DE10062991A1

DE10062991A1 - Lasermarkierungsverfahren und Lasermarkierer zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE10062991A1
Application number: DE10062991A
Authority: DE
Inventors: Teiichirou Chiba
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 2000-12-16
Publication date: 2001-08-09
Also published as: US20010006399A1; JP2001180038A

Abstract

Bei einem Lasermarkierungsverfahren zum Ausstrahlen eines Laserstrahls auf eine Anzeigefläche einer Musteranzeigevorrichtung (2) und Markieren eines gewünschten Markierungsmusters auf einer Fläche eines zu markierenden Zielgegenstandes (4) durch ein auf der bestrahlten Anzeigefläche angezeigtes, gewünschtes Anzeigemuster (5) wird ein Abstand P zwischen den Mittelpunkten von kollektiv auf einer Markierungsfläche des zu markierenden Zielgegenstandes (4) ausgebildeten, benachbarten Punktmarkierungen (DM) in einer solchen Weise eingestellt, daß, wenn die Abmessungen der Punktmarkierungen (DM) in einer Matrixrichtung auf jeweils D1 und D2 eingestellt sind, und ein Spalt zwischen den in der Matrixrichtung benachbarten Punktmarkierungen (DM) als G eingestellt ist, die Gleichung P >= {(D1 + G)·2· + (D2 + G)·2·}·1/2· erfüllt werden kann (wobei G >= 0 ist). Als Folge werden die benachbarten Punktmarkierungen (DM) bei der Punktmarkierung nicht miteinander verschmolzen, und die Punktmarkierungen (DM) werden ordnungsgemäß unter Beibehaltung ihrer Formen ausgebildet. Somit kann das Markierungsmuster akkurat markiert werden, ohne daß die Spalten zwischen den Punkten verschmolzen werden, die optische Wahrnehmbarkeit des Markierungsmusters kann verbessert und eine wirksame Markierung kann durchgeführt werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lasermarkierungsverfahren und einen Lasermarkierer zur Durchführung des Verfahrens. Genauer betrifft sie ein Lasermarkierungsverfahren und einen Lasermarkierer, bei welchem ein Markierungsmuster von einem Laserstrahl zu Zwecken des Produktmanagements, verschiedener Sicherheitsanwendungen und dergleichen erzeugt wird, und eine Verschmelzung der punktförmigen Markierungen, die in einer Matrixrichtung aneinander angrenzen, nicht auftritt, so daß die optische Wahrnehmbarkeit verbessert wird.

2. Beschreibung der betreffenden Technik

Bei beispielsweise einem Halbleiterherstellungsverfahren ist es notwendig, verschiedene und genaue Herstellungsbedingungen für jeden der Halbleiterherstellungsschritte festzulegen. Um Produkte zu verwalten und verschiedene Sicherheitsanwendungen und dergleichen zu steuern, wird ein Markierungsmuster zur Information, das aus Zahlen, Buchstaben oder Symbolen besteht, mit Punkten in einer Matrix auf einem Teil einer Oberfläche einer Halbleiterscheibe angezeigt.

Da Werkstücke, wie Halbleiterprodukte, in letzter Zeit kleiner geworden sind, ist der Markierungsbereich einer Halbleiterscheibe auf eine extrem enge Fläche begrenzt. Somit ist es erforderlich, daß das zu markierende Muster fein und akkurat ist.

Diese Markierung wird, wie in den Abb. 11 bis 13 gezeigt, normalerweise durch Bestrahlung mit einem Dauerimpulslaserstrahl über ein optisches System auf einen Teil einer Oberfläche einer Halbleiterscheibe 4 als einen zu markierenden Zielgegenstand aufgebracht. Wie in Abb. 11 gezeigt, strahlt ein Lasermarkierer 1 einen Laserstrahl von einem Laseroszillator 3 auf einen Bestrahlungsbereich einer Flüssigkristallmaske 2 als eine Anzeigevorrichtung für das Muster aus, wobei dies durch stufenweise Bestrahlung oder Rasterabtasten durchgeführt wird. Dann überträgt der Laserstrahl ein auf dem Bestrahlungsbereich der Flüssigkristallmaske 2 angezeigtes, gewünschtes Anzeigemuster 5, wodurch ein gewünschtes Muster auf der Oberfläche der Halbleiterscheibe 4 über eine Linseneinheit 6 markiert wird.

Eine Steuereinheit 8 steuert Betriebsschritte des Laseroszillators 3, der Flüssigkristallmaske 2, der Linseneinheit 6, die den übertragenen Strahl der Flüssigkristallmaske 2 auf der Oberfläche der Halbleiterscheibe 4 in Punkten abbildet, einer Tragvorrichtung 7 zum Tragen der Halbleiterscheibe 4, eines optischen Systemelementes (nicht gezeigt) und anderer Vorrichtungen.

Die Steuereinheit 8 gibt Steuersignale an die Vorrichtungen 2, 3, 7 und die anderen gemäß den Anweisungen eines Hauptprogramms eines Rechnersystems (nicht gezeigt) aus.

Flüssigkristalle als Musteranzeigetreiber sind in einer Matrix auf der Bestrahlungsfläche der Flüssigkristallmaske 2 angeordnet, und ein übertragbares oder nicht-übertragbares gewünschtes Anzeigemuster 5 wird angetrieben, um angezeigt zu werden. Ein gewünschtes Muster wird durch einzelnes Antreiben und Steuern der willkürlichen Flüssigkristalle der Flüssigkristallmaske basierend auf der Steuereinheit 8 angetrieben, um angezeigt zu werden. Die Flüssigkristallmaske 2 ist eine Flüssigkristallvorrichtung der Übertragungsart, bei welcher flüssige Kristalle, an die keine Spannung angelegt wird, sich in einem Licht reflektierenden Zustand befinden, und flüssige Kristalle, an die Spannung angelegt wird, sich in einem Licht übertragenden Zustand befinden. Die Maske 2 als die Flüssigkristallvorrichtung der Übertragungsart besteht aus flüssigen Kristallen, die in einer Punktmatrix angeordnet sind, welche aus einer vorbestimmten Anzahl von Punkten besteht. Das gewünschte Anzeigemuster 5 wird von einem Rechnersystem (nicht gezeigt) ausgewählt. Diese Auswahl kann auch durch eine Bedienung von außen erfolgen.

Wie weitreichend bekannt, kann die Flüssigkristallmaske 2 einen Licht übertragenden Abschnitt und einen kein Licht übertragenden Abschnitt in jeder Flüssigkristalleinheit gemäß dem gewünschten Anzeigemuster 5 antreiben und anzeigen. Diese Flüssigkristallmaske 2 ist derart eingerichtet, daß sich eine Vielzahl von parallelen Elektrodenlinien zwischen den Vorder- und Rückseiten der Flüssigkristalle kreuzen und Spannung gemäß einem Markierungsmuster an die jeweiligen Elementelektroden angelegt wird. Der Laserstrahl überträgt die jeweiligen Flüssigkristallbereiche in dem Lichtübertragungszustand in den Musterbestrahlungsbereich. Als Folge wird auf der Oberfläche des Zielgegenstandes 4 für die Markierung ein gewünschtes Markierungsmuster erzeugt.

Das gewünschte Markierungsmuster, das auf der Oberfläche der Halbleiterscheibe 4 markiert werden soll, wird als Punktinformation in einer vorbestimmten Adressengruppe in einem Speicher der Steuereinheit 8 gespeichert. Gemäß der 'Punktinformation wird beispielsweise der Licht reflektierende Bereich (Nicht- Markierungsbereich) in "0" und der Licht übertragende Bereich (Markierungsbereich) in "1" umgewandelt. Diese Steuereinheit 8 verarbeitet erforderliche Punktinformationen basierend auf Anweisungen eines Hauptprogramms des Mikrocomputers (nicht gezeigt).

Als Folge wird eine vorbestimmte Spannung an einen vorbestimmten Spannungsanlegebereich der Flüssigkristallmaske 2 angelegt, wodurch das gewünschte Anzeigemuster 5 durch Punkte auf der Anzeigemaske 2 angezeigt wird. In einem in Abb. 14 gezeigten Beispiel besteht der Bestrahlungsbereich der Musteranzeigetreiber aus Nicht-Markierungsbereichen 16 und Markierungsbereichen 17, die aus in einer Punktmatrix angeordneten Flüssigkristallen von (3 bis 7) Punkten x (6 oder 7) Punkten pro einzelne Markierung bestehen. Der Anzeigebereich der Flüssigmaske 5 wird mit dem Laserstrahl von dem Laseroszillator 3 in Übereinstimmung mit dem Anzeigemuster 5 basierend auf den Anweisungen der Steuereinheit 8 stufenweise bestrahlt oder in Rastern abgetastet, wodurch ein gewünschtes Markierungsmuster 18 auf der Oberfläche der Halbleiterscheibe 4 markiert wird, wie in Abb. 15 gezeigt.

