JP2005294636A - ウエハの個片化方法、チップ、レーザマーキング方法およびレーザマーキング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シート部材からの対象物の剥離性を向上できるレーザマーキング技術を提供する。
【解決手段】 ノズル１３は、レーザ光２と干渉しないように、レーザ照射範囲から離れた位置に設けられ、不活性ガス１５をマーキング面２２に対して吹きつける。フード１４は、ノズル１３からマーキング面２２に吹きつけられた不活性ガス１５の流れに対応する位置にノズル１３と対向するように設けられ、ノズル１３からマーキング面２２に吹きつけられた不活性ガス１５、および後述するシリコン粒子２６を吸引する。これにより、マーキング面２２のレーザ照射範囲近傍は不活性ガス雰囲気となり、プラズマ２７の発生が抑制される。また、マーキングの際に発生するシリコン粒子２６を不活性ガス１５の流れによって吹き飛ばすことができるので、シリコンウエハ２０のマーキング面２２にシリコン粒子２６が付着せず、粘着層３１に対するアンカー効果を防止できる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、対象物のマーキング面にレーザを照射してマーキングするレーザマーキング技術に関する。

半導体デバイス（素子）の製造工程において、チップ化する前の半導体ウエハのマーキング面にレーザマーキング装置でマーキングする方法が知られている。また、半導体ウエハのチップ化工程において、半導体ウエハにダイシングテープを貼り付けた後、所定のチップサイズにダイシングソーで分割して半導体チップに個片化する方法が知られている。この方法では、ダイシングテープには、紫外線に暴露されると粘着性が低下する粘着材が用いられている。個片化された半導体チップは、ダイシングテープに紫外線を照射して、粘着材の粘着性を低下させた後、ピックアップ装置によってダイシングテープからピックアップされる（特許文献１，２参照）。

特開２０００−１１４１２９号公報 特開２０００−４０６７８号公報

レーザマーキング装置でマーキングされた半導体ウエハは、回路が形成される面とは反対側のマーキング面にダイシングテープが貼り付けられる。しかし、個片化された半導体チップをピックアップする際にダイシングテープの粘着材が半導体チップに残ってしまったり、ピックアップ自体ができないという問題があった。特に近年では半導体ウエハが薄型化しているため、ピックアップの際に半導体チップを破損する恐れもある。

（１） 請求項１の発明によるウエハの個片化方法は、チップに個片化する前のウエハのマーキング面に不活性ガスを吹き込みながらレーザを照射してマーキングし、マーキング面にダイシングテープを貼り付け、ダイシングテープが貼り付けられたウエハを分割し、分割されたウエハをダイシングテープからチップとして取り出すことを特徴とする。
（２） 請求項２の発明は、請求項１に記載のウエハの個片化方法において、不活性ガスは、マーキング面におけるレーザ照射部分近傍に吹き込まれることを特徴とする。
（３） 請求項３の発明は、請求項２に記載のウエハの個片化方法において、不活性ガスは、マーキング面に対して吹き込まれた後の不活性ガスの流れに対応する位置で吸引されることを特徴とする。
（４） 請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの項に記載のウエハの個片化方法において、チップは、電子材料デバイスであることを特徴とする。
（５） 請求項５の発明によるチップは、請求項１〜４のいずれかの項に記載のウエハの個片化方法によって加工されたことを特徴とする。
（６） 請求項６の発明によるレーザマーキング方法は、チップに個片化する前のウエハのマーキング面に対してレーザ光を照射してマーキングする際、マーキング面のレーザ照射部分近傍に不活性ガスを吹き込みながらレーザを照射することを特徴とする。
（７） 請求項７の発明によるレーザマーキング装置は、対象物のマーキング面にマーキングするためのレーザ光を照射するレーザ光源と、マーキング面におけるレーザ照射部分近傍の不活性ガスの流れがマーキング面と略平行となるように不活性ガスを吹き込む吹き込み手段とを備えることを特徴とする。
（８） 請求項８の発明は、請求項７に記載のレーザマーキング装置において、吹き込み手段は、マーキング面の近傍に設けられていることを特徴とする。
（９） 請求項９の発明は、請求項７または請求項８に記載のレーザマーキング装置において、マーキング面に対して吹きつけられた後の不活性ガスの流れに対応する位置で不活性ガスを吸引する吸引手段をさらに備えることを特徴とする。

