JP2005072027A - Soi基板のマーク印字方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】SOIウエハ表面のシリコン層にマーク印字を形成する工程で、半導体集積回路の製造過程で、流動工程の製造装置内部の汚染を防止したマーク印字方法を提供する。
【解決手段】SOI(Silicon On Insulator)ウエハにマーク印字(識別子印字)を形成する方法は、表面シリコン層の表面にレジスト剤を塗布してレジスト膜を形成し、前記レジスト膜にSOIウエハを識別させるマークを露光し、露光後に前記レジスト膜を現像し、前記現像されたレジスト膜が形成されたSOIウエハの表面シリコン層(SOI層)22、埋め込み酸化層(BOX層)23をエッチング処理してマーク印字26の形状に表面シリコン層と埋め込み酸化層を除去してSOIウエハ表面にマーク印字26を形成する。
【選択図】 図5

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路装置の製造に用いられるウエハの表面にマーク印字(ウエハの固体識別記号、数字、文字、記号、バーコード等を印字する場合もあるが総称して以下、「マーク印字」と呼ぶ)を形成する際の印字技術に関するものであり、特にSOI(Silicon On Insulator)ウエハ表面の半導体層(以下「SOI層」とも呼ぶ)及び埋め込み酸化層(以下、「BOX層」とも呼ぶ)にマーク印字を形成する技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
半導体基板にはバルクSiウエハのような単層構造のウエハ、SOIウエハのような積層構造を持ったウエハがある。
【0003】
SOIウエハを半導体集積回路装置の製造工程(プロセス工程、デバイス工程)に流動する場合、個々のウエハを識別できるようにしておく必要がある。これらのウエハの識別は個々のウエハを各流動工程の履歴管理を行う上で非常に重要であり、不良解析や流動工程の最適化、製造上の管理に用いられている。バルクSiウエハ(ミラーウエハ)の識別には、バルクSiウエハの表面をレーザー光線の照射等により描かれたマークによってなされる。
【0004】
レーザー光線の照射等によりマークが描かれた場合、バルクSiウエハの表面レーザー光線等が照射された部分はSiウエハの表面が溶解され凹部が形成され照射された部分の周辺は飛び散ったSiウエハの表面が固まり凸部が形成される。
【0005】
このバルクSiウエハの表面へのマーク印字は、通常10桁前後の英数字による文字列で構成され、ウエハ毎に割り当てられたID番号となる。この規格はSEMIの国際規格に定められ、標準的な手法である。
【0006】
このようなレーザー光線の照射によりマークを描く方法は、通常バルクSiウエハをターゲットとしており、その印字位置についてもSEMIの標準の中に定められている。
【0007】
従来、SOIウエハにマーク印字を形成する場合には、バルクSiウエハと同様にSOIウエハ表面のSOI層22Sに直接レーザー光線等を照射してマーク印字を形成する方法、特許文献1、特許文献2のようにSOIウエハの製造過程でSOIウエハにマーク印字を形成する方法等がある。
【0008】
SOIウエハ表面のシリコン層22Sに直接レーザー光線等を照射しマーク印字を形成する方法ではマーク印字形成時にSOIウエハ表面のSOI層22が剥がれる、BOX層23が剥がれるなどして流動工程の製造装置内部にパーティクル(SOI層、BOX層の切削片等)が飛散し、流動工程の製造装置内部を汚染してしまう恐れがあり、パーティクルが飛散しないようにする為にはSOIウエハ個々にレーザー光線の照射強度(出力)を調整する必要がある。流動工程の製造装置内部の汚染を回避する手段として、図9及び図10に示すように、ウエハ表面の一部に印字領域27を設け直接レーザー光線等を照射して印字する方法、SOIウエハの支持基板の裏面24Bに直接レーザー光線等を照射して印字する方法が執られている。一方、SOIウエハの製造過程でSOIウエハにマーク印字を形成する方法では流動工程の製造装置内部を汚染する心配は無いが、ウエハの貼り合わせ工程で失敗した場合にはその失敗したウエハに印字されていたマークは欠番となる。
