DE10104641A1

DE10104641A1 - Halbleiter-Wafer mit einer Punktmarkierung von spezieller Form und Verfahren zum Ausbilden der Punktmarkierung

Info

Publication number: DE10104641A1
Application number: DE10104641A
Authority: DE
Inventors: Teiichirou Chiba; Akira Mori
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2000-02-07
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2001-09-13
Also published as: US6436842B2; TW495829B; JP2001223145A; US20010014543A1; FR2806530A1

Abstract

Eine sehr kleine, vorstehende punktförmige Markierung (M') wird auf einem Teil einer Oberfläche eines Halbleiters-Wafers ausgebildet. Eine gewachsene Schicht wird durch epitaktische Behandlung auf einer kompletten Oberfläche des Halbleiter-Wafers (W) inklusive der Punktmarkierung (M') aufgewachsen, um so eine Punktmarkierung (M) auszubilden. Während dieses Wachstumsprozesses wird die punktförmige Markierung (M') zu der Form einer polygonalen, eine klare Rückenlinie, die denselben Azimuth der Kristallachse wie die des Wafers (W) anzeigen, beinhaltenden Pyramide geändert. Diese Rückenlinie wird optisch ausgelesen, so daß der Azimuth der Kristallachse des Wafers (W) bestimmt werden kann. Daher ist es möglich, einen Halbleiter-Wafer mit einer Punktmarkierung (M) zu erhalten, die eine besondere Form aufweist, welche eine exellente optische Sichtbarkeit aufweist und den Azimuth der Kristallachse anzeigt, und ein Verfahren zum Ausbilden der Punktmarkierung (M) angeben.

Description

1. Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleiter-Wafer, der eine auf einem Teil des Wafers ausgebildete Punktmarkierung von spezieller Form aufweist. Genauer betrifft sie einen Halbleiter-Wafer mit einer Punktmarkierung, die eine Form aufweist, die hinsichtlich der optischen Erkennbarkeit exzellent ist und ermöglicht, daß der Azimuth einer Kristallachse des Halbleiter-Wafers optisch erkannt werden kann. Sie betrifft zudem ein Verfahren zum Ausbilden einer solchen Punktmarkierung.

2. Stand der Technik

Die elektrischen Eigenschaften von Silizium, welches ein Substratmaterial eines integrierten Halbleiterchips ist, hängen von einem Azimuth einer Kristallachse desselben ab. Daher muß, wenn ein Schaltkreis auf einen Silizium-Wafer aufgeprägt wird, welcher ein Substratmaterial eines allgemeinen Halbleiters ist, dessen Schaltkreismuster mit dem Azimuth einer Kristallachse des Materials abgestimmt werden. Deshalb wird üblicherweise eine den Azimuth der Kristallachse anzeigende Markierung an dem Halbleiter-Wafer ausgebildet.

Als ein typisches Beispiel dieser Markierung wird durch Ausschneiden eines Teils eines scheibenförmigen Halbleiter-Wafers entlang einer Sehne des Halbleiter- Wafers ein Orientierungs-Flat gebildet, welches senkrecht zu dem Azimuth von dessen Kristallachse steht. Im allgemeinen wird ein solches Orientierungs-Fiat bei einem Halbleiter-Wafer von 150 mm Durchmesser angebracht. Manchmal wird es auch bei einem Wafer von 200 mm Durchmesser angebracht. Kürzlich, als die verwendeten Halbleiter-Wafer vergrößert wurden (auf Durchmesser von 200 mm oder mehr), wurde eine V-förmige Kerbe als Markierung angebracht. Die V-förmige Kerbe wird an einem Teil des Randes eines Halbleiter-Wafers ausgebildet, so daß der Azimuth von dessen Kristallachse mit einer den Scheitelpunkt der V-förmigen Kerbe mit dem Mittelpunkt des Wafers verbindenden Linie übereinstimmt. Dies wird aufgrund eines Bedürfnisses der Hersteller durchgeführt, die durch das Vergrößern der Wafer so viele integrierte Halbleiterschaltkreise wie möglich erhalten wollen. Des weiteren haben aufgrund des Orientierungs-Flats auftretende, geringfügige Unterschiede der Filmbildungsqualität während der Ausbildung der Schaltkreise einen wesentlichen Einfluß auf den Grad der Integration.

Jedoch kann die Azimuth-Markierung der oben erwähnten Kerbe auch einen nachteiligen Einfluß auf den Grad der Integration haben. Des weiteren neigt, da die Kerbe einen sehr kleinen Zwischenraum ausbildet, Staub, wie bspw. Verunreinigungen oder dergleichen, dazu, sich in der Kerbe anzusammeln. Aus diesem Grund gab es unter Berücksichtigung derartiger Einflüsse einen Trend, den Azimuth der Kristallachse anstelle durch die vorgenannten Markierungen auf dem Halbleiter-Wafer durch Markieren mit einem Laser-Markiergerät anzuzeigen. Die Markierung des Azimuths der Kristallachse durch ein Laser-Markiergerät ist jedoch noch nicht so standardisiert wie die zuvor genannte Markiertechnologie, da sie mit einer Veränderung der bestehenden Ausstattung einhergeht und zu einem Anstieg der Produktionskosten führt.

