JPH10193161A - レーザーマーキング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザーマーキング時に発生するダストの半
導体ウェーハへの付着を防止し、歩留まりを低下させる
ことなく、確実にレーザーマーキングを行うことのでき
るレーザーマーキング装置を提供すること。 【解決手段】 吸引装置３３に排気管３２を介して接続
されている透明体でなるマーキング室１３を、取り外し
可能に、レーザーマーキング装置１０に設ける。更に、
マーキング室１３の下方から、マーキング室１３を透過
して、マーキング室１３に置かれたウェーハ７の下面７
ａにレーザー光Ｌが照射するように、光学系１２を配設
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マーキング装置に
関し、特に半導体装置の製造プロセスにおける半導体ウ
ェーハへのマーキングに用いられるマーキング装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造プロセスにおいて、半
導体ウェーハを管理するために、半導体ウェーハに、レ
ーザーによって、文字や数字等をマーキング（刻印）す
ることが行われている。従来のマーキング装置は図４に
示されているが、図４のＡはその部分破断正面図であ
り、図４のＢは図４のＡにおける［Ｂ］−［Ｂ］線方向
の断面図である。図４のＡで示されるように、室１の上
方にはレーザー発振器２が設けられており、側壁には、
半導体ウェーハ３の出し入れを行うシャッター５が設け
られている。マーキングは次のように行われる。室１に
配設されたウェーハ支持台４に半導体ウェーハ３を載置
し、室１のシャッター５を閉じる。次に、レーザー発振
器２からレーザー光Ｌ’を半導体ウェーハ３のオリフラ
３ａの近傍に、すなわちマーキング部３ｂに照射する。
このとき、レーザー光Ｌ’によって溶けたシリコンが飛
び散り、それが冷えて微細なパーティクル、すなわちダ
ストｄとなる。従来の技術では、半導体ウェーハ３の上
方からレーザー光Ｌ’が照射されているので、飛散した
ダストｄは、半導体ウェーハ３の上面に付着する。この
半導体ウェーハ上に付着したダストｄが、半導体装置の
歩留まりを低下させる。これは、デバイスの高密度化・
微細化が進んでいる現在では、特に、大きな問題となっ
ている。

【０００３】そこで、レーザー光Ｌ’をシリコンが飛び
散らない程度に弱くして、マーキングを行うことが考え
られる。しかしながら、これでは、深くマーキングでき
ない。すなわち、マーキングされた文字や数字の上に配
線等の膜を積み重ねていくと、これら文字や数字が見え
なくなって、半導体ウェーハの製造管理ができなくな
る。なお、膜を積み重ねた状態、すなわち単結晶シリコ
ンウェーハ上に酸化膜やポリシリコン膜等が形成された
状態で、マーキングを行うと、単結晶シリコンが蒸発・
溶融するだけではなく、単結晶シリコンウェーハの上に
形成された膜も剥れ、多量のダストが発生する。すなわ
ち、この多量のダストが半導体ウェーハ３の上面に付着
して、半導体装置の歩留まりを一層、低下させることに
なる。

【０００４】そこで、特開平５−２３８７５号公報、特
開平８−４５７９９号公報及び特開昭６４−４８６８５
号公報には、レーザーマーキングによって発生したシリ
コンダストによる半導体ウェーハの汚染を防止する技術
が開示されている。すなわち、特開平５−２３８７５号
公報には、レーザーが照射される半導体ウェーハの表面
が水平面に対して０°〜９０°となるように半導体ウェ
ーハをセットする機構を備えて、シリコンダストが発生
しても半導体ウェーハ上には付着しないことが開示され
ている。また、特開平８−４５７９９号公報には、マー
キング室にシリコンをエッチングし得るガスを導入し
て、このガスとシリコンダストとを化学反応させ、シリ
コン化合物の気体を作って排気することにより、シリコ
ンダストが半導体ウェーハに付着しないことが開示され
ている。更に、特開昭６４−４８６８５号公報には、レ
ーザー光の半導体ウェーハへの入射角を２０°〜４０°
にすることによって、レーザーのボケが大きくなること
なしに、マーキングの際に発生するダストが抑制できる
ことが開示されている。

