DE10025835B4

DE10025835B4 - Mikropunktmarkierungsverfahren

Info

Publication number: DE10025835B4
Application number: DE10025835A
Authority: DE
Inventors: Teiichirou Hiratsuka Chiba; Ryuusuke Hiratsuka Komura
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1999-11-22
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2020-05-26
Also published as: DE10025835A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer punktförmigen Markierung auf einem kleinen Bereich eines Wafers durch von einem Pulslaseroszillator (2) abgestrahlte Laserstrahlen,
dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte beinhaltet:
Homogenisieren einer Energiedichte des von dem Laseroszillator (2) abgestrahlten Laserstrahls mit einem Strahlhomogenisierer (3);
Erzeugen eines gewünschten Musters durch Betreiben und Ansteuern einer Flüssigkristallmaske (4), in der die maximale Länge jedes Pixels 50 bis 2000 μm beträgt, und Bestrahlen der Flüssigkristallmaske (4) mit dem von dem Strahlhomogenisierer (3) homogenisierten Laserstrahl;
Einstellen der Energiedichte eines durch die Flüssigkristallmaske (4) hindurchgelassenen, aufgeteilten Laserstrahls auf einer zu markierenden Oberfläche auf einen Wert in einem Bereich von größer als 3,7 J/cm² bis 15,0 J/cm²; und
Bündeln des durch die Flüssigkristallmaske (4) hindurchgelassenen Laserstrahls für jeden Punkt mit einer Linseneinheit (6), und zwar so, dass die maximale Länge jedes Punkts eingestellt ist auf 1 bis 15 μm, und Erzeugen eines Abbildes auf der...