Wie in Abb. 12 gezeigt, verwendet ein Lasermarkierer 9 ein Mehrfachspiegelmodul, wie ein sogenanntes DMD (Digital Micromirror Device = digitale Mikrospiegelvorrichtung). Ein in Abb. 13 gezeigter Lasermarkierer 11 benutzt ein schall-optisches Element 12 als ein Umlenkungselement zum Antreiben und Steuern von Elementen. Ein gewünschtes Anzeigemuster wird in einem Bestrahlungsbereich der Flüssigkristallmaske, die von dem Mehrfachspiegelmodul 10 und dem schall-optischen Element 12 bestrahlt wird, angetrieben und gesteuert. Ein gewünschtes Markierungsmuster, das aus vielen Punktmarkierungen besteht, wird auf der Oberfläche der Scheibe 4 gemäß dem Anzeigemuster durch die Bestrahlung mit dem Laserstrahl von dem Laseroszillator 3 markiert.

Ähnlich Abb. 11 werden die oben genannten Vorgänge von einer Steuereinheit (nicht gezeigt) gemäß einer Anweisung eines Hauptprogramms eines Mikrocomputers (nicht gezeigt) gesteuert. Diese Steuereinheit führt Bedienungsvorgänge der jeweiligen Vorrichtungen basierend auf den Punktinformationen aus, die in Markierungsbereiche und Nicht- Markierungsbereiche in dem Bestrahlungsbereich der Anzeigetreiber für das gewünschte Muster umgewandelt werden. Das Mehrfachspiegelmodul 10 und das schall-optische Element 12 dienen als eine Art Musteranzeigevorrichtung basierend auf den Punktinformationen. Auf einer optischen Laserachse des in den Abb. 11 bis 13 gezeigten Lasermarkierers 1, 9 und 11 sind ein optisches Element, welches das Diffraktionsphänomen nutzt, ein optisches Element, welches das Reflexionsphänomen nutzt, und ein optisches Element, welches das Refraktionsphänomen nutzt, angeordnet. Hierbei bezeichnet die Bezugszahl 13 in Abb. 12 eine Laserabsorptionsplatte und 14 ist ein Spiegel. In Abb. 13 bezeichnet die Bezugszahl 15 eine f-θ-Linse.

Als einen allgemeinen, Laserstrahlen benutzenden Lasermarkierer legt die Japanische Patentanmeldungsdruckschrift Nr. 2-205281 beispielsweise einen Lasermarkierer dar, welcher einen Impulslaserstrahl mit vergleichsweise niedriger Energie wiederholt auf einen Punkt strahlt. Bei diesem Markierungsverfahren wird die erste Laserimpulsbestrahlung mit einer Frequenz von nicht mehr als 1 KHz durchgeführt, und die Frequenz der darauffolgenden Laserimpulse beträgt 2 bis 5 KHz, was einer Frequenz für zahlreiche Wiederholungen entspricht. Als Folge werden Punkte mit einer Tiefe von 0,5 bis 1,0 µm oder 1,0 bis 1,5 µm erzeugt.

Gemäß dieser Art des Punktmarkierungsverfahrens werden Zeicheneingaben zum Drucken auf einer Halbleiterscheibe und ein Markierungsmuster in einem Eingabeabschnitt eingestellt. Eine Steuervorrichtung für den Markierer steuert ein optisches Systemelement, um Punkte mit vorbestimmter Tiefe auf der Scheibe gemäß dem eingestellten Markierungsmuster zu markieren, und führt die Markierung mit einem einmaligem Q-Switch-Impuls (Güteschaltimpuls) für einen Punkt durch. Außerdem legt die Japanische Patentanmeldungsdruckschrift Nr. 9- 206965 einen Lasermarkierer dar, bei welchem ein Spiegelsteuerbereich eine Vielzahl von beweglichen, zweidimensional in einer Matrix angeordneten Spiegeln basierend auf elektrischen Signalen eines Musteranweisungsbereiches derart steuert, daß der Laserstrahl auf eine Fläche eines zu markierenden Zielgegenstandes gestrahlt wird.

Was die Halbleiterscheiben anbetrifft, auf denen Punkte gemäß diesen konventionellen Markierungsverfahren markiert werden, werden die Markierungsmuster aus Punkten derart gelesen, daß Informationen, wie Herstellungsanweisungen, für jede Scheibe verwaltet werden. Wie in der Japanischen Patentanmeldungsdruckschrift Nr. 2-299216 beschrieben, wird dieses Markierungsmuster aus Punkten durch die Veränderung in dem Reflexionsvermögen aufgrund der Bestrahlung mit dem Laserstrahl eines He-Ne- Lasers oder durch die Veränderung in der Oszillation der Hitzewelle eines normalen Laserstrahls gelesen, und dann werden verschiedene Herstellungsbedingungen in den nachfolgenden Herstellungsschritten basierend aus den ausgelesenen Informationen eingestellt.

Daher wären in dem Fall, wo das Lesen nicht akkurat ausgeführt wird und falsche Informationen ausgelesen werden, alle Produkte fehlerhaft. Das fehlerhafte Lesen ist zurückzuführen auf Unklarheiten bei einem Punktabstand des Markierungsmusters, das durch Punktmarkierung erhalten wird. Ein Faktor für diese Unklarheit besteht darin, daß eine gesamte Form des Markierungsmusters verzerrt ist. Ein Punkt, der durch Ausstrahlung eines verkleinerten Bildes eines Laserstrahls auf einen Bestrahlungspunkt auf einer Oberfläche der Halbleiterscheibe erzeugt wird, weist eine große Energie in seinem mittleren Bereich auf. Wenn sich angrenzende Punkte in einem geschmolzenen Zustand befinden, werden die Punkte stark durch thermische Diffusion aufgrund der durch starke Wärmeleitung zu den Umfangsbereichen erhaltene Wärmeenergie beeinflußt. Als Folge werden auch Spalten zwischen den Punkten verschmolzen, so daß die Punkte miteinander verbunden werden. Daher ist es erforderlich zu vermeiden, daß die Spalten zwischen den Punkten durch solch eine Diffusion von Wärmeenergie verschmolzen werden.

Wenn bei der Markierung auf der Halbleiterscheibe eine Fläche für ein Zeichen innerhalb 200 µm eingestellt wird und der Abstand der Punktmarkierungen innerhalb 15 µm eingestellt wird, wird eine Anzahl von Punkten, die ein Zeichen bilden, minimal überlagert.

Gemäß dieser Markierung werden feine Punktmarkierungen in einer willkürlichen Position in einer Matrixrichtung in einem äußerst engen Bereich angeordnet, um ein gewünschtes Muster zu erzeugen. Somit neigen die Spalten zwischen den Punkten zur Erzeugung des Markierungsmusters und ihre Umfangsbereiche dazu erwärmt zu werden und in einen derartigen Zustand zu gelangen, daß eine thermische Diffusion leicht stattfindet.

Wenn daher die Wärme aus den Innenbereichen der Punkte und ihrer Umfangswandbereiche schwierig abzuleiten ist, gewinnt die Wärmeenergiediffusion aufgrund der Wärmeleitung großen Einfluß. Als Folge werden die Erwärmung und Verschmelzung von den jeweiligen Punkten in einem Synergieeffekt ausgebreitet. In dem Fall, wo eine Frequenz (Qsw-Frequenz) eines Laserimpulses beispielsweise mindestens nicht weniger als ungefähr 100 kHz beträgt, neigt die Markierung dazu, leicht von der thermischen Diffusion beeinflußt zu werden, wenn ein Mindestspalt zwischen den Punkten nicht mehr als 1/5 der Größe eines Punktes beträgt. Das Auftreten von Verschmelzung hängt jedoch nicht allein von den Spalten zwischen den Punkten ab.

