JP3189687B2 - 半導体材料表面への刻印方法及び同方法により刻印された物品 - Google Patents

半導体材料表面への刻印方法及び同方法により刻印された物品

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体材料表面又は
電子部品へのパルスレーザビームによる刻印方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】レーザビームによって半導体材料表面に
文字あるいは数字を刻印する方法は公知である。公知の
方法には、半導体材料表面の刻印すべき箇所にレーザビ
ームを移動させながら照射し、照射部の半導体材料を溶
融蒸発させて、連続した凹状の痕跡を形成する方法と、
特公平1−41245号公報にみられるように、レーザビーム
の照射部に円形の凹みを形成する方法が有る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】半導体材料への刻印に
おいては、 1)刻印作業によって塵埃を発生しないこと、 2)視認性に優れること、特に光学系読み取り装置によ
り簡単に読み取れること、が求められる。しかしこの要
求は相反したものとなっており、双方を同時に満足させ
ることは難しい。
【0004】本発明の目的は、レーザビームによって半
導体材料表面に文字,数字あるいはパターンを刻印する
作業において、塵埃の発生を抑制し、しかも視認性に優
れる刻印方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の刻印方法は、パ
ルスレーザビームを照射して半導体材料表面にパターン
を刻印する方法において、半導体材料表面のレーザビー
ム照射面が溶融,再結晶化する過程で当該個所に微小突
起部が発生するように、前記パルスレーザビームのエネ
ルギーとパルス幅を制御することにある。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図1〜
図4により説明する。
【0007】図1において、1はパルス発振のNd:Y
AGレーザ発振器であり、ほぼ均一な強度分布を有する
レーザ光2を出射する。レーザ光2は、拡大光学系3を
経て刻印すべきパターンが形成された金属マスク4に照
射される。金属マスクの代わりに部分的に不透明部を有
するガラスマスクを用いることもできる。透過レーザ光
5は結像光学系6によりワーク7上に照射されパターン
を刻印する。図2はワーク7としてのSiウエハ8上に
形成された刻印9の様子を、図3は刻印9の拡大模式図
を、図4は図3のIV−IV断面図をそれぞれ示す。
【0008】図3において、右半分のレーザ光照射面に
は多数の微小突起部100〜107が形成されている。
微小突起部100〜107は円形或いは帯状を呈してお
り、概略高さは1μm以下である。直径は0.5〜1.0
μm、相互間隔はおおよそ1.5〜2.5μmで、密度は
1.6〜4.5×107個/cm2のオーダである。
【0009】微小突起部が出来る理由として、本発明者
らの実験によれば、半導体材料表面へのパルスレーザビ
ームの照射によって、当該個所は瞬時に溶融状態となる
が、レーザ照射の終了と共に、再結晶化が始まり、この
際に概略高さ1μm以下の多数の突起が形成される現象
が観測された。そして、この現象の発生にはパルスレー
ザビームの強度分布,照射エネルギー密度,パルス幅が
重要な因子であることも分かった。即ち、均一な強度分
布を有するパルスレーザビームを照射して、照射面を溶
融状態に維持する(蒸発させない)ことにより、塵埃の
発生を押さえつつ、微小な高さの多数の突起の形成が可
能であることが分かった。
【0010】そして、この現象を利用して半導体材料表
面に形成された文字あるいはパターンは、多数の微小な
突起による光の乱反射現象により、視認性に優れた刻印
となる。このような現象を利用したマーキング方法は従
来知られていなかった。
【0011】即ち、図4に示すようにワーク8上に光1
09が照射されると、左半分のレーザ光非照射部分では
そのまま反射するが、微小突起部例えば105〜107
に照射された光は、乱反射光110〜113と成る。微
小突起部105〜107は上述したように、非常に緻密
に分布しているので、レーザ光照射部分とレーザ光非照
射部分とは、光の反射の違いにより容易に識別可能とな
る。
【0012】この場合、パルスレーザ光の条件は照射エ
ネルギー密度=30J/cm2 ,パルス幅=0.15ms
で、Siウエハは結晶方位(100)の研磨品を使用し
た。また、照射エネルギー密度の下限値は18J/cm2
以下では表面に溶融が起こらないので、微小突起部10
0〜107は形成されない。40J/cm2 以上では表面
で部分的に蒸発が起こるため、塵埃が発生し、製造工程
上好ましく無い。例えば塵埃を除去する工程が増えて好
ましく無い。従って、照射エネルギー密度値は18J/
cm2 〜40J/cm2 の範囲であれば、乱反射光110〜
113を生じる微小突起部105〜107を有し、識別
が出来ると共に、塵埃が発生しない。
【0013】一方、パルス幅の上限と下限とは照射エネ
ルギー密度と密接に関係しており、18〜40J/cm2
の範囲では、パルス幅は0.05〜0.40でmsの範囲で
微小突起部100〜104が形成される。即ち、パルス
幅は0.05ms より短い場合には刻印された文文,数字
等の線幅が細くなり、識別しにくくなる。また0.40msよ
り長くなると、刻印された文字,数字等の線幅が太くな
り、例えば2本の平行線を刻印する時に、平行線同志が
