DE102007058649A1

DE102007058649A1 - Auslesen von Informationen auf Halbleiter-Substraten

Info

Publication number: DE102007058649A1
Application number: DE102007058649A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr.-Ing. Krause
Original assignee: Deutsche Solar GmbH
Current assignee: SolarWorld Industries Sachsen GmbH
Priority date: 2007-12-04
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2009-06-10

Abstract

Eine Vorrichtung zum Auslesen von Information auf Halbleiter-Substraten umfasst mindestens eine Strahlungs-Quelle (6) zur Bestrahlung eines Halbleiter-Substrats (1) mit elektromagnetischer Strahlung und mindestens einen Sensor (7) zur räumlich aufgelösten Fassung der durch das Halbleiter-Substrat (1) transmittierten Strahlung, wobei die Strahlungs-Quelle (6) und der Sensor (7) auf gegenüberliegenden Seiten (2, 3) des Halbleiter-Substrats (1) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auslesen von Information auf Halbleiter-Substraten und ein Verfahren zur Identifizierung von Halbleiter-Substraten während ihrer Herstellung.
Bei der Herstellung von Halbleiter-Bauelementen werden diese üblicherweise mittels eines Lasers mit Codierungen versehen, welche wichtige Informationen über den Herstellungsprozess des jeweiligen Bauelements enthalten. Diese Codierungen können mithilfe von speziellen Kameras ausgelesen werden. Ein Problem hierbei ist, dass nachfolgende Bearbeitungsschritte den Oberflächenzustand der Halbleiter-Bauelemente verändern, was eine Reduzierung des Kontrastes bis hin zur Unlesbarkeit der Codierungen zur Folge hat.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, welches den Kontrast der auszulesenden Information verbessert.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 7 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, die auf der Oberfläche eines Halbleiter-Substrats codierte Information im Transmissions-Modus auszulesen. Hierzu werden eine Lichtquelle und eine Kamera auf gegenüber liegenden Seiten des Halbleiter-Substrats angeordnet. Die von der Lichtquelle erzeugte Strahlung liegt insbesondere im nahen Infrarotbereich.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Zusätzliche Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung und
2 eine weitere schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels gemäß 1.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Ein scheibenförmiges Halbleiter-Substrat 1, beispielsweise ein Wafer, weist eine erste Seite 2 und eine dieser gegenüber liegende zweite Seite 3 auf. Das Halbleiter-Substrat 1 hat eine Dicke D im Bereich von 50 μm bis 1 mm, insbesondere im Bereich von 100 μm bis 500 μm, insbesondere im Bereich von 200 μm bis 300 μm. Das Halbleiter-Substrat 1 ist insbesondere aus Silizium. Auf mindesten einer der Seiten 2, 3 weist das Halbleiter-Substrat 1 Vertiefungen 4 auf. Die Vertiefungen 4 sind beispielsweise mittels eines Lasers in die zweite Seite 3 des Halbleiter-Substrats 1 eingeschossen. Die Vertiefungen 4 sind seitlich von einer Umfangswand 5 umgeben. Die Umfangswand 5 ist insbesondere zylindermantelförmig oder kugelkalottenförmig ausgebildet. Sie steht vorteilhafterweise zumindest annähernd senkrecht auf der zweiten Seite 3. Die Vertiefungen 4 haben in Richtung senkrecht zur zweiten Seite 3 eine Tiefe T im Bereich von 5 μm bis 50 μm, insbesondere im Bereich von 20 μm bis 30 μm. Sie haben typischerweise einen Durchmesser im Bereich von 5 μm bis 200 μm. Das Verhältnis der Tiefe T der Vertiefungen 4 zur Dicke D des Halbleiter-Substrats 1 ist vorteilhafterweise größer als 0,02, insbesondere größer als 0,05. Mittels der Vertiefungen 4 ist Information auf dem Halbleiter-Substrat 1 codierbar.
Zum Auslesen der Information auf dem Halbleiter-Substrat 1 sind eine Strahlungs-Quelle 6 und ein Sensor 7 vorgesehen. Die Strahlungs-Quelle 6 und der Sensor 7 sind auf gegenüber liegenden Seiten des Halbleiter-Substrats 1 angeordnet. Sie sind insbesondere entlang einer gemeinsamen optischen Achse 9 angeordnet. Die optische Achse 9 steht schräg, vorteilhafterweise senkrecht auf den Seiten 2, 3 des Halbleiter-Substrats 1. Bei der Strahlungs-Quelle 6 handelt es sich insbesondere um eine Lichtquelle zur Erzeugung von Licht im nahen Infrarot-Bereich. Das heißt, das von der Lichtquelle erzeugbare Licht hat zumindest einen Anteil im Wellenlängenbereich zwischen 900 nm und 1100 nm, es liegt vorzugsweise vollständig in diesem Bereich, insbesondere im Bereich von 1000 nm bis 1050 nm. Als Lichtquelle ist insbesondere eine Leuchtdiode vorgesehen. Die Leuchtdiode kann einen sehr engen Spektralbereich haben. Selbstverständlich kann auch eine andere Lichtquelle, beispielsweise eine Halogenlampe, vorgesehen sein. Die Intensität der Strahlungs-Quelle 6 ist regelbar.