本発明によれば、対象物のマーキング面のレーザ照射部分近傍に不活性ガスを吹き込みながらレーザを照射するよう構成した。これにより、マーキング面のレーザ照射部分近傍は不活性ガス雰囲気となり、プラズマの発生が抑制される。したがって、マーキング面のシート部材の粘着面に対する濡れ性が高くなることを防止でき、シート部材からの対象物の剥離性を向上できるので、粘着剤が対象物に残留したり、シート部材剥離時の対象物の破損といった不具合を防止して生産性を大きく向上できる。

図１〜１３を参照して、本発明によるレーザマーキング装置の一実施の形態を説明する。図１は、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）と呼ばれる電子材料デバイスであるシリコンチップが露出した状態のパッケージの製造過程を示すブロック図である。この製造工程は、回路形成工程１００と、マーキング工程２００と、ダイシング工程３００と、ピッキング工程４００とに大別できる。

回路形成工程１００では、図２に示すように、シリコンウエハ２０の表面２１のチップに相当する領域２３ごとに回路が形成されて、バンプと呼ばれる端子２４が形成される。マーキング工程２００では、図３に示すように、シリコンウエハ２０の裏面であるマーキング面２２のチップに相当するそれぞれの領域２３に品種名やロット番号などの情報がレーザ光２によってマーキングされる。

マーキングされたシリコンウエハ２０は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、マーキング面２２にダイシングテープ３０が貼られる。ダイシングテープ３０は、紫外線に暴露されると粘着性を失う粘着層３１を有する。ダイシングテープ３０に貼り付けられたシリコンウエハ２０は、図１に示すダイシング工程３００でダイサ３５によって各チップに分割（ダイシング）される（図４（ａ））。

領域２３ごとにダイシングされてチップ２５に個片化されたシリコンウエハ２０は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、ピッキング工程４００で、ダイシングテープ３０の下部から押上ピン３６で押し上げられて、コレッット３７でダイシングテープ３０からピックアップされる。このようにして製造されたチップ２５は、図６に示すように、マーキング面２２に相当するチップの上面にマーキングがなされ、シリコンウエハ２０の表面２１に相当する下面にバンプ２４が設けられている。

図７は、マーキング工程２００で用いられるレーザーマーキング装置の構造を表す図である。レーザーマーキング装置１は、レーザ発振器３と、ガルバノミラー４，５と、ガルバノ６，７と、結像レンズ８と、テーブル９と、制御装置１１と、ガルバノ制御部１２と、ノズル１３と、フード１４とを備えている。

レーザ発振器３から出力されたレーザ光２は、ガルバノ６，７で駆動されるガルバノミラー４，５によりＸＹ方向に走査され、結像レンズ８によってテーブル９に載置されたシリコンウエハ２０のマーキング面２２の上に結像される。これにより、チップ２５の品種名やロット番号などの情報がマーキング面２２にマーキングされる。

ガルバノミラー４，５によるレーザ光２のスキャンだけでは、シリコンウエハ２０の限られた範囲にしか印字できないので、テーブル９によりシリコンウエハ２０をＸＹ方向に移動させて、マーキング面２２の全体に順次印字する。

制御装置１１は、レーザ発振器３の発振、停止、および発振出力を制御するとともに、テーブル９を駆動制御する。また、制御装置１１は、ガルバノ制御部１２に制御信号を送信する。ガルバノ制御部１２は、制御装置１１からの制御信号に基づいて、ガルバノ６，７を駆動制御する。

ノズル１３は、不図示の不活性ガス供給装置に接続されており、マーキングの際、不活性ガス供給装置から供給される不活性ガス１５をマーキング面２２のレーザ照射範囲近傍に吹き込む。図７，８に示すように、ノズル１３は、レーザ光２と干渉しないように、レーザ照射範囲から離れた位置に設けられ、レーザ光２の光軸２ａがマーキング面２２となす角度とは異なる角度で不活性ガス１５をマーキング面２２に対して吹きつける。不活性ガス１５については後述する。本実施の形態では、ノズル１３は、テーブル９の上面近傍に設けられているので、不活性ガス１５をマーキング面２２のレーザ照射範囲近傍でマーキング面２２に対して略平行となるように、一定方向に吹き込むことができる。

フード１４は、不図示の吸引装置に接続されており、ノズル１３からマーキング面２２に吹きつけられた不活性ガス１５、および後述するシリコン粒子２６を吸引する。フード１４は、ノズル１３と同様にレーザ光２と干渉しないように、レーザ照射範囲から離れた位置に設けられ、ノズル１３からマーキング面２２に吹きつけられた不活性ガス１５の流れに対応する位置にノズル１３と対向するように設けられている。本実施の形態では、フード１４は、ノズル１３と同様にテーブル９の上面近傍に設けられている。なお、図示はしないが、レーザーマーキング装置１は、ノズル１３から吹き出された不活性ガス１５が周囲に漏れないように、ノズル１３やフード１４を含めて、レーザ照射部分の全体が覆われている（不図示）。

