(57)【要約】特に半導体ウェハやデバイス用の、レーザソフトマーキング方法およびシステムが提供される。ウェハ上にソフトマークを形成すべく半導体ウェハをマーキングするレーザマーキングシステムが提供される。このシステムは、１以上のレーザパルスを生成するレーザサブシステムと、当該レーザサブシステムに機能的に接続された制御部とを具える。この制御部は、前記１以上のレーザパルスのレーザパルス幅を設定し、形成されるソフトマークの深度に作用する１以上の設定されたパルス幅の１以上のレーザ出力パルスを選択的に供給する。前記マーク深度は、前記１以上のパルス幅から実質的に独立している。前記制御部はさらに、前記１以上の出力パルスのパルスエネルギを設定して、合計出力エネルギが前記ソフトマークを形成する許容加工エネルギ範囲内に設定された１以上の出力パルスを選択的に供給する。このシステムはさらに、前記１以上の設定されたパルス幅と設定された合計出力エネルギを有する前記１以上の出力パルスを、ウェハ上の領域にこの領域内のエネルギ密度が前記１以上の設定されたパルス幅と設定された合計パルスエネルギで特定されウェハ材料が変化してこれによりマーク深度が所定の範囲内のソフトマークが形成されるように供給する光学サブシステムを具えるビーム供給システムを具える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ上にソフトマークを形成すべく半導体ウェハにマーキングするレーザマーキング方法において：
形成されるソフトマークの深度に影響する１以上のレーザパルス幅を有する１以上のレーザ出力パルスを選択的に供給するように、１以上のレーザパルスのレーザパルス幅を設定するステップであって、前記マーク深度は前記１以上の設定されたパルス幅と実質的に無関係であるステップと、
前記１以上の出力パルスのパルスエネルギを設定して、前記ソフトマークを形成する許容加工エネルギ範囲内に設定された合計出力エネルギの１以上の出力パルスを選択的に供給するステップと、
前記１以上の設定されたパルス幅と設定された合計出力エネルギの１以上の出力パルスを、前記ウェハ上の領域内に、前記１以上の設定されたパルス幅と設定された合計出力エネルギで特定されるエネルギ密度で供給し、これがウェハ材料を変形させ、これにより所定の範囲内のマーク深度を有するソフトマークを形成されるステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１の方法において、前記マーク深度は、パルス幅の実体的な範囲にわたってパルス幅に実質的に比例することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１の方法において、前記マーク深度は、約１ミクロンから６ミクロンの範囲内であることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１の方法において、前記マーク深度は予め定められており、正確に１の出力パルスで形成されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１の方法において、前記マーク深度は、約１ミクロンより薄いことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１の方法において、単一の出力パルスのエネルギは、一般に約６００マイクロジュールから約１１００マイクロジュールの範囲内であることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１の方法において、前記許容加工エネルギ範囲は、エネルギ中心に集中しており、一般に前記エネルギ中心から約１０マイクロジュール下の下限と前記エネルギ中心から約１０マイクロジュール上の上限を有する範囲内であることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１の方法において、出力パルスは、一般に約１０ナノ秒から約２００ナノ秒の範囲内に設定されたパルス幅を有するうことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１の方法において、前記レーザパルス幅を設定するステップは、前記パルスエネルギを設定するステップの後に実行されることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１の方法において、前記パルスエネルギを設定するステップは、前記レーザパルス幅を設定するステップの後に実行されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１の方法において、前記設定するステップは、ほぼ同時に実行されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