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Punktmarkierung (dot mark = punktförmiger bzw. kleiner Markierungsflecken, im folgenden als Punktmarkierung bezeichnet), welche in einer bestimmten Position auf der Oberfläche oder anderswo an einem zu markierenden Wafer für das Produktmanagement oder aus Sicherheitsgründen angebracht wird, und zwar z. B. an einem Halbleiterwafer in einer kleinen Fläche einer Beschriftungszeile, auf der rückseitigen Oberfläche des Wafers, auf einer Randoberfläche des Wafers oder an einer inneren Oberfläche einer V-Ausnehmung, an einem Glassubstrat, wie einem Flüssigkristallsubstrat, an eine Elektrode (einem Kontaktflecken), etwa auf einem nackten Chip, an der Oberfläche eines IC, auf der rückseitigen Oberfläche eines IC, an verschiedenen keramischen Erzeugnissen oder an einem Leitungsabschnitt eines IC. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung der Punktmarkierung, wobei deren besondere Form die optische Erkennbarkeit verbessert.
Zum Beispiel ist bei Halbleiterherstellungsprozessen die Festlegung verschiedener strikter Herstellungsparameter für jeden Prozess notwendig. Um die Parameter zu steuern oder zu kontrollieren, ist auf der Oberfläche eines Teils eines Halbleiterwafers eine Markierung, etwa aus Zahlen, Buchstaben oder als Strichcode, in Punkten angebracht. Die Zahl der Herstellungsprozesse liegt bei Halbleitern bei 100 und darüber, und ferner werden innerhalb jedes Prozesses eine Anzahl von Bauelement-Herstellungsprozessen und Planarisierungsprozessen durchgeführt. Die Prozesse beinhalten z. B. das Lackaufbringen, die Musterprojektion auf einen Lack (in reduzierender Weise), die Lackentwicklung und die Planarisierung verschiedener Filme, etwa von Isolationsfilmen und Metallfilmen, um durch Kupferleitungen oder dergleichen auftretende Zwischenräume aufzufüllen.
Andererseits wird eine aus Punkten aufgebaute Markierung im allgemeinen durch Bestrahlen der Oberfläche eines Teils eines Halbleiterwafers mit einem kontinuierlichen Pulslaserstrahl (continuous pulse laser beam) über ein optisches System vorgenommen. Die Markierung ist nicht auf einen einfachen Vorgang eingeschränkt. Um eine historische Entwicklung des Herstellungsprozesses darzustellen, wird gewöhnlich mit den Herstel lungsprozess minimal erforderlichen historischen Daten markiert. Da die Markierungsfläche auf dem Halbleiterwafer jedoch auf einen sehr kleinen Bereich eingeschränkt ist, sind daher die Punktgröße und die Anzahl der zu markierenden Punkte beschränkt. Die Markierungsfläche, die Punktgröße und die Anzahl von Punkten sind durch den SEMI (Semiconductor Equipment and Materials International)-Standard und dergleichen festgelegt.
Wie z. B. in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 2-299216 dargestellt, wird die Information eines punktmarkierten Halbleiterwafers als Veränderung der Reflexion eines von einem He-Ne-Laser ausgestrahlten Laserstrahls oder Veränderung in den Schwingungen der Energiewelle eines gewöhnlichen Laserstrahls ausgelesen. Auf der Basis der ausgelesenen Information werden bei den folgenden Herstellungsprozessen die verschiedensten Herstellungsparameter festgelegt. Wenn die Information nicht genau oder fehlerhaft ausgelesen wird, werden daher alle Halbleiterwafer, von Ausnahmen abgesehen, fehlerhaft. Die meisten Ursachen für fehlerhafte Auslesungen liegen bei unklaren Punktmarkierungen. Eine der Faktoren der Unklarheit ist die Form des Punktes als Markierungselement.
Man nimmt allgemein an, dass der Einfluss der Punkttiefe groß ist. Wie z. B. die japanische Patent-Offenlegungsschrift 60-37716 zeigt, wird ein Punkt gewöhnlich gebildet durch Schmelzen und Entfernen eines Teils des Halbleiterwafers im Einstrahlfleck des hochenergetischen Laserstrahls, so dass die erforderliche Punkttiefe erzielt wird. Dabei wird der geschmolzene und der entfernte Teil um den Punkt herum aufgehäuft oder verspritzt, so dass er im Randbereich des Punktes haftet, so dass die Bauelementherstellung behindert und die Qualität wesentlich beeinträchtigt werden kann. Ferner treten bei mit einem YAG-Laser hergestellten Markierungen wegen der Eigenheiten des YAG-Lasers bzw. des Güteschaltungsbetriebs in der Laserausgangsleistung leicht Fluktuationen und somit in der Tiefe oder Größe des Punktes Schwankungen auf.
Um diese Probleme zu lösen, kann z. B. gemäß der japanischen Patent-Offenlegungsschriften Nr. 59-84515 und 2-205281 der gleiche Punkt wiederholt mit einem Pulslaserstrahl relativ kleiner Energie bestrahlt werden. Bei der erstgenannten Veröffentlichung wird der gleiche Punkt, um die Punktmarkierung bei sequentieller Verringerung des Punktdurchmessers Puls um Puls herzustellen, wiederholt mit einem Laserstrahl bestrahlt, wodurch ein tiefer Punkt entsteht. Bei der letztgenannten Veröffentlichung ist die Frequenz des Laserpulses beim ersten Mal auf 1 kHz oder darunter und die Frequenz eines danach ausgestrahlten Laserpulses auf eine hohen Wiederholungsfrequenz von 2 bis 5 kHz einge stellt, so dass ein Punkt mit einer Tiefe von 0,5 bis 1,0 μm oder 1,0 bis 1,5 μm gebildet wird.
Da jedoch die Erzeugung von Partikeln bei diesen Herstellungsverfahren nicht vermieden werden kann, wurde z. B. in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 10-4040 ein Lasermarkierverfahren vorgeschlagen, dass eine hervorragende Erkennbarkeit und die Unterdrückung von Partikelerzeugung bietet. Die Beschreibung bezieht sich dabei auf ein Lasermarkierverfahren zur Punktmarkierungsherstellung durch Projektion des Flüssigkristallmaskenmusters auf die Oberfläche eines Halbleitermaterials durch Ausstrahlen eines Pulslaserstrahls mit einer Energiedichte von 18 bis 40 J/cm² und einer Pulsbreite zwischen 0,05 und 0,40 ms auf die Oberfläche des Halbleitermaterials, wobei bei dem Vorgang des Schmelzens und Rekristallisierens der Oberfläche des Halbleitermaterials eine Anzahl kleiner Vorsprünge in dem laserbestrahlten Bereich erzeugt wird.
Mit dem Markierverfahren kann durch Laserbestrahlung auf Pixeleinheitsbasis eine Zahl kleiner Vorsprünge mit jeweils höchstens ungefähr 1 μm Höhe und 0,5 bis 1,0 μm Durchmesser auf der Oberfläche eines zu markierenden Artikels gebildet werden. Der Abstand zwischen benachbarten Vorsprüngen liegt zwischen ungefähr 1,5 bis 2,5 μm und die Dichte der Vorsprünge bei 1,6 bis 4,5 × 10 Stück/cm². Eine Ansammlung einer Zahl kleiner Vorsprünge wird als einzelne Punktmarkierung behandelt, die durch Ausnutzen der unregelmäßigen Lichtreflexion ausgelesen wird, und bei so kleinen Vorsprüngen kann die Partikelerzeugung bei der Herstellung unterdrückt werden.
Sicher ist eine der Ursachen der Unklarheit der Punktmarkierungen mit Lochform (im folgenden wird die Klarheit des Punktes "Erkennbarkeit" genannt (im Original "visibility")) mit der Tiefe des Punkts in Zusammenhang zu bringen. Auch wenn der Punkt tief genug ist, hat die Energiedichte bei großem Durchmesser der Öffnung, beispielsweise bei Verwendung eines für die erforderliche Tiefe ausreichend starken Laserstrahls, allgemein eine Gauss-Verteilung. Der Punkt weist daher eine glatt gekrümmte Oberfläche mit insgesamt maßvoller Steigung auf, so dass die oben beschriebenen Probleme mit der Erkennung des Unterschieds in dem Punkt und dem Rand auftreten. Obwohl bei der erwähnten japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2-205281 die Punkttiefe beschrieben wird als 0,5 bis 1,0 μm oder 1,0 bis 1,5 μm, wird der Punktdurchmesser gar nicht erwähnt, lediglich die Punktform als Gauss-Form beschrieben.
Da bei der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 59-84515 der Durchmesser der Punktöffnung beim ersten Mal als 100 bis 200 μm und die Tiefe als höchstens 1 μm beschrieben wird und, genau betrachtet, der Laserstrahl viermal abgestrahlt wird, liegt die Tiefe des Punktes dabei höchstens bei 3 bis 4 μm. In den Figuren dieser Veröffentlichung ähnelt die erzeugte Punktform einer Gauss-Form.
Es ergibt sich, dass Punkte mit der erforderlichen Tiefe und in gewissem Maße gleichmäßiger Größe durch alle in den obigen Veröffentlichungen beschriebenen Markierungsverfahren hergestellt werden können. Die Form der hergestellten Punkte ist jedoch konventionell, und der Durchmesser in Bezug auf die Tiefe sehr groß. Damit ist die Erkennbarkeit auch verbesserungsfähig. Da eine Größenverringerung (Durchmesser) der Punkte nicht beschrieben wird, gibt es keinen Hinweis auf eine Verringerung der konventionellen Abmessungen auf 50 bis 150 μm. Es werden einfach die gegenwärtig z. B. durch den SEMI-Standard vorgegebenen numerischen Werte verwendet. Daher ist keine wesentliche Vergrößerung der Punktzahl und der Punktherstellungsfläche zu erwarten, und ferner ist die Markierung mit vielen verschiedenen Informationen schwierig.
Die Erkennbarkeit der Punktmarkierung ist gut, wenn es im Bezug auf die Lichtreflexionsrichtung und die reflektierte Intensität zwischen der Markierung und dem Rand große Unterschiede gibt. Wenn die Tiefe in Bezug auf den Durchmesser der Öffnung relativ groß ist, ist die Erkennbarkeit aus den folgenden Gründen daher groß. Da die Reflexionsrichtung des in dem Loch reflektierten Lichts bei einem bestimmten Einfallswinkel nicht regelmäßig sondern unregelmäßig ist, ist das aus der Lochöffnung nach außen wegtretende reflektierte Licht vermindert. Unter der Annahme, dass der Randbereich des Lochs eine glatte Oberfläche ist, wird das Licht in dem Randbereich in der gleichen Richtung reflektiert, so dass die Helligkeit hoch ist. Die Erkennbarkeit ist hoch, wenn der Unterschied zwischen Helligkeit und Dunkelheit groß ist.
Die durch das in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 10-4040 beschriebene Markierverfahren hergestellten kleinen Vorsprünge sind zu klein, um einzeln beobachtet zu werden. Der Unterschied zwischen der unregelmäßig reflektierten Lichtintensität der unregelmäßig reflektierenden Oberfläche mit einer Ansammlung der Vorsprünge und der reflektierten Lichtintensität von der glatten Oberfläche ist gering, so dass die Unterscheidung der unregelmäßig reflektierenden Oberfläche von der glatten Randoberfläche schwierig ist.
Die Erkennbarkeit ist unvermeidlicherweise gering. Wenn ferner gemäß dieser Veröffentlichung eine Energiedichte von weniger als 18 J/cm² verwendet wird, werden keine kleinen Vorsprünge gebildet, weil die Oberfläche nicht geschmolzen wird, diese treten jedoch wegen der relativ großen Pulsbreite auf, wobei diesbezüglich keine besonderen Vorkehrungen in der Markierungsvorrichtung getroffen worden sind.