【特許文献1】
特開2001−257139
【特許文献2】
特開2002−33250
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、8インチウエハにマーク印字を形成する場合、図11に示すようにノッチ10を上にしてウエハの中心50をxy座標の中心(0,0)点とした場合に、印字領域28の位置は、x:−9.25mm〜+9.25mm、y:+93.7mm〜+96.5mmとなり、高さ12が2.8mm、長さ14が18.5mmの矩形領域28にマーク印字するようSEMIで定められている。この規格をSOIウエハに当てはめた場合、SOIウエハ表面のSOI層22が存在する領域となる。さらに、レーザーの出力条件等は、ウエハが半導体集積回路の製造工程の最後まで流動してもマーク印字が消滅しない深さになるように調整された条件であるため、上記SEMI規格でSOIウエハ上にマーク印字した場合には、SOIウエハはバルクSiウエハのような単層構造のウエハと異なり、図2に示すような積層(例えば貼り合わせ)構造となっている為に、埋め込み酸化層(SiO)が蓄熱層として働き、パーティクルが生じ易くなり、マーク印字の文字幅も変わってしまうことがある。深いマークにすれば、この問題は尚更重大である。SOIウエハ表面のSOI層22にマーク印字した場合には、凹部からなる文字の太さが太くなり、且つ図7(A)に示したようにマーク印字の周辺にパーティクル29およびマーク印字の内部にパーティクル30が飛び散る。マーク印字の内部に飛び散ったパーティクルは図7(B)に示すように剥離しやすい状態でマーク印字の内部に付着している。パーティクルの飛び散らない様な条件は、SOIウエハの層構造や各層の厚さに依存するため、条件設定が大変複雑である。又、埋め込み酸化層のパーティクルの飛び散りを抑えられるような弱いレーザー光線では、レーザーで掘れるマーク印字の深さが浅くマークの読み取りが困難であり、半導体集積回路の製造工程を最後まで流動した場合にマーク印字が消滅する。しかし、図7(A)に示されるパーティクル29のようにSOIウエハ表面のSOI層22Sに付着した場合であれば、SOIウエハ表面のSOI層22SのCMP処理により平滑化されて流動工程の製造装置内部を汚染する問題は起こらない。一方、図7(A)及び(B)に示されるパーティクル30のように印字マークの内部に付着したパーティクルにあってはCMP処理を行っても平滑化されず、流動工程の途中で剥がれ落ちて製造装置内部を汚染してしまう。
【0010】
CMP処理は、研磨剤と研磨布を用い、機械的な研磨加工によって表面シリコン層の表面を平滑化する手法である。
【0011】
上記課題を回避する方法として、SOIウエハの表面に図9及び図10に示すような印字領域27を設ける方法がある。しかし、印字領域を設けた場合であっても印字工程でSOIウエハの支持基板から発生し印字領域27に付着したパーティクル29、印字マーク26内部に付着したパーティクル30はSOIウエハ表面のシリコン層表面のCMP処理を行っても平滑化されずに流動工程の製造装置内部を汚染してしまう問題を完全に取り除くことは困難である。また、印字領域27を設ける場合ドライエッチング処理で表面シリコン層22と埋め込み酸化層23を除去している為に印字領域27の周囲は図11の22Rに示されるような直角に近い角度となり、一方、ウエハの外周部は図9の22T、23T、24Tに示されるようにテーパー状の形状となっている。印字領域27の周囲22Rはウエハ外周部22T、23T及び24Tよりも角がきつく、製造工程で火花が発生しやすい状態となり製造装置内部を汚染する恐れが高くなる。また、SOIウエハ表面に印字領域27を設ける事無く流動工程の製造装置内部の汚染を回避する手段としてSOIウエハの支持基板の裏面24Bにレーザー印字を施してネーム印字を形成する方法もあるが、SOIウエハを裏面研削処理した場合にマーク印字までもが研削されSOIウエハの固体識別が不可能となってしまう。
【0012】
