DE19956107A1 - Form einer durch einen Laserstrahl hergestellten Mikromarkierung und Verfahren zur Mikromarkierung - Google Patents
Form einer durch einen Laserstrahl hergestellten Mikromarkierung und Verfahren zur MikromarkierungInfo
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Abstract
Beschrieben wird ein Punktmarkierungsverfahren zum Erzielen einer Punktmarkierung mit einer besonderen Form, die sehr gut sichtbar ist, auch wenn sie sehr klein ist, und zum genauen Herstellen einer solchen Mikropunktmarkierung. Die Energiedichte eines von einem Laseroszillator (2) ausgestrahlten Laserstrahls wird durch einen Strahlhomogenisierer (3) homogenisiert. Eine Flüssigkristallmaske (4), in der die maximale Länge eines jeden von Pixeln, die ein gewünschtes Muster anzeigen, 50 bis 2000 mum beträgt, wird mit dem durch den Strahlhomogenisierer (3) homogenisierten Laserstrahl bestrahlt. Die Energiedichte eines Teil-Laserstrahls, der durch die Flüssigkristallmaske (4) hindurchgetreten ist, ist auf 1,0 bis 3,7 J/cm·2· eingestellt, und der durch die Flüssigkristallmaske (4) hindurchgetretene Laserstrahl für jeden Punkt wird durch eine Linseneinheit (6) auf die Oberfläche des zu markierenden Gegenstandes gebündelt, und zwar so, daß die maximale Länge jedes Punktes 1 bis 15 mum beträgt. An jedem Laserbestrahlungspunkt wird eine einzelne Punktmarkierung hergestellt. Die Punktmarkierung weist einen Vorsprung im Zentrum auf, der sich von der Oberfläche des zu markierenden Gegenstandes aus nach oben wölbt. Die Länge entlang der Oberfläche des Gegenstandes beträgt 1 bis 15 mum und die Höhe des Vorsprungs 0,01 bis 5 mum. Obwohl die Punktmarkierung sehr klein ist, ist sie klar zu erkennen. Im Hinblick auf die Markierungsfläche und die Zeitwahl bei der Markierung steigt der ...
Description
Diese Erfindung bezieht sich auf die Form einer punktförmigen Markierung
(dot mark), deren optische Sichtbarkeit verbessert ist, und ein Verfahren zur
Herstellung der punktförmigen Markierung, die im Hinblick auf das Produkt
management oder die Sicherheit in einer bestimmten Position auf der Ober
fläche eines zu markierenden Gegenstandes hergestellt wird, etwa auf ei
nem Halbleiter-Wafer, einem Glassubstrat, zum Beispiel einem Flüssigkri
stallsubstrat, einer Elektrode (einem Kontaktfleck), etwa auf einem freilie
genden Chip, der Oberfläche eines ICs, verschiedenen Keramikprodukten
oder einem Leitungsabschnitt eines IC.
Zum Beispiel ist es bei halbleitertechnologischen Prozessen notwendig, für
jeden Prozeß verschiedene strenge Herstellungsparameter vorzugeben. Um
die Parameter zu kontrollieren, ist auf der Oberfläche eines Teils eines
Halbleiter-Wafers eine Markierung zu sehen, etwa eine Nummer, Buchsta
benfolge oder ein Strichcode. Die Zahl der Herstellungsprozesse bei einem
Halbleiterprodukt beträgt 100 und mehr, und ferner werden bei jedem Pro
zeß eine Anzahl Bauelementherstellungsprozesse und Planarisierungspro
zesse durchgeführt. Die Prozesse beinhalten zum Beispiel das Lackaufbrin
gen, die Projektion eines Musters auf einen Lack, um Teile des Lacks zu
entfernen, das Entwickeln des Lacks und die Planarisierung verschiedener
Filme, etwa isolierender Filme oder Metallfilme, um Lücken aufzufüllen, die
bei einer Kupferkontaktierung oder dergleichen auftreten.
Andererseits werden die punktförmig vorgenommenen Markierungen im all
gemeinen durch Bestrahlen der Oberfläche eines Teils des Halbleiter-
Wafers mit einem kontinuierlichen Laserstrahl durch ein optisches System
hergestellt. Die Markierung ist nicht darauf eingeschränkt, nur einmal vorge
nommen zu werden. Um die historischen Eigenschaften des Herstellungs
prozesses darzustellen, werden gewöhnlich die für die Herstellungsprozesse
minimal erforderlichen historischen Daten einmarkiert. Da die Markierungs
fläche auf dem Halbleiter-Wafer jedoch auf einen sehr kleinen Bereich ein
geschränkt ist, sind die Größe und die Zahl der punktförmigen Markierungen
dementsprechend begrenzt. Die Markierungsfläche, die Größe eines Punkts
und die Anzahl von Punkten sind durch den Großbuchstaben SEMI-Stan
dard und dergleichen festgelegt.
Wie zum Beispiel in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2-299216
beschrieben ist, wird die Information eines punktmarkierten Halbleiter-
Wafers ausgelesen als Veränderung bei der Reflexion eines von einem He-
Ne-Lasers abgestrahlten Laserstrahls oder als Veränderung in der Schwin
gung einer Energiewelle eines gewöhnlichen Laserstrahls. Auf der Basis der
ausgelesenen Informationen werden verschiedene Herstellungsparameter
der nachfolgenden Herstellungsprozesse eingestellt. Wenn die Information
nicht korrekt ausgelesen und fehlerhaft ausgelesen wird, werden, von Zu
fällen abgesehen, alle Halbleiter-Wafer fehlerhaft. Die meisten Ursachen
von fehlerhaften Auslesevorgängen beziehen sich auf durch die Punktmar
kierung gebildete unklare Markierungen. Einer der Faktoren der Unklarheit
ist die Form eines Punkts als Element der Markierung.
Es wird allgemein angenommen, daß der Einfluß der Tiefe eines Punkts
groß ist. Wie zum Beispiel in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr.
60-37716 beschrieben ist, wird ein Punkt gewöhnlich gebildet durch Auf
schmelzen und Entfernen eines Teils des Halbleiter-Wafers bei Spot-
Einstrahlung eines Laserstrahls mit großer Energie, so daß eine gewünschte
Punkttiefe erzielt wird. In diesem Fall häuft sich das aufgeschmolzene und
entfernte Material um den Punkt herum an oder ist darum statistisch verteilt
und haftet an dem Randabschnitt des Punkts, und dieses Material kann da
her die Bauelementherstellung behindern und einen großen Einfluß auf die
Qualität nehmen. Ferner treten bei einer Punktmarkierung mit einem YAG-
Laser wegen der Eigenheiten des YAG-Lasers oder der Güteschaltung leicht
Fluktuationen der Laserausgangsleistung und Variationen der Tiefe oder
Größe eines Punkts auf.
Um diese Probleme zu lösen, wird zum Beispiel gemäß den japanischen
Patentoffenlegungsschriften Nr. 59-84515 und 2-205281 der gleiche Punkt
wiederholt mit einem Pulslaserstrahl relativ kleiner Energie bestrahlt. Gemäß
der erstgenannten Veröffentlichung wird der gleiche Punkt wiederholt mit ei
nem Laserstrahl bestrahlt, um eine Punktmarkierung vorzunehmen, während
dabei der Punktdurchmesser Puls um Puls sequenziell verringert wird, wo
durch ein tiefer Punkt gebildet wird. Bei der letztgenannten Veröffentlichung
ist die Frequenz des Laserpulses zunächst auf 1 kHz oder darunter einge
stellt und die Frequenz eines daraufhin abgestrahlten Laserpulses auf eine
hohe Wiederholungsfrequenz von 2 bis 5 kHz eingestellt, um dadurch einen
Punkt mit einer Tiefe von 0,5 bis 1,0 µm oder 1,0 bis 1,5 µm zu bilden.
Da andererseits bei den oben beschriebenen Markierungsverfahren die Er
zeugung von Staub bzw. Partikeln nicht vermieden werden kann, ist ein La
sermarkierungsverfahren, das eine hervorragende Sichtbarkeit bietet und
die Partikelerzeugung unterdrückt, beispielsweise in der japanischen Pa
tentoffenlegungschrift Nr. 10-4040 vorgeschlagen worden. Diese Veröffentli
chung bezieht sich auf ein Lasermarkierungsverfahren zur Herstellung von
punktförmigen Markierungen durch Projektion eines Flüssigkristallmasken
musters auf die Oberfläche eines Halbleitermaterials mit Hilfe eines Pulsla
serstrahls, wobei die Energiedichte auf 18 bis 40 J/cm2 eingestellt ist, die
Pulsweite in einem Bereich zwischen 0,05 bis 0,40 ms gewählt wird, die
Oberfläche des Halbleitermaterials mit einem Pulslaserstrahl bestrahlt wird
und eine Anzahl kleiner Vorsprünge in dem laserbestrahlten Bereich durch
einen Prozeß des Aufschmelzens und Rekristallisierens der Oberfläche des
Halbleitermaterials erzeugt wird.
Mit dem Markierungsverfahren kann durch die Einstrahlung des Laser
strahls, der auf einer Pixeleinheitsbasis abgestrahlt wird, eine Anzahl von
kleinen Vorsprüngen mit jeweils einer Höhe von ungefähr 1 µm oder weniger
und einem Durchmesser von 0,5 bis 1,0 µm auf der Oberfläche eines zu
markierenden Gegenstands gebildet werden. Der Abstand zwischen be
nachbarten Vorsprüngen liegt zwischen 1,5 und 2,5 µm und die Dichte der
Vorsprünge zwischen 1,6 und 4,5 × 107 Einheiten/cm2. Wegen unregelmäßi
ger Lichtreflexionen durch die Anzahl kleiner Vorsprünge kann eine sehr kla
re Punktmarkierungsform erzielt werden und ferner die Partikelerzeugung
bei der Herstellung unterdrückt werden.
