JP2001180038A - レーザマーキング方法及び同方法を実施するためのレーザマーカ - Google Patents

レーザマーキング方法及び同方法を実施するためのレーザマーカ

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JP2001180038A JP36664799A JP36664799A JP2001180038A JP 2001180038 A JP2001180038 A JP 2001180038A JP 36664799 A JP36664799 A JP 36664799A JP 36664799 A JP36664799 A JP 36664799A JP 2001180038 A JP2001180038 A JP 2001180038A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 刻印パターンを隣接するドット間の融合なく
高精度に刻印することができると共に、刻印パターンの
光学的な視認性の向上と効率的なマーキングを実現でき
るレーザマーキング方法とレーザマーカを提供する。 【解決手段】 パターン表示装置(2) の表示領域にレー
ザビームを照射し、該照射領域に表示された所要の表示
パターンを通して被マーキング物品(4) の表面に所要の
刻印パターンを刻印するレーザマーキング方法にあっ
て、被マーキング物品(4) の刻印面に一括して形成され
る隣接するドットマークの中心間距離(p)を、ドットマ
ークの行列方向の寸法をａ，ｂ、行列方向に隣合うドッ
トマーク間の間隙をｃとしたとき、ｐ≧｛（ａ＋ｃ）2
＋（ｂ＋ｃ）2 ｝1/2 ( 但し、ｃ≧０) の式を満足する
ように設定する。その結果、ドットマーキング時に隣接
するドットマークが融合せず、所望の形態を保持して整
然と形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の技術分野】本発明はレーザマーカ及び同マー
カによるレーザマーキング方法に係わり、特に、狭小領
域に製品管理用或いは各種セキュリティ用等のため、レ
ーザビームの照射により被マーキング物品の刻印領域に
刻印される多数の微小ドット状マークから形成される刻
印パターンにあって、行列方向に隣接するドット状マー
ク間の融合が発生せず、光学的な視認性を向上させたレ
ーザマーキング方法とレーザマーカに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、半導体の製造工程にあっては、
この半導体の各製造工程ごとに多様で且つ厳密な製造条
件を設定する必要があり、製品或いは各種セキュリティ
等を管理するために、半導体ウェハの一部表面には、数
字、文字或いは記号等からなる情報用の刻印パターンが
マトリックス状にドット表示されている。
【０００３】最近の半導体製品等ワークの小型化に伴っ
て、半導体ウェハにおける刻印（マーキング）領域は極
めて狭い領域に限られ、マーキングする刻印パターンに
あっては、微小で且つ高精度のものが要求されている。
【０００４】このマーキングは、図１１〜図１３に示す
ように、通常、連続パルスレーザビームを光学系を介し
て被マーキング物品としての半導体ウェハ４の一部表面
に照射することによりなされる。図１１に示すように、
レーザマーカ１は、パターン表示装置としての液晶マス
ク２の照射領域にレーザ発振器３からのレーザビームを
一括照射又はラスタ走査させて照射し、液晶マスク２の
照射領域に駆動表示された所要の表示パターン５を透過
するレーザビームにより、レンズユニット６を介して半
導体ウェハ４の表面に所要の刻印パターンを刻印するも
のである。
【０００５】制御装置８は、レーザ発振器３、液晶マス
ク２、液晶マスク２の透過ビームをドット単位で半導体
ウェハ４の表面に結像させるレンズユニット６、半導体
ウェハ４を搬送する搬送装置７、図示しない光学系素子
等の動作を制御する。
【０００６】制御装置８は、図示しないコンピュータシ
ステムの主プログラムの指令に従って、これらの装置
２、３、７等に制御信号を出力するようになっている。
前記液晶マスク２の照射領域には、パターン表示駆動体
としての液晶がマトリックス状に配列され、透過又は非
透過可能な所要の表示パターン５が駆動表示される。こ
の制御装置８に基づいて液晶マスク２の各液晶単位で任
意の液晶を駆動制御することにより、所要のパターンが
駆動表示される。液晶マスク２は、電圧無印加の液晶は
光反射状態になり、電圧印加の液晶は光透過状態になる
透過型液晶装置である。この透過型液晶装置としてのマ
スク２は、所定ドット数からなるドットマトリックス状
に配された液晶で構成されている。所要の表示パターン
５は図示しないコンピュータシステムによって選択され
る。この選択は外部操作によって行うこともできる。
【０００７】液晶マスク２は広く知られているように所
要の表示パターン５に対応して各液晶単位で光透過部分
及び光非透過部分を駆動表示することが可能であり、こ
の液晶マスク２は、複数の平行電極線が液晶の表裏面間
で互いに交差するように設けられ、各要素電極に刻印パ
ターンに応じた電圧を印加するようになっている。レー
ザビームは同パターン照射領域内の光透過可能な状態に
ある各液晶部分を透過する。これにより、所要の刻印パ
ターンが被マーキング物品４の表面に形成される。
【０００８】半導体ウェハ４の表面に刻印される所要の
刻印パターンは、例えば、「０」を光反射部分（無刻印
部分）、「１」を光透過部分（刻印部分）として変換し
たドット情報として、制御装置８のメモリ内の所定のア
ドレス群内に記憶されている。この制御装置８は、図示
しないマイクロコンピュータの主プログラムの指令に基
