JP2011091157A - Laser marking method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体デバイスが形成されたチップへ製品情報をマーキングするレーザーマーキング方法に関する。 The present invention relates to a laser marking method for marking product information on a chip on which a semiconductor device is formed.
半導体装置や電子部品などのデバイスが形成されるウェーハは、表面や裏面の研削、研磨、デバイスの形成、デバイスの検査等の各種工程を経た後、分割予定ラインに沿って切断されて個々のデバイスに分割される。ウェーハの分割では、スピンドルによって高速に回転されるブレードを用いたダイシング装置が従来用いられている。近年、従来のブレード式のダイシング装置に替えて、レーザー光源から出射されたレーザー光をウェーハ内部に集光し、多光子吸収による改質領域をウェーハ内部に連続して形成することによりウェーハを割断するダイシング装置(以下、レーザーダイシング装置と称する)が用いられる。 Wafers on which devices such as semiconductor devices and electronic parts are formed undergo various processes such as grinding and polishing of the front and back surfaces, device formation, and device inspection, and then cut along individual scheduled lines. It is divided into. In the division of a wafer, a dicing apparatus using a blade that is rotated at high speed by a spindle is conventionally used. In recent years, instead of the conventional blade-type dicing device, the laser light emitted from the laser light source is condensed inside the wafer, and the modified region by multiphoton absorption is continuously formed inside the wafer to cleave the wafer. A dicing apparatus (hereinafter referred to as a laser dicing apparatus) is used.
このようにして個々に分割されたデバイスは、レーザー光を用いて裏面に各デバイスの機能、製造番号、ロット番号等の製品情報がマーキングされ、チップ毎に製品情報が管理される(例えば、特許文献1参照。)。 The device divided in this way is marked with product information such as the function, manufacturing number, and lot number of each device on the back using laser light, and the product information is managed for each chip (for example, patents). Reference 1).
しかし、引用文献1に記載されマーキング方法では、レーザーアブレーションを用いた裏面への刻印のため、レーザー加工によって気化飛散したウェーハ材質がウェーハ表面で冷え固まるデブリの発生が避けられず清浄環境化出来ない。そのため、ウェーハ裏面へのDAF貼着時の密着性低下などの問題が発生する。これを防止するために、ウェーハにデブリ付着防止コーティングを施すことやマーキング後の洗浄工程の追加などが必要になっていた。
However, in the marking method described in the cited
また、引用文献1に記載されるマーキング方法では、裏面に直接刻印されるので、バックグラインドによるウェーハの薄化前にマーキングを行うと刻印した情報が消失してしまい、バックグラインド後にマーキングを行う場合には薄化されたウェーハをマーキングを行う装置まで搬送する必要があるので破損の原因となる。更には、チップをパッケージした後では刻印が隠れてしまうので読み取ることが困難であった。
Moreover, in the marking method described in the cited
本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、デブリを発生させず、バックグラインド前後でマーキングが可能であり、チップレベルでのトレーサビリティを可能とするレーザーマーキング方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such a situation, and provides a laser marking method capable of marking before and after back grinding without generating debris and enabling traceability at the chip level. It is aimed.
本発明は前記目的を達成するために、半導体デバイスが形成されたチップが多数形成されたウェーハ内部へ前記チップ毎にレーザー光を照射して改質領域を形成することにより、前記チップ毎に該チップに関する製品情報をマーキングすることを特徴としている。
本発明によれば、半導体デバイスが形成されたチップが多数形成されたウェーハ内部にレーザー光源から出射されたレーザー光が集光される。集光されたレーザー光によりウェーハ内部には多光子吸収による改質領域が形成される。レーザー光は位置を変えて複数集光され、ウェーハ内部に複数の改質領域が形成されることでチップ毎に該チップに関する製品情報がマーキングされる。
In order to achieve the above object, the present invention forms a modified region by irradiating a laser beam for each of the chips inside a wafer on which a large number of chips on which semiconductor devices are formed is formed. It is characterized by marking product information about the chip.
According to the present invention, laser light emitted from a laser light source is condensed inside a wafer on which many chips on which semiconductor devices are formed are formed. A modified region by multiphoton absorption is formed inside the wafer by the condensed laser light. A plurality of laser beams are condensed at different positions, and a plurality of modified regions are formed inside the wafer, whereby product information relating to the chips is marked for each chip.
これにより、ウェーハ材質がウェーハ表面で気化飛散しないのでデブリが発生することがない。また、バックグラインド前でもバックグラインド後でもマーキングすることが可能であり、薄化されたウェーハが何度も搬送されることがなく、マーキング後にバックグラインドされてもマーキングが消えることがない。更に、パッケージした後でも読み取ることが可能となる。 Thereby, since the wafer material is not vaporized and scattered on the wafer surface, debris does not occur. Further, marking can be performed before or after back grinding, and the thinned wafer is not conveyed many times, and the marking does not disappear even if back grinding is performed after marking. Furthermore, it is possible to read even after packaging.