Klar ist, daß eine der Ursachen der Unklarheit der Punktmarkierung (im Fol
genden wird die Klarheit der Punktmarkierung "Sichtbarkeit" (visibility) ge
nannt) mit der Tiefe der Punktmarkierung zusammenhängt. Auch wenn der
Punkt tief genug hergestellt wird, hat zum Beispiel bei einem großen Öff
nungsdurchmesser, wenn ein ausreichend starker Laserstrahl zur Erzielung
einer gewünschten Tiefe verwendet wird, die Energiedichte im allgemeinen
jedoch eine Gaußverteilung. Die Punktmarkierung hat daher eine gleichmä
ßig gekrümmte Oberfläche, die insgesamt eine mäßige Steigung hat, so daß
der Unterschied zwischen der Punktmarkierung und dem Randbereich durch
die oben beschriebenen Ausleseeinrichtungen nicht immer leicht zu unter
scheiden ist. Bei der obigen japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2-
205281 wird, obwohl die Punkttiefe genau als zwischen 0,5 und 1,0 µm oder
zwischen 1,0 und 1,5 µm beschrieben wird, der Durchmesser des Punktes
gar nicht beschrieben und die Punktform lediglich als Gaußform beschrie
ben.
Da bei der Beschreibung durch die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr.
59-84515 der Durchmesser der Punktöffnung beim ersten Mal 100 bis 200
µm und die Tiefe 1 µm oder weniger beträgt und der Laserstrahl viermal
ausgestrahlt wird, beträgt die Punkttiefe in diesem Fall höchstens 3 bis 4
µm. In den Zeichnungen der Veröffentlichung ähnelt die Form des zu einer
Zeit hergestellten Punkts der Gaußform.
Es kann daher festgestellt werden, daß Punktmarkierungen mit jeweils erfor
derlicher Tiefe und in gewissem Umfang gleichmäßiger Größe durch alle in
den oben erwähnten Veröffentlichungen beschriebenen Markierungsverfah
ren hergestellt werden. Die Form der Punktmarkierungen ist jedoch eine
konventionelle Form, deren Durchmesser in Bezug auf die Tiefe groß ist.
Damit ist die Sichtbarkeit noch immer unzureichend. Da keine Verringerung
der Größe (des Durchmessers) der Punktmarkierung beschrieben ist, gibt es
keinen Hinweis auf eine Verringerung der konventionellen Abmessungen
von 50 bis 150 µm. Es werden einfach die gegenwärtig zum Beispiel durch
den SEMI-Standard vorgegebenen numerischen Werte verwendet. Daher ist
keine wesentliche Vergrößerung der Markierungszahl oder der Markie
rungsherstellungsfläche zu erwarten, und darüber hinaus ist es schwierig,
eine größere Zahl von Informationen anzubringen.
Die Sichtbarkeit der Punktmarkierung ist hoch, wenn es bezüglich der
Lichtreflexionsrichtung und der Reflexionsstärke zwischen der Markierung
und dem Rand einen großen Unterschied gibt. Wenn die Tiefe in Bezug auf
den Durchmesser der Öffnung relativ groß ist, gibt es daher aus folgendem
Grund eine gute Sichtbarkeit. Da die Reflexionsrichtung des mit einem vor
bestimmten Einfallswinkel auftreffenden Reflexionslichts insgesamt nicht re
gelmäßig, sondern unregelmäßig ist, wird die Menge des von der Öffnung
des Lochs nach außen ausgehenden Reflexionslichts verringert. Unter der
Annahme einer glatten Randfläche des Lochs wird das Reflexionslicht in
dem Randbereich in der gleichen Richtung reflektiert, so daß die Helligkeit
hoch ist. Die Sichtbarkeit ist hoch, wenn der Unterschied zwischen Helligkeit
und Dunkelheit groß ist.
Die durch das in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 10-4040 be
schriebene Markierungsverfahren hergestellten kleinen Vorsprünge sind zu
klein, um einzeln beobachtet zu werden. Der Unterschied zwischen der
Menge des unregelmäßig reflektierten Lichts der unregelmäßigen Refle
xionsoberfläche als Oberfläche des Kollektivs von Vorsprüngen und der
Menge des reflektierten Lichts von der glatten Oberfläche ist gering, so daß
eine Unterscheidung der unregelmäßigen Reflexionsoberfläche von der
glatten Randoberfläche schwierig ist. Damit ist die Sichtbarkeit unvermeidli
cherweise schlecht. Da die Größe einer Punktmarkierung als Kollektiv klei
ner Vorsprünge nicht beschrieben ist, wird angenommen, daß die Größe des
Punkts die gleiche wie die eines konventionellen Punkts ist und die Punkt
markierungsherstellungsfläche begrenzt ist. Selbst bei kleiner Größe des
Punktes sind in einem Punkt eine Vielzahl kleiner Vorsprünge verteilt, so
daß die Sichtbarkeit jedes Punkts schlecht ist.
Die Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme ge
macht. Eine erste Aufgabe der Erfindung ist dabei, eine Punktmarkierungs
form mit hervorragender Sichtbarkeit auch dann zu erzielen, wenn die Mar
kierung klein ist, und eine zweite Aufgabe ist, ein Punktmarkierungsverfah
ren zur akkuraten Herstellung einer solchen Mikropunktmarkierung zu ge
ben. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Be
schreibung.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß wirksam gelöst.
Die Erfinder haben aufs Neue und genau konventionelle Punktmarkierungs
vorrichtungen und solche Verfahren und die hergestellten Markierungsfor
men untersucht und analysiert und festgestellt, daß der Hauptfaktor für eine
gute und sichere Sichtbarkeit einer Mikromarkierung trotz kleiner Größe die
Markierungsform ist, und daß die ideale Form mit den konventionellen Mar
kiervorrichtungen und -verfahren nicht erzielt werden kann.
Zum Beispiel wird, wie in Fig. 2 und in der japanischen Patentoffenle
gungsschrift Nr. 2-205281 dargestellt, bei konventionellen Markiervorrich
tungen zunächst ein auf einen Halbleiter-Wafer aufzudruckender Buchstabe
und ein Markiermodus mit einer Eingabe 121 eingestellt. Eine Markiersteue
rung 22 steuert ein gütegeschaltetes Ultraschallelement 23, einen inneren
Verschluß 24, einen äußeren Verschluß 25, einen Abschwächer (optischen
Abschwächer) 26, und einen Galvanometerspiegel 27, um eine Punktmarkie
rung mit einer vorbestimmten Tiefe auf einem Wafer W entsprechend dem
eingestellten Markierungsmodus anzubringen, und durch den gütegeschal
teten Puls wird ein Punkt markiert. In Fig. 2 bezeichnet die Bezugsziffer 11
einen Totalreflexionsspiegel; 12 eine innere Blendenöffnung (Modenaus
wahleinrichtung); 13 ein Lampengehäuse; 14 einen Ausgangsspiegel; 15 ei
ne Blendenöffnung; 16 einen Nivellierspiegel; 17 einen Galileischen Auf
weiter (Galilean expander); 18 eine Blendenöffnung; 19 eine f-θ-Linse; und
20 einen YAG-Laser.
Da bei dem oben beschriebenen allgemeinen Markierverfahren die Energie
dichteverteilung des auf die Oberfläche des Halbleiter-Wafers gestrahlten
Laserstrahls eine Gaußform hat, ist die innere Oberfläche der auf der Ober
fläche des Wafers gebildeten Punktmarkierung durch die Energiedichtever
teilung weich gekrümmt. Die Markierungsverfahren basieren auf der Erfin
dung gemäß dem U. S. Patent Nr. 4,522,656. Die Erfindung in diesem U. S.
Patent zeichnet sich dadurch aus, daß durch Bestrahlen der Oberfläche ei
nes Wafers mit einem Laserstrahl mit einem 1,5 bis 6,5fachen Durchmesser
im Vergleich zu dem Durchmesser eines zu markierenden Punktes eine
thermische Leitung in den Randbereich vermieden wird, die Energie effektiv
ausgenutzt wird und der Zentralabschnitt des Bestrahlungspunkts zu einem
Loch aufgeschmolzen wird.
In anderen Worten verwendet das Verfahren in effektiver Weise die in
Gaußform verteilte Energiedichte des Laserstrahls. Die Energie in einem
dem Boden der Energiedichteverteilung entsprechenden Teil mit niedriger
Energiedichte wird auf den Rand des Lochöffnungsabschnitts gerichtet, um
dadurch den Rand zu wärmen, einen Verlust der thermischen Energie durch
die Wärmeleitung von dem Zentralbereich des Lochs zu vermeiden und die
Lochausbildung in dem Zentralbereich effektiv durchzuführen. Da jedoch ein
Teil der Laserenergie nicht direkt für die Lochbildung verwendet wird, aber
verbraucht wird, ist die Effizienz gering. Ferner verbleibt für den Randab
schnitt des Lochs eine Wärmevorgeschichte durch die Bestrahlung des
Rands des Lochs mit einem Laserstrahl, so daß auf das Produkt ein nachtei
liger Einfluß ausgeübt werden kann. Darüber hinaus kann das Markierver
fahren nur eine flache Punktmarkierung mit großem Punktdurchmesser bil
den, wie oben beschrieben, und ist der Randabschnitt des Loch vorgewölbt.
Auch damit verschlechtert sich die Sichtbarkeit.