Da eine einzelne Punktmarkierung aufgebaut ist aus einer Ansammlung kleiner Vorsprünge und die Größe einer Punktmarkierung nicht beschrieben wird, wird angenommen, dass die Größe des Punkts die gleiche wie bei konventionellen Punkten ist und die Punktmarkierungsherstellungsfläche beschränkt ist. Auch wenn die Größe des eine Ansammlung kleiner Vorsprünge bildenden Punktes gering ist, lassen sich Form und Größe einer Mehrzahl von außerordentlich kleinen Vorsprüngen, die in einem Punkt verteilt sind, nicht gleichmäßig steuern, so dass sich kein Unterschied in der Helligkeit gegenüber dem Rand ergibt, so dass die Erkennbarkeit der Punkte weiter verschlechtert ist.
DE 199 56 107 A1 offenbart ein Punktmarkierungsverfahren zum Erzielen einer Punktmarkierung mit einer besonderen Form gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. US 5,463,200 A offenbart eine Markierungstechnik zur Markierung eines Arbeitsstückes mit Licht, z. B. einem gepulsten Laserstrahl zur Erzeugung eines Markierungsmusters auf dem Arbeitsstück, bei dem ein Hauptstrahl in eine Mehrzahl einzelner Strahlen umgewandelt wird. US 5,768,076 offenbart eine Oberflächenbehandlung einer Datenspeicherscheibe mittels gepulster Laserstrahlen.
Die Erfindung soll die beschriebenen Probleme lösen. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Punktmarkierungsverfahren zur genauen Herstellung von Punktmarkierungen mit kleiner und gleichmäßiger Form und Größe und hervorragender Erkennbarkeit auch als einzelne Punktmarkierung zu schaffen. Ergänzende Problemstellungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.
Die Erfindung löst diese Aufgaben.
Die Erfinder haben konventionelle Punktmarkierungsvorrichtungen und -verfahren und die hergestellten Punktformen aufs Neue genau untersucht und analysiert und herausgefunden, dass der Hauptfaktor der Erkennbarkeit eines Mikropunktes trotz Kleinheit die Punktform ist und die Idealform mit den konventionellen Markiervorrichtungen und -verfahren nicht erzielt werden kann.
Und zwar wird z. B., wie in 2 und in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2-205281 beschrieben, bei konventionellen Markierungsvorrichtungen zunächst ein auf einen Halbleiterwafer zu druckender Buchstabe und ein Markiermodus mit einer Eingabeeinheit 21 eingestellt. Eine Markiersteuerung 22 steuert ein Ultraschallgüteschaltungselement 23, einen internen Verschluss 24, einen äußeren Verschluss 25, einen Abschwächer (optischen Abschwächer) 26 und einen Galvanometerspiegel 27, um einen Punkt mit vorbestimmter Tiefe entsprechend dem eingestellten Markierungsmodus auf einem Wafer W zu markieren, und durch einen Güteschaltungspuls wird ein Punkt markiert. In 2 bezeichnet die Bezugsziffer 11 einen Totalreflexionsspiegel; 12 eine interne Blende (Modenauswahleinrichtung); 13 ein Lampengehäuse; 14 einen Ausgabespiegel; 15 eine Blende; 16 einen Nivellierspiegel; 17 eine Galilei'sche Aufweitungseinrichtung; 18 eine Blende; 19 eine f-θ-Linse; und 20 einen YAG-Laser.
Bei diesem allgemeinen Markierverfahren ist wegen der gaussförmigen Energiedichteverteilung des auf die Oberfläche des Halbleiterwafers gestrahlten Laserstrahls die innere Oberfläche des auf der Waferoberfläche gebildeten Punkts durch Einfluss der Energiedichteverteilung welch verlaufend gekrümmt. Die Markierverfahren basieren auf der US-Patentschrift 4,522,656 . Die Lehre dieses US-Patents zeichnet sich dadurch aus, dass durch Einstrahlen eines Laserstrahls mit einem Durchmesser des 1,5- bis 6,5-Fachen des Durchmessers des zu markierenden Punkts die thermische Leitung in den Randbereich verhindert wird, die Energie effektiv ausgenutzt wird und der mittlere Abschnitt des bestrahlten Punkts aufgeschmolzen wird und ein Loch bildet.
In anderen Worten: Das Verfahren verwendet in effektiver Weise die gaussförmig verteilte Energiedichte des Laserstrahls. Die Energie in einem dem Boden der Energiedichteverteilung entsprechenden Teil niedriger Laserintensität wird in den Rand des Lochöffnungsbereichs gerichtet, um dadurch den Rand anzuwärmen, einen Verlust von thermischer Energie durch Wärmeleitung aus dem Zentralbereich des Lochs heraus zu vermeiden und die Lochherstellung in dem Zentralbereich effektiv durchzuführen. Da jedoch ein Teil der Laserenergie nicht direkt zur Lochherstellung verwendet, jedoch verbraucht wird, ist die Effizienz gering. Darüber hinaus verbleibt die Wärmevorgeschichte durch die Bestrahlung des Lochrandes mit einem Laserstrahl in dem Lochrandbereich, woraus sich nachteilige Ein flüsse auf das Erzeugnis ergeben können. Ferner kann das Markierverfahren nur eine flache Punktmarkierung mit großem Punktdurchmesser herstellen, wie oben beschrieben, und mit angeschwollenem Randbereich des Lochs. Das verschlechtert die Erkennbarkeit.
Die Erfinder haben weiterhin die Form von Punktmarkierungen mit hervorragender Erkennbarkeit untersucht und herausgefunden, dass durch Einstellung sowohl der Pulsbreite als auch der Energiedichte des Laserstrahls innerhalb eines bestimmten Bereichs, wie im folgenden beschrieben, und Steuern der Energiedichteverteilung eine durch einen jeweiligen auf die Oberfläche eines zu markierenden Wafers abgestrahlten Laserstrahl gebildete Punktmarkierung eine besondere Form aufweist, die nicht bekannt ist, und obwohl es sich um eine einzige Mikropunktmarkierung handelt, zeigt sie eine bessere Erkennbarkeit als die bei Punktmarkierungsformen mit einer Ausnehmung, die mit der konventionellen Lasermarkierung hergestellt wurden.
Als eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Markierung kann nämlich eine Punktmarkierung erreicht werden, die auf der Oberfläche eines kleinen Bereichs eines Wafers unter Verwendung eines Laserstrahls als Energiequelle hergestellt wurde. Obwohl die Mikropunktmarkierung entlang der Oberfläche des markierenden Wafers eine Länge von 1,0 bis 15,0 μm hat, hat die Punktmarkierung eine sehr gut erkennbare Form und ist aufgebaut aus jeweils durch Laserstrahleinstrahlpunkte gebildete Punkte. Der Zentralabschnitt jeder Punktmarkierung weist einen Vorsprung auf, der von der Oberfläche des zu markierenden Wafers aus nach oben vorsteht, während ein Randabschnitt zurückspringt, und eine Höhe von 0,01 bis 5 μm hat. Hinsichtlich der Erkennbarkeit hat es sich herausgestellt, dass bei einer erfindungsgemäßen Punktmarkierung mit vorspringender Form eine Höhe im oben gewählten Bereich ausreichend ist, weil mehr eine Lichtstreuung als eine regelmäßige Lichtreflexion erfasst wird.
Wenn die Punktmarkierung ferner auf dem angeschrägten Abschnitt des Wafers gebildet wird, wie oben beschrieben, kann die Markierung bei den verschiedenen Behandlungen in den Herstellungsprozessen des Wafers kaum verloren gehen.
Um den Mechanismus der Herstellung einer solchen Punktmarkierungsform zu klären, haben die Erfinder eine Anzahl von Experimenten mit unterschiedlichen Fragestellungen durchgeführt und sind zu den folgenden Schlüssen gelangt. Die Erfindung ist dabei nicht durch diese Schlussfolgerungen eingeschränkt.
Wenn nämlich die Positionen für die Punktherstellungen mit einem Laserstrahl bestrahlt werden, schmilzt die Oberfläche des bestrahlten Bereichs des zu markierenden Wafers und bildet sich ein Becken des geschmolzenen Materials (im folgenden Schmelzenbecken genannt). Dabei wird die Temperatur des geschmolzenen Materials niedriger in Richtung auf das Ufer des Schmelzenbeckens zu und höher in Richtung auf die Mitte zu. Durch den Temperaturgradienten tritt in der Oberflächenspannung eine Verteilung und in dem geschmolzenen Material eine Bewegung auf. Gleichzeitig mit dem Ende der Pulsbestrahlung beginnt das Abkühlen und verfestigt sich das Material. Im geschmolzenen Zustand des Materials ist der mittlere Abschnitt des Schmelzenbeckens eine freie Oberfläche und entspricht das Ufer des Schmelzenbeckens einem festen Ende, so dass der Zustand einem Film mit festgelegtem Rand entspricht. In diesem Zustand wirkt die Oberflächenspannung und tritt in dem mittleren Abschnitt des Schmelzenbeckens eine dynamische Bewegung ähnlich einer Filmschwingung auf.
Die Länge der Amplitude der Filmschwingungsmode ist im wesentlichen bestimmt durch die dem Material eigene Viskosität und die Oberflächenspannung. Mit größerem Durchmesser des Schmelzenbeckens steigt daher die Zahl von Schwingungen. Da zum Beispiel bei Silizium die Amplitudenlänge 3 bis 5 μm beträgt, lässt sich in einem kleinen Bereich eine Mikropunktform mit effektivem Kontrast erzielen. Durch die Experimente wurde auch bestätigt, dass in dem kleinen Bereich unter geringer Einflussnahme der Schwerkraft eine Punktmarkierung hergestellt werden kann.
Wenn das Lasereinstrahlmuster rechteckig ist, ist das Schmelzenbecken dementsprechend rechteckig, wenn es kreisförmig ist, ist das Schmelzenbecken kreisförmig. Ferner tritt eine ähnliche Schwingung wie bei einem Film in einer dem Rechteck oder der Kreisform entsprechenden Mode auf. Die 22 bis 31 zeigen schematisch rechteckige bzw. quadratische und kreisförmige Filmschwingungsmoden. Mit höherer Schwingungsmode steigt die Zahl von Schwingungswellen, wobei bei der Schwingungsmode eine Verschiebung zwischen ausgenommenen und vorspringenden Mustern auftritt. Auch aus im folgenden beschriebenen Experimenten ergibt sich, dass die Bewegung des Schmelzenbeckens stark mit der Filmschwingung zusammenhängt.
22 zeigt einen kreisförmigen Filmschwingungsmodus in dem Zustand, in dem die Oberfläche eines zu markierenden Wafers als aufwärts gekrümmte Oberfläche ausgedehnt ist. 23 zeigt einen kreisförmigen Filmschwingungsmodus in einem Zustand, in dem Oberfläche eines zu markierenden Wafers im Gegensatz dazu als ungekrümmte Oberfläche ausgenommen ist. 24 zeigt einen kreisförmigen Filmschwingungsmodus in dem Zustand, in dem eine ringförmige Ausnehmung gebildet ist und die Oberfläche in ungefähr konischer Form in der Mitte der ringförmigen Ausnehmung auf der Oberfläche des zu markierenden Wafers nach oben vorsteht. 25 zeigt einen kreisförmigen Filmschwingungsmodus mit einem ringförmigen ausgedehnten Bereich und einer ausgenommenen, nach unten gekrümmten Oberfläche in der Mitte des ausgedehnten Bereichs. 26 zeigt einen kreisförmigen Filmschwingungsmodus mit einem ringförmigen ausgedehnten Bereich und einer konischen, nach oben vorstehenden Mitte des ausgedehnten Bereichs. 27 zeigt einen kreisförmigen Filmschwingungsmodus mit einem konzentrischen ringförmigen ausgenommenen Bereich außen, einem ausgedehnten Bereich und einem ausgenommenen Bereich auf der Oberfläche des zu markierenden Wafers.
