레이저 소프트 마킹 방법 및 시스템 document_id A220623038087

수십 년간 반도체 웨이퍼를 레이저 마킹하는데에 레이저가 사용되어 왔다. 이제, 일반적으로 레이저 마킹과 관련된 대표적인 특허 및 간행물의 목록을 제공한다. 미국 특허 5,329,090은 웨이퍼의 점 마킹에 관한 것이다. 후술하는 대표적인 참조 특허는 웨이퍼의 레이저 마킹, 전자 조립, 조명, 및 마크 검사/읽기의 다양한 양상에 관한 것이다. : 미국 특허 번호 4,522,656; 4,945,204; 6,309,943; 6,262,388; 5,929,997; 5,690,846; 5,894,530; 5,737,122; 및 일본 특허 추록 11135390. 후술하는 대표적인 참조들은 다양한 레이저 마킹 방법 및 시스템의 형태와 구성요소에 관한 일반적인 정보를 제공한다. : "검류계에 의한 전류 측정의 및 진공의 저 관성 스캐너"(Montagu, Laser Beam Scanning지, Marcel-Dekker, 1985년, 214-216페이지) ; "마킹 응용은 현재 많은 물질을 포함한다."(Hayers, Laser Focus World지, 1997년 2월, 153-160페이지) ; "상업적 섬유 레이저가 산업적 시장을 떠맡다."(Laser Focus World지,1997년 5월, 143-150페이지). 특허 공보 : 국제공개번호 96/16767, 국제공개번호 98/53949, 미국특허번호 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. 2001년 8월 2일 공개된 국제공개번호 0154854의 "인쇄기판회로, 집적회로 등과 같은 마킹 품목에 대한 레이저 스캐닝 방법 및 시스템" 및 2001년 8월 23일 공개된 국제공개번호 0161275의 "3차원 검사 시스템을 이용하여 자동으로 참조 높이 데이터를 생성하는 방법 및 시스템" 모두는 본 발명의 출원인에게 지정된 것이다. 두 발명은 그들 전체가 참조되어 본 발명에 통합된다. 관찰 시스템에 의해(또는 시각적 검사 작동기에 의해) 보여지는 레이저의 가시도는, 레이저와 물질간의 상호작용에 의존하는 마킹 깊이, 파편 등을 포함하는 여러가지 요소들에 의존할 수도 있다. 특정 웨이퍼 마킹 적용에 있어서, 전통적인 지식이 좋은 가독성(realability)을 제공하는 비교적 큰 마킹 깊이를 만들지만, 표면 아래의 손상에 대한 민감성을 증가시킨다. 본 발명의 출원인은 오랫동안 웨이퍼 마킹 시스템을 제공해왔다. 수년 동안 본 발명의 출원인에 의해 제작된 WaferMarkTM 시스템은 실리콘 웨이퍼에 적용하는 첫번째 산업적 레이저 마킹 시스템이라고 믿어진다. 사양은 300nm 웨이퍼에서의 점 지름 120㎛의 하드 마킹을 포함한다. 이것은 SEMI 표준 사양 M1.15를 만족한다. "소프트마킹 사양"은 웨이퍼 후면 측의 소프트마킹을 위해 존재하고, 이는 200mm 웨이퍼까지의 거친 후면 측을 마킹하는 것을 포함한다. "Sigma Clean" 시스템에서는, 200mm 웨이퍼까지의 전면 및 후면 측 마킹을 위하여 후면 마킹의 선택 사항이 제공된다. 현재 산업 현장에서 사용되는 레이저 마크의 종류는 대략적으로 두 가지인데, 이는 소프트마크와 하드마크이다. "하드마크" 및 "소프트마크"를 만들기 위한 다양한 마킹 시스템은 본 출원의 출원인에 의해 제조된다. 현재 이용가능한 시스템은 GSILumonics Wafermark®이다. Supersoftmark®와 같은 유형의 소프트마크를 만들기 위해서 Sigma Clean®이 사용된다. 이러한 마크는 일반적으로 "파편이 없는" 것으로 특징지어진다. 이러한 마크들을 전형적으로 다이오드 펌핑되고, Q-스위치 펄스를 구비한 레이저 시스템에 의해 만들어진다. 그러한 Supersoftmark® 는 좁은 "에너지 창"에서 전형적으로 동작하는 레이저 시스템에 의해서 만들어지고, 그 에너지의 범위는 마킹이 발생할 수 있을 정도의 상한과 하한을 가진다. 본 발명의 출원인에게 지정된 미국 특허 4,522,656은 소프트마킹을 하는 현재 레이저 기술의 토대이다. 상기 특허는, 원하는 표면 유형의 표면적의 1.5배 내지 6.5배에 대응하는 표면적을 가진 표면 단편에 레이저 펄스를 조사하는 단계 및 레이저 펄스의 에너지를 표면 단편의 중앙에 맞추어 대응하는 표면 유형을 갖도록 조정하여, 반도체 물질이 녹아서 부분적으로 증발하는 단계로 특징지어진다. 도5에 도시된 바와 같이, 만들어진 유형은 일반적으로 원래의 반도체 표면에 대해서 높은 고리 모양의 테두리와 오목하게 들어간 중앙부를 가진다. 미국 특허 4,522,656에 따르면, 오목하게 들어간 부분의 깊이는 에너지 밀도에 의해서 제어될 수 있으며, 즉, 만약 펄스의 중앙부에서 대응하는 에너지 밀도의 증가가 있다면 오목하게 들어간 부분의 깊이는 증가할 것이다. 그러나, 이러한 마크(보통 슈퍼 소프트마크라고 알려져 있다)를 생성하기 위한 에너지 밀도의 공정 창이 매우 작다는 것은 잘 알려져 있다. 그러므로, 일부분에서의 에너지 밀도를 변화시킴으로써 오목하게 들어간 부분의 깊이를 조정하는 것은 매우 제한적이다. 게다가, 단순히 에너지나 에너지 밀도를 조정해서는 얻어질 수 없는 특정 깊이의 범위가 존재한다. 예를 들면, 도6에 도시된 바와 같이 슈퍼 소프트마크의 에너지 상한을 얻기 위해서 레이저의 에너지를 970uJ에서 980uJ로 증가시킬 수 있다. 이 경우 슈퍼 소프트마크의 에너지 공정 창은 오직 약 10uJ이기 때문에, 두 마크 사이의 깊이 차는 매우 작다. 만약 누군가가 약 2㎛의 깊이를 갖는 마크를 만들어야 한다면, 그것은 아마 불가능하고, 현재까지 개발된 레이저 마킹 기술로는 매우 어렵다. 반도체 공정 기술이 발전할 때, 새로운 공정을 수용하기 위해서 웨이퍼가 서로 다른 마크 깊이를 갖도록 하는 소프트마크가 필요하다. 그러므로, 슈퍼 소프트마크의 마킹 깊이를 쉽게 설정하는 레이저 마킹 기술을 구비하는 것이 가장 바람직하다.