Die Erfinder haben ferner die Form einer Punktmarkierung mit hervorragen
der Sichtbarkeit untersucht und im Ergebnis herausgefunden, daß durch
Einstellen sowohl der Pulsbreite als auch der Energiedichte des Laserstrahls
innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, wie im Folgenden beschrieben,
und Steuern der Energiedichteverteilung eine durch jeden auf die Oberflä
che eines zu markierenden Gegenstandes gestrahlten Laserstrahl gebildete
Punktmarkierung eins besondere Form hat, die konventionell nicht bekannt
ist, und obwohl es sich um eine einzelne Mikropunktmarkierung handelt,
zeigt sie eine höhere Sichtbarkeit als bei einer Punktmarkierungsform mit ei
ner Ausnehmung, die durch die konventionelle Lasermarkierung gebildet
wird.
Es wird also nach einem ersten Aspekt der Erfindung auf der Oberfläche ei
nes zu markierenden Gegenstandes eine Punktmarkierung gebildet unter
Verwendung eines Laserstrahls als Energiequelle. Obwohl es sich um eine
Mikropunktmarkierung mit einer Länge entlang der Oberfläche des zu mar
kierenden Gegenstandes von 1 bis 15 µm handelt, hat die Punktmarkierung
eine sehr gut sichtbare Form und ist aufgebaut aus jeweils durch einen La
sereinstrahlpunkt gebildeten Punkten (dots). Der Zentralabschnitt jeder
Punktmarkierung hat einen Vorsprung, der von der Oberfläche des zu mar
kierenden Gegenstandes nach oben vorsteht, und die Höhe des Vorsprungs
beträgt 0,01 bis 5 µm.
Um den Mechanismus der Ausbildung einer solchen Punktmarkierungsform
zu klären, haben die Erfinder eine Anzahl Experimente unter verschiedenen
Gesichtspunkten durchgeführt und sind dabei zu folgender Beurteilung ge
langt.
Wenn nämlich eine jede der Punktausbildungsflächen mit einem Laserstrahl
bestrahlt wird, wird die Oberfläche des bestrahlten Abschnitts des zu markie
renden Gegenstandes aufgeschmolzen und ein Becken mit einer Menge des
geschmolzenen Materials (pool of the melted material, im Folgenden als
Schmelzenbecken bezeichnet) erzeugt. Dabei nimmt die Temperatur des
geschmolzenen Materials auf den Rand bzw. die Wand des schmelzenden
Beckens hin ab und zur Mitte hin zu. Wegen des Temperaturgradienten tritt
in der Oberflächenspannung eine Verteilung auf und eine Bewegung im ge
schmolzenen Material. Gleichzeitig mit dem Stop der Pulsbestrahlung be
ginnt das Abkühlen und verfestigt sich das Material. In dem Zustand, in dem
das Material geschmolzen ist, ist der Zentralabschnitt des Schmelzenbeckens
eine freie Grenzfläche und die Wand des Schmelzenbeckens ent
spricht einem festen Ende, so daß der Zustand dem eines Films mit festge
legtem Rand ähnlich ist. In diesem Zustand wirkt die Oberflächenspannung
und tritt in dem Zentralabschnitt des Schmelzenbeckens eine einer Film
schwingung ähnliche dynamische Bewegung auf.
Die Größe der Amplitude in dem Filmschwingungsmodus wird im wesentli
chen bestimmt durch die dem Material eigene Viskosität und die Oberflä
chenspannung. Daher steigt die Zahl vom Schwingungen mit zunehmendem
Durchmesser des Schmelzenbeckens. Da zum Beispiel im Fall von Silizium
die Amplitude ungefähr zwischen 3 und 5 µm liegt, kann eine Mikromarkie
rungsform mit einem wirksamen Kontrast in einer kleinen Fläche erzielt wer
den. Durch die Experimente bestätigte sich auch, daß in der kleinen Fläche
eine punktförmige Markierung mit kleinem Schwerkrafteinfluß gebildet wer
den kann.
Wenn das Laserbestrahlungsmuster quadratisch ist, ist das Schmelzenbecken
dementsprechend quadratisch. Wenn es kreisförmig ist, ist das Schmel
zenbecken dementsprechend kreisförmig. Ferner tritt auch bei der Quadrat-
oder Kreisform entsprechenden Verhältnissen eine filmähnliche Schwingung
auf. Die Fig. 21 bis 30 zeigen schematisch Quadrat- und Kreisfilm
schwingungsmoden. Wenn die Schwingungsmoden höher werden, nimmt
die Zahl der Schwingungswellen zu und verändert sich die Schwingungsmo
de zwischen einem zurücklaufenden Muster und einem vorspringenden Mu
ster. Es ergibt sich auch durch experimentelle Ergebnisse, die später be
schrieben werden, daß dis Bewegung des Schmelzenbeckens eine starke
Korrelation mit der Filmschwingung hat.
Fig. 21 zeigt einen Kreisfilmschwingungsmodus in einem Zustand, in dem
die Oberfläche eines zu markierenden Gegenstandes als nach oben ge
krümmte Oberfläche ausgedehnt ist. Fig. 22 zeigt einen Kreisfilmschwin
gungsmodus in einem Zustand, in dem die Oberfläche eines zu markieren
den Gegenstandes im Gegenteil als nach unten gekrümmte Oberfläche zu
rückspringt. Fig. 23 zeigt einen Kreisfilmschwingungsmodus in einem Zu
stand, in dem eine ringförmige Ausnehmung gebildet ist und die Oberfläche
in einer ungefähr konischen Form in der Mitte der ringförmigen Ausnehmung
auf der Oberfläche eines zu markierenden Gegenstandes nach oben vor
springt. Fig. 24 zeigt einen Kreisfilmschwingungsmodus mit einem ringför
migen ausgedehnten Abschitt und einer nach unten gekrümmten, eine Aus
nehmung bildenden Oberfläche in der Mitte des ausgedehnten Abschnitts.
Fig. 25 zeigt einen Kreisfilmschwingungsmodus mit einem ringförmigen
ausgedehnten Abschnitt, der in der Mitte des ausgedehnten Abschnitts ko
nisch nach oben vorspringt. Fig. 26 zeigt einen Kreisfilmschwingungsmo
dus, der konzentrisch einen ringförmigen Ausnehmungsabschnitt als äußer
sten Bereich, einen ausgedehnten Abschnitt und einen eine Ausnehmung
bildenden Abschnitt auf der Oberfläche eines zu markierenden Gegenstan
des aufweist.
Die Fig. 27 bis 30 zeigen quadratische Filmschwingungsmoden, die je
weils den Fig. 21 bis 24 entsprechen. Fig. 30 ist dabei dadurch beson
ders, daß ein ausgedehnter Abschnitt nicht eine einfache Ringform, sondern
eine Wellenform aufweist, wobei die Ecken des Quadrats stark ausgedehnt
sind.
Als Ergebnis einer Zahl von Experimenten stellte sich heraus, daß die
Punktmarkierungsform bei einem beliebigen der Filmschwingungsmoden
unvergleichlich kleiner als die konventionelle ist und durch Einstellen der
Pulsbreite und der Energiedichte des Laserstrahls als Markierungsparame
ter innerhalb ihrer vorbestimmten Bereiche und Steuern der Energiedichte
verteilung erzielt werden kann.
Die von den Erfindern zuvor vorgeschlagene und in der japanischen Pa
tentanmeldung Nr. 9-323080 beschriebene Lasermarkierungsvorrichtung ist
ein bevorzugtes Beispiel für eine zur Herstellung der dem ersten erfin
dungsgemäßen Gesichtspunkt entsprechenden Punktmarkierungsform zu
verwendende Lasermarkierungsvorrichtung. Da der detaillierte Aufbau in der
Beschreibung dieser Anmeldung dargestellt ist, wird hier nur eine verein
fachte Darstellung gegeben.
Die Bezugsziffer 1 in Fig. 1 beschreibt eine Markierungsvorrichtung zum
Anbringen von Markierungen mit Buchstaben, Strichcodes, 2D-Codes oder
dergleichen auf der Oberfläche eines zu markierenden Gegenstandes unter
Verwendung eines Lasers als Lichtquelle. Die Markierungsvorrichtung 1
weist auf einen Laser 2, einen Strahlhomogenisierer 3 zum Homogenisieren
der Energieverteilung eines von dem Laser 2 abgestrahlten Laserstrahls, ei
ne Flüssigkristallmaske 4, die dazu ausgelegt ist, den Laserstrahl entspre
chend der Anzeige eines Musters hindurchzulassen/zu absorbieren, eine
Strahlprofilwandlereinrichtung 5 zum Umwandeln der Energiedichtevertei
lung des Laserstrahls entsprechend jedem Pixel in der Flüssigkristallmaske
4 in eine gewünschte Verteilung und eine Linseneinheit 6 zum Bündeln des
durch die Flüssigkristallmaske 4 hindurchgetretenen Lichts auf die Oberflä
che des Halbleiter-Wafers auf einer Punkteinheitsbasis. Die maximale Län
ge eines Punkts in der Flüssigkristallmaske 4 liegt zwischen 50 und 2000
µm, und die maximale Länge eines Punkts in der Linseneinheit 6 zwischen 1
und 15 µm.
Um einen Mikropunkt mit einer solchen Form zu bilden, ist es notwendig, die
Qualität und Stärke des auf Punkteinheitsbasis eingestrahlten Laserstrahls
sehr genau zu steuern. Um erfindungsgemäß einen Laserstrahl mit sehr
kleinem Durchmesser aus einem Laserstrahl mit einem sehr großen Durch
messer zu gewinnen, ist ein Laserstrahl mit hoher Qualität und hoher Lei
stung notwendig. Es ist jedoch wegen des Beugungsphänomens bei
Hochleistungslasern schwierig, den Laserstrahl noch weiter zu bündeln.