Da, wie oben erwähnt, die Punktmarkierung eine große Energie in ihrem mittleren Bereich aufweist, besteht die Tendenz, daß eine starke thermische Diffusion aufgrund der Wärmeleitung zu den Umfangswänden der Punktmarkierung hin auftritt und die Spalten zwischen den aneinander angrenzenden Punktmarkierungen verschmolzen werden, so daß die Punktmarkierungen leicht verschmolzen werden. Aus diesem Grund werden, wie in Abb. 16 gezeigt, Spalten zwischen den aneinander angrenzenden Punktmarkierungen 18 verschmolzen, so daß die jeweiligen Formen der Punktmarkierungen verzerrt werden und die Abmessung ihrer Höhe gering wird. Außerdem kann ein wirksames Schmelzverfahren nicht durchgeführt werden.

Wenn die Umfangsbereiche und dergleichen der Punktmarkierungen miteinander aufgrund der Wärmeleitung verschmolzen werden, kann das Auslesen nicht akkurat durchgeführt werden, so daß das Vorhandensein/Nicht-Vorhandensein der Punktmarkierungen nicht ausgelesen oder falsch ausgelesen werden kann. Wie beispielsweise in Abb. 16D gezeigt, kann eine Außenlinie eines annähernd L- förmigen Bereiches an dem äußeren Umfang des Markierungsmusters erkannt werden, aber Punktmarkierungen in gleicher Ausrichtung auf der gegenüberliegenden Seite können nicht erkannt werden. Somit können die Position einer Punktmarkierung, eine Richtung des Markierungsmusters und dergleichen nicht erkannt werden. Daher werden verschiedene Herstellungsbedingungen, Eigenschaften und dergleichen bei den nachfolgenden Herstellungsschritten basierend auf den ausgelesenen Informationen stark beeinflußt.

Daneben kann erwogen werden, daß eine Oberfläche einer Halbleiterscheibe durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl mit vergleichsweise geringer Energie in einen gepunkteten Zustand geschmolzen wird, so daß ein feines Punktmuster auf einer äußerst engen Fläche der Halbleiterscheibe markiert wird. Mit diesem Verfahren wird jedoch die Punktform instabil gemacht und die Markierungsgeschwindigkeit für das Markierungsmuster wird langsam, so daß der Durchsatz von Produkten nicht zufriedenstellend ist.

Außerdem kann erwogen werden, daß nach einer vorbestimmten Zeit, die für das vollständige Abkühlen der Punkte genutzt wird, eine Oberfläche einer Halbleiterscheibe in einen gepunkteten Zustand gemäß dem nächsten Muster geschmolzen wird, so daß Punktmarkierungen markiert werden. Bei diesem Verfahren ist jedoch ein ziemlich langer Zeitraum für die Markierung des gesamten Punktmusters erforderlich, so daß die Produktivität sinkt.

Die Japanischen Patentanmeldungsdruckschriften Nr. 2-205281 und 9-206965 beschreiben keines der oben erwähnten technischen Probleme. Daher ist es klar, daß die Lasermarkierung, wie sie in diesen Druckschriften dargelegt ist, nicht darauf abzielt, ein feines Gesamtmarkierungsmuster in einem äußerst engen Bereich ohne Beeinflussung durch Wärmeleitung zu erzeugen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung dient dazu, die oben genannten Probleme zu lösen. Es ist insbesondere ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Lasermarkierungsverfahren und einen Lasermarkierer bereitzustellen, welche den Lasermarkierer benutzen, bei welchem ein Markierungsmuster mit ausgezeichneter optischer Erscheinung akkurat und effizient erzeugt werden kann, eine besondere Abkühlzeit nicht erforderlich ist, Spalten zwischen aneinander angrenzenden Punkten nicht verschmolzen werden und das Vorhandensein/Nicht- Vorhandensein von Punkten akkurat erkannt werden kann.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben Lösungen für die oben genannten Probleme von verschiedenen Aspekten aus untersucht und sind zu der Erkenntnis gelangt, daß Defekte aufgrund von Verschmelzung sicher vermieden werden können, wenn der Abstand zwischen den Punktmarkierungen derart vergrößert wird, daß verhindert wird, daß die Punktmarkierungen durch aufgesparte Wärmeenergie beeinflußt werden, die zu dem Zeitpunkt der Bestrahlung mit dem Laserstrahl den aneinander angrenzenden Punktmarkierungen zugeführt wird. Wenn jedoch viele Informationen auf einer begrenzten Markierungsfläche markiert werden sollen, sollte der Abstand zwischen den Punktmarkierungen notwendigerweise so klein wie möglich sein.

Dann wurden weitere Untersuchungen und Versuche durchgeführt, und es wurde herausgefunden, daß eine Mindestabmessung für einen Abstand zwischen den Mittelpunkten der jeweiligen Punkte gleichmäßig basierend auf Abmessungen der Punktmarkierungen derart bestimmt werden kann, daß keine Verschmelzung zwischen den aneinander angrenzenden Punktmarkierungen, unabhängig von den Formen und aktuellen Abmessungen der Punktmarkierungen, eintritt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Lasermarkierungsverfahren bereitgestellt, bei welchem durch Steuerung auf der Basis einer Mindestabmessung eines Abstandes zwischen den Mittelpunkten der benachbarten Punktmarkierungen eine Verschmelzung zwischen benachbarten Punktmarkierungen vermieden wird.

Mit anderen Worten, gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Lasermarkierungsverfahren zum Markieren eines gewünschten Markierungsmusters auf einer Oberfläche eines mittels eines Lasermarkierers zu markierenden Zielgegenstandes bereitgestellt, das gekennzeichnet ist durch das Einfügen eines Einstellschrittes für einen Abstand P zwischen den Mittelpunkten der kollektiv zu markierenden Punktmarkierungen in einer solchen Weise, daß, wenn die Abmessungen jeder der Punktmarkierungen in einer Matrixrichtung auf jeweils D1 und D2 eingestellt werden und ein Spalt zwischen den in der Matrixrichtung benachbarten Punktmarkierungen G ist, die folgende Gleichung erfüllt wird:

P ≧ {(D1+G)² + (D2+G)²}^1/2

wobei G ≧ 0 ist. Gemäß außerdem einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Lasermarkierer bereitgestellt, der geeignet ist zur Durchführung des oben genannten Lasermarkierungsverfahrens.

Insbesondere treibt der Lasermarkierer eine Vielzahl von Musteranzeigetreibern an, strahlt einen Laserstrahl auf eine Anzeigefläche einer Musteranzeigevorrichtung aus, auf welcher ein gewünschtes Anzeigemuster angezeigt wird, und strahlt den Laserstrahl über die Musteranzeigevorrichtung und ein optisches System auf eine Markierungsfläche eines zu markierenden Zielgegenstandes aus, um ein gewünschtes Markierungsmuster, das aus einer Vielzahl von in einer Matrixrichtung angeordneten Punktmarkierungen besteht, zu markieren. Der Lasermarkierer ist dadurch gekennzeichnet, daß er Einstellvorrichtungen umfaßt zum Einstellen eines Abstandes P zwischen den Mittelpunkten der kollektiv zu markierenden Punktmarkierungen in einer solchen Weise, daß, wenn die Abmessungen jeder der Punktmarkierungen in der Matrixrichtung auf jeweils D1 und D2 eingestellt werden und ein Spalt zwischen den in der Matrixrichtung benachbarten Punktmarkierungen G ist, die folgende Gleichung erfüllt wird:

P ≧ {(D1+G)² + (D2+G)²}^1/2

wobei G ≧ 0 ist.

Gemäß diesen Aspekten der Erfindung wird der Abstand P zwischen den Mittelpunkten der Punktmarkierungen, die in der Matrixrichtung und einer bezüglich der Matrixrichtung schräg liegenden Richtung angeordnet sind, vorab derart eingestellt, daß er die oben genannte Gleichung erfüllt. Diese Einstellung umfaßt ein Verfahren, bei welchem, wenn der von der Musteranzeigevorrichtung übertragene oder reflektierte Laserstrahl durch ein optisches System läuft, die jeweiligen Laserstrahlen entsprechend der Punktmarkierungen, welche in Übereinstimmung mit den Anzeigemustern der Musteranzeigevorrichtung durch das optische System laufen, derart gleichmäßig verteilt werden, daß der Abstand zwischen den Mittelpunkten die oben genannte Gleichung erfüllt. Als Folge werden die verteilten Laserstrahlen auf der Markierungsfläche des zu markierenden Zielgegenstandes abgebildet.

