CN100584635C - 激光标记的方法与装置及标记检测的方法与装置 - Google Patents

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Abstract

一种激光标记方法及装置。利用一激光光束在一欲作标记的对象上形成一干涉条纹以制作一标记。

Description

激光标记的方法与装置及标记检测的方法与装置
技术领域
本发明是有关于一种激光标记的方法与装置及标记检测的方法与装置，且特别是有关于一种以激光标记对象，例如半导体晶圆，的方法与装置，以及检测在一例如半导体晶圆的对象上的标记的方法与装置。
背景技术
日本专利公开案案号11-33752说明一种激光标记方法，用以在光学材料，例如用于液晶显示器的玻璃，上制作出具有良好可见度的标记，且不会使光学材料破裂。
在上述公开案的激光标记器具有一激光装置，其发出具有宽度30至100微米(μm)的脉冲激光光束。多面体镜使脉冲激光光束转向以侵蚀光学材料的表面。因此，在视觉上可识别出的凹陷部分是形成在光学材料上作为标记。
日本专利公开案案号11-260675说明另一种公知的激光标记方法，用以在半导体晶圆上制作出一个点状标记。此方法可在激光标记的过程中预防融化飞溅的粒子粘附在半导体晶圆上，并通过一直维持这些点状标记的形状来确保其可见度，甚至是这些点状标记在半导体元件制程的多个步骤的过程期间历经多次处理以后。
在此方法中，至少在半导体晶圆的表面的一点状标记形成区域内形成一透明薄膜。穿过透明薄膜的具有特定波长的激光光束照射此点状标记区域。穿过透明薄膜的激光光束使得点状标记形成区域融化及变形来形成多个点状标记。同时，当标记形成区域融化时所产生的热能则用来使透明薄膜改变成与这些点状标记相同的形状，且不会导致透明薄膜的毁坏。此薄膜保护这些点状标记不会受到融化飞溅的粒子的粘附，并确保这些点状标记的可见度。
图5绘示另一种公知的标记装置，其使用具有高斯强度分布的激光光束在对象，例如半导体晶圆，上制作标记。激光光源1发射激光光束至作为入射光瞳(incident pupil)的电流镜(galvano-mirror)2。电流镜2包括一可动线圈(未绘示)，其位于一磁场中。流动的电流依照电流的大小产生一电磁力，并转动可动线圈及连接至其轴的一小型反射镜。通过控制电流的大小来调整反射镜的角度。利用聚焦透镜3(f-θ透镜)将反射离开自电流镜2的激光光束聚焦在半导体晶圆4的背面以制作点状标记。这些点状标记的深度很深，深到大约5微米左右，因此这些点状标记可称的为硬标记(hard mark)。即使尽可能地试着将激光光束的强度保持在最小，藉以避免破坏这些点状标记及使得这些点状标记相互连接，但是半导体晶圆4有时仍会因为激光光束而破裂或变得脆弱。此外，制作硬标记需要这样高强度的激光光束，这使得半导体晶圆4不得不受到消蚀，因而污染到这些硬标记周围的区域，并且/或是使半导体晶圆的平坦度下降，这对于在半导体晶圆4上形成电晶体的制程而言，特别是对于光刻制程(lithography process)而言，是负面的影响。
为了避免这些问题，一种使用具有较低强度的激光光束的软标记方法亦为大众所知。然而，这种软标记方法形成次微米尺寸(submicron scale)的融化标记(fusion mark)，其使得软标记的可见度降低。
由于在半导体制程中的精细光刻(fine lithography)需要平坦的晶圆，所以有需要提供一种激光标记装置及方法，用以制作出浅的标记。
发明内容
本发明的目是提供一种激光标记方法及激光标记装置，对于被加工物不会产生污染(飞散物)，且可在不损及该被加工物的平坦度的情况下，形成具有良好可视度的标记。且本发明的目的是提供一种检测前述标记的标记检测方法。
本发明提出一种激光标记方法。此激光标记方法包括使用激光光束在欲作标记的对象上迭加激光通量，以形成干涉条纹；以及在该对象上移动该干涉条纹以于该对象上制作标记。
另一方面，本发明提出一种激光标记装置。此激光标记装置包括发射激光光束的激光光源及利用上述激光光束在欲作标记的对象上形成干涉条纹的光学元件。
本发明提出一种标记检测方法。检测一对象上的标记，该方法包括：用光线照射由干涉条纹所形成的标记，其中该干涉条纹是使用一激光光束在欲作标记的该对象上选加激光通量，并在该对象上移动该干涉条纹以于该对象上制作标记；以及检测来自该标记的散射光线。
附图说明