Auch wenn der Laserstrahl noch stärker gebündelt werden kann, wird der
Winkel der aus der Linse austretenden Strahlung groß und die Schärfentiefe
extrem kurz, so daß die Durchführung eines wirklichen technischen Prozes
ses schwer vorstellbar ist. Ferner ist im Hinblick auf die Auflösung und der
gleichen ein ultrapräzises Linsensystem notwendig. Bei Ausstattung mit ei
nem solchen Linsensystem steigen die Kosten der Anlage weiter an, so daß
das Linsensystem vom ökonomischen Standpunkt aus nicht in Frage kommt.
Um mit einem gewöhnlichen Linsensystem eine Mikropunktmarkierung zu
realisieren, wird der von dem Laser 2 ausgestrahlte Laserstrahl selbst auf
geteilt und in Laserstrahlen mit jeweils kleinerem Durchmesser und der für
eine Punktmarkierung notwendigen und ausreichenden Energie aufgeteilt,
wobei die Energiedichteverteilung des Laserstrahls auf der Punkteinheitsba
sis in ein zur Ausbildung der Punktform geeignetes Profil umgewandelt wer
den muß. Um ein geeignetes und ausgeglichenes Profil zu bilden, ist es er
forderlich, die Energiedichteverteilung des Laserstrahls, der noch nicht um
gewandelt ist, vor der Ausbildung zu homogenisieren.
Um für die Mikropunktmarkierung eine Lichtquelle zu erhalten, ist es sinn
voll, die Flüssigkristallmaske 4 zu verwenden, wobei Flüssigkristalle der Flü
sigkristallmaske 4 in einer Matrix angeordnet sind, die jeweils Licht entspre
chend verschiedener in die zentrale Steuereinheit eingeschriebener Daten
durchlassen/absorbieren können.
Es ist ferner notwendig, den von dem Laser ausgestrahlten Laserstrahl mit
der Gauß'schen Energiedichteverteilung unter Verwendung des Strahlho
mogenisierers 3 in einen mit einer homogenisierten Form umzuwandeln,
zum Beispiel in einen mit einer Hutform. Die Typen des Strahlhomogenisie
rers 3 sind wie folgt: ein Typ, bei dem die Oberfläche der Maske auf einmal
bestrahlt wird, zum Beispiel eine Fliegenaugenlinse, Binäroptiken oder zy
lindrische Linsen, und ein Typ, bei dem die Oberfläche der Maske mit dem
Strahl unter Verwendung eines Betätigungselements bestrahlt wird, etwa mit
einem Polygonspiegel oder einem Spiegelscanner.
Wenn der Laserstrahl, dessen Energiedichteverteilung durch den Strahlho
mogenisierer 3 homogenisiert worden ist, wieder in ein Profil mit einer zum
Erzielen der bevorzugten Punktform geeigneten Energiedichteverteilung
umgewandelt werden soll, wird ferner der Strahlprofilwandler 5 verwendet.
Als Strahlprofilwandler 5 können zum Beispiel verwendet werden ein opti
sches Beugungselement, ein holografisches optisches Element, eine Mas
kenöffnung oder eine Flüssigkristallmaske mit Absorpti
ons/Transmissionsbereichen, eine konvexe oder konkave Mikrolinsenanord
nung (array) und dergleichen. Die Strahlprofilwandlereinrichtung ist zum Er
halten der erfindungsgemäßen Punktmarkierungsform nicht immer notwen
dig.
Der als Gegenstand von Prozeßschritten erfindungsgemäß zu markierende
Gegenstand W ist ein Halbleiter-Wafer, ein Glassubstrat, etwa ein Flüssig
kristallsubstrat, eine Elektrode (ein Anschlußfleck), etwa eines offenliegen
den Chips, die Oberfläche eines ICs, verschiedene Keramikprodukte, ein
Leitungsabschnitt eines ICs oder dergleichen. Der Halbleiter-Wafer wird hier
als eigentlicher Silizium-Wafer dargestellt. Es kommt ferner aber auch ein
Wafer in Frage, auf dem ein Oxydfilm (SiO2) oder ein Nitridfilm (SiN) gebildet
ist, ein epitaktischer Wafer und ein Wafer, auf dem Galliumarsenid- oder In
diumphosphidverbindungen gebildet sind.
Der zweite Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein zur Herstellung der Mi
kropunktmarkierung mit besonderer Form auf der Oberfläche des zu markie
renden Gegenstandes W geeignetes Markierungsverfahren.
Auch wenn die Markiervorrichtung 1 verwendet wird, kann die erfindungs
gemäße Punktmarkierung mit der oben beschriebenen besonderen Form
nicht erzielt werden, solange nicht die durch den zweiten Erfindungsge
sichtspunkt gegebenen Markierungsparameter beachtet werden.
Konkret beinhaltet das Verfahren gemäß dem zweiten Erfindungsgesichts
punkt die Schritte: Homogenisieren der Energieverteilung des von dem La
ser 2 abgestrahlten Laserstrahls mit dem Strahlhomogenisierer 3 wie oben
beschrieben; Herstellen eines gewünschten Musters durch Steuern der
Flüssigkristallmaske 4, in der die maximale Pixellänge 50 bis 2000 µm be
trägt, und Bestrahlen der Flüssigkristallmaske mit dem durch den Strahlho
mogenisierer 3 homogenisierten Laserstrahl; Einstellen der Engergiedichte
des Laserstrahls, der durch die Flüssigkristallmaske 4 hindurchgetreten ist,
auf 1,0 bis 3,7 J/cm2; und Bündeln des durch die Flüssigkristallmaske hin
durchgetretenen Laserstrahls für jeden Punkt mit der Linseneinheit 6 auf die
Oberfläche des zu markierenden Gegenstandes, so daß die maximale Län
ge jedes Punktes eingestellt ist auf 1 bis 15 µm.
Um die Punktmarkierung mit der erfindungsgemäßen besonderen Form zu
bilden, haben die Erfinder eine Anzahl von Experimenten durchgeführt, um
herauszufinden, wie die Wellenlänge, die Energiedichte und die Pulsbreite
eines Laserstrahls Einfluß nehmen. Im Ergebnis verändert die Wellenlänge
nur den Absorptionsanteil des Halbleiter-Wafers, jedoch nichts Anderes.
Wenn zum Beispiel Silizium als Material des Halbleiter-Wafers verwendet
wird, ist es, um die erfindungsgemäße Punktmarkierungsform zu erhalten,
notwendig, das Eindringen in das Silizium mit kleiner werdender Punktform
moderat zu verringern. Folglich wird das bevorzugte Ergebnis bei ungefähr
532 nm erzielt. Die Wellenlänge kann jedoch nicht frei von anderen Bedin
gungen angegeben werden, weil sie sich entsprechend dem Material des zu
markierenden Gegenstandes verändert.
Andererseits wurde im Hinblick auf die Pulsbreite ein Bereich untersucht, in
dem ein zulässiger Bereich für die Energiedichte ausreichend breit einge
stellt werden kann und die Ausgangsleistung des Lasers möglichst weit ab
gesenkt werden kann. Als Ergebnis wurde der Bereich zwischen 10 und 500
ns als zur Herstellung der Punktmarkierungen gemäß der Erfindungen ge
eignet aufgefunden. Bevorzugt ist der Bereich zwischen 50 und 120 ns. Im
Fall von 500 ns und darüber wird die Energiedichte zu hoch, so daß die ge
wünschte Punktmarkierungsform nicht leicht erzielt werden kann und der La
ser selbst unvermeidlicherweise groß wird. Bei einem im ps-Bereich durch
geführten Laserprozeß tritt in erheblichem Umfang Verdampfung auf und ist
der zulässige Energiedichtebereich sehr schmal.
Die Energiedichte hängt stark von der Laserwellenlänge, Pulsbreite und den
optischen Eigenschaften des zu verarbeitenden Materials ab. Folglich ist es
bevorzugt, die Energiedichte sowohl in Abhängigkeit von der Laserwellen
länge als auch der Pulsbreite zu bestimmen. Im Fall der oben spezifizierten
Werte der Laserwellenlänge und der Pulsbreite sind 1,0 bis 3,7 J/m2 geeig
net. Ein stärker bevorzugter Bereich der Energiedichte eines durch die Flüs
sigkristallmaske hindurchgetretenen und aufgeteilten Laserstrahls liegt zwi
schen 1,5 und 3,5 J/cm2.
Genau genommen bildet sich auf der Oberfläche eines Halbleiter-Wafers,
insbesondere auf Silizium, ein dünner Film aus Eigenoxyd. Bei der Erfindung
wird der Oxydfilm gleichzeitig mit verformt. Im Bezug auf eine günstige Ver
formung des Oxydfilms sind daher die folgenden Punkte wichtig:
- 1. Der Schmelzpunkt des Oxydfilms (SiO2) liegt höher als der eines Silizi um-Wafers (Si).
- 2. Der Oxydfilm ist amorph und zeigt keinen klaren Umwandlungspunkt zur flüssigen Phase. Er erweicht in der Umgebung des Schmelzpunkts des Siliziums.
- 3. Der Oxydfilm ist vom sichtbaren Bereich bis in den nahen Infrarotbereich transparent und absorbiert Silizium.