Die 28 bis 31 zeigen quadratische Filmschwingungsmoden, die jeweils den 22 bis 25 entsprechen. 31 ist dabei insoweit besonders, dass der ausgedehnte Abschnitt keine einfache Ringform, sondern eine gewellte Form hat, bei der die Ecken des Rechtecks stark ausgedehnt sind.
Als Resultat einer Anzahl von Experimenten hat sich herausgestellt, dass die Punktmarkierungsform bei allen Filmschwingungsmoden unvergleichlich viel kleiner als bei konventionellen Fällen ist und erhalten werden kann durch Einstellen der Pulsbreite und der Energiedichte des Laserstrahls als Markierparameter innerhalb ihrer vorbestimmten Bereiche und durch Steuern der Energiedichteverteilung.
Die von den Erfindern zuvor vorgeschlagene Lasermarkiervorrichtung aus der japanischen Patentanmeldung Nr. 9-323080 ist ein bevorzugtes Beispiel für eine zur Herstellung der Punktmarkierungsform nach dem ersten erfindungsgemäßen Gesichtspunkt geeignete Lasermarkierungsvorrichtung. Da der detaillierte Aufbau in der Beschreibung dieser Anmeldung dargelegt ist, wird hier nur eine einfache Beschreibung gegeben.
In 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine Markiervorrichtung für das Markieren von Buchstaben, Strichcodes, zweidimensionalen Codes oder dergleichen auf der Oberfläche eines zu markierenden Wafers unter Verwendung eines Lasers als Lichtquelle. Die Markiervorrichtung 1 weist auf einen Laserstrahl 2, einen Strahlhomogenisierer 3 zum Homo genisieren der Energiedichte eines von dem Laser 2 ausgestrahlten Laserstrahls, eine Flüssigkristallmaske 4, die ausgelegt ist zum Hindurchlassen/Absorbieren des Laserstrahls entsprechend der Anzeige eines Musters, eine Strahlprofilumwandlungseinrichtung 5 zum Umwandeln der Energiedichteverteilung des Laserstrahls entsprechend jedem Pixel in der Flüssigkristallmaske 4 in eine gewünschte Verteilung und eine Linseneinheit 6 zum Bündeln des durch die Flüssigkristallmaske 4 hindurchgelassenen Strahls auf die Oberfläche des Halbleiterwafers auf Punkteinheitsbasis. Die maximale Länge eines Punkts in der Flüssigkristallmaske 4 beträgt 50 bis 2000 μm und die maximale Länge eines Punkts in der Linseneinheit 6 beträgt 1 bis 15 μm.
Um einen Mikropunkt einer solchen Form herzustellen, ist es erforderlich, die Eigenschaften und Intensität des Laserstrahls auf Punkteinheitsbasis sehr genau zu steuern. Um erfindungsgemäß einen Laserstrahl mit sehr kleinem Durchmesser aus einem Laserstrahl mit großem Durchmesser zu gewinnen, ist ein leistungsstarker Laser mit hoher Qualität erforderlich. Wegen der Beugungserscheinungen ist es jedoch schwierig, einen sehr starken Laserstrahl weiter zu bündeln. Auch wenn der Laserstrahl weiter gebündelt werden kann, wird der Winkel der von der Linse austretenden Strahlung groß und die Schärfentiefe äußerst kurz, so dass die Durchführung eines tatsächlichen Prozesses schwierig wird. Im Hinblick auf die Auflösung und dergleichen ist ferner ein ultrapräzises Linsensystem erforderlich. Bei dem Aufbau eines solchen Linsensystems steigen die Anlagenkosten stark an, so dass sich das Linsensystem aus ökonomischen Gesichtspunkten verbietet.
Um mit einem gewöhnlichen Linsensystem eine Mikropunktmarkierung zu realisieren, wird der aus dem Laser 2 abgestrahlte Laserstrahl selbst aufgeteilt und in Laserstrahlen mit jeweils kleinerem Durchmesser und der zur Markierung eines Punktes erforderlichen und ausreichenden Energie umgewandelt, und die Energiedichteverteilung des Laserstrahls auf Punkteinheitsbasis muß dann in ein für die Herstellung der Punktform geeignetes Profil umgewandelt werden. Um ein geeignetes ausgeglichenes Profil zu bilden, ist die Homogenisierung der Energiedichteverteilung des noch nicht gebündelten Laserstrahls vor der Strahlformung auf Punkteinheitsbasis erforderlich.
Um eine Lichtquelle für die Mikropunktmarkierung zu erhalten, ist es sinnvoll, die Flüssigkristallmaske 4 zu verwenden, in der Flüssigkristalle in einer Matrix angeordnet sind, die jeweils entsprechend verschiedenen in die zentrale Steuereinheit eingeschriebenen Daten Licht durchlassen/absorbieren können.
Es ist wichtig, den von dem Laser mit der Gauss'schen Energiedichteverteilung abgestrahlten Laserstrahl zunächst in einen mit homogenisierter Form, z. B. ähnlich einer Zylinderhutform unter Verwendung des Strahlhomogenisierers 3, umzuwandeln. Der Strahlhomogenisierer 3 kann z. B. folgende Typen haben. Der Typ, bei dem die Oberfläche der Maske z. B. mit einer Fliegenaugenlinse, einer Binäroptik oder zylindrischen Linse auf einmal bestrahlt wird, und der Typ, bei dem die Oberfläche der Maske mit einem Betätigungselement, etwa einem Polygonspiegel oder einem Spiegelscanelement bestrahlt wird.
Wenn der Laserstrahl, dessen Energiedichteverteilung durch den Strahlhomogenisierer 3 homogenisiert worden ist, dann wieder in ein Profil mit einer zur Erzielung der bevorzugten Punktform geeigneten Energiedichteverteilung umgewandelt werden muss, wird die Strahlprofilumwandlungseinrichtung 5 verwendet. Als Strahlprofilumwandlungseinrichtung 5 wird z. B. ein optisches Beugungselement, ein optisches holographisches Element, eine Maske mit einer Öffnung oder eine Flüssigkristallmaske mit Absorptions-/Transmissionsbereichen, eine konvexe oder konkave Mikrolinsenanordnung und dergleichen verwendet. Die Strahlprofilumwandlungseinrichtung ist nicht unbedingt notwendig, um die erfindungsgemäß hergestellte Punktmarkierungsform zu erzielen.
Der als Prozessgegenstand bei der Erfindung zu markierende Wafer W ist ein Halbleiterwafer, ein Glassubstrat, etwa ein Flüssigkristallsubstrat, eine Elektrode (ein Kontaktflecken), etwa auf einem nackten Typ, die Oberfläche eines IC, verschiedene Keramikerzeugnisse, ein Leitungsabschnitt eines IC oder dergleichen. Der Halbleiterwafer wird beispielhaft durch einen Siliziumwafer dargestellt. Inbegriffen sind Wafer mit einem Oxidfilm (SiO₂) oder einem Nitridfilm (SiN), Epitaxialwafer, und Wafer, auf denen Galliumarsenid oder Indiumphosphidverbindungen vorliegen.
Zu beachten kann eine für die Punktmarkierung mit der besonderen Form besonders geeignete Markierungsposition sein. Die mit der Punktmarkierung zu markierende Oberfläche des Wafers ist nämlich dabei ein angeschrägter Abschnitt am Außenrand des Wafers. Es ist bereits zuvor vorgeschlagen worden, am Außenrand des Wafers Markierungen vorzusehen, die Markierungen bestanden jedoch aus sogenannten Strichcodierungen. Wenn aber auf dieser Oberfläche eine gewöhnliche Punktmarkierung gebildet werden soll, ist die Herstellung auf einer kleinen Fläche wegen ihres großen Formats schwierig. Auch wenn sie klein ist, ist die optische Auslesung des regelmäßig reflektierten Lichts schwierig. Die erfindungsgemäß hergestellte Punktmarkierung ist jedoch klein und hat eine besondere Form, und somit hat sich herausgestellt, dass unter Ausnutzung des von der Oberfläche des Vorsprungs gestreuten Lichts eine ausreichende optische Erkennbarkeit erzielt werden kann.
Die Erfindung bezieht sich auf einen zur Herstellung der Mikropunktmarkierung mit der besonderen Form auf der Oberfläche eines zu markierenden Wafers W geeignetes Markierungsverfahren. Auch bei Verwendung der Markiervorrichtung 1 lassen sich, wenn die durch den die Erfindung angegebenen Markierparameter nicht erfüllt sind, nicht die erfindungsgemäß hergestellten Punktmarkierungen mit der erwähnten besonderen Form erzielen.
Insbesondere beinhaltet das Verfahren die in Anspruch 1 angegebenen Schritte.
Um die Punktmarkierung mit der durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen besonderen Form herstellen zu können, haben die Erfinder eine Anzahl von Experimenten im Hinblick auf die Wellenlänge, die Energiedichte und Pulsbreite durchgeführt. Im Ergebnis beeinflusst die Wellenlänge nur das Absorptionsverhältnis des Halbleiterwafers, ändert jedoch sonst nichts. Wenn z. B. Silizium als Material des Halbleiterwafers verwendet wird, ist es für die erfindungsgemäße Punktmarkierungsform notwendig, das Eindringen in das Silizium bei kleinerwerdender Punktform moderat zu verringern. Daher ergeben sich die besten Ergebnisse bei ungefähr 532 nm. Obwohl die Wellenlänge nicht allgemein spezifiziert werden kann, da sie abhängig von dem Material des zu markierenden Wafers differiert, liegt sie vorzugsweise im sichtbaren Bereich zwischen 300 nm und 700 nm.
Im Hinblick auf die Pulsbreite wurde andererseits ein Bereich, in dem ein ausreichend breiter zulässiger Bereich der Energiedichte eingestellt werden kann und die Ausgangsleistung des Lasers möglichst reduziert werden kann, untersucht. Im Ergebnis wurde der Bereich zwischen 10 und 500 ns als sinnvoll für die erfindungsgemäßen Markierungen identifiziert. Vorzugsweise liegt der Bereich zwischen 50 und 120 ns. Bei 500 ns oder darüber wird die Energiedichte zu hoch, so dass die erwünschte Punktmarkierungsform nicht gleich zu erzielen ist und der Laser selbst zu groß wird. Es wird betont, dass diese Werte im Vergleich zu den Pulsbreiten bei den Markierungsverfahren gemäß der erwähnten japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 10-4040 ziemlich klein sind. Bei einem in einem ps-Bereich mit einem Laser durchgeführten Prozess tritt in erheblichem Umfang Transpiration bzw. Verdampfung auf und ist der zulässige Energiedichtebereich äußerst schmal.
Die Energiedichte hängt stark von der Laserwellenlänge, der Pulsbreite und den optischen Eigenschaften des zu bearbeitenden Materials ab. Es ist folglich bevorzugt, die Energiedichte abhängig sowohl von der Laserwellenlänge als auch der Pulsbreite festzulegen. Bei der beschriebenen Vorabfestlegung der Laserwellenlänge und der Pulsbreite ist es sinnvoll, die Energiedichte e des Laserstrahls auf der Punktmarkierungsoberfläche nach Durchgang durch die Flüssigkristallmaske 4 und Aufteilung auf größer als 3,7 bis 15,0 J/cm² festzulegen, d. h. 3.7 < e ≤ 15.0 J/cm². Unter der Annahme gleicher Wellenlänge ist es innerhalb des erwähnten Pulsbreitenbereichs und bei größerer Pulsbreite bevorzugt, dass die Energiedichte e innerhalb des Bereichs von größer als 3,7 bis 11,0 J/cm² liegt, d. h. 3.7 < e ≤ 11.0 J/cm².
Genau betrachtet bildet sich auf der Oberfläche des Halbleiterwafers, insbesondere aus Silizium, ein sehr dünnes Eigenoxid. Bei der Erfindung wird der Oxidfilm gleichzeitig verformt. Es ist daher notwendig, die folgenden Punkte zu berücksichtigen, um den Oxidfilm vorteilhaft zu verformen.