マーキングの対象となるシリコンウエハ２０のマーキング面２２の状態は、シリコンウエハの製造工程の違いによって、機械的に研削された状態（バックグラインド仕上げ）であったり、酸化膜が形成された状態であったり、エッチングされた状態であったりする。本実施の形態では、バックグラインド仕上げが施されたシリコンウエハ２０について説明する。図９（ａ）に示すように、シリコンウエハ２０のマーキング面２２、すなわち裏面には、バックグラインド仕上げによるバックグラインド痕２２ａが残っている。バックグラインド痕２２ａによる凹凸の深さは、約０．３μｍ程度である。

図９（ｂ）に示すように、バックグラインド痕２２ａを溶融平坦化するようにレーザ光２を照射すると、照射された部分２２ｂのバックグラインド痕２２ａが消失して平坦化するので、レーザ光２の照射部分２２ｂは非照射部分と肉眼で識別可能となる。また、レーザ光２のエネルギー密度を上げることで、図９（ｃ）に示すようにマーキング面２２を彫り込むことによっても、レーザ光２の照射部分２２ｂは非照射部分と肉眼で識別可能となる。

このように、レーザ光２によるマーキングでは、レーザ光２の照射によってマーキング面２２のバックグラインド痕２２ａを平坦化、もしくは削り込むようにしてマーキングするので、照射部分２２ｂからは、図１０，１１に示すようにシリコン粒子２６が発生する。また、従来のレーザマーキング装置では、マーキング面２２のレーザ照射範囲近傍の雰囲気は、周囲の大気と同じ雰囲気であるので、レーザ光２の照射によって照射部分２２ｂの周囲にプラズマ２７が発生する。そのため、マーキング面２２にプラズマ２７の熱が作用した部分（熱影響部）２２ｃでは、ダイシングテープ３０の粘着層３１に対しての濡れ性が高くなってしまう。一般的に、粘着層３１が貼り付けられる面の粘着層３１に対する濡れ性が高いと、その面に対する粘着層３１の粘着力は高くなる。

レーザ光２の照射を停止すると、プラズマ２７が消滅するが、図１１に示すように、プラズマ２７の消滅に伴って、発生していたシリコン粒子２６が高速でマーキング面２２に打ち込まれてしまう。このように、従来のレーザマーキング装置では、照射部分２２ｂ（マーキング部）の周囲にプラズマ２７による熱影響部２２ｃと、マーキング面２２に打ち込まれたシリコン粒子２６とが生じる（図１２）。

図１３（ａ）に示すように、従来のレーザマーキング装置でマーキングしたマーキング面２２にダイシングテープ３０を貼り付けてダイシングした後、紫外線を照射しても、熱影響部２２ｃの粘着層３１に対する濡れ性が高いため、粘着層３１の粘着力は高い状態に保たれる。さらに、マーキング面２２に打ち込まれたシリコン粒子２６とが粘着層３１に対してアンカーとしての効果を生じるため、図１３（ｂ），（ｃ）に示すように、ダイシングテープ３０をマーキング面２２から剥がしても、粘着層３１の一部は、マーキング面２２に残ってしまう。また、チップ２５がダイシングテープ３０から剥がすことができず、ピックアップ自体ができないこともある。特に近年ではシリコンウエハ２０が薄型化しているため、ピックアップの際にチップ２５を破損する恐れもある。

発明者らは、この問題を解決するために種々調査したところ、粘着層３１がチップ２５から剥離しにくくなる要因として上述した現象が関与していることを発見した。そこで、上述のように、本実施の形態のレーザマーキング装置１では、マーキングの際、ノズル１３から不活性ガス１５をマーキング面２２のレーザ照射範囲近傍に吹き込むように構成した（図７，８）。不活性ガス１５としては、窒素やアルゴン、ヘリウムなどのガスを用いることができる。なお、電離電位や熱伝導率が高く、プラズマ２７の発生を抑制できる気体であれば、不活性ガス１５の種類は、上述のものに限定されない。なお、不活性ガス１５の代わりにエアを吹き込んでも、プラズマ２７の発生の抑制効果が少ないため、粘着層３１に対しての濡れ性が高くなることの防止効果を期待できない。