Gemäß diesem Verfahren wird die Verschmelzung zwischen den benachbarten Punktmarkierungen sicher verhindert, aber der Aufbau des optischen Systems wird extrem kompliziert und eine hohe Genauigkeit ist für die Verarbeitung erforderlich. Als Folge steigen die Herstellungskosten an. Da ferner der Abstand zwischen den aneinander angrenzenden Punktmarkierungen vergleichsweise größer wird, ist die Anzahl der Punktmarkierungen, die auf einer begrenzten Markierungsfläche markiert werden können, begrenzt. Als Folge kann eine benötigte Informationsmenge nicht markiert werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Form jeder Punktmarkierung, gesehen von ihrer Oberseite, rechteckig, quadratisch, kreisförmig, oval oder dergleichen, und ihr Seitenquerschnitt umfaßt eine Lochform, welche von einer zu markierenden Oberfläche nach unten ausgespart ist, oder eine von der zu markierenden Oberfläche vorspringende Form. Es ist vorzuziehen, daß eine maximale Abmessung entlang der zu markierenden Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung auf 0,5 bis 1,5 µm eingestellt wird. Als Folge können die Punktmarkierungen mit einer gewünschten Informationsmenge auf einer extrem feinen und kleinen Fläche, wie einer Umfangsfläche einer Halbleiterscheibe, einem auf der Vorder- und Rückseite der Scheibe ausgebildeten, abgeschrägten Bereich oder einer V-gekerbten Innenfläche von ihr markiert werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird außerdem eine Eigenschaft geliefert, die es ermöglicht, ein Muster zu markieren, das aus derselben Anzahl Punkten und einer Anordnung mit denselben Abständen wie die konventionellen Muster besteht, ohne miteinander verschmolzen zu werden, indem die konventionelle, allgemeine Musteranzeigevorrichtung und das konventionelle optische System verwendet werden. Es wird nämlich ein Lasermarkierungsverfahren bereitgestellt, das die Schritte umfaßt: Unterteilen des Markierungsmusters in zwei oder mehr, so daß die kollektiv auf einer Markierungsfläche des zu markierenden Zielgegenstandes markierten Punktmarkierungen die oben genannte Gleichung erfüllen; unabhängiges Antreiben der Musteranzeigetreiber entsprechend den abgetrennten Mustern, um die jeweiligen abgetrennten Muster nacheinander auf der Musteranzeigevorrichtung anzuzeigen; und Bestrahlung mit einem Laserstrahl für jedes der auf der Musteranzeigevorrichtung angezeigten, abgetrennten Muster, um ein Markierungsmuster, das aus Punktmarkierungen entsprechend der abgetrennten Muster besteht, auf derselben Markierungsfläche des zu markierenden Zielgegenstandes zu markieren.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird außerdem ein Lasermarkierer bereitgestellt, der geeignet ist für die Durchführung des Lasermarkierungsverfahrens mit dem oben erwähnten Aufbau.

Insbesondere umfaßt die oben beschriebene Einstellvorrichtung eine Mustertrennantriebsvorrichtung, um die Musteranzeigetreiber in zwei oder mehr zu unterteilen und sie unabhängig anzutreiben, so daß ein Markierungsmuster erhalten wird, das die oben genannte Gleichung erfüllt, und um die jeweiligen abgetrennten Muster unabhängig auf der Musteranzeigevorrichtung anzuzeigen.

Insbesondere werden Musteranzeigetreiber, die den Punktmarkierungen entsprechen, bei welchen der Abstand P zwischen den Mittelpunkten der kollektiv auf der Markierungsfläche des zu markierenden Zielgegenstandes markierten Punktmarkierungen die oben genannte Gleichung erfüllt, aus den Musteranzeigetreibern, die das in derselben Matrix angeordnete Anzeigemuster bilden, isoliert, wodurch ein erstes abgetrenntes Muster geschaffen wird. Dann werden die Musteranzeigetreiber, welche den Punktmarkierungen entsprechen, bei welchen der Abstand P zwischen den Mittelpunkten der Punktmarkierungen die oben genannte Gleichung erfüllt, aus den Musteranzeigetreibern isoliert, die sich von den Musteranzeigetreibern unterscheiden, die dem ersten abgetrennten Muster entsprechen, wodurch ein zweites abgetrenntes Muster geschaffen wird. Danach werden abgetrennte Muster durch Wiederholung des oben beschriebenen Vorgangs geschaffen.

Die zwei oder mehr auf diese Weise geschaffenen, abgetrennten Muster werden beispielsweise in dem Speicherbereich der Steuereinheit gespeichert, und die Musteranzeigevorrichtung wird unabhängig auf der Basis der gespeicherten Daten angetrieben. Die jeweiligen abgetrennten Muster werden nacheinander auf der Musteranzeigevorrichtung angezeigt. Wenn ein Laserstrahl bei jedem Antreiben der Musteranzeigevorrichtung auf die Anzeigeflächen gestrahlt wird, wird ein Bild des Laserstrahls in Punkten auf derselben Markierungsfläche des zu markierenden Zielgegenstandes über die Musteranzeigevorrichtung und das optische System abgebildet. Als Folge werden die Punktmarkierungen für jedes abgetrennte Muster nacheinander markiert.

Da der Abstand P zwischen den Mittelpunkten der auf derselben Markierungsfläche des zu markierenden Zielgegenstandes markierten Punktmarkierungen jedesmal bei einer Markierung die oben genannte Gleichung erfüllt, werden die benachbarten Punktmarkierungen nicht miteinander verschmolzen, und die Punktmarkierungen werden akkurat ohne Verlust einer gewünschten Form markiert. Wenn der Markierungsvorgang hintereinander durchgeführt wird, kann ein vorbestimmtes Muster, welches regelmäßig mit demselben Punktspalt wie bei dem konventionellen Verfahren angeordnet ist, auf der Matrix markiert werden, die in den Abmessungen gleich dem konventionellen Verfahren ist. Dabei überlagern sich die Punktmarkierungen, welche die jeweiligen abgetrennten Muster bilden, nicht.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher das Markierungsmuster, das aus einer Sammlung der Punktmarkierungen mit den erforderlichen Abmessungen besteht, akkurat sogar in dem begrenzten Markierungsbereich markiert werden, ohne von Wärmeleitung beeinflußt zu werden. Außerdem können die mit ausgezeichneter Form ausgebildeten Punktmarkierungen von einem Laserstrahl mit höherer Energie als der konventionellen markiert werden, ohne irgendeine besondere Abkühlzeit zu erfordern. Als Folge kann die Markierungszeit verkürzt werden. Außerdem wird die optische Wahrnehmung notwendigerweise verbessert, so daß das Vorhandensein/Nicht-Vorhandensein der Punkte sicher gelesen werden kann.

Dabei ist es gemäß der vorliegenden Erfindung vorzuziehen, daß die Vorrichtung zur Einstellung der Punktmarkierungsanordnung, welche der oben genannten Gleichung genügt, der Anordnung der Musteranzeigetreiber der Musteranzeigevorrichtung entspricht, die sich von der konventionellen Anordnung unterscheidet. Da nämlich der Abstand P zwischen den Mittelpunkten der Punktmarkierungen die oben genannte Gleichung unter Verwendung des normalen optischen Systems erfüllt, kann ein Abstand zwischen den Musteranzeigetreibern der Musteranzeigevorrichtung nur im voraus derart festgelegt werden, daß der Abstand zwischen den Mittelpunkten zu dem Zeitpunkt des Abbildens auf der Markierungsfläche des zu markierenden Zielgegenstandes die oben genannte Gleichung erfüllt.

Wenn dieses Verfahren eingesetzt wird, ist es vorteilhaft, wenn die für die Markierung erforderliche Anzahl von Punkten gering ist und es wenige Informationen gibt. Die Spalten zwischen den Musteranzeigetreibern, die auf der Anzeigefläche der Musteranzeigevorrichtung angeordnet sind, werden jedoch immer breiter, und somit ist eine Anzahl der Punktmarkierungen, die zugleich markiert werden können, begrenzt. Als Folge würde der Abstand zwischen den Punktmarkierungen größer als erforderlich werden. Ähnlich zu der Punktmarkierung, bei welcher die oben genannte Gleichung mit dem oben erwähnten optischen System erfüllt wird, ist das Markierungsmuster in demselben Markierungsbereich begrenzt, so daß es unmöglich ist, eine erforderliche Menge an Informationen zu markieren, und die Unterscheidung der Muster ist schwierig.

