[发明专利]激光可调节深度标记系统和方法

说明书

技术领域

本系统和方法涉及一种激光标记机，具体涉及一种在半导体工业中用于 晶片加工的激光标记机。

背景技术

目前，激光标记技术广泛地应用在很多不同的行业和领域中。用于标记 的激光器包括掺钕钇铝石榴石(Nd:Y₃Al₅O₁₂)(也称为Nd:YAG激光器)或 二氧化碳激光器。由于准分子激光器受工作环境影响并且其成本高昂，所以 高能准分子激光器不用于标记。在激光标记中，高能量密度激光束照射部分 加工的材料表面(例如半导体晶片表面)，在所述表面产生热激发从而在表 面或者表面附近导致熔化、烧灼或蒸发，这样致使在材料表面留下永久的标 记作为用于特殊材料表面的识别标记。

广泛用于半导体工业的Nd:YAG和二氧化碳激光器有一些限制和缺点。 由于受热表面的局部熔化，这些类型的激光器导致热损伤和热扩散，从而使 标记模糊，并且导致大量飞溅。采用光学显微镜在高放大倍率下能够清晰的 看到飞溅的效果。此外，新的半导体技术提出新的需求，这些新的需求是采 用Nd:YAG和二氧化碳激光器无法满足的。这些新的需求要求激光标记的深 度d＜1μm，直径Φ≈30μm，并且没有飞溅。现在，只有准分子激光器能够 满足这样的要求。此外，在很多软半导体材料上(如砷化镓(GaAs)或磷化 铟(InP))产生深度d＜1μm、没有飞溅的浅标记(light mark)非常困难。

另外，由于不同的加工工艺和需求，硬标记(hard mark)(深度在5-100 μm之间)和/或软标记(soft mark)(深度在3-5μm之间)都需要。然而， 目前可用的激光标记机不能同时产生满足要求的硬标记和软标记。这样，又 导致了设备的工作范围受限、费用高和效率低。因此，希望提供一种克服上 述典型系统的限制的激光可调节深度的标记系统和方法，本发明就是针对此 目的提出的。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种激光标记设备，包括：

用于产生激光的激光发生单元；

用于为所述激光发生单元供电的激光电源；

用于产生扩展的激光的扩束器；

用于调整扩展的激光的能量密度的可调节的偏振设备；以及

用于接收调整了能量密度的扩展的激光并将其指向一片材料表面的振 镜扫描元件，其中调整了能量密度的扩展的激光能够在所述该片材料表面产 生具有低飞溅的标记。

根据本发明的第二方面，其中可调节的偏振设备进一步包括用于调整扩 展的激光的能量密度的转换齿轮设备。

根据本发明的第三方面，其中可调节的偏振设备进一步包括光阑设备和 偏振镜角设备，通过调整光阑、孔径和扩展的激光的偏振镜角来调整扩展的 激光的能量密度。

根据本发明的第四方面，其中所述该片材料是半导体晶片并且其中标记 的深度小于1微米且具有最少的飞溅。

根据本发明的第五方面，其中该片材料是半导体晶片并且其中标记的深 度在1微米和100微米之间并且是浅标记、软标记或硬标记。

根据本发明的第六方面，其中激光发生单元进一步包括掺钕钇铝石榴石 激光器。

根据本发明的第七方面，其中可调节的偏振设备在0度和90度之间调 整扩展的激光的偏振角。

根据本发明的第八方面，其中可调节的偏振设备在60度和70度之间调 整扩展的激光的偏振角。

根据本发明的第九方面，还提供一种采用激光标记设备在一片材料上进 行激光标记的方法，其中激光标记设备包括激光电源，激光传输系统，振镜 扫描系统和电脑控制系统，所述方法包括：

采用可调节的偏振设备调节激光能量密度；

将调整了能量密度的激光指向一片材料；以及

利用调整了能量密度的激光在所述该片材料的表面上产生标记，其中标 记的深度可调节并且具有最少的飞溅。

根据本发明的第十方面，其中在所述该片材料上产生标记进一步包括在 半导体基片表面上产生标记。

根据本发明的第十一方面，其中，调整激光的能量密度进一步包括在0 度到90度之间调整可调节的偏振设备的偏振角。

根据本发明的第十二方面，其中，调整偏振角进一步包括在60度到70 度之间调整激光的偏振角。

附图说明