1. Der Schmelzpunkt des Oxidfilms (SiO₂) ist höher als der des Siliziumwafers (Si).
2. Der Oxidfilm ist amorph und zeigt keinen klaren Umwandlungspunkt zur flüssigen Phase. Er erweicht um den Schmelzpunkt von Silizium herum.
3. Der Oxidfilm ist vom sichtbaren Bereich bis in den nahen Infrarotbereich transparent und absorbiert Silizium.

Aus den obigen Punkten ergibt sich, dass bei der Pulsbestrahlung der Siliziumwafer durch den Oxidfilm hindurch direkt beheizt und geschmolzen wird. Der Oxidfilm wird durch thermische Leitung aus dem Silizium heraus erweicht und formt sich entsprechend der Oberflächenform des Siliziums durch elastische Verformung zu Punkten. Wenn der Oxidfilm jedoch dicker ist, ist der Temperaturanstieg im Oxidfilm durch die thermische Leitung an der Grenze des Oxidfilms nach außen nicht ausreichend. Daher kommt der Temperaturanstieg mit dem Umfang der Verformung des Siliziums nicht mit und es treten plastische Verformungen (Risse) auf.
Die Dicke des Oxidfilms auf der Oberfläche, die bei der Punktherstellung im Filmschwingungsmodus ist, ist ähnlich wie bei einem gewöhnlichen unbehandelten Wafer im Bereich von 1500 bis 2000 Å, was Experimente zeigen. Wenn der Oxidfilm auf der Oberfläche eine Dicke unter 1500 Å hat, können im Filmschwingungsmodus ähnlich wie bei unbehandelten Wafern Punkte gebildet werden.
Vorzugsweise ist neben den Markierungsparametern der Parameter inbegriffen, ob die Strahlprofilumwandlungseinrichtung 5 vor oder hinter der Flüssigkristallmaske 4 angeordnet ist. Die Strahlprofilumwandlungseinrichtung 5 hat die Form einer Punktmatrix der gleichen Größe wie die Pixelmatrix der Flüssigkristallmaske 4 und wandelt die Energiedichteverteilung eines Laserstrahls in die erforderliche Verteilung um. Die Strahlprofilumwandlungseinrichtung stellt die thermische Verteilung in den Bestrahlungsmusterpunkten ein, wodurch die Höhe des Vorsprungs der Punktmarkierung eingestellt wird.
Die maximale Länge jedes Pixels der Flüssigkristallmaske 4 ist festgelegt auf 50 bis 2000 μm wegen der Auflösungsgrenze existierender Linsensysteme, wenn ein durch die Flüssigkristallmaske 4 hindurchgelassener Laserstrahl auf den zu markierenden Wafer gebündelt wird, so dass die maximale Länge eines Punkts durch das Linsensystem vorgegeben ist auf 1,0 bis 15,0 μm. Wenn die maximale Länge (der Durchmesser) eines Punkts kleiner als 1,0 μm ist, ist die Auslesung mit existierenden optischen Erfassungssystemen schwierig. Wenn die maximale Länge 15,0 μm überschreitet, kann nicht nur auf einer vorbestimmten Fläche keine ausreichende Informationsmenge markiert werden, sondern ist auch die Markierungsfläche beschränkt. Die Werte betragen 3/20 bzw. 1/100 von 100 μm, was die maximale Größe der durch den jetzigen SEMI-Standard zugelassenen Punktmarkierungen ist. Daraus ergibt sich, wie klein diese Größen sind.
1 ist ein Diagramm zur schematischen Darstellung einer für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Mikropunktmarkiervorrichtung;
2 ist ein Diagramm des Gesamtaufbaus einer allgemeinen Punktmarkierungsvorrichtung mit einem Laserstrahl;
3 ist eine mit einem AFM (atomic force microscope = Rasterkraftmikroskop) aufgenommene stereoskopische Ansicht der Formen von mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Punktmarkierungen und ihres Anordnungszustands;
4 ist ein Querschnitt durch die Punktmarkierungen in 3;
5A und 5B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach dem ersten Ausführungsbeispiel;
6A und 6B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach dem zweiten Ausführungsbeispiel;
7A und 7B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach dem dritten Ausführungsbeispiel;
8A und 8B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach dem ersten Vergleichsbeispiel;
9A und 9B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach dem vierten Ausführungsbeispiel;
10A und 10B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach dem fünften Ausführungsbeispiel;
11A und 11B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach dem sechsten Ausführungsbeispiel;
12A und 12B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach dem siebten Ausführungsbeispiel;
13A und 13B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach dem zweiten Vergleichsbeispiel;
14A und 14B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach dem dritten Vergleichsbeispiel;
15A und 15B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach dem vierten Vergleichsbeispiel;
16A und 16B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach dem fünften Vergleichsbeispiel;
17B und 17B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach dem sechsten Vergleichsbeispiel;
18 ist ein Diagramm mit der Korrelation zwischen der Energiedichte und der Höhe des Vorsprungs in den jeweiligen Punktmarkierungen nach dem ersten bis siebten Ausführungsbeispiel und dem ersten bis sechsten Vergleichsbeispiel;
19 ist ein Diagramm mit der Korrelation zwischen der Energiedichte und der Höhe des Vorsprungs, wenn die Pulsbreite und die Markierungsbreite als Lasermarkierungsparameter bei dem ersten bis siebten Ausführungsbeispiel und dem ersten bis sechsten Vergleichsbeispiel verändert werden;
20 ist eine Draufsicht auf durch erfindungsgemäße Punktmarkierungen dargestellte Buchstaben;
21 ist eine Draufsicht auf durch konventionelle Punktmarkierungen dargestellte Buchstaben;
22 ist eine stereoskopische Ansicht eines ersten Beispiels für die Punktmarkierungsform auf der Basis eines Schwingungsmodus der Oberfläche eines Schmelzenbeckens bei einem Punktmarkierungsherstellungsprozess;
23 ist eine stereoskopische Ansicht eines zweiten Beispiels für die Punktmarkierungsform;
24 ist eine stereoskopische Ansicht eines dritten Beispiels für die Punktmarkierungsform;
25 ist eine stereoskopische Ansicht eines vierten Beispiels für die Punktmarkierungsform;
26 ist eine stereoskopische Ansicht eines fünften Beispiels für die Punktmarkierungsform;
27 ist eine stereoskopische Ansicht eines sechsten Beispiels für die Punktmarkierungsform;
28 ist eine stereoskopische Ansicht eines siebten Beispiels für die Punktmarkierungsform;
29 ist eine stereoskopische Ansicht eines achten Beispiels für die Punktmarkierungsform;
30 ist eine stereoskopische Ansicht eines neunten Beispiels für die Punktmarkierungsform;
31 ist eine stereoskopische Ansicht eines zehnten Beispiels für die Punktmarkierungsform.
Bevorzugte Beispiele für die Erfindung werden im folgenden zusammen mit Vergleichsformen anhand der beiliegenden Zeichnungen genau beschrieben. Dabei sind auch die in den 5–17 gezeigten Ausführungsbeispiele 1–7 nur Vergleichsbeispiele. Die erfindungsgemäß hergestellten Beispiele sind in 19 unter dem entsprechenden Energiedichtebereich anzusiedeln, wobei die Form einer in diesem Bereich herzustellenden Markierung in 12 bzw. Ausführungsbeispiel 7 gezeigt ist.
1 ist ein schematisches Diagramm eines Ausführungsbeispiels für eine Lasermarkiervorrichtung zum erfindungsgemäßen Herstellen einer Mikropunktmarkierung.
In 1 bezeichnet die Bezugsziffer 2 einen Laseroszillator; 3 einen Strahlhomogenisierer; 4 eine Flüssigkristallmaske; 5 eine Strahlprofilumwandlungseinrichtung; und 6 eine Kondensorlinseneinheit, und der Buchstabe W bezeichnet einen zu markierenden Wafer. Der Halbleiterwafer W steht bei dem Ausführungsbeispiel nicht nur für einen Siliziumwafer, sondern allgemein für einen Wafer, etwa einen mit einem Oxidfilm oder einen Nitridfilm, einen Epitaxihalbleiterwafer und ferner für einen Halbleiterwafer, der mit Galliumarsenid- oder Indiumphosphidverbindungen versehen oder daraus aufgebaut ist.
In der Lasermarkiervorrichtung 1 wird ein von dem Laseroszillator 2 abgestrahlter Laserstrahl mit einer Gauss'schen Energiedichteverteilung durch den Strahlhomogenisierer 3 homogenisiert zu einem mit einer zylinderhutförmigen Energiedichteverteilung, wobei die Spitzenwerte im wesentlichen die gleichen sind. Die Oberfläche der Flüssigkristallmaske 4 wird mit dem Laserstrahl mit der wie oben beschrieben homogenisierten Energiedichteverteilung bestrahlt. Wie allgemein bekannt, kann auf der Flüssigkristallmaske 4 ein gewünschtes Markierungsmuster angezeigt werden. Der Laserstrahl tritt in einem Anzeigebereich des Musters durch einen Pixelabschnitt hindurch, der in einem lichtdurchlässigen Zustand ist. Die Energiedichteverteilung des jeweils durchgelassenen Lichts, das auf Pixeleinheitsbasis aufgeteilt ist, hat die gleiche Form wie die durch den Strahlhomogenisierer 3 homogenisierte und ist gleichmäßig.
Allgemein wird als Strahlhomogenisierer 3 eine optische Komponente bezeichnet, mit der man einen Laserstrahl mit beispielsweise einer Gauss'schen Energiedichteverteilung in die Form einer homogenisierten Energiedichteverteilung bringen kann. Es gibt z. B. optische Bestandteile von Systemen zum Bestrahlen der Oberfläche einer gesamten Maske unter Verwendung von Fliegenaugenlinsen, Binäroptiken oder zylindrischen Linsen oder durch Abrastern der Oberfläche einer Maske mit einem durch ein Betätigungselement betätigten Spiegel, etwa einem Polygonspiegel oder einem Spiegelscanner.
Bei der Erfindung beträgt die Pulsbreite des Laserstrahls, wie oben beschrieben, 10 bis 500 ns, und die Energiedichte der Punktmarkierungsoberfläche wird innerhalb des Bereich von größer als 3,7 bis 15,0 J/cm² gesteuert, und vorzugsweise in dem Bereich von größer als 3,7 bis 11,0 J/cm². Wenn der Strahlstrahl in dem Bereich dieser numerischen Werte gesteuert wird, kann die Punktmarkierung mit der erfindungsgemäß erreichten besonderen Form hergestellt werden.
Die auf einmal in der Flüssigkristallmaske 4 bestrahlte Fläche entspricht der Punktzahl 10 × 11. Alle diese Punkte werden mit dem Laserstrahl auf einmal bestrahlt. Da diese Zahl von Punkten häufig für die erforderlichen Punkte nicht ausreicht, kann das Markierungsmuster in eine Mehrzahl von Abschnitte aufgeteilt werden und die Flüssigkristallmaske zur sequentiellen Anzeige der Abschnitte gebracht werden. Durch Umschalten und Kombinieren dieser Abschnitte kann das ganze Maskierungsmuster auf der Waferoberfläche hergestellt werden. Um dabei auf der Oberfläche des Wafers ein Bild herzustellen, ist es natürlich notwendig, den Wafer oder die Bestrahlungsposition zu bewegen. Als Bewegungsverfahren sind verschiedene konventionell bekannte Verfahren möglich.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird die Strahlprofilumwandlungseinrichtung 5 mit einem durch die Flüssigkristallmaske 4 hindurchgetretenen Laserstrahl auf Punkteinheitsbasis bestrahlt. In der Strahlprofilumwandlungseinrichtung 5 sind ähnlich einer Matrix angeordnete optische Komponenten entsprechend den als Matrix angeordneten Flüssigkristallen der Flüssigkristallmaske 4 angeordnet. Daher tritt der durch die Flüssigkristallmaske 4 hindurchgetretene Laserstrahl auf Punkteinheitsbasis in eine 1:1-Entsprechung durch die Strahlprofilumwandlungseinrichtung 5, und der Laserstrahl mit der zuvor durch den Strahlhomogenisierer 3 homogenisierten Energiedichteverteilung wird in einen Laserstrahl mit der zur Herstellung der erfindungsgemäßen besonderen Mikrolochform erforderlichen Energiedichteverteilung umgewandelt. Obwohl die Energiedichteverteilung des durch die Flüssigkristallmaske 4 hindurchgetretenen Laserstrahls bei dem Ausführungsbeispiel in die erforderliche Energiedichteverteilung umgewandelt wird, indem man den Laserstrahl weiter durch die Strahlprofilumwandlungseinrichtung 5 hindurchtreten lässt, gibt es auch den Fall, bei dem der Laserstrahl direkt auf die Linseneinheit 6 geführt wird, ohne das Profil der Energiedichteverteilung mit der Strahlprofilumwandlungseinrichtung 5 umzuwandeln.
Der durch die Strahlprofilumwandlungseinrichtung 5 hindurchgetretene Laserstrahl wird mit der Linseneinheit 6 auf eine vorbestimmte Position auf der Oberfläche des Halbleiterwafers W gebündelt, wodurch auf der Oberfläche die erforderliche Punktmarkierung durchgeführt wird. Bei der Erfindung wird die maximale Länge jeden Pixels in dem Flüssigkristall von 50 bis 2000 μm durch die Linseneinheit auf 1 bis 15 μm auf der Oberfläche des Halbleiterwafers W verringert. Bei der gleichmäßigen Herstellung einer Markierung im Mikrometerbereich auf den Oberflächen einer Mehrzahl von Wafern ist es notwendig, den Abstand zwischen der Markierungsoberfläche und einer Kondensorlinse und die optische Achse auf Mikrometerskala einzustellen. Bei dem Ausführungsbeispiel wird der Brennpunkt erfasst durch Messen der Höhe entsprechend einem Konfokalverfahren, das allgemein bei Lasermikroskopen oder dergleichen verwendet wird, der ermittelte Wert zu einem Feinpositioniermechanismus in Vertikalrichtung der Linse zurückgekoppelt und der Brennpunkt automatisch eingestellt. Für die Einstellung der optischen Achse und die Positionierung und Einstellung der optischen Komponenten wird ein allgemein bekanntes Verfahren verwendet. Beispielsweise kann die Einstellung durchgeführt werden durch Schraubeneinstellmechanismen zum Anpassen eines Objekts an einen vorgegebenen Referenzpunkt unter Verwendung einer Lichtführung durch einen He-Ne-Laser oder dergleichen. Die Einstellung muss nur beim Aufbau einmal durchgeführt werden.
Die maximale Länge der erfindungsgemäßen Mikropunktmarkierung auf der Markierungsoberfläche liegt daher in dem Bereich von 1,0 bis 15,0 μm. Die Abmessungen des Vorsprungs/der Ausnehmung liegen bei 0,01 bis 5 μm bei dem Fall, bei dem der Randbereich des Vorsprungs leicht ausgenommen ist. Um eine Punktmarkierung mit solchen Abmessungen herzustellen, muss die Länge einer Seite jedes Punkts in der Flüssigkristallmaske 4 50 bis 2000 μm sein, um die Markierungsherstellung an dem Einstrahlpunkt auf der Oberfläche des Halbleiterwafers W wegen der Begrenzung der Auflösung der Kondensorlinseneinheit oder dergleichen nicht zu stören. Wenn ferner der Abstand zwischen der Strahlprofilumwandlungseinrichtung 5 und der Flüssigkristallmaske 4 zu groß oder zu klein ist, wird wegen des Einflusses von Randstrahlen oder des Einflusses einer Instabilität der optischen Achse eine auf der Oberfläche des Halbleiterwafers gebildete Markierung leicht gestört. Daher ist es bei dem Ausführungsbeispiel notwendig, den Abstand X zwischen der Strahlprofilumwandlungseinrichtung 5 und der Flüssigkristallmaske 4 auf einen Wert einzustellen, der 0- bis 10-fach so lang wie die maximale Länge Y jedes Pixels in der Flüssigkristallmaske 4 ist. Durch Einstellen des Abstandes in einem solchen Bereich wird ein auf der Waferoberfläche gebildetes Bild klar.
Die Strahlprofilumwandlungseinrichtung 5 ist eine optische Komponente zum Umwandeln der durch den Strahlhomogenisierer 3 homogenisierten Energiedichteverteilung in eine optimale Energiedichteverteilung zur Erzielung der erfindungsgemäßen besonderen Punktform. Zum Beispiel wird durch optionales Verändern eines Beugungsphänomens, eines Brechungsphänomens oder einer Lichtdurchlässigkeit an einem laserbestrahlten Punkt das Profil der Energiedichteverteilung eines eingestrahlten Laserstrahls beliebig umgewandelt. Als optische Komponente können in der Strahlprofilumwandlungseinrichtung 15 z. B. ein optisches Beugungselement, ein optisches holographisches Element, eine Anordnung konvexer Mikrolinsen oder ein Flüssigkristall selbst verwendet werden. Solche Elemente oder ähnliche können als Matrix aufgebaut und als Strahlprofilumwandlungseinrichtung 5 eingesetzt werden.
Die 3 und 4 zeigen eine typische Form und eine typische Anordnung von mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Punktmarkierungen. 3 ist eine mit einem AFM aufgenommene stereoskopische Ansicht, und 4 ist eine mit dem AFM aufgenommene Querschnittsansicht. Bei dieser Ausführungsform ist die Form jeder auf der Oberfläche des Halbleiterwafers W gebildeten Punktmarkierung ein Quadrat von 3,6 μm und der Abstand zwischen Nachbarpunkten 4,5 μm. Wie sich aus den Diagrammen ergibt, sind auf der Oberfläche des Halbleiterwafers W ungefähr konische Punktmarkierungen jeweils aus einem entsprechend den einzelnen Pixeln der Flüssigkristallmaske 4 aufgeteilten Laserstrahl gebildet. Ferner sind die Punktmarkierungen als 11 × 10 Muster angeordnet und ihre Höhen im wesentlichen die gleichen. Dies unterschiedet sich wesentlich von den in der erwähnten japanischen Patent-Offenlegungsschrift 10-4040 dargestellten Punktmarkierungen, bei denen eine Aggregation einer Anzahl kleiner Vorsprünge mit verschiedensten Höhen und statistische Verteilung als ein Punkt behandelt werden. Die beschriebenen Punktmarkierungen mit gleicher Form und in Reihenanordnung können hergestellt werden, weil die Energiedichte des auf die Flüssigkristallmaske 4 abgestrahlten Laserstrahls durch den Strahlhomogenisierer 3 homogenisiert wurde.
Die Abmessungen der erfindungsgemäßen Mikropunktmarkierungen wird oben beschrieben. Die maximale Länge entlang der Oberfläche des zu markierenden Wafers W beträgt nämlich 1 bis 15 μm und die Höhe des Vorsprungs 0,01 bis 5 μm. Die Werte haben sich aus verschiedenen Experimenten ergeben und liegen innerhalb des Bereichs zwischen dem Minimum und Maximum hinsichtlich der Sicherstellung der Erkennbarkeit mit existierenden optischen Sensoren und im Hinblick auf die Freiheitsgrade der Markierungsfläche.
Die 5A, 5B bis 11, 13 bis 16A, 16B illustrieren Formen, und die Formen von mit anderen Parametern mit der Vorrichtung 1 hergestellten Markierungen, 12A, B die für die Erfindung typischen Formen der Punktmarkierungen, die mit den Parametern des erfindungsgemäßen Verfahrens und mit der bei dem Ausführungsbeispiel verwendeten Lasermarkiervorrichtung 1 herstellbar sind. Die Beschreibung der Lasermarkiervorrichtung 1 ist wie folgt:

Lasermedium: Nd:YAG-Laser

Laserwellenlänge: 532 nm

Mode: TEM00

Durchschnittsausgangsleistung: 4 W bei 1 KHz

Pulsbreite: 100 ns bei 1 kHz.
Ein im folgenden beschriebenes vorläufiges Experiment wurde im Hinblick auf die Wellenlänge des Laserstrahls durchgeführt. Verschiedene Vorexperimente wurden durchgeführt unter Einstellung der Wellenlänge des Laserstrahls auf die drei Werte 355 nm, 532 nm und 1064 nm, Einstellen der Energiedichte auf 0,14 bis 3,1 J/cm² wie bei den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen und Vergleichsbeispielen, die später beschrieben werden, und Einstellen der Pulsbreite innerhalb des Bereichs von 10 bis 700 ns. Obwohl sich der Adsorptionsanteil von Silizium zwischen dem Fall mit einer Laserstrahlwellenlänge von 532 nm und dem Fall mit einer Wellenlänge von 1064 nm unterscheidet, ergeben sich im wesentlichen die gleichen Tendenzen. Das Eindringen in das Silizium ist bei der Wellenlänge von 532 nm jedoch geringer. Bessere Resultate ergeben sich bei kleineren Punkten. Wenn andererseits die Wellenlänge des Laserstrahls 355 nm beträgt, ist das Eindringen in das Silizium zu gering und tritt zu leicht auf der Oberfläche des Siliziums Verdampfung bzw. Transpiration auf. Die Wellenlänge des Laserstrahls wird daher bei dem Ausführungsbeispiel auf 532 nm eingestellt. Bei der Erfindung ist die Laserstrahlwellenlänge nicht allgemein festgelegt.
Als Laserstrahl kann bei dem Ausführungsbeispiel einer aus einer YAG-Laser-Oszillationsvorrichtung, eine zweite Harmonische einer YV04-Laser-Oszillationsvorrichtung, einer aus einer Titansaphir-Laseroszillationsvorrichtung oder dergleichen verwendet werden.