Andererseits wird ein Laser-Markiergerät während des Herstellungsverfahrens für einen Halbleiter-Wafer sowie für ein Halbleiter-Bauelement oftmals zum Markieren von Management-Informationen, beinhaltend Identifikationsinformationen, Verfahrenshistorie und elektrische Eigenschaften, auf Teilen der Oberfläche des Halbleiter-Wafers verwendet. Aus diesem Grund muß, wenn bereits eine durch das Laser-Markiergerät ausgebildete Markierung unmittelbar den Azimuth der Kristallachse des Wafers anzeigt, der Azimuth der Kristallachse nicht durch vorläufiges Verwenden eines Röntgenstrahls gemessen werden. Des weiteren muß der Halbleiter-Wafer überhaupt nicht geschnitten werden. Daher kann dieses Verfahren sowohl die Anforderungen der Wafer-Hersteller als auch die der Hersteller der Halbleiter-Bauelemente erfüllen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese Umstände gemacht. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Halbleiter- Wafer anzugeben, der eine einzelne Azimuth-Markierung oder eine Vielzahl von Azimuth-Markierungen aufweist, die nicht durch Ausschneiden beeinträchtigt werden und es ermöglichen, den Azimuth einer Kristallachse durch die Markierung bzw. die Markierungen mittels Kombinierens einer verbesserten Laser- Markierungstechnologie mit einfachen, allgemeinen Prozessiertechnologien zu erkennen. Des weiteren hat es die vorliegende Erfindung zum Ziel, ein Verfahren zum Ausbilden einer Markierung mit solchen speziellen Eigenschaften anzugeben.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben mit der Japanischen Patentanmeldung 10-334009 bereits eine Punktmarkierung mit einer speziellen Form vorgeschlagen, die von einer herkömmlichen, mittels einer herkömmlichen Laser-Markierungstechnologie gebildeten Punktmarkierung des Typs eines konkaven Lochs abweicht, sowie ein Verfahren zum Bilden derselben. Die Punktmarkierung gemäß der Erfindung dieser älteren Anmeldung wird durch Markieren einer Oberfläche eines zu markierenden Produkts mittels eines Laserstrahl als Energiequelle gebildet. Ein zentraler Abschnitt einer jeden Punktmarkierung weist einen vorstehenden Abschnitt auf, der nach oben von der Oberfläche des zu markierenden Produkts vorsteht. Dies ist eine sehr kleine Punktmarkierung mit einer Länge von 1 bis 15 µm entlang der Markierungsfläche und einer Höhe des vorstehenden Abschnitts im Bereich von 0,01 bis 5 µm. Diese Punktmarkierung verfügt über eine exzellente optische Erkennbarkeit, obwohl sie eine derart kleine Punktmarkierung ist.

Als die Erfinder mittels epitaktischen Wachstums eine dünne Schicht auf der Fläche zur Ausbldung einer Markierung des Halbleiter-Wafers, die die zuvor erwähnte Punktmarkierung mit einem deratigen vorstehenden Abschnitt aufwiesen, ausbildeten, fanden sie, daß deren anfängliche Punktform sich zu einer anderen Form änderte. Dann wiederholten die Erfinder Versuche unter Verändern einer Länge der Punktmarkierung entlang der Markierungsfläche und Verändern einer Dicke eines durch das zuvor genannte epitaktische Wachstum erhaltenen Einkristalls. In der Konsequenz wurde gefunden, daß, wenn die Dicke des gewachsenen Kristalls innerhalb einer geeigneten Spanne lag, die Punktmarkierung zu einer polygonalen Pyramide oder einem polygonalen Pyramidenstumpf mit klaren Rückenlinien wuchs. Des weiteren fanden die Erfinder, als sie nach dem Ausbilden der Vielzahl von Punktmarkierungen auf der Oberfläche des Halbleiter-Wagers mittels epitaktischen Wachstums einen Einkristall ausbildeten, daß die jeweiligen Punktmarkierungen, nachdem ihre Formen verändert wurden, dieselben Formen aufwiesen und daß des weiteren korrespondierende Rückenlinien in derselben Richtung ausgerichtet waren.

Die Erfinder haben weiterhin in Betracht gezogen, daß die Rückenlinien auf irgendeine Weise mit dem Azimuth der Kristallachse in Verbindung stehen. Aus diesem Grunde haben sie den Azimuth der Kristallachse bei dem Halbleiter-Wafer nach dem epitaktischen Wachstum gemessen. Im Ergebnis fanden sie, daß die Rückenlinien vollständig mit dem Azimuth der Kristallachse zusammenfallen. Obwohl eine Ursache für eine solche Veränderung der Form der Punktmarkierung nicht nachweisbar festgestellt ist, führt das epitaktische Wachstum offensichtlich zu einem Kristall, der denselben Azimuth der Oberfläche aufweist, wie der der Substratoberfläche eines Einkristall-Substrats. Da sich Eigenschaften, wie bspw. die Atomdichte, abhängig von dem Azimuth der Oberfläche des Substrats ändern, zeigt die Wachstumsgeschwindigkeit eine Wachstumsanisotropie, die in Abhängigkeit von dem Azimuth der Oberfläche unterschiedlich ist.

Aus diesem Grund kann angenommen werden, daß die Geschwindigkeit des epitaktischen Wachstums an einem sehr kleinen, von der Oberfläche des Substrats vorstehenden Punkt abhängig von dem Azimuth der Oberfläche variiert. Daher wird der sehr kleine Punkt zu einer polygonalen Pyramide auswachsen mit einer Rückenlinie, die sich entlang des Azimuths der Kristallachse erstreckt. Unter dieser Annahme kann erwogen werden, daß die vor dem epitaktischen Wachstum auf dem Halbleiter ausgebildete Punktmarkierung nicht immer mittels eines Laser- Markiergeräts gebildet werden muß, sondern auch durch ein Chemical-Vapor- Deposition Verfahren (CVD-Verfahren) oder dergleichen gebildet werden kann, welches es ebenfalls ermöglicht, eine Punktmarkierung mit einem von der Oberfläche, auf der die Punktmarkierung ausgebildet wird, vorstehenden Teil zu formen.

Die vorliegende Erfindung baut auf den oben beschriebenen Erkenntnissen auf. Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Halbleiter-Wafer angegeben, der eine von einer Oberfläche des Halbleiter-Wafers an einer beliebigen Position vorragende Punktmarkierung aufweist, wobei die Punktmarkierung eine Form aufweist, die es ermöglicht, einen Azimuth einer Kristallachse optisch erkennen zu können.