ウェハ上にソフトマークを形成すべく半導体ウェハのマーキングするレーザマーキングシステムにおいて：
１以上のレーザパルスを生成するレーザサブシステムと、
当該レーザサブシステムに機能的に接続された制御部であって、
形成されるソフトマークの深度に作用する１以上の設定されたパルス幅を有する１以上のレーザ出力パルスを選択的に供給すべく、前記１以上のレーザパルスのレーザパルス幅を設定し、ここで前記マーク深度は前記１以上のパルス幅から実質的に独立しており、
合計出力エネルギが前記ソフトマークを形成する許容加工エネルギ範囲内に設定された１以上の出力パルスを選択的に供給すべく、前記１以上の出力パルスのパルスエネルギを設定する制御部と、
前記１以上の設定されたパルス幅と設定された合計出力エネルギを有する前記１以上の出力パルスを、ウェハ上の領域にこの領域内のエネルギ密度が前記１以上の設定されたパルス幅と設定された合計パルスエネルギで特定されウェハ材料が変化してこれによりマーク深度が所定の範囲内のソフトマークが形成されるように供給する光学サブシステムを具えるビーム供給システムを具えることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１２のシステムにおいて、前記制御部は、電子部品のサブシステムと一般にマーキングシステム制御に用いられる制御プログラムとを具えることを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１２のシステムにおいて、前記制御部はさらに、電子部品のサブシステムと前記レーザサブシステムの制御用の制御プログラムとを具えることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
半導体ウェハ上にソフトマークを形成するレーザマーキング方法において、
レーザ出力により形成されるソフトマークの深度に影響するパルスレーザ出力の少なくとも一部の時間特性を設定するステップと、
エネルギが許容加工エネルギ範囲内に該当するように前記パルスレーザ出力の合計出力エネルギを設定して、半導体ウェハ上にソフトマークを形成するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５の方法において、前記設定するステップは、ウェハのバッチをマーキングする前に実行され、前記時間特性と合計出力エネルギは、前記バッチ全部をマーキングする間設定が維持されることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１５の方法において、前記設定するステップは、ウェハをマーキングステーションに配置した後であって１のウェハをマーキングする前に実行されることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１５の方法において、前記設定するステップは、ウェハをマーキングステーションに配置した後であって１のウェハをマーキングする前に実行され、前記時間特性と合計出力エネルギは、所定の異なる深度のソフトマークをウェハ上に形成すべく変化されることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１５の方法において、前記設定するステップはレーザマーキングシステムで実行され、時間特性と出力エネルギは、前記レーザマーキングシステムの製造現場で設定され、あるいは前記レーザマーキングシステムが設置される現場で設定されることを特徴とする方法。
【請求項２０】
半導体ウェハにソフトマークを形成するレーザマーキング方法において、
１以上のレーザパルスに１以上のレーザパルス幅を設定するステップであって、前記１以上の設定されたパルス幅が、前記１以上のレーザパルスで形成されるソフトマークの深度に影響するステップと、
前記１以上のレーザパルスの合計出力エネルギを設定するステップであって、この設定された合計出力エネルギは、半導体ウェハ上にソフトマークを形成する許容加工エネルギ範囲内に相当するステップとを具えることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１２のシステムにおいて、前記レーザサブシステムは、パルス幅を調整可能なファイバベースのレーザを具えることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００４年１１月１１日提出の米国暫定出願整理番号６０／６２７，７６０の利益を主張する。本出願は、参照としてここに組み込まれている２００３年５月１５日提出の米国特許出願整理番号１０／４３８，５０１に関連する。
