WO2011076917A1 - Device and method for identifying a wafer - Google Patents

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WO2011076917A1
WO2011076917A1 PCT/EP2010/070638 EP2010070638W WO2011076917A1 WO 2011076917 A1 WO2011076917 A1 WO 2011076917A1 EP 2010070638 W EP2010070638 W EP 2010070638W WO 2011076917 A1 WO2011076917 A1 WO 2011076917A1
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wafer
feature
recognition feature
identifying
image
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PCT/EP2010/070638
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Inventor
Manfred Prantl
Stefan Scherer
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Alicona Imaging Gmbh
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    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for identifying a wafer.
  • a wafer is a substantially circular or square, about 1 mm thick disc and forms z.
  • Tracing a wafer across the various process steps - often called product tracking - is typically accomplished in the industry by applying special markings to the wafer.
  • a wafer e.g. a bar code, an OCR readable text, and / or a double dot matrix code are applied to a location of the wafer as a recognition feature.
  • an artificially applied identification feature proves to be problematic, especially in the manufacture of solar cells. Since the surface of the wafer is often etched or coated when passing through the process steps, such artificial markings are not sufficiently durable or recognizable.
  • the application of such an artificial identifier is associated with a loss of usable area of the wafer, which in turn increases the cost per wafer.
  • the document DE 10 2007 010 516 A1 discloses a method for identifying the origin of a polycrystalline product and a device with an image acquisition unit for the production of product images of a polycrystalline product.
  • the known method serves to enable identification of the origin of the solar module or of a precursor product in the production of a polycrystalline solar module.
  • a product image with comparison images is created using image analysis Agreement of polycrystalline structure studied.
  • DE 10 2007 010 516 A1 relates exclusively to polycrystalline products, in particular polycrystalline wafers.
  • the method and apparatus described therein are only suitable for identifying such polycrystalline products, but not for the identification of monocrystalline products, since the only characteristic structures for identifying the polycrystalline products disclosed in this document are the grain boundaries of the polycrystalline structure and / or Crystal orientation within a study area.
  • monocrystalline wafers have no such crystal structures, which is why the known method for image evaluation and comparison of images in monocrystalline wafers must inevitably fail.
  • the present invention is therefore based on the specific object of providing a method and a device for identifying a wafer with which the wafer having a monocrystalline crystal structure can be identified.
  • the method of identifying a wafer in accordance with the present invention comprises detecting an identifying feature of the wafer and associating the identifying feature with the wafer, wherein the identifying feature is an optically detectable pattern of a three-dimensional structure of the surface of the wafer, the identifying feature being a scattering pattern of light which is reflected or scattered on a texture of the surface of the wafer generated during processing of the wafer.
  • the device according to the invention for identifying a wafer has a reading station for detecting a recognition feature of a wafer, and an evaluation unit for assigning the recognition feature to the wafer.
  • the reading station detects as a recognition feature an optically detectable pattern of a three-dimensional structure of the surface of the wafer, wherein the reading station detects as a recognition feature a reflection or scattering pattern of light, which reflects on a generated in the course of processing of the wafer texture of the surface of the wafer or is scattered.
  • the invention is based on the idea to use a recognition feature based on the texture or the three-dimensional structure of the surface of the wafer for unambiguously identifying this wafer.
  • this characteristic structure is already generated during the first step of wafer processing, namely the so-called "texturing”.
  • the surface of the raw wafer is chemically modified in such a way that microscopically small pyramids form on the wafer surface.
  • pyramids are a few microns in size and are distributed unevenly across the surface.
  • the pyramidal structure of the surface performs the important function of enlarging the active area in order to reflect as little as possible of the incident light.
  • the distribution and variation of the size of the micropyramids is like a fingerprint of the wafer, which makes each wafer uniquely identifiable.
  • the pyramidal structure is retained throughout the various process steps.
  • the specific teaching of the present invention is that this pyramidal structuring of the surface of the wafer, in addition to its actual function of area enlargement, can be used in addition to identifying each individual wafer across different process steps.
  • the reflection pattern can basically have many different configurations depending on the respective texture. It has proved particularly advantageous if the reflection pattern is a dot pattern which is caused by a surface of the wafer structured with said micropyramides. The peculiar characteristic of the surface of the wafer is transferred to the reflection pattern upon reflection of light at the surface. Such a dot pattern is relatively easy to detect. The detection can be done, for example, with a camera in an opto-electronic manner. However, such a camera can be much simpler and less expensive to equip than a camera that would capture a high resolution image of the microstructure itself as an identifying feature. The evaluation of such a dot pattern is also simpler than if a high-resolution image of the microscopically structured surface had to be evaluated directly.
  • the digital storage of a Such dot pattern which has essentially only light and dark spots, much less storage space than if a high-resolution image of the surface would be stored.
  • the entire surface of the wafer may be taken into account.
  • detecting the recognition feature to reduce the data to be processed is limited to a portion of the surface of the wafer.
  • This area may for example have an extension of a few square millimeters, in particular less than or equal to 1 cm.
  • the extent may be significantly smaller or larger depending on the camera resolution or the selected optics of the camera.
  • the choice of the appropriate size of the area of the surface also affects the recognition speed or recognition accuracy and ultimately the amount of data required for the digital representation or storage of the recognition feature.
  • the detection of the identification feature of the wafer can in principle be done with ambient light, as prevails in a factory hall, for example.
  • at least the relevant area of the surface of the wafer is specifically irradiated with light, that is to say it is additionally illuminated or illuminated in addition to the ambient light. This ensures that the desired light reflections with the required intensity occur in the relevant area in order to ensure the recognition of the wafer during the subsequent processing of the identification feature.
  • a light source for illuminating the relevant area of the surface of the wafer can be formed for example by an LED, a laser or another white light source. Also, a different color or a special polarization of the light can be used.
  • the illumination direction of the surface of the wafer may basically be the same as the direction of detection of the detection feature.
  • the capture of the image is from a different direction than the surface is illuminated because it provides higher contrast images.
  • the camera may be located in a normal direction above the surface of the wafer and its lens may be aligned with the surface.
  • the light source may then be oriented at approximately 45 ° to and oriented towards the surface, more specifically, that area of the surface in which the reflection or scattering of the light takes place.
  • the surface of the wafer is then slanted above illuminated. Often, the oblique incidence of light promotes the formation of richly pronounced light reflections in the reflection or dot pattern.
  • the position of the camera and the light source can be reversed so that the recognition feature is detected obliquely above the surface and the light source illuminates the surface of the wafer head-on in a normal direction to the surface. It may also be the camera and the light source at different locations above the surface and obliquely aligned to the surface to be aligned. Due to the three-dimensional structuring of the wafer surface, an image formed e.g. taken with the aid of the camera, characteristic light reflections as the distinguishing feature forming a characteristic dot pattern of light and dark dots corresponding to the three-dimensional structure of the wafer surface. This dot pattern is thus characteristic of the wafer and allows its unique identification because it de facto forms its "fingerprint".
  • the wafer is identified by comparing the detected detection feature with reference images of wafers matched earlier, and associated with wafers. This is preferably done digitally, e.g. Data sets representing the reference images are compared with a data set which represents the recognition feature detected as an image to be tested.
  • the comparison is performed at least in two stages, wherein in a first evaluation step a coarse selection of the reference images and in a second and optionally further evaluation steps a fine selection of the previously determined coarsely selected reference images.
  • this method does not test for the absolute identity of two dot patterns, but instead counts the number of dot matches, and upon reaching a threshold of dot matches, the corresponding dot patterns are selected as potential match candidates Use of this method significantly speeds up the coarse selection process and thus the entire comparison process. The remaining, generally only very small, number of match candidates can then be further investigated with a more complex fine-selection procedure.
