JPH04110944A - 透明材料のマーキング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、フォトマスク基板などの種々の透明材料にお
いて、他の透明材料と識別するため、また、その透明材
料の履歴や特性を記録するためのマーキング方法に関す
る。

［従来の技術］ 従来、フォトマスクなどにマーキングする方法としては
、基板のコーナーを切り欠く方法、基板のパターン領域
外に識別記号をレーザーなどで記録する方法（特開昭６
２−７５５３２）特開昭５８−５６３１５、特開昭５７
−１０４９３４）同じく領域外にバーコードや磁気記録
領域を設ける方法があった。

さらには、基板の側面に反射面と粗面を設け。

識別マークとする方法（特公昭６２−４０７００）があ
った。

しかし、これらの方法は、すべて、透明材料の表面にな
んらかの方法でマーキングするものであった・ ［発明が解決しようとする課題］ フォトマスク基板等の透明材料は、スパッタリングを受
けたり、侵食性の化学薬品にエッチング時に曝されたり
されるので、従来の透明材料の表面にマーキングする方
法では、マークの部分から変質を受は易いという欠点が
あった。

また、ＬＳＩの高集積化に伴いダストフリーが要求され
、表面にマーキングするとマーキング部分にゴミが付着
しやすく、これを洗浄すると洗浄液を汚し、再付着のお
それが生じ、これを完全に除去することが困難になる。

さらに、石英ガラスマスクは、特開昭５９−２００２３
８、特開昭５９−８３９５０および特開昭５９−８８３
３２などにに示されるように、研磨などでリサイクルが
なされているが、表面のマーキングでは研磨などによっ
てマークが削れて消滅し判読不能になってしまう。

基板の側面にマーキングした場合においても。

リサイクル時にキャリヤーとワークの間に研磨剤が入り
込むことにより、側面のマーキングが消滅しやすい。

また、マーキング部分のクロム膜が剥離しやすいという
欠点がある。

本願発明は、透明材料の内部にマーキングすることによ
って、マーキング部分にゴミが付着せず、製膜工程やリ
ソグラフィー工程に悪影響を及ぼさず、また、透明材料
の表面が過酷な環境下におかれても永遠に消滅すること
のないマーキング方法の提供を目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ そこで、本願発明は、フォトマスク基板などの透明材料
に吸収されない高エネルギービームを透明材料内部に焦
点を結ばせて照射し、透明材料内部に微小なりラックま
たは微結晶を発生させることによって透明材料にマーキ
ングするものである。

マーキングは、数字、アルファベットなどの文字を、従
来のレーザによるマーキング方法と同様に、マスクを介
して結像させてもよく、またドツト状にクラックまたは
微結晶を発生させ、このドツトを組み合わせて文字、数
字を形成しても良い。

さらに、ドツト列をＣＤなどと同様に文字、数字等に対
応させることも可能である。また、バーコード状に記号
を作成しても良い。

透明材料としては、例えば、光学ガラス、石英ガラスな
どの無機ガラス、アクリル樹脂などの透明樹脂等が挙げ
られる。

高エネルギービームとしては、Ｘｅ　Ｆ　（３５１ｎｍ
）、ＸｅＣ１（３０８ｎｍ）、ＫｒＦ　（２４８ｎ　ｍ
　）　、　Ａ　ｒ　Ｆ　（１９３ｎ　ｍ　）等のエキシ
マレーザ−や、ＹＡＧレーザ及びその高調波等が挙げら
れる６ 透明材料の高エネルギービームに対する吸収特性に応じ
て、適切な高エネルギービームを選択する必要がある。

高エネルギービームの照射時間は、そのパワーにもよる
が、数パルスから数十パルスでよい。

［作用コ 透明材料に吸収されない高エネルギービームを、レンズ
やミラーから構成される光学系を介して透明材料の内部
に焦点を合せ、高エネルギービームを透明材料内部に照
射する。すると、高エネルギービームの照射された個所
に微小なりラックまたは微結晶が発生する。このクラッ
クまたは微結晶を文字状に形成したり、バーコード状と
することによって透明材料の内部にマーキングが施され
る。

クラックまたは微結晶の発生について更に詳しく説明す
る。

固体中では、荷電子のエネルギー準位は帯状のいわゆる
バンド構造をとっている。絶縁体ではバンドギャップ以
下のフォトンエネルギーのフォトン、すなわち、長波長
の光は吸収しない。

しかし、バンドギャップよりも低エネルギーの光でも、
レンズで集光するなどしてフォトン密度を極端に高くす
ると、２個あるいは、それ以上のフォトンを同時に吸収
することにより、電子が充満帯（エネルギーギャップよ
りエネルギーの低いエネルギーバンド）から伝導帯（エ
ネルギーギャップよりエネルギーが高く、通常の状態で
は電子の存在しないエネルギーバンド）に励起される。

このように、フォトンを同時に２個吸収することを２光
子吸収、さらに一般に複数個吸収することを多光子吸収
という。

この発明においては、多光子吸収を利用して、バンドギ
ャップよりエネルギーが低く、本来、吸収の起こらない
波長の光を透明材料に吸収させることにより、透明材料
の結合ボンドを切断したり。

あるいは、発熱を利用して微小なりラックまたは微結晶
を透明材料内部に発生させるのである。

石英ガラスでは、このバンドギャップは約９ｅＶ（１４
０ｎｍ）である。石英ガラス中に不純物や欠陥構造が無
い限り、バンドギャップよりも低エネルギー、すなわち
、長波長の光は、通常吸収しない。