【０００５】しかしながら、特開平８−４５７９９号公
報では、フッ素または塩素の少なくともいずれか一種を
含有するガスを導入させて、化学反応をさせた後、排気
する必要がある。また、特開平５−２３８７５号公報及
び特開昭６４−４８６８５号公報では、発生したシリコ
ンダストがレーザー光の光学系に飛散する。特に、特開
平５−２３８７５号公報では、下方からレーザー光を照
射しているので、発生したダストが（半導体ウェーハに
付着することがないが）、下方に配設されているレーザ
ー光の光学系に付着しやすい。レーザー光の光学系にダ
ストが飛散すると、例えば、レーザー光を弱くするな
ど、レーザーに悪影響を与え、マーキングが確実に行え
なくなるという恐れがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
に鑑みてなされ、マーキング時のダストが半導体ウェー
ハに付着せずに、確実にマーキングできるレーザーマー
キング装置を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の課題は、レーザー
光（例えば、実施例のＬ；以下、同様）を照射すること
によって半導体ウェーハ（７）にマーキングを行うレー
ザーマーキング装置（１０）において、前記半導体ウェ
ーハ（７）を、排気孔（１３ｂａ）を具備したチャンバ
ー（１３）に密閉状態で挿入し、前記排気孔（１３ｂ
ａ）を介して前記チャンバー（１３）内を強制排気しな
がら、前記半導体ウェーハ（７）に前記レーザー光
（Ｌ）を照射することを特徴とするレーザーマーキング
装置（１０）、によって解決される。

【０００８】すなわち、レーザーマーキング時には、チ
ャンバー内を強制排気しているので、発生したダストは
強制的にチャンバー内部から排気される。従って、チャ
ンバー内の半導体ウェーハにダストが付着することがな
い。

【０００９】又、以上の課題は、レーザー光（例えば、
実施例のＬ；以下、同様）を照射することによって半導
体ウェーハ（７）にマーキングを行うレーザーマーキン
グ装置（１０）において、少なくとも底部（１３ｃ）の
一部が透明体でなるチャンバー（１３）に、前記半導体
ウェーハ（７）のマーキング面（７ａ）を下方に向けた
状態で、前記半導体ウェーハ（７）を挿入し、前記レー
ザー光（Ｌ）が、前記透明体を介して、前記チャンバー
（１３）の下方より照射されることを特徴とするレーザ
ーマーキング装置（１０）、によって解決される。

【００１０】すなわち、チャンバーの外方からレーザー
光を照射しているので、マーキング時に発生したダスト
は、照射されるレーザー光の光学系などにダストが飛散
することがない。従って、レーザー光に悪影響を与える
ことなく、レーザーマーキングを行うことができる。ま
た、下方に向いた半導体ウェーハのマーキング面に、下
方からレーザーが照射されるので、マーキング時に発生
するダストは、重力により下方に落ち、半導体ウェーハ
上に付着することがない。

【００１１】

【発明の実施の形態】半導体ウェーハを、排気孔を具備
したチャンバーに密閉状態で挿入した後、排気孔を介し
てチャンバー内を強制排気しながら、半導体ウェーハに
レーザー光を照射する。すなわち、マーキング時に発生
したダストは、チャンバー内の強制排気によって、チャ
ンバーの外へと排出される。従って、発生したダスト
は、チャンバー内にある半導体ウェーハに付着すること
はない。また、チャンバーの外に強制排出されたダスト
は、レーザーマーキング装置のチャンバー以外の場所に
ある半導体ウェーハに飛散されないので、チャンバーの
外にある半導体ウェーハにダストが付着することはな
い。従って、半導体装置の歩留まりを向上させることが
できる。

【００１２】また、排気孔は、チャンバー内に置かれた
半導体ウェーハよりも低い位置に設けるようにすれば、
強制排気した際にダストが半導体ウェーハの方に撒き上
げられ、ダストが半導体ウェーハに付着するという恐れ
を防止することができる。また、この排気孔を、半導体
ウェーハのマーキング部の近傍に設けるようにすれば、
強制排気した際に、ダストが半導体ウェーハの近傍で飛
散して付着するという恐れを防止することができる。な
お、密閉状態で強制排気すると、排気効率を高くできる
ので、よりダストが半導体ウェーハに付着しにくい。