  • fine selection is performed using computational geometry techniques, which are used to find a more accurate match between the image and the remaining number of reference images, again without the need for complete matching of the dot patterns, rather than a sufficient match a detected match between a reference image and the recognition feature a Waferkennung already assigned to or associated with the reference image to a higher-level system, such as a control and / or control system sent there, the Waferkennung can be further processed
  • a higher-level system such as a control and / or control system sent there
  • the Waferkennung can be further processed
  • it has proved to be particularly advantageous if, during the processing of the wafer, the identification feature of the wafer is detected as a reference image and a he is assigned Waferkennung. In subsequent processing steps, it is then possible at any time to identify the wafers referenced in this way.
  • the reference image is taken, for example, with a first reading station (also called detection station because there the wafer is first detected via its characteristic recognition feature) at an early (often first) process step, digitized and e.g. sent to a server.
  • the server stores this reference image.
  • each reading station is assigned to a process step
  • an image is taken which represents the identification feature, digitized and likewise transmitted to the server.
  • the identification of the wafer then runs on the server via which an association between the reference image taken with the first detection station and the dot pattern of the image taken with the respective reading station during subsequent process steps is performed.
  • the server in the present case is a powerful computer equipped with the appropriate hardware and software to receive the images that Store reference image to associate with a Waferkennung and carry out the multi-stage evaluation to the identification of the wafer.
  • a detection station generally called a pick-up device, comprises in a preferred example a camera for picking up the image of the light reflection and said light source for illuminating the surface to produce the light reflection or light scattering at the surface.
  • the camera is equipped with a lens that is designed and oriented accordingly.
  • color or polarizing filters can be used, e.g. Hide background light.
  • the light source can be equipped with a corresponding optics.
  • a setting of the lens of the detection station may differ from the setting of the lens of the reading station.
  • the light source or the light intensity may differ.
  • FIG. 1 shows a production plant for solar cells with a device for identifying a wafer
  • FIG. 2 shows a reading station of the device according to FIG. 1;
  • Fig. 3 is a read in with the reading station of FIG. 2 dot pattern.
  • FIG. 1 shows a detail of a production plant 1 for the production of solar cells.
  • the production plant 1 has a first processing station 2, a second processing station 3 and a third processing station 4.
  • At the three processing stations 2, 3 and 4 different process steps in the production of solar cells are performed. In these process steps, a monocrystalline wafer 5 is processed in each case.
  • the wafer 5 is moved according to the arrows A from the first processing station 2 to the second processing station 3 and then to the third processing station 4.
  • the production plant 1 comprises a device 6 as a system for identifying the wafer 5 throughout the process steps.
  • Each of the Processing stations 2, 3 and 4 has a device 6 associated reading station, namely a first reading station 7, a second reading station 8 and a third reading station 9.
  • the three reading stations 7, 8 and 9 are essentially identical in design and shown in detail in FIG.
  • the reading station 7, 8 or 9 shown in FIG. 2 has a light source 10 and a camera 11 with an objective 12.
  • the camera 11 and its lens 12 are aligned in a receiving direction AR, which is aligned parallel to a normal direction N on a surface 13 of the wafer 5.
  • the wafer 5 is shown viewed from its narrow side and the surface 13 extends normal to the drawing surface.
  • An illumination direction BR which corresponds to the orientation of the light source 10 or the light rays generated by it with respect to the surface of the wafer 5, is oriented at an angle of 45 ° inclined to the normal direction N.
  • the light source 10 illuminates with its light L a region 14 on the surface 13 of the wafer 5, which corresponds approximately to the area detected with the aid of the objective 12.
  • the light L is reflected or scattered in the region 14 of the surface 13 or, more precisely, in a three-dimensional microstructure of the surface 13 formed by micropyramids.
  • the reflection or scatter pattern is a dot pattern with bright spots on a dark background.
  • the camera 11 detects this dot pattern via its optoelectronic sensor elements and creates a digital image from it, as it is schematically illustrated in FIG. 3.
  • This dot pattern is a unique identifier EM for the wafer 5 and is caused by the pyramidal microstructure. This dot pattern is therefore the unique identifier EM of the wafer because it reflects the nature of the texture of the surface 13 of the wafer 5. The cause of the identification feature EM is therefore inherently contained in the structure of the surface 13 of the wafer 5. A dot pattern caused by another wafer looks different.
  • the image is output in the form of image data BD from the camera 11 to a server 15, which forms an evaluation unit of the device 6 for evaluating the recognition feature EM for the purpose of identifying the wafer 5.
  • a first image of the dot pattern-that is, the recognition feature EM- is first recorded with the first reading station 7.
  • This image serves as a reference image in subsequent process steps in order to recognize the wafer 5.
  • the reference image is digitized and transmitted as the first image data BDI to the server 15.
  • the first reading station 7 is also referred to as a detection station because it detects the identification feature EM for the first time and is made available for the subsequent identification of the wafer 5 in the subsequent process steps.
  • this reference image for the wafer 5 is stored. With this reference image, a unique Waferkennung is linked in the form of a serial number. After completion of the first process step, the wafer 5 is moved from the first processing station 2 according to the arrow A to the second processing station 3 on.
  • a second image is taken and digitized by means of the second reading station 8 from a dot pattern generated there, that is to say the identification feature EM.
  • This second image is also transmitted to the server 15 in the form of second image data BD2.
  • the dot pattern When creating the second image, it is not necessary for the dot pattern to be 100% caused by the same area 14 of the surface 13 previously used for the reference image. Rather, it is sufficient if the area 14 of the surface 13 covered by the objective 12 of the second reading station 8 has a sufficiently large overlap with the area 14 detected at the first reading station 7.

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Abstract

The invention relates to a method for identifying a wafer (5), according to which an identifying feature (EM) of the wafer (5) is detected and the identifying feature (EM) is associated with the wafer (5). The identifying feature (EM) is an optically detectable pattern of a three-dimensional structure of the surface (13) of the wafer (5) and said identifying feature (EM) is a reflective or scattering pattern of light (L) that is reflected or scattered by a texture of the surface (13) of the wafer generated in the course of processing the wafer (5).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Identifizierung eines Wafers Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Identifizierung eines Wafers.  Method and device for identifying a wafer The invention relates to a method and a device for identifying a wafer.
Ein Wafer ist eine im Wesentlichen kreisrunde oder quadratische, ca. 1 mm dicke Scheibe und bildet z. B. in der Photovoltaik-Industrie in seinem Rohzustand ein Ausgangsmaterial für die Herstellung einer Solarzelle. Um von dem Rohzustand zu einer fertigen Photovoltaik- Solarzelle zu gelangen, durchläuft der Wafer eine Anzahl von Produktions- bzw. Prozessschritten. Aus produktionstechnischen Gründen ist es wünschenswert, einzelne Wafer auf ihrem Weg durch die einzelnen Prozessschritte jederzeit identifizieren zu können. Dies ist beispielsweise deshalb nötig, um feststellen zu können, welcher Wafer von einem Fehler in einem bestimmten Prozessschritt betroffen ist. A wafer is a substantially circular or square, about 1 mm thick disc and forms z. B. in the photovoltaic industry in its raw state, a starting material for the production of a solar cell. To get from the raw state to a finished photovoltaic solar cell, the wafer undergoes a number of production or process steps. For production-related reasons, it is desirable to be able to identify individual wafers at any time on their way through the individual process steps. This is necessary, for example, to be able to determine which wafer is affected by an error in a specific process step.
Die Verfolgung eines Wafers über die verschiedenen Prozessschritte hinweg - oft auch Produktverfolgung genannt - wird in der Industrie üblicherweise durch ein Aufbringen von speziellen Kennzeichnungen auf dem Wafer erreicht. Zur eindeutigen Kennzeichnung eines Wafers wird z.B. ein Barcode, ein OCR- lesbarer Text und/oder ein Double Dot Matrix Code auf einer Stelle des Wafers als ein Erkennungsmerkmal aufgebracht. Allerdings erweist sich insbesondere bei der Solarzellenherstellung ein solches künstlich aufgebrachtes Erkennungsmerkmal als problematisch. Da die Oberfläche des Wafers beim Durchlaufen der Prozessschritte oft angeätzt bzw. beschichtet wird, sind derartige künstliche Markierungen nicht ausreichend haltbar bzw. wieder erkennbar. Außerdem ist das Aufbringen eines solchen künstlichen Erkennungsmerkmals mit einem Verlust an nutzbarer Fläche des Wafers verbunden, was wiederum die Kosten pro Wafer erhöht. Tracing a wafer across the various process steps - often called product tracking - is typically accomplished in the industry by applying special markings to the wafer. To uniquely identify a wafer, e.g. a bar code, an OCR readable text, and / or a double dot matrix code are applied to a location of the wafer as a recognition feature. However, such an artificially applied identification feature proves to be problematic, especially in the manufacture of solar cells. Since the surface of the wafer is often etched or coated when passing through the process steps, such artificial markings are not sufficiently durable or recognizable. In addition, the application of such an artificial identifier is associated with a loss of usable area of the wafer, which in turn increases the cost per wafer.
