JP4421294B2 - 半導体ウエハの識別 - Google Patents

Description

本発明は、概して半導体ウエハに関し、より詳細には、識別情報を付帯する領域を有する半導体ウエハに関する。本発明はさらに、半導体ウエハに識別情報を付帯する領域を設ける方法に関する。また、本発明は、識別情報を付帯する領域を有する半導体ウエハを識別するシステムおよび方法に関する。

半導体ウエハプロセス工程の前、工程中、および工程の後において、半導体ウエハを識別することは重要な作業である。例えば、ウエハの識別は、特別なウエハの特定フィーチャに対するプロセスツールの教示に使用されて、それに従いプロセス・パラメータが調整され得る。

製造施設または研究施設内でシリコンウエハまたは他の基板を識別するために、ウエハには特別なマーキングが設けられる。このマーキングは、通常、例えば、英数文字のＴ７、ＯＣＲ、および／または、バーコード等のコードからなる。この方法により、個々のウエハが、ロットまたはバッチ内で単独に識別され得る。同様に、未加工シリコンウエハのいくつかは、供給者マーキングを備え、このマーキングは殆ど英数文字からなり、引き上げ、結晶、またはバッチを識別する。

これら特別なマーキングは、通常、レーザースクライブによって提供される。情報を回収する際には、マーキングが光学手段により読み取られる。
残念ながら、光学情報は、ウエハプロセス中に消失するか、または読み取り不能となる場合が多い。特に、非常に小さく薄いマーキングは、ウエハ上の様々な膜堆積の工程後に消失する傾向がある。同様に、デバイス工程の前になされたレーザースクライブも、このような効果により、裸眼、顕微鏡、または光学文字読み取り装置で読み取ることが不可能になる場合が多い。

レーザースクライブには、さらなる問題が存在する。レーザースクライブ技術は、スクライビング（溝形成）プロセスによって、ウエハ表面上にスラグと粒子欠陥とを生じさせる。さらに、シリコン欠陥による核生成位置が形成される。レーザースクライブは、その工程中に、スクライブ内および周辺に汚染物質を集積させる。さらに、マーキングは通常、膜堆積が比較的不安定かつ不均一であるウエハの最縁部上に配置されている。レーザースクライブが必要とするスペースは、ウエハ表面上の利用可能なスペースを減少させ得る。ウエハ裏面上のマーキングは、裏面平坦性に対して負の影響を与える。

従って、レーザースクライブは、その使用技術や、読み取り困難性、欠陥と汚染物質が生成されること等により、ウエハ供給者および集積回路の製造業者に対する問題が存在する。

本発明は、ウエハを単独に識別することが可能である新規な装置、システムおよび方法を提供することによって、上述の問題の解決を目指すものである。

本発明では、識別情報１４を付帯する少なくとも一つの領域１２を有する半導体ウエハ１０を提供する。この識別情報は、磁気手段１４により提供される。ウエハプロセス中に真空チャックにより係合されるウエハ内側領域内に、磁気識別子が配置される。この場合、真空チャックに読み取り能力が提供される。磁気手段１４を含む少なくとも一つの領域は平坦であり、かつ半導体ウエハ１０と一平面を形成する。少なくとも一つの領域を含む半導体ウエハ１０の一平面を覆う保護膜が提供される。

さらに、本発明では、識別情報１４を読み取るための読み取り手段２６を使用して、識別情報１４を付帯する少なくとも一つの領域１２を有する半導体ウエハ１０を識別する方法を提供し、該方法は、
識別情報を磁気手段１４により提供する工程と、
半導体ウエハ１０の表面２８，３０に隣接して配置された磁気センサ２６により、識別情報１４を読み取る工程とを含む。磁気手段１４を含む少なくとも一つの領域は平坦であり、かつ半導体ウエハ１０と一平面を形成する。該方法は、少なくとも一つの領域を含む半導体ウエハ１０の一平面を覆う保護膜を形成する工程を更に含む。
ウエハプロセス中に真空チャックにより係合されるウエハ内側領域内に、磁気識別子が配置される。この場合、真空チャックに読み取り能力が提供される。