Insbesondere wird die Punktmarkierung mit der oben genannten Form an einer beliebigen Stelle des Wafers so ausgebildet, daß der Azimuth der Kristallachse direkt anhand der Form der Punktmarkierung erkannt werden kann. Daher ist es nicht erforderlich, extra ein Orientierungs-Flat oder eine V-förmige Kerbe auszubilden, nachdem der Azimuth der Kristallachse durch eine Messung bestimmt worden ist. So wird nicht bloß eine Vorrichtung zum Messen des Azimuths der Kristallachse überflüssig, sondern es kann auch das Abschneiden eines Waferteils fallengelassen werden, was dazu führt, daß eine Vielzahl integrierter Schaltkreise effizient erhalten werden kann.

Des weiteren wird, da die Punktmarkierung zum Anzeigen des Azimuths der Kristallachse keinen lokal deformierten Abschnitt, wie er bei dem Orientierungs-Flat und der V-förmigen Kerbe gegeben ist, aufweist, kein Staub angesammelt, auch nicht während mehrerer Verarbeitungsschritte, so daß die Reinheit beibehalten werden kann.

Darüber hinaus wird es gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bevorzugt, daß die Punktmarkierung eine Rückenlinie aufweist, die den Azimuth der Kristallachse anzeigt. Wie zuvor beschrieben, weist die auf dem Halbleiter- Wafer ausgebildete Punktmarkierung nach dem epitaktischen Wachstum deutliche Rückenlinien auf, die entlang des Azimuths der Kristallachse des Wafers orientiert sind. Daher kann der Azimuth der Kristallachse einfach durch Bestimmen des Azimuths der Rückenlinien erkannt werden.

Zudem wird gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Form der Punktmarkierung spezifiziert. Diese ist nämlich vorzugsweise eine polygonale Pyramide bzw. ein polygonaler Pyramidenstumpf, welche jeweils polygonale Flächen aufweisen. Wenn die Anzahl der polygonalen Flächen gerade ist, ist eine diagonale Linie, die durch die Mitte der Markierung führt eine gerade Linie, so daß der Azimuth der Kristallachse einfach erkannt werden kann. Des weiteren beträgt die Anzahl der polygonalen Oberflächen vorzugsweise sechs oder weniger. Darüber hinaus ist es noch weiter zu bevorzugen, daß sie vier Flächen aufweist. In diesem Fall sind die Rückenlinien in einer Kreuzform angeordnet, so daß, wenn mehrere Punktmarkierungen gebildet werden, die Rückenlinien entlang einer geraden Linie angeordnet sind, wodurch es möglich wird, den durch die geraden Linien angezeigten Azimuth der Kristallachse zu erkennen. Wenn die Anzahl der polygonalen Flächen acht oder mehr beträgt, wird die gesamte Form nahezu kreisförmig, was es schwierig macht, die Richtung der Rückenlinien und damit den Azimuth der Kristallachse zu bestimmen.

Noch weiter nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, daß die Punktmarkierung auf einem Teil einer Randfläche des Halbleiter-Wafers ausgebildet wird. Vorder- und Rückseite der Randfläche des Halbleiter-Wafers sind teilweise abgerundet. Diese abgerundeten Bereiche der Vorder- und der Rückseite und ein Seitenflächenbereich zwischen diesen abgerundeten Bereichen sind sehr klein. Des weiteren wurden diese Bereiche am wenigsten durch eine Wechselwirkung mit einer umgebenden Vorrichtung oder einem chemischen Polieren in einem Wafer-Produktionsverfahren oder einem Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement beeinflußt. Insbesondere die abgerundeten Bereiche der Vorder- und der Rückseite sind von stabiler Konfiguration. Aus diesem Grunde wird, wenn die zuvor genannte Punktmarkierung in diesen Bereichen ausgebildet werden kann, diese niemals ausgelöscht, auch nicht durch viele Herstellungsprozesse, so daß der Azimuth der Kristallachse stets erkannt werden kann, wann immer dies erforderlich ist. Um eine erwünschte Anzahl von Punktmarkierungen in den zuvor genannten Bereichen auszubilden, müssen die Punktmarkierungen selbst sehr klein sein. In dieser Hinsicht ist die von den Erfindern im Rahmen der oben erwähnten, älteren Erfindung vorgeschlagene Technologie zum Ausbilden einer Punktmarkierung sehr effizient.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Ausbilden mindestens einer Punktmarkierung mit spezieller Form angeben, welches folgende Schritte aufweist: Bilden einer punktförmigen, von der Oberfläche eines Halbleiter-Wafers vorstehenden Markierung von beliebiger Form an einer ausgesuchten Stelle des Halbleiter-Wafers; Bilden eines dünnen, aus einem Einkristall bestehenden Films auf einer gesamten Oberfläche des Halbleiter- Wafers mittels epitaktischen Wachstums; und während des epitaktischen Wachstums Umwandeln der punktförmigen Markierung in die Form einer polygonalen Pyramide oder eines polygonalen Pyramidenstumpfes, welche jeweils polygonale Flächen aufweisen und eine einen Azimuth einer Kristallachse anzeigenden Rückenlinie aufweisen.

Die punktförmige Markierung, die vor dem epitaktischen Wachstum geformt werden muß, kann auf einfache Weise mittels des Laser-Markiergerätes nach der älteren von den Erfindern vorgeschlagenen Erfindung ausgebildet werden. Alternativ kann die punktförmige Markierung mit einer solchen Form durch andere Bearbeitungsverfahren, wie bspw. durch ein CVD-Wachstumsverfahren, gebildet werden. Des weiteren kann das zuvor genannte epitaktische Wachstumsverfahren im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine herkömmliche, bekannte Technologie verwenden, und es muß für die vorliegende Erfindung nicht speziell modifiziert werden.

