专利名称：晶片标记的不取向光学字符识别的制作方法
技术领域：
本发明涉及对载有详细产品标识符的产品的检查。具体说，本发明提供一种不取向光学字符识别装置和方法，用于读出硅晶片的识别标记。
背景技术：
半导体的处理，包括检查有多种半导体器件的晶片。这些晶片利用特殊标记，以便能在整个生产过程中跟踪个别晶片。通常，这些标记基本是字符，但近来已经发展为其他编码结构。一般说，晶片是圆形的，其上有指示晶片唯一取向的凹口或平台。
在现有技术中，晶片标记的识别包括三个不同步骤，常常是在两个占据不少空间的不同操作台上，用专用设备及各自的处理时间完成。第一步包括通过找出凹口或平台，确定晶片中心位置和晶片取向。一旦确定了的位置和取向，可以计算标记的位置，然后用机械装置转动晶片，使标记适当取向，以便把标记送进摄像机的视场区域。一旦送达摄像机，可以解释晶片的识别标记，并从摄像机提取其中包含的信息。该三步处理过程的问题在于，它费用高又费时间，从而有必要进一步缩减解释晶片标记中包含的信息所用时间。
因此，希望提供一种设备和方法，用于确定硅晶片标记的位置，不必对晶片进行物理处理或重新取向。还希望提供一种设备和方法，能缩减晶片识别的时间，增加识别过程的精度，又能经济地实施及操作。
发明内容
本发明的设备及方法，是把摄像机，放置在相继运送的多个硅晶片的传送路径上，每一硅晶片有对每一硅晶片特有的特殊标记。
随着晶片沿传送路径的运动，摄像机迅速地并相继地拍摄每一晶片的线像。照明装置也沿传送路径放置，并与摄像机拍摄线像同步地相继投射不同类型或形式的照明，从每一种交替照明的多个线像，产生每一晶片的单一的像。包括软件成分的处理器，监控照明装置和传送路径上的传送运动和速率。
该种单一的、交错的晶片像，由处理器软件接收并分离为各个晶片像，每一像只属于相同类型的照明。处理器考察被分离的相同类型照明的晶片像，并选出最清晰地定义晶片的像，然后由处理器确定晶片边缘、晶片凹口、和晶片近似的中心的位置。包含或藏有晶片标记的区域，也由处理器定位。
包含晶片标记的已定位区域，由处理器中的软件考察，从而读出其中的晶片标记和识别该晶片。
当结合附图阅读下面的说明和实施本发明的最佳模式时，本领域熟练人员容易看出本发明的其他应用。
本文的说明将参照附图作出，附图中，相同的参考数字指在多个视图中相同的部件，其中图1是本发明的示意表示；图2是硅晶片的示意表示；图3是从图2拍摄的晶片标记的放大像；图4是使用的软件的示意表示；和图5是本发明方法方面的流程图的示意表示。
具体实施例方式
现在参考图1到图5，图上画出一种不取向光学字符识别装置和方法。该光学字符识别装置5给出一种方法和设备，用于有效地和系统地识别晶片14上的划线或识别标记，该晶片14沿晶片处理流水线的传送路径11传送，不问晶片的物理取向。
这是通过把本发明的字符识别装置5，沿新的或已有的传送处理路径11放置实施的，这样，运动的一片或多片硅晶片14(画出一片)，例如从一处理室到另一个处理室，或从一个盒到另一个处理室(未画出)。现在参考图1，沿传送路径11放置高分辨率的行扫描摄像机10和能实现多种照明的照明装置12，下面还要对该照明装置12进一步说明。
照明装置12如图1所示，沿着并放置在传送路径12之上。照明装置12包括并以相对于晶片14垂直方向或法向不同角度，投射多种类型的照明，举例说，其中可以包括亮场照明30、暗场照明32、白炽灯照明(未画出)、和LED发光照明(未画出)。
在一个优选方面，行扫描摄像机10是相对于晶片14垂直方向或法向以第一角度13放置的电荷耦合器件类型行扫描摄像机。应当指出，照明装置12产生的光的亮场照明形式30，与晶片14垂直方向或法向成第二角度36，该角度与摄像机10的角度13互补或对称，以便使晶片14的亮场照明不需要光束分束器。本领域熟练人员还应当明白，当利用这种配置时，光的亮场照明形式30能直接向摄像机10提供亮的背景，而光的暗场照明形式则提供黑的背景。