ここでエキシマレーザの波長とフォトンエネルギーを以
下に示す。

種　類　　波長（ｎ＋＝） ＡｒＦ　　　１９３ ＫｒＦ　　　２４８ ＸｅＣ１３０８ ＸｅＦ　　　３５１ フォトンエネルギー（ｅＶ） ６．４ ５．０ ４．０ ３．５ 励起に必要な フォトン数 したがって、エキシマレーザはすべて波長が１４０ｎｍ
より長いので１通常は吸収が起きないはずである。しか
し、前記の多光子吸収によって吸収が起こり、このため
、結合ボンドの開裂、あるいは発熱作用を生じ、微細な
りラックまたは微結晶が内部に発生するのである。

荷電子を充満帯から伝導帯に励起するのに必要なフォト
ン数は、石英ガラスのバンドギャップ９ｅＶを超えるた
めに必要な個数である。

［実施例］ 次に、本発明を実施例によってさらに詳しく説明する。

実施例１ 透明材料として両面を研磨した合成石英ガラス（ＯＨ１
３００ｐｐｍ含有：厚さ５　ｍ　ｍ　）を使用し、高エ
ネルギービームとしては、不安定共振器を用いたエキシ
マレーザ（ＫｒＦ　　２４８ｎｍ）を使用し、エネルギ
ー密度　５０ｍＪ／ｃｍ２パルス、くり返し周波数　１
０Ｈｚで発振させ、焦点距離２ｃｍのレンズ系で合成石
英ガラスの内部の中央付近にエキシマレーザビームの焦
点を合せエキシマレーザを１ドツト当り０．５秒照射し
た。そして、合成石英ガラスの内部に生成されたクラッ
クを数字の１の形にドツトで形成した。

その結果肉眼で視認できるパターンが合成石英ガラスの
内部に形成された。

実施例２ 透明材料としてフォトマスク石英ガラス基板（５”　Ｘ
２５’　／１００．合成石英ガラス製：ＯＨ１３００ｐ
ｐｍ含有）を使用し、高エネルギービームとしては、不
安定共振器を用いたエキシマレーザ（Ｋ　ｒ　Ｆ　　２
４８　ｎ　ｍ　）を使用し、エネルギー密度　５０ｍＪ
／ｃｍ”・パルス、くり返し周波数　１０　Ｈｚで発振
させた。

フォトマスク基板の角部の５　ｍ　ｍ角の部分において
、焦点距離２ｃｍのレンズ系で石英ガラス基板の内部の
中央付近にエキシマレーザの焦点を合せ、エキシマレー
ザを照射し石英ガラス内部にクラックを発生させ、ドツ
トを形成した。このドツト径は約０．１ｍｍであり、ド
ツトの形成位置をずらしてゆき、アルファベットでＮＳ
Ｇと描いた。

実施例３ 透明材料としてフォトマスク石英ガラス基板（５”　ｘ
２５’　／１００、合成石英ガラス製；ＯＨ１３００ｐ
ｐｍ含有）を使用し、高エネルギービームとしては、不
安定共振器を用いたエキシマレーザ（ＫｒＦ　　２４８
ｎｍ）をエネルギー密度　５０ｍＪ／ｃｍ”・パルス、
くり返し周波数　１５０Ｈｚで使用した。

マーキング用マスクとしてアルファベットでＮＳＧの形
に孔を形成したマスクを使用し、焦点距離２１のレンズ
系でフォトマスク基板の角部５ｍｍ角の部分の内部の中
央付近に焦点を合せ、エキシマレーザを２秒間照射し石
英ガラス内部にクラックを発生させ、基板の内部にアル
ファベット文字ＮＳＧを形成した。

実施例４ 透明材料として溶融石英ガラス板（１００■×５■：Ｏ
Ｈ１１０ｐｐｍ含有）を使用し、高エネルギービームと
しては、不安定共振器を用いたエキシマレーザ（Ｘ　ｅ
　ＣＬ　　３０８　ｎ　ｍ、エネルギー密度　１００ｍ
Ｊ／ｃｍ”・パルス、くり返し周波数　１５０Ｈｚ）を
使用した。

マーキング用マスクとしてアルファベットで○Ｘの形に
孔を形成したマスクを使用し、焦点距離２ａｍのレンズ
系で溶融石英ガラス板の角部５ｍｍ角の部分の内部の中
央付近に焦点を合せ、エキシマレーザを照射し石英ガラ
ス内部にクラックを発生させ、基板の内部にアルファベ
ット文字○Ｘを形成した。

溶融石英ガラスは、ＫｒＦエキシマレーザに対し吸収が
あり、照射してもクラックを発生しないのでＸｅＣｌエ
キシマレーザを使用した。

［効果］ 以上、述べてきたように、透明材料の内部に焦点をあわ
せ、透明材料に対し吸収の無い高エネルギービーム、例
えば１石英ガラスに対しエキシマレーザを照射すると、
微細なりラックまたは微結晶が透明材料の内部に発生す
る。これを文字状、ドツト列、または、バーコードにす
ることによって識別マーク等に利用することができる。

このマークは、透明材料の内部に形成されているので外
部からの影響をほとんど受けることが無く、透明材料の
表面はなんら傷つけられていないので永久的と言って良
い。

また、透明材料の内部に形成されているので、マーキン
グ部分へのゴミの付着がなく、工程への影響がなくマー
キングできる。

特許出願人　日本石英硝子株式会社 山口日本石英株式会社

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明材料にマーキングを施す方法において、透明
   材料に吸収されない高エネルギービームを透明材料内部
   に焦点を結ばせて照射することを特徴とする透明材料の
   マーキング方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、透明材料は石英
   ガラスである透明材料のマーキング方法。
3. （３）特許請求の範囲第１項において、透明材料はフォ
   トマスク石英ガラス基板である透明材料のマーキング方
   法。
4. （４）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに
   おいて、高エネルギービームはエキシマレーザである透
   明材料のマーキング方法。