Des weiteren wird es gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung bevorzugt, daß eine maximale Länge der punktförmigen Markierung parallel zu der Oberfläche des Halbleiters 1-15 µm beträgt. Da die punktförmige Markierung so klein ist, kann, wie oben beschrieben, eine erforderliche Anzahl der punkförmigen Markierungen auf einer Randfläche des Wafers ausgebildet werden. Darüber hinaus weist diese Punktmarkierung eine exzellente optische Erkennbarkeit auf, auch nach dem epitaktischen Wachstum. Daher kann diese für verschiedene Formen von Handhabungsinformationen verwendet werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine erläuternde Darstellung, die schematisch ein Beispiel eines Laser- Markiergerätes zum Bilden einer punktförmigen Markierung M' mit einer speziellen Form gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 2 zeigt eine dreidimensionale Ansicht typischer punktförmiger Markierungen M', die mit dem zuvor genannten Markierungsgerät gebildet wurden, sowie eine Anordnung derselben, wie sie durch ein AFM gesehen werden.

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht zu Fig. 2, wie sie durch dasselbe AFM beobachtet wird.

Fig. 4 zeigt eine dreidimensionale Ansicht, die ein Beispiel der punkförmigen Markierung M' gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, wie sie durch das AFM beobachtet wird.

Fig. 5 zeigt eine dreidimensionale Ansicht, die ein Beispiel der punktförmigen Markierung M' gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, wie sie durch das AFM beobachtet wird.

Fig. 6A bis 6D zeigen Aufsichten zum Darstellen der Veränderungen der Form der in Fig. 4 gezeigten punktförmigen Markierung zu der Form nach dem epitaktischen Wachstum, wie sie durch das AFM beobachtet wird.

Fig. 7A bis 7D zeigen Aufsichten zum Darstellen der Veränderungen der Form der in Fig. 5 gezeigten punktförmigen Markierung zu der Form nach dem epitaktischen Wachstum, wie sie durch das AFM beobachtet wird.

Fig. 8A bis 8D sind dreidimensionale Ansichten von vergrößerten Markierungen entsprechend Fig. 6.

Fig. 9A bis 9D sind dreidimensionale Ansichten von vergrößerten Markierungen entsprechend Fig. 7.

Fig. 10 zeigt eine erläuternde Darstellung, die ein Verfahren zum Bestimmen des Azimuths einer Kristallachse aus der Form der Punktmarkierung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 11 zeigt eine erläuternde Darstellung, die ein anderes Verfahren zum Bestimmen des Azimuths einer Kristallachse aus der Form der Punktmarkierung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung ausführlich beschrieben.

Zunächst wird ein bevorzugtes Beispiel eines zu verwendenden Laser- Markiergeräts beschrieben werden, welches einfach auf dem in der zuvor erwähnten, älteren Erfindung offenbarten Laser-Markiergeräts basiert, wie es von den Erfindern der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wurde. Dieses Laser- Markiergerät dient dazu, vor dem epitaktischen Wachstum der vorliegenden Erfindung die punktförmigen, vorstehenden Markierungen auf einem Teil des Halbleiter-Wafers auszubilden.

Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Ein dort gezeigtes Laser-Markiergerät 1 weist einen Laseroszillator 2, einen Strahlhomogenisator 3 zum Glätten der Energieverteilung des von dem Laseroszillator 2 abgestrahlten Laserstrahls, eine Flüssigkristallmaske 4, die dazu betrieben wird, den Laserstrahl übereinstimmend mit einer Anzeige eines Musters passieren zu lassen oder nicht, einen Strahlprofil- Konverter 5 zum Formen und Konvertieren der Energiedichteverteilung des Laserstrahls korrespondierend zu einem jeden Pixel der Flüssigkristallmaske 4 zu einer erforderlichen Verteilungsform sowie eine Linseneinheit 6 zum Abbilden des Strahls, der durch die Flüssigkristallmaske 4 hindurch getreten ist, auf eine Oberfläche eines Halbleiter-Wafers als Punkt auf. Eine maximale Länge eines einzelnen Punktes auf der Flüssigkristallmaske 4 beträgt 50 bis 200 µm und eine maximale Länge eines einzelnen, durch die Linseneinheit 6 erzeugten Punktes beträgt 1 bis 15 µm.

Bei dem Laser-Markiergerät 1 tritt der Laserstrahl mit einer Gauß-förmigen Energiedichteverteilung, der von dem Laseroszillator 2 abgestrahlt wird, durch den Strahlhomogenistator 3, so daß er zu einer hutkappenförmigen Energiedichteverteilung umgeformt wird mit im wesentlichen gleichmäßigen Spitzenwerten. Nachdem die Energiedichteverteilung auf diese Weise vergleichmäßigt worden ist, wird der Laserstrahl auf die Oberfläche der Flüssigkristallmaske 4 gestrahlt. Zu diesem Zeitpunkt kann, wie wohl bekannt ist, die Flüssigkristallmaske 4 ein vorbestimmtes Markierungsmuster ansteuern und auf der Maske anzeigen. Folglich durchtritt der Laserstrahl Pixelabschnitte innerhalb der Region zum Anzeigen des Musters, die lichtdurchlässig sind. Die jeweiligen Energiedichteverteilungen des durchgelassenen Lichts haben, nachdem es in die jeweiligen Pixel aufgetrennt worden ist, dieselbe Form wie die durch den Strahlhomogenisator 3 geformte Verteilung, so daß die Energiedichte gleichmäßig verteilt wird.