随着晶片14沿传送路径11前进，并以任何取向在摄像机10的视场内通过时，摄像机10迅速地并相继地拍摄晶片14的多个线像。对每一增加拍摄的线像，多个照明装置12改变或更换为不同类型的照明，例如，在亮场照明30下拍摄线像，接着是使用暗场照明32拍摄的线像，接着是以白炽灯光拍摄的线像，接着是以场照明30拍摄的另一个线像，接着是以暗场照明32拍摄的另一个线像，如此类推。例如，给出的线像，是用三种不同照明类型的多种照明装置12按顺序拍摄的线像。这些相继的线像，是对每一线像使用不同类型照明，由摄像机10拍摄的，由此，从上述预定的不同照明类型拍摄的各个线像的多个并重复的图形中，构成单一的交错的晶片像17(图5的步骤1)。在不同照明类型下迅速拍摄线像的过程继续进行，直到晶片14已经完全成像，并产生单一的晶片像17为止。作为像17拍摄的多个交错线像，被处理器42接收，该处理器42包括，第一软件成分，即行扫描捕获或帧接收器28，该帧接收器28如图4所示，在通过电缆26与摄像机10和软件成分20、22、24进行电子通信的服务器上，下面还要对此作更充分地说明。
在本发明的另一个方面中，用至少一个，最好是至少两个图上没有画出的高分辨率线像拍摄装置，取代前述的电荷耦合器件摄像机10。这些线像装置提供1∶1的晶片14的像，并彼此并列地横跨传送路径11接近晶片14放置。并列的线像装置在光学上扫描，并以单一的像17的形式，产生与上述那些线像类似的1∶1的多个交错线像。例如，可以利用两个并列放置的行扫描像，一个用于亮场照明30，一个用于暗场照明32，产生类似于电荷耦合器件摄像机使用亮场照明30及暗场照明32的像。在这一方面，每一种照明需要分离的并列的线成像器(paralell line imager)，同时采用单一的或若干种照明装置12。
现在参考图4，字符识别装置5还包括与摄像机10进行电子通信的处理器42，和照明器12。处理器42包括，第一软件行扫描成分28、监控或控制该多个照明器装置12的第二软件成分20、监控或控制传送路径11运动的第三软件成分22、和监控或控制传送路径11的线速率或速度的第四软件成分24。如果该字符识别装置是添加到现有的传送路径11之上，则最好监控现有的运动和线速率。如果装置5用于新的路径，则最好有额外的有效控制。各个第二到第四软件成分20、22、24及与它们有关的计算机硬件(未画出)，可以靠近摄像机10和照明器12放置，或放在与设备有一定距离的区域中。
从不同类型照明下拍摄的多个线像，构成晶片14的单一的交错像17之后，接着使用处理器42中的第五软件成分，即SCRIBE FIND26，确定晶片14上区域15的位置，划线或晶片识别标记16通常定位在该区域15，如在图3适当所示。这是首先用照明类型把像17分离为它的多个交错线像完成的(图5的步骤2)。由于在每一种照明类型下拍摄的相继的线像有许多个，可能达数千个，对每一种不同类型照明，上述分离可以产生晶片14的完整的像。例如，被分离的线像将产生一个晶片14在亮场照明30下拍摄的完整的像、一个暗场照明32的完整的像、和一个白炽灯光照明的完整的像。在产生被分离的、晶片特征能够清楚识别的像的处理条件下，从不同照明下被分离像中选择最完整的晶片像17，并用它来对晶片边缘19、晶片凹口或平台18、和晶片14中心邻域(未画出)进行定位及识别(图5的步骤3)。通常是用亮场照明30像来找出晶片边缘19、晶片凹口18、和中心邻域。
为找出晶片边缘19、晶片凹口18、和晶片中心，考察晶片14的周边边缘19，以识别有目的地为此目的制作在晶片14中的凹口。一旦找出围绕晶片的周边边缘19，并确定了凹口18的位置，晶片中心可以通过从周边边缘19引半径而精确定位。晶片边缘19、晶片凹口18、和晶片中心的识别，如上所述并如图4所示，是由与第一到第四软件成分进行电子通信的第五软件成分，即SCRIBE FIND 26完成的。
现在参考图2，一旦识别了凹口18和中心，可以识别晶片14上相对小的区域15，该区域15通常包含晶片划线或识别标记16，如图2和3所示(图5的步骤4)。该相对小的区域15的识别，极大地缩小了搜索范围，且降低了需要靠近像来考察晶片标记16的麻烦。这一高效的方法，还免除了在各个操作台上独立的和机械的处理过程，或免除了物理上移动晶片14或重新使晶片14取向，以便首先确定区域15的位置，再把晶片14的区域15送至能够对供识别的标记16进行考察的位置。