一方、特開2001−257139、特開2002−33250にあるようにSOIウエハの製造過程でSOIウエハにマーク印字を形成する方法を採った場合には流動工程の製造装置内部を汚染する問題を完全に取り除く事はできるが、ウエハの製造工程で貼り合わせに失敗した場合にはそのウエハに印字されていたマークが欠番となり、例えば連番でウエハ番号を印字していた場合には半導体集積回路装置の製造ロット内のウエハを連番で管理できなくなる。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、支持基板24とSOIウエハ表面のシリコン層22との間に埋め込み酸化層23が形成されているSOIウエハの表面22Sにマーク印字を形成する方法に関するものであって、これらのマーク印字の読み取りが容易であり、SOIウエハの表面シリコン層に付着パーティクル29がなく、マーク印字内部に付着パーティクル30がなく、流動工程の製造装置内部を汚染する危険がなく、容易にマーク印字を形成する事を目的としている。
【0014】
本発明のSOIウエハの表面にマーク印字を形成する方法は、SOIウエハの表面シリコン層側(SOIウエハの表面22S)にレジスト剤を塗布することを特徴とする。
【0015】
本発明のSOIウエハの表面にマーク印字を形成する方法は、表面シリコン層(SOIウエハの表面22S)にレジスト剤21を塗布してレジスト膜を形成する塗布工程と前記レジスト膜にSOIウエハを識別させるマークを露光する露光工程と、前記露光した前記レジスト膜を現像する現像工程と、前記現像した前記レジスト膜が形成されたSOIウエハをエッチングする工程と、前記レジスト膜を剥離する工程を有することを特徴とする。
【0016】
SOIウエハのSOI層表面22Sにマーク印字を形成する手法としてエッチング装置を用いてマーク印字パターン26の形状に表面シリコン層22と埋め込み酸化層23を除去する工程を用いる。この場合に使用するエッチング装置はドライエッチング装置、ウエットエッチング装置の何れを用いてもよい。
【0017】
以上の工程により、SOIウエハの表面22Sにマーク印字26を形成する際に半導体集積回路の流動工程で用いる製造装置内部を汚染することなくSOIウエハの表面22Sにマーク印字26を形成する事ができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるSOIウエハ表面のマーク印字方法について図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。以下に示す実施形態、あくまでも本発明の一実施例であり下記実施形態に限定されて解釈されるものではなく本発明の主旨を逸脱しない範囲で、自由に変更することができる。
【0019】
実施例1
図1は、本発明に係るSOIウエハ表面のマーク印字方法の一実施形態を示したフローチャートである。図2〜図6及び図8は本発明の実施形態について詳細に説明するためのSOIウエハ断面概略図である。
【0020】
本発明の実現にあたり、図2に断面概略図を示した半導体基板(SOIウエハ1)を用いる。このSOIウエハ1は、支持基板(半導体Si基板)24の上に埋め込み酸化層(BOX層)23が形成され、その埋め込み酸化層23の上に表面シリコン層(SOI層)22が形成された構成となっている。SOIウエハ1は種々の製造方法で作られたウエハ、例えるならば、貼り合わせSOIウエハ、SIMOXウエハ等がある。
【0021】
本発明では、前項で説明した図2のSOIウエハのSOI層表面22Sに図3に示す断面概略図のようにレジスト剤21を塗布しレジスト膜を形成する。ここで塗布するレジスト剤は、後に実施するマーク印字26の形成工程で用いるエッチング装置に即したレジスト剤を塗布する必要がある。
【0022】
続いて、前記図3に示したレジスト膜21にSOIウエハに印字するマークを露光する。マークの露光にはフォトマスク等レジスト膜21にマーク印字のパターンを描画できるものを用いる。
【0023】
露光後に前記レジスト膜21を現像して図4に示す断面概略図のようにレジスト膜21をマークの形状に除去し、SOIウエハの表面シリコン層(SOI層)をマーク印字のパターンに露呈させる。
【0024】