Die 5A, 5B bis 17A, 17B zeigen Formen und Abmessungen von Punkten gemäß den Ausführungsbeispielen 1 bis 7 und Vergleichsbeispielen 1 bis 6 bei Verwendung der obigen Markierungsparameter, wobei zusätzlich der Durchmesser der Oberfläche des Halbleiterwafers W gebildeten Punktes, die Energiedichte des Laserstrahls und die Pulsbreite des Laserstrahls vermindert. Tabelle 1

	Punktdurchmesser (μm)	Energiedichte (J/cm²)	Punktmarkierungsform
Ausführungsbeispiel 1	7,2	1,19	Vorsprung im Zentrum
Ausführungsbeispiel 2	7,2	1,42	dito
Ausführungsbeispiel 3	7,2	1,67	dito
Vergleichsbeispiel 1	7,2	0,96	Ausnehmung im Zentrum
Ausführungsbeispiel 4	3,6	1,50	geteilter Vorsprung
Ausführungsbeispiel 5	3,6	2,00	Vorsprung im Zentrum
Ausführungsbeispiel 6	3,6	2,50	dito
Ausführungsbeispiel 7	3,6	3,10	dito
Vergleichsbeispiel 2	30	0,29	Ausnehmung im Zentrum
Vergleichsbeispiel 3	30	0,43	dito
Vergleichsbeispiel 4	20	0,14	dito
Vergleichs-Beispiel 5	20	0,29	Ringförmige Ausnehmung
Vergleichs-Beispiel 6	20	0,43	Vulkanform

Die 5A und 5B zeigen Form und Abmessungen einer mit den Markierungsparametern des Ausführungsbeispiels 1 auf der Oberfläche des Halbleiterwafers W gebildeten Punktmarkierung. Obwohl es in den Zeichnungen um die Punktmarkierung herum eine ringförmige Ausnehmung gibt, hat die Punktmarkierung einen ungefähr konischen Vorsprung, der sich in dem Zentralabschnitt hoch nach oben erhebt. Der Kontrast zwischen dem Vorsprung und dem Randbereich ist hoch, wodurch sich eine ausreichende Erkennbarkeit ergibt.
Die 6A, 6B, 7A und 7B illustrieren die Formen und Abmessungen von mit den Markierungsparametern des Ausführungsbeispiels 2 bzw. 3 auf der Oberfläche des Halbleiterwafers W gebildeten Punktmarkierungen. In jeder der Zeichnungen ist der Randbereich der Punktmarkierung fast flach und zeigt die Punktmarkierung einen ungefähr konischen Vorsprung, der sich hoch nach oben erhebt. Der Kontrast zwischen den Punkten und ihrem Randbereich ist hoch und die Erkennbarkeit ausreichend.
In dem in den 8A und 8B gezeigten Vergleichsbeispiel 1 beträgt die Energiedichte 0,96 (> 1,5) J/cm², wobei jedoch die Länge des Punkts die gleiche wie bei den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 ist (die Länge einer Seite des Quadrats beträgt 7,2 μm). Daher hat der Punkt im Zentralabschnitt eine große Ausnehmung und ist der Kontrast viel niedriger als bei den Ausführungsbeispielen und die Erkennbarkeit gering.
Die 9A und 9B illustrieren Form und Abmessungen einer mit den Markierungsparametern des Ausführungsbeispiels 4 auf der Oberfläche des Halbleiterwafers W gebildeten Punktmarkierung. Beim Ausführungsbeispiel 4 ist, obwohl die Länge des Punkts (Länge einer Seite des Quadrats) 3,6 μm wie bei den Ausführungsbeispielen 5 bis 7 beträgt, der bergförmige Vorsprung vertikal in zwei Abschnitte geteilt und im Randbereich eine leichte Ausnehmung gebildet. Da der Vorsprung insgesamt groß ist, ist jedoch der Kontrast zwischen dem Punkt und dem Randbereich hoch und die Erkennbarkeit gut.
Die 10A und 10B sowie 11A und 11B zeigen die Formen und Abmessungen von mit den Markierungsparametern des Ausführungsbeispiels 5 bzw. 6 auf der Oberfläche des Halbleiterwafers W gebildeten Punktmarkierungen. Obwohl in den Zeichnungen im Randbereich der Punktmarkierungen ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel 1 eine ringförmige Ausnehmung existiert, haben die Punktmarkierungen einen ungefähr konischförmigen Vor sprung, der sich in der Mitte hoch erhebt. Der Kontrast zwischen den Punktmarkierungen und dem Randbereich ist hoch und die Erkennbarkeit ausreichend.
Die 12A und 12B zeigen Form und Abmessungen der mit den Markierungsparametern des Ausführungsbeispiels 7 auf der Oberfläche des Halbleiterwafers W gebildeten Punktmarkierung. In den Figuren ist der Rand der Punktmarkierung ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel 3 fast flach, aber mit einem geringen Rücksprung, und weist die Punktmarkierung einen nach oben hoch vorstehenden, ungefähr konischförmigen Vorsprung auf. Obwohl die Länge des Punktes gering ist, ist die Punktmarkierung hinsichtlich der Erkennbarkeit ganz hervorragend. Diese Punktform ist erfindungsgemäß ideal.
Die in den 13A, 13B bis 17A, 17B dargestellten Vergleichsbeispiele 2 bis 6 können nicht als Ausführungsbeispiele der Erfindung betrachtet werden, unabhängig von den Formen, wie Tabelle 1 zeigt, und weil wegen der Länge der Punktmarkierung (Maximallänge entlang der Oberfläche des Halbleiterwafers W) oberhalb des Bereichs von 1 bis 15 μm ein Ziel der Erfindung verfehlt wird. Insbesondere weist jedes der Vergleichsbeispiele 3 bis 5 in den 13A, 13B bis 16A, 16B im Zentralabschnitt eine große Ausnehmung auf. Bei den in 13A, 13B und 14A, 14B gezeigten Vergleichsbeispielen 2 und 3 sind um den Zentralabschnitt herum ringförmige flache Ausnehmungen gebildet und ist der Kontrast zwischen Punktmarkierung und dem flachen Randabschnitt gering. Wenn die Punktmarkierung nicht groß ist, ist die Erkennbarkeit schlecht.
Bei dem in den 17A, 17B gezeigten Vergleichsbeispiel 6 ist der Rand flach und hat die Punktmarkierung einen vulkanförmigen Vorsprung mit einer Ausnehmung im Zentrum. Da der Kontrast hoch ist, ist die Erkennbarkeit ausreichend. Die Form des Vergleichsbeispiels 6 ist als gewöhnliche Punktmarkierung sehr effektiv.
18 ist ein durch Auftragen der Energiedichte und der Höhe des Vorsprungs der Punktmarkierungen der Ausführungsbeispiele und Vergleichsbeispiele entstandenes Diagramm. Die Punktmarkierung mit der für die Erfindung typischen Form zeigt einen Vorsprung. Wie sich aus dem Diagramm ergibt, ist bei allen Ausführungsbeispielen mit einer geringeren Länge der Mikropunktmarkierung (die Länge einer Seite eines quadratischen Punkts beträgt 3,6 μm oder 7,2 μm) als die maximale Länge der Mikropunktmarkierung, die Energiedichte 1 J/cm² oder höher.
Das Folgende ergibt sich aus den 13A, 13B bis 18, den Ausführungsbeispielen 1 bis 7 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 6.

1. Um so kleiner der Durchmesser (maximale Länge) der Punktmarkierung ist, um so leichter wird ein Vorsprung gebildet. Um so kleiner der Durchmesser der Punktmarkierung ist, um so kürzer ist die Länge der freien Oberfläche. Da die Viskosität einer Siliziumlösung bei konstanter Temperatur konstant ist, wird im Ergebnis eine niedrigere Schwingungsmode vorherrschen.
2. Bei der Herstellung eines Vorsprungs mit der gleichen Höhe wird mit kleinerem Durchmesser der Punktmarkierung eine höhere Energiedichte erforderlich. Insbesondere entspricht dies dem Fall mit einem sich verkürzenden Abstand zwischen den festgelegten Enden bei Festhalten der Filmschwingungsamplitude. Um so größer der Abstand zwischen den festen Enden ist, um so größer muss die äußere Kraft sein (Temperaturverteilung der Pulsbestrahlung = Oberflächenspannung).
3. Eine Punktmarkierung bestimmter Größe hat eine Schwingungsmode niederer Ordnung, die sicher einen Vorsprung zeigt. Wenn in der obigen Tabelle 1 der Durchmesser der Punktmarkierung 0,6 μm beträgt, haben alle Ausführungsbeispiele unabhängig von ihren Formen Vorsprünge.
4. Ein Punkt bestimmter Größe und darüber ist immer im Schwingungsmodus mit einer ausgenommenen Form. Bei diesen Ausführungsbeispielen und Vergleichsbeispielen liegt der Umkehrpunkt zwischen dem Fall, bei dem eine vorspringende Form dominant ist, und dem Fall, bei dem eine ausgenommene Form dominant ist, in dem Punktmarkierungsdurchmesserbereich von 20 bis 30 μm. Der Wert ergibt sich allgemein aus der Viskosität der Siliziumlösung, der Tiefe des Schmelzenbeckens und der Größe des Schmelzenbeckens (Durchmesser der Punktmarkierung).