本発明には、以下のような利点が存在する。
物理的に表面を改質するレーザースクライブによる汚染の可能性が、完全に除去される。

磁気手段に付帯された情報は、複数層の厚みを有する、ウエハ上に重なる層を介して読み取りが可能である。
例えばシリコンの磁化率は、材料の磁気特性を妨害しないものであると想定される。

シリコンウエハをマーキングする工程は、ウエハの供給者または集積回路の製造業者により行われることが可能である。
磁気手段の付着工程による金属汚染は、ＥＰＩ等のウエハ上に重なる層、裏面シール、および、例えばシリコン内のイオン注入深度等により最小となるであろう。注入されたイオンは、その移動が制限されるために、定位置に残留する。

磁気手段がウエハ裏面上に設けられる場合、この領域は、最終的に裏面研磨により除去され得る。
本発明の概念は、Ｃｕ、ｌｏｗ Ｋ、およびＳＯＩ等の進歩的なデバイスプロセス工程に適合する。

本発明は、英数文字による情報が所定のスペース内にコード化された、例えばバーコード、またはその他の様々な公知のバージョンの磁気識別子を形成するものと想定される。磁気識別子は、ウエハ上に、現存するレーザースクライブマークと共に設けられるか、またはレーザースクライブマークの代替として配置される。磁気識別子は、ウエハ上において、レーザースクライブと類似する位置に存在し、かつウエハの表面または裏面上の最縁部またはウエハ縁部領域（edge exclusion region)内に存在することが好ましい。従って、磁気識別子は、プロセス工程を妨害したり、汚染の原因となったりすることがない。しかしながら、本発明の範囲には、ウエハプロセス中に真空チャックにより係合されるウエハ内側領域内に、磁気識別子が配置されるものも含まれる。この場合、真空チャックに読み取り能力が提供される。

磁気識別子は、プラズマイマージョンイオン注入を含むイオン注入、または磁気要素を基板（Ｓｉ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ、ＳＯＩ、ガラス等）表面または下方に吹き込むスパッタリングにより形成されるものと想定される。ウエハ上に識別子情報をコードする際には、識別子を独立させ、かつ読み取りを可能にするために、ウエハ上における識別子情報の位置に、マスクまたは他の除去可能なパターンを配置する必要があり得る。それにより、汚染もまた防止される。しかしながら、例えばインシツゥ（in situ)レーザードーピングまたはイオンビーム等の技術を用いて直接書き込みを行う場合等、マスクを使用せずに情報を設けることも可能である。識別子領域上に保護膜（encapsulation film)を配置して
もよい。これに代わって、例えば最初の膜堆積等、他の膜堆積により汚染を防止してもよい。

図１に、先行技術を用いてマーキングされた半導体ウエハ１１０の略断面図を示す。ウエハ１１０は、ウエハ１１０内にレーザースクライブ溝２１０を形成するレーザースクライブビーム２００によりマーキングされる。レーザースクライブ溝２１０の位置は、光学手段により検知され得る。しかしながら、図１には、レーザースクライブ工程の不都合、即ち結果として生じた汚染２１２，２１４，２１６も示される。レーザースクライブ溝２１０の外領域に、排出物スラグ２１２，２１４が存在し、レーザースクライブ溝２１０の直近にクレータースラグ２１６が存在している。これらの汚染２１２，２１４，２１６は、読み取りの困難性を招く。続く膜堆積およびエッチング操作により、読み取りはさらに困難になる。

図２に、本発明による磁気所有物を有する半導体ウエハの第一実施形態の断面図を示す。ウエハ１０の両面上の一領域に、磁気イオン１６が注入されている。これらのイオン１６は磁気手段として作用して、例えばバーコードのような独特のフォーマットを提供する。磁気埋め込み層１４，１６は、その後、例えばＥＰＩ保護材２０や酸化物の裏面シール２２等の膜層２０，２２により保護され得る。

図３に、本発明による磁気所有物を有する半導体ウエハの第二実施形態の断面図を示す。図２とは異なり、イオン注入を用いない代替的技術、即ちウエハ１０の表面２８，３０上に磁気膜１８を付着させることが示されている。磁気膜１８は、製造業者においてウエハ上に接着または堆積され得る。この膜が、集積回路のその後の製造プロセスに対して耐性を有することは重要である。この場合も、磁気手段１８は、図２の実施形態と同様に、膜層２０，２２により保護され得る。

