(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体膜が形成された光透過性基板のマーキング方法であって、
前記光透過性基板面の少なくとも一部にくもり処理を行う第１工程と、
炭酸ガスレーザーによりくもり処理面にマーキングをする第２工程と、
を少なくとも含み、前記マーキングの深さが５〜２０μｍであり、前記マーキングの溝部周辺に隆起を発生させず、前記光透過性基板が、石英ガラス基板、ホウ珪酸ガラス基板、サファイア基板からなる群から選択されるマーキング方法。
【請求項２】
光透過性基板面の少なくとも一部がくもり処理面に加工されており、当該くもり処理面にレーザー光により深さが５〜２０μｍのマーキングがされ、前記マーキングの溝部周辺に隆起を発生させず、前記光透過性基板が、石英ガラス基板、ホウ珪酸ガラス基板、サファイア基板からなる群から選択される、半導体膜が形成された光透過性基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光透過性基板のマーキング方法および光透過性基板に関する。より詳しくは、光透過性基板の表面処理に特徴のあるマーキング方法および光透過性基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
寄生容量を低減し、デバイスの高速化・省電力化を測るために、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板が広く用いられるようになってきている。また、ＳＯＩに加えて、ハンドル基板（支持基板）が石英で構成されるＳＯＱ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｑｕａｒｔｚ）やサファイアで構成されるＳＯＳ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｓａｐｐｈｉｒｅ）も近年注目を浴びつつある。
【０００３】
こういったＳｉ基板には、レーザーマーカーにより、ハンドル基板に製造管理用の文字や記号等からなるマークを付すマーキング作業が行われる。ハンドル基板が光透過性基板の場合、マーキング作業は、基板面にレーザー吸収膜や着色膜を形成し、膜をレーザーマーカーで除去することや、あるいは膜を変質、変色させることにより行っていた。
【０００４】
また、ＹＡＧレーザーや他の波長の短いレーザーを、光透過性基板の内部に焦点を結ぶようにして照射することで、光透過性基板の内部を選択的に不透明化することによりマーキングする方法もある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−７１７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ただし、どの方法も一長一短がある。基板面にレーザー吸収膜や着色膜を形成する方法の場合、余計な物質を基板に付着させることとなるため、基板の汚染を招くおそれがある。
また、ＹＡＧレーザー等により光透過性基板の内部を選択的に不透明化する方法の場合、十分に厚みのある光透過性基板でないと、この方法を適用することが難しく、薄い光透過性基板に適用しようとすると、レーザー光の集光の深さを適切かつ精密に制御することが困難となる。さらに、石英やサファイアは、ＹＡＧレーザーを透過してしまい、かつＳｉ半導体膜はＹＡＧレーザーの波長を吸収してしまう。そのため、ＳＯＱやＳＯＳにＹＡＧレーザーを使用すると、ＹＡＧレーザーがハンドル基板を透過して、半導体膜を損傷させる場合がある。
こういった問題から、マーキングは波長の長い炭酸ガスレーザーを使用して、光透過性基板面に直接行う方法が望ましい。しかしながら、炭酸ガスレーザーにより光透過性基板面にマーキングを行った場合、レーザー照射された加工部分は溶融・昇華されているために、エッジ部分が滑らかでマーク部分のコントラストが弱く、視認性に劣る。そのため、視認性を上げようとするとマーキングの深さを深くして、マークの溝部の形状を大きく変化させる必要がある。そうすると、強いパワーまたは複数回のレーザー照射が必要となるだけでなく、マークの溝部周辺が隆起してしまい、光透過性基板の平坦性に影響を与える。
光透過性基板が平坦でないと、半導体製造装置のチャック部に吸着された場合に、光透過性基板面の隆起部分が影響して、半導体膜表面位置のズレを引き起こし、デバイス特性に悪い影響を与える。