Der zu verarbeitende und zu markierende Zielgegenstand gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Halbleiterscheibe, ein Glassubstrat, wie ein Flüssigkristallsubstrat, eine Elektrode(nunterlage), wie ein nackter Chip, eine IC- Fläche, verschiedene Keramikprodukte, einen Leitbereich eines IC oder dergleichen.

Als Musteranzeigevorrichtung ist eine Flüssigkristallmaske als Flüssigkristallvorrichtung der Übertragungsart vorgesehen, bei welcher Flüssigkristalle als Musteranzeigetreiber, die willkürlich die Übertragung/Nicht- Übertragung eines Strahls für jedes Flüssigkristall basierend auf verschiedenen, in der Steuereinheit festgeschriebenen Daten steuern und antreiben können, in einer Matrix angeordnet sind. Als eine andere Musteranzeigevorrichtung kann außerdem ein Strahlenhomogenisierapparat eingesetzt werden. Der Strahlenhomogenisierapparat kann ein System aufweisen, um eine Maskenoberfläche kollektiv unter Verwendung beispielsweise einer Zoomlinse, einer binären Optik oder einer zylindrischen Linse zu bestrahlen, oder ein System zum Antreiben eines Spiegels mittels eines Stellgliedes, wie einem Polygonspiegel oder einem Spiegelscanner, um die Maskenoberfläche zu bestrahlen. Ferner können statt der Flüssigkristallmaske ein Mehrfachspiegelmodul oder ein schall- optisches Element eingesetzt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Abb. 1 ist ein erklärendes Diagramm für die Einstellung eines Abstandes zwischen den Mittelpunkten von Punktmarkierungen, die zur Erzeugung eines gewünschten Anzeigemusters mittels eines Lasermarkierers der vorliegenden Erfindung erforderlich sind.

Abb. 2 ist ein erklärendes Diagramm zum Zeigen eines Anordnungsbereiches für Punktmarkierungen, der bei der Markierung mittels des Lasermarkierers der vorliegenden Erfindung ermöglicht wird.

Die Abb. 3A bis 3C sind erklärende Diagramme, welche typische Ausführungen eines Markierungsverfahrens der vorliegenden Erfindung zeigen. Die Abb. 4A bis 4D sind erklärende Diagramme, welche konkrete Ausführungen des Markierungsverfahrens der vorliegenden Erfindung zeigen. Abb. 5 ist ein Fließbild der Ausführung.

Abb. 6 ist ein Datendiagramm, das die Veränderungen in der Höhe der Punktmarkierungen zeigt, die mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung und einem konventionellen Verfahren erzeugt werden, bezüglich Veränderungen in der Energiedichte des Laserstrahls.

Abb. 7 ist ein abgebildetes Photo, das Punktformen gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn die Energiedichte des Laserstrahls 6 (J/cm²) beträgt.

Abb. 8 ist ein abgebildetes Photo, das Punktformen gemäß dem konventionellen Verfahren unter derselben Bedingung wie oben zeigt.

Abb. 9 ist ein abgebildetes Photo, das Punktformen gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn die Energiedichte des Laserstrahls 8 (J/cm²) beträgt.

Abb. 10 ist ein abgebildetes Photo, das Punktformen gemäß dem konventionellen Verfahren unter derselben Bedingung wie oben zeigt.

Abb. 11 ist ein schematisches Strukturdiagramm, das ein Beispiel für einen allgemeinen Lasermarkierer zeigt.

Abb. 12 ist ein schematisches Strukturdiagramm, das ein anderes Beispiel für einen allgemeinen Lasermarkierer zeigt.

Abb. 13 ist ein schematisches Strukturdiagramm, das noch ein anderes Beispiel für einen allgemeinen Lasermarkierer zeigt.

Die Abb. 14A bis 14D sind erklärende Diagramme, die Formenbeispiele für eine Anzeigemuster zeigen, das auf einer Flüssigkristallmaske des Lasermarkierers erzeugt werden.

Abb. 15 ist ein erklärendes Diagramm, das ein Markierungsmuster zeigt, das gemäß dem Anzeigemuster der Flüssigkristallmaske erzeugt wurde.

Die Abb. 16A bis 16D sind erklärende Diagramme, welche Beispiele für fehlerhafte Formen eines Markierungsmusters zeigen, das gemäß einem gewünschten, zu markierenden Anzeigemuster in einem konventionellen Lasermarkierer erzeugt wurde.

Beschreibung der Ausführungen

Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden jetzt in Einzelheiten unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.

Allgemeine Lasermarkierer, wie in den Abb. 11 bis 13 gezeigt, können für die vorliegende Erfindung eingesetzt werden.

Hierbei werden die Ausführungen der vorliegenden Erfindung basierend auf den Abb. 1 bis 7 unter Bezugnahme auf den in Abb. 11 gezeigten Lasermarkierer erklärt, der eine Flüssigkristallmaske als eine Anzeigevorrichtung benutzt. In den Abb. 1 bis 7, bezeichnen dieselben Bezugszahlen wie diejenigen in den Abb. 11 bis 13 die Komponenten, welche dieselben wie diejenigen in der konventionellen Technik sind.

Wie in Abb. 11 gezeigt, verwendet ein Lasermarkierer 1 einen YAG-Laseroszillator 3 als eine Lichtquelle und markiert ein gewünschtes Markierungsmuster, das aus vielen Punktmarkierungen, wie Zeichen, Symbolen und Zahlen besteht, auf einer Oberfläche eines Zielgegenstandes 4, der mit dem Markierungsmuster markiert werden soll, und der von einer Tragvorrichtung 7 getragen wird. Der Laserstrahl von dem Laseroszillator 3 wird auf eine Bestrahlungsfläche einer Flüssigkristallmaske 2, die als eine Musteranzeigevorrichtung dient, gestrahlt, auf welcher ein zu markierendes gewünschtes Anzeigemuster angetrieben wird, um über ein optisches Element, wie eine Kollimatorlinse oder einen Polygonspiegel (nicht gezeigt) angezeigt zu werden. Das zu markierende gewünschte Anzeigemuster wird in wenigstens zwei unterschiedliche getrennte Muster A und B unterteilt, und diese beiden verschiedenen getrennten Muster A und B werden angetrieben, um nacheinander unabhängig auf der Flüssigkristallmaske 2 angezeigt zu werden.

Der durch die Flüssigkristallmaske 2 übertragene Laserstrahl wird auf dieselbe Oberfläche des zu markierenden Zielgegenstandes 4 über eine Linseneinheit 6 gestrahlt, die jeden der Punkte abbildet, der durch die Flüssigkristallmaske 2 übertragen wurde. In der vorliegenden Ausführung werden gewünschte Markierungsmuster entsprechend den beiden oder mehreren getrennten Mustern nacheinander auf derselben Fläche des zu markierenden Gegenstandes 4 markiert.

Bei diesen Vorgängen steuert eine Steuereinheit 8, welche eine Anweisung eines Hauptprogramms eines Rechnersystems (nicht gezeigt) befolgt, die Laseroszillation des Laseroszillators 3, und die Laserbestrahlung wird von dem optischen Element (nicht gezeigt) und der Linseneinheit 6 angetrieben und gesteuert. Die Steuereinheit 8 treibt und steuert die Flüssigkristalle als Anzeigetreiber für das übertragbare Muster und die beiden oder mehreren getrennten Muster unabhängig voneinander, und sie treibt ferner die Tragvorrichtung 7 und andere für den zu markierenden Zielgegenstand 4 an. Die Flüssigkristalle sind in einer Matrix auf der Bestrahlungsfläche der Flüssigkristallmaske 2 angeordnet. Willkürliche Flüssigkristalle werden in Übereinstimmung mit den Anweisungen der Steuereinheit 8 angetrieben und angezeigt. Die Flüssigkristallmaske 2 legt gemäß einem gewünschten Anzeigemuster eine Spannung an die jeweiligen Elementelektroden jeder Flüssigkristalleinheit an.

Der wichtigste Punkt der vorliegenden Erfindung liegt darin, wie ein Abstand zwischen den Mittelpunkten der auf der Oberfläche des zu markierenden Zielgegenstandes 4 zu markierenden Punktmarkierungen eingestellt wird. Die Abb. 1 und 2 sind erklärende Diagramme, welche ein Verfahren zur Einstellung eines Abstandes P zwischen den Mittelpunkten der Punktmarkierungen und ihre Anordnung zeigen.