Es ist daher eine allgemeine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Identifizierung eines Wafers zu schaffen, bei welchem Verfahren bzw. bei welcher Vorrichtung die oben genannten Probleme beseitigt sind. It is therefore a general object of the invention to provide an improved method or apparatus for identifying a wafer, in which method or device the above-mentioned problems are eliminated.
Das Dokument DE 10 2007 010 516 AI offenbart ein Verfahren zur Identifizierung der Herkunft eines polykristallinen Produkts sowie eine Vorrichtung mit einer Bilderfassungseinheit zur Erstellung von Produktbildern eines polykristallinen Produkts. Das bekannte Verfahren dient dazu, bei der Herstellung eines polykristallinen Solarmoduls eine Identifizierung der Herkunft des Solarmoduls oder eines Vorläuferprodukts zu ermöglichen. Dabei wird mit Hilfe einer Bildauswertung ein Produktbild mit Vergleichsbildern auf Übereinstimmung der polykristallinen Struktur untersucht. DE 10 2007 010 516 AI bezieht sich ausschließlich auf polykristalline Produkte, insbesondere polykristalline Wafer. Das darin beschriebene Verfahren und die zugehörige Vorrichtung sind ausschließlich zur Identifizierung solcher polykristalliner Produkte geeignet, nicht jedoch zur Identifizierung von monokristallinen Produkten, denn die einzigen in diesem Dokument offenbarten charakteristischen Strukturen für die Identifizierung der polykristallinen Produkte sind die Korngrenzen der polykristallinen Struktur und/oder eine Kristallausrichtung innerhalb eines Untersuchungsbereichs. Monokristalline Wafer haben jedoch keine solche Kristallstrukturen, weshalb das bekannte Verfahren zur Bildauswertung und zum Vergleich von Bildern bei monokristallinen Wafern zwangsläufig versagen muss. The document DE 10 2007 010 516 A1 discloses a method for identifying the origin of a polycrystalline product and a device with an image acquisition unit for the production of product images of a polycrystalline product. The known method serves to enable identification of the origin of the solar module or of a precursor product in the production of a polycrystalline solar module. In the process, a product image with comparison images is created using image analysis Agreement of polycrystalline structure studied. DE 10 2007 010 516 A1 relates exclusively to polycrystalline products, in particular polycrystalline wafers. The method and apparatus described therein are only suitable for identifying such polycrystalline products, but not for the identification of monocrystalline products, since the only characteristic structures for identifying the polycrystalline products disclosed in this document are the grain boundaries of the polycrystalline structure and / or Crystal orientation within a study area. However, monocrystalline wafers have no such crystal structures, which is why the known method for image evaluation and comparison of images in monocrystalline wafers must inevitably fail.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die spezifische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Identifizierung eines Wafers zu schaffen, mit dem bzw. mit der Wafer mit monokristalliner Kristallstruktur identifizierbar sind. The present invention is therefore based on the specific object of providing a method and a device for identifying a wafer with which the wafer having a monocrystalline crystal structure can be identified.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 10 gelöst. This object is achieved by a method according to claim 1 and by a device according to claim 10.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Identifizierung eines Wafers umfasst das Erfassen eines Erkennungsmerkmals des Wafers und das Zuordnen des Erkennungsmerkmals zum Wafer, wobei das Erkennungsmerkmal ein optisch erfassbares Muster einer dreidimensionalen Struktur der Oberfläche des Wafers ist, wobei das Erkennungsmerkmal ein Reflexions- bzw. Streumuster von Licht ist, das an einer im Zuge der Bearbeitung des Wafers erzeugten Textur der Oberfläche des Wafers reflektiert bzw. gestreut wird. The method of identifying a wafer in accordance with the present invention comprises detecting an identifying feature of the wafer and associating the identifying feature with the wafer, wherein the identifying feature is an optically detectable pattern of a three-dimensional structure of the surface of the wafer, the identifying feature being a scattering pattern of light which is reflected or scattered on a texture of the surface of the wafer generated during processing of the wafer.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Identifizierung eines Wafers weist eine Lesestation zum Erfassen eines Erkennungsmerkmals eines Wafers, und eine Auswertungseinheit zum Zuordnen des Erkennungsmerkmals zum Wafer auf. Die Lesestation erfasst als Erkennungsmerkmal ein optisch erfassbares Muster einer dreidimensionalen Struktur der Oberfläche des Wafers, wobei die Lesestation als Erkennungsmerkmal ein Reflexions- bzw. Streumuster von Licht erfasst, das an einer im Zuge der Bearbeitung des Wafers erzeugten Textur der Oberfläche des Wafers reflektiert bzw. gestreut wird. The device according to the invention for identifying a wafer has a reading station for detecting a recognition feature of a wafer, and an evaluation unit for assigning the recognition feature to the wafer. The reading station detects as a recognition feature an optically detectable pattern of a three-dimensional structure of the surface of the wafer, wherein the reading station detects as a recognition feature a reflection or scattering pattern of light, which reflects on a generated in the course of processing of the wafer texture of the surface of the wafer or is scattered.
In Abkehr von bekannten Maßnahmen wird bei der Erfindung also kein Barcode, kein OCR- lesbarer Text, keine Punktmatrix etc. künstlich auf der Oberfläche des Wafers als Erkennungsmerkmal aufgebracht und folglich auch nicht eingelesen. Der Erfindung liegt vielmehr der Gedanke zugrunde, ein auf der Textur bzw. der dreidimensionalen Struktur der Oberfläche des Wafers basierendes Erkennungsmerkmal zur eindeutigen Identifizierung dieses Wafers zu nutzen. Diese charakteristische Struktur wird z.B. im Zuge der Herstellung einer Photovoltaik-Solarzelle bereits beim ersten Schritt der Waferbearbeitung, nämlich der sogenannten "Texturierung" generiert. Dabei wird auf chemischem Weg die Oberfläche des Rohwafers so verändert, dass sich auf der Waferoberfläche mikroskopisch kleine Pyramiden ausbilden. Diese Pyramiden haben eine Größe von wenigen Mikrometern und sind ungleichmäßig über die Fläche verteilt. Die Pyramidenstruktur der Oberfläche übernimmt bei der fertigen Solarzelle die wichtige Funktion, die aktive Fläche zu vergrößern, um möglichst wenig des einfallenden Lichts wieder zu reflektieren. Die Verteilung und die Variation der Größe der Mikropyramiden ist wie ein Fingerabdruck des Wafers, der jeden Wafer eindeutig identifizierbar macht. Die Pyramidenstruktur bleibt auch über die verschiedenen Prozessschritte hinweg erhalten. Die spezielle Lehre der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass diese Pyramidenstrukturierung der Oberfläche des Wafers neben ihrer eigentlichen Funktion der Flächenvergrößerung zusätzlich zur Identifizierung jedes einzelnen Wafers über verschiedene Prozessschritte hinweg genutzt werden kann. In contrast to known measures, in the invention no bar code, no OCR-readable text, no dot matrix, etc. are artificially applied to the surface of the wafer as a distinguishing feature and consequently not read. Rather, the invention is based on the idea to use a recognition feature based on the texture or the three-dimensional structure of the surface of the wafer for unambiguously identifying this wafer. In the course of the production of a photovoltaic solar cell, for example, this characteristic structure is already generated during the first step of wafer processing, namely the so-called "texturing". In doing so, the surface of the raw wafer is chemically modified in such a way that microscopically small pyramids form on the wafer surface. These pyramids are a few microns in size and are distributed unevenly across the surface. In the finished solar cell, the pyramidal structure of the surface performs the important function of enlarging the active area in order to reflect as little as possible of the incident light. The distribution and variation of the size of the micropyramids is like a fingerprint of the wafer, which makes each wafer uniquely identifiable. The pyramidal structure is retained throughout the various process steps. The specific teaching of the present invention is that this pyramidal structuring of the surface of the wafer, in addition to its actual function of area enlargement, can be used in addition to identifying each individual wafer across different process steps.