Aus den obigen Punkten ergibt sich, daß bei einer Pulsbestrahlung der Sili
zium-Wafer durch den Oxydfilm direkt geheizt und geschmolzen wird. Der
Oxydfilm wird durch thermische Leitungen vom Silizium aus erreicht und
entsprechend der Oberflächenform des Siliziums durch elastische Verfor
mung zu Punktmarkierungen verformt. Wenn der Oxydfilm dicker wird, ist je
doch der Temperaturanstieg in dem Oxydfilm durch die thermische Leitung
an der Grenzfläche des Oxydfilms, der mit der Außenseite in Kontakt steht,
nicht ausreichend. Folglich entspricht der Temperaturanstieg nicht dem
Umfang der Deformation des Siliziums, und es tritt eine plastische Verfor
mung (Risse) auf.
Die Dicke des Oxydfilms auf der Oberfläche, der bei der Punktmarkierungs
herstellung ähnlich wie bei einem vollständig freiliegenden Wafer im Film
schwingungsmodus ist, hat sich experimentell als zwischen 1500 und 2000
Ångström liegend herausgestellt. Wenn der Oxydfilm auf der Oberfläche ei
ne Dicke von ungefähr 1500 Ångström oder weniger hat, können in dem
Filmschwingungsmodus ähnlich wie bei einem freiliegenden Wafer Punkt
markierungen gebildet werden.
Zusätzlich zu den Markierungsparametern wird vorzugsweise der Parameter
mitbetrachtet, ob die Strahlprofilwandlereinrichtung 5 in Bezug auf die Flüs
sigkristallmaske 4 in einer vorgeschalteten oder nachgeschalteten Stufe an
geordnet ist. Die Strahlprofilwandlereinrichtung 5 hat die Form einer Punkt
matrix der gleichen Größe wie die Pixelmatrix der Flüssigkristallmaske 4 und
wandelt die Energiedichteverteilung eines Laserstrahls in die gewünschte
Verteilung um. Die Strahlprofilwandlereinrichtung stellt die thermische Ver
teilung in den Bestrahlungsmusterpunkten ein und stellt damit die Höhe des
Vorsprungs der Punktmarkierung ein.
Die maximale Länge jedes Pixels in der Flüssigkristallmaske 4 ist spezifiziert
auf 50 bis 2000 µm, und zwar wegen der Auflösungsgrenze bestehender
Linsensysteme, wenn der durch die Flüssigkristallmaske 4 hindurchgelasse
ne Laserstrahl auf den zu markierenden Gegenstand gebündelt wird, so daß
die maximale Länge eines Punkts durch das Linsensystem vorgegeben ist
auf 1 bis 15 µm. Wenn die maximale Länge (Durchmesser) eines Punkts
kleiner als 1 µm ist, ist es schwierig, jeden Punkt durch einen Sensor eines
existierenden optischen Systems auszulesen. Wenn die maximale Länge 15
µm überschreitet, ist nicht nur die Markierung mit einer ausreichenden In
formationsmenge unmöglich, ferner ist die Markierungsfläche eingeschränkt.
Die Werte bilden 3/20 bis 1/100 von 100 µm, welches die maximale Größe
der durch den gegenwärtigen SEMI-Standard zugelassenen Punktmarkie
rung ist. Daraus ist klar, wie klein diese Größen sind.
Fig. 1 ist ein Diagramm zur schematischen Darstellung einer Mikropunkt
markierungsvorrichtung gemäß der Erfindung.
Fig. 2 ist ein Diagramm des Gesamtaufbaus einer allgemeinen einen La
serstrahl verwendenden Punktmarkierungsvorrichtung.
Fig. 3 ist eine mit einem AFM (atomic force microscop, vergleiche Raster
kraftmikroskop) aufgenommene stereoskopische Ansicht der Formen von mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildeten Punktmarkierungen und ihres
Anordnungszustands.
Fig. 4 ist ein Querschnitt durch die Punktmarkierungen in Fig. 3.
Fig. 5A und 5B sind mit dem AFM aufgenommene Querschnitts- und ste
reoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach einem ersten
Ausführungsbeispiel.
Fig. 6A und 6B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und
stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach einem zweiten
Ausführungsbeispiel.
Fig. 7A und 7B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und
stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach einem dritten
Ausführungsbeispiel.
Fig. 8A und 8B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und
stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach einem ersten
Vergleichsbeispiel.
Fig. 9A und 9B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und
stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach einem vierten
Ausführungsbeispiel.
Fig. 10A und 10B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und
stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach einem fünften
Ausführungsbeispiel.
Fig. 11A und 11B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und
stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach einem sech
sten Ausführungsbeispiel.
Fig. 12A und 12B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und
stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach einem siebten
Ausführungsbeispiel.
Fig. 13A und 13B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und
stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach einem zweiten
Vergleichsbeispiel.
Fig. 14A und 14B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und
stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach einem dritten
Vergleichsbeispiel.
Fig. 15A und 15B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und
stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach einem vierten
Vergleichsbeispiel.
Fig. 16A und 16B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und
stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach einem fünften
Vergleichsbeispiel.
Fig. 17A und 17B sind mit einem AFM aufgenommene Querschnitts- und
stereoskopische Ansichten einer Punktmarkierungsform nach einem sech
sten Vergleichsbeispiel.
Fig. 18 ist ein Diagramm der Korrelation zwischen der Energiedichte und
der Höhe des Vorsprungs in den jeweiligen Punktmarkierungen nach dem
ersten bis siebten Ausführungsbeispiel und dem ersten bis sechsten Ver
gleichsbeispiel.
Fig. 19 ist eine Draufsicht, die durch erfindungsgemäße Punktmarkierun
gen angezeigte Buchstaben zeigt.
Fig. 20 ist eine Draufsicht, die durch konventionelle Punktmarkierungen
angezeigte Buchstaben zeigt.
Fig. 21 ist eine stereoskopische Ansicht eines ersten Beispiels für die
Punktmarkierungsform auf der Basis einer Schwingungsmode der Oberflä
che eines Schmelzenbeckens bei einem Punktmarkierungsherstellungspro
zeß.
Fig. 22 ist eine stereoskopische Ansicht eines zweiten Beispiels der
Punktmarkierungsform.
Fig. 23 ist eine stereoskopische Ansicht eines dritten Beispiels der Punkt
markierungsform.
Fig. 24 ist eine stereoskopische Ansicht eines vierten Beispiels der Punkt
markierungsform.
Fig. 25 ist eine stereoskopische Ansicht eines fünften Beispiels der Punkt
markierungsform.
Fig. 26 ist eine stereoskopische Ansicht eines sechsten Beispiels der
Punktmarkierungsform.
Fig. 27 ist eine stereoskopische Ansicht eines siebten Beispiels der
Punktmarkierungsform.
Fig. 28 ist eine stereoskopische Ansicht eines achten Beispiels der Punkt
markierungsform.
Fig. 29 ist eine stereoskopische Ansicht eines neunten Beispiels der
Punktmarkierungsform.
Fig. 30 ist eine stereoskopische Ansicht eines zehnten Beispiels der
Punktmarkierungsform.
Im Folgenden werden bevorzugte Beispiele für die Erfindung zusammen mit
Vergleichsformen anhand der beiliegenden Zeichnungen genauer beschrie
ben.
Fig. 1 ist ein Diagramm, das schematisch ein Ausführungsbeispiel einer
Lasermarkierungsvorrichtung zur Herstellung einer Mikropunktmarkierung
gemäß der Erfindung zeigt.
In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 2 einen Laseroszillator; 3 einen
Strahlhomogenisierer; 4 eine Flüssigkristallmaske; 5 einen Strahlprofil
wandler; und 6 eine Kondensorlinseneinheit, und das Bezugszeichen W be
zeichnet einen zu markierenden Gegenstand. Bei diesem Ausführungsbei
spiel wird als Beispiel für einen zu markierenden Gegenstand W ein Halb
leiter-Wafer verwendet. Der Halbleiter-Wafer W gemäß dem Ausführungs
beispiel stellt nicht nur einen Silizium-Wafer dar, sondern allgemein einen
Wafer, etwa einen Wafer, auf dem ein Oxydfilm oder ein Nitritfilm gebildet
ist, einen Epitaxiehalbleiter-Wafer, und ferner einen Halbleiter-Wafer, der
unter Verwendung von Galliumarsenid oder Indiumphosphid oder einer ent
sprechender Verbindung hergestellt worden ist.
In der Lasermarkiervorrichtung 1 wird ein von dem Laseroszillator 2 abge
strahlter Laserstrahl mit einer Gauß'schen Energiedichteverteilung von dem
Strahlhomogenisierer 3 zu einem mit einer hutförmigen Energiedichtevertei
lung und ungefähr gleichen Spitzenwerten homogenisiert. Die Oberfläche
der Flüssigkristallmaske 4 wird mit dem Laserstrahl mit der wie oben be
schrieben homogenisierten Energiedichteverteilung bestrahlt. Wie allgemein
bekannt, kann auf der Flüssigkristallmaske 4 ein gewünschtes Markie
rungsmuster angezeigt werden. Der Laserstrahl tritt in einem Anzeigebereich
des Musters durch einen Pixelabschnitt in einem lichtdurchlässigen Zustand.
Die Energiedichteverteilung der auf der Pixeleinheitsbasis aufgeteilten je
weiligen transmittierten Lichtmengen hat die gleiche Form wie die durch den
Strahlhomogenisierer 3 homogenisierte und ist gleichmäßig.