In Abb. 1 steht DM für rechteckige Punktmarkierungen, wie sie von ihren Oberseiten aus zu sehen sind. Wenn eine Abmessung einer Reihenrichtung D1 ist und eine Spaltenrichtung D2 ist, und ein Spalt zwischen den Punktmarkierungen DM G ist, wird der Abstand P zwischen den Mittelpunkten aller Punktmarkierungen DM, die in einer schrägliegenden Richtung aneinander angrenzen, gemäß der folgenden Gleichung eingestellt:

P <≧{(D1+G)² + (D2+G)²}^1/2

wobei G ≧ 0 ist.

Gemäß diesem Verhältnis der Gleichung kann die Form der Punktmarkierung DM, von ihrer Oberseite aus gesehen, quadratisch, kreisförmig, oval oder ähnliches sein. Somit ist sie nicht auf eine bestimmte Form begrenzt. Außerdem kann die Gesamtform der Punktmarkierungen DM eine konkave Lochform oder eine vorspringende Form aufweisen. Der Faktor, der diese Form bestimmt, ist die Frequenz des Laserstrahls, die Energiedichte und dergleichen, wie später beschrieben.

In einer konkreten Ausführung der vorliegenden Erfindung, die hiernach erwähnt werden wird, wird außerdem ein gesamtes Markierungsmuster in zwei oder mehr Teile unterteilt, und die Punktmarkierungen DM werden nacheinander markiert, wodurch ein Markierungsmuster erhalten wird, das aus den Punktmarkierungen DM in der gewünschten Anordnung besteht. Wie oben erwähnt, kann in der vorliegenden Erfindung jedoch die Anzahl der auf einer Markierungsfläche zu markierenden Punktmarkierungen gering sein. Nur wenn in diesem Fall die Flüssigkristallmaske derart angeordnet ist, daß, nachdem der Laserstrahl durch die Linseneinheit 6 gelaufen ist, der Abstand P zwischen den Mittelpunkten der auf der Markierungsfläche des zu markierenden Zielgegenstandes abzubildenden Punkte die oben genannte Gleichung erfüllt, kann beispielsweise die Markierung gegebenenfalls mit einem einmaligen Markierungsvorgang abgeschlossen werden.

Bei einer Anordnung der Punktmarkierungen, bei welcher der Abstand P zwischen den Mittelpunkten der Punktmarkierungen die oben genannte Gleichung derart erfüllt, daß, wie in Abb. 2 gezeigt, benachbarte Punktmarkierungen DM auf einem Umfang angeordnet sind, dessen Radius von einem Mittelpunkt 0 einer willkürlichen Punktmarkierung DM {(D1+G)² + (D2+G)2}^1/2 oder mehr ist, werden benachbarte Punktmarkierungen DM daran gehindert, durch den Markierungsvorgang miteinander verschmolzen zu werden.

Abb. 3A bis 3C zeigt Beispiele für eine typische Ausführung der vorliegenden Erfindung. Abb. 3C zeigt schematisch ein gesamtes Markierungsmuster, in welchem drei Punktmarkierungen in der Matrixrichtung angeordnet sind, so daß neun (3 × 3) Punktmarkierungen DM in einer Matrix angeordnet sind. Insbesondere in der vorliegenden Ausführung sind drei Flüssigkristalle der Flüssigkristallmasken 2, nämlich neun Flüssigkristalle der Flüssigkristallmasken 2 insgesamt in einer Matrix angeordnet, und die Steuereinheit 8 treibt willkürliche Flüssigkristalle von ihnen unabhängig an, so daß ein willkürliches Muster angezeigt werden kann.

In der vorliegenden Ausführung umfaßt die Steuereinheit 8 einen Speicherbereich, der in der Lage ist, Adressen der Flüssigkristalle in der Flüssigkristallmaske 2 zu speichern. Die Adressen werden in einer solchen Weise gespeichert, daß die Adressen für getrennte Muster A und B unterteilt werden, die aus zwei versetzten Sätzen von Flüssigkristallgruppen bestehen, wie in den Abb. 3A und 3B gezeigt, so daß sie sich nicht gegenseitig überlagern. Außerdem weist die Steuereinheit 8 eine Antriebsvorrichtung für getrennte Muster auf, um die getrennten Muster A und B unabhängig voneinander anzutreiben.

Außerdem umfaßt die Steuereinheit 8 eine Musterumwandlungsvorrichtung, welche Flüssigkristalle isoliert, die erforderlich sind für das Anzeigen und Antreiben der in den beiden oder mehreren getrennten Mustern angeordneten Flüssigkristalle und wandelt sie in ein neues Umwandlungsmuster um. Die detaillierte Beschreibung dazu wurde in der Beschreibung der Japanischen Patentanmeldungsdruckschrift Nr. 10-188712 der Anmelder der vorliegenden Erfindung gegeben. Daher werden die Beschreibungen dazu hier ausgelassen.

Die Steuereinheit 8 liest die beiden getrennten Muster unabhängig aus dem Speicherbereich aus, und treibt sie nacheinander und unabhängig voneinander mittels der Antriebsvorrichtung für getrennte Muster an. Insbesondere werden zuerst die Flüssigkristalle, die dem getrennten Muster A aus Abb. 3A entsprechen, angetrieben, um unabhängig auf dem Anzeigebereich der Flüssigkristallmaske 2 angezeigt zu werden. Nach dieser Anzeige wird der Laseroszillator 3 angetrieben, um einen Laserstrahl auf die Anzeigefläche der Flüssigkristallmaske 2 zu strahlen, und dann wird der Laserstrahl durch die Flüssigkristalle 17 entsprechend dem angezeigten getrennten Muster übertragen. Das getrennte Muster A kann durch die Linseneinheit 6 laufen und wird verkleinert, um auf der Markierungsfläche des zu markierenden Zielgegenstandes 4 abgebildet zu werden. Als Folge wird das getrennte Muster A markiert. Dabei erfüllen alle Abstände P zwischen den Mittelpunkten der in einer schrägen Richtung benachbarten Punktmarkierungen DM, die gleichzeitig auf der Markierungsfläche des zu markierenden Zielgegenstandes 4 markiert werden, die oben genannte Gleichung. Daher werden die Punktmarkierungen DM nicht miteinander verschmolzen, und die Punktmarkierungen DM werden ordnungsgemäß unter Beibehaltung der vorbestimmten Form angeordnet.

Danach wird der Antrieb der Antriebsvorrichtung für die Mustertrennung darauf eingestellt, die Flüssigkristalle unabhängig voneinander und nacheinander anzutreiben, welche dem anderen getrennten Muster B, wie in Abb. 3B gezeigt, entsprechen. Der Laserstrahl von dem Laseroszillator 3 wird auf das getrennte Muster B gestrahlt, welches auf derselben Anzeigefläche der Flüssigkristallmaske 2 angezeigt wird, und ein weitere Markierungsmuster entsprechend dem getrennten Muster B wird auf derselben Markierungsfläche des Zielgegenstandes 4 über die Linseneinheit 6 abgebildet und dann darauf nachfolgend markiert.

Die Punktmarkierungen DM, welche das diesmal zu markierende getrennte Muster B bilden, werden auf den Zwischenflächen markiert, die an die Punktmarkierungen DM angrenzen, welche das getrennte Muster A, wie in Abb. 3A gezeigt, bilden, und welche zuvor markiert worden sind. Daher werden die zuvor markierten Punktmarkierungen DM kaum durch Wärmeenergie beeinflußt, und eine Verschmelzung aufgrund der nachfolgenden Bildung von Punkten tritt nicht auf, so daß alle gewünschten Markierungsmuster ordnungsgemäß erzeugt werden können.

Dies kann bei einem Fall durchgeführt werden, wo eine Markierungsfläche extrem schmal ist und feine Punkte markiert werden. Insbesondere benachbarte Punktmarkierungen werden nicht von der Wärmeleitung beeinflußt und die gewünschten Markierungsmuster können akkurat auf einer Matrix markiert werden, welche dieselben Abmessungen aufweist wie diejenige der konventionellen Technik. Da außerdem die Markierung mit einem Laserstrahl mit einer gewünschten Energie durchgeführt werden kann, ohne irgendeine bestimmte Abkühlzeit zu benötigen, kann die Markierungszeit verkürzt werden.