Der Strahlhomogenisator 3 ist eine allgemeine Bezeichnung für ein optisches Bauteil zum Formen eines Laserstrahls mit einer Energiedichteverteilung von bspw. einer Gauß-Form in eine Energiedichteverteilung mit einer geglätteten Form. Dieses optische Bauteil kann bspw. ein Verfahren zum gleichzeitigen Ausleuchten einer Oberfläche der Maske mit einem Laserstrahls mittels einer Fliegenaugen- Linse, einer Doppeloptik oder einer zylinderförmigen Linse anwenden, oder ein Verfahren des Abtastens der Oberfläche der Maske durch Antreiben eines Spiegels mittels eines Aktuators, wie bspw. eines polygonalen Spiegels, eines Spiegel-Scanners oder dergleichen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wie zuvor beschrieben, der Laserstrahl so gesteuert, daß die Pulsweite des Laserstrahls 10 bis 500 ns beträgt und daß dessen Energiedichte 1,0 bis 15,0 J/cm² beträgt. Vorzugsweise beträgt die Energiedichte 1,5 bis 11,0 J/cm². Wenn der Laserstrahl innerhalb eines solchen Wertebereichs gesteuert wird, kann die zuvor erwähnte Punktmarkierung der vorliegenden Erfindung von besonderer Form gebildet werden.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Größe eines mit einem Mal auszuleuchtenden Bereichs der Flüssigkristallmaske 4 10 × 11 Punkte. Obwohl diese Punkte alle gleichzeitig durch den Laser beleuchtet werden, stimmt die Anzahl der Punkte oftmals nicht mit der erforderlichen Zahl von Punktmarkierungen überein. In einem solchen Fall ist es zulässig, ein Markierungsmuster in verschiedene Abschnitte aufzuteilen, dieses Abschnitte nacheinander auf der Flüssigkristallmaske abzubilden und sie zu so schalten, daß durch Zusammensetzen der geteilten Abschnitte auf einer Oberfläche des Wafers ein vollständiges Markierungsmuster ausgebildet wird. In diesem Fall ist es erforderlich, den Wafer bezüglich einer Ausleuchtungsstellung kontrolliert zu bewegen, wenn der Laserstrahl auf der Oberfläche des Wafers abgebildet wird. Für ein solches Steuerverfahren können verschiedene Verfahren verwendet werden, die üblich und gut bekannt sind.

Der zu Punkten aufgeteilte Laserstrahl, der durch die Flüssigkristallmaske 4 durchgetreten ist, wird auf den Strahlprofikonverter 5 gegeben. Dieser Strahlprofilkonverter 5 ist in einer Matrix so aufgebaut, daß er den einzelnen in einer Matrix in der Flüssigkristallmaske 4 angeordneten Flüssigkristallen entspricht. Daher durchtritt der Laserstrahl, nachdem er die Flüssigkristallmaske 4 durchlaufen hat, den Profilkonverter 5 Punkt für Punkt ein einer eins-zu-eins Entsprechung, so daß der Laserstrahl mit durch den Strahlhomogenisator 3 geglätteter Energiedichteverteilung in eine für das Ausbilden einer Punktmarkierung mit einem sehr kleinen Loch, wie sie für die vorliegende Erfindung charakteristisch ist, erforderliche Energiedichteverteilung umgewandelt wird. Obwohl gemäß diesem Ausführungsbeispiel der durch die Flüssigkristallmaske 4 hindurchgetretene Laserstrahl durch einen Strahlprofilkonverter 5 geleitetet wird, um seine Energiedichteverteilung umzuwandeln, ist es möglich, den Laserstrahl direkt in die Linseneinheit 6 einzugeben, ohne das Profil der Energiedichteverteilung mittels des Strahlprofilkonverters 5 umzuwandeln.

Der Laserstrahl, der durch den Strahlprofilkonverter 5 hindurch getreten ist, wird durch die Linseneinheit 6 gebündelt und auf eine vorbestimmte Stelle auf der Oberfläche eines Halbleiter-Wafers W gelenkt, so daß eine erforderliche Punktmarkierung auf dieser Oberfläche ausgebildet wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn die maximale Länge eines einzelnen Pixels der Flüssigkristalls 50 bis 2000 µm beträgt, der Pixel durch die Linseneinheit 6 auf der Oberfläche des Halbleiter-Wafers W auf 1 bis 15 µm zusammengezogen. Wenn diese Mikromarkierung gleichmäßig auf den Oberflächen mehrerer Wafer ausgebildet werden soll, dann ist es erforderlich, eine Entfernung zwischen der Markierungsoberfläche und der Sammellinse ebenso auf Mikrometerebene zu justieren wie eine optische Achse derselben. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird zur Bestimmung eines Brennpunktes eine Höhe mittels eines konfokalen Verfahrens gemessen, welches im allgemeinen in einem Lasermikroskop Verwendung findet, und dann wird das Meßergebnis zu einem sehr feinen Positioniermechanismus für eine vertikale Richtung der Linse zurückgeführt, so daß der Brennpunkt automatisch bestimmt wird. Allgemein bekannte Verfahren werden zum Einstellen der optischen Achse und zum Positionieren und Justieren optischer Komponenten verwendet. Bspw. ist es möglich, diese mittels eines Schraubeinstellmechanismus über einen Führungsstrahl, wie z. B. einen He-Ne- Laser, auf einen Referenzlichtpunkt zu justieren, welcher vorläufig eingestellt worden ist. Diese Einstellung braucht nur einmal während des Aufbaus durchgeführt zu werden.

Eine sehr kleine Markierung M' gemäß diesem Ausführungsbeispiel hat eine maximale Länge im Bereich von 1 bis 15 µm und eine Höhe von im wesentlichen im Bereich von 0,01 bis 5 µm, wenn man in Betracht zieht, daß eine Umgebung des vorstehenden Abschnitts leicht eingebeult ist. Um die punktförmige Markierung M' mit solchen Abmessungen auszubilden, muß die Länge einer Seite eines jeden Punktes der Flüssigkristallmaske 4 50 bis 2000 µm betragen, um nicht einen Zusammenbruch bei der Bildung der Abbildung auf einem ausgeleuchteten Punkt auf der Oberfläche des Halbleiter-Wafers W aufgrund der Auflösung oder dergleichen einer Sammellinseneinheit zu verursachen. Zudem neigt, wenn der Abstand zwischen dem Strahlprofilkonverter 5 und der Flüssigkristallmaske 4 zu groß oder zu klein ist, der Laserstrahl dazu, durch Licht aus der Umgebung oder durch einen nicht-stabilen Zustand der optischen Achse beeinflußt zu werden, so daß die Ausbildung einer Abbildung auf der Oberfläche des Halbleiter-Wafers zu Störungen neigt. Folglich wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Entfernung X zwischen dem Strahlprofilkonverter 5 und der Flüssigkristallmaske 4 so eingestellt, daß sie das 0- bis 10-fache der maximalen Länge Y eines jeden Pixels der Flüssigkristallmaske 4 beträgt. Durch Einstellen der Entfernung X in einem solchen Bereich wird die auf der Oberfläche des Wafers ausgebildete Abbildung deutlich und klar.