あたかも同じ線のように見える所謂分解能が低下し、識
別しにくくなる。従って、パルス幅は0.05〜0.40
msの範囲であれば、識別が容易となる。
【0014】すなわち、Siウエハ,部品等に刻印する
場合は、照射エネルギー密度値を18J/cm2 〜40J
/cm2 の範囲内の値と、パルス幅を0.05〜0.40ms
の範囲内の値とを選択して、パルスレーザ光を照射すれ
ば、塵埃が発生しない状態で、尚且つ識別が容易な刻印
を得ることが出来る。
【0015】また、レーザ発振器からの出射レーザビー
ムの強度分布はマスク4面上で±5%程度の均一性が要
求されるので、従来より半導体材料表面への刻印に使用
されているシングルモード、或いは低次モードで発振す
るレーザ発振器は使用できず、発振器としては均一強度
分布を実現しやすいスラブレーザが適している。
【0016】図5〜図9は本発明の他の実施例を示すも
ので、直線偏光発振のNd:YAGレーザ発振器11か
らのレーザ光12が液晶マスク13に照射される。パタ
ーン情報を含むレーザ光15はビームスプリッタ14に
より分離された後、結像レンズ6によりワーク7上に照
射されパターンが刻印される。液晶マスク13にはパタ
ーン情報が、制御装置16から液晶マスクコントローラ
17を経て送られる。不用光18は吸収板19で吸収さ
れる。
【0017】図6は液晶マスク13上に表示されたパタ
ーンの部分拡大図で、二次元コード20が表示されてい
る。二次元コード20、例えばベリコード,データコー
ド等は、セル21と呼ばれる正四角形パターンの集合体
で構成される。従って、正四角の画素の集合体で刻印用
パターンを表示する液晶マスク13は二次元コード用の
パターン発生用のマスクとして最適である。
【0018】ところで、TN(ねじれネマティク)型液
晶マスクの表示モードには、図7,図8に示す2通りの
表示モードを有する。いずれの文字の「T」を表示して
いる。液晶マスク50は四角形の画素51の集合体で構
成されているが、図7のノーマリークローズドモードと
呼ばれる表示モードでは、パターンを表示する画素52
(斜線を施した)に電圧を印加される。しかし、画素間
のギャップ部53には電圧が印加できないので、図示し
ていないワーク上に刻印されるパターンは不連続な四角
形の集合体となる。
【0019】一方、図8のノーマリーオープンモードと
呼ばれる表示モードでは、背景部に相当する個所の画素
54(斜線を施した)に電圧が印加される。即ち、この
表示モードには電圧を印加しない画素55でパターン表
示をするので、各画素間のギャツプ53部分もパターン
の一部を構成すことになる。従って、ワーク(図示せ
ず)上に刻印されるパターンは、連続した四角形の集合
体となり、セル間のつながり状態が重要視される二次元
コードの刻印に適している。厳密には刻印パターンに関
係ない格子状のパターンがワーク上に刻印されることに
なるが、この部分のワーク上の線幅は5〜10μm程度
と狭いことに加え、ワーク内部への拡散熱によりレーザ
照射部分の温度上昇が抑制されるので、ワーク上には痕
跡は生じない。
【0020】図9には、図5の構成によりワーク7上に
刻印された二次元コード20の模式図を示したが、液晶
マスク13には図6のパターンを表示している。本発明
ではワーク7はSiウエハであり、パルスレーザ光の条
件は照射エネルギー密度=30J/cm2,パルス幅=0.
15msを採用した。そして、表示モードとして上述のノ
ーマリーオープンモードを採用することにより、隣接す
るセル22,23,24は境界を作ることなく表面に形
成された多数の微小突起部(図示せず)により、二次元コ
ード20を表現している。
【0021】図10は刻印された二次元コードの読み取
り方法を示すもので、読み取り装置25からの参照光2
6はワーク7上に照射され、反射光27と微小突起部2
8からの乱反射光29の内、主として前者が読み取り装
置25内の二次元CCDセンサ(図示せず)に取り込ま
れて、パターンの読み取りが行われる。
【0022】図11には参考までに、従来のレーザマー
カによる二次元コードを刻印例を示したが、ワーク7上
では1個のセルに対して、円形の凹み1個を対応させる
ことになる。そのため、単独で存在するセル24Aと複
数のセルの集合体24Bを区別するため読み取み装置に
はパターン処理機能を付加する必要があり、コストアッ
プの要因となる。また、円形の凹み部からの反射光は本
発明のように乱反射光にならないので光の分離に工夫を
要する。本発明では、各セルは正方形で構成され、刻印
部からの反射光は乱反射となるため簡単な読み取り装置
での読み取りが可能となる。
【0023】ところで、刻印された二次元コードの読み
取り装置25での読み取り率を高めるには、 1)刻印された各セルの大きさがそろっていること、 2)隣接するセル間には空間を作らないこと、 3)二次元CCDセンサに取り込まれる反射光27と乱
反射光29の比が大きいこと、等が重要である。
【0024】これに対し、液晶マスクの採用で1),
2)が、上述した照射パルスレーザビームのエネルギー
とパルス幅の制御で、1),3)の条件がそれぞれ満た
され、刻印パターンの正確な読み取りが実現できる。
【0025】図12は本発明を半導体生産ラインに適用
した場合の一例を示すもので、ワーク30は、先ず本発
明の刻印装置31により管理番号(英数字あるいは二次
元コードで表示)が刻印され、移動装置により製造工程
32,33,34へ送られる。各工程の間には必要に応
じて読み取り装置25が配置され、その情報が製造ライ
ン制御用コンピュータ35に送られる。また、必要なら
ば、工程間に刻印装置31を配置して、前工程での情報