Die Abb. 4 und 5 zeigen ein allgemeines Markierungsverfahren zur Markierung von Mustern, die gemäß einem gewünschten angezeigten, mit dem Lasermarkierer der vorliegenden Erfindung zu markierenden Muster zu erzeugen sind, und sein Fließbild. Zuerst werden für ein auf einer Fläche (einer Markierungsfläche) des zu markierenden Zielgegenstandes 4 zu markierendes Anzeigemuster 5 (Gesamtmuster 5) die getrennten Muster A und B von einem Mikrocomputer (nicht gezeigt) ausgewählt. Diese Auswahl kann durch einen Betriebsschritt von außen durchgeführt werden. Das Gesamtmuster 5 und die jeweiligen getrennten Muster A und B werden in einem inneren Speicherbereich der Steuereinheit 8 (Block 21) gespeichert.

Danach werden in einem Block 22 die getrennten Muster A und B und das gewünschte zu markierende Anzeigemuster 5 unabhängig voneinander aus dem inneren Speicher der Steuereinheit 8 ausgelesen, und das getrennte Muster A wird mit dem gewünschten Anzeigemuster 5 verglichen. Dann wird das getrennte Muster A in ein neues getrenntes Muster C basierend auf dem gewünschten Anzeigemuster 5, das auf der Flüssigkristallmaske 2 markiert werden soll, umgewandelt. Das neue getrennte Muster C wird in dem inneren Speicher der Steuereinheit 8 gespeichert.

In einem Block 23 werden ferner das andere getrennte Muster B und das gewünschte, zu markierende Anzeigemuster 5 unabhängig voneinander aus dem inneren Speicher der Steuereinheit 8 ausgelesen, und das getrennte Muster B wird mit dem gewünschten Anzeigemuster 5 verglichen. Dann wird das getrennte Muster B in ein neues getrenntes Muster D basierend auf dem gewünschten, zu markierenden Anzeigemuster 5 umgewandelt. Das neue umgewandelte Muster D wird in dem inneren Speicher der Steuereinheit 8 gespeichert.

Danach wird in einem Block 24 der zu markierende Zielgegenstand 4 von der Tragvorrichtung 7 basierend auf den Anweisungen der Steuereinheit 8 derart befördert, daß er in einer Markierungsposition angeordnet wird. Die optischen Elemente oder dergleichen, wie ein Ablenkspiegel oder eine sich bewegende Linse (nicht gezeigt), werden so gesteuert, daß sie von der Steuereinheit 8 positioniert werden.

In einem Block 25 wird danach das umgewandelte Muster C, das unabhängig aus dem inneren Speicher der Steuereinheit 8 ausgelesen wird, einzeln auf der Bestrahlungsfläche der Flüssigkristallmaske 2 angetrieben und angezeigt (in Punkten angezeigt), und die Abfolge geht zu einem Block 26. In Block 26 wird die Anzeigefläche der Flüssigkristallmaske 2 mit einem Laserstrahl stufenweise bestrahlt oder abgetastet. Der durch die Flüssigkristallmaske 2 übertragene Laserstrahl wird auf der Fläche des zu markierenden Zielgegenstandes 4 über die Linseneinheit 6 abgebildet, und das getrennte Muster C wird markiert. Dann geht die Abfolge zu einem Block 27. In Block 27 wird eine vorbestimmte Zeitdauer benutzt, um die Temperatur eines bearbeiteten Bereiches des zu markierenden Zielgegenstandes 4 abzusenken. Nachdem die vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, geht die Abfolge zu einem Block 28.

In Block 28 wird das andere umgewandelte Muster D, das unabhängig aus dem inneren Speicher der Steuereinheit 8 ausgelesen wird, einzeln in Punkten auf derselben Anzeigefläche der Flüssigkristallmaske 2 angezeigt, und die Abfolge geht zu einem Block 29. In Block 29 wird die Bestrahlungsfläche der Flüssigkristallmaske 2 mit einem Laserstrahl stufenweise bestrahlt oder abgetastet, wodurch das getrennte Muster D auf der Fläche des zu markierenden Zielgegenstandes 4 über die Linseneinheit 6 markiert wird. Als Folge werden die neuen getrennten Muster C und D nacheinander markiert, und ein schließlich gewünschtes Markierungsmuster wird auf derselben Markierungsfläche des zu markierenden Zielgegenstandes 4 synthetisiert. Somit ist die gesamte Markierung abgeschlossen.

Bei dem oben erwähnten Verfahren wurde die Beschreibung auf den Fall angepaßt, wo die Flüssigkristalle, welche den zu markierenden, neuen getrennten Mustern C und D entsprechen, eingesetzt werden, um die Markierung durchzuführen. In dem Fall, wo, wie in Abb. 3 gezeigt, die zuerst eingestellten, getrennten Muster A und B verwendet werden, um das gesamte Markierungsmuster zu markieren, beginnt die Abfolge in Block 20 und läuft von Block 21 bis Block 24, dann von Block 24 bis Block 29 und wird in Block 30 beendet.

In der vorliegenden Ausführung kann die Bestrahlungsfläche der Flüssigkristallmaske 2, welche in einem Mal bestrahlt werden kann, eine Anzahl von Punkten von 5 × 10 bis 10 × 10 unterbringen. Diese Fläche wird mit einem Laserstrahl stufenweise bestrahlt, aber solch eine Anzahl von Punkten ist häufig nicht ausreichend für die gesamte Anzahl von Punktmarkierungen. Daher werden eine Vielzahl von Anzeigemustern mit erforderlicher Größe in mehrere Abschnitte unterteilt und die Flüssigkristallmaske 2 wird für jedes der abgeteilten Muster angezeigt, wodurch die beiden oder mehrere getrennte Muster nacheinander und unabhängig voneinander angetrieben werden, um ein gesamtes Markierungsmuster nacheinander auf der Fläche des zu markierenden Zielgegenstandes zu erzeugen.

Außerdem wurde die oben genannte Ausführung basierend auf einer Flüssigkristallvorrichtung der Übertragungsart als die Musteranzeigevorrichtung erklärt, aber es können auch ein Mehrfachspiegelmodul oder ein schall-optisches Element verwendet werden. Als optisches Element kann beispielsweise eine Zoomlinse, eine binäre Optik oder eine zylindrische Linse verwendet werden, um deren Maskenfläche mit einem Laserstrahl stufenweise zu bestrahlen oder um die Maskenfläche durch Antreiben von Spiegeln mittels eines Stellgliedes, wie einem Polygonspiegel oder einem Spiegelscanner, abzutasten. Der zu verarbeitende und zu markierende Zielgegenstand gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Halbleiterscheibe, ein Glassubstrat, wie ein Flüssigkristallsubstrat, eine Elektrode(nunterlage), wie ein nackter Chip, eine IC-Fläche, verschiedene Keramikprodukte, einen Leitbereich eines IC oder dergleichen umfassen.

(Beispiel und Vergleichsbeispiel)

Hiernach wird jetzt ein Beispiel für die vorliegende Erfindung mit einem Vergleichsbeispiel in Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Abb. 6 zeigt die Veränderungen einer Punktmarkierungshöhe (µm) basierend auf der Punktmarkierung der vorliegenden Erfindung und der konventionellen Punktmarkierung, wenn der Lasermarkierer mit einer Basisstruktur, wie in Abb. 11 gezeigt, benutzt wird und die Energiedichte des Laserstrahls auf sechs Arten mit jeweils 3, 4, 6, 8, 9 und 10 (J/cm²) variiert wird. Bei diesen Beispielen ist die Form jeder Punktmarkierung quadratisch aus der Sicht von ihren Oberseiten ausgebildet, wobei die Länge einer Seite 3,6 µm beträgt (D1 = D2) und ein Spalt G zwischen den Punktmarkierungen in der Matrixrichtung 0,9 µm beträgt.

In der Zeichnung zeigen "."-Symbole die Ergebnisse der vorliegenden Ausführung der vorliegenden Erfindung basierend auf der oben in Abb. 3 gezeigten Ausführung, wo getrennte Muster synthetisiert werden, und " "-Symbole zeigen die Ergebnisse in dem konventionellen Fall, wo ein gesamtes gewünschtes Muster durch stufenweise Bestrahlung mit einem Laserstrahl markiert wird. Die anderen Markierungsbedingungen sind in beiden Fällen dieselben, und beide Fälle weisen eine Punktmarkierung mit einer solchen Form auf, daß ihr Mittelbereich von der Markierungsfläche vorspringt.