然后，用第六软件成分，即SCRIBE READ 34观察或读出区域15中的晶片标记16(图5的步骤5)。在第六SCRIBE READ成分34中，考察并分析区域15，确定是否从特定的标记区域15获得识别标记16可接受的视图或像。标记区域15还可以用电子学方法旋转、放大、或处理，以改进对区域15的观察，而不必对物理晶片14进行物理的重新定位。如果选出的像的像区域15产生可接受的视图或读出识别的划线/标记16，则获得了晶片14的正确识别，无需再考察剩余的像区域15。之后，可以用本领域熟练人员熟知的常规方法，识别像区域15中的标记16并对它解码。然后，把标记区域15的像和标记16的解释和读出，存储在处理器42内的第七软件成分，即数据记录38中，如上所述并如图4所示，该处理器42与装置5的第一20到第六34软件成分进行电子通信。
在标记16的正确识别前，与现有晶片14中的变量及处理有关，可能产生圆形晶片14或区域15的椭圆形或长椭圆形的像。通常是圆的晶片14拍摄的像，出现这种可能的失真，例如是由于晶片14在直线路径11上的非线性运动，包括加速和弯曲轨道，或由于摄像机10与晶片14表面所成的角度13。为在被分离的照明像上计及这些可能的失真，可以采取一中间步骤。即在处理器42中，对拍摄的像区域15进行几何变换或变形，以增强或校正拍摄的像(图5的步骤4a)。
为提高效率和缩减处理及计算的时间，像的几何变换，仅在本发明的处理过程中的小的标记区域15上进行。该几何变换，及在选择的照明下对拍摄区域15的考察，是在处理器42内第六软件成分34中进行的，如图4所示，该处理器42与软件成分第一28到第六26进行电子通信。在本发明的设备及处理过程下，在边缘19、凹口18、和中心的找出步骤之前，没有必要对整个像17进行几何变换，并且，在失真的像上执行找出这些凹口、边缘、和中心的步骤，是可接受的，然后，对提取的凹口、边缘、和中心数据、像区域15及标记16，施行数学上等价的变换。
如果在相同照明下选出的和分离的像，没有产生标记16可接受的像，则必须对所有不同照明下被分离的像、对该像的边缘19、凹口18、中心及区域15，进行考察并定位。就这方面而言，是考察每一被分离的像的每一区域15，而且如有必要，还要对区域15进行几何变换，以产生标记16可接受的像。
如果不同类型照明下拍摄的各个分离的标记像区域15，没有一个能提供可接受的视图或标识划线/标记16的像，那么，可以在第六划线读出软件成分34中，把不同照明拍摄的两个或更多的被分离像区域15组合，或在各种组合中相减，以提供可接受的标识划线/标记16的像(图5的步骤6)。
本发明的设备及方法得到的结果，是使用高分辨率行扫描摄像机10和多种照明装置12的能力，以产生传送路径11上晶片14任意取向中晶片标记16的可读像，不必用单独的设备把晶片14作物理上的移动或重新取向。行扫描像的高分辨率可使该装置和方法5识别标记区域16的位置区域15、对之进行几何变换、和处理该标记区域15，如有必要，还提取标记16，无需其他单独的操作台、机械处理过程、或帮助。它还能在沿传送路径11的单次通过中，捕获所有数据，不必对照明作任何反复调整。
虽然已经结合目前认为是最实际和优选的实施例，说明了本发明，但应当指出，本发明不受公开的实施例的限制。
权利要求
1.一种不取向光学字符识别设备，用于对沿传送路径移动的硅晶片上的标记进行定位和读出，本设备包括沿传送路径放置的摄像机，用于拍摄传送路径上硅晶片的多个相继线像，以便产生第一晶片像；沿传送路径放置的照明装置，把至少两种不同类型的照明，投射在传送路径与晶片被拍摄线像区域的相交处，该照明装置适合以同步方式随该多个线像拍摄改变照明类型；和与摄像机进行电子通信的处理器，用于把第一晶片像的线像分离为至少两个不同照明的被分离的晶片像，在该至少两个不同照明晶片像的至少一个上，识别晶片标记，并读出该晶片标记。
2.按照权利要求1的光学字符识别设备，其中的摄像机放置在传送路径之上，并与第一传送路径的垂直方向成第一角度。
3.按照权利要求2的光学字符识别设备，其中的摄像机是电荷耦合器件摄像机。
4.按照权利要求2的光学字符识别设备，其中的摄像机还包括至少两个分开的摄像机，彼此相邻放置并横跨在传送路径上。
5.按照权利要求1的光学字符识别设备，其中该两种不同类型照明，包括亮场照明、暗场照明、白炽灯照明、和LED照明。
6.按照权利要求1的光学字符识别设备，其中的照明装置放置在传送路径之上，并与第一传送路径的垂直方向成第二角度。
7.按照权利要求6的光学字符识别设备，其中照明装置的第二角度，基本上等于摄像机与垂直方向所成第一角度位置，且基本上与垂直方向对称。
