In der Halbleiter-Prozeßtechnik, insbesondere in der Mikrome- chanik, tritt bei der Herstellung von dreidimensionalen Struk¬ turen aus einkristallinem Halbleitermaterial das Problem auf, die Orientierung des Kristallgitters einer Kristallscheibe im Hinblick auf die Oberfläche der Kristallscheibe sehr genau kennen zu müssen. Werden nämlich aus derartigen Kristallschei- ben durch ^' Atzen Strukturen herausgebildet, dann ist deren Ma߬ genauigkeit in hohem Maße von der Kristallorientierung abhän¬ gig; zum Herausätzen der Strukturen auf die Kristallscheiben aufzubringende Masken müssen dabei sehr genau zum Kristall¬ gitter ausgerichtet sein. Je nach Größe bzw. Länge der heraus- zuätzenden Strukturen sind dabei hinsichtlich der Orientie¬ rung Winkelfehler von nur 0,01 ^* zulässig.

In der Regel sind die aus einem größeren Halbleiter-Block durch Abtrennen gebildeten Kristallscheiben so angelegt, daß ihre Oberfläche im wesentlichen mit der (100), (110) oder (lll)-Ebene des Kristallgitters übereinstimmt. Wichtig für die Bearbeitung derartiger Kristallscheiben ist die Festlegung der (Ιlθ)-Ebene. Dies geschieht bei einem bekannten Verfahren dadurch, daß die Kristallscheiben mit einem sogenannten Fiat, einer Abflachung am Umfang versehen werden. Diese Abflachung stellt eine Mar¬ kierung für die Orientierung des Kristallgitters dar, da sie in der (Ιlθ)-Ebene liegt. Allerdings läßt sich ein Fiat nur mit einer Genauigkeit von iθ,3 ^* bis il ^* inbezug auf die tatsäch¬ liche (Ιlθ)-Ebene des Kristallgitters der Kristallscheibe herstellen; in Einzelfällen muß mit noch wesentlich größeren Abweichungen der Ausrichtung des Fiats von der (Ιlθ)-Ebene gerechnet werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Anbringen einer die Orientierung des Kristallgitters einer Kristallscheibe angebenden Markierung vorzuschlagen, mit dem

sich eine in nur ganz geringem Umfang von der tatsächlichen Orientierung des Kristallgitters abweichende Markierung auf der Kristallscheibe anbringen läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Anbringen einer die Orientierung des Kristallgitters einer Kristallscheibe angebenden Markierung erfindungsgemäß die Kristallscheibe in senkrechter Einfallrichtung mit Röntgen¬ strahlung oder an einer aufgerauhten, kleinen Stelle in senkrechter Einfallrichtung mit Strahlung eines Orientie¬ rungslasers beaufschlagt, und von der Kristallscheibe wird die reflektierte Strahlung von einer Videokamera erfaßt; in einem Rechner werden die der reflektierten Strahlung entsprechenden elektrischen Ausgangssignale der Videokamera unter Feststel- lung der Orientierung des Kristallgitters ausgewertet, eine Markierungseinrichtung und die Kristallscheibe durch ausgangs- seitige Betätigungssignale des Rechners derart zueinander in ihre Ausrichtung verändert, daß die Markierungseinrichtung ent¬ sprechend der festgestellten Orientierung des Kristallgitters ausgerichtet ist, und in der ausgerichteten Lage wird die Mar¬ kierung auf der Kristallscheibe angebracht.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be¬ steht darin, daß mit ihm auf jede Kristallscheibe eine Markie- rung geschrieben werden kann, die mit großer Genauigkeit auf dem Kristall orientiert ist. Die Abweichung der Markierung von der tatsächlichen Kristallorientierung beträgt weniger als 1/100". Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, Ätzmasken mit ihren Rändern genau ausgerichtet zur Kristallorientierung auf die Kristallscheibe aufzubringen, so daß bei einem nachfol¬ genden Ätzvorgang sehr genau die Struktur herausgebildet wird, die durch die Maske vorgegeben ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein und dieselbe Seite der Kristallscheibe mit der Röntgenstrahlung oder der Strahlung des Orientierungslasers beaufschlagt sowie mit der Markierung

versehen werden. Es ist dabei lediglich auf eine entsprechende Führung der Strahlung bzw. der von der Kristallscheibe reflek¬ tierten Strahlung sowie die Anordnung der Markierungseinrich¬ tung zu achten, damit diesbezüglich keine gegenseitigen Behinderungen eintreten.

In dieser Hinsicht einfacher ist die Durchführung des Ver¬ fahrens dann, wenn eine Seite der Kristallscheibe mit der Röntgenstrahlung oder der Strahlung des Orientierungslasers beaufschlagt wird und auf die andere Seite der Kristallscheibe die Markierung aufgebracht wird. Allerdings ist bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens darauf zu achten, daß die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzte Apparatur eine Zugänglichkeit zu beiden Seiten der Kristallscheibe ermöglicht.

Wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Röntgenstrahlung gearbeitet, dann wird die Orientierung des Kristallgitters der zu untersuchenden Kristallscheibe über Röntgenbeugung gefunden, z. B. nach dem Laue-Verfahren. Eine Präparation der Kristall¬ scheibe ist dazu nicht erforderlich.

Wird die zu untersuchende Kristallscheibe mit der Strahlung eines Orientierungslasers beaufschlagt, dann setzt dies eine aufgerauhte, kleine Stelle auf der zu untersuchenden Kristall¬ scheibe voraus. Diese aufgerauhte, kleine Stelle kann vorteil¬ hafterweise durch Ätzen mit einer Lauge, z. B. Kalilauge, erfolgen.

Um dabei nicht größere Stellen der Kristallscheibe zu beein¬ trächtigen, erfolgt in vorteilhafter Weise zur Begrenzung der kleinen Stelle lithografisch eine Ätzmaskierung, oder es wird ein nach außen abgedichteter Stempel mit innerer Zu- und Abführung der Lauge verwendet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können unterschiedlich

aufgebaute Markierungseinrichtungen verwendet werden. Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn als Markie¬ rungseinrichtung eine Einrichtung mit einem Markierungslaser verwendet wird. Laser werden nämlich in aller Regel ohnehin eingesetzt, um Kristallscheiben mit einer Kennung zu versehen, damit die Scheiben später ohne weiteres wiedergefunden werden können.

Gegebenenfalls kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn als Markierungseinrichtung eine Einrichtung mit einem Präzisions¬ ritzer verwendet wird.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird sich in aller Regel ergeben, daß die Kristallscheibe hinsichtlich der Orientierung des Kristallgitters zum Fiat nicht genau ausgerichtet ist. Dementsprechend ist bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor dem Anbringen der Markierung eine Ausrichtung von Kristallscheibe und Markierungseinrichtung zueinander erforderlich. In vorteilhafter Weise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Ausrichtung von Markierungs¬ einrichtung und Kristallscheibe zueinander durch Drehen der Kristallscheibe um eine senkrecht zu ihr verlaufende Achse vorgenommen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat es sich ferner als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Röntgen¬ strahlung oder die Strahlung des Orientierungslasers über einen halbdurchlässigen Spiegel der Kristallscheibe zugeführt wird und wenn die reflektierte Strahlung über denselben Spiegel der Videokamera zugeleitet wird. Dies ermöglicht einen relativ einfachen Aufbau der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird von dem Rechner aus den Ausgangssignalen der Videokamera die Kristallgitter-Orientierung zur Oberflächen- normale der Kristallscheibe (Azimut) bestimmt und zur

doppelseitigen Bearbeitung der Kristallscheibe zu der

Markierung auf der einen Seite der Kristallscheibe eine weitere Markierung auf der anderen Seite der Kristallscheibe derart aufgebracht, daß die weitere Markierung unter Berücksichtigung der Dicke der Kristallscheibe dem Azimut entsprechend versetzt ist. Mit diesem Verfahren ist es möglich, trotz Abweichung der Kristallscheiben-Oberflächenormale von einer vorgegebenen Kristallorientierung zu der ersten Markierung versetzt auf der gegenüberliegenden Seite der Kristallscheibe eine weitere Markierung aufzubringen, die für einen nachfolgenden Ätzvorgang einen derartigen Bearbeitungsvorhalt bewirkt, daß die Fehl¬ orientierung kompensiert wird.

Die Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in sehr unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Als vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Kristallscheibe an einem Drehmeßtisch gehalten ist und wenn der vom Drehmeßtisch angewandten Seite der Kristallscheibe gegenüber mindestens ein Markierungselement der Markierungseinrichtung angeordnet ist. In diesem Fall sind also die Markierungseinrichtung bzw. deren Markierungselemente ortsfest angeordnet, und es muß nur die Kristallscheibe vom Drehmeßtisch gedreht werden, um vor der Anbringung der Markierung die Ausrichtung vornehmen zu können. Selbstverständlich kann gegebenenfalls auch die Kristallscheibe ortsfest gehalten sein, und es wird die Markierungseinrichtung in bezug auf die Kristallscheibe gedreht.