本発明は、このような光透過性基板のマーキング処理に伴い生じる問題点を解決しようとするものであり、光透過性基板の平坦性等の品質を確保しつつ、半導体製造工程内での基板の識別に必要な、視認性のよいマークを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記の問題を解決するために種々検討した結果、光透過性基板にマーキングする前に、予め基板面にくもり処理を行い、その後レーザーマーカーによりマーキングを行えば、光透過性基板の平坦性を損なうことなく視認性に優れたマーキング基板が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、半導体膜が形成された光透過性基板のマーキング方法であって、前記光透過性基板面の少なくとも一部にくもり処理を行う第１工程と、炭酸ガスレーザーによりくもり処理面にマーキングをする第２工程と、を少なくとも含み、マーキングの深さが５〜２０μｍであり、前記マーキングの溝部周辺に隆起を発生させず、前記光透過性基板が、石英ガラス基板、ホウ珪酸ガラス基板、サファイア基板からなる群から選択されるマーキング方法である。
また、本発明は、光透過性基板面の少なくとも一部がくもり処理面に加工されており、当該くもり処理面にレーザー光により深さが５〜２０μｍのマーキングがされ、前記マーキングの溝部周辺に隆起を発生させず、前記光透過性基板が、石英ガラス基板、ホウ珪酸ガラス基板、サファイア基板からなる群から選択される、半導体膜が形成された光透過性基板である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のマーキング方法によれば、マーキング周辺の隆起を防止することにより、半導体製造プロセスで重要な光透過性基板の平坦性を保持したまま、視認性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】レーザーマーキング装置の構成図。
【図２】光透過性基板のくもり処理面にマーキングした場合の視認性を示す写真。
【図３】透明な光透過性基板面にマーキングした場合の視認性を示す写真。
【図４】比較例１〜４におけるマーキング部分のマーキング深さの計測結果を示す図。
【図５】マーキング深さとマーキングの溝部周辺の隆起高さとの関係を示す図。
【図６】実施例１、２におけるマーキング部分のマーキング深さの計測結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明にかかる光透過性基板のマーキング方法について説明する。
本発明において、半導体膜が形成された光透過性基板は、半導体膜と光透過性基板とを接合させて製造できる。
半導体膜は、特に限定されないが、酸化膜付きシリコンウェーハ、単結晶炭化珪素ウェーハ、酸化膜付き単結晶炭化珪素ウェーハ、単結晶窒化ガリウムウェーハ、および酸化膜付き単結晶窒化ガリウムウェーハからなる群から選択できる。
また、光透過性基板は、石英ガラス基板、ホウ珪酸ガラス基板、サファイア基板からなる群から選択されることが好ましい。本発明では、レーザーとして波長１０．６μｍの炭酸ガスレーザーを用いるところ、上記の基板であれば、炭酸ガスレーザーを透過せずに吸収するため、基板の表面にマーキングすることができるからである。
【００１２】
本発明において、くもり処理は、光透過性基板面に光の散乱をおこす凹凸を形成するために行う。具体的なくもり処理方法は、特に限定されないが、砥粒をぶつけることにより光透過性基板の表面状態を荒らすサンドブラスト処理や、薬液により表面へ微小な凹凸を形成させる方法等が挙げられる。
【００１３】
本発明のマーキング方法では、マーキング前に、光透過性基板にくもり処理を行うことを特徴とする（第１工程）。くもり処理面にレーザーを照射すると、照射部分が溶融・昇華して、光の散乱を起こしていた表面の凹凸が無くなり、透明となる。そのため、くもり処理後にマーキングを行えば、光の散乱の無い透明なレーザーマーキング部分が、光が散乱するくもり処理面の中で際立ち、視認性が向上する。
なお、マーキング後にくもり処理を行う方法もとり得るものの、マーキングされなかった部分だけでなく、マーキングにより溝状となった部分や、マークの縁がくもり処理されてしまうために、マークのエッジを認識することが困難となり、十分な視認性が得られない。また、くもり処理をサンドブラストなどの機械的に傷を付ける方法で行う場合、マークの溝底部にその処理の力が集中することがあり、溝底部にクラックが生じることがある。そのため本発明では、十分な視認性とクラック発生防止の観点から、マーキング前にくもり処理を行う。
【００１４】
