DE10105654A1

DE10105654A1 - Verfahren zur Kennzeichnung von stabförmigem Halbleitermaterial auf der Mantelfläche

Info

Publication number: DE10105654A1
Application number: DE10105654A
Authority: DE
Inventors: Anton Huber; Klemens Pelka; Klaus Kuehnel; Robert Weis; Joachim Junge
Original assignee: Wacker Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG
Priority date: 2001-02-08
Filing date: 2001-02-08
Publication date: 2001-07-12

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kennzeichnung von stabförmigem Halbleitermaterial, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Umfangsfläche des Stabs oder auf einer Sägeunterlage, die vor dem Auftrennen des Stabs auf die Umfangsfläche des Stabs gekittet wird, ein stabspezifisches Merkmal angebracht wird, das sich im Wesentlichen über die gesamte Stablänge erstreckt und nicht von der Position in Richtung der Stabachse abhängig ist. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Kennzeichnung von stabförmigen Halbleitermaterial, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Umfangsfläche des Stabs oder auf einer Sägeunterlage, die vor dem Auftrennen des Stabs auf die Umfangsfläche des Stabs gekittet wird, ein positionsspezifisches Merkmal angebracht wird, das zumindest eine in Richtung der Längsachse des Stabs veränderliche Größe aufweist, dergestalt, dass ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Größe des Merkmals und der axialen Position besteht.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Kennzeichnung von stabförmigem Halbleitermaterial auf der Mantelfläche.

Die Herstellung von Halbleiterscheiben aus stabförmigem, meist zylindrischem Halbleitermaterial umfasst eine Vielzahl von Ver fahrensschritten. Zunächst muss der Stab in Scheiben zersägt werden, die anschließend eine Reihe von Schleif-, Läpp-, Po lier- und Reinigungsschritten sowie gegebenenfalls zusätzliche Schritte wie eine thermische Behandlung oder eine Aufbringung epitaktischer Schichten durchlaufen. In der Regel ist eine vol le Automation des Verfahrensablaufs nicht mit vertretbarem Auf wand zu bewerkstelligen, so dass bestimmte Zwischenschritte wie die Entnahme der Scheiben aus der Säge und das Einstellen in Magazine oder Kassetten manuell ausgeführt werden müssen.

Die Scheiben werden nach dem Stand der Technik auf der Schei benfläche, bevorzugt in Randnähe, mit einer Kennzeichnung ver sehen, die als Klartext oder in codierter Form ausgeführt sein kann. Diese Kennzeichnung kann beispielsweise durch das Erzeu gen einer Vielzahl von Vertiefungen (Dots) mittels eines Lasers erfolgen. Sie hat die Aufgabe, sowohl ein Vertauschen von Scheiben unterschiedlicher Kristalle als auch ein Vertauschen von Vorder- und Rückseite zu vermeiden. Daneben soll sie die Zuordnung jeder Scheibe zu einer bestimmten Position in ihrem Ursprungsstab ermöglichen. Position und Tiefe dieser Beschrif tung sind bei Einsatz automatischer Lesesysteme sehr engen To leranzen unterworfen. Die Kennzeichnung muss so ausgeführt wer den, dass sie über alle nachfolgenden Prozessschritte hinweg, beispielsweise Ätz- und Polierschritte, erkennbar und gegebe nenfalls unter Verwendung automatischer Lesegeräte lesbar bleibt.

Das Hauptproblem der Kennzeichnungsmethode nach dem Stand der Technik ist, dass eine Kennzeichnung erst erfolgen kann, nach dem der Stab in Scheiben getrennt wurde. Zur Erreichung der en gen Beschriftungstoleranzen bei der Flächenbeschriftung ist es im Allgemeinen auch notwendig, die Scheiben vor der Beschrif tung, beispielsweise durch Schleifen oder Läppen, ausreichend zu planarisieren. Dies hat zur Folge, dass Vertauschungen von Scheiben, die in vorhergehenden Prozessschritten erfolgten, nicht mehr erkannt werden können. Insbesondere bei manuellen Schritten wie dem Entnehmen der Scheiben aus einer Säge oder Grobreinigungsvorrichtung und dem Einstellen der Scheiben in Magazine oder Kassetten besteht eine erhebliche Gefahr der Ver tauschung.

Um die Verwechslung von Vorder- und Rückseite auszuschließen, werden nach dem Stand der Technik die Stäbe vor dem Zersägen gelegentlich mit zwei Umfangsmerkmalen versehen, die in einem gewissen konstanten Winkel zueinander angebracht sind. Diese Umfangsmerkmale können eingeschliffene Abflachungen (Flats) o der Rillen (Notches) sein, die sich parallel zur Längsachse des Stabs erstrecken. Diese Kennzeichnungsmaßnahmen haben den Nach teil, relativ viel Halbleiterfläche zu verbrauchen und damit die Anzahl der auf einer Scheibe herstellbaren Halbleiter bauteile zu reduzieren. Eine Zuordnung von Scheiben zu einer Position innerhalb ihres Ursprungsstabs ist mit dieser Art der Kennzeichnung nicht möglich.