づいて所要のドット情報を処理するように構成される。
【０００９】これにより、所定の電圧が液晶マスク２の
所望の電圧印加部に印加され、所要の表示パターン５が
液晶マスク２にドット表示される。図１４に示す例で
は、パターン表示駆動体の照射領域は無刻印部分１６と
刻印部分１７のように１マーク当り（３〜７）ドット×
（６又は７）ドットのドットマトリックス状の液晶で構
成されている。この液晶マスク２の表示パターン５は制
御装置８の指令によって、表示パターン５の表示に合せ
て表示領域内をレーザ発信器３からのレーザビームを一
括照射又はラスタ走査させることにより、図１５に示す
ように、半導体ウェハ４の表面に所要の刻印パターン１
８を刻印させる。
【００１０】図１２に示すように、レーザマーカ９は所
謂ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）のようなマル
チミラーモジュールを用いている。図１３に示されたレ
ーザマーカ１１は音響光学素子１２を偏向素子として用
いたもので、素子を駆動制御するものである。液晶マス
ク上のマルチミラーモジュール１０及び音響光学素子１
２の照射領域には、所要の表示パターンが駆動制御され
る。この表示パターンに合せて、ウェハ４の表面には、
レーザ発振器３からのレーザビームの照射による多数の
ドットマークからなる所要の刻印パターンが刻印され
る。
【００１１】これらは、図１１と同様にマイクロコンピ
ュータ（図示しない）の主プログラムの指令に従った制
御装置（図示しない）により制御され、この制御装置
は、所要のパターン表示駆動体の照射領域における刻印
部分と無刻印部分として変換したドット情報に基づいて
各装置の動作を実行するようになっている。このドット
情報に基づいて、マルチミラーモジュール１０及び音響
光学素子１２は一種のパターン表示装置として機能す
る。図１１〜図１３に示された各レーザマーカ１、９、
１１のレーザ光軸上には、回折現象を利用する光学部
材、反射現象を利用する光学部材、或いは屈折現象を利
用する光学部材等が配置される。なお、図１２におい
て、符号１３はレーザ吸収板、１４はミラーであり、図
１３において、符号１５はｆ−θレンズである。
【００１２】レーザ光による一般的なレーザマーカとし
ては、例えば、特開平２−２０５２８１号公報に示され
ているように、比較的小さいエネルギーのパルスレーザ
光を同一ポイントに重複して照射するものがある。この
マーキング方式は１回目のレーザパルス照射を１ＫＨZ
以下の周波数とし、続いて照射されるレーザパルスの周
波数を２〜５ＫＨZ の高繰り返し周波数として、０．５
〜１．０μｍ或いは１．０〜１．５μｍの深さのドット
を形成している。
【００１３】従来のこの種のドットマーキング方式によ
れば、先ず半導体ウェハに印字するための文字入力、マ
ーキングパターンが入力部で設定される。マーカーコン
トローラは、設定されたマーキングパターンに従って所
定の深さをもつドットをウェハにマーキングするため、
光学系素子を制御し、１個のドットに対して１回のＱス
イッチパルスでマーキングする。また、特開平９−２０
６９６５号公報に示されているように、マトリックス状
に二次元的に配列された多数の可動ミラーをパターン指
示部の電気信号に基づいてミラー制御部により制御し、
レーザ光を被マーキング物品の表面に照射するレーザマ
ーカがある。
【００１４】ところで、これらの従来のマーキング方式
によってドットマーキングがなされた半導体ウェハは、
ドットによる刻印（マーキング）パターンを読み取るこ
とによって生産管理等の情報が各ウェハ毎に管理され
る。このドットによるマーキングパターンは、例えば、
特開平２−２９９２１６号公報に示されているように、
Ｈｅ−Ｎｅレーザのレーザ光の照射による反射率の変
化、或いは通常のレーザ光の熱波の振動の変化として読
み取られ、その読み取られた情報に基づいて、以降の製
造工程における各種の製造条件が設定される。
【００１５】従って、この読み取りが正確になされず、
誤った情報として読み取る場合には、全てが不良品とな
る。その読み取り不良の原因はドットマーキングによる
刻印パターンのドットピッチの不鮮明さに基づいてい
る。この不鮮明さの１つの要因としては、刻印パターン
全体の形状が歪んでいるためである。レーザ光の縮小像
が半導体ウェハ表面の照射ポイントに照射されて形成さ
れるドットは、ドットの中心部に大きなエネルギーをも
っており、隣り合うドット同士が溶融状態にあると、周
辺への強力な熱伝導による熱エネルギーによって、互い
に強い熱拡散の影響を受ける。これによって、各ドット
間の隙間までが溶融し、つながり合ってしまう。従っ
て、各ドット間がこの熱エネルギーの拡散によって互い
に融合するのを回避する必要がある。
【００１６】半導体ウェハにおけるマーキングでは、１
文字の領域を２００μｍ以内に収め、ドットマークのピ
ッチを１５μｍ以下に収めようとする場合には、１文字
を構成するドット数は最小限に抑えられる。このマーキ
ングは、極めて狭い領域に微小のドットマークを行列方
向の任意の位置に配して、所要のパターンを形成する構
成になっているため、刻印パターンを形成するドット間
やその周辺が加熱されやすく、熱拡散しやすい状態にあ
る。
【００１７】従って、各ドット内又は周壁部の熱が散逸
しにくい状態では、熱伝導による熱エネルギー拡散の影
響を強く受ける。これにより、各ドットからの加熱、溶
融が相乗的に拡散される。熱拡散の影響を受けるマーキ
ングは、例えば少なくともレーザパルスの周期（Ｑｓｗ
周波数）が約１００ｋＨｚ以上である場合には、ドット
間の最小間隙が１ドットサイズの約１／５以下の場合に
生じやすい。しかし、前記融合が発生するのはドット間