Aus dem Diagramm ist zu ersehen, daß, wenn die Energiedichte des Laserstrahls zunimmt, die Höhe der Punktmarkierungen näherungsweise linear bei der vorliegenden Erfindung zunimmt. In dem konventionellen Fall hingegen, wo ein gesamtes Markierungsmuster mit einem einmaligen Markierungsvorgang markiert wird, steigt, wenn die Energiedichte des Laserstrahls erhöht wird, die Höhe der Punktmarkierungen auf ein Maximum, wenn die Energiedichte auf 6 (J/cm²) erhöht wird, sinkt danach aber wieder ab. Mit anderen Worten, wenn eine Punktmarkierung mit einem vorspringenden Mittelbereich gemäß dem konventionellen Verfahren markiert wird, wird der vorspringende Bereich stark von der Energiedichte beeinflußt. Wenn die Energiedichte einen bestimmten Wert überschreitet, werden benachbarte Punkte miteinander verschmolzen. Somit verschwindet beinahe der gesamte Vorsprung des vorspringenden Bereiches.

Die Abb. 7 bis 10 sind abgebildete Photos, welche den Unterschied in der Erscheinung der Punktmarkierungen zeigen, wenn die Energiedichte auf 6 und 8 (J/cm²) in den oben erwähnten Beispielen der vorliegenden Erfindung und den konventionellen Beispielen eingestellt wird. Die Abb. 7 und 8 zeigen die Formen der Punktmarkierungen, die gemäß den oben genannten Beispielen der vorliegenden Erfindung und dem konventionellen Beispiel markiert wurden, wenn die Energiedichte 6 (J/cm²) betrug. Die Abb. 9 und 10 zeigen die Formen der Punktmarkierungen, die gemäß den oben genannten Beispielen der vorliegenden Erfindung und dem konventionellen Beispiel markiert wurden, wenn die Energiedichte 8 (J/cm²) betrug.

Wie aus diesen Photographien zu ersehen, weist, insbesondere wenn die Energiedichte auf 8 (J/cm²) eingestellt ist, die mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung gebildete Punktmarkierung die Form einer ungefähr quadratischen Pyramide auf, und die Punktmarkierungen sind regelmäßig in der Matrixrichtung angeordnet. Daher wird die Wahrnehmbarkeit optisch gewährleistet. Dahingegen weisen die mit dem konventionellen Verfahren gebildeten Punktmarkierungen keine Formen auf, d. h. alle Punktmarkierungen sind vollständig miteinander verschmolzen, so daß die Wahrnehmbarkeit nicht gewährleistet werden kann.

In der vorliegenden Ausführung und dem konventionellen Beispiel sind vorspringende Punktmarkierungen ausgebildet. Wenn die Energiedichte jedoch weiter ansteigt, können beispielsweise konkave lochförmige Punktmarkierungen ausgebildet werden. Auch in diesem Fall können die jeweiligen Punktmarkierungen gemäß dem Markierungsverfahren der vorliegenden Erfindung ordnungsgemäß ausgebildet werden, während bei dem konventionellen Verfahren benachbarte Punktmarkierungen miteinander verschmolzen werden und die Tiefe der Löcher abgeflacht wird, so daß die Markierungen optisch nicht wahrgenommen werden können.

Wie aus der oben genannten Beschreibung hervorgeht, können bei dem Lasermarkierer und dem Markierungsverfahren der vorliegenden Erfindung, wenn der Abstand zwischen den Mittelpunkten der aneinander angrenzenden Punktmarkierungen, die auf der Markierungsfläche des zu markierenden Gegenstandes ausgebildet sind, so eingestellt ist, daß er die oben beschriebene Gleichung erfüllt, die Punktmarkierungen akkurat und ordnungsgemäß, unabhängig von der Größe der Punktmarkierungen, markiert werden. Außerdem können die Punktmarkierungen mit einem Laserstrahl mit gewünschter Energie markiert werden. Als Folge kann die Markierungszeit verkürzt werden. Außerdem wird, selbst wenn die Punktmarkierungen fein sind, die optische Wahrnehmbarkeit verbessert, so daß die Punktmarkierungen akkurat gelesen werden können. Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die oben genannten Ausführungen/Beispiele begrenzt werden und, unnötig zu erwähnen, umfaßt sie den technischen Rahmen, innerhalb dessen der Fachmann leicht Modifizierungen vornehmen kann.

Claims

1. Lasermarkierungsverfahren zum Markieren eines gewünschten Markierungsmusters auf einer Oberfläche eines zu markierenden Zielgegenstandes (4) mittels eines Lasermarkierers (1, 9, 11) gekennzeichnet durch einen Schritt des Einstellens eines Abstandes P zwischen den Mittelpunkten von kollektiv zu markierenden Punktmarkierungen (DM) in einer solchen Weise, daß, wenn Abmessungen jeder der Punktmarkierungen (DM) in einer Matrixrichtung auf jeweils D1 und D2 eingestellt sind, und ein Spalt zwischen den in der Matrixrichtung benachbarten Punktmarkierungen (DM) als G eingestellt ist, die folgende Gleichung erfüllt wird:
P ≧ {(D1+G)² + (D2+G)²}^1/2
wobei G ≧ 0 ist.

2. Lasermarkierungsverfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen D1 und D2 jeder der Punktmarkierungen in der Matrixrichtung auf 0,5 bis 15 µm eingestellt sind.

3. Lasermarkierungsverfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es die Schritte umfaßt:
Unterteilen des Markierungsmusters in zwei oder mehrere Muster in einer solchen Weise, daß die kollektiv auf einer Markierungsfläche des zu markierenden Zielgegenstandes (4) markierten Punktmarkierungen (DM) die oben genannte Gleichung erfüllen;
einzelnes Antreiben von Musteranzeigetreibern entsprechend den getrennten Mustern, um die getrennten Muster nacheinander auf einer Musteranzeigevorrichtung (2, 10, 12) anzuzeigen; und
Ausstrahlen eines Laserstrahls für jedes getrennte Muster, das auf der Musteranzeigevorrichtung (2, 10, 12) angezeigt ist, um das Markierungsmuster, das aus Punktmarkierungen (DM) entsprechend den getrennten Mustern besteht, auf der Markierungsfläche des zu markierenden Zielgegenstandes (4) zu markieren.

4. Lasermarkierer zum Antreiben einer Vielzahl von Musteranzeigetreibern, Ausstrahlen eines Laserstrahls auf eine Anzeigefläche einer Musteranzeigevorrichtung (2, 10, 12), auf welcher ein gewünschtes Anzeigemuster (5) angezeigt wird und punktweise Ausstrahlung des Laserstrahls auf eine Markierungsfläche eines zu markierenden Zielgegenstandes (4) über die Musteranzeigevorrichtung (2, 10, 12) und ein optisches System, so daß ein gewünschtes Markierungsmuster mit einer Vielzahl von in einer Matrixrichtung angeordneten Punktmarkierungen (DM) markiert wird, wobei der Lasermarkierer (1, 9, 11) dadurch gekennzeichnet ist, daß er umfaßt:
Einstellvorrichtungen zum Einstellen eines Abstandes P zwischen den Mittelpunkten der kollektiv zu markierenden Punktmarkierungen (DM) iri einer solchen Weise, daß, wenn die Abmessungen jeder der Punktmarkierungen (DM) in der Matrixrichtung auf jeweils D1 und D2 eingestellt werden und ein Spalt zwischen den in der Matrixrichtung benachbarten Punktmarkierungen (DM) G ist, die folgende Gleichung erfüllt wird:
P ≧ {(D1+G)² + (D2+G)²}^1/2
wobei G ≧ 0 ist.

5. Lasermarkierer gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einstellvorrichtung in der Anordnung der Musteranzeigetreiber der Musteranzeigevorrichtung (2, 10, 12) befindet.

6. Lasermarkierer gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung eine Antriebsvorrichtung zur Mustertrennung aufweist, um die Musteranzeigetreiber in zwei oder mehrere zu unterteilen und sie einzeln derart anzutreiben, daß das Markierungsmuster, das die oben genannte Gleichung erfüllt, erhalten wird, und um die jeweiligen getrennten Muster einzeln auf der Musteranzeigevorrichtung (2, 10, 12) anzuzeigen.