【０００２】
本発明はレーザソフトマーキング方法およびシステムに関し、特に半導体ウェハおよびデバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
レーザは、数十年来半導体ウェハのレーザマーキングに用いられている。以下に一般にレーザマーキングに関する特許や出願公開のリストを示す。米国特許５，３２９，０９０は、ウェハのドットマーキングに関する。以下の代表的な特許文献は、ウェハおよび電子アセンブリ、照射、マークの検査／読み取りに関する：米国特許４，５２２，６５６；４，９４５，２０４；６，３０９，９４３；６，２６２，３８８；５，９２９，９９７；５，６９０，８４６；５，８９４，５３０；５，７３７，１２２、および日本特許抄録１１−１３５３９０。
【０００４】
以下の代表的な文献は、レーザマーキング方法およびシステムの構成や要素の一般的な情報を提供するものである：「Galvanometric and Resonant Low Inertia Scanners」、Montagu、Laser Beam Scanning、Marcel-Dekker、１９８５、pp.214-216；「Marking Applications now Encompass Many Materials」、Hayes、Laser Focus World、１９９７年２月、pp. 153-160；「Commercial Fiber Lasers Take on Industrial Markets」、Laser Focus World、１９９７年５月、pp.143-150。特許公開公報：ＷＯ９６／１６７６７、ＷＯ９８／５３９４９、米国特許５，９６５，０４２；５，９４２，１３７；５，９３２，１１９；５，７１９，３７２；５，６３５，９７６；５，６００，４７８；５，５２１，６２８；５，３５７，０７７；４，９８５，７８０；４，９４５，２０４，；４，９２２，０７７；４，７５８，８４８；４，７３４，５５８；４，８５６，０５３；４，３２３，７５５；４，２２０，８４２；４，１５６，１２４。
【０００５】
２００１年８月２日公開の特許公開ＷＯ０１５４８５４、名称「Laser Scanning Method and System for Marking Articles such as Printed Circuit Boards, Integrated Circuits, and the Like」と、２００１年８月２３日公開の特許公開ＷＯ０１６１２７５、名称「Method and System for Automatically Generating Reference Height Data for use in a Three-Dimensional Inspection System」は、ともに本発明の譲受人に譲渡されている。この出願はともに全体が参照としてここに組み込まれている。
【０００６】
映像システムで見られるレーザマークの視認（またはオペレータの視認による検査）は、マークの深さやデブリ等の複数の要素に左右され、さらにこれらはレーザの材料干渉（material-interaction）に依存する。特定のウェハマーキングの応用において、従来の知恵は読みやすくするため比較的大きなマーキング深さに導かれていたが、磁化率が増大して表面化のダメージがある。
【０００７】
本発明の譲受人は長いことウェハマーキングシステムを提供してきた。本願譲受人が数年来供給しているＷｅｆｅｒＭａｒｋ（商標）システムは、シリコンウェハの最初の工業的なレーザマーキングシステムである。仕様は、３００ｎｍウェハに１２０μｍのマーキングドット直径のハードマーキングである。これは、ＳＥＭＩ規格仕様Ｍ１．１５に適合する。ウェハの裏側のソフトマーキング用の「ソフトマーキング仕様」があり、これは２００ｎｍまでのウェハ裏側の粗い面を含む。「ＳｉｇｍａＣｌｅａｎ」システムでは、２００ｎｍまでのウェハの表裏両面用の裏側マーキングオプションが提供されている。
【０００８】
おおまかに２種類のレーザマークが現在工業的に用いられており、これらはソフトマークとハードマークと称される。「ハードマーク」および「ソフトマーク」の双方を形成する様々なマーキングシステムが、本発明の譲受人により提供されている。現在入手可能なシステムはＧＳＩＬｕｍｏｎｉｃｓ  Ｗａｆｅｒｍａｒｋ（登録商標）ＳｉｇｍａＣｌｅａｎ（登録商標）であり、Ｓｕｐｅｒｓｏｆｔｍａｒｋ（登録商標）と称される種類のソフトマークの形成に用いられる。このマークは一般に「デブリフリー」として特徴付けられる。これらのマークは通常、ダイオード励起ｑスイッチパルスレーザシステムで形成される。このようなＳｕｐｅｒｓｏｆｔｍａｒｋ（登録商標）は通常、良好なマーキングを生じるエネルギ範囲が上限と下限を有する狭い「エネルギウィンドウ」で運用されるレーザシステムで形成される。