Bei der Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver¬ fahrens kann auch die Markierungseinrichtung in verschiedener Weise ausgestaltet sein. Vorteilhaft erscheint es, bei einer Markierungseinrichtung mit einem Markierungslaser zwei Markierungselemente vorzusehen, die aus jeweils einer optischen Sammeleinrichtung bestehen; die Sammeleinrichtungen sind räumlich in fester Anordnung zueinander gehalten. Im einfachsten Falle besteht eine optische Sammeleinrichtung aus einer einzigen Sammellinse.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung können die optischen Sammeleinrichtungen in unterschiedlicher Weise mit dem Markierungslaser verbunden sein; als vorteilhaft wird es angesehen, den optischen Sammeleinrichtungen die Strahlung des Markierungslasers über jeweils einen Lichtleiter zuzuführen, weil in diesem Falle jede räumliche Kollision der Röntgenstrahlung bzw. der Strahlung des Orientierungslasers mit dem Weg zur Videokamera vermieden ist.

Kostruktiv einfacher im Vergleich dazu ist eine Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der den optischen Sammel¬ einrichtungen die Strahlung des Markierungslasers über fluchtend zum Ausgang des Markierungslasers angeordnete Umlenkspiegel zugeführt ist.

Bei einer Beaufschlagung der Kristallscheibe mit Röntgenstrahlung liegt bei der erfindungsgemäßen Anordnung vorteilhafter Weise zwischen dem halbdurchlässigen Spiegel und der Kristallscheibe ein Leuchtschirm, dessen Bild dann von der Videokamera er- faßt wird.

Zur Erläuterung der Erfindung sind in

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens .mit Bestrahlung der zu untersuchenden Kristallscheibe und Anbringung ihrer Markierung auf ein und derselben Seite, in Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Be¬ strahlung einer zu untersuchenden Kristallscheibe von einer Seite und Markierungsmöglichkeit von der anderen Seite, in Figur 3 ein zusätzliches Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Röntgenstrahlung, in Figur 4 ein Ausführungsbeispiel eines Stempels zur Erzeugung einer aufgerauhten, kleinen Stelle auf der

Kristallscheibe und in

Figur 5 zwei Laserstrahl-Reflexionsmuster dargestellt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist an einem nur schematisch dargestellten Drehmeßtisch 1 mit einem ebenfalls nur schematisch dargestellten Antrieb 2 eine zu untersuchende Kristallscheibe 3 gehalten, beispielsweise durch Klammerung bzw. Vakuumhalterung. Dabei wird der Vakuumhalterung der Vor¬ zug gegeben, weil diese eine von mechanischen Spannungen weit- gehend freie Halterung ermöglicht. In der Figur 1 unterhalb der Kristallscheibe 3 ist ein halbdurchlässiger Spiegel 4 ange¬ ordnet, über den von einem Orientierungslaser 5 abgegebene Strahlung 6 in einem senkrechten Einfallwinkel auf die Kristallscheibe 3 geleitet wird. Die von der Kristallscheibe 3 reflektierte Strahlung 7 wird von einer Sammellinse 8 gesammelt und von einer Videokamera 9 erfaßt.

Ist die Kristallscheibe an einer kleinen Stelle 10 mit einer Lauge, z. B. Kalilauge, aufgerauht, dann ist die Kristallorientierung aus der erzeugten Oberflächenstruktur durch die Symmetrien und die Form des reflektierten Lichts 7 zu finden.

Die Figur 5 zeigt in ihrer linken Darstellung ein solches Reflexionsmuster bei einer Kristallorientierung in der (lll)-Ebene; die rechte Darstellung der Figur 5 gibt ein Reflexionsmuster bei einer Kristallorientierung in der (lOO)-Ebene wieder.

Das von der Videokamera 9 aufgenommene Reflexionsmuster wird in Form entsprechender elektrischer Signale über eine Leitung 11 einem Rechner 12 zugeführt, in dem ein Vergleich mit einem vorgegebenen Reflexionsmuster auf elektronischem Wege erfolgt. Solange die Drehstellung der Kristallscheibe 3 der vom Rechner 12 vorgegebenen Stellung nicht entspricht werden über eine Leitung 13 Betätigungssignale an den Antieb 2 des Drehmeß-

tisches 1 gegeben.