图1为本发明的第一实施例的一种激光标记装置的示意图。
图2为从光轴来观看蝇眼透镜的结构的示意图。
图3为本发明的第二实施例的一种激光标记装置的示意图。
图4绘示本发明的一实施例的一种标记检测装置。
图5绘示公知的一种激光标记装置。
具体实施方式
依照本发明的实施例将于下文参考图1至3作说明。如图1所示，激光标记装置100具有一强度分配器20(包括至少一光学元件)来形成干涉条纹。强度分配器20安装在激光光源1及作为入射光瞳的电流镜2之间。在本实施例中，强度分配器20包括蝇眼透镜(fly-eye lens)5、成像透镜6及聚焦透镜7，其中蝇眼透镜5将激光光束分离成多个激光通量。成像透镜6及聚焦透镜7将这些分离的激光通量迭加及聚焦以形成一干涉条纹在半导体晶圆4的表面上。
在图2所示的本实施例中，蝇眼透镜5包括由四个等距地排列在同心圆周上的凸透镜51、52、53及54所构成。
在一实施例中，用来反射这些激光分量的电流镜2为一机械式扫描器。机械式扫描器是一种通过摆动及容纳其中的面镜来反射及扫瞄激光光束的扫描器的通称。电流镜2包括一可动线圈(未绘示)，其位于一磁场中。流动的电流依照电流的强度产生一电磁力(转矩)，并转动可动线圈及连接至其轴的一小型反射镜(未绘示)。通过控制电流的大小来调整反射镜的角度。
f-θ透镜3是沿着一光学路径而安装在电流镜2及半导体晶圆4之间，用以将这些激光通量聚焦在半导体晶圆4的表面上。
接下来将说明激光标记装置100的操作。在本实施例中，激光光源1所发射出的激光光束由蝇眼透镜5分离成四个激光通量。然后，这些分离后的激光通量穿过成像透镜6、聚焦透镜7及经由电流镜2穿过f-θ透镜3，用以在半导体晶圆4的表面上形成一干涉条纹(莫尔条纹，Moire fringe)。也就是产生一多光束干涉。换言的，在不使用具有过高强度的激光光束的情况的下，利用强度分配器20有目的地产生一强度分布，故可制作出具有良好可见度的标记，且不会有融化飞溅粒子的粘附及半导体晶圆4的平坦度降低的情况发生。
在本实施例中，干涉条纹为一种光学现象，即具有相同相位的电磁波相互放大，而其他相位的电磁波则相互减弱。
在本实施例中，多光束干涉是一种干涉，其是通过将一从光源所发出的光束分离成超过一个的光通量，并将这些穿过多个彼此不同的光学路径的光通量迭加而产生。
在一实施例中，多光束干涉产生一个类似正弦波的强度分布。在一实施例中，这些激光通量的一可具有与其余的激光通量不同的强度。
依照本发明的第二实施例绘示于图3中，遮光板(mask)9配设于成像透镜6及聚焦透镜7之间，并具有一绘示于图3的放大圈10的衍射光栅。穿过遮光板9的激光光束具有一空间强度分布。众所皆知，可使用其他的光学元件来取代遮光板9以产生一空间强度分布。在一实施例中，遮光板9的衍射光栅的间距可小于1微米。在另一实施例中，上述间距可大于或等于1微米。
在图3所示的本实施例中，将一对应于遮光板9的衍射光栅的强度分布产生在半导体晶圆4的表面上以制作出具有良好可见度的标记。
图4绘示一种标记读取装置，用以检测通过在第一或第二实施例所示的装置100或200所制作出的标记。如图所示的照明器10，例如氦-氖激光光源，发射一光束至半导体晶圆4的一区域来照射一标记。通过光检器12来检测来自标记且通过聚焦透镜11的散射光线。
总而言之，第一实施例说明一种激光标记的方法及装置，其通过结合或合并及迭加这些激光通量在欲加工或作标记的对象，例如半导体晶圆，之一区域内产生干涉条纹。标记是依照对应于干涉条纹的强度分布来加以制作。
第二实施例说明一种激光标记的方法及装置，其通过使用一具
有衍射光栅的遮光板在欲加工或作标记的对象，例如半导体晶圆，之一区域内产生干涉条纹。
依照上述的教示，本发明的修正形式都是有可能的。因此，在所附的权利要求内，本发明除了可以此处所说明的方式来实施以外，更可以其他的方式来实施。举例而言，可用欲加工或作标记的另一对象取代半导体晶圆4。举例而言，任何需要识别的产品，例如移动电话、移动电话的拨号视窗、所谓的快闪存储体、数码相机的电路基板或类似的对象都可以应用来取代半导体晶圆4。
【主要元件符号说明】
100：激光标记装置
200：激光标记装置
20：强度分配器
1：光源
2：电流镜
3：聚焦透镜(f-θ透镜)
4：半导体晶圆
5：蝇眼透镜
51、52、53、54：凸透镜
6：成像透镜
7：聚焦透镜
9：遮光板
10：放大圈
11：聚焦透镜
12：光检器。