Durch den Verzicht auf ein künstliches Erkennungsmerkmal auf dem Wafer wird der Vorteil erhalten, dass weder die Oberfläche des Wafers beschädigt noch die Nutzfläche des Wafers verringert wird. By dispensing with an artificial identification feature on the wafer, the advantage is obtained that neither the surface of the wafer is damaged nor the effective area of the wafer is reduced.
Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung. Further, particularly advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description.
Das Reflexionsmuster kann grundsätzlich in Abhängigkeit von der jeweiligen Textur viele verschiedene Ausbildungen aufweisen. Als besonders vorteilhaft hat es sich erweisen, wenn das Reflexionsmuster ein Punktmuster ist, das durch eine mit besagten Mikropyramiden strukturierte Oberfläche des Wafers hervorgerufen ist. Die eigentümliche Charakteristik der Oberfläche des Wafers wird bei der Reflexion von Licht an der Oberfläche in das Reflexionsmuster übertragen. Ein solches Punktmuster ist relativ einfach zu erfassen. Das Erfassen kann z.B. mit einer Kamera auf opto-elektronische Weise erfolgen. Jedoch kann eine solche Kamera wesentlich einfacher und kostengünstiger ausgestattet sein als eine Kamera, mit der ein hochauflösendes Bild der Mikrostruktur selbst als Erkennungsmerkmal aufgenommen würde. Auch die Auswertung eines solchen Punktmusters gestaltet sich einfacher, als wenn ein hochauflösendes Bild der mikroskopisch strukturierten Oberfläche direkt ausgewertet werden müsste. Letztendlich erfordert auch die digitale Speicherung eines solchen Punktmusters, das im wesentlichen nur helle und dunkle Flecken aufweist, wesentlich weniger Speicherplatz, als wenn ein hochauflösendes Bild von der Oberfläche gespeichert würde. Bei dem Erfassen des Erkennungsmerkmals kann die gesamte Oberfläche des Wafers berücksichtigt werden. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Erfassen des Erkennungsmerkmals zur Reduzierung der zu verarbeitenden Daten jedoch auf einen Bereich der Oberfläche des Wafers beschränkt. Dieser Bereich kann beispielsweise eine Ausdehnung von einigen Quadratmillimetern haben, insbesondere kleiner gleich 1 cm gewählt werden. Die Ausdehnung kann jedoch in Abhängigkeit von der Kameraauflösung oder der gewählten Optik der Kamera auch wesentlich kleiner oder größer ausfallen. Die Wahl der geeigneten Größe des Bereichs der Oberfläche beeinflusst auch die Erkennungsgeschwindigkeit bzw. die Erkennungsgenauigkeit und letztendlich die benötigte Datenmenge zur digitalen Repräsentation bzw. Speicherung des Erkennungsmerkmals. The reflection pattern can basically have many different configurations depending on the respective texture. It has proved particularly advantageous if the reflection pattern is a dot pattern which is caused by a surface of the wafer structured with said micropyramides. The peculiar characteristic of the surface of the wafer is transferred to the reflection pattern upon reflection of light at the surface. Such a dot pattern is relatively easy to detect. The detection can be done, for example, with a camera in an opto-electronic manner. However, such a camera can be much simpler and less expensive to equip than a camera that would capture a high resolution image of the microstructure itself as an identifying feature. The evaluation of such a dot pattern is also simpler than if a high-resolution image of the microscopically structured surface had to be evaluated directly. Finally, the digital storage of a Such dot pattern, which has essentially only light and dark spots, much less storage space than if a high-resolution image of the surface would be stored. Upon detection of the recognition feature, the entire surface of the wafer may be taken into account. However, according to a preferred embodiment of the invention, detecting the recognition feature to reduce the data to be processed is limited to a portion of the surface of the wafer. This area may for example have an extension of a few square millimeters, in particular less than or equal to 1 cm. However, the extent may be significantly smaller or larger depending on the camera resolution or the selected optics of the camera. The choice of the appropriate size of the area of the surface also affects the recognition speed or recognition accuracy and ultimately the amount of data required for the digital representation or storage of the recognition feature.
Das Erfassen des Erkennungsmerkmals des Wafers kann grundsätzlich mit Umgebungslicht, wie es beispielsweise in einer Fabrikhalle herrscht, erfolgen. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn bei dem Erfassen des Erkennungsmerkmals zumindest der betreffende Bereich der Oberfläche des Wafers gezielt mit Licht bestrahlt, also zusätzlich zum Umgebungslicht erhellt bzw. ausgeleuchtet wird. Dadurch ist sichergestellt, dass in dem betreffenden Bereich die gewünschten Lichtreflexionen mit der geforderten Intensität auftreten, um bei der nachfolgenden Verarbeitung des Erkennungsmerkmals die Erkennung des Wafers sicherzustellen. Eine Lichtquelle zum Beleuchten des betreffenden Bereiches der Oberfläche des Wafers kann beispielsweise durch eine LED, einen Laser oder eine andere Weißlichtquelle gebildet sein. Auch kann eine andere Farbe oder eine spezielle Polarisation des Lichts zum Einsatz kommen. The detection of the identification feature of the wafer can in principle be done with ambient light, as prevails in a factory hall, for example. However, it has proved to be advantageous if, during the detection of the identification feature, at least the relevant area of the surface of the wafer is specifically irradiated with light, that is to say it is additionally illuminated or illuminated in addition to the ambient light. This ensures that the desired light reflections with the required intensity occur in the relevant area in order to ensure the recognition of the wafer during the subsequent processing of the identification feature. A light source for illuminating the relevant area of the surface of the wafer can be formed for example by an LED, a laser or another white light source. Also, a different color or a special polarization of the light can be used.
Die Beleuchtungsrichtung der Oberfläche des Wafers kann grundsätzlich die gleiche sein wie die Richtung des Erfassens des Erkennungsmerkmals. Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung erfolgt das Aufnehmen bzw. Erfassen des Bildes jedoch aus einer anderen Richtung, als die Oberfläche beleuchtet wird, weil dadurch kontrastreichere Bilder erhalten werden. So kann beispielsweise die Kamera in einer normalen Richtung oberhalb der Oberfläche des Wafers lokalisiert und ihr Objektiv auf die Oberfläche ausgerichtet sein. Die Lichtquelle kann dann mit ca. 45° geneigt dazu orientiert und auf die Oberfläche, genauer gesagt, jenen Bereich der Oberfläche ausgerichtet sein, in dem die Reflexion oder Streuung des Lichts stattfindet. Die Oberfläche des Wafers wird dann von schräg oberhalb beleuchtet. Oft begünstigt der schräge Einfall des Lichtes die Entstehung von satt ausgeprägten Lichtreflexen in dem Reflexions- bzw. Punktmuster. The illumination direction of the surface of the wafer may basically be the same as the direction of detection of the detection feature. However, in accordance with a preferred aspect of the invention, the capture of the image is from a different direction than the surface is illuminated because it provides higher contrast images. For example, the camera may be located in a normal direction above the surface of the wafer and its lens may be aligned with the surface. The light source may then be oriented at approximately 45 ° to and oriented towards the surface, more specifically, that area of the surface in which the reflection or scattering of the light takes place. The surface of the wafer is then slanted above illuminated. Often, the oblique incidence of light promotes the formation of richly pronounced light reflections in the reflection or dot pattern.