Der oben erwähnte Strahlprofilkonverter 5 ist ein optisches Bauteil zum Umwandeln der durch den Strahlhomogenisator 3 geglätteten Energiedichteverteilung in eine optimale Energiedichteverteilung, um so eine für die vorliegende Erfindung besondere Punktform zu erhalten. Dieser Konverter 5 dient zum Umwandeln eines Profils der Energiedichteverteilung eines einfallenden Laserstrahls in eine willkürliche Form durch Ausführen eines Beugungsphänomens, eines Brechungsphänomens oder durch willkürliches Verändern des Lichtdurchlaßgrades an einem Punkt der Laserausleuchtung. Als optisches Bauteil kann z. B. ein holographisches, optisches Element, ein Mikrolinsen-Array des konvexen Typs oder Flüssigkristalle verwendet werden. Diese Vorrichtungen werden in einer Matrix angeordnet, um so den Strahlprofilkonverter 5 aufzubauen.

Die Fig. 2 und 3 zeigen ein typisches Beispiel einer Form und einer Anordnung der gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung gebildeten Punktmarkierungen. Fig. 2 ist eine dreidimensionale Ansicht, wie sie mittels eines AFM beobachtete werden kann, und Fig. 3 ist eine mit dem AFM gesehene Schnittansicht. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird jede auf die Oberfläche des Halbleiter-Wafers W abgebildete Punktmarkierung M' durch ein Quadrat von 3,6 µm × 3,6 µm gebildet und ein Zwischenraum zwischen den jeweiligen Punkten wird auf eine Größe von 4,5 µm × 4,5 µm festgesetzt. Wie aus diesen Figuren verstanden werden kann, werden im wesentlichen kegelförmige punktförmige Markierungen M' auf der Oberfläche der Halbleiter-Wafer W ausgebildet, von denen jede zu einem abgetrennten Laserstrahl, der einem der Pixel der Flüssigkristallmaske 4 entspricht, korrespondiert. Des weiteren sind die punktförmigen Markierungen M' regelmäßig in der Formation von 11 × 10 angeordnet, und ihre Höhen sind im wesentlichen gleichmäßig ausgebildet. Dies liegt daran, daß die Energieverteilung des auf die Flüssigkristallmaske 4 eingestrahlten Laserstrahls durch den Strahlhomogenisator 3 gleichmäßig geglättet wurde.

Die Fig. 4 und 5 zeigen jeweils eine Form der für die vorliegende Erfindung speziellen, punktförmigen Markierung M', welche unter einer Bedingung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung mittels eines in diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Laser-Markiergerät 1 gebildet wurde, bzw. eine Form einer punktförmigen Markierung M', welche unter einer anderen Bedingung mittels des Laser-Markiergeräts 1 gebildet wurde. Die Daten des Laser- Markiergeräts 1 sind wie folgt:
Lasermedium: Nd, YAG-Laser
Laserwellenlänge: 532 nm
Mode: TEM00
mittlere Ausgangsleistung: 4 W bei 1 kHz
Pulsweite: 100 ns bei 1 kHz.

Obwohl die Wellenlänge des Lasers vorliegend 532 nm beträgt, sollte diese nicht darauf beschränkt werden, derart gleichmäßig zu sein.

Als ein in diesem Ausführungsbeispiel zu verwendender Laserstrahl können die zweite Harmonische eines YAG-Lasers-Oszillators oder eines YV04-Laser- Oszillators sowie ein durch Oszillationen in einem Titan-Saphir-Laser-Oszillator erzeugter Laserstrahl oder dergleichen verwendet werden.

Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, ist um die punktförmige Markierung M' herum ein flacher, ringförmiger konkaver Abschnitt ausgebildet, und das Zentrum der punktförmigen Markierung M' steht nach oben vor, und bildet so einen im wesentlichen kegelförmigen, vorstehenden Abschnitt. Gemäß dieser Punktform wird ein Abschnitt mit einer sehr hohen Lumineszenz auf diesem vorstehenden Abschnitt ausgebildet, so daß ein Unterschied bezüglich der Lumineszenz von der Umgebung erhöht wird. Demzufolge kann eine ausreichende Sichtbarkeit sichergestellt werden. Hinsichtlich der Form der punktförmigen Markierung vor dem epitaktischen Wachstum und dem Punkt-Markierungsverfahren gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, eine einzelne, sehr kleine punktförmige Markierung M' mit einer gleichmäßigen Form von einer Größe, die 3/20 bis 1/100 der Größe einer herkömmlichen Markierung beträgt, in einem Bereich für jeden der Punkte auf der Oberfläche des Halbleiter-Wafers akkurat und sauber getrennt auszubilden. Des weiteren weist die punktförmige Markierung M' eine solch spezielle Form auf, daß ihr zentraler Abschnitt im Gegensatz zu herkömmlichen Markierungen vorsteht.