Als Strahlhomogenisierer 3 wird allgemein eine optische Systemkomponente
bezeichnet, die einen Laserstrahl mit zum Beispiel einer Gauß'schen Ener
giedichteverteilung eine homogenisierte Energiedichteverteilungsform an
nehmen läßt. Beispielsweise gibt es optische Komponenten eines Systems
zur Bestrahlung der Oberfläche einer gesamten Maske unter Verwendung
einer Fliegenaugenlinse, binärer Optiken oder einer zylindrischen Linse oder
zum Abrastern der Oberfläche einer Maske mit einer Spiegelbetätigung
durch ein Betätigungselement, etwa mit einem Polygonspiegel oder einem
Spiegelscanner.
Bei der Erfindung wird, wie oben beschrieben, die Pulsbreite des Laser
strahls 10 bis 500 ns und die Energiedichte innerhalb eines Bereichs von
0,15 bis 3,5 J/cm2 gesteuert. Wenn der Laserstrahl innerhalb dieser numeri
schen Wertebereiche gesteuert wird, können die Punktmarkierungen mit der
besonderen erfindungsgemäßen Form hergestellt werden.
Die pro Zeiteinheit in der Flüssigkristallmaske 4 bestrahlte Fläche entspricht
der Punktzahl 10 × 11. All diese Punkte werden mit dem Laserstrahl auf
einmal bestrahlt. Da diese Punktzahl häufig genügt, kann das Markierungs
muster in eine Mehrzahl von Abschnitte aufgeteilt werden, und die Flüssig
kristallmaske kann die Abschnitte sequenziell anzeigen. Durch Umschalten
und Kombinieren der Abschnitte kann das gesamte Markierungsmuster auf
der Wafer-Oberfläche hergestellt werden. Um ein Bild auf der Oberfläche
des Wafers herzustellen, ist es in diesem Fall natürlich notwendig, den Wa
fer oder die Bestrahlungsposition zu bewegen. Zu dieser Bewegung sind
verschiedene konventionell bekannte Verfahren geeignet.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird der Strahlprofilwandler 5 mit einem La
serstrahl auf Punkteinheitsbasis bestrahlt, der durch die Flüssigkristallmaske
4 hindurchgetreten ist. In dem Strahlprofilwandler 5 sind optische Kompo
nenten einer Matrix ähnlich angeordnet, und zwar entsprechend den in einer
Matrix der Flüssigkristallmaske 4 angeordneten Flüssigkristallen. Daher läuft
der durch die Flüssigkristallmaske 4 hindurchgegangene Laserstrahl durch
den Strahlprofilwandler 5 auf Punkteinheitsbasis in einer 1 : 1-Entsprechung
und ein Laserstrahl mit der durch den Strahlhomogenisierer 3 homogeni
sierten Energiedichte wird in einen Laserstrahl mit einer zur Herstellung ei
nes erfindungsgemäß besonderen Mikrolochmusters notwendigen Energie
dichteverteilung umgewandelt. Obwohl die Energiedichteverteilung des
durch die Flüssigkristallmaske 4 hindurchgetretenen Laserstrahls bei dem
Ausführungsbeispiel in die erforderliche Energiedichteverteilung umgewan
delt wird, indem man den Laserstrahl durch den Strahlprofilwandler 5 hin
durchlaufen läßt, gibt es auch den Fall, daß der Laserstrahl ohne Umwand
lung des Profils der Energiedichteverteilung durch den Strahlprofilwandler 5
direkt zu der Linseneinheit 6 geführt wird.
Der durch den Strahlprofilwandler 5 hindurchgetretene Laserstrahl wird mit
der Linseneinheit 6 auf eine vorbestimmte Position auf der Oberfläche des
Halbleiter-Wafers W gebündelt, wodurch die gewünschte Punktmarkierung
auf der Oberfläche durchgeführt wird. Bei der Erfindung ist die maximale
Länge jedes Pixels in dem Flüssigkristall von 50 bis 2000 µm durch die Lin
seneinheit 6 auf 1 bis 15 µm auf der Oberfläche des Halbleiter-Wafers W
verringert. Bei einer gleichförmigen Herstellung einer Markierung auf Mikro
meter-Skala auf den Oberflächen einer Mehrzahl von Wafern ist es notwen
dig, den Abstand zwischen der Markierungsoberfläche und einer Konden
satorlinse und die optische Achse auf Mikrometerskala einzustellen. Gemäß
dem Ausführungsbeispiel wird der Brennpunkt durch Messen der Höhe mit
einem Konfokalverfahren erfaßt, das allgemein bei Lasermikroskopen oder
dergleichen verwendet wird, der erhaltene Wert zu einem Feinpositionie
rungsmechanismus in vertikaler Richtung der Linse zurückgeführt und der
Brennpunkt automatisch eingestellt. Zur Einstellung der optischen Achse
und Positionierung und Einstellung der optischen Komponenten wird ein all
gemein bekanntes Verfahren verwendet. Zum Beispiel wird die Einstellung
mit einem Schraubeneinstellmechanismus so durchgeführt, daß ein Objekt
mit Führungslicht von einem He-Ne-Laser oder dergleichen auf einen vorge
gebenen Referenzpunkt eingestellt wird. Die Einstellung muß nur einmal
beim Zusammenbau vorgenommen werden.
Die maximale Länge der Mikropunktmarkierung liegt erfindungsgemäß daher
in dem Bereich von 1 bis 15 µm. Die Abmessung des Vorsprungs/der Aus
nehmung beträgt bei einem Fall, bei dem der Randabschnitt des Vorsprungs
leicht zurückspringt, zwischen 0,01 und 5 µm. Um eine Punktmarkierung mit
solchen Abmessungen herzustellen, muß die Länge einer Seite jedes Punkts
in der Flüssigkristallmaske 4 50 bis 2000 µm betragen, um die Markierungs
herstellung auf dem Bestrahlungspunkt auf der Oberfläche des Halbleiter-
Wafers W durch die Begrenzung der Auflösung der Kondensatorlinsenein
heit oder dergleichen nicht zu stören. Wenn ferner der Abstand zwischen
dem Strahlprofilwandler 5 und der Flüssigkristallmaske 4 zu groß oder zu
klein wird, kann aufgrund des Einflusses von Randstrahlen oder von Instabi
litäten der optischen Achse eine auf der Oberfläche des Wafers gebildete
Markierung gestört sein. Daher ist es bei dem Ausführungsbeispiel notwen
dig, den Abstand X zwischen dem Strahlprofilwandler 5 und der Flüssigkri
stallmaske 4 auf einen Wert einzustellen, der 0 bis 10 mal so lang wie die
maximale Länge Y jedes Pixels in der Flüssigkristallmaske 4 ist. Durch Ein
stellen des Abstands innerhalb eines solchen Bereichs wird das auf der
Wafer-Oberfläche hergestellte Bild klarer.
Der Strahlprofilwandler 5 ist eine optische Komponente zum Umwandeln der
durch den Strahlhomogenisierer 3 homogenisierten Energiedichteverteilung
in eine optimale Energiedichteverteilung, um die erfindungsgemäße beson
dere Punktform zu erzielen. Zum Beispiel kann durch optionales Beeinflus
sen eines Beugungsphänomens, eines Brechungsphänomens oder der
Lichtdurchlässigkeit das Profil der Energiedichteverteilung eines auftreffen
den Laserstrahls am laserbestrahlten Punkt in ein beliebiges Profil umge
wandelt werden. Als optische Komponente können zum Beispiel ein opti
sches Beugungselement, ein holographisches optisches Element, eine kon
vexe Mikrolinsenanordnung (array) oder ein Flüssigkristall selbst verwendet
werden. Solche Elemente oder dergleichen sind in einer Matrix angeordnet
und werden als Strahlprofilwandler 5 verwendet.
Die Fig. 3 und 4 illustrieren eine typische Form und Anordnung der
durch das erfindungsgemäße Verfahren gebildeten Punktmarkierungen.
Fig. 3 (DOT steht darin für Punkt) ist eine mit einem AFM aufgenommene
stereoskopische Ansicht, und Fig. 4 ist ein mit dem AFM aufgenommener
Querschnitt. Erfindungsgemäß ist die Form jeder auf der Oberfläche des
Halbleiter-Wafers W gebildeten Punktmarkierung ein Quadrat von 3,6 µm,
und der Abstand zwischen benachbarten Punkten beträgt 4,5 µm. Wie sich
aus diesen Diagrammen ergibt, werden auf der Oberfläche des Halbleiter-
Wafers W jeweils fast konische Punktmarkierungen gebildet durch einen
entsprechend den jeweiligen Pixeln der Flüssigkristallmaske aufgeteilten La
serstrahl. Ferner sind die Punktmarkierungen als 11 × 10-Muster regelmäßig
angeordnet und sind ihre Höhen fast die gleichen, weil die Energieverteilung
des auf die Flüssigkristallmaske 4 gestrahlten Laserstrahls durch den
Strahlhomogenisierer 3 homogenisiert ist.
Die Abmessung der erfindungsgemäßen Mikropunktmarkierung ist wie oben
beschrieben. Das heißt, daß die maximale Länge entlang der Oberfläche
des zu markierenden Gegenstandes W 1 bis 15 µm und die Höhe des Vor
sprungs 0,01 bis 5 µm beträgt. Die Werte wurden durch verschiedene Expe
rimente ermittelt und liegen in dem Bereich zwischen dem Minimum und dem
Maximum, die zur Sicherstellung der Sichtbarkeit mit einem bestehenden
optischen Sensor und ausreichender Freiheit hinsichtlich der Markierungs
fläche notwendig sind.
Die 5A, 5B bis 17A, 17B illustrieren die besonderen erfindungsgemäßen
Formen von Punktmarkierungen, die mit den Parametern des erfindungsge
mäßen Verfahrens durch die bei dem Ausführungsbeispiel verwendete La
sermarkierungsvorrichtung 1 hergestellt wurden, und die Formen von mit
anderen Parametern mit der Vorrichtung 1 gebildeten Punktmarkierungen.