本発明において、くもり処理は、光透過性基板面の少なくとも一部に行う。基板のセンシングなどでくもり処理が必要な場合は、光透過性基板面の全面にくもり処理を行う。また、光透過性基板面も透明である必要がある場合には、マーキングを行う部分のみくもり処理を行う。部分的にくもり処理を行う場合は、マーキングを行う部分以外をマスクして行うことができる。
【００１５】
本発明では、炭酸ガスレーザーによりくもり処理面にマーキングをする（第２工程）。ＹＡＧレーザーや他の波長の短いレーザーは、光透過性基板を透過してしまうため、半導体膜を損傷させるおそれがある。そのため、波長が長く光透過性基板を透過するおそれのない炭酸ガスレーザーを用いる。なお、炭酸ガスレーザーの照射強度や照射時間は、任意の条件とすることができる。
【００１６】
本発明のマーキング方法において、マーキングの深さが５〜２０μｍであることが好ましい。マーキングの深さが５μｍより浅いと、マークの形状によっては十分な視認性を得ることが困難となる場合がある。また、２０μｍより深いと、マークの形状によってはマークの溝部周辺が隆起してしまい、光透過性基板の平坦性に影響を与える場合がある。マーキングの深さが５〜２０μｍの範囲内であれば、マークの形状にかかわらず、光透過性基板の平坦性を確保しつつ十分な視認性を得ることができる。
【００１７】
上記マーキング方法により、光透過性基板面の少なくとも一部がくもり処理面に加工されており、当該くもり処理面にレーザー光によるマーキングがされていることを特徴とする半導体膜が形成された光透過性基板を得ることができる。
本発明の光透過性基板は、マーキングの深さが５〜２０μｍであることが好ましい。
本願の出願当初の特許請求の範囲は以下の通りである。
［請求項１］半導体膜が形成された光透過性基板のマーキング方法であって、前記光透過性基板面の少なくとも一部にくもり処理を行う第１工程と、炭酸ガスレーザーによりくもり処理面にマーキングをする第２工程と、を少なくとも含むマーキング方法。
［請求項２］マーキングの深さが５〜２０μｍである請求項１記載のマーキング方法。
［請求項３］光透過性基板が、石英ガラス基板、ホウ珪酸ガラス基板、サファイア基板からなる群から選択される請求項１または請求項２記載のマーキング方法。
［請求項４］光透過性基板面の少なくとも一部がくもり処理面に加工されており、当該くもり処理面にレーザー光によるマーキングがされていることを特徴とする半導体膜が形成された光透過性基板。
［請求項５］マーキングの深さが５〜２０μｍである請求項４記載の半導体膜が形成された光透過性基板。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明を実施例及び比較例に基づき説明するが、本発明は実施例及び比較例に限定されるものではない。
【００１９】
[実施例１]
直径１５０ｍｍ、厚み６２５μｍの石英で構成された光透過性基板に、厚み２００ｎｍの単結晶シリコン薄膜が形成された絶縁性基板（ＳＯＱ基板）を用い、絶縁性基板の光透過性基板面の全面に、砥粒径約２０μｍのシリカ粉を使用したサンドブラスト処理によりくもり処理を行った。サンドブラスト処理後、シリカ粉は光透過性基板面を希ＨＦ洗浄することにより除去した。
上記くもり処理を行った絶縁性基板に、マーキングを行った。具体的には、図１に示すように、絶縁性基板１を基板支持ピン５で固定し、くもり処理を行った光透過性基板面４にレーザーマーカー６から発するレーザー光７を垂直に照射して、マーキングの深さが８μｍとなるようにレーザーパワーとスキャン速度を調整してマーキングした。レーザー光が、マーキング以外の場合に光透過性基板面４に照射されないよう、シャッター８を設けた。マーキング文字は数字を使用し、数字の大きさについては、線幅０．１５ｍｍ、文字高さ１．４０ｍｍ、文字幅１．５５ｍｍとした。
レーザーマーカーとしては、炭酸ガスレーザー（波長１０．６μｍ）を出射するＳＵＮＸ社製レーザーマーカーＬＰ−４３１を使用し、マーキングの深さは東京精密製表面粗さ計Ｓｕｒｆｃｏｍ１３０Ａにて計測した。
なお、光透過性基板の位置を再現性良く決めることの出来る位置決め機構（図示せず）により、実施例および比較例のどの光透過性基板においても、同じ部分にマーキングできるように位置決めしてマーキングした。
【００２０】
[実施例２]
マーキングの深さを１５μｍとなるようにレーザーパワーとスキャン速度を調整してマーキングする以外は、実施例１と同様にマーキングを行った。
【００２１】
[比較例１]
実施例１と同様の絶縁性基板（ＳＯＱ基板）に、サンドブラスト処理を行うことなく、マーキングの深さを３２μｍとなるようにレーザーパワーとスキャン速度を調整してマーキングする以外は、実施例１と同様にマーキングを行った。