【０００９】
本発明の譲受人に譲渡された米国特許４，５２２，６５６は、現在のソフトマーク用レーザ技術の基礎である。ここには、レーザパルスと、所望の表面パターンの表面領域の１．５倍から６倍に相当する表面領域を有する表面区分と、前記表面区分の中央と前記表面パターンに対応する麺において半導体材料が溶融され部分的に蒸発するようなレーザパルスのエネルギの調整、で明らかになるステップで特徴づけられる方法が開示されている。生成されるパターンは通常、元の半導体表面に関し、図５に示すように隆起した円形のリムと中央の凹部を有する。
【００１０】
米国特許４，５２２，６５６では、凹部の深度はエネルギ密度で制御され、すなわち、パルス中央のエネルギ密度が増大したら対応して凹部の深さが増大する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、（スーパーソフトマークとして共通に知られる）このようなマークを生成するエネルギ密度用のプロセスウィンドウは、非常に小さい。このため、この部分のエネルギ密度を変えることによる凹部領域の深さの調整が非常に制限されている。さらに、単にエネルギまたはエネルギ密度を調節するだけでは達成できない深度範囲がある。
【００１２】
例えば、レーザエネルギを９７０μｊから９８０μｊに増大させ、図６に示すスーパーソフトマークのエネルギ上限とする。このケースではスーパーソフトマークのエネルギプロセスウィンドウは約１０μｊしかないため、２つのマーク間の深度の違いは非常に小さい。深さ約２μｍのマークを形成しなくてはならない場合、例えばそれは非常に困難であり、現在までに開発されたレーザマーキング技術ではおそらく不可能である。
【００１３】
半導体製造技術が発達するにつれ、異なるマーク深度を有するウェハ上のソフトマークが、新規なプロセスを実現するために要求されてきた。このため、スーパーソフトマークのマーキング深度の簡単な調節を提供するレーザマーキング技術が非常に要望されている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の目的は、特に半導体ウェハおよびデバイス用の改良したレーザソフトマーキング方法およびシステムを提供することである。
【００１５】
本発明の上記目的や他の目的を達成するために、ウェハ上にソフトマークを形成すべく半導体ウェハにマーキングするレーザマーキング方法が提供される。この方法は、形成されるソフトマークの深度に影響する１以上のレーザパルスのレーザパルス幅を設定して、１以上のパルス幅に設定した１以上のレーザ出力パルスを選択的に供給するステップを具える。このマーク深度は前記１以上の設定されたパルス幅から実質的に無関係である。この方法はさらに、前記１以上の出力パルスのパルスエネルギを設定して、前記ソフトマークを形成する許容しうる加工エネルギ範囲内の設定された合計出力エネルギの１以上の出力パルスを選択的に供給するステップを具える。この方法はさらに、前記１以上の設定されたパルス幅と設定された合計出力エネルギの１以上の出力パルスを、前記ウェハ上の領域内に、前記１以上の設定されたパルス幅と設定された合計出力エネルギで特定されるこの領域内のエネルギ密度がウェハ材料を変形させ、これにより所定の範囲内のマーク深度を有するソフトマークが形成されるステップを具える。
【００１６】
前記マーク深度は、パルス幅の実質的な範囲にわたってパルス幅に実質的に比例してもよい。
【００１７】
前記マーク深度は、約１ミクロンから６ミクロンの範囲内であってもよい。
【００１８】
前記マーク深度は、予め定められており、正確に１の出力パルスで形成されてもよい。
【００１９】
前記マーク深度は、約１ミクロンより薄くてもよい。
【００２０】
単一の出力パルスのエネルギは、一般に約６００マイクロジュールから約１１００マイクロジュールの範囲内であってもよい。
【００２１】
前記許容しうる加工エネルギ範囲は、一般にエネルギ中心から約１０マイクロジュール下の下限と前記エネルギ中心から約１０マイクロジュール上の上限を有する範囲のエネルギ中心に集中していてもよい。
【００２２】
出力パルスは、一般に約１０ナノ秒から約２００ナノ秒の範囲内に設定されたパルス幅を有してもよい。
【００２３】
前記レーザパルス幅を設定するステップは、前記パルスエネルギを設定するステップの後に実行されてもよい。
【００２４】
前記パルスエネルギを設定するステップは、前記レーザパルス幅を設定するステップの後に実行されてもよい。
【００２５】
前記設定するステップは、ほぼ同時に実行されてもよい。
【００２６】