前記レジスト膜21の現像後に図5の概略断面図に示すようにSOIウエハの表面シリコン層(SOI層)を露呈させたSOIウエハをエッチングする。本エッチング工程では、レジスト膜21の形状に合わせてSOIウエハ表面の表面シリコン層22と、埋め込み酸化層23と、支持基板24をエッチングしてマーク印字26を形成する。このエッチング工程はドライエッチング、ウエットエッチングの何れの手法を用いても構わない。
【0025】
本工程では、従来技術のレーザー印字装置等のSOIウエハ表面に熱エネルギーを付与しているものではなく、エッチング工程を用いてSOIウエハの表面シリコン層22と埋め込み酸化層23をマーク印字のパターン形状に除去し、SOIウエハ表面にマーク印字26を形成しているものであり、SOIウエハ表面の表面シリコン層22S及び形成したマーク印字26内部にパーティクルが飛散、付着する事はない。
【0026】
前記レジスト膜21を剥離し、図6に示す概略断面図のようなマーク印字26が形成されたSOIウエハのマーク印字工程は完成する。
【0027】
本実施形態によれば、ドライエッチング装置、または、ウエットエッチング装置を利用してSOIウエハ表面にマーク印字26を形成するので、既存設備をそのまま使用することができる。また、従来のように表面シリコン層及び埋め込み酸化層の一部をエッチング除去して印字領域27を設けるという工程が不要となる。従って、製造コストの低廉化を図ることができる。さらに、レーザー印字装置等によりSOIウエハ表面に熱エネルギーを付与することがなくSOIウエハ表面にマーク印字26を形成する為、SOIウエハ表面に熱エネルギーを付与することによるパーティクルの発生等がなく、マーク印字26を形成することに起因する歩留りの低下を最小限に抑制することができる。
【0028】
実施例2
実施例1において、図3に示したレジスト膜21にSOIウエハに印字するマークを露光する手段として、フォトマスク等を用いてレジスト膜21にマーク印字のパターンを描画する方法をあげたが、フォトマスクを用いずにEB(Electron Beam)を用いてレジスト膜21にマーク印字のパターンを描画する。フォトマスク等を用いた場合であれば、印字パターンに合わせた組み合わせでフォトマスクセットを準備する必要があるが、EBを用いた場合であればフォトマスクセットを準備する必要は無く、自由にマーク印字のパターンを組み合わせてレジスト膜21にマーク印字のパターンを描画できる。
【0029】
実施例3
実施例1において、マーク印字26を形成したウエハの流動工程を進めると図8に示す概略断面図のようにマーク印字26内部に透明な埋め込み膜(酸化膜、窒化膜等)32が形成される。埋め込み膜32のままであってもマーク印字26を目視、機械認識は十分に行えるが、金属31を埋め込みマーク印字を認識しやすくしてもよい。マーク印字26内部に埋め込む金属31はコンタクトホールに金属を埋め込むように例えばタングステンのような熱に強い金属31を埋め込む。この金属31を埋め込む事によりマーク印字26の認識がより容易となる。マーク印字26に埋め込み金属31を埋め込む場合、流動工程の製造装置を汚染しないよう金属31を埋め込む工程に注意する必要がある。
【0030】
実施例4
実施例1〜3においては、SOIウエハに対してマーク印字26を形成する手法についての実施例について紹介してきたが、SOIウエハの代わりにバルクSiウエハを用いてもバルクSiウエハにマーク印字26を形成できる。
バルクSiウエハを用いた場合では、実施例1〜3の実施例のSOIウエハをバルクSiウエハに置き換えることで実施可能である。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のSOIウエハ表面にマーク印字26を形成する方法によれば、以下の効果を得ることができる。
【0032】
(1)ドライエッチング装置、または、ウエットエッチング装置を利用してSOIウエハ表面にマーク印字26を形成するので、既存設備をそのまま使用することができる。また、従来のようにシリコン層及び埋め込み酸化層の一部をエッチング除去するという工程が不要となる。
【0033】