So wird die punktförmige Markierung M' dieses Ausführungsbeispiels so ausgebildet, daß sie zu einem stärkeren Grad als herkömmliche Punktmarkierungen sehr klein ist. Des weiteren kann, da eine Grenze zwischen benachbarten punktförmigen Markierungen M' klar erkannt werden kann, in demselben Bereich eine größere Anzahl von Punktmarkierungen M' ausgebildet werden. Folglich wird nicht lediglich der Markierungsbereich deutlich vergrößert, sondern es werden auch die Möglichkeiten eines solchen Markierungsbereichs erhöht.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, nachdem die punktförmige Markierung M' so mittels des oben beschriebenen Verfahrens auf der Oberfläche eines Halbleiter- Wafers gebildet worden ist, mittels epitaktischen Wachstums eine aus einem neuen Einkristall gebildete Schicht auf der Wafer-Oberfläche beinhaltend eben diese Markierung ausgebildet.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Form der punktförmigen Markierung vor dem oben genannten epitaktischen Wachstum durch Abbilden eines optischen Bildes der jeweiligen Quadrate 9 µm × 9 µm bzw. 4 µm × 4 µm mittels des Laserstrahls auf die Oberfläche eines aus einem Si-Einkristall bestehenden Wafers erhalten. Wie aus den Fig. 6A und 7D verstanden werden kann, ist die erhaltene Form der vorstehenden punktförmigen Markierung nicht eine Pyramide, sondern lediglich ein Kegel mit kreisförmiger Grundfläche, was zeigt, daß es in einer Aufsicht nicht immer analog zu einem mit einem Laser erzielten optischen Bild ist. Zudem werden gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Unterschiede der Punktformen miteinander verglichen, wenn die durch das epitaktische Wachstum gebildete Kristallschicht eine Dicke von 1 µm, 5 µm bzw. 10 µm aufweist.

Für das epitaktische Wachstum nach diesem Ausführungsbeispiel wird ein Wachstumsverfahren der chemischen Gasphasenepitaxie (CVD) verwendet. Bei diesem epitaktischen Wachstum wird im allgemeinen ein Wafer auf einem SiC- beschichteten Kohlenstoffträger, der einen Körper zur Erwärmung bildet, plaziert und wird dann in einen Wachstumsofen verbracht. Dann wird der Wafer in einer Wasserstoffatmosphäre mittels eines Hochfrequenzverfahrens, eines Widerstandsheizverfahrens oder eines Lampenheizverfahrens auf eine hohe Temperatur von etwa 1000 bis 1200°C erhitzt. Anschließend wird die Oberfläche des Wafers mittels mit Wasserstoff verdünnten Chlorgases oder Schwefelhexafluoridgases bis auf eine Tiefe von 0,1 bis 0,4 µm geätzt, so daß eine saubere Siliziumoberfläche freigelegt wird.

Nachdem dieses Gasätzen abgeschlossen ist, wird eine Gasmischung mit einem reaktiven Gas, wie bspw. Monosilangas oder ein Dotierstoffgas, in den Ofen eingespeist, so daß auf der Oberfläche des Wafers ein Silizium-Einkristall epitaktisch abgeschieden wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Dicke der epitaktisch abgeschiedenen Schicht über die Wachstumszeit bestimmt. Sie bestimmt sich über die Konzentration, die Flußrate, die Fließgeschwindigkeit, die Temperatur, den Druck und dergleichen des reaktiven Gases. Daher werden die Dicke und die Zeit für das Wachstum bestimmt, nachdem diese Zusammenhänge genau erkannt wurden.

Die Fig. 6A und 7A zeigen die Formen der mittels des Laser-Markiergeräts vor dem epitaktischen Wachstum gebildeten, punktförmigen Markierungen M', bei denen jeweils der zentrale Abschnitt von der Oberfläche des Halbleiter-Wafers vorsteht. Die Fig. 6B bis 6D und 7B bis 7D zeigen jeweils die Formen der Punktmarkierung der Erfindung in Ansichten von oben, welche auf der Oberfläche des Halbleiter-Wafers mit in den Fig. 6A und 7A gezeigten, punktförmigen Markierungen M' ausgebildet sind, wenn die über epitaktisches Wachstum abgeschiedene Schicht eine Dicke von 1 µm, 5 µm bzw. 10 µm aufweist. Die Fig. 8 A bis 8D und die Fig. 9A bis 9D sind vergrößerte, perspektivische Ansichten der Punktmarkierungen au den Fig. 6A bis 6D bzw. den Fig. 7A bis 7D.

Wie aus diesen Darstellungen ersichtlich ist, wird verstanden, daß die durch epitaktisches Wachstum abgeschiedene Schicht so verändert wird, daß ein Scheitelpunkt der Punktmarkierung M mit dem Anstieg der Dicke der abgeschiedenen Schicht zu einer glatten Oberfläche wird, unabhängig von der Größe der eingangs auf der Oberfläche des Halbleiter-Wafers ausgebildeten, punktförmigen Markierung M'. Genauer gesagt weist die Punktmarkierung M eine Pyramidenform mit einer vollständigen quadratischen Basis auf, wenn die Dicke der epitaktisch abgeschiedenen Schicht 1 bis 5 µm beträgt, so daß die sich von dem Scheitelpunkt der Punktmarkierung M in einer Kreuzform erstreckenden Rückenlinien klar und deutlich sind. Wenn die Dicke der gewachsenen Schicht 5 bis 10 µm beträgt, verändert sich die zuvor erwähnte Pyramidenform jedoch zu der Form eines Pyramidenstumpfs mit einem abgeflachten oberen Abschnitt anstelle der zuvor erwähnten Pyramidenform. Des weiteren ist, je kleiner die Größe der ursprünglich gebildeten punktförmigen Markierung M' ist, der obere Abschnitt der Pyramide desto mehr abgestumpft, so daß die resultierende Form der Pyramide annähernd zu einem einfachen Würfel von geringer Höhe wird.

Obwohl in dem gezeigten Beispiel ein Silizium-Wafer verwendet wird, bei dem der Azimuth der Kristallachse <100< beträgt, und die Form der Punktmarkierung nach dem epitaktischen Wachstum, wie zuvor beschrieben, eine Pyramide oder ein Pyramidenstumpf ist, ist der Azimuth der Kristallachse eines allgemein verwendeten Wafers oftmals <111 <. Auch für diesen Azimuth ergibt die Punktmarkierung nach dem epitaktischen Wachstum eine polygonale Pyramide oder einen polygonalen Pyramidenstumpf mit Rückenlinien. Daher kann dieser Azimuth der Kristallachse mittels der Rückenlinien ebenso bestimmt werden, wie der Azimuth der Kristallachse bei <100<.