【００１３】このマーキング装置のチャンバーの少なく
とも一部が透明体でなり、この透明体を介してチャンバ
ーの外方より、レーザー光を照射するようにすれば、マ
ーキング時に発生するダストが、レーザー光を半導体ウ
ェーハに照射するための光学系等に飛散しない。従っ
て、レーザー光に悪影響を与えることなく、確実なマー
キングを行うことができる。

【００１４】また、少なくとも底部の一部が透明体でな
るチャンバーに、半導体ウェーハのマーキング面を下方
に向けた状態で、半導体ウェーハを挿入し、レーザー光
が、透明体を介して、チャンバーの下方より照射される
ようにする。すなわち、マーキング時に発生するダスト
は、重力により下方に落ち、半導体ウェーハ上に付着す
ることがない。このとき、レーザー光はチャンバーの外
方から照射されているので、重力により下方に落ちるダ
ストが、照射されるレーザー光の光学系に飛散すること
がない。従って、レーザー光に悪影響を与える（例えば
光が弱くなるなど）ことがなく、常に確実なレーザーマ
ーキングを行うことができる。

【００１５】更に、このマーキング装置において、チャ
ンバーに排気孔を設け、マーキング時に、ここからチャ
ンバー内を強制排気すれば、発生して半導体ウェーハの
下に落ちたダストは、チャンバー外に排出される。この
ときの排気孔も、上記理由により半導体ウェーハが置か
れた位置より下方で、半導体ウェーハのマーキング部の
近傍に設けるようにするとよい。

【００１６】また、レーザーマーキング装置のチャンバ
ーを取り外し可能とすれば、チャッンバーを取り外して
クリーニングして、チャンバー内にある残っているダス
トを除去することができる。よって、チャンバー内に残
留しているダストによって、半導体ウェーハが汚染され
て半導体装置の歩留まりの低下を招くということを防止
することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１８】図１は、本発明のレーザーマーキング装置
の平面図を示しており、図２は図１における［２］−
［２］線方向の断面図を示しているが、これは全体とし
て１０で示されている。レーザーマーキング装置１０
は、レーザー発振器１１と、レーザー発振器１１から発
振されるレーザー光Ｌを走査する光学系１２と、マーキ
ング室１３と、ウェーハ７を搬送する搬送部１５とを有
している。

【００１９】搬送部１５は、搬送ロボット１６と、位置
調整部１７と、エレベータユニット２１、２１’から構
成されている。搬送ロボット１６は、レーザーマーキン
グ装置１０の中央に位置し、公知のように回転及び往復
運動を行って、位置調整部１７、エレベータユニット２
１、２１’及びマーキング室１３へのウェーハ７の移動
を行うものである。また、位置調整部１７は、回転台１
７ａとセンサー１７ｂとから構成されており、ウェーハ
７を回転させてウェーハ７のオリフラ７ｆの位置合わせ
を行うものである。なお、エレバータユニット２１、２
１’には、複数（例えば２５枚）のウェーハ７が整列し
ているキャリア２２、２２’が載置されており、エレベ
ータユニット２１、２１’が昇降することにより、キャ
リア２２、２２’からマーキング前のウェーハ７が取り
出され、同時にマーキング後のウェーハ７が収容され
る。

【００２０】本発明に係わるマーキング室１３は、透明
体、例えば、高純度の石英ガラスでなる。これは、図２
に示されるように、レーザー光Ｌの通過位置に貫通孔３
１ａを有するマーキング室支持台３１に支持されてお
り、光学系１２の上方に配設されている。更に、マーキ
ング室１３には、ウェーハ７を挿入及び取り出すための
挿入口１３ａが形成され、この挿入口１３ａには、シー
ル３５ａを具備したシャッター３５が開閉可能に設けら
れている。また、図１に示すようにマーキング室１３に
は、光学系１２側に、すなわちマーキング時にウェーハ
７のマーキング部７ｍの近傍に突部１３ｂが形成されて
いる。この突部１３ｂの内部には排気孔１３ｂａが形成
されているが、これは吸引装置３３に接続されている排
気管３２と、コネクター３６を介して接続されている。
なお、排気管３２との接続を解けば、本実施例のマーキ
ング室１３はマーキング室支持台３１に載置されている
だけであるので、マーキング室１３はレーザーマーキン
グ装置１０から容易に取り外せる。更に、マーキング室
１３の内部には、ウェーハ７を載置するウェーハ支持台
３４が底面に配設されている。

