahlen, die von Einzel spiegeln mit einer einheitlichen Kippstellung ausgehen, auf eine optische Abbil dungseinheit (9) gerichtet sind, die die Einzellichtstrahlen auf die zu markierende technische Oberfläche des Bauelements (1) richtet, auf der jeder Einzellichtstrahl durch punktuellen Materialabtrag einen Einzelpunkt des Markierungscodes erzeugt.1. Device for identifying technical and / or electronic components ( 1 ) by applying a marking code composed of a large number of individual points to a technical surface of the component ( 1 ) with a laser ( 2 ), the light beam of which is used for selective material removal the technical surface is directed,
characterized in that a beam homogenizer unit ( 3 ) is provided which distributes the beam energy largely equally in the beam cross section,
that in the beam path after the beam homogenizer unit ( 3 ) a multi-mirror element ( 6 ), which consists of a plurality of array-shaped, individually controllable individual mirrors that can be switched between two tilt positions, is arranged in such a way that the light beam on the multi-mirror element ( 6 ) is reflected as a function of the tilt position of each individual mirror and a deliberately deflected individual beam emanates from each individual mirror,
that the individual beams reflected on the multi-mirror element ( 6 ), which emanate from individual mirrors with a uniform tilting position, are directed to an optical imaging unit ( 9 ) which directs the individual light beams onto the technical surface of the component ( 1 ) to be marked, on the each individual light beam generates a single point of the marking code by selective material removal.
dadurch gekennzeichnet, daß das Laserlicht im Strahlquerschnitt homogenisiert und auf ein Vielspiegelelement gerichtet wird, das den Laserstrahl in eine Vielzahl von Einzelstrahlen derart unterteilt, daß die Gesamtheit der das Vielspiegelelement in einer vorgegebenen Richtung verlassenden Einzelstrahlen das Abbild eines Mar kierungscodes entspricht,
daß die Einzelstrahlen verkleinert auf die zu markierende technische Oberfläche des Bauelementes gerichtet werden, auf der jeder Einzelstrahl einen punktuellen Mate rialabtrag erzeugt. 8. A method for identifying technical and / or electronic construction parts by applying a marking code composed of a large number of individual points to a technical surface of the component, by means of laser light for selective material removal on the technical surface,
characterized in that the laser light in the beam cross-section is homogenized and directed onto a multi-mirror element which divides the laser beam into a plurality of individual beams in such a way that the entirety of the individual beams leaving the multi-mirror element in a predetermined direction corresponds to the image of a marking code,
that the individual beams are reduced to the technical surface of the component to be marked, on which each individual beam produces a selective material rialabtrag.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19808334A DE19808334A1 (en) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | Mechanism for marking technical and/or electronic components |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19808334A DE19808334A1 (en) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | Mechanism for marking technical and/or electronic components |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19808334A1 true DE19808334A1 (en) | 1999-09-09 |
Family
ID=7859121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19808334A Withdrawn DE19808334A1 (en) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | Mechanism for marking technical and/or electronic components |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19808334A1 (en) |
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- 1998-02-27 DE DE19808334A patent/DE19808334A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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