Ebenso kann die Position der Kamera und der Lichtquelle vertauscht werden, so dass das Erkennungsmerkmal von schräg oberhalb der Oberfläche erfasst wird und die Lichtquelle die Oberfläche des Wafers frontal in einer Normalenrichtung auf die Oberfläche beleuchtet. Es kann auch die Kamera und die Lichtquelle an verschiedenen Orten oberhalb der Oberfläche und schräg auf die Oberfläche blickend ausgerichtet sein. Aufgrund der dreidimensionalen Strukturierung der Waferoberfläche bilden sich in einem Bild, das z.B. mit Hilfe der Kamera aufgenommen wird, charakteristische Lichtreflexe als das Erkennungsmerkmal aus, die ein zu der dreidimensionalen Struktur der Waferoberfläche korrespondierendes charakteristisches Punktmuster aus hellen und dunklen Punkten bilden. Dieses Punktmuster ist somit für den Wafer charakteristisch und erlaubt seine eindeutige Identifizierung, weil es de facto seinen "Fingerabdruck" bildet. Der Wafer wird identifiziert, indem das erfasste Erkennungsmerkmal mit früher erstellten und Wafern zugeordneten Referenzbildern von Wafern auf Übereinstimmung verglichen wird. Dies geschieht bevorzugt auf digitale Weise, wobei z.B. Datensätze, welche die Referenzbilder repräsentieren, mit einem Datensatz verglichen werden, welcher das als Bild erfasste, zu prüfende Erkennungsmerkmal repräsentiert. Likewise, the position of the camera and the light source can be reversed so that the recognition feature is detected obliquely above the surface and the light source illuminates the surface of the wafer head-on in a normal direction to the surface. It may also be the camera and the light source at different locations above the surface and obliquely aligned to the surface to be aligned. Due to the three-dimensional structuring of the wafer surface, an image formed e.g. taken with the aid of the camera, characteristic light reflections as the distinguishing feature forming a characteristic dot pattern of light and dark dots corresponding to the three-dimensional structure of the wafer surface. This dot pattern is thus characteristic of the wafer and allows its unique identification because it de facto forms its "fingerprint". The wafer is identified by comparing the detected detection feature with reference images of wafers matched earlier, and associated with wafers. This is preferably done digitally, e.g. Data sets representing the reference images are compared with a data set which represents the recognition feature detected as an image to be tested.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt das Vergleichen zumindest zweistufig, wobei in einem ersten Auswertungs schritt eine Grobselektion der Referenzbilder und in einem zweiten und gegebenenfalls weiteren Auswertungsschritten eine Feinselektion der zuvor ermittelten grob selektierten Referenzbilder erfolgt. According to a preferred embodiment of the invention, the comparison is performed at least in two stages, wherein in a first evaluation step a coarse selection of the reference images and in a second and optionally further evaluation steps a fine selection of the previously determined coarsely selected reference images.
Bei der Grobselektion besteht die Möglichkeit, ein sogenanntes„Geometrie Hashing" zu verwenden. Dabei kann über eine geschichtete Datenstruktur ein Punktmuster sehr schnell mit einer großen Anzahl von zuvor gespeicherten Punktmustern (nämlich den Referenzbildern) verglichen werden. Dabei fallen geringe translatorische oder rotatorische Versetzungen des zu identifizierenden Wafers über die Prozessschritte nicht oder kaum ins Gewicht. Bei diesem Verfahren wird nämlich nicht auf absolute Identität von zwei Punktmustern geprüft. Vielmehr wird die Anzahl der Punktübereinstimmungen gezählt. Bei Erreichen eines Schwellwerts von Punktübereinstimmungen werden die entsprechenden Punktmuster als potentielle Übereinstimmungskandidaten ausgewählt. Die Anwendung dieses Verfahrens beschleunigt den Grobselektionsprozess und somit den gesamten Vergleichsprozess erheblich. Die verbleibende, im Allgemeinen nur mehr sehr kleine Anzahl von Übereinstimmungskandidaten kann dann mit einem komplexeren Verfahren zur Feinselektion weiter untersucht werden. Die Feinselektion erfolgt beispielsweise mit Verfahren der „Computational Geometry", mit denen eine genauere Übereinstimmung zwischen dem Bild und der verbliebenen Anzahl an Referenzbildern untersucht wird. Auch hierbei muss keine vollständige Übereinstimmung der Punktmuster gefunden werden, vielmehr reicht eine ausreichende Übereinstimmung aus. Letztendlich wird bei einer gefundenen Übereinstimmung zwischen einem Referenzbild und dem Erkennungsmerkmal eine dem Referenzbild bereits zugeordnete bzw. mit ihm verknüpfte Waferkennung an ein übergeordnetes System, z.B. ein Leit- und/oder Steuersystem gesendet. Dort kann die Waferkennung weiter verarbeitet werden. Das Referenzbild kann auf beliebige Art und Weise und zu jedem beliebigen Zeitpunkt erzeugt werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erwiesen, wenn während der Bearbeitung des Wafers das Erkennungsmerkmal des Wafers als ein Referenzbild erfasst und einer Waferkennung zugeordnet wird. In nachfolgenden Bearbeitungsschritten ist dann jederzeit eine Identifizierung der solcherart referenzierten Wafer möglich. In the coarse selection there is the possibility to use a so-called "geometry hashing" whereby a layered data structure can very quickly compare a dot pattern with a large number of previously stored dot patterns (namely the reference images), with slight translatory or rotational offsets of the In fact, this method does not test for the absolute identity of two dot patterns, but instead counts the number of dot matches, and upon reaching a threshold of dot matches, the corresponding dot patterns are selected as potential match candidates Use of this method significantly speeds up the coarse selection process and thus the entire comparison process. The remaining, generally only very small, number of match candidates can then be further investigated with a more complex fine-selection procedure. For example, fine selection is performed using computational geometry techniques, which are used to find a more accurate match between the image and the remaining number of reference images, again without the need for complete matching of the dot patterns, rather than a sufficient match a detected match between a reference image and the recognition feature a Waferkennung already assigned to or associated with the reference image to a higher-level system, such as a control and / or control system sent there, the Waferkennung can be further processed However, according to a preferred embodiment of the invention, it has proved to be particularly advantageous if, during the processing of the wafer, the identification feature of the wafer is detected as a reference image and a he is assigned Waferkennung. In subsequent processing steps, it is then possible at any time to identify the wafers referenced in this way.
Das Referenzbild wird beispielsweise mit einer ersten Lesestation (auch Erfassungs Station genannt, weil dort der Wafer über sein charakteristisches Erkennungsmerkmal erstmalig erfasst wird) bei einem frühen (oft ersten) Prozessschritt aufgenommen, digitalisiert und z.B. an einen Server übermittelt. In dem Server wird dieses Referenzbild gespeichert. The reference image is taken, for example, with a first reading station (also called detection station because there the wafer is first detected via its characteristic recognition feature) at an early (often first) process step, digitized and e.g. sent to a server. The server stores this reference image.
Bei den nachfolgenden Prozessschritten wird mit Hilfe von weiteren Lesestationen, wobei jede Lesestation einem Prozessschritt zugeordnet ist, jeweils ein Bild aufgenommen, welches das Erkennungsmerkmal repräsentiert, digitalisiert und ebenfalls an den Server übermittelt. Die Identifizierung des Wafers läuft dann auf dem Server ab, über den eine Zuordnung zwischen dem Referenzbild, das mit der ersten Erfassungs Station aufgenommen wurde und dem Punktmuster des Bildes, das mit der jeweiligen Lesestation während nachfolgenden Prozessschritten aufgenommen wurde, durchgeführt wird. Als Server wird im vorliegenden Fall ein leistungsstarker Computer bezeichnet, der mit entsprechender Hard- und Software ausgerüstet ist, um die Bilder zu empfangen, das Referenzbild zu speichern, mit einer Waferkennung zu verknüpfen und die mehrstufige Auswertung bis hin zur Identifizierung des Wafers durchzuführen. In the subsequent process steps, with the aid of further reading stations, wherein each reading station is assigned to a process step, an image is taken which represents the identification feature, digitized and likewise transmitted to the server. The identification of the wafer then runs on the server via which an association between the reference image taken with the first detection station and the dot pattern of the image taken with the respective reading station during subsequent process steps is performed. The server in the present case is a powerful computer equipped with the appropriate hardware and software to receive the images that Store reference image to associate with a Waferkennung and carry out the multi-stage evaluation to the identification of the wafer.