さらに本発明の上記目的および他の目的を実現するために、ウェハ上にソフトマークを形成すべく半導体ウェハのマーキングするレーザマーキングシステムが提供される。このシステムは、１以上のレーザパルスを生成するレーザサブシステムと、当該レーザサブシステムに機能的に接続された制御部とを具える。この制御部は、前記１以上のレーザパルスのレーザパルス幅を設定し、形成されるソフトマークの深度に作用する１以上の設定されたパルス幅の１以上のレーザ出力パルスを選択的に供給する。前記マーク深度は、前記１以上のパルス幅から実質的に独立している。前記制御部はさらに、前記１以上の出力パルスのパルスエネルギを設定して、合計出力エネルギが前記ソフトマークを形成する許容加工エネルギ範囲内に設定された１以上の出力パルスを選択的に供給する。このシステムはさらに、前記１以上の設定されたパルス幅と設定された合計出力エネルギを有する前記１以上の出力パルスを、ウェハ上の領域にこの領域内のエネルギ密度が前記１以上の設定されたパルス幅と設定された合計パルスエネルギで特定されウェハ材料が変化してこれによりマーク深度が所定の範囲内のソフトマークが形成されるように供給する光学サブシステムを具えるビーム供給システムを具える。
【００２７】
前記制御部は、電子部品のサブシステムと一般にマーキングシステム制御に用いられる制御プログラムとを具えてもよい。
【００２８】
前記制御部はさらに、電子部品のサブシステムと前記レーザサブシステムの制御用の制御プログラムとを具えてもよい。
【００２９】
前記レーザサブシステムは、パルス幅が調整可能なファイバベースのレーザを具えてもよい。
【００３０】
さらに本発明の上記目的および他の目的を実現するために、半導体ウェハ上にソフトマークを形成するレーザマーキング方法が提供される。この方法は、レーザ出力により形成されるソフトマークの深度に影響するパルスレーザ出力の少なくとも一部の時間特性を設定するステップを含む。この方法はさらに、エネルギが許容加工エネルギ範囲内に該当するように前記パルスレーザ出力の合計出力エネルギを設定して、半導体ウェハ上にソフトマークを形成するステップを含む。
【００３１】
前記設定するステップは、ウェハのバッチをマーキングする前に実行されてもよい。前記時間特性と合計出力エネルギは、前記バッチ全部をマーキングする間設定が維持されてもよい。
【００３２】
前記設定するステップは、ウェハをマーキングステーションに配置した後であって１のウェハをマーキングする前に実行されてもよい。
【００３３】
前記設定するステップは、ウェハをマーキングステーションに配置した後であって１のウェハをマーキングする前に実行されてもよい。前記時間特性と合計出力エネルギは、所定の異なる深度のソフトマークをウェハ上に形成すべく変化されてもよい。
【００３４】
前記設定するステップはレーザマーキングシステムで実行され、時間特性と出力エネルギは、前記レーザマーキングシステムの製造現場で設定され、あるいは前記レーザマーキングシステムが設置される現場で設定されてもよい。
【００３５】
さらに本発明の上記目的および他の目的を達成するために、半導体ウェハにソフトマークを形成するレーザマーキング方法が提供される。この方法は、１以上のレーザパルスに１以上のレーザパルス幅を設定するステップを含む。前記１以上の背手値されたパルス幅は、前記１以上のレーザパルスで形成されるソフトマークの深度に影響する。この方法はさらに、前記１以上のレーザパルスの合計出力エネルギを設定するステップを含む。この設定された合計出力エネルギは、半導体ウェハ上にソフトマークを形成する許容加工エネルギ範囲内に相当する。
【００３６】
本発明の実施例は、ソフトマークまたはスーパーソフトマーク（登録商標）のいずれを形成するのに利用できる。
【００３７】
本発明の一態様は、ソフトマークを有する半導体ウェハに関する。このマークは、約１ミクロン乃至約６ミクロンの範囲内に形成される。本発明の１以上の実施例において、ソフトマークの深さは１ミクロンより精密である。
【００３８】
本発明の上記目的および他の目的、特徴、利点は、添付の図面とともに以下の本発明を実現するベストモードの詳細な説明を参照することにより明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
実験結果に基づき、本発明の実施例にかかる方法とシステムにおいて、発明者らはレーザパルス幅がエネルギやエネルギ密度よりマーク深度に多くの影響を与えることを理解した。
【００４０】
図１は、本発明の一実施例にかかるレーザマーキングシステムを用いて半導体ウェハのある領域内に形成される第１および第２のソフトマークの概略図である（図示のために縮尺通りではない）。例示において、深さＤ１、Ｄ２のマークが、パルス幅ｔ１、ｔ２とエネルギＥ１、Ｅ２を有する第１および第２のパルスレーザ出力のレーザで形成される。本例において、ウェハの光学特性がほぼ一定であるウェハの部分がマーキングされる。例えば２軸ガルヴァノメータスキャナといったビームデフレクタを用いてレーザ出力がマーキング箇所に配向される。このスキャナは、ビーム拡大、焦点合わせ、減衰、その他のレーザビームの類似動作用の他の多様な光学部品とともに、前記供給システムに含まれている。