(2)ドライエッチング装置、または、ウエットエッチング装置を利用してSOIウエハ表面にマーク印字26を形成するので、SOIウエハ表面に熱エネルギーを付与することがなくパーティクルの発生等がなく、識別パターンを形成することに起因する歩留りの低下を最小限に抑制することができる。
【0034】
(3)SOIウエハ表面にマーク印字26形成後に、マーク印字26に金属31を埋め込みことにより、マーク印字26の視認性が向上する。
【0035】
(4)本技術は、従来のバルクSiウエハに適用した場合であっても同様な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のSOIウエハ表面のシリコン層にマーク印字を形成する手順を説明するためのフローチャートである。
【図2】本発明の実施に用いるSOIウエハの模式的な縦断面図である。
【図3】本発明の実施に伴うSOIウエハのシリコン層表面にレジスト剤を塗布した状態を説明するためのSOIウエハの模式的な縦断面図である。
【図4】本発明の実施に伴いSOIウエハのシリコン層表面に塗布したレジスト剤に印字パターンを除去した状態を説明するためのSOIウエハの模式的な縦断面図である。
【図5】本発明の実施に伴いSOIウエハのシリコン層表面に塗布したレジスト剤とSOIウエハのシリコン層表面に印字パターンを切削した状態を説明するためのSOIウエハの模式的な縦断面図である。
【図6】本発明の実施に伴いSOIウエハのシリコン層表面に印字パターンを切削したSOIウエハのシリコン層の表面に塗布したレジスト剤を剥離した状態を説明するためのSOIウエハの模式的な縦断面図である。
【図7】(A)従来の技術でレーザー印字装置によりSOIウエハ表面のシリコン層にマーク印字を形成した場合にSOIウエハ表面のシリコン層及びマーク印字内部に付着したパーティクルの状態を説明するためのSOIウエハの模式的な縦断面図である。(B)従来の技術でレーザー印字装置によりSOIウエハ表面のシリコン層にマーク印字を形成した場合にマーク印字内部に付着したパーティクルの状態を説明するためのSOIウエハの模式的な縦断面図の拡大図である。
【図8】本発明の技術でSOIウエハ表面のシリコン層にマーク印字を形成した後にマーク印字内部にタングステン等の金属を埋め込んだ状態を説明するためのSOIウエハの模式的な縦断面図である。
【図9】従来の技術でSOIウエハの表面シリコン層、埋め込み酸化層を除去してマーク印字領域を設けた状態を説明するためのSOIウエハの模式的な縦断面図である。
【図10】従来の技術でSOIウエハ表面のシリコン層にマーク印字を形成する場合に必要であったマーク印字領域を説明するためのSOIウエハの模式的な平面図である。
【図11】SEMIで定められている規格に従った位置にSOIウエハにマーク印字を形成した場合、マーク印字領域がSOIウエハ表面のシリコン層22が存在する領域となることを説明するためのSOIウエハの模式的な平面図である。
【符号の説明】
1 SOIウエハ
10 ノッチ
12 印字領域の高さ方向の大きさ
14 印字領域の長さ方向の大きさ
21 レジスト剤(レジスト膜)
22 表面シリコン層(半導体層、SOI層)
22R 直角に切削された表面シリコン層の印字領域周囲
22T テーパー状になった表面シリコン層の外周
22S 表面シリコン層の表面
23 埋め込み酸化層(誘電体層、BOX層)
23T テーパー状になった埋め込み酸化層の外周
23S 表面シリコン層と埋め込み酸化層との境界面
24 支持基板
24T テーパー状になった支持基板の外周
25 レジスト剤現像後の除去パターン
26 SOIウエハ切削パターン(形成されたマーク印字)
27、28 印字領域
29、30 パーティクル
31 埋め込み金属
32 埋め込み膜
50 ウエハの中心座標(0,0)

Claims (19)

  1. 表面のシリコン単結晶層(表面シリコン層)と、基板シリコン(支持基板)との間に埋め込み酸化層(誘電体層)が存在するSOI構造を有するSOIウエハにおいて、前記表面シリコン単結晶層にマーク印字(固体識別記号印字)を形成する場合、流動工程の製造装置内部を汚染させる事なくマーク印字を形成する事を特徴とするSOI基板のマーク印字方法。