Die Erfassungs Station und die Lesestation können grundsätzlich im Wesentlichen identisch ausgebildet sein, da sich ihre Bedeutung nur aus der Zuordnung zu dem jeweiligen Prozessschritt ergibt. Eine Erfassungs Station bzw. eine Lesestation - allgemein Aufnahmeeinrichtung genannt - weist in einem bevorzugten Beispiel eine Kamera zum Aufnehmen des Bildes der Lichtreflexion und besagte Lichtquelle zum Beleuchten der Oberfläche zwecks Erzeugung der Lichtreflexion bzw. Lichtstreuung an der Oberfläche auf. Die Kamera ist mit einem Objektiv ausgestattet, das entsprechend ausgebildet und orientiert ist. Hier können auch Färb- oder Polarisationsfilter zum Einsatz kommen, um z.B. Hintergrundlicht auszublenden. Auch die Lichtquelle kann mit einer entsprechenden Optik ausgerüstet sein. Mitunter kann eine Einstellung des Objektives der Erfassungsstation von der Einstellung des Objektivs der Lesestation abweichen. Auch die Lichtquelle bzw. die Lichtintensität kann sich unterscheiden. Basically, the detection station and the reading station can be essentially identical, since their meaning results only from the assignment to the respective process step. A detection station, generally called a pick-up device, comprises in a preferred example a camera for picking up the image of the light reflection and said light source for illuminating the surface to produce the light reflection or light scattering at the surface. The camera is equipped with a lens that is designed and oriented accordingly. Here also color or polarizing filters can be used, e.g. Hide background light. Also, the light source can be equipped with a corresponding optics. Sometimes a setting of the lens of the detection station may differ from the setting of the lens of the reading station. The light source or the light intensity may differ.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von einem Ausführungsbeispiel noch einmal näher erläutert, auf welches die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Es zeigen auf schematische Weise: The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying figures with reference to an embodiment, to which the invention is not limited. The same components are provided with identical reference numerals in the various figures. They show in a schematic way:
Fig. 1 eine Produktionsanlage für Solarzellen mit einer Vorrichtung zur Identifizierung eines Wafers; 1 shows a production plant for solar cells with a device for identifying a wafer;
Fig. 2 eine Lesestation der Vorrichtung gemäß der Fig. 1; und  FIG. 2 shows a reading station of the device according to FIG. 1; FIG. and
Fig. 3 ein mit der Lesestation gemäß Fig. 2 eingelesenes Punktmuster. Fig. 3 is a read in with the reading station of FIG. 2 dot pattern.
In der Fig. 1 ist ausschnittsweise eine Produktionsanlage 1 für die Produktion von Solarzellen dargestellt. Die Produktionsanlage 1 weist eine erste Bearbeitungs Station 2, eine zweite Bearbeitungsstation 3 und eine dritte Bearbeitungs Station 4 auf. An den drei Bearbeitungs Stationen 2, 3 und 4 werden verschiedene Prozessschritte bei der Herstellung der Solarzellen durchgeführt. Bei diesen Prozessschritten wird jeweils ein monokristalliner Wafer 5 bearbeitet. Der Wafer 5 wird entsprechend den Pfeilen A von der ersten Bearbeitungs Station 2 zur zweiten Bearbeitungsstation 3 und dann zur dritten Bearbeitungs Station 4 bewegt. FIG. 1 shows a detail of a production plant 1 for the production of solar cells. The production plant 1 has a first processing station 2, a second processing station 3 and a third processing station 4. At the three processing stations 2, 3 and 4 different process steps in the production of solar cells are performed. In these process steps, a monocrystalline wafer 5 is processed in each case. The wafer 5 is moved according to the arrows A from the first processing station 2 to the second processing station 3 and then to the third processing station 4.
Erfindungsgemäß weist die Produktionsanlage 1 eine Vorrichtung 6 als ein System zum Identifizieren des Wafers 5 über die Prozessschritte hinweg auf. Jede der Bearbeitungs Stationen 2, 3 bzw. 4 weist eine der Vorrichtung 6 zugeordnete Lesestation, nämlich eine erste Lesestation 7, eine zweite Lesestation 8 und eine dritte Lesestation 9 auf. Die drei Lesestationen 7, 8 und 9 sind im Wesentlich identisch ausgebildet und im Detail in der Fig. 2 dargestellt. According to the invention, the production plant 1 comprises a device 6 as a system for identifying the wafer 5 throughout the process steps. Each of the Processing stations 2, 3 and 4 has a device 6 associated reading station, namely a first reading station 7, a second reading station 8 and a third reading station 9. The three reading stations 7, 8 and 9 are essentially identical in design and shown in detail in FIG.
Die in der Figur 2 dargestellte Lesestation 7, 8 bzw. 9 weist eine Lichtquelle 10 und eine Kamera 11 mit einem Objektiv 12 auf. Die Kamera 11 bzw. ihr Objektiv 12 sind in einer Aufnahmerichtung AR ausgerichtet, die parallel zu einer Normalenrichtung N auf eine Oberfläche 13 des Wafers 5 ausgerichtet ist. Der Wafer 5 ist von seiner schmalen Seite betrachtet dargestellt und die Oberfläche 13 erstreckt sich normal zur Zeichenfläche. Eine Beleuchtungsrichtung BR, welche der Orientierung der Lichtquelle 10 bzw. der von ihr erzeugten Lichtstrahlen in Bezug auf die Oberfläche des Wafers 5 entspricht, ist in einem Winkel von 45° geneigt zu der Normalenrichtung N orientiert. Die Lichtquelle 10 beleuchtet mit ihrem Licht L einen Bereich 14 auf der Oberfläche 13 des Wafers 5, der in etwa dem mit Hilfe des Objektivs 12 erfassten Bereich entspricht. The reading station 7, 8 or 9 shown in FIG. 2 has a light source 10 and a camera 11 with an objective 12. The camera 11 and its lens 12 are aligned in a receiving direction AR, which is aligned parallel to a normal direction N on a surface 13 of the wafer 5. The wafer 5 is shown viewed from its narrow side and the surface 13 extends normal to the drawing surface. An illumination direction BR, which corresponds to the orientation of the light source 10 or the light rays generated by it with respect to the surface of the wafer 5, is oriented at an angle of 45 ° inclined to the normal direction N. The light source 10 illuminates with its light L a region 14 on the surface 13 of the wafer 5, which corresponds approximately to the area detected with the aid of the objective 12.
Das Licht L wird in dem Bereich 14 der Oberfläche 13 bzw. genauer gesagt an einer dreidimensionalen Mikrostruktur der Oberfläche 13, die durch Mikropyramiden gebildet ist, reflektiert bzw. gestreut. Das Reflexions- bzw. Streumuster ist ein Punktmuster mit hellen Punkten auf dunklem Untergrund. Die Kamera 11 erfasst dieses Punktmuster über ihre optoelektronischen Sensorelemente und erstellt daraus ein digitales Bild, so wie es schematisch in der Fig. 3 abgebildet ist. The light L is reflected or scattered in the region 14 of the surface 13 or, more precisely, in a three-dimensional microstructure of the surface 13 formed by micropyramids. The reflection or scatter pattern is a dot pattern with bright spots on a dark background. The camera 11 detects this dot pattern via its optoelectronic sensor elements and creates a digital image from it, as it is schematically illustrated in FIG. 3.