8.按照权利要求1的光学字符识别设备，其中的处理器包括，从摄像机接收线像的第一计算机软件成分。
9.按照权利要求1的光学字符识别设备，其中的处理器还包括，与摄像机、照明装置、及直线路径通信的第二、第三、和第四计算机软件成分，分别用于监控照明装置、传送路径的运动、和传送路径的速率。
10.按照权利要求9的光学字符识别设备，其中的第二、第三、和第四计算机软件成分，分别控制照明装置、传送的直线路径的运动、和传送路径的速率。
11.按照权利要求1的光学字符识别设备，其中的处理器还包括第五计算机软件成分，用于确定晶片标记所在可标识区域的位置。
12.按照权利要求11的光学字符识别设备，其中的第五计算机软件成分，用于确定晶片边缘、晶片边缘凹口、晶片中心、和包含晶片标记的区域的位置。
13.按照权利要求1的光学字符识别设备，其中的处理器还包括第六计算机软件成分，用于读出晶片标记。
14.一种不取向光学字符识别设备，用于对沿传送路径移动的硅晶片上的标记进行定位和读出，本设备包括沿传送路径，相对于传送路径上晶片的垂直方向成第一角度放置的摄像机，适合拍摄传送路径上硅晶片的多个相继线像，以便产生第一晶片像；沿传送路径以第二角度放置的多个照明装置，这些照明装置，按与每一相继线像拍摄同步的方式顺序变化，投射多种不同类型的照明；和与摄像机和照明装置进行电子通信的处理器，该处理器包括六种软件成分，其中第一软件成分接收线像，第二、第三、和第四软件成分的功能，分别监控摄像机、照明装置、和传送路径的速率，第五软件成分的功能，是把第一晶片像分离为不同类型照明的多个晶片像，并确定晶片边缘、凹口、和标记区域中心的位置，而第六软件成分的个，是读出晶片的标记。
15.一种不取向光学字符识别的方法，用于对沿第一传送路径传送的硅晶片上的标记进行定位和读出，本方法包括通过相继拍摄晶片的多个线像，产生单一的晶片像，和相继把交替类型的照明，投射在线像区域，由此从交替类型照明的相继线像中，产生单一的晶片像；确定包含晶片标记的晶片上区域的位置；和读出标识该晶片的晶片标记。
16.按照权利要求15的方法，其中确定包含晶片标记的晶片上区域位置的步骤，还包括如下步骤把单一的晶片像，分离为各个有相同照明的晶片像；和考察至少一个分离的晶片像，确定晶片边缘、边缘上的凹口、和近似的中心的位置。
17.一种不取向光学字符识别的方法，用于对沿第一传送路径传送的硅晶片上的标记进行定位和读出，本方法包括从交替类型照明的交错线像中，产生单一的晶片像；把交错的单一的晶片像，分离为相同照明的分离的晶片像；确定包含晶片标记的区域的位置；和读出晶片标记，识别该晶片。
18.按照权利要求17的方法，其中产生交错的单一晶片像的步骤，还包括用沿传送路径放置的与晶片进行视频通信的摄像机，相继地拍摄多个晶片线像的步骤。
19.按照权利要求18的方法，其中产生单一的晶片像的步骤，还包括如下步骤用多个与晶片线像拍摄进行视频通信的照明装置，与每一相继线像的拍摄同步地，投射至少两种相继交替类型的照明。
20.按照权利要求17的方法，其中确定包含晶片标记区域位置的步骤，还包括如下步骤考察至少一个分离的晶片像；选择至少一个被分离的像；确定至少一片选择的晶片边缘上的凹口位置；和确定选择的像的近似中心位置。
21.按照权利要求17的方法，还包括在读出晶片标记之前，对包含晶片标记的区域进行几何变换的步骤，以改进标记的可视性。
22.按照权利要求17的方法，还包括考察每一个被分离的像，并对该每一个有不同照明的、被分离晶片像上包含晶片标记的区域，进行几何变换，以及个别地考察包含晶片标记的被变换的区域，以确定在任一个包含晶片标记的被分离的、经变换的区域上，是否能读出该晶片标记。
23.按照权利要求22的方法，还包括如下步骤组合至少两个包含晶片标记的被分离的、不同照明的、和被变换的区域，以确定在藏有该晶片标记的组合的区域中，是否能读出该标记。
全文摘要
一种不取向光学字符识别装置和方法，用于对以任意方向放置的硅晶片上的识别标记，进行定位和读出，不必对晶片进行物理处理。
文档编号G06K7/10GK1720537SQ03821969
公开日2006年1月11日 申请日期2003年7月15日 优先权日2002年7月16日
发明者弗兰克·伊文思, 富尔顿·李 申请人:电科学工业公司