図４は、本発明に従ったシステムの断面図である。図５は、本発明に従ったシステムの平面図である。実施例として、半導体ウエハ１０は、ウエハ１０の縁部２４の近傍領域１２内において、注入されたバーコード１４を有する。図４に示すように、ウエハ１０の両面２８，３０上にコード１４，１６が存在している。しかしながら、ウエハ１０の片面のみに磁気識別子を設けることも可能である。ウエハ１０の縁部２４の上方に、一台の磁気センサ２６が配置されている。ウエハ１０が回転すると、バーコード１２が磁気センサ２６を通過する。バーコード１４の複数の通路を使用することにより、正確な識別を確実なものとすることが有利である。従って、ハードディスクドライブの読み取りと同様の方法にて、磁気識別子を読み取ることが可能になる。

代替的に、磁気センサをウエハの上方で回転するように設置して、識別子の読み取りを可能にしてもよい。
一般に、磁気的に補助されるエッチング工程が、コードの読み取りを妨害しないように使用されることを確実にする必要がある。

バーコード等の、磁気領域および非磁気領域により実現されているコード以外に、分離されない磁場領域（field area)を提供することも可能である。このような磁場区域のプ
ログラミングは、磁気テープ技術と同様の方法により行なわれ得る。

本発明を特定の構造、装置および方法の観点から説明してきたが、当業者は、本願の説明に基づいて、本発明はこれらの実施例のみに限定されず、また本発明の全範囲は、特許請求の範囲により適切に判定されることを理解するであろう。

先行技術を用いてマーキングされた半導体ウエハの略断面図。 本発明による磁気所有物を有する半導体ウエハの第一実施形態の断面図。 本発明による磁気所有物を有する半導体ウエハの第ニ実施形態の断面図。 本発明によるシステムの断面図。 本発明によるシステムの平面図。

Claims (5)

1. 半導体ウエハの識別情報を付帯する少なくとも一つの領域を有する半導体ウエハ（１０）であって、前記識別情報は、磁気手段（１４）により、前記少なくとも一つの領域に提供され、前記磁気手段は磁気イオンのイオン注入によって提供され、
   前記磁気手段（１４）が半導体表面の内側領域に配置され、かつ磁気読み取り能力を有する真空チャック装置が、前記半導体表面の内側領域において半導体ウエハ（１０）に係合し得るものであり、
   前記磁気手段（１４）を含む少なくとも一つの領域は平坦であり、かつ前記半導体ウエハ（１０）と一平面を形成し、
   前記少なくとも一つの領域を含む前記半導体ウエハ（１０）の前記一平面を覆う保護膜を備える半導体ウエハ。
2. 前記磁気手段（１４）は、一連の磁気領域および非磁気領域を備えてコードパターンを提供する、請求項１に記載の半導体ウエハ（１０）。
3. 前記磁気手段（１４）は、異なる磁気の強さを有する複数の磁気領域を備えた請求項１に記載の半導体ウエハ（１０）。
4. 前記磁気手段（１４）が、半導体ウエハの縁部（２４）の近傍に配置されている請求項１に記載の半導体ウエハ（１０）。
5. 半導体ウエハ（１０）上に、該半導体ウエハの識別情報を付帯する少なくとも一つの領域を設ける方法であって、
   半導体ウエハ（１０）を提供する工程と、
   前記少なくとも一つの領域に磁気手段（１４）を提供する工程とを含み、前記磁気手段は磁気イオンのイオン注入によって提供され、前記磁気手段（１４）を含む少なくとも一つの領域は平坦であり、かつ前記半導体ウエハ（１０）と一平面を形成するものであり、
   前記少なくとも一つの領域を含む前記半導体ウエハ（１０）の前記一平面を覆う保護膜を形成する工程を更に含み、
   前記磁気手段（１４）が半導体表面の内側領域に配置され、かつ磁気読み取り能力を有する真空チャック装置が、前記半導体表面の内側領域において半導体ウエハ（１０）に係合し得る方法。

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