【００４１】
図２は、本発明の１以上の実施例を実践する商業的マーキングシステムに用いられるレーザと光学システムレイアウトの一例である。シグマ１００レーザは、本発明の譲受人により製造される、市場で入手可能なダイオード励起固体レーザである。ビーム形成光学素子（例えばビーム拡張部）、スキャンレンズ、スキャンミラーの様々な組合せが、本発明の実施例において用いられる。
【００４２】
図７のグラフは、与えられたエネルギ密度におけるマーク深度のレーザパルス幅への依存度の実験結果を示す。
【００４３】
図８、９は、それぞれパルス幅１２３ｎｓと７２ｎｓのマーク深度２．６μｍと１．８μｍの典型的なスーパーソフトマークを示す。
【００４４】
本発明の実施例におけるレーザエネルギと、関連するエネルギ密度は通常、ウェハの光学特性に基づく。バッチごとに、あるいはウェハごとに表面反射が異なる場合がある。酸化が、入射エネルギの調整要求を導く場合がある。典型的に、入射エネルギは約６００マイクロジュール乃至１１００マイクロジュールの範囲内である（約２：１の変化）。
【００４５】
好適には、マーキングはマーキング領域の各マーキング位置における最大焦点（best focus）の位置で生じる。しかしながら、マーキングは最大焦点以外の場所で生じてもよく、オフノーマルの入射マーキングビームで生じてもよい。
【００４６】
好適には、レーザパルス幅は簡単に設定することができ、プログラム可能である。このような一例が本発明の譲受人が特定のＭ４３０メモリリペアシステムで用いている、ＩＰＧ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓのファイバレーザである。レーザパルス幅は、４ｎｓ乃至２０ｎｓの連続的な範囲から選択される。
【００４７】
本発明の譲受人に譲渡された米国特許公開２００４／０１８８３９９は、表面の構造物を形成または除去する様々なレーザシステムの実施例を開示している。一例では、光ファイバ増幅器を有するＭＯＰＡシステムが開示されている。このレーザ加工システムは、Ａ−Ｏ変換器を有する出力サブシステムを具えてもよい。このＭＯＰＡおよび出力変換器は、位置情報に基づいてターゲット材料への１以上のレーザパルスを選択的に制御する。この面に入射する各出力パルスはそれぞれパルス幅であってもよい。
【００４８】
パルス幅を調整する別の方法は、出力カプラの反射率とともにレーザキャビティの形状と寸法を調整することである。図３ａは、出力カプラ反射率Ｒ１、合計キャビティ長Ｌ１の典型的なレーザキャビティを示す。このケースの有効キャビティ長を持たせた折りたたみ型キャビティとしてもよい。図３ｂは、キャビティ長をＬ２、出力カプラ反射率をＲ２に変えてレーザパルス幅を変化させる方法を示す。レーザの共振構造を同じに維持するために合計キャビティ長を変更する場合、双方のキャビティミラーの曲率（合計反射率と出力カプラ）もまた変更される。レーザ共振の理論と運用は、多くの書籍、ハンドブック、レーザ製造会社のカタログで見ることができる。このような文献の１つに、John Wiley & Sonsから１９８８年に刊行されたPeter MilonniとJoseph Eberrlyによる「Lasers」がある。第１４章「レーザ共振」には、レーザキャビティの理論と原理の詳細が開示されている。
【００４９】
パルス幅を設定する別の方法は、レーザエネルギが増大するとパルス幅が短くなるという公知のレーザ特性を利用するものである。マークの深度を浅くするためには、必要なパルス幅を得るのに高いパルスエネルギでレーザを実行し、ビームの外側を減衰させて必要なエネルギ密度を得て、スーパーソフトマークを実現する。
【００５０】
また、レーザの反復レートを上げるとパルス幅が増大する公知のレーザ特性を用いてもよい。高反復レート（すなわち長いパルス幅）でレーザを駆動すると、与えられたエネルギ密度においてマーク深度が深くなる。
【００５１】
市場で入手可能なｑスイッチダイオード励起レーザシステムは、反復レートを調整する設備を具えている。このようなモデルは、Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓからＳｐｅｃｔｒａ  Ｐｈｉｓｉｃｓで購入可能である。いくつかの実施例では、レーザシステムは出力減衰器と組み合わせられ表面への合計エネルギが制御される。
【００５２】