【００２１】本発明のレーザーマーキング装置１０は、
以上のように構成されるが、次に、その作用を説明す
る。

【００２２】エレベータユニット２１のキャリア２２か
ら（又はエレベータユニット２１’のキャリア２２’か
ら）、まだマーキングがされていないウェーハ７が搬送
ロボット１６によって取り出され、位置調整部１７に搬
送される。ここでは、回転台１７ａに載置されたウェー
ハ７を回転させて、マーキング室１３に挿入した時にオ
リフラ７ｆの近傍にマーキングが施されるように、ウェ
ーハ７のオリフラ７ｆの向きを調節する。次に、このオ
リフラ７ｆの向きが調節されたウェーハ７を、搬送ロボ
ット１６によって、マーキング室１３に搬送する。

【００２３】すなわち、ウェーハ７がマーキング室１３
に挿入されると、搬送ロボット１６が下降し、ウェーハ
支持台３４にウェーハ７を載置する。そして、搬送ロボ
ット１６がマーキング室１３から出ると、シャッター３
５が閉まり、マーキング室１３が密閉空間となる。この
状態で、吸引装置３３及びレーザー発振器１１が稼働す
る。レーザー発振器１１からは発振されたレーザー光Ｌ
は、光学系１２を通過した（図２に記載されている反射
鏡１２ａ、１２ｂで反射された）後、マーキング室支持
台３１の貫通孔３１ａを通過し、マーキング室１３の底
部１３ｃを通過して、ウェーハ７の下面７ａのマーキン
グ部７ｍに到達して、マーキングを行う。このとき、マ
ーキング室１３内は、排気孔１３ｂａ及び排気管３２を
介して、強制排気されている。

【００２４】すなわち、レーザー光Ｌがウェーハ７の下
面７ａに照射されて、ウェーハ７のシリコンが溶けてマ
ーキングが施される。同時に、溶けたシリコンは飛び散
って、冷やされて微細なダストｄが発生する。しかしな
がら、このダストｄは、ウェーハ７の下面７ａから発生
するので、重力によりウェーハ７の下方に落ちる。ま
た、このとき、マーキング室１３内は吸引装置３３によ
って強制排気されているので、発生したダストｄは、直
ちにマーキング室１３から排気管３２を介して吸引装置
３３に吸引される。

【００２５】そして、レーザー光Ｌの照射が終了し、す
なわちマーキング室１３にてマーキングが終了すると、
吸引装置３３の稼働が停止する。その後、シャッター３
５が開き、搬送ロボット１６がマーキング室１３に挿入
され、マーキングされたウェーハ７をマーキング室１３
から取り出す。マーキングされたウェーハ７は、位置調
整部１７を経て、処理前のキャリア２２の位置に戻され
る。

【００２６】本実施例では、マーキング室１３が透明体
でなるので、レーザー光Ｌがマーキング室１３の外方か
ら照射される。従って、マーキング中に発生したシリコ
ンが光学系１２に飛散することがなく、レーザー光が弱
くなったり不安定になったりすることがなくなる。更
に、ウェーハ７のマーキング面である下面７ａに、下方
よりレーザーを照射しているので、発生したダストｄが
重力によって下方に落ちる。すなわち、マーキング中に
発生したダストｄがウェーハ７に付着することがない。
また、マーキング時に、マーキング室１３内を強制排気
しているので、発生したダストは、これにより、直ちに
マーキング室１３より排気される。従って、ダストがウ
ェーハに付着することがない。なお、シール３５ａを具
備したシャッターを用いているので、マーキング室１３
を密閉状態として、効率よく強制排気することができ
る。なおまた、上記実施例で排気管３２と突部１３ｂと
を接続しているコネクターにシール性をもたせるように
すれば、より効率よく強制排気することができる。