また本発明は、前記製品情報は文字列、バーコード、または2次元バーコードにより表されることを特徴としている。 Further, the present invention is characterized in that the product information is represented by a character string, a barcode, or a two-dimensional barcode.
本発明によれば、ウェーハ内部へチップ毎に形成される改質領域によりマーキングされる製品情報は、文字列、バーコード、または2次元バーコードの形状を成す。これにより、容易に製品情報を読み取ることが可能となり、チップレベルでのトレーサビリティが可能となる。 According to the present invention, the product information marked by the modified region formed for each chip inside the wafer is in the form of a character string, a barcode, or a two-dimensional barcode. As a result, product information can be easily read, and traceability at the chip level is possible.
以上説明したように、本発明のレーザーマーキング方法によれば、レーザー光によりウェーハ内部へチップ毎に改質領域を形成して製品情報をマーキングすることにより、デブリを発生させず、バックグラインド前後でマーキングが可能であり、チップレベルでのトレーサビリティを可能する。 As described above, according to the laser marking method of the present invention, the product information is marked by forming a modified region for each chip inside the wafer by laser light, so that debris is not generated and before and after back grinding. Marking is possible, enabling traceability at the chip level.
以下添付図面に従って本発明に係るレーザーマーキング方法の好ましい実施の形態について詳説する。はじめに、本発明に係るレーザーマーキング方法に用いられるレーザー加工装置について説明する。図1はレーザー加工装置の斜視図、図2はレーザーヘッドの構成を示した斜視図、図3はレーザー加工の様子を示した断面図である。 Hereinafter, preferred embodiments of a laser marking method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, the laser processing apparatus used for the laser marking method according to the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view of a laser processing apparatus, FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a laser head, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state of laser processing.
レーザー加工装置1には、図1に示すように移動手段としてのX移動軸2上に不図示の移動軸によりθ方向へ回転するウェーハテーブル3が備えられている。ウェーハテーブル3上には製品情報のマーキングが行われるウェーハWが載置される。ウェーハWには半導体装置や電子部品などのデバイスが形成されたチップCが多数形成されている。
As shown in FIG. 1, the
ウェーハテーブル3上部にはX移動軸2に直交するように設けられた移動手段としてのY移動軸4にレーザーヘッド5が設けられている。レーザーヘッド5は、Z移動軸6に取り付けられ撮像手段7と共に上下方向に移動される。
A
レーザーヘッド5は、図2に示すように、レーザー発振器8、コリメートレンズ9、ミラー10、10、第1回転ミラー12、第2回転ミラー13、f−θレンズ14等から構成される。
As shown in FIG. 2, the
第1回転ミラー12と第2回転ミラー13とは直交する2つの軸(例えばX、Y軸方向)に向って夫々配置され、軸を中心としてミラーが回転するように駆動手段を有するガルバノミラーと呼ばれる機構が設けられている。
The first
レーザー発振器8から発振されたレーザー光Lはコリメートレンズ9で水平方向に平行光線とされた後にミラー10、10で進行方向を変更され、第1回転ミラー12と第2回転ミラー13との回転角度を変更することで2つの軸方向に振ることが可能となる。
The laser light L oscillated from the laser oscillator 8 is converted into a parallel light beam in the horizontal direction by the collimator lens 9, then the traveling direction is changed by the
f−θレンズ14は、第1回転ミラー12と第2回転ミラー13とにより2つの軸方向へ振られたレーザー光Lの進行方向を2つの軸に対して垂直となるように方向を変更する。f−θレンズ14により方向変更されたレーザー光Lは不図示のコンデンスレンズにより集光されてウェーハWへ入射される。
The f-
ウェーハWへ入射されたレーザー光LはウェーハW内部で集光され、図3(a)に示すように集光点でエネルギーが集中し、集光点近傍に多光子吸収によるクラック領域、溶融領域、屈折率変化領域等の改質領域Pが形成される。 The laser beam L incident on the wafer W is condensed inside the wafer W, and the energy is concentrated at the condensing point as shown in FIG. 3A, and a crack region and a melting region due to multiphoton absorption near the condensing point. Then, a modified region P such as a refractive index changing region is formed.