本実施の形態のレーザマーキング装置１では、次の作用効果を奏する。
（１） マーキング面２２のレーザ照射範囲近傍に不活性ガス１５を吹きつけるよう構成した。これにより、マーキング面２２のレーザ照射範囲近傍は不活性ガス雰囲気となり、プラズマ２７の発生が抑制される。したがって、マーキング面２２の粘着層３１に対する濡れ性が高まることを防止でき、ダイシングテープ３０からのチップ２５の剥離性を向上できるので、粘着層３１の残留やチップ２５の破損といった不具合を防止して、チップ２５の製造工程における歩留まりを向上でき、生産性を大きく向上できる。また、剥離性の向上によってピックアップ時にチップ２５にかかる応力を低減できるので、チップ２５の信頼性も向上できる。さらに、従来から行われているダイシングテープ３０を利用したダイシング方法をそのまま適用できるので、製造装置のコスト増はわずかであり、経済的である。

（２） マーキングの際に発生するシリコン粒子２６を不活性ガス１５の流れによって吹き飛ばすことができるので、シリコンウエハ２０のマーキング面２２にシリコン粒子２６が付着せず、粘着層３１に対するアンカー効果を防止でき、ピックアップの際のダイシングテープ３０の剥離性向上に寄与できる。また、マーキング面２２や結像レンズ８の表面の清浄性を保つことができる。

（３） 不活性ガス１５は、レーザ光２と干渉しないようにレーザ照射範囲から離れた位置に設けられたノズル１３から、レーザ光２の光軸２ａがマーキング面２２となす角度とは異なる角度でマーキング面２２に対して吹きつけられる。これにより、少ない不活性ガス１５の噴射量でマーキング面２２のレーザ照射範囲近傍を不活性ガス雰囲気とできるとともに、マーキングの際に発生するシリコン粒子２６を効率よく吹き飛ばすことができるので、不活性ガス１５の使用量を抑制でき、経済的である。

（４） ノズル１３からマーキング面２２に吹きつけられた不活性ガス１５の流れに対応する位置にノズル１３と対向するようにフード１４を設けて、ノズル１３からマーキング面２２に吹きつけられた不活性ガス１５、およびシリコン粒子２６を吸引するように構成した。これにより、吹きつけられた不活性ガス１５と、不活性ガス１５によって吹き飛ばされたシリコン粒子２６を効率よく吸引できるので、吸引装置の能力を低く抑えることができ、装置コストを抑制できる。また、レーザ照射部分を囲うとともにフード１４から効率よく不活性ガス１５を吸引するので、不活性ガス１５が外部へ漏れることを防止でき、安全性が高い。

−−−変形例−−−
（１） 上述の説明では、ノズル１３から不活性ガス１５をマーキング面２２のレーザ照射範囲近傍に吹き込むことでマーキング面２２のレーザ照射範囲近傍を不活性ガス雰囲気としていたが、本発明はこれに限定されない。プラズマの発生を抑制するためにマーキング面２２のレーザ照射範囲近傍が不活性ガス雰囲気であること、およびレーザ照射によって発生したシリコン粒子２６をシリコンウエハ２０の外に吹き飛ばす不活性ガス１５の流れが生じていること、という条件を満たすものであればよい。例えば、気密の保たれたチャンバ内を不活性ガス１５で満たすとともに、マーキング面２２のレーザ照射範囲近傍においてシリコン粒子２６を吹き飛ばすのに十分な流速で不活性ガス１５の流れが発生するようチャンバ内の全体で不活性ガス１５が流動するように構成してもよい。

（２） 上述の説明では、シリコンウエハ２０のマーキングについて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ダイヤモンドウエハや、シリコン・カーバイト系、ガリウム・ヒ素系、インジウム・リン系などの化合物半導体ウエハ、その他の材料からなる電子材料用途のウエハであっても良い。

（３） 上述の説明では、半導体チップの製造工程におけるレーザマーキングについて説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を利用したマイクロマシンの製造工程に、レーザ光によってマーキングされたウエハのレーザマーキング面に粘着剤を貼り付けた後、チップ化して再び剥がすという操作が含まれていれば、そのマーキング工程に本発明を適用できる。すなわち、レーザ光によってマーキングされた対象物のレーザマーキング面に粘着剤を貼り付けた後、再び剥がすという操作を含む工程であれば、対象物は、半導体ウエハに限定されず、様々な対象物の製造工程に本発明を適用できる。さらに、上述したシリコン粒子２６のようにレーザマーキングの際に発生する粒子がマーキング面に付着することによる弊害を防止するために本発明を適用してもよい。この場合、対象物は特に限定されず、レーザマーキング面に粘着剤の貼り付けや剥がしが行われないものであってもよい。
（４） 上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。