の間隙に依存するだけではない。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、形成さ
れるドットマークは中心部に大きなエネルギーをもって
いるため、形成されるドットマークの周壁への熱伝導に
よる大きな熱拡散が起こり、隣り合うドットマーク間の
隙間が溶融してドットマーク同士が融合しやすい。この
ため、図１６に示すように、隣り合うドットマーク１８
間は互いに融合され、各ドットマークがいびつで且つ高
さ方向の寸法が小さく変形した形状となり、しかも効率
的な溶融加工ができないという不具合が生じる。
【００１９】そして、形成させるドットマークの周辺部
等が熱伝導によって互いに融合された場合は、前述の読
み取りが正確になされず、ドットマークの有無の読み取
り不能や読み取り誤認が生じる。例えば、図１６（ｄ）
に示すように、外周の略Ｌ字部分の外郭を認識すること
はできるかもしれないが、その対向辺のドットマーク列
は認識できないため、ドットマークの位置及び刻印パタ
ーンの向き等を認識することができない。従って、読み
取られた情報に基づき、以降の製造工程における各種の
製造条件や品質等に大きな影響を与える。
【００２０】一方、比較的小さなエネルギーのレーザビ
ーム照射によって、半導体ウェハの表面をスポット状に
溶融させて、半導体ウェハの極めて狭い領域に微小のド
ットパターンを刻印することも考えられるが、このよう
にすると、ドット形状が不安定化するうえに、刻印パタ
ーンの刻印速度が遅くなり、製品の歩留まりが悪い。◇
また、形成されるドットが完全に冷却される所定の時間
を待って、次のパターンに従って半導体ウェハの表面に
スポット状に溶融させてドットマークを刻印することも
考えられるが、このようにすると全ドットパターンを刻
印するためには相当の時間がかかり、生産効率が低下す
る。
【００２１】ところで、前述の特開平２−２０５２８１
号公報や特開平９−２０６９６５号公報等には、これら
の技術的課題に関して何ら記載されていない。従って、
これらの公報に開示されたレーザマーキングは、極めて
狭い領域に微小の刻印パターン全体を熱伝導の影響をう
けることなく形成することまでを意図していないことも
明らかである。
【００２２】本発明は、かかる従来の課題を解消すべく
なされたものであり、その具体的な目的は、格別に冷却
時間を要することなく、隣接するドット間において融合
することなく、正確に且つ高精度に刻印することができ
ると共に、ドットの有無の読み取り不能や誤認がなく、
光学的に視認性の優れた刻印パターンを効率的に形成す
ることができるレーザマーカ及びそれを用いたレーザマ
ーキング方法を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段及び作用効果】本発明者等
は、上記課題を解決すべく様々に検討した結果、ドット
マーク間のピッチを大きくして、レーザビームの照射に
よる加工時に受けたドットマークの保有熱エネルギーを
隣接するドットマークに影響させないようにすれば、上
記融合による不具合を確実に回避することが可能である
との推論に達した。しかしながら、限られたマーキング
領域に多数の情報を刻印しようとすれば、必然的にドッ
トマーク間のピッチを出来るかぎり小さくせざるを得な
い。
【００２４】そこで更に検討と実験を重ねた結果、ドッ
トマークの形状やその寸法の大小とは関係なく、ドット
マークの寸法から一律的に隣接するドットマーク間の融
合を生じさせない中心間距離の最小寸法を決めることが
できることを知った。本件請求項１に係る発明は、隣り
合うドットマークの中心間距離の最小寸法を基準とし
て、隣接するドットマーク間で融合を生じさせないよう
に制御するレーザマーカに関するものである。
【００２５】すなわち、本件請求項１に係る発明はレー
ザマーカにより被マーキング物品の表面に所望の刻印パ
ターンを刻印するレーザマーキング方法であって、一括
して刻印されるドットマークの中心間距離ｐを、同ドッ
トマークの行列方向の寸法をａ，ｂ、行列方向に隣接す
るドットマーク間の間隙をｃとしたとき、 ｐ≧｛（ａ＋ｃ）2 ＋（ｂ＋ｃ）2 ｝1/2 但し、ｃ≧０ の式を満足するように設定することを含んでなることを
特徴とするレーザマーキング方法にある。また、請求項
４に係る発明は、前述のようなマーキング方法を実施す
るために好適なレーザマーカを規定している。
【００２６】すなわち、本件請求項４に係る発明は、多
数のパターン表示駆動体を駆動して所望の表示パターン
が表示されたパターン表示装置の表示領域にレーザビー
ムを照射するとともに、前記パターン表示装置及び光学
系を介してレーザビームを被マーキング物品の刻印領域
に照射し、行列方向に配された多数のドットマークから
なる所望の刻印パターンを刻印するレーザマーカであっ
て、一括して刻印される前記ドットマークの中心間距離
ｐを、同ドット状マークの行列方向の寸法をａ，ｂ、行
列方向に隣接するドットマーク間の間隙をｃとしたと
き、 ｐ≧｛（ａ＋ｃ）2 ＋（ｂ＋ｃ）2 ｝1/2 但し、ｃ≧０ の式を満足するように設定する設定手段を有してなるこ
とを特徴とするレーザマーカにある。
【００２７】これらの発明によれば、行列方向及び行列
方向に対して斜めの方向に配されるドットマークの中心
間距離ｐを、予め上記式を満足するように設定してお
く。この設定は、例えばパターン表示装置を透過又は反
射するレーザビームを光学系を通すとき、パターン表示
装置の表示パターンに基づいて通過するドットマークに
対応する各レーザビームを光学系を通して、中心間距離
が上記式を満足するように均等に分配して被マーキング
物品の刻印領域に結像させる手法を含んでいる。