レーザー光Lとしては、例えば改質領域Pを形成するために必要なエネルギー密度である1.0×107 W/cm2 以上を実現できるレーザー光が用いられる。
As the laser light L, for example, a laser light capable of realizing 1.0 × 10 7 W /
改質領域Pは、図3(b)に示すように、レーザー光Lの集光点をガルバノミラー機構により移動させることでワークW内部の所望の深さと位置に集光させて複数形成される。改質領域Pは、図4に示すように文字列、バーコード、または2次元バーコード等の形状となるように複数形成され、これらにより複数形成されたチップC毎にチップCに関する製品情報部15がワークW内部にマーキングされる。 As shown in FIG. 3B, a plurality of modified regions P are formed by focusing the laser beam L at a desired depth and position inside the workpiece W by moving the focusing point of the laser beam L using a galvano mirror mechanism. . As shown in FIG. 4, a plurality of modified regions P are formed so as to have a shape such as a character string, a barcode, or a two-dimensional barcode, and a product information section related to the chip C for each of the formed chips C. 15 is marked inside the workpiece W.
なお、改質領域Pの形成では、第1回転ミラー12と第2回転ミラー13とf−θレンズ14とによるガルバノミラー機構を用いず、図1に示すX移動軸2、Y移動軸4、Z移動軸6、及びθ回転移動軸とによりX、Y、Z、及びθ方向へレーザー光LとウェーハWとを相対的に移動させてレーザー光Lを任意の深さと位置に集光させてもよい。
In the formation of the modified region P, the
また、複数のレーザー光Lを同時に照射する、または異なる波長、パルス幅、エネルギーの複数のレーザー光Lを、時間差をおいて照射することにより複数の改質領域Pを形成してもよい。 Alternatively, a plurality of modified regions P may be formed by irradiating a plurality of laser beams L at the same time or irradiating a plurality of laser beams L having different wavelengths, pulse widths, and energies with a time difference.
次に、本発明に係るレーザーマーキング方法について説明する。レーザーマーキング方法では、まずウェーハテーブル3上へ半導体装置や電子部品などのデバイスが形成されたチップCが多数形成されたウェーハWが載置される。 Next, the laser marking method according to the present invention will be described. In the laser marking method, a wafer W on which a large number of chips C on which devices such as semiconductor devices and electronic components are formed is first placed on the wafer table 3.
ウェーハWは、図1に示すように、表面に不図示の保護シートが貼着され裏面側をレーザーヘッド5へ向けてウェーハテーブル3へ吸着載置される。ウェーハWはバックグラインド工程を経て薄化されたもの、またはバックグラインド工程前の薄化されていないもののいずれのものでもよく、裏面側よりレーザー光Lが入射される。
As shown in FIG. 1, a protection sheet (not shown) is attached to the front surface of the wafer W, and the wafer W is suction-mounted on the wafer table 3 with the back surface facing the
また、ウェーハテーブル3上に吸着載置されるウェーハWは、図5に示すように裏面側に貼着されたテープTを介してフレームFへマウントされたダイシング工程前、またはダイシング工程後のウェーハWでもよく、このようなウェーハWへは表面側よりレーザー光Lが入射される。 In addition, as shown in FIG. 5, the wafer W sucked and mounted on the wafer table 3 is a wafer before or after the dicing process that is mounted on the frame F via the tape T attached to the back surface side. W may be used, and laser light L is incident on such a wafer W from the surface side.
ウェーハWはウェーハテーブル3へ載置された後、ウェーハW表面に形成された各チップCのアライメントパターンが撮像手段7により撮像されてアライメントが実施される。図1に示すようにウェーハWの裏面側より撮像手段7で撮像してアライメントする場合は、表面のアライメントパターンを撮像するためウェーハWを透過する波長の光を照射して撮像手段7によりアライメントパターンを撮像する。具体的には、ウェーハWがシリコンウェーハならば、波長310nm以上(4eV未満)、より好ましくは波長1μm以上(1.2eV未満)の光を照射して撮像される。 After the wafer W is placed on the wafer table 3, the alignment pattern of each chip C formed on the surface of the wafer W is imaged by the imaging means 7, and alignment is performed. As shown in FIG. 1, when imaging is performed by the imaging unit 7 from the back side of the wafer W and alignment is performed by the imaging unit 7 by irradiating light having a wavelength that passes through the wafer W in order to capture an alignment pattern on the front surface. Image. Specifically, if the wafer W is a silicon wafer, imaging is performed by irradiating light having a wavelength of 310 nm or more (less than 4 eV), more preferably, a wavelength of 1 μm or more (less than 1.2 eV).