Claims (16)

1.一种激光标记方法，包括：
使用激光光束在欲作标记的对象上迭加激光通量，以形成干涉条纹；以及
在该对象上移动该干涉条纹以于该对象上制作标记。
2.如权利要求第1项所述的激光标记方法，其中
形成该干涉条纹包括发射该激光光束，并将该激光光束分离成多个激光通量。
3.如权利要求第1项所述的激光标记方法，其中
分离该激光光束包括让该激光光束穿过一蝇眼透镜。
4.如权利要求第1项所述的激光标记方法，其中
分离该激光光束包括让该激光光束穿过蝇眼透镜，其具有多个等距地排列在同心圆周上的凸透镜。
5.如权利要求第1项所述的激光标记方法，其中
该激光光束穿过具有衍射光栅的一遮光板。
6.如权利要求第1项所述的激光标记方法，其中
该对象包括半导体晶圆。
7.一种激光标记装置，包括：
激光光源，用以发射一激光光束；以及
光学元件，用以利用该激光光束在欲作标记的对象上迭加激光通量，以在该欲作标记的对象上制作干涉条纹。
8.如权利要求第7项所述的激光标记装置，其中
该光学元件包括
蝇眼透镜，用以将该激光光束分离成多个激光通量，以及
成像透镜，用以迭加该些激光通量。
9.如权利要求第8项所述的激光标记装置，其中
该蝇眼透镜包括多个凸透镜，其等距地排列在同心圆周上。
10.如权利要求第8项所述的激光标记装置，还包括
电流镜，用以反射穿过该成像透镜的该些激光通量，以及
f-θ透镜，用以将该些激光通量聚焦在欲作标记的该对象上。
11.如权利要求第7项所述的激光标记装置，其中
该光学元件包括遮光板，其具有衍射光栅。
12.如权利要求第11项所述的激光标记装置，更包括
成像透镜及聚焦透镜。
13.如权利要求第12项所述的激光标记装置，其中
该遮光板是配设在该激光光束的光学路径上，且位于该成像透镜及该聚焦透镜之间。
14.一种标记检测方法，检测一对象上的标记，该方法包括：
用光线照射由干涉条纹所形成的标记，其中该干涉条纹是使用一激光光束在欲作标记的该对象上选加激光通量，并在该对象上移动该干涉条纹以于该对象上制作标记；以及
检测来自该标记的散射光线。
15.如权利要求第14项所述的标记检测方法，其中：
用光线照射标记包括发射氦-氖激光光束至该标记。
16.如权利要求第14项所述的标记检测方法，其中：
检测散射光线包括：
让该散射光线穿过一聚焦透镜，以及
使用光检器来检测穿过该聚焦透镜的该散射光线。
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