【００２８】かかる手法によれば、隣接するドットマー
ク間の融合が確実に防止されるものの、光学系の設計が
極めて複雑となり、その加工にも高精度が要求されるた
め、制作コストが高くなる。更には、隣接するドットマ
ーク間の距離が相対的に大きくなるため、限られた刻印
領域に刻印できるドットマーク数が制限されて、所要の
情報量を刻印することができなくなる。
【００２９】なお、上記発明にあって、ドットマークの
形態は、上面視で矩形、方形、円形、楕円など多様であ
り、側断面は被マーキング面から下方に凹んだ孔形状、
或いは被マーキング面から隆起する隆起形状のいずれを
も含むものであり、その被マーキング面に沿った最大の
寸法を、本件請求項２に係る発明のごとく０．５〜１．
５μｍとすることが、例えばウエハ周面、或いはその表
裏面側に形成された面取り部分、Ｖノッチの内面などの
極めて微小な領域に、所望の情報量をもつドットマーク
を刻印することができることから好ましい。
【００３０】そこで、本件請求項３に係る発明にあって
は、従来の一般的なパターン表示装置及び光学系を使っ
て、従来と同様のピッチで配列されるドットマークをも
って従来と同様のドット数のパターンを互いに融合する
ことなく正確に刻印し得る独特の構成を備えている。す
なわち、本件請求項３に係る発明は、被マーキング物品
の刻印面に一括して刻印されるドットマークが上記式を
満足するように、刻印パターンを２以上に分離するこ
と、分離された分離パターンに対応するパターン表示駆
動体を独立駆動して、上記パターン表示装置に各分離パ
ターンを順次表示させること、及びレーザビームを前記
パターン表示装置に表示される分離パターンごとに順次
照射して、マーキング物品の同一刻印領域上に分離パタ
ーンに対応するドットマークからなる刻印パターンを刻
印することを含んだレーザマーキング方法にある。
【００３１】本件請求項６に係る発明は、前記請求項３
に係る発明の構成を備えたレーザマーキング方法を実施
するに好適なレーザマーカに関するものである。すなわ
ち、請求項４の設定手段として、前記設定手段が、前記
パターン表示駆動体を上記式を満足する刻印パターンが
得られるにように２以上に分離して独立駆動し、上記パ
ターン表示装置に各分離パターンを単独に表示するパタ
ーン分離駆動手段を設けていることを特徴としている。
【００３２】これらの発明を具体的に説明すると、同一
マトリックス上に配された表示パターンを構成するパタ
ーン表示駆動体にうち、被マーキング物品の刻印領域に
一括して刻印されるドットマーク間の中心距離ｐが上記
式を満足するドットマークと対応するパターン表示駆動
体を抜き出して一の分離パターンを作成し、次いでこの
分離パターンに対応するパターン表示駆動体を除いた他
のパターン表示駆動体から、同様にドットマーク間の中
心距離ｐが上記式を満足するドットマークに対応するパ
ターン表示駆動体を抜き出して二の分離パターンを作成
し、以下の分離パターンを前記操作を繰り返すことによ
り作成する。
【００３３】こうして作成された２以上の分離パターン
を、例えば制御装置の記憶部に記憶させて、それらの記
憶データに基づいてパターン表示装置を独立して駆動
し、各分離パターンごとに順次パターン表示装置に表示
する。このパターン表示装置の駆動ごとにレーザビーム
をその表示領域に照射すると、被マーキング物品の同一
の刻印領域には前記パターン表示装置と光学系とを介し
て前記レーザビームの像をドット状に結像し、各分離パ
ターンごとのドットマークが順次刻印される。
【００３４】従って、一回ごとの刻印では、被マーキン
グ物品の同一刻印領域上に刻印されるドットマークの中
心間距離ｐは上記式を満足するため、隣接するドットマ
ーク同志が融合することがなく、所望の形態を崩すこと
なく正確に刻印されることになる。このマーキング操作
を順次行うことにより、各分離パターンを構成するドッ
トマークは重複することなく、従来と同様の寸法をもつ
マトリックス上に、従来と同様のドット間隔で整然と配
列された所期のパターンの刻印がなされる。
【００３５】従って、本請求項３及び６に係る発明を実
施することにより、限られたマーキング領域であって
も、熱伝導の影響を受けることなく、所要の寸法をもつ
ドットマークの集合体からなる刻印パターンを高精度に
刻印することができると共に、格別の冷却時間をとるこ
ともなく、従来以上の高エネルギーをもつレーザビーム
によっても形態的にも優れたドットマークの刻印が可能
であるため、結果的に刻印時間が短縮できる。更に、必
然的に光学的な視認性も高くなって、ドットの有無の読
み込みが確実になされるようになる。
【００３６】一方、本件請求項５に係る発明のように、
請求項１における制御手段を、前記パターン表示装置の
パターン表示駆動体の配列自体として、従来のそれと異
なるようにする。つまり、通常の光学系を用いてドット
マークの中心間距離を上記式を満足させるため、予め上
記パターン表示装置のパターン表示駆動体間のピッチ
を、被マーキング物品の刻印領域に結像するときの中心
間距離が上記式を満足するように決めておけばよい。
【００３７】かかる手法を採用する場合は、マーキング
を必要とするドット数が少なく情報が少ないときは有利
であるが、パターン表示装置の表示領域に配されるパタ
ーン表示駆動体間の間隔が極端に大きくなるばかりでな
く、一回に刻印できるドットマーク数も制限されること
になる。その結果、ドットマーク間のピッチも必要以上
に大きくなり、上記光学系により上記式を満足するドッ
トマーキングと同様に、同一の刻印領域であれば、刻印
パターンが制限され、所要の情報量を刻印することが不
可能になり、しかもパターンの判別も僅かしくなる。
【００３８】ここで、本発明における加工対象としての