Als Sensor 7 ist eine Kamera vorgesehen. Die Kamera ist im Wellenlängenbereich des von der Strahlungs-Quelle 6 erzeugten Lichtes, insbesondere im nahen Infrarot-Bereich, empfindlich. Beispielsweise kann eine Schwarzweißkamera vorgesehen sein, bei welcher gegebenenfalls ein Infrarot-Sperrfilter entfernt ist. Bei der Kamera handelt es sich vorzugsweise um eine Matrix-Kamera oder eine Zeilenkamera. Die Kamera hat insbesondere eine hohe räumliche Auflösung, sodass Strukturen mit einem Durchmesser von wenigen Mikrometern auf dem Halbleiter-Substrat 1, insbesondere die Vertiefungen 4, voneinander getrennt, das heißt als unterschiedlich voneinander erkennbar sind. Zur Verbesserung des Kontrastes kann die Kamera einen Tiefpass-Filter 8 aufweisen. Der Tiefpass-Filter 8 hat eine Grenz-Wellenlänge von mindestens 800 nm, insbesondere mindestens 900 nm, das heißt er ist für Licht mit einer Wellenlänge, welche mindestens so groß ist wie die Grenz-Wellenlänge, durchlässig, während er für Licht einer kürzeren Wellenlänge, insbesondere Streulicht, zumindest weitgehend undurchlässig ist.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der Vorrichtung beschrieben. Das Halbleiter-Substrat 1 wird von der Strahlungs-Quelle 6 mit Licht, das heißt mit elektromagnetischer Strahlung mit zumindest einem Anteil im nahen Infrarot-Bereich bestrahlt. Die Kamera erfasst die durch das Halbleiter-Substrat 1 transmittierte Strahlung in räumlich aufgelöster Weise. Während Silizium für Licht im sichtbaren Spektralbereich weitgehend undurchlässig ist, ist es für längerwellige, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von mindestens 1000 nm transparent. Licht im nahen Infrarot-Bereich wird von Siliziumscheiben teilweise absorbiert. Daher ist der Transmissionsgrad des von der Strahlungsquelle 6 auf das Halbleiter-Substrat 1 auftreffenden Lichts abhängig von der Dicke D der Siliziumscheibe. Da die elektromagnetische Strahlung von der Strahlungs-Quelle 6 mit zunehmender Weglänge im Halbleiter-Substrat 1 zunehmend abgeschwächt wird, ist die Intensität der vom Sensor 7 erfassten Strahlung im Bereich der Vertiefungen 4 größer als in den daran angrenzenden Bereichen, in welchen das Halbleiter-Substrat 1 die Dicke D aufweist. Hierbei ist der Kontrast, das heißt der Intensitäts-Unterschied zwischen dem Bereich einer Vertiefung 4 der Tiefe T und dem daran angrenzenden Bereich der Dicke D, abhängig vom Verhältnis der Tiefe T zur Dicke D. Da das Verhältnis der Tiefe T der Vertiefungen 4 zur Dicke D des Halbleiter-Substrats 1 bei den Bearbeitungsschritten der Wafer-Herstellung, insbesondere bei den Ätz- und Texturier-Verfahrensschritten, im Wesentlichen unverändert bleibt, ist die derart codierte Information mittels des beschriebenen Verfahrens während des gesamten Herstellungs-Prozesses auslesbar. Die Information ist insbesondere an frisch gesägten Wafer aufgrund der unterschiedlichen Oberflächenbeschaffenheit und der daraus resultierenden unterschiedlichen Streueigenschaften der Wafer-Oberfläche und der Oberfläche im Bereich der Vertiefungen 4 auch bei einer Tiefe T von weniger als 5 μm gut auslesbar.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Identifizierung und Verfolgung individueller Wafer während ihrer Herstellung beschrieben. Zunächst werden die Wafer durch Anbringen der Vertiefungen 4 der Tiefe T in mindestens eine der Seiten 2, 3 des Wafers gekennzeichnet. Die Vertiefungen 4 werden in die gesägten Wafer nach der Reinigung deren Oberflächen jedoch vor einem Ätz-Prozess eingebracht. Die Vertiefungen 4 werden insbesondere mittels eines Lasers, insbesondere mittels eines Faser- oder Scheibenlasers, in die Oberfläche des Wafers eingeschrieben. Um eine ausreichende Tiefe T der Vertiefungen 4 zu erzeugen, wird mit einer Wellenlänge von knapp über 1000 nm gearbeitet. Kürzere Wellenlängen führen zu einem oberflächlichen Abtrag. Hierdurch erhalten die Vertiefungen 4 eine im Wesentlichen hohlzylindrische oder kalottenartige, insbesondere scharfkantige Form. Das Verhältnis der Tiefe T der Vertiefungen 4 zur Dicke D des Wafers bleibt während des gesamten Herstellungs-Prozesses, insbesondere auch während eines Texturierungs-Prozess-Schrittes im Wesentlichen unverändert. Die in den Vertiefungen 4 codierte Information ist somit im frisch gesägten Zustand der Wafer, nach einem Ätz-Prozess, nach einer Beschichtung der Wafer mit einer Anti-Reflexschicht sowie auch im Modul auslesbar.
Zum Auslesen der mittels der Vertiefungen 4 codierten Information wird der Wafer von einer Strahlungs-Quelle 6 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt, und die räumlich aufgelöste Intensitätsverteilung der durch den Wafer transmittierten Strahlung mittels der Kamera erfasst. Schließlich wird die in der Intensitätsverteilung codierte Information mittels einer Signal-Verarbeitungs-Einrichtung, welche in den Figuren nicht dargestellt ist, entschlüsselt.