Die Lasermarkierungsvorrichtung 1 ist wie folgt spezifiziert.
Lasermedium: | Nd: YAG-Laser |
Laserwellenlänge: | 532 nm |
Mode: | TEM00 |
Durchschnittsausgangsleistung: | 4 W bei 1 kHz |
Pulsbreite: | 100 ns bei 1 kHz |
Es wurde ein Vorabexperiment durchgeführt im Hinblick auf die Laserstrahl
wellenlänge für die Erfindung. Verschiedene Vorabexperimente wurden
durchgeführt, indem die Wellenlänge des Laserstrahls auf die drei Werte
355 nm, 532 nm und 1064 nm und die Energiedichte auf 0,14 bis 3,1 J/cm2
eingestellt wurden, entsprechend den Ausführungsbeispielen der Erfindung
und Vergleichsbeispielen, die im Folgenden beschrieben werden, und die
Pulsbreite in dem Bereich von 10 bis 700 nm (richtig: ns) und 20 ps einge
stellt wurde. Obwohl sich der Absorptionsanteil von Silizium abhängig davon
unterscheidet, ob die Wellenlänge des Laserstrahls 532 nm oder 1064 nm
beträgt, wurde im wesentlichen die gleiche Tendenz beobachtet. Das Ein
dringen in das Silizium war im Fall der Wellenlänge 532 nm jedoch geringer.
Bessere Ergebnisse wurden mit kleinerer Punktgröße erzielt. Wenn ande
rerseits die Wellenlänge des Laserstrahls auf 355 nm eingestellt wird, ist
das Eindringen in das Silizium zu gering und tritt auf der Siliziumoberfläche
zu leicht ein Verdampfen auf. Die Wellenlänge des Laserstrahls wird daher
bei dem Ausführungsbeispiel auf 532 nm eingestellt. Die Wellenlänge des
Laserstrahls ist jedoch bei der Erfindung nicht allgemein festgelegt.
Für das Ausführungsbeispiel können als Laserstrahl erwähnt werden ein
durch eine YAG-Laseroszillationsvorrichtung erzeugter, eine zweite Harmo
nische einer YV04-Laseroszillationsvorrichtung, ein von einer Titan-Saphir-
Laseroszillationsvorrichtung erzeugter Laserstrahl und dergleichen.
Die Fig. 5A, 5B bis 17A, 17B zeigen die Formen und Abmessungen von
Punktmarkierungen entsprechend den Ausführungsbeispielen 1 bis 7 und
den Vergleichsbeispielen 1 bis 6, wobei die obigen Markierungsparameter
verwendet wurden und ferner der Durchmesser des auf der Oberfläche des
Halbleiter-Wafers W gebildeten Punkts, die Energiedichte des Laserstrahls
und die Pulsbreite des Laserstrahls verändert wurden.
Die Fig. 5A und 5B zeigen Form und Abmessung einer auf der Oberflä
che des Halbleiter-Wafers W mit den Markierungsparametern des Ausfüh
rungsbeispiels 1 gebildeten Punktmarkierung. Obwohl es in den Diagram
men um die Punktmarkierung herum eine ringförmige Ausnehmung gibt,
weist dis Punktmarkierung einen fast konischen Vorsprung auf, der sich im
Zentralbereich hoch nach oben aufwölbt. Der Kontrast zwischen dem Vor
sprung und dem Randbereich ist hoch, und eine ausreichende Sichtbarkeit
ist sichergestellt.
Die Fig. 6A, 6B, 7A und 7B illustrieren Formen und Abmessungen von
auf der Oberfläche des Halbleiter-Wafers W mit den Markierungsparametern
der Ausführungsbeispiele 2 bzw. 3 gebildeten Punktmarkierungen. In allen
Diagrammen ist der Randbereich der Punktmarkierung fast flach und weist
die Punktmarkierung einen fast konischen Vorsprung auf, der sich nach
oben hoch aufwölbt. Der Kontrast zwischen den jeweiligen Punkten und ih
rem Randbereich ist hoch, und eine ausreichende Sichtbarkeit ist sicherge
stellt.
Bei dem in den Fig. 8A und 88 gezeigten Vergleichsbeispiel 1 beträgt
die Energiedichte 0,96 (< 10) J/cm2, obwohl die Länge des Punkts die glei
che wie bei den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 ist (die Länge einer Seite des
Quadrats beträgt 7,2 µm). Daher hat der Punkt eine große Ausnehmung im
Zentralbereich, ist der Kontrast viel kleiner als im Vergleich zu den Ausfüh
rungsbeispielen und die Sichtbarkeit niedrig.
Die Fig. 9A und 9B illustrieren Form und Abmessung einer auf der Ober
fläche des Halbleiter-Wafers W mit den Markierungsparametern des Ausfüh
rungsbeispiels 4 gebildeten Punktmarkierung. Obwohl beim Ausführungs
beispiel 4 die Länge des Punkts (Länge einer Seite des Quadrats) 3,6 µm
beträgt, nämlich die gleiche wie bei den Ausführungsbeispielen 5 bis 7, ist
der bergförmige Vorsprung vertikal aufgeteilt in zwei Abschnitte und in dem
Randbereich eine kleine Ausnehmung gebildet. Da der Vorsprung insgesamt
groß ist, ist der Kontrast zwischen dem Punkt und dem Randbereich hoch
und die Sichtbarkeit hoch.
Die Fig. 10A und 10B und die Fig. 11A und 11B zeigen Formen und
Abmessungen von auf der Oberfläche des Halbleiter-Wafers W mit den
Markierungsparametern des Ausführungsbeispiels 5 bzw. 6 gebildeten
Punktmarkierungen. In den Diagrammen hat die Punktmarkierung, obwohl
es im Randbereich der Punktmarkierung in ähnlicher Weise wie beim Aus
führungsbeispiel 1 eine ringförmige Ausnehmung gibt, einen fast konisch
geformten Vorsprung, der sich im Zentrum hoch aufwölbt. Der Kontrast zwi
schen der Punktmarkierung und dem Randbereich ist hoch und eine ausrei
chende Sichtbarkeit sichergestellt.
Die Fig. 12A und 12B zeigen Form und Abmessung der auf der Oberflä
che des Halbleiter-Wafers W mit den Markierungsparametern des Ausfüh
rungsbeispiels 7 gebildeten Punktmarkierungen. In dem Diagramm ist der
Rand der Punktmarkierung fast flach in ähnlicher Weise wie beim Ausfüh
rungsbeispiel 3 und weist die Punktmarkierung einen sich hoch nach oben
aufwölbenden, fast konisch geformten Vorsprung auf. Obwohl die Länge des
Punkts gering ist, ist die Punktmarkierung im Hinblick auf die Sichtbarkeit die
Beste. Diese Form des Punktes ist erfindungsgemäß ideal.
Die Vergleichsbeispiele 2 bis 6 in den Fig. 13A, 13B bis 17A, 17B kön
nen unabhängig von den Formen nicht als Ausführungsbeispiele der Erfin
dung betrachtet werden, obwohl sie in Tabelle 1 auch gezeigt sind, weil die
Länge der Punktmarkierung (die maximale Länge entlang der Oberfläche
des Halbleiter-Wafers W) den Bereich von 1 bis 15 µm gemäß der Erfindung
überschreitet. Insbesondere hat jedes der Vergleichsbeispiele 3 bis 5 aus
den Fig. 13A, 13B bis 16A, 16B eine große Ausnehmung im Zentralbe
reich. In beiden Vergleichsbeispielen 2 und 3 in den Fig. 13A, 13B und
14A, 148 sind um den Zentralbereich herum ringförmige flache Ausnehmun
gen gebildet und ist der Kontrast zwischen der Punktmarkierung und dem
flachen Randbereich gering. Wenn die Punktmarkierung nicht groß ist, ist
die Sichtbarkeit gering.
Bei dem in den Fig. 17A, 17B gezeigten Vergleichsbeispiel 6 ist der
Rand flach und weist die Punktmarkierung einen vulkanförmigen Vorsprung
mit einer Ausnehmung in der Mitte auf. Da der Kontrast hoch ist, ist eine
ausreichende Sichtbarkeit sichergestellt. Die Form des Vergleichsbeispiels 6
ist als gewöhnliche Punktmarkierung äußerst wirksam.
Fig. 18 ist ein durch Auftragen der Energiedichte und der Höhe des Vor
sprungs bei jeder der Punktmarkierungen aus den Ausführungsbeispielen
und Vergleichsbeispielen erhaltenes Diagramm. Die Punktmarkierung mit
der erfindungsgemäßen besonderen Form weist einen Vorsprung auf. Wie
sich aus dem Diagramm erklärt, muß bei allen Ausführungsbeispielen mit ei
ner Mikropunktmarkierung mit der Länge (der Länge einer Seite eines qua
dratischen Punkts ist 3,6 µm oder 7,2 um) unter der maximalen Länge der
erfindungsgemäßen Mikropunktmarkierung die Energiedichte mindestens 1
J/cm2 betragen.
Das Folgende erklärt sich aus den Fig. 13A, 13B bis 18, Ausführungs
beispielen 1 bis 6 und Vergleichsbeispielen 1 bis 7.
- 1. Um so kleiner der Durchmesser (maximale Länge) der Punktmarkierung ist, um so leichter läßt sich ein Vorsprung bilden. Um so kleiner der Durchmesser der Punktmarkierung ist, um so kürzer ist die Länge der freien Grenzfläche. Da die Viskosität von Siliziumlösung bzw. Silizium schmelze bei konstanter Temperatur konstant ist, kann man sagen, das im Ergebnis eine niedrigere Vibrationsmode dominant wird.