【００２７】また、本実施例では、チャンバーであるマ
ーキング室１３は、容易にレーザーマーキング装置１０
から取り外せる構成をしている。従って、マーキング室
１３を定期的に取り外し、例えば洗浄によりクリーニン
グして、マーキング室１３内に付着して残っているダス
トを完全に除去することができる。従って、強制排気を
しても排出されずにマーキング室１３に残留しているダ
ストさえも、定期的に除去することができるので、これ
がウェーハ７に付着するという恐れもない。

【００２８】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術
的思想に基づいて種々の変形が可能である。

【００２９】例えば、上記実施例では、チャンバーであ
るマーキング室１３の全体を透明体である高純度石英ガ
ラスにより構成したが、チャンバー全体を透明体とせず
とも、外方からレーザー光が半導体ウェーハに照射でき
ればよい。従って、図３に示すようなマーキング室１
３’としてもよい。すなわち、マーキング室１３’の一
部に孔１３ｄ’を形成し、ここにシール４１を介して透
明部材４０を付設させ、この透明部材４０を介して、レ
ーザー光Ｌを外部より照射するようにしても良い。ま
た、上記実施例では、透明体として高純度石英ガラスを
用いたが、他の透明体でもよく、例えば（フォトリソグ
ラフィ工程に使用されるマスクの基板の材料として用い
られている）低膨張ガラスやサファイアなどを用いても
よい。なお、この透明体は、レーザーを透過させた時に
透明体からダストが発生しない透明体であるのが好まし
い。

【００３０】また、上記実施例では、マーキング室１３
に排気孔１３ｂａを設けた突部１３ｂを形成したが、強
制排気するための排気孔であれば、他の構成でもよい。
すなわち、図３に示すように、マーキング室１３’の壁
部にねじ孔１３ｇ’を設け、ここに、吸引装置に接続さ
れた排気管３２’を螺合するようにしてもよい。なお、
この接続部にシール３６’を設けて、排気効率を上げる
ようにしてもよい。更に、強制排気することで、ダスト
が半導体ウェーハに付着しないという効果を得る場合に
は、透明体なチャンバーの外方からレーザー光を照射す
ることに限定される必要はない。すなわち、強制排気に
よりダストがチャンバーの外に排出されるので、レーザ
ー光の照射部がチャンバー内にむき出しの状態で設けら
れてレーザー光が照射されたとしても、レーザー光にダ
ストが飛散することがない。従って、レーザー光に悪影
響が与えられることないので、確実にマーキングを行う
ことができる。

【００３１】更に、上記実施例では、マーキング室１３
を、取り外してクリーニングできるように、すなわちマ
ーキング室１３をレーザーマーキング装置１０から容易
に取り外せるように、マーキング室１３を図１に示され
るようなマーキング室支持台３１に載置した。このマー
キング室支持台の形状はこれに限定される必要はなく、
例えば図３に示すように、複数の支柱３１’によって支
持されるようにしてもよい。なお、レーザーマーキング
装置１０の構造や構成は、これに限定される必要は全く
なく、例えばレーザー発振器１１と光学系１２とマーキ
ング室１３の配置が異なっていてもよいし、また、搬送
ロボット１６や位置調整部１７などが、他の構成を有す
るものでもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上、述べたように、本発明によれば以
下のような効果を奏する。

【００３３】チャンバー室を強制排気しているので、マ
ーキング時に発生したダストは、強制排気によってチャ
ンバーの外に直ちに排出される。従って、チャンバー内
に置かれている半導体ウェーハには、マーキング時に発
生するダストが付着することがない。更に、（配線が積
み重ねられるにつれてマーキングされた文字が見えなく
なることを防止するため）マーキングを深くするため
に、レーザーパワーを上げて、ダストの発生が多くなっ
たとしても、半導体ウェーハにはダストが付着しない。
また、単結晶シリコン上に膜（酸化膜やポリシリコン
膜）などがある状態でマーキングして、多量のダストが
発生しても、半導体ウェーハにはダストが付着すること
がない。なお、チャンバー内は、半導体ウェーハの搬入
及び搬出時以外、密閉状態であるので、チャンバーの外
にある半導体ウェーハにダストが付着することがない。
従って、半導体ウェーハにダストが付着することがな
く、半導体装置の歩留まりを向上させることができる。
また、照射されるレーザー光及びその光学系にダストが
飛散することもないので、確実にマーキングを行うこと
ができる。