Deutlich zu sehen ist ein für den Wafer 5 charakteristisches Punktmuster. Dunkle Punkte stellen in diesem Bildausschnitt helle Lichtreflexionen dar. Dieses Punktmuster ist ein eindeutiges Erkennungsmerkmal EM für den Wafer 5 und wird durch die pyramidenartige Mikrostruktur verursacht. Dieses Punktmuster ist deshalb das eindeutige Erkennungsmerkmal EM des Wafers, weil es die Eigenart der Textur der Oberfläche 13 des Wafers 5 widerspiegelt. Die Ursache für das Erkennungsmerkmal EM ist also inhärent bereits in der Struktur der Oberfläche 13 des Wafers 5 enthalten. Ein Punktmuster, das durch einen anderen Wafer verursacht ist, sieht anders aus. Clearly visible is a characteristic for the wafer 5 dot pattern. Dark dots in this image section represent bright light reflections. This dot pattern is a unique identifier EM for the wafer 5 and is caused by the pyramidal microstructure. This dot pattern is therefore the unique identifier EM of the wafer because it reflects the nature of the texture of the surface 13 of the wafer 5. The cause of the identification feature EM is therefore inherently contained in the structure of the surface 13 of the wafer 5. A dot pattern caused by another wafer looks different.
Wie in der Figur 1 dargestellt, wird das Bild in Form von Bilddaten BD von der Kamera 11 an einen Server 15, der eine Auswertungseinheit der Vorrichtung 6 zum Auswerten des Erkennungsmerkmals EM zwecks Identifizierung des Wafers 5 bildet, abgegeben. Im Betrieb der Vorrichtung 6 wird nun zunächst mit der ersten Lesestation 7 ein erstes Bild des Punktmusters - also das Erkennungsmerkmal EM - aufgenommen. Dieses Bild dient bei nachfolgenden Prozessschritten als Referenzbild, um den Wafer 5 wiederzuerkennen. Das Referenzbild wird digitalisiert und als erste Bilddaten BDI an den Server 15 übermittelt. Gemäß ihrer Funktion wird die erste Lesestation 7 auch als Erfassungsstation bezeichnet, weil bei ihr das Erkennungsmerkmal EM erstmals erfasst wird und für die nachfolgende Identifizierung des Wafers 5 bei den nachfolgenden Prozessschritten zur Verfügung gestellt wird. In dem Server 15 wird dieses Referenzbild für den Wafer 5 gespeichert. Mit diesem Referenzbild wird eine eindeutige Waferkennung in Form einer Seriennummer verknüpft. Nach Beendigung des ersten Prozessschrittes wird der Wafer 5 von der ersten Bearbeitungs Station 2 gemäß dem Pfeil A zur zweiten Bearbeitungsstation 3 weiter bewegt. As shown in FIG. 1, the image is output in the form of image data BD from the camera 11 to a server 15, which forms an evaluation unit of the device 6 for evaluating the recognition feature EM for the purpose of identifying the wafer 5. During operation of the device 6, a first image of the dot pattern-that is, the recognition feature EM-is first recorded with the first reading station 7. This image serves as a reference image in subsequent process steps in order to recognize the wafer 5. The reference image is digitized and transmitted as the first image data BDI to the server 15. In accordance with its function, the first reading station 7 is also referred to as a detection station because it detects the identification feature EM for the first time and is made available for the subsequent identification of the wafer 5 in the subsequent process steps. In the server 15, this reference image for the wafer 5 is stored. With this reference image, a unique Waferkennung is linked in the form of a serial number. After completion of the first process step, the wafer 5 is moved from the first processing station 2 according to the arrow A to the second processing station 3 on.
Auch bei der zweiten Bearbeitungsstation 3 wird mit Hilfe der zweiten Lesestation 8 ein zweites Bild von einem dort erzeugten Punktmuster, also dem Erkennungsmerkmal EM aufgenommen und digitalisiert. Auch dieses zweite Bild wird in der Form zweiter Bilddaten BD2 an den Server 15 übermittelt. Also in the second processing station 3, a second image is taken and digitized by means of the second reading station 8 from a dot pattern generated there, that is to say the identification feature EM. This second image is also transmitted to the server 15 in the form of second image data BD2.
Bei der Erstellung des zweiten Bildes ist es nicht notwendig, dass das Punktmuster zu 100% von demselben Bereich 14 der Oberfläche 13 verursacht wird, der zuvor für des Referenzbild benutzt wurde. Vielmehr reicht es aus, wenn der mit dem Objektiv 12 der zweiten Lesestation 8 erfasste Bereich 14 der Oberfläche 13 einen ausreichend großen Überlapp mit dem bei der ersten Lesestation 7 erfassten Bereich 14 hat. When creating the second image, it is not necessary for the dot pattern to be 100% caused by the same area 14 of the surface 13 previously used for the reference image. Rather, it is sufficient if the area 14 of the surface 13 covered by the objective 12 of the second reading station 8 has a sufficiently large overlap with the area 14 detected at the first reading station 7.
Der Server 15, auf dem ein entsprechendes Programm abgearbeitet wird, das die Funktionen der Auswertungseinheit realisiert, vergleicht nun das von der zweiten Lesestation 8 übermittelte zweite Bild mit allen bei ihm bereits verfügbaren Referenzbildern. Dieser Vergleich erfolgt zweistufig, wobei in einem ersten Aus wertungs schritt eine Grobselektion und in einem zweiten Auswertungsschritt eine Feinselektion erfolgt. Letztendlich wird bei der Feinselektion eine hinreichende Übereinstimmung des zweiten Bildes mit einem der zuvor eingelesenen Referenzbilder festgestellt und von dem Server 15 die Waferkennung des Wafers 5 an ein übergeordnetes Leitsystem (nicht dargestellt) abgegeben. Mit diesem Leitsystem können die einzelnen Prozessschritte in der Produktionsanlage 1 z.B. überwacht bzw. gesteuert werden. Durchläuft der Wafer 5 nun weitere Prozessschritte, so wie in der Fig. 1 dargestellt den dritten Prozessschritt an der dritten Bearbeitungsstation 4, so wird die zuvor beschriebene Identifizierung des Wafers 5 auch bei der dritten Bearbeitungsstation 4 auf analoge Weise unter Ausnutzung von dritten Bilddaten BD3 durchgeführt. The server 15, on which a corresponding program is executed, which realizes the functions of the evaluation unit, now compares the second image transmitted by the second reading station 8 with all reference images already available with it. This comparison is carried out in two stages, wherein in a first evaluation step a coarse selection and in a second evaluation step a fine selection takes place. Finally, in the fine selection, a sufficient correspondence of the second image with one of the previously read reference images is ascertained and the wafer identification 5 of the wafer 5 is delivered by the server 15 to a superordinate control system (not shown). With this control system, the individual process steps in the production plant 1, for example, can be monitored or controlled. If the wafer 5 now passes through further process steps, as shown in FIG. 1, the third process step at the third processing station 4, the above-described Identification of the wafer 5 also performed at the third processing station 4 in an analogous manner by using third image data BD3.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Identifizierung eines Wafers (5), umfassend das Erfassen eines Erkennungsmerkmals (EM) des Wafers (5) und das Zuordnen des Erkennungsmerkmals (EM) zum Wafer (5), wobei das Erkennungsmerkmal (EM) ein optisch erfassbares Muster einer dreidimensionalen Struktur der Oberfläche (13) des Wafers (5) ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Erkennungsmerkmal (EM) ein Reflexions- bzw. Streumuster von Licht (L) ist, das an einer im Zuge der Bearbeitung des Wafers (5) erzeugten Textur der Oberfläche (13) des Wafers reflektiert bzw. gestreut wird. A method of identifying a wafer (5) comprising detecting an identifying feature (EM) of the wafer (5) and associating the identifying feature (EM) with the wafer (5), the identifying feature (EM) being an optically detectable pattern of a three-dimensional Structure of the surface (13) of the wafer (5) is, characterized in that the recognition feature (EM) is a reflection or scattering pattern of light (L), on a in the course of the processing of the wafer (5) generated texture of the Surface (13) of the wafer is reflected or scattered.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflexionsmuster ein Punktmuster ist, das durch eine mit Mikropyramiden strukturierte Oberfläche (13) des Wafers (5) hervorgerufen wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the reflection pattern is a dot pattern, which is caused by a micro-pyramid-structured surface (13) of the wafer (5).