In jedem Fall soll hier angemerkt werden, daß die Richtung der Rückenlinien all der auf derselben Wafer-Oberfläche ausgebildeten Punktmarkierungen die gleichen sind. Daher fällt, wie oben beschrieben, die Ausdehnung der Rückenlinien mit dem Azimuth der Kristallachse des Halbleiter-Wafers zusammen. Fig. 10 und 11 sind erläuternde Darstellungen, die ein Verfahren zum Bestimmen des Azimuths der Kristallachse des Wafers unter Verwendung dieses Phänomens zeigen.

Das heißt, wie in Fig. 10 gezeigt, wird eine einzelne, punktförmige Markierung M' nahe einer im Randbereich gelegenen Fläche der Oberfläche des Halbleiter- Wafers mittels des oben erwähnten Laser-Markiergeräts gebildet. Dann wird auf der gesamten Oberfläche des Halbleiter-Wafers einschließlich der Fläche mit der ausgebildeten vorstehenden punktförmigen Markierung M' eine epitaktische Behandlung durchgeführt, so daß eine gewachsene Kristallschicht gebildet wird.

Die Rückenlinien, die optisch klar erkennbar sind, werden auf der Punktmarkierung M ausgebildet, deren Form durch die Ausbildung dieser gewachsenen Kristallschicht wie zuvor beschrieben verändert wurde. Der Azimuth der Rückenlinien zeigt direkt den Azimuth der Kristallachse an.

Gemäß einem Verfahren zum Bestimmen des Azimuths, wie es in Fig. 11 gezeigt ist, werden zunächst zwei vorstehende, punktförmige Markierungen M' nahe einer im Randbereich der Oberfläche des Halbleiter-Wafers entlang des Durchmessers des Halbleiter-Wafers ausgebildet, und es werden drei vorstehende, punktförmige Markierungen M' auf einer Linie senkrecht zu dem Durchmesser unter denselben Prozessierbedingungen mittels des zuvor erwähnten Laser-Markiergeräts ausgebildet. Danach wird auf der gesamten Oberfläche des Halbleiter-Wafers inklusive der vier vorstehenden, punktförmigen Markierungen M' eine epitaktische Behandlung durchgeführt, so daß die gewachsene Kristallschicht ausgebildet wird. Die Rückenlinien, welche optisch klar erkennbar sind, werden auf den vier Punktmarkierungen M ausgebildet, deren Formen durch die Ausbildung der gewachsenen Kristallschicht verändert wurden. Eine linienförmige Richtung, die die Rückenlinien der beiden in Richtung des Durchmessers ausgerichteten Punktmarkierungen M verbindet, und eine linienförmige Richtung, die die Rückenlinien der beiden senkrecht zu dem Durchmesser ausgerichteten Punktmarkierungen verbindet, zeigen den Azimuth der Kristallachse an. Wenn der Azimuth der Kristallachse über eine solche Vielzahl von Punktmarkierungen M bestimmt wird, kann ein Azimuth mit einer höheren Genauigkeit bestimmt werden als der durch einen einzige Punktmarkierung M bestimmte Azimuth.

Bei dem oben beschriebenen Beispiel werden die Punktmarkierungen M auf der einer Spiegelbehandlung unterworfenen Oberfläche des Wafers ausgebildet. Die Punktmarkierung mit einer sehr kleinen Form weist eine exzellente Sichtbarkeit auf, wie aus den Fig. 6 und 7 ersichtlich ist. Daher kann, wenn die Punktmarkierung M auf einer im Randbereich gelegenen Fläche des Wafers durch verschiedene schichtbildende Behandlungen oder Schaltkreise ausbildende Behandlungen weniger beeinflußt wird, eine Punktmarkierung effizient verwendet werden, nicht nur zum Bestimmen des Azimuths der Kristallachse sondern auch für Wafer-Management-Informationen, wie herkömmliche Markierungen.

Claims

1. Halbleiter-Wafer mit einer von einer Oberfläche des Halbleiter-Wafers (W) an einer beliebigen Stelle vorstehenden Punktmarkierung (M), dadurch gekennzeichnet, daß die Punktmarkierung (M) eine Form aufweist, die es ermöglicht, daß ein Azimuth einer Kristallachse optisch erkannt werden kann.

2. Halbleiter-Wafer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Punktmarkierung (M) eine Rückenlinie aufweist, die den Azimuth der Kristallachse anzeigt.

3. Halbleiter-Wafer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Punktmarkierung (M) die Form einer polygonalen Pyramide oder eines Pyramidenstumpfes einer polygonalen Pyramide aufweist, die jeweils polygonale Flächen aufweisen.

4. Halbleiter-Wafer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Punktmarkierung (M) auf einem Teil einer im Randbereich des Halbleiter-Wafers (W) gelegenen Fläche ausgebildet ist.

5. Verfahren zum Herstellen mindestens einer Punktmarkierung mit besonderer Form, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Schritte enthält:
Ausbilden einer von einer Oberfläche eines Halbleiter-Wafers (W) vorstehenden, punktförmigen Markierung (M') mit einer beliebigen Form an einer vorbestimmten Stelle des Halbleiter-Wafers (W);
Ausbilden einer dünnen, aus einem Einkristall gebildeten Schicht auf einer vollständigen Oberfläche des Halbleiter-Wafers (W) mittels epitaktischen Wachstums; und
während des eptitaktischen Wachstums Umwandeln der punktförmigen Markierung (M') in entweder die Form einer polygonalen Pyramide oder eines Pyramidenstumpfs einer polygonalen Pyramide, die jeweils polygonale Flächen aufweisen und eine Rückenlinie beinhalten, die einen Azimuth der Kristallachse anzeigt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß einen maximale Länge der Punktmarkierung (M') parallel zu der Oberfläche des Halbleiter- Wafers (W) 1 bis 15 µm beträgt.