をワーク30に刻印することもできる。
【0026】以上の説明では半導体材料としてSi単結
晶の場合を述べたが、Si単結晶面上に酸化膜あるい
は、窒化膜が形成されている半導体ウエハや、半導体チ
ップ,樹脂モールド型部品などの電子部品にも本発明の
刻印方法を適用することができる。
【0027】
【発明の効果】本発明では、パルスレーザビームの照射
によって半導体材料の表面に形成される、概略高さ1μ
m以下の多数の微小突起部を刻印に使用したので、刻印
時に塵埃を発生することなく、鮮明な刻印が実現でき
る。また微小突起部では乱反射光を生じて、識別が出来
るので、パターン読み取り装置を使用した場合に、高い
読み取り率を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例として示した液晶式レーザマー
カの概略説明図。
【図2】図1の装置で加工した半導体基板の表面図。
【図3】図2の刻印の部分拡大表面図。
【図4】図3のIV−IV線断面図。
【図5】本発明の他の実施例として示した液晶式レーザ
マーカの概略説明図。
【図6】図5の液晶マスクに表示されたパターンの部分
拡大図。
【図7】図6のワーク上に刻印されたパターンの部分拡
大図。
【図8】図6のワーク上に刻印されたパターンの部分拡
大図。
【図9】図6のワーク上に刻印されたパターンの部分拡
大図。
【図10】刻印されたパターンの読み取り装置の説明
図。
【図11】従来のワーク上に刻印されたパターンの部分
拡大図。
【図12】本発明を半導体製造工程に適用した刻印装置
の配置工程を示す概略説明図である。
【符号の説明】
1…Nd:YAGレーザ発振器、4…金属マスク、8…
Siウエハ、9…刻印、10…液晶マスク、20…二次
元コード、28…乱反射光、100〜107…微小突起
部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 利満 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株式会社 日立製作所 電力・電機開発 本部内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/02 B23K 26/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パルスレーザビームを照射して半導体材料
    表面にパターンを刻印する方法において、パルスレーザ
    ビームを照射した半導体材料表面が溶融,再結晶化する
    過程で当該個所に微小突起部が発生するように、前記パ
    ルスレーザビームのエネルギーとパルス幅との少なくと
    も1つを制御することを特徴とする半導体材料表面への
    刻印方法。
  2. 【請求項2】パルスレーザビームを照射して半導体材料
    表面にパターンを刻印する方法において、パルスレーザ
    ビームを照射した半導体材料表面が溶融,再結晶化する
    過程で当該個所に微小突起部が発生するように、パルス
    レーザビームのパルス幅を0.05ms〜0.40msに選定
    したことを特徴とする半導体材料表面への刻印方法。
  3. 【請求項3】パルスレーザビームを照射して半導体材料
    表面にパターンを刻印する方法において、パルスレーザ
    ビームを照射した半導体材料表面が溶融,再結晶化する
    過程で当該個所に微小突起部が発生するように、半導体
    材料表面のパルスレーザビームのエネルギー密度を18
    J/cm2 〜40J/cm2 に選定したことを特徴とする半
    導体材料表面への刻印方法。
  4. 【請求項4】上記パルスレーザビームのエネルギー密度
    を18J/cm2 〜40J/cm2 にすると共に、パルス幅
    を0.05ms〜0.40msに選定することを特徴とする請
    求項1記載の半導体材料表面への刻印方法。
  5. 【請求項5】パルスレーザビームを半導体材料,電子部
    品等の物品表面に照射し、該パルスレーザビーム照射面
    を溶融,再結晶化する過程で当該個所に形成された微小
    突起部よりなる刻印を、表面に有することを特徴とする
    物品。
  6. 【請求項6】刻印すべきパターンが二次元コードを含
    み、該パターンを発生する手段が液晶マスクであること
    を特徴とする請求項1,2,3,4項のいずれか1項記
    載の物品への刻印方法。
  7. 【請求項7】半導体材料,電子部品等の物品に刻印すべ
    きパターンが二次元コードを含み、該パターンを発生す
    る手段が液晶マスクであることを特徴とする請求項5項
    記載の物品。
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TW430873B (en) * 1998-11-25 2001-04-21 Komatsu Mfg Co Ltd Form of microscopic dot mark using laser beam and marking method thereof
DE10025835B4 (de) * 1999-11-22 2008-07-31 Komatsu Ltd. Mikropunktmarkierungsverfahren
JP4719131B2 (ja) * 2006-11-17 2011-07-06 株式会社小松製作所 レーザビームによる微小マーキング方法

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