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen des Erkennungsmerkmals (EM) auf einen Bereich (14) der Oberfläche (13) des Wafers (5) beschränkt wird, wobei dieser Bereich (14) vorzugsweise eine Fläche von maximal 1 cm , noch bevorzugter von einigen Quadratmillimetern aufweist. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the detection of the recognition feature (EM) is restricted to a region (14) of the surface (13) of the wafer (5), this region (14) preferably having an area of maximum 1 cm, more preferably of a few square millimeters.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen des Erkennungsmerkmals (EM) mittels einer Bildaufnahmeeinrichtung, vorzugsweise mittels eines elektronischen Kamerasystems, erfolgt. 4. The method according to claim 3, characterized in that the detection of the recognition feature (EM) by means of an image pickup device, preferably by means of an electronic camera system, takes place.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Erfassens des Erkennungsmerkmals (EM) zumindest der betreffende Bereich (14) der Oberfläche (13) mit Licht (L) bestrahlt wird, wobei vorzugsweise das Erfassen des Erkennungsmerkmals (EM) aus einer anderen Richtung (AR) erfolgt, als die Oberfläche (13) bestrahlt wird. 5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that during the detection of the identification feature (EM) at least the relevant area (14) of the surface (13) is irradiated with light (L), preferably detecting the recognition feature (EM). from another direction (AR) occurs when the surface (13) is irradiated.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wafer (5) identifiziert wird, indem das erfasste Erkennungsmerkmal (EM) mit früher erstellten und Wafern zugeordneten Referenzbildern von Wafern auf Übereinstimmung verglichen wird. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the wafer (5) is identified by comparing the detected recognition feature (EM) with previously created wafer reference images of wafers.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergleichen zumindest zweistufig erfolgt, wobei in einem ersten Aus wertungs schritt eine Grobselektion der Referenzbilder und in einem zweiten und gegebenenfalls weiteren Auswertungsschritten eine Feinselektion der zuvor ermittelten grob selektierten Referenzbilder erfolgt. 7. The method according to claim 6, characterized in that the comparison takes place at least two stages, wherein in a first evaluation step a coarse selection the reference images and in a second and optionally further evaluation steps, a fine selection of the previously determined coarsely selected reference images takes place.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei gefundener Übereinstimmung zwischen einem Referenzbild und dem Erkennungsmerkmal (EM) eine Waferkennung, die mit dem Referenzbild verknüpft ist, an ein übergeordnetes System übertragen wird. 8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that when found match between a reference image and the recognition feature (EM) a Waferkennung, which is associated with the reference image is transmitted to a higher-level system.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Bearbeitung des Wafers (5) das Erkennungsmerkmal (EM) des Wafers (5) als ein Referenzbild erfasst und einer Waferkennung zugeordnet wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that during the processing of the wafer (5), the detection feature (EM) of the wafer (5) is detected as a reference image and assigned to a Waferkennung.
10. Vorrichtung (6) zur Identifizierung eines Wafers (5), mit einer Lesestation (7, 8, 9) zum Erfassen eines Erkennungsmerkmals (EM) eines Wafers (5), und mit einer Auswertungseinheit (15) zum Zuordnen des Erkennungsmerkmals (EM) zum Wafer (5), wobei die Lesestation (7, 8, 9) als Erkennungsmerkmal (EM) ein optisch erfassbares Muster einer dreidimensionalen Struktur der Oberfläche (13) des Wafers (5) erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Lesestation (7, 8, 9) als Erkennungsmerkmal (EM) ein Reflexions- bzw. Streumuster von Licht (L) erfasst, das an einer im Zuge der Bearbeitung des Wafers (5) erzeugten Textur der Oberfläche (13) des Wafers reflektiert bzw. gestreut wird. 10. Device (6) for identifying a wafer (5), with a reading station (7, 8, 9) for detecting a recognition feature (EM) of a wafer (5), and with an evaluation unit (15) for assigning the recognition feature (EM ) to the wafer (5), wherein the reading station (7, 8, 9) detects as recognition feature (EM) an optically detectable pattern of a three-dimensional structure of the surface (13) of the wafer (5), characterized in that the reading station (7, 8, 9) detects as a recognition feature (EM) a reflection or scattering pattern of light (L) which is reflected or scattered by a texture of the surface (13) of the wafer produced in the course of processing the wafer (5).
11. Vorrichtung (6) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lesestation (7, 8, 9) eine Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere eine elektronische Kamera (11), zum Erfassen des Erkennungsmerkmals (EM) und eine Lichtquelle (10) zum Beleuchten von zumindest einem Bereich (14) der Oberfläche (13) des Wafers (5) aufweist. 11. Device (6) according to claim 10, characterized in that the reading station (7, 8, 9) an image pickup device, in particular an electronic camera (11), for detecting the recognition feature (EM) and a light source (10) for illuminating has at least a portion (14) of the surface (13) of the wafer (5).
12. Vorrichtung (6) nach Anspruch 111, dadurch gekennzeichnet, dass in Bezug auf die Oberfläche (13) des Wafers (5) die Bildaufnahmeeinrichtung in einer Aufnahmerichtung (AR) und die Lichtquelle (10) in einer Beleuchtungsrichtung (BR) orientiert ist, wobei die Aufnahmerichtung (AR) von der Beleuchtungsrichtung (BR) abweicht. 12. Device (6) according to claim 111, characterized in that with respect to the surface (13) of the wafer (5) the image recording device in a recording direction (AR) and the light source (10) is oriented in an illumination direction (BR), wherein the recording direction (AR) deviates from the direction of illumination (BR).
13. Vorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Auswertungseinheit (15) ein erfasstes Erkennungsmerkmal (EM) mit früher erstellten und Wafern zugeordneten Referenzbildern von Wafern auf Übereinstimmung vergleicht. 13. Device (6) according to one of claims 10 to 12, wherein the evaluation unit (15) compares a detected identification feature (EM) with previously created and wafers associated reference images of wafers to match.
14. Vorrichtung (6) nach Anspruch 13, wobei die Auswertungseinheit (15) einen zumindest zweistufigen Vergleich durchführt, wobei in einem ersten Auswertungsschritt eine Grobselektion der Referenzbilder und in einem zweiten und gegebenenfalls weiteren Auswertungs schritten eine Feinselektion der zuvor ermittelten grob selektierten Referenzbilder erfolgt. 14. Device (6) according to claim 13, wherein the evaluation unit (15) performs an at least two-stage comparison, wherein in a first evaluation step a coarse selection of the reference images and in a second and optionally further evaluation steps a fine selection of the previously determined coarsely selected reference images is done.
15. Vorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei die Auswertungseinheit (15) bei gefundener Übereinstimmung zwischen einem Referenzbild und dem Erkennungsmerkmal (EM) eine Waferkennung, die dem Referenzbild zugeordnet ist, an ein übergeordnetes System überträgt. 15. Device (6) according to any one of claims 13 or 14, wherein the evaluation unit (15) when found match between a reference image and the recognition feature (EM) a Waferkennung, which is assigned to the reference image, transmits to a higher-level system.
16. Vorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, die eine Lesestation (7) aufweist, die das Erkennungsmerkmal (EM) des Wafers (5) als ein Referenzbild erfasst und an die Auswertungseinheit (15) übermittelt, wobei die Auswertungseinheit (15) zum Speichern des Referenzbilds und zum Zuordnen des Referenzbilds zu einer Waferkennung ausgebildet ist. 16. Device (6) according to one of claims 10 to 15, which has a reading station (7) which detects the identification feature (EM) of the wafer (5) as a reference image and transmits it to the evaluation unit (15), wherein the evaluation unit ( 15) is adapted to store the reference image and to associate the reference image with a wafer identifier.
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