被マーキング物品は、半導体ウェハ、液晶基板等のガラ
ス基板、ベアチップ等の電極（パッド）、ＩＣ表面、各
種セラミック製品、さらにはＩＣのリード部等を挙げる
ことができる。
【００３９】パターン表示装置として、一般的には制御
装置に書き込まれた各種データに基づいて各液晶単位で
任意に光の透過・非透過を駆動制御できるパターン表示
駆動体としての液晶が、マトリックス状に配列された透
過型液晶装置としての液晶マスクを採用する。また、そ
の他のパターン表示装置としては、例えばフライアイレ
ンズやバイナリーオプティクス、シリンドリカルレンズ
を使用したマスク面上を一括して照射する方式や、ポリ
ゴンミラー、ミラースキャナなどのアクチュエータによ
りミラー駆動してマスク面上をビーム操作する方式を備
えたビームホモジナイザを採用することができる。更に
は、前記液晶マスクに代えてマルチミラーモジュールや
音響光学素子を採用することもできる。
【００４０】
【発明の実施形態】以下、本発明の好適な実施の形態を
添付図面に基づいて具体的に説明する。本発明は、図１
１〜図１３に示された一般のレーザマーカが適用でき
る。
【００４１】従って、本発明の構成は表示装置として液
晶マスクを用いた図１１に示されたレーザマーカを参照
しながら、本発明の好適な実施の形態を図１〜図７に基
づいて説明する。なお、これらの図にあって上記従来技
術と同様の部材に関しては、図１１〜図１３に付した符
号と同一の符号を付している。
【００４２】図１１に示すように、レーザマーカ１は、
ＹＡＧレーザ発振器３を光源として、搬送装置７により
搬送される被マーキング物品４の表面に文字、記号、数
字等を多数のドットマークからなる所要の刻印パターン
を刻印するためのもので、このレーザ発振器３からのレ
ーザビームは、例えば図示せぬコリメータレンズ及びポ
リゴンミラー等の光学部品を介して、刻印すべき所要の
表示パターンが駆動表示されるパターン表示装置として
の液晶マスク２の照射領域に照射される。刻印すべき所
要の表示パターンは少なくとも２つの異なる分離パター
ンＡ、Ｂに分離され、この２つの異なる分離パターン
Ａ、Ｂが液晶マスク２に独立して順次駆動表示されるよ
うになっている。
【００４３】液晶マスク２を透過したレーザビームは、
液晶マスク２を透過したドットごとに結像させるレンズ
ユニット６を介して、被マーキング物品４の同一表面に
照射される。そして、本実施例にあっては２以上の分離
パターンに対応する所要の刻印パターンが被マーキング
物品４の同一表面に順次刻印されるようになっている。
【００４４】これらの作動にあたっては、図示しないコ
ンピュータシステムの主プログラムの指令に従った制御
装置８によって、レーザ発振器３のレーザ発振が制御さ
れると共に、そのレーザ照射が図示せぬ光学部品及びレ
ンズユニット６により駆動制御される。そして、この制
御装置８は、透過可能なパターン表示駆動体としての液
晶及び２以上の分割パターンを独立して駆動制御すると
共に、被マーキング物品４の搬送装置７等をも駆動制御
する。前記液晶マスク２の照射領域には、液晶がマトリ
ックス状に配列され、制御装置８の指令に基づいて任意
の液晶が駆動表示されるようになっている。液晶マスク
２は、各液晶単位の各要素電極に所要の表示パターンに
応じた電圧を印加する構成になっている。
【００４５】本発明にあって、最も重要な点は被マーキ
ング物品４の表面に刻印されるドットマークの中心間距
離を如何に設定するかにある。図１及び図２は、本発明
によるドットマークの中心間距離ｐの設定手法と配列の
説明図である。
【００４６】図１にあって、ｄはそれぞれ上面視で矩形
状のドットマークを示しており、その行方向の寸法を
ａ、列方向の寸法をｂ、各ドットマークｄ間の間隙をｃ
としたとき、行列方向と行列方向とは斜めとなる方向の
全てにおいて隣接するドットマークｄの中心間距離ｐ
を、 ｐ≧｛（ａ＋ｃ）2 ＋（ｂ＋ｃ）2 ｝1/2 但し、ｃ≧０ の式に基づいて設定する。
【００４７】この関係式は、例えばドットマークｄの上
面視における形態が、方形、円形、楕円形など任意であ
り、特定の形態に限定されなるものではない。また、ド
ットマークｄの全体形状は凹穴状、突起状のいずれでも
よい。これの形態を決定する要因は、後述するようにレ
ーザビームの周波数やエネルギー密度などがある。
【００４８】また、以降に述べる本発明の具体的な実施
形態では、全体的な刻印パターンを２以上に分割してド
ットマークｄを順次刻印して所要に配列されたドットマ
ークｄによる刻印パターンを得るものであるが、既述し
たとおり、本発明は、刻印面に刻印するドットマーク数
が少なくてもよい場合には、例えば液晶マスクの液晶の
配置を、レーザビームがレンズユニット６を通過して被
マーキング物品の刻印領域に結像されるドットの中心間
距離が上記式を満足するように配置すれば、一回のマー
キング操作で所要のマーキングを終了する場合もある。
【００４９】各ドットマークの中心間距離ｐが上記式を
満足するときのドットマークの配列は、図２に示すよう
に任意のドットマークｄの中心Ｏを中心として半径が、
｛（ａ＋ｃ）2 ＋（ｂ＋ｃ）2 ｝1/2 以上である円周上
に、隣接する他のドットマークｄを配するようにすれ
ば、そのときのマーキング操作によって隣接するドット
マークｄ同志が融合することがない。
【００５０】図３は本発明の代表的な実施形態の一例を
示しており、同図（ｃ）が行列方向にそれぞれ３個づつ
配列され、総計が９（３×３）個のドットマークｄをマ
トリックス状に配した全体の刻印パターンを模式的に示
している。すなわち、本実施形態では上記液晶マスク２
の液晶も行列方向に３個づつ、計９個がマトリックス状
に配され、制御装置８が任意の液晶を独立して駆動し、
任意のパターンを表示させ得るようになっている。