Eine derartige Zuordnung ist erst mit der Lasermarkierung nach zumindest einem Schleif- oder Läppschritt möglich. Eine Vertau schung von Scheiben, die vor der Lasermarkierung erfolgte, kann somit nicht festgestellt werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kennzeich nung von stabförmigem Halbleitermaterial, dadurch gekennzeich net, dass auf der Umfangsfläche des Stabs oder auf einer Säge unterlage, die vor dem Auftrennen des Stabs auf die Umfangsflä che des Stabs gekittet wird, ein stabspezifisches Merkmal ange bracht wird, das sich im Wesentlichen über die gesamte Stab länge erstreckt und nicht von der Position in Richtung der Stabachse abhängig ist. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Kennzeichnung von stabförmigem Halbleitermate rial, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Umfangsfläche des Stabs oder auf einer Sägeunterlage, die vor dem Auftrennen des Stabs auf die Umfangsfläche des Stabs gekittet wird, ein posi tionsspezifisches Merkmal angebracht wird, das zumindest eine in Richtung der Längsachse des Stabs veränderliche Größe auf weist, dergestalt, dass ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Größe des Merkmals und der axialen Position besteht.

Vorzugsweise besteht die erfindungsgemäße Kennzeichnung auf der Umfangsfläche des Stabs aus einer Kombination von mindestens zwei zueinander und zur Stabachse parallelen Linien oder Rillen (stabspezifisches Merkmal) und mindestens einer zu besagten Li nien oder Rillen nicht parallel verlaufenden Linie oder Rille (positionsspezifisches Merkmal). Alle Linien oder Rillen erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Stabs. Die Beschaffenheit der parallelen Rillen bezüglich Breite, Tie fe oder gegenseitigem Abstand kennzeichnet den jeweiligen Stab. Die parallel verlaufenden Linien können beispielsweise als kon ventioneller Barcode ausgeführt sein. Der Abstand einer erfin dungsgemäß angebrachten, zur Stabachse nicht parallelen Linie oder Rille zu einer der zur Stabachse parallel verlaufenden Li nien oder Rillen ist von der axialen Position abhängig und stellt somit ein positionsspezifisches Merkmal dar, das eine eindeutige Zuordnung zur Position entlang der Längsachse des Stabs erlaubt.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist in Fig. 1 darge stellt. Sie zeigt einen Halbleiterstab auf einer Sägeunterlage, der auf der Mantelfläche drei Kennzeichnungslinien aufweist. Zwei der Kennzeichnungslinien verlaufen in einem konstanten Ab stand zueinander parallel zur Längsachse des Stabs, eine wei tere Linie verläuft nicht parallel zu den ersten beiden Linien. Exemplarisch sind zwei, jeweils von einem Ende des Stabs abge trennte Scheiben dargestellt. Der über den gesamten Stab kon stante Winkel α zwischen den beiden ersten Markierungen charak terisiert den jeweiligen Halbleiterstab (stabspezifisches Merk mal). Der Winkel β dagegen variiert in Abhängigkeit der ur sprünglichen Scheibenposition innerhalb des Stabs und stellt das positionsspezifische Merkmal dar.

Erfindungsgemäß kann auch die Breite einer auf der Umfangsflä che des Stabs angebrachten Linie oder Rille oder die Tiefe ei ner auf der Umfangsfläche angebrachten Rille in Längsrichtung des Stabs derart variiert werden, dass ein eindeutiger Zusam menhang zwischen ihrer Breite oder Tiefe und der axialen Posi tion entsteht.

Vorzugsweise geschieht das Anbringen der Linien oder Rillen nach dem Rundschleifen des Halbleiterstabs entweder mittels La ser, mechanisch durch Schleifen, Fräsen oder Ritzen oder durch die Auftragung eines Farbstoffs. Unabhängig von der verwendeten Methode müssen die Linien oder Rillen so beschaffen sein, dass sie die nachfolgenden Bearbeitungsschritte (Zersägen des Stabs, Reinigungsschritte, Schleif- und/oder Läppschritte) ohne Beein trächtigung ihrer Funktion überdauern.

Bevorzugt geschieht die Anbringung der Linien oder Rillen mit Hilfe einer Vorrichtung, die eine lineare Bewegung parallel zur Stabachse sowie eine Rotationsbewegung um die Stabachse er laubt. Da diese Möglichkeiten bei handelsüblichen Rundschleif maschinen gegeben sind, ist die Integration einer mechanischen Anbringung der Umfangsmerkmale in den Prozess des Rundschlei fens besonders bevorzugt.