Aus den vorstehenden Schlussfolgerungen ergibt sich, dass durch Einstellen der durch die Erfindung festgelegten verschiedenen Markierungsparameter die für die Erfindung typische kleine Form der Punktmarkierung sicher und genau hergestellt werden kann.
19 ist ein Diagramm, das sich durch Auftragen der Energiedichte und der Vorsprungshöhe bei den Punktmarkierungen bei einer Pulsbreite von 90 ns ohne Veränderung anderer Spezifikationen und der beschriebenen Lasermarkierungsvorrichtung 1 und bei einer Variation der Energiedichte als Markierungsparameter ergibt.
Die Länge der Punktmarkierungen an der Markierungsoberfläche ist eingestellt auf die sechs Typen 2 μm, 4 μm, 6 μm, 8 μm, 10 μm und 14 μm. Die Symbole in 19 bedeuten ♢ steht für 2 μm, ☐ steht für 4 μm, steht für 6 μm, X steht für 8 μm, O steht für 10 μm und • steht für 14 μm.
Wie sich aus 19 ergibt, steigt bei Veränderung der Pulsbreite von 50 ns auf 90 ns die Höhe der kleinen Punktmarkierungen von 2 μm und 4 μm mit der Energiedichte in dem Bereich von 3,5 bis 11,0 J/cm². Bezüglich der Punktmarkierungen von 6 bis 14 μm steigen die Vorsprungshöhen allmählich an im Bereich der Energiedichte von 6,0 bis 8,0 J/cm²; die Vorsprungshöhe nimmt jedoch stark ab, wenn die Energiedichte einen bestimmten Wert übersteigt, und die Form der Punktmarkierung verändert sich von einer vorspringenden Form vom Typ B zu einer ausgenommenen Form vom Typ C.
Aus den 18 und 19 ergibt sich, dass es zur Herstellung der Punktmarkierungen mit der erfindungsgemäß erwünschten Vorsprungshöhe notwendig ist die Pulsbreite, Energiedichte und Länge entlang der Markierungsoberfläche geeignet einzustellen, und so lange diese Werte geeignet gewählt werden, lassen sich besonders geformte Markierungen mit bestimmter Breite (Länge) und Höhe (Vorsprung/Ausnehmung) herstellen, die für die Erfindung typisch sind.
20 zeigt eine Anordnung von Punktmarkierungen zur Anzeige von Buchstaben, und zwar mit dem erfindungsgemäßen Punktmarkierungsverfahren hergestellt. 21 zeigt eine Anordnung von Punktmarkierungen zum Anzeigen von Buchstaben, und zwar durch konventionelle Punktmarkierungen hergestellt. Bei einem zweidimensionalen Code ist die Relativposition der Punkte auf 20% oder genauer festgelegt. Wenn z. B. bei einer Punktmarkierung mit dem Durchmesser 5 μm die Positioniergenauigkeit bei ±1 μm liegt, treten statistisch Positionsabweichungen von 20% auf.
Bei dem konventionellen Markierungsverfahren sind die durch Punkte gebildeten Buchstaben hinsichtlich der Positionsgenauigkeit der Punkte gestört, wie in 21 gezeigt. Sie lassen sich also nicht als dreidimensionaler Code auslesen. Jedoch ist wie bei der erfindungsgemäß hergestellten Punktmarkierung in 20 die Relativposition benachbarter Punkte im Prinzip Null, wenn die Linsenaberration nicht berücksichtigt wird. Da die Aberration einer Linse allgemein im Außenrandbereich der Linse zunimmt, kann sie als praktisch Null betrachtet werden, wenn der Zentralbereich (effektives Gesichtsfeld) der Linse verwendet wird. Daher können regelmäßige und genaue Punkte erzeugt werden, wie 19 zeigt.
Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, lassen sich mit der erfindungsgemäßen Punktmarkierungsform und dem Punktmarkierungsverfahren Mikropunktmarkierungen mit gleichmäßigen Formen von 3/20 bis 1/100 im Vergleich zur konventionellen Form in genauem Muster auf Punkteinheitsbasis in den Bereichen auf der Oberfläche der Halbleiterwafer bilden. Da die Punktmarkierung ferner eine besondere Form mit Vorsprüngen und Zentralabschnitt hat, die sich konventionellerweise nicht ergibt, ist die Erkennbarkeit der Punktmarkierung hervorragend und ist die Markierungsform auch als zweidimensionaler Code funktionstüchtig.
Da die Größe der erfindungsgemäßen Punktmarkierungen im Vergleich zur Größe einer konventionellen erheblich verringert ist, wie oben beschrieben, und die Grenze zwischen benachbarten Punktmarkierungen klar erkennbar ist, kann eine Anzahl von Punktmarkierungen im gleichen Bereich gebildet werden. Damit nimmt nicht nur die Markierungsfläche erheblich zu, sondern auch der Freiheitsgrad bei der Auswahl der Markierungsfläche.
Insbesondere ergeben sich die folgenden Wirkungen:

1. Auf der Oberfläche eines Wafers lässt sich zu beliebiger Zeit eine Markierung herstellen. Zum Beispiel lassen sich Auslieferungstestdaten eines Wafers oder dergleichen bei der Auslieferung des Wafers vom Siliziumproduzenten markieren, und zwar ohne Einflussnahme durch die Anwendungen des Bauelementeherstellers, dem der Wafer geliefert wird. Ferner können bei Auslieferung auf Wafereinheitsbasis die Testdaten jedes Chips, die Waferidentität und die Chipidentität in dem Bereich markiert werden. Durch Herstellen einer Markierung in einem V-förmigen Ausnehmungsbereich oder einer Ecke eines Orientierungsflachabschnitts lässt sich die Befürchtung beseitigen, dass die Markierung zu klein ist, um aufgefunden zu werden. Ebenfalls lassen sich von dem Bauelementehersteller nicht nur Testdaten eines beliebigen Prozesses sondern auch Waferidentifikationsmarkierungen des Bauelementeherstellers erstellen. Da die Punktmarkierungsform besonders und äußerst klein ist, ist es insbesondere möglich, auf der rückseitigen Oberfläche jedes Chips in der Reihenfolge der Herstellungsschritte verschiedene Daten mit gewünschtem Umfang anzubringen, bevor beim Bauelementehersteller beschrieben wird, wodurch sich die Geschichte jedes Chips leicht erfassen lässt.
2. Aus einem Wafer können mehr Chips gewonnen werden. Mit dem erfindungsgemäßen Punktmarkierungsverfahren kann wegen der äußerst kleinen Punktmarkierung für die Markierung vorgesehene Fläche freigegeben werden, so dass die effektive Chipfläche, nicht nur die Rand- und Rückseitenoberfläche des Wafers sondern beispielsweise auch die Oberfläche der Beschreibungszeile und die Innenoberfläche der V-Ausnehmung sowie die Ecken des Orientierungsflachabschnitts vergrößert werden können. Dadurch kann die Erfindung direkt zur Verbesserung der Ausbeute beitragen.
3. Das Design wird erleichtert. Da ein Vorsehen der Markierungsfläche beim Design des Chips nicht erforderlich ist, kann der Designer den Chip unbeschränkt auslegen. Bei der Erfindung ist es bequem, dass die üblichen Filmherstellungsprozesse kaum im äußersten Waferbereich von 2 mm stattfinden, insbesondere nicht im Außenbereich von 1 mm, und diese Fläche in einem im wesentlichen unbehandelten Zustand ist. Daher lässt sich in diesem Bereich in stabiler Weise eine Markierung durchführen.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer punktförmigen Markierung auf einem kleinen Bereich eines Wafers durch von einem Pulslaseroszillator (2) abgestrahlte Laserstrahlen, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte beinhaltet: Homogenisieren einer Energiedichte des von dem Laseroszillator (2) abgestrahlten Laserstrahls mit einem Strahlhomogenisierer (3); Erzeugen eines gewünschten Musters durch Betreiben und Ansteuern einer Flüssigkristallmaske (4), in der die maximale Länge jedes Pixels 50 bis 2000 μm beträgt, und Bestrahlen der Flüssigkristallmaske (4) mit dem von dem Strahlhomogenisierer (3) homogenisierten Laserstrahl; Einstellen der Energiedichte eines durch die Flüssigkristallmaske (4) hindurchgelassenen, aufgeteilten Laserstrahls auf einer zu markierenden Oberfläche auf einen Wert in einem Bereich von größer als 3,7 J/cm² bis 15,0 J/cm²; und Bündeln des durch die Flüssigkristallmaske (4) hindurchgelassenen Laserstrahls für jeden Punkt mit einer Linseneinheit (6), und zwar so, dass die maximale Länge jedes Punkts eingestellt ist auf 1 bis 15 μm, und Erzeugen eines Abbildes auf der Oberfläche des Wafers zur Bildung Mikropunktmarke mit vorstehendem Zentralabschnitt und zurückspringendem Randabschnitt.
Mikropunktmarkierungsherstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiedichte auf der zu markierenden Oberfläche auf einen Wert in einem Bereich von größer als 3,7 J/cm² bis 11,0 J/cm² eingestellt ist.
Mikropunktmarkierungsherstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Form einer Punktmatrix derselben Größe wie die einer Pixelmatrix der Flüssigkristallmaske (4) aufweisende Strahlprofilumwandlungseinrichtung (5), die eine Energiedichteverteilung des Laserstrahls in eine gewünschte Verteilung umwandelt, vor oder hinter der Flüssigkristallmaske (4) positioniert vorgesehen ist.