【００３４】また、レーザー光を下方から照射している
ので、発生したダストは重力によって下方に落ちる。従
って、マーキング中に発生したダストが半導体ウェーハ
に付着することがない。更に、（配線が積み重ねられる
につれてマーキングされた文字が見えなくなることを防
止するため）マーキングを深くするために、レーザーパ
ワーを上げて、ダストの発生が多くなったとしても、半
導体ウェーハにはダストが付着しない。また、単結晶シ
リコン上に膜（酸化膜やポリシリコン膜）などがある状
態でマーキングして、多量のダストが発生しても、半導
体ウェーハにはダストが付着することがない。更に、こ
のときマーキング室の外方からレーザー光を照射してマ
ーキングが行われる。よって、下方に落ちたダストが光
学系にまで飛散することなく、レーザーに悪影響が出ず
に、確実にレーザーマーキングを行うことができる。従
って、半導体ウェーハには、マーキング時に発生するダ
ストが付着することがなく、半導体装置の歩留まりを向
上させることができる。

【００３５】更に、チャンバーをレーザーマーキング装
置から取り外せるので、定期的にチャンバーをクリーニ
ングして、チャンバー内に残留しているダストを完全に
除去することができる。従って、一層、半導体ウェーハ
にダストが付着することが防止され、半導体装置の歩留
まりを一層、向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるレーザーマーキング装
置の平面図である。

【図２】図１における［２］−［２］線方向の断面図で
ある。

【図３】本発明の変形例におけるレーザーマーキング装
置の主要部を示す断面図である。

【図４】従来例におけるレーザーマーキング装置を示す
図であり、Ａは部分破断正面図であり、ＢはＡにおける
［Ｂ］−［Ｂ］線方向の断面図である。

【符号の説明】

７……ウェーハ、７ａ……下面、７ｆ……オリフラ、７
ｍ……マーキング部、１０……レーザーマーキング装
置、１１……レーザー発振器、１２……光学系、１３、
１３’……マーキング室、１３ｂ……突部、１３ｂａ…
…排気孔、１３ｃ……底部、１３ｇ’……ねじ孔、３
２、３２’……排気管、３３……吸引装置、３５……シ
ャッター、３５ａ……シール、Ｌ……レーザー光。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザー光を照射することによって半導
   体ウェーハにマーキングを行うレーザーマーキング装置
   において、 前記半導体ウェーハを、排気孔を具備したチャンバーに
   密閉状態で挿入し、 前記排気孔を介して前記チャンバー内を強制排気しなが
   ら、 前記半導体ウェーハに前記レーザー光を照射することを
   特徴とするレーザーマーキング装置。
2. 【請求項２】 前記チャンバーの少なくとも一部が透明
   体でなり、 該透明体を介して前記チャンバーの外方より、前記レー
   ザー光が照射されることを特徴とする請求項１に記載の
   レーザーマーキング装置。
3. 【請求項３】 レーザー光を照射することによって半導
   体ウェーハにマーキングを行うレーザーマーキング装置
   において、 少なくとも底部の一部が透明体でなるチャンバーに、 前記半導体ウェーハのマーキング面を下方に向けた状態
   で、 前記半導体ウェーハを挿入し、 前記レーザー光が、前記透明体を介して、前記チャンバ
   ーの下方より照射されることを特徴とするレーザーマー
   キング装置。
4. 【請求項４】 前記チャンバーが排気孔を有したチャン
   バーであることを特徴とする請求項３に記載のレーザー
   マーキング装置。
5. 【請求項５】 前記チャンバーが取り外し可能であるこ
   とを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
   のレーザーマーキング装置。