このように、市場で入手可能なレーザ技術を、本発明の多数の実施例を実現するのに適合させることができる。このレーザシステムは、ｑスイッチ型または利得スイッチ型、および多様なこれらの組合せでなる。
【００５３】
ある実施例において、マーク深度に影響する多様な時間的レーザ出力特性を設定し、合計レーザ出力エネルギもまた許容加工エネルギ範囲内で設定してもよい。例えば、このレーザシステムは、「バーストモード」で駆動されてもよい。このバーストモードは通常、エンベロープ内のパルスの波形またはシーケンスに対しゆっくりと変化するエンベロープに特徴づけられる。ソフトマークを形成するのに用いられる、対応するパルスレーザ出力はパルスのバーストのようであり、その時間特性は、バースト幅、バーストエンベロープ形状、バースト時間、バースト間の時間間隔、パルス幅、２以上のパルス間の時間間隔、２以上のパルスの時間的な重なり、２以上のパルスの設定遅れ、パルス形状、のいずれか１以上であってもよい。
【００５４】
図４ａ−４ｃは、本発明の１以上の実施例で設定される時間パルス特性の一例を示す。多くの文献に、「バーストモード」動作、パルス成形、パルスのストレッチ、パルス遅延、パルス選択が説明されている。例えば、米国特許公開２００２／０１６７５８１（少なくとも、図１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１８、１９、および明細書の対応する記述部分）には、本発明の実施例で用いるのに適した多様な構成が示されている。ソフトマークを形成するのに複数のパルスを用いる実施例では、約１０ナノ秒以下のオーダーのパルス間の遅れが材料を変形させるのに最良である。このパルスの遅れや間隔は、シリコン基板の熱時定数に基づいて決定される。本発明の譲受人に譲渡された（上記の）米国特許公開２００４／０１８８３９９やそこに引用された様々な文献もまた、パルスレーザ出力の生成と操作に関連する。
【００５５】
実践において、パルスの時間特性やエネルギは、ウェハのロットやバッチごとに設定でき、更なる調整を必要としない。さらなる要求は、１の領域内で異なる深度のマーキングを得るパルス特性の設定を要する場合がある。ウェハの表面粗さ（surface variation）により、レーザ出力エネルギ要求を決定する「工程研究」が必要となり、このような変量は通常このような測定値の周波数を特定する。好適には、レーザマーキングシステムは、オペレータの介入を最小限で様々な必要な工程研究を実行するハードウェアとソフトウェアの検出および較正を含む。
【００５６】
本発明の実施例は一般に、規格まで研磨したウェハの第１の側の「ドット」形式に用いるられる。商業的に利用可能なシステムを本発明の様々な実施例に組み込むことができ、これには本発明の譲受人が製造するＧＳＩＬｕｍｏｎｉｃｓＷａｆｅｒｍａｒｋ（登録商標）ＳｉｇｍａＣｌｅａｎ（登録商標）マーキング製品が含まれる。
【００５７】
本発明の実施例を図示し説明したが、これらの実施例は本発明のすべての可能な形態を図示し説明すると理解されるべきではない。むしろ、明細書中の文言は説明のためであり限定のためではなく、本発明の意図および範囲を逸脱することなく様々な変更を加えることができると理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は、本発明の一実施例にかかるレーザマーキングシステムを用いて半導体ウェハのある領域内に形成される第１および第２のソフトマークの概略図である（図示のために縮尺通りではない）。
【図２】図２は、本発明の１以上の実施例を実行する商業的マーキングシステムに用いられるレーザおよび光学システムレイアウトの一例である。
【図３】図３ａ、３ｂは、例示として、レーザのキャビティ（図３ａ）と、前記レーザの出力パルス幅を変更するための前記キャビティの長さの変更（図３ｂ）を示す。
【図４】図４ａ−４ｃは、バーストパルスの時間パルス特性の一例であり、バースト内の１以上のパルスの拡大図を示す。
【図５】図５は、９７０μｊのレーザパルスエネルギの従来技術のスーパーソフトマークの平面図、グラフ、データである。
【図６】図６は、９８０μｊのレーザパルスエネルギの従来技術のスーパーソフトマークの平面図、グラフ、データである。
【図７】図７は、与えられたエネルギ密度におけるマーク深度対レーザパルス幅のグラフである。
【図８】図８は、マークの深さが２．６μｍのスーパーソフトマークの平面図、グラフ、データである。
【図９】図９は、マークの深さが１．８μｍのスーパーソフトマークの平面図、グラフ、データである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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