【００５１】ここで、本実施形態にあっては、上記制御
装置８は、前記液晶マスク２における各液晶のアドレス
が記憶できる記憶部を有しており、それらの液晶のアド
レスが互いに重複しないように、図３（ａ）及び（ｂ）
に示すごとく予め千鳥状に配列される二組の液晶群から
なる分離パターンＡ，Ｂに分けて記憶させている。ま
た、前記制御装置８は各分離パターンＡ，Ｂを独立して
駆動するパターン分離駆動手段をも有している。
【００５２】更に、所要の表示パターンが、２以上に分
割された分割パターンに配される液晶のうち表示駆動す
るに必要な液晶を抽出して新たな変換パターンに変換す
るパターン変換手段をも有している。これらの詳しい説
明は、本件出願人が先に出願した特願平１０−１８８７
１２号の明細書に紹介されており、ここではその説明は
省略する。
【００５３】制御装置８は、２つの上記分離パターンを
独立して記憶部から読み出し、パターン分離駆動手段に
より、それぞれを独立して順次駆動する。つまり、先ず
液晶マスク２の表示領域に、図３（ａ）の分離パターン
Ａに対応する液晶を独立して駆動表示する。この駆動表
示がなされると、レーザ発振器３が駆動され、液晶マス
ク２の表示領域を照射して、表示された分離パターンに
対応する液晶１７を透過し、レンズユニット６を通過縮
小されて被マーキング物品４の刻印面に結像させて、同
分離パターンＡが刻印される。このとき、被マーキング
物品４の刻印面に同時に刻印される行列方向及び斜め方
向に隣接するドットーマークｄの中心間距離ｐは全て上
記式を満足するため、各ドットマークｄ同志が融合する
ことがなく、各ドットマークｄが所定の形態を保持して
整然と並んでいる。
【００５４】次いで、パターン分離駆動手段の駆動が切
り替わり、図３（ｂ）に示す他の分離パターンＢに対応
する液晶を独立して順次駆動する。こうして同じ液晶マ
スク２の同一表示領域に切替え表示された分離パターン
Ｂにレーザ発振器３からのレーザビームが照射され、レ
ンズユニット６を通して同分離パターンＢに対応する他
の刻印パターンが被マーキング物品４の同一刻印面（表
面）に結像して、順次刻印される。
【００５５】このとき刻印される分離パターンＢを構成
するドットマークｄは、先行して刻印された図３（ａ）
に示す分離パターンＡを構成するドットマークｄに隣接
する空隙領域に刻印されるため、先に刻印されたドット
マークｄへの熱エネルギーの影響がほとんどなく、後続
のドット形成によっても融合することはなく、所要の全
刻印パターンが整然と形成されることになる。
【００５６】このことは、刻印領域が極めて狭い場合で
あって、微小なドットマークの刻印であっても同様であ
り、隣り合うドットマーク同士が熱伝導の影響を受ける
ことなく、従来と同一寸法のマトリックス上に所要の刻
印パターンを高精度に刻印することができると共に、格
別の冷却時間をとることもなく、所望のエネルギーをも
つレーザビームによる刻印が可能であるため、結果的に
刻印時間が短縮できる。
【００５７】図４及び図５は、本発明のレーザマーカに
おける刻印すべき所要の表示パターンに従って形成され
る刻印パターンの一般的な刻印手順と、そのフローチャ
ートを示している。先ず、被マーキング物品４の表面
（同一刻印面）に刻印されるべき表示パターン５（全体
パターン５）と、各分離パターンＡ及びＢとが図示せぬ
マイクロコンピュータにより選択される。この選択は外
部操作によって行うこともできる。これらの全体パター
ン５と、各分離パターンＡ及びＢとは、制御装置８の内
部記憶部に記憶されている（ブロック２１）。
【００５８】次に、ブロック２２において、一方の分離
パターンＡと刻印すべき所要の表示パターン５とを制御
装置８の内部メモリから独立して読み出し、分離パター
ンＡと所要の表示パターン５とが比較される。そして、
液晶マスク２に刻印すべき所要の表示パターン５に基づ
いて、分離パターンＡが新たな分離パターンＣに変換さ
れる。この新たな分離パターンＣは制御装置８の内部メ
モリにストアされる。
【００５９】更に、ブロック２３において、他方の分離
パターンＢと刻印すべき所要の表示パターン５とを制御
装置８の内部メモリから独立して読み出し、分離パター
ンＢと所要の表示パターン５とが比較される。そして、
刻印すべき所要の表示パターン５に基づいて、分離パタ
ーンＢが新たな分離パターンＤに変換される。そして、
この新たな変換パターンＤは制御装置８の内部メモリに
ストアされる。
【００６０】次に、ブロック２４において、制御装置８
の指令に基づいて被マーキング物品４は搬送装置７によ
り搬送され、マーキング位置にセットされる。そして、
図示せぬ偏向ミラーや移動レンズ等の光学系素子等が制
御装置８により位置決め制御がなされる。
【００６１】次に、ブロック２５において、制御装置８
の内部メモリから独立して読み出した変換パターンＣは
液晶マスク２の照射領域に独立して駆動表示（ドット表
示）され、処理はブロック２６に移行する。ブロック２
６において、液晶マスク２の表示領域に対してレーザビ
ームが一括照射又は走査される。液晶マスク２を透過し
たレーザビームはレンズユニット６を介して被マーキン
グ物品４の表面に結像し、一方の分離パターンＣが刻印
され、処理はブロック２７に移る。ブロック２７におい
て、被マーキング物品４の加工部分の温度が下がる所定
の時間待機する。この所定時間の経過後、処理はブロッ
ク２８に進む。
【００６２】ブロック２８において、制御装置８の内部
メモリから独立して読み出した他方の変換パターンＤは
液晶マスク２の同一表示領域に独立してドット表示さ
れ、処理はブロック２９に移行する。ブロック２９にお
いて、液晶マスク２の照射領域に対してレーザビームが