  2. 前記マークは数字、文字、記号、バーコードなどから選択される少なくとも一種を用いてマーク印字を形成する請求項1記載のSOI基板のマーク印字方法。
  3. 表面シリコン層の表面にレジスト剤を塗布してレジスト膜を形成する塗布工程と前記レジスト膜にSOIウエハを識別させるマークを露光する露光工程と、露光後に前記レジスト膜を現像する現像工程と、前記レジスト膜が形成されたSOIウエハをエッチングする工程と、前記レジスト膜を剥離する工程を有することを特徴とする請求項2記載のSOI基板のマーク印字方法。
  4. マーク印字の形成時にパーティクルがSOIウエハ表面に付着する事を回避できる事を特徴とする請求項3記載のSOI基板のマーク印字方法。
  5. マーク印字の形成時にパーティクルがSOIウエハのマーク印字内部に付着する事を回避できる事を特徴とする請求項3記載のSOI基板のマーク印字方法。
  6. SOIウエハにドライエッチングを施しSOIウエハ表面にマーク印字を形成する事を特徴とする請求項3記載のSOI基板のマーク印字方法。
  7. SOIウエハにウエットエッチングを施しSOIウエハ表面にマーク印字を形成する事を特徴とする請求項3記載のSOI基板のマーク印字方法。
  8. 前記マーク印字は、SOIウエハ表面のシリコン層及び埋め込み酸化層に傷をつけることでマーク印字を形成する事を特徴とする請求項4記載のSOI基板のマーク印字方法。
  9. 前記マーク印字は、SOIウエハ表面のシリコン層及び埋め込み酸化層に傷をつけることでマーク印字を形成する事を特徴とする請求項5記載のSOI基板のマーク印字方法。
  10. 前記マーク印字は、SOIウエハ表面のシリコン層及び埋め込み酸化層に傷をつけることでマーク印字を形成する事を特徴とする請求項6記載のSOI基板のマーク印字方法。
  11. 前記マーク印字は、SOIウエハ表面のシリコン層及び埋め込み酸化層に傷をつけることでマーク印字を形成する事を特徴とする請求項7記載のSOI基板のマーク印字方法。
  12. 前記マーク印字は、SOIウエハ表面のシリコン層及び埋め込み酸化層に傷をつけ、傷の中に金属を埋め込むことでマーク印字を形成する事を特徴とする請求項10記載のSOI基板のマーク印字方法。
  13. 前記マーク印字は、SOIウエハ表面のシリコン層及び埋め込み酸化層に傷をつけ、傷の中に金属を埋め込むことでマーク印字を形成する事を特徴とする請求項11記載のSOI基板のマーク印字方法。
  14. SOIウエハの代わりにバルクSiウエハを用い、マーク印字の形成時にパーティクルがバルクSiウエハ表面に付着する事を回避できる事を特徴とする請求項3記載のSOI基板のマーク印字方法。
  15. SOIウエハの代わりにバルクSiウエハを用い、マーク印字の形成時にパーティクルがバルクSiウエハのマーク印字内部に付着する事を回避できる事を特徴とする請求項3記載のSOI基板のマーク印字方法。
  16. SOIウエハの代わりにバルクSiウエハを用い、ウエハ表面にドライエッチングを施しバルクSiウエハ表面にマーク印字を形成する事を特徴とする請求項3記載のSOI基板のマーク印字方法。
  17. SOIウエハの代わりにバルクSiウエハを用い、ウエハ表面にウエットエッチングを施しバルクSiウエハ表面にマーク印字を形成する事を特徴とする請求項3記載のSOI基板のマーク印字方法。
  18. 前記マーク印字は、バルクSiウエハ表面に傷をつけることでマーク印字を形成する事を特徴とする請求項16記載のSOI基板のマーク印字方法。
  19. 前記マーク印字は、バルクSiウエハ表面に傷をつけることでマーク印字を形成する事を特徴とする請求項17記載のSOI基板のマーク印字方法。
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JP2015141905A (ja) * 2014-01-27 2015-08-03 株式会社東京精密 ウエハ研削装置及びウエハ製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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