【００２２】
[比較例２]
マーキングの深さを５５μｍとなるようにレーザーパワーとスキャン速度を調整してマーキングする以外は、比較例１と同様にマーキングを行った。
【００２３】
[比較例３]
マーキングの深さを８０μｍとなるようにレーザーパワーとスキャン速度を調整してマーキングする以外は、比較例１と同様にマーキングを行った。
【００２４】
[比較例４]
マーキングの深さを１００μｍとなるようにレーザーパワーとスキャン速度を調整してマーキングする以外は、比較例１と同様にマーキングを行った。
【００２５】
実施例１、２および比較例１〜４における、くもり処理の有無、表面平均粗さ（Ｒａ）、マーキング深さ、視認性および平坦性の結果について、表１に示す。
【００２６】
【表１】
0006001509.tif 000002
【００２７】
図２は、光透過性基板のくもり処理面にマーキングした場合の視認性を示す写真である。そして、図３は、くもり処理を行わず、透明なままの光透過性基板面にマーキングした場合の視認性を示す写真であり、図３（ａ）がマーキング部分に蛍光灯の光を映し出した場合の視認性、図３（ｂ）がマーキング部分に光を当てず、自然光のみによる場合の視認性を示すものである。
実施例１、２は、光透過性基板の平坦性を保持したまま、図２に示すような良好な視認性を示した（表１）。
これに対して比較例１は、深くマーキングしたことによりマーキングの溝部周辺が隆起してしまい光透過性基板の平坦性が損なわれた。さらに、くもり処理を行わなかったうえに、マーキング深さが視認性を確保するためには十分ではないため、自然光の場合のみならず、マーキング部分に蛍光灯の光を映し出した場合にも、視認することが困難であった。また、比較例２〜４は、くもり処理を行わなかったことから、自然光のみにより視認することは困難であるものの、マーキング部分に蛍光灯の光を映し出すことで良好な視認性を得た。ただし、深くマーキングしたことにより、光透過性基板の平坦性は損なわれる結果となった。
【００２８】
図４は、比較例１〜４の結果において、マーキングした部分のマーキングの深さを計測した結果を示す図であり、マーキング深さが与えるマーキングの溝部周辺の隆起への影響を示すものである。図４（ａ）に示すように、マーキング深さは３２μｍ（比較例１）から１００μｍ（比較例４）であり、このときの溝部周辺の隆起した部分Ｂを拡大したものが図４（ｂ）である。マーキング深さが１００μｍの比較例４では、溝部周辺の隆起が顕著であり、比較例１〜３の場合においても、溝部周辺の隆起が認められた（図４（ｂ））。
【００２９】
図５は、比較例１〜４の結果において、所定の深さまでマーキングしたときの、マーキングの溝部周辺の隆起高さについてプロットした図である。比較例１〜４に加えて、くもり処理を行っていない比較例１と同様の絶縁性基板に、所定の深さまでマーキングを行ったときのマーキングの溝部周辺の隆起高さについても、プロットした。
この図から、マーキングの深さを２０μｍ以下とすれば、マーキングの溝部周辺に隆起が発生せず、平坦性を確保できることがわかった。
【００３０】
図６は、実施例１、２の結果において、マーキングした部分のマーキングの深さを計測した結果を示す図であり、図６（ａ）がマーキング深さ８μｍの実施例１の結果、図６（ｂ）がマーキング深さ１５μｍの実施例２の結果である。図４の結果と比較して、０μｍ付近のベースラインの変動が大きいのは、くもり処理により表面の凹凸が大きくなったことによるものであった。
これらの図から、マーキングの溝部周辺には、くもり処理による表面の凹凸以外に変動はみとめられず、マーキングによる溝部周辺の隆起は無いために、光透過性基板の平坦性は良好であることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明によれば、半導体製造プロセスで重要な光透過性基板の平坦性を保持したまま、視認性を確保することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１        絶縁性基板
２        光透過性基板
３        半導体膜
４        光透過性基板面
５        基板支持ピン
６        レーザーマーカー
７        レーザー光
８        シャッター
【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図２】
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【図３】
0006001509.tif 000008