一括照射又は走査され、レンズユニット６を介して被マ
ーキング物品４の表面に分離パターンＤを刻印する。こ
うして新たな分離パターンＣと分離パターンＤとが順次
刻印され、最終的な所要の刻印パターンが被マーキング
物品４の同一刻印面に合成されて全刻印が終了する。
【００６３】なお、上述の処理では、刻印されるべき新
たな分離パターンＣ及びＤに対応する液晶を用いて刻印
する場合を説明したが、図３に示したように最初に設定
した分離パターンＡ及びＢを用いて全刻印パターンを刻
印する場合には、処理はブロック２０において開始し、
ブロック２１からブロック２４に移行し、ブロック２４
からブロック２９を経て、ブロック３０において終了す
る。
【００６４】なお、本実施形態にあって液晶マスク２に
１回で照射できる照射領域は、ドット数で５×１０〜１
０×１０個であり、これをレーザ光をもって一括照射し
ているが、かかるドット数では必要とする全てのドット
マーク数を満足し得ないことが多いため、所要サイズの
複数の表示パターンを数区画に分割して、各分割パター
ンごとに、液晶マスク２を駆動表示し、２以上の分離パ
ターンを独立して順次駆動し、全体の刻印パターンを被
マーキング物品の表面に順次形成することもできる。
【００６５】また、上記実施形態では、パターン表示装
置として透過型液晶装置に基づいて説明したが、マルチ
ミラーモジュール、音響光学素子を用いることもでき
る。上記光学部品としては、例えばフライアイレンズや
バイナリーオプティクス、シリンドリカルレンズを使用
して、そのマスク面上に一括照射するか或いはポリゴン
ミラーやミラースキャナなどのアクチュエータによるミ
ラー駆動によってマスク面上を走査させる方式を用いる
こともできる。本発明における加工対象としての被マー
キング物品は、半導体ウェハ、液晶基板等のガラス基
板、ベアチップ等の電極（パッド）、ＩＣ表面、各種セ
ラミック製品、更にはＩＣのリード部等がある。 （実施例及び比較例）次に、本発明の実施例と比較例と
を、図面を参照しながら具体的に説明する。図６は、図
１１に示した基本構造を備えたレーザマーカを使い、レ
ーザビームのエネルギー密度を３、４、６、８、９、１
０(J/cm2）の６通りに変化させたときの、本発明と従来
のドットマーキングに基づくドットマークの高さ（μ
ｍ）の変化の状態を示している。なお、これらの例で
は、ドットマークの形状を上面視で一辺の長さが３．６
μｍの方形（ａ＝ｂ）とし、行列方向の各ドットマーク
間の間隙ｃを０．９μｍとした。
【００６６】同図においてプロット「●」は図３に示し
た分離パターンの合成による上記実施形態に基づく本発
明の実施例の結果を示し、プロット「■」は従来の一回
のレーザビーム照射により所要の全パターン刻印する場
合の結果を示している。これ以外の両者における刻印条
件は同じであり、両者ともにドットマークの刻印面から
中央部が隆起する形態を有するドットマークを形成する
ものである。
【００６７】この図から理解できることは、本発明によ
るとレーザビームのエネルギー密度を増加させたとき、
ドットマークの高さがほぼ直線的に増加することであ
り、一方の従来の一回の刻印操作で全刻印パターンを刻
印する場合には、レーザビームのエネルギー密度を増加
させると、同エネルギー密度が６(J/cm2）を頂点として
ドットマークの高さが逆に低くなることである。これを
換言すると、中央部が隆起するドットマークの刻印にあ
って、従来法ではその隆起高さがエネルギー密度による
影響を強く受け、同エネルギー密度がある値を越えると
隣接するドットマーク同志が融合する結果、隆起高さが
殆どなくなってしまうことを示している。
【００６８】図７〜図１０は、前記実施例と従来例のう
ち、エネルギー密度が６及び８(J/cm2）であるときの、
ドットマークの形態の違いを示した撮像写真である。図
７及び図８が、エネルギー密度が６(J/cm2）のときの上
記実施例と従来例により刻印されたドットマークの形態
を示しており、図９及び図１０はエネルギー密度が８(J
/cm2）のときの上記実施例と従来例により刻印されたド
ットマークの形態を示している。
【００６９】これらの図から、特にエネルギー密度を８
(J/cm2）としたときは、本発明方法により形成されたド
ットマークはほぼ正四角錐の形態を有すると共に、行列
方向に整然と並んでいるため、光学的にも視認性が確保
されるのに対して、従来法により形成されたドットマー
クは全くドット形態をなしておらず、全ドットマークが
お互いに完全に融合し合っていて、視認性を確保するこ
とが出来ないことが理解できる。
【００７０】なお、本実施例及び従来例では隆起状のド
ットマーク形態を形成しているが、例えばエネルギー密
度を更に大きくすれば凹穴状のドットマークを形成する
ことができ、この場合であっても本発明による刻印方法
によれば各ドットマークの形態が整然と形成されるのに
対して、従来法では隣接するドットマーク同志が融合
し、その穴深さが浅くなり、光学的に同マークを視認す
ることが不可能となる。
【００７１】以上の説明からも明らかなように、本発明
に係るレーザマーカ及びマーキング方法のように、被マ
ーキング物品の刻印領域に形成される隣接するドットマ
ークの中心間距離を上記式を満足するように設定する
と、ドットマークの大小とは無関係に高精度に且つ整然
と刻印することができると共に、格別の冷却時間をとる
こともなく、所望のエネルギーをもつレーザビームによ
る刻印が可能であるため、結果的に刻印時間を短縮でき
る。更に、たとえドットマークが微小であっても、光学
的な視認性も高くなって、ドットマークの読み込みが確
実になされるようになる。なお、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、それらの実施例から当業者が