Bei Verwendung von Rillen kann es angebracht sein, die Rillen tiefe so zu wählen, dass die Rillen beim üblicherweise statt findenden Kantenverrundungs-Schritt vollständig entfernt wer den. Bei einem üblichen Materialabtrag von etwa 0,5 mm beim Kantenverrunden ist dies problemlos realisierbar.

Erfindungsgemäß wird der angebrachte Code nach dem Zersägen des Stabs mit einem modifizierten Barcode-Lesegerät, einem anderen herkömmlichen optischen Messsystem oder manuell, beispielsweise unter Zuhilfenahme einer Schablone, gelesen. Beispielsweise kann die Scheibe auf einer Drehvorrichtung mit Winkelmessung positioniert werden, wobei ein optisches System die Messsignale liefert. Die Scheibe kann zum Lesen des Codes auch in einem Magazin oder in einer Kassette belassen werden, wenn das Lesege rät so ausgeführt wird, dass die Sensorik bewegt werden kann.

Besonders bevorzugt ist auch die Integration des Markierungs schritts und der Leseschritte in den allgemeinen Prozessdaten fluss, mit der eine lückenlose Verfolgung des verarbeiteten Ma terials vom Stab bis zur fertigen Scheibe ermöglicht wird.

Ein bevorzugter Ablauf stellt sich folgendermaßen dar:

1. Rundschleifen des Halbleiterstabs (mit Notch-Schleifen)
2. Anbringen des Kennungscodes auf der Mantelfläche des Stabs
3. Auftrennen des Stabs in Scheiben
4. Vereinzeln der Scheiben, Einstellen in eine Kassette, Reini gungsschritte
5. Automatisches Lesen des Codes und ggf. Sortieren der Schei ben
6. Kantenverrunden
7. Schleifen der Scheibenflächen
8. Beschriftung auf einer Scheibenfläche
9. Weiterverarbeitung (Ätzen, Polieren, Epitaxie, etc.).

In einem derartigen Ablauf sind die Verwechslungsmöglichkeiten auf die Schritte 6 (Kantenverrunden) und 7 (Schleifen) be schränkt. Wegen des meist hohen Automatisierungsgrads dieser Schritte ist das Verwechslungsrisiko in der Regel gering. Das Sortieren der Scheiben nach dem Lesen des Codes in Schritt S kann entweder automatisch erfolgen, oder es wird vom Lesegerät lediglich eine Fehlermeldung ausgegeben, die zum manuellen Sor tieren der Scheiben auffordert.

Besonders bevorzugt ist folgender Ablauf:

1. Rundschleifen des Halbleiterstabs (mit Notch-Schleifen)
2. Anbringen des Kennungscodes auf der Mantelfläche des Stabs
3. Auftrennen des Stabs in Scheiben
4. Vereinzeln der Scheiben, Einstellen in eine Kassette, Reini gungsschritte
5. Schleifen oder Läppen der Scheibenflächen
6. Automatisches Lesen des Codes
7. Beschriftung auf einer Scheibenfläche
8. Kantenverrunden
9. Weiterverarbeitung (Ätzen, Polieren, Epitaxie, etc.)

In dieser Prozessfolge werden Verwechslungsmöglichkeiten voll ständig ausgeschlossen. Die Schritte 6 (Lesen) und 7 (Beschrif tung) werden zweckmäßigerweise datentechnisch gekoppelt, so dass sichergestellt ist, dass die Information von der Umfangs fläche fehlerfrei auf die Scheibenfläche übertragen wird.

Wird als Hilfsmittel zum Auftrennen des Stabs in Scheiben eine Sägeunterlage (z. B. eine Kohleleiste) verwendet, die vor dem Sägen auf die Umfangsfläche des Stabs gekittet wird, kann die Kennzeichnung erfindungsgemäß auch an der Unterseite oder an einer Seitenfläche der Sägeunterlage erfolgen. Bevorzugt er folgt die Kennzeichnung durch zwei nicht parallel zueinander verlaufende Linien oder Rillen, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Die Breite c oder die Tiefe der ersten Rille stellt das stabspezi fische Merkmal dar und kennzeichnet die Sägeunterlage und damit den aufgekitteten Stab im Gesamten, der Abstand d der zweiten von der ersten Rille ist das positionsspezifische Merkmal, d. h. es gibt die Position in Längsrichtung der Sägeunterlage und damit in Längsrichtung des Stabs an. Fig. 3 zeigt ein Schei benpaket nach dem Auftrennen des Stabs, an dem eine Prüfung der beiden Merkmale vorgenommen werden kann.