- 2. Bei der Herstellung eines Vorsprungs mit der gleichen Höhe ist mit klei nerem Durchmesser der Punktmarkierung eine höhere Energiedichte er forderlich. Konkret entspricht dies dem Fall, bei dem der Abstand zwi schen festen Enden verkürzt wird, während eine Filmschwingungsampli tude auf gleichem Wert gehalten wird. Mit kürzerem Abstand zwischen den festen Enden ist eine größere äußere Kraft (Temperaturverteilung der Pulsbestrahlung = Oberflächenspannung) erforderlich.
- 3. Eine Punktmarkierung mit einer bestimmten Größe liegt bei einer niedri geren Schwingungsmode, die sicher einen Vorsprung hat. Wenn in der obigen Tabelle 1 der Durchmesser der Punktmarkierung 3,6 µm beträgt, zeigen alle Ausführungsbeispiele unabhängig von ihren Formen Vor sprünge.
- 4. Eine Punktmarkierung mit einer bestimmten Größe oder darüber liegt immer in der Schwingungsmode mit einer Ausnehmungsform. Das be deutet, daß zwischen dem Fall mit dominanter Vorsprungform und dem Fall mit dominanter Ausnehmungsform im Bereich von Durchmessern zwischen 20 und 30 µm der Punktmarkierung ein Übergangspunkt exi stiert. Der Wert bestimmt sich allgemein aus der Viskosität von Silizium lösung bzw. Siliziumschmelze, der Tiefe des Schmelzenbeckens und der Größe des Schmelzenbeckens (Durchmesser der Punktmarkierung).
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß durch Einstellen der verschiedenen
durch die Erfindung spezifizierten Markierungsparameter die kleine Größe
der erfindungsgemäßen besonderen Punktmarkierung sicher und genau
festgelegt werden kann.
Fig. 19 zeigt eine Anordnung von Punktmarkierungen zur Anzeige von
Buchstaben, die durch eine Punktmarkierung nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren erzielt wurde. Fig. 20 zeigt eine Anordnung von Punktmarkie
rungen zur Anzeige von Buchstaben, die durch konventionelle Punktmarkie
rungen erzielt wurde. Im Falle eines 2D-Codes ist die Relativposition der
Punkte auf 20% oder weniger spezifiziert. Wenn zum Beispiel eine Punkt
markierung von einem ∅ von 5 µm vorliegt, tritt statistisch bei einer Positio
niergenauigkeit einer Stufe bei +/- 1 µm eine Positionsabweichung von 20%
auf.
Bei dem konventionellen Markierverfahren sind die durch die Punkte gebil
deten Buchstaben gestört, wie Fig. 20 zeigt, und zwar in Bezug auf die Po
sition (richtig: Genauigkeit) der Punkte. Folglich lassen sie sich nicht als 2D-
Code auslesen. Andererseits ist die Relativposition benachbarter Punkte wie
bei der Punktmarkierung der Erfindung aus Fig. 19 im Prinzip 0, wenn die
Linsenaberation nicht berücksichtigt wird. Da die Aberation einer Linse im
Außenrandbereich der Linse ansteigt, kann bei Verwendung des Zentralbe
reichs (effektives Gesichtsfeld) der Linse die Aberation als praktisch 0 ange
sehen werden. Folglich können regelmäßige und genaue Punkte gebildet
werden, wie in Fig. 19 gezeigt.
Wie sich aus der obigen Beschreibung erklärt, können mit der erfindungs
gemäßen Punktmarkierungsform und dem erfindungsgemäßen Punktmarkie
rungsverfahren Mikropunktmarkierungen mit gleichmäßigen Formen von je
weils 3/20 bis 1/100 im Vergleich zur konventionellen Form in den Flächen
regelmäßig und genau auf der Punkteinheitsbasis auf der Oberfläche des
Halbleiter-Wafers gebildet werden. Da die Punktmarkierung eine besondere
Form hat, deren Zentralbereich vorspringt, was konventionell nicht erzielt
wird, ist darüber hinaus die Sichtbarkeit der Punktmarkierung hervorragend
und funktioniert die Markierungsform in ausreichender Weise als 2D-Code.
Da die Größe der erfindungsgemäßen Punktmarkierung im Vergleich zu der
Größe einer konventionellen Punktmarkierung sehr verringert ist, wie oben
erklärt, und die Grenze zwischen den benachbarten Punktmarkierungen
deutlich zu sehen ist, kann eine Anzahl von Punktmarkierungen in der glei
chen Fläche vorgenommen werden. Damit steigt nicht nur die Markierungs
fläche an, sondern auch der Freiheitsgrad bei der Auswahl der Markierungs
fläche.
Insbesondere können die folgenden Wirkungen erzielt werden.
- 1. Auf der Oberfläche eines Wafers kann zu einer beliebigen Zeit eine Mar
kierung gebildet werden.
Zum Beispiel können Auslieferungstestdaten eines Wafers oder derglei chen beim Ausliefern des Wafers durch einen Siliziumhersteller ohne Einflußnahme durch die Anwendung durch den Bauelementehersteller, dem der Wafer geliefert wird, als Markierung vorgenommen werden. In gleicher Weise können nicht nur Testdaten während eines beliebigen Prozesses, sondern auch Wafer-ID-Markierungen des Bauelementher stellers durch den Bauelementhersteller vorgenommen werden. Wenn die Auslieferung auf Wafer-Einheitsbasis durchgeführt wird, können fer ner in der Fläche die Testdaten für jeden Chip, die Wafer-ID und die Chip-ID markiert werden. Ferner können durch Herstellen einer Markie rung an einer Kerbe oder einer Ecke einer Orientierungsflachstelle (ori entation flat) Befürchtungen, daß die Markierung zu klein ist, um wieder gefunden zu werden, beseitigt werden. - 2. Aus einem Wafer lassen sich mehr Chips erhalten.
Konventionell ist es erforderlich, einen Chip durch kreisförmiges Auftei len eines Wafers auszulegen, um die Markierungsfläche auch für eine Kerbe sicherzustellen. Mit dem erfindungsgemäßen Punktmarkierungs verfahren kann jedoch die effektive Chipfläche vergrößert werden, da die für die Markierung vorgesehene Fläche weggelassen werden kann. Damit kann die Erfindung direkt zu einer verbesserten Ausbeute aus dem Wafer beitragen. - 3. Der Auslegungs- bzw. Designaufwand wird verringert.
Da es nicht notwendig ist, die Markierungsfläche bei der Auslegung bzw. dem Design der Chips vorzusehen, kann der Designer den Chip frei auslegen.
Für die Erfindung ist es von Vorteil, daß im Allgemeinen im äußersten Wafer-Bereich von 2 mm, insbesondere an der Außenseite von 1 mm, keine Filmherstellung erfolgt und diese Fläche in einem praktisch unbe deckten Wafer-Zustand ist. Daher kann in dieser Fläche in stabiler Wei se markiert werden.
Claims (4)
1. Mikropunktmarkierung gebildet durch einen Laserstrahl auf der Oberflä
che eines zu markierenden Gegenstandes unter Verwendung eines La
sers als Lichtquelle, dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Mikropunktmarkierung durch jeweils an einem Laserbestrahlung punkt gebildete Punktmarkierungen aufgebaut ist,
- - die Markierung einen Vorsprung aufweist, der im Zentralbereich von der Oberfläche des zu markierenden Gegenstandes nach oben gewölbt ist, und
- - die Länge jeder Punktmarkierung entlang der Oberfläche des zu mar kierenden Gegenstandes 1 bis 15 µm und die Höhe des Vorsprungs 0,01 bis 5 µm beträgt.
2. Verfahren zur Herstellung einer Markierung aus Punkten auf der Oberflä
che eines zu markierenden Gegenstandes mit von einem Pulslaseroszil
lator (2) ausgestrahlten Laserstrahlen, gekennzeichnet durch die Schrit
te:
- - Homogenisieren der Energieverteilung des von dem Laseroszillator (2) ausgestrahlten Laserstrahls mit einem Strahlhomogenisierer (3);
- - Herstellen eines gewünschten Musters durch Steuern einer Flüssigkri stallmaske (4), in der die maximale Länge jedes Pixels 50 bis 2000 µm beträgt, und Bestrahlen der Flüssigkristallmaske (4) mit dem durch den Strahlhomogenisierer (3) homogenisierten Laserstrahl;
- - Einstellen der Energiedichte eines Teil-Laserstrahls, der durch die Flüssigkristallmaske (4) hindurchgetreten ist, auf 1,0 bis 3,7 J/cm2; und
- - Bündeln des Laserstrahls, der durch die Flüssigkristallmaske (4) hin durchgetreten ist, auf die Oberfläche des zu markierenden Gegen standes für jeden Punkt mit einer Linseneinheit (6), so daß die Maxi mallänge jedes Punktes eingestellt ist auf 1 bis 15 µm.
3. Mikropunktmarkierungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Energiedichte des Teil-Laserstrahls, der durch die
Flüssigkristallmaske (4) hindurchgetreten ist, 1,5 bis 3,5 J/cm2 beträgt.
4. Mikropunktmarkierungsverfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß in einer der Flüssigkristallmaske (4) vorgeschalteten
oder nachgeschalteten Position eine Strahlprofilwandlereinrichtung (5)
vorgesehen ist, die die Form einer Punktmatrix des gleichen Formats wie
die Pixelmatrix der Flüssigkristallmaske (4) aufweist und eine Energie
dichteverteilung des Laserstrahls in eine gewünschte Verteilung um
wandelt.
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