ウェーハWのアライメントが完了した後、レーザー光LをウェーハWへ照射することにより改質領域Pを形成してチップ毎の製品情報部15がマーキングされる。改質領域Pの形成では、図2に示す第1回転ミラー12と第2回転ミラー13とf−θレンズ14とによるガルバノミラー機構、または図1に示すX移動軸2、Y移動軸4、Z移動軸6、及びθ回転移動軸による移動機構によりウェーハW内部の所望の深さと位置にレーザー光Lが集光されて改質領域Pが形成される。
After the alignment of the wafer W is completed, the modified region P is formed by irradiating the wafer W with the laser light L, and the
改質領域Pは、図4に示すように文字列、バーコード、または2次元バーコード等の形状となるように複数形成され、これらにより複数形成されたチップC毎に、チップCに関する製品情報部15がチップC内部にマーキングされる。
As shown in FIG. 4, a plurality of modified regions P are formed so as to have a shape such as a character string, a barcode, or a two-dimensional barcode, and for each chip C formed by these, product information about the chip C is formed. The
これにより、ウェーハ表面または裏面にはレーザー光Lによる加工が行われず、ウェーハ表面または裏面の材質が気化飛散しないのでデブリが発生してウェーハ表面または裏面に付着することがない。また、バックグラインド前、バックグラインド後、ダイシング後でもマーキングすることが可能であり、薄化されたウェーハが何度も搬送されることがなく、マーキング後にバックグラインドされてもマーキングが消えることがない。更に、パッケージした後でも製品情報を読み取ることが可能となり、チップレベルでのトレーサビリティが可能となる。 Thereby, processing by the laser beam L is not performed on the front surface or the back surface of the wafer, and the material on the front surface or the back surface of the wafer is not vaporized and scattered, so that debris does not occur and adhere to the front or back surface of the wafer. In addition, it is possible to mark before back grinding, after back grinding and after dicing, and the thinned wafer will not be transported many times, and the marking will not disappear even if back grinding after marking. . Furthermore, product information can be read even after packaging, and traceability at the chip level becomes possible.
なお、改質領域Pにより製品情報部15が形成される位置はチップC毎に任意の位置でよい。また、製品情報部15が形成される深さも任意の位置でよく、好ましくは図6に示すようにデバイスDの近傍となる深さに形成される。製品情報部15をデバイスDの近傍に形成することにより、遷移金属汚染の捕獲を行うゲッタリングの効果が得られ、ウェーハの裏面に付着した銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)等の重金属不純物がウェーハ内へ進入することが妨げられる。
In addition, the position where the
次に本発明に係るレーザーマーキング方法の実施例を説明する。図7に示すウェーハWは、半導体装置や電子部品などのデバイスが形成されたチップCが多数形成され、本発明によるレーザーマーキング方法にてチップC毎に製品情報部15としてウェーハW内のチップCの位置を示した行列番号がマーキングされている。
Next, an embodiment of the laser marking method according to the present invention will be described. The wafer W shown in FIG. 7 has a large number of chips C on which devices such as semiconductor devices and electronic components are formed, and the chip C in the wafer W is used as the
ウェーハWはバックグラインド工程やダイシング工程などの各工程を経て個々のチップに分割された後にパッケージされて半導体製品や電子部品となる。このとき、製品化後に発生した不良品の製品情報部15を読み取り行列番号毎に集計する。
The wafer W is divided into individual chips through various processes such as a back grinding process and a dicing process, and then packaged to become a semiconductor product or an electronic component. At this time, the
例えば、不良品であるチップC1がグラインディングマークGMに沿って発生していた場合、グラインド工程を起因とする不良の発生であることが分かりグラインディングマークGMを低減することで不良品を減少させることが可能となる。このように、本発明のレーザーマーキング方法によればチップレベルでのトレーサビリティが可能となる。 For example, when the chip C1 which is a defective product is generated along the grinding mark GM, it is understood that the defect is caused by the grinding process, and the defective product is reduced by reducing the grinding mark GM. It becomes possible. Thus, according to the laser marking method of the present invention, traceability at the chip level becomes possible.
以上、説明したように、本発明に係わるレーザーマーキング方法によれば、レーザー光によりウェーハ内部へチップ毎に製品情報がマーキングされるので、ウェーハ材質が気化飛散してデブリが発生することがなく、バックグラインド前でもバックグラインド後でもマーキングすることが可能であり、薄化されたウェーハが何度も搬送されることがなく、マーキング後にバックグラインドされてもマーキングが消えることがない。更に、パッケージした後でも読み取ることが可能となり、チップレベルでのトレーサビリティが可能となる。 As described above, according to the laser marking method according to the present invention, product information is marked for each chip inside the wafer by laser light, so that the wafer material is not vaporized and scattered, and debris does not occur. Marking can be performed before or after back grinding, and the thinned wafer is not transported many times. Even if back grinding is performed after marking, the marking does not disappear. Furthermore, it is possible to read even after packaging, and traceability at the chip level is possible.
1…加工部,2…X移動軸,3…ウェーハテーブル,4…Y移動軸,5…レーザーヘッド,6…Z移動軸,7…撮像手段,8…レーザー発振器,9…コリメートレンズ,10…ミラー,12…第1回転ミラー,13…第2回転ミラー,14…f−θレンズ,15…製品情報部,C、C1…チップ,D…デバイス,F…フレーム,G…グラインディングマーク,L…レーザー光,P…改質領域,T…テープ,W…ウェーハ
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