容易に変更可能な技術的な範囲をも当然に包含するもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレーザマーカによる所要の表示パター
ンを形成するに必要なドットマークの中心間距離を設定
するための説明図である。
【図２】本発明のレーザマーカによるマーキング時に許
容されるドットマークの配列領域を示す説明図である。
【図３】本発明のマーキング方法の代表的な実施形態を
示す説明図である。
【図４】本発明のマーキング方法のより具体的な実施形
態を示す説明図である。
【図５】前記実施形態のフローチャート図である。
【図６】レーザビームのエネルギー密度の変化に対する
本発明方法と従来法により形成されるドットマークの高
さ変化を示すデータ線図である。
【図７】レーザビームのエネルギー密度を６(J/cm2）と
したときの、本発明方法によるドット形態を示す撮像写
真である。
【図８】同条件下での従来法によるドット形態を示す撮
像写真である。
【図９】レーザビームのエネルギー密度を８(J/cm2）と
したときの、本発明方法によるドット形態を示す撮像写
真である。
【図１０】同条件下での従来法によるドット形態を示す
撮像写真である。
【図１１】一般的なレーザマーカの一例を示す概略構成
図である。
【図１２】一般的なレーザマーカの他の一例を示す概略
構成図である。
【図１３】一般的なレーザマーカの更に他の一例を示す
概略構成図である。
【図１４】レーザマーカの液晶マスクに形成される表示
パターンの形状例を示す説明図である。
【図１５】前記液晶マスクの表示パターンに対応して形
成される刻印パターンを示す説明図である。
【図１６】従来のレーザマーカにおける刻印されるべき
所要の表示パターンに従って形成される刻印パターンの
不良形状例を示す説明図である。
【符号の説明】
１，９，１１ レーザマーカ ２，１０，１２ パターン表示装置 ３ レーザ発振器 ４ 被マーキング物品 ５ 所要の表示パターン ６ レンズ ７ 搬送装置 ８ 制御装置 １３ レーザ吸収板 １４ ミラー １５ ｆ−θレンズ １６ 光非透過部分 １７ 光透過部分 １９ 不一致部分 ３１ 照射領域 ｐ 隣接ドットマークの中心間距離 ａ，ｂ ドットマークの行列方向の長さ ｃ ドットマーク間の間隙 ｄ ドットマーク
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｂ４１Ｍ 5/26 Ｓ // Ｂ２３Ｋ 101:40 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２３

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザマーカにより被マーキング物品の
    表面に所望の刻印パターンを刻印するレーザマーキング
    方法であって、 一括して刻印される各ドットマークの中心間距離ｐを、
    同ドットマークの行列方向の寸法をａ，ｂ、行列方向に
    隣接するドットマーク間の間隙をｃとしたとき、 ｐ≧｛（ａ＋ｃ）2 ＋（ｂ＋ｃ）2 ｝1/2 但し、ｃ≧０ の式を満足するように設定することを含んでなることを
    特徴とするレーザマーキング方法。
  2. 【請求項２】 前記ドットマークの行列方向の寸法ａ及
    びｂを０．５〜１５μｍとする請求項１記載のレーザマ
    ーキング方法。
  3. 【請求項３】 被マーキング物品の刻印面に一括して刻
    印されるドットマークが上記式を満足するように、刻印
    パターンを２以上に分離すること、 分離された分離パターンに対応するパターン表示駆動体
    を独立駆動して、各分離パターンを上記パターン表示装
    置に順次表示させること、及びレーザビームを前記パタ
    ーン表示装置に表示される分離パターンごとに順次照射
    して、マーキング物品の同一刻印領域上に前記分離パタ
    ーンに対応するドットマークからなる刻印パターンを刻
    印すること、を含んでなる請求項１記載のレーザマーキ
    ング方法。
  4. 【請求項４】 多数のパターン表示駆動体を駆動して所
    望の表示パターンが表示されたパターン表示装置の表示
    領域にレーザビームを照射するとともに、前記パターン
    表示装置及び光学系を介してレーザビームを被マーキン
    グ物品の刻印領域にスポット照射し、行列方向に配され
    た多数のドットマークにより所望の刻印パターンを刻印
    するレーザマーカであって、 一括して刻印される各ドットマークの中心間距離ｐを、
    同ドットマークの行列方向の寸法がａ，ｂ、行列方向に
    それぞれ隣接するドットマーク間の間隙がｃであると
    き、 ｐ≧｛（ａ＋ｃ）2 ＋（ｂ＋ｃ）2 ｝1/2 但し、ｃ≧０ の式を満足するように設定する設定手段を有してなるこ
    とを特徴とするレーザマーカ。
  5. 【請求項５】 前記設定手段が、前記パターン表示装置
    のパターン表示駆動体の配列にある請求項４記載のレー
    ザマーカ。
  6. 【請求項６】 前記設定手段が、前記パターン表示駆動
    体を上記式を満足する刻印パターンが得られるにように
    ２以上に分離して独立駆動し、上記パターン表示装置に
    各分離パターンを単独に表示するパターン分離駆動手段
    を有してなる請求項４記載のレーザマーカ。
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Cited By (1)

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