Claims

Vorrichtung zum Auslesen von Information auf Halbleiter-Substraten umfassend a) mindestens eine Strahlungs-Quelle (6) zur Bestrahlung eines Halbleiter-Substrat (1) mit elektromagnetischer Strahlung und b) mindestens einen Sensor (7) zur räumlich aufgelösten Erfassung der durch das Halbleiter-Substrat (1) transmittierten Strahlung, c) wobei die Strahlungs-Quelle (6) und der Sensor (7) auf gegenüber liegenden Seiten (2, 3) des Halbleiter-Substrats (1) angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von der mindestens einen Strahlungs-Quelle (6) erzeugbare Strahlung eine Wellenlänge im Bereich von 900 nm bis 1100 nm, insbesondere im Bereich von 1000 nm bis 1050 nm hat.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlungs-Quelle (6) mindestens eine Leuchtdiode vorgesehen ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) als Matrix- oder Zeilenkamera ausgebildet ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (7) zur Verbesserung des Kontrastes einen Tiefpass-Filter (8) mit einer Grenz-Wellenlänge von mindestens 800 nm, insbesondere mindestens 900 nm, aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Substrat (1) aus Silizium ist.
Verfahren zur Identifizierung von Halbleiter-Substraten während ihrer Herstellung umfassend die folgenden Schritte: – Kennzeichnen eines Halbleiter-Substrats (1) mittels mindestens einer auf mindestens einer Seite (2, 3) des Halbleiter-Substrats (1) angebrachten Vertiefung (4), – Bestrahlen des Halbleiter-Substrats (1) mit elektromagnetischer Strahlung und – Erfassen einer räumlich aufgelösten Intensitätsverteilung der durch das Halbleiter-Substrat (1) transmittierten Strahlung mittels eines Sensors (7).
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Intensitäts-Verteilung codierte Information mittels einer Signal-Verarbeitungs-Einrichtung entschlüsselt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung zum Bestrahlen des Halbleiter-Substrats (1) eine Wellenlänge im Bereich von 900 nm bis 1100 nm, insbesondere im Bereich von 1000 nm bis 1050 nm, hat.