Gleichermaßen bevorzugt ist eine Kennzeichnung durch zwei pa rallele Rillen, deren Abstand zueinander den Stab charakteri siert, und eine weitere, zu den ersten beiden Rillen nicht pa rallel verlaufende Rille, deren Abstand zu einer der ersten beiden Rillen die Position in Längsrichtung des Stabs angibt.

Eine bevorzugte Prozesskette im Fall der Verwendung einer Säge unterlage besteht aus den Schritten

1. Anbringen des Kennungscodes auf der Sägeunterlage
2. Aufkitten des Halbleiterstabs auf die Sägeunterlage
3. Auftrennen des Stabs in Scheiben
4. Ausbau der Scheiben in Paketen von jeweils einigen, bevor zugt 10 bis 30, Scheiben und Einstellen in Magazine
5. Grobreinigung
6. Lesen des Codes und ggf. Sortieren der Scheiben, Einstellen in Kassetten in der richtigen Reihenfolge und Lage
7. Entkitten der Scheiben
8. Kantenverrunden
9. Schleifen oder Läppen der Scheibenflächen
10. Beschriftung auf einer Scheibenfläche
11. Weiterverarbeitung (Ätzen, Polieren, Epitaxie, etc.).

In dieser Prozesskette werden die Scheiben nach der Grobreini gung automatisch oder manuell, beispielsweise mittels einer Schablone, bezüglich der Breite c des stabspezifischen Merkmals und des Abstands d, der die Position der Scheibe im Ursprungs stab definiert, überprüft. Danach werden die Scheiben entweder manuell oder durch einen Roboterarm mittels Vakuumsauger sei tenrichtig und in richtiger Reihenfolge in eine Entkittungs- bzw. Reinigungskassette eingestellt. Nach dem Entkitten der Scheiben übernimmt die Position der einzelnen Scheibe in der Kassette die positionsspezifische Kennzeichnungsfunktion.

Kurzbeschreibung der Figuren

Fig. 1 zeigt einen Halbleiterstab auf einer Sägeunterlage, der auf der Mantelfläche zwei parallel zur Längsachse des Stabs verlaufende und eine nicht parallel verlaufende Kennzeich nungslinie aufweist.

Fig. 2 zeigt einen Stab mit aufgekitteter Sägeunterlage, die zwei nicht parallel zueinander verlaufende Rillen aufweist.

Fig. 3 zeigt ein Scheibenpaket nach dem Auftrennen des in Fig. 2 gezeigten Stabs.

Ausführungsbeispiel

In ein Siliziumkristallstück mit 301 mm Durchmesser wurden mit Hilfe einer konventionellen Flachschleifmaschine längsgerichtete, nicht-parallele Kennungslinien mit einer Tiefe von 200 µm und einer Breite von 300 µm eingeschliffen. Der Kristall wurde anschließend zersägt und die so erzeugten Scheiben bezüglich der Lesbarkeit der Kennung untersucht. Die Abstände der Ken nungslinien wurden wahlweise mittels eines konventionellen Flachbett-Scanners oder eines handelsüblichen optischen Sensors der Firma Keyence ermittelt und so eine Identifikation der Scheiben durchgeführt.

Neben der Herstellung von Halbleiterscheiben ist das erfin dungsgemäße Verfahren auf alle Materialien anwendbar, die durch Abtrennen von einem Stab, Block oder Kristall erzeugt werden und bei denen eine Kennzeichnung notwendig ist bzw. Verwechs lungen ausgeschlossen werden müssen.

Claims

1. Verfahren zur Kennzeichnung von stabförmigem Halbleitermate rial, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Umfangsfläche des Stabs oder auf einer Sägeunterlage, die vor dem Auftrennen des Stabs auf die Umfangsfläche des Stabs gekittet wird, ein stab spezifisches Merkmal angebracht wird, das sich im Wesentlichen über die gesamte Stablänge erstreckt und nicht von der Position in Richtung der Stabachse abhängig ist.

2. Verfahren zur Kennzeichnung von stabförmigem Halbleitermate rial, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Umfangsfläche des Stabs oder auf einer Sägeunterlage, die vor dem Auftrennen des Stabs auf die Umfangsfläche des Stabs gekittet wird, ein posi tionsspezifisches Merkmal angebracht wird, das zumindest eine in Richtung der Längsachse des Stabs veränderliche Größe auf weist, dergestalt, dass ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Größe des Merkmals und der axialen Position besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Merkmal eine Linie oder Rille oder eine Kombination von Linien oder Rillen ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass das Merkmal durch Auftragen eines Farbstoffs, durch Einschleifen, Einfräsen oder mit Hilfe eines Lasers ange bracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Merkmals eine Breite, eine Tiefe oder ein Abstand ist.