Ist die vorgegebene bzw. erwünschte Einstellung der Kristall¬ scheibe 3 in Bezug auf die angestrebte Festlegung der Kristall- Orientierung erreicht, dann wird über eine zusätzliche Ver¬ bindungsleitung 14 vom Rechner 12 ein Markierungslaser 15 angeregt, der daraufhin einen Strahlungsimpuls 16 abgibt. Dieser wird über einen halbdurchlässigen Umlenkspiegel 17 einem ersten Markierungselement 18 sowie über einen zweiten Umlenk- spiegel 19 einem zweiten Markierungselement 20 zugeführt. Die Markierungselemente 18 und 20 bestehen im dargestellten Aus¬ führungsbeispiel aus jeweils einer Sammellinse, in deren Brennpunkt die Oberfläche der Kristallscheibe 3 liegt; auf der Kristallscheibe 3 entsteht somit eine Markierung, die durch zwei Punkte gekennzeichnet ist, wobei diese beiden Punkte die Ausrichtung der Kristallscheibe 3 in beispielsweise der (Ιlθ)-Ebene des Kristallgitters angeben.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist die Markierungs- einrichtung mit dem Markierungslaser 15, den Umlenkspiegeln 17 und 19 und den Markierungselementen 18 und 20 in derselben Weise in bezug auf die Kristallscheibe 3 gehalten, wie dies bereits im Zusammenhang mit Figur 1 erläutert worden ist. Anders als bei der Anordnung nach Figur 1 erfolgt bei der Ausführungsform nach Figur 2 die Zuführung der Strahlung 6 des Orientierungslasers 5 über einen in der Figur 2 oberhalb der Kristallscheibe 3 bzw. des Drehmeßtisches 1 befindlichen halbdurchlässigen Spiegels 21, über den die Strahlung 6 des Orientierungslasers 5 von oben auf die von der Markierungs- einrichtung abgewandte Seite 22 der zu untersuchenden Kristall¬ scheibe 3 gelenkt wird. Dies ist dadurch möglich, daß der Me߬ tisch 1 eine Durchgangsöffnung 23 aufweist. Die von der Kristallscheibe 3 reflektierte Strahlung 7 wird wiederum von einer Sammellinse 8 erfaßt und in der nachgeordneten Video- kamera 9 in elektrische Signale umgesetzt, die - wie im

Zusammenhang mit der Figur 1 beschrieben - in dem Rechner 12

ausgewertet werden. Dieser ist wiederum über die Leitung 13 mit dem Antrieb 2 des Drehmeßtisches 1 verbunden sowie über eine weitere Leitung 14 mit dem Markierungslaser 15. Die Durch¬ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt mit der Anordnung nach Figur 2 ansonsten in derselben Weise, wie es im Zusammenhang mit der Figur 1 oben erläutert worden ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 erfolgt die Bestrah¬ lung einer zu untersuchtendeπ Kristallscheibe 3 mit Röntgen- Strahlung 30 aus einer Röntgenröhre 31, die in der Figur nur schematisch angedeutet ist. Im Gang der Strahlung 30 liegt ein halbdurchlässiger Spiegel 32, dem ein Leuchtschirm 33 nachge¬ ordnet ist. Das durch den Spiegel 32 und den Leuchtschirm 33 auf die Kristallscheibe 3 fallende Röntgenstrahlung wird am Kristallgitter gebeugt, und es wird auf dem Leuchtschirm 33 entsprechend z. B. dem bekannten Laue-Verfahren ein Bild erzeugt, das charakteristisch für die Orientierung des Kristallgitters der Kristallscheibe ist. Dieses Bild wird über eine Sammellinse 34 von einer nachgeordneten Videokamera 35 erfaßt, die über eine Leitung 36 entsprechende elektrische Signale an einen Rechner 37 gibt. In diesem findet eine Auswertung entsprechend einem vorgegebenen Bild auf elektronischem Wege statt. Ist die Lage der Kristallscheibe 3 derart, daß die Orientierung des Kristallgitters einer im Rechner vorgegebenen Orientierung nicht entspricht, dann werden über eine Leitung 38 vom Rechner Betätigungsimpulse an den Antrieb 2 des Drehmeßtisches 1 gege¬ ben. Hat durch die Drehung des Drehmeßtisches 1 die Kristall¬ scheibe 3 hinsichtlich der Orientierung des Kristallgitters die vorgegebene Lage erreicht, dann wird über eine Leitung 39 der Markierungslaser 40 zur Abgabe von Laserstrahlung 41 veranlaßt. Im Gang der Laserstrahlung 41 befinden sich zwei Umlenkspiegel 42 und 43, über die die Strahlung in zwei Lichtleiter 44 und 45 eingespeist wird. Beide Lichtleiter 44 und 45 enden an von Sammellinsen gebildeten Markierungselementen 46 und 47, die in nicht dargestellter Weise räumlich fest einander zugeordnet sind.

In Figur 4 ist ein Stempel 50 dargestellt, wie er zur Er¬ zeugung einer kleinen, rauhen Stelle 51 auf der Kristall¬ scheibe 3 Verwendung finden kann. Der Stempel 50 ist an seiner der Kristallscheibe 3 zugewandten Seite mit einem Dichtungs- ring 52 versehen, um diesen Bereich dicht nach Außen ab¬ zuschließen. Innerhalb des Stempels ist in nicht darge¬ stellter Weise ein Rohr 53 gehalten, das zum Ausleiten in Richtung des Pfeiles 54 einer Lauge dient, die in Richtung des Pfeiles 55 in den Stempel bis zu dessen Boden eingeleitet wird. Durch Anätzen verursacht die Lauge die aufgerauhte Stelle 51.