以上の実施の形態およびその変形例において、たとえば、レーザ光源はレーザ発振器３に、吹き込み手段はノズル１３に、吸引手段はフード１４にそれぞれ対応する。さらに、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態における機器構成に何ら限定されない。

ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）と呼ばれるパッケージの製造過程を示すブロック図である。 回路形成工程１００において回路とバンプ２４が形成されたシリコンウエハ２０を示す図である。 マーキング工程２００においてシリコンウエハ２０にレーザマーキングをする様子を示す図である。 ダイシング工程３００におけるシリコンウエハ２０を示す図であり、（ａ）は、ダイサ３５によって各チップにダイシングされる様子を示す図であり、（ｂ）は、ダイシングテープ３０が貼り付けられたシリコンウエハ２０の断面を示す図である。 ピッキング工程４００におけるシリコンウエハ２０を示す図であり、（ａ）は、ピッキング直前の様子を示す図であり、（ｂ）は、ダイシングテープ３０の下部から押上ピン３６でチップ２５が押し上げられた状態を示す図である。 チップ２５の斜視図である。 マーキング工程２００で用いられる本発明によるレーザーマーキング装置１の構造を表す図である。 図７のレーザマーキング装置１におけるマーキング状態を示す図である。 シリコンウエハ２０のマーキング面２２の状態を示す図であり、（ａ）は、マーキング前の状態を示す図であり、（ｂ）は、バックグラインド痕２２ａを溶融平坦化するようにレーザ光２を照射した状態を示す図であり、（ｃ）は、マーキング面２２を彫り込むようにレーザ光２を照射した状態を示す図である。 従来のレーザマーキング装置によるマーキングの様子を示す図である。 従来のレーザマーキング装置によるマーキングの様子を示す図である。 従来のレーザマーキング装置によるマーキング面２２の断面を示す図である（バックグラインド痕２２ａは省略）。 従来のレーザマーキング装置によるマーキング面２２を示す図（バックグラインド痕２２ａは省略）であり、（ａ）は、ダイシングテープ３０を貼り付けたときの断面図であり、（ｂ）は、貼り付けたダイシングテープ３０を剥離させたときの断面図であり、（ｃ）は、ダイシングテープを剥離させた後のチップ２５のマーキング面２２を示す図である。

符号の説明

１ レーザーマーキング装置 ２ レーザ光
３ レーザ発振器 １３ ノズル
１４ フード ２０ シリコンウエハ
２１ 表面 ２２ 裏面（マーキング面）
２５ チップ ２６ シリコン粒子
２７ プラズマ ３０ ダイシングテープ
３１ 粘着層 ３５ ダイサ
３６ 押上ピン ３７ コレッット

Claims (9)

1. チップに個片化する前のウエハのマーキング面に不活性ガスを吹き込みながらレーザを照射してマーキングし、
   前記マーキング面にダイシングテープを貼り付け、
   前記ダイシングテープが貼り付けられたウエハを分割し、
   前記分割されたウエハを前記ダイシングテープからチップとして取り出すことを特徴とするウエハの個片化方法。
2. 請求項１に記載のウエハの個片化方法において、
   前記不活性ガスは、前記マーキング面におけるレーザ照射部分近傍に吹き込まれることを特徴とするウエハの個片化方法。
3. 請求項２に記載のウエハの個片化方法において、
   前記不活性ガスは、前記マーキング面に対して吹き込まれた後の前記不活性ガスの流れに対応する位置で吸引されることを特徴とするウエハの個片化方法。
4. 請求項１〜３のいずれかの項に記載のウエハの個片化方法において、
   前記チップは、電子材料デバイスであることを特徴とするウエハの個片化方法。
5. 請求項１〜４のいずれかの項に記載のウエハの個片化方法によって加工されたチップ。
6. チップに個片化する前のウエハのマーキング面に対してレーザ光を照射してマーキングする際、前記マーキング面のレーザ照射部分近傍に不活性ガスを吹き込みながらレーザを照射することを特徴とするレーザマーキング方法。
7. 対象物のマーキング面にマーキングするためのレーザ光を照射するレーザ光源と、
   前記マーキング面におけるレーザ照射部分近傍の不活性ガスの流れが前記マーキング面と略平行となるように前記不活性ガスを吹き込む吹き込み手段とを備えることを特徴とするレーザマーキング装置。
8. 請求項７に記載のレーザマーキング装置において、
   前記吹き込み手段は、前記マーキング面の近傍に設けられていることを特徴とするレーザマーキング装置。
9. 請求項７または請求項８に記載のレーザマーキング装置において、
   前記マーキング面に対して吹きつけられた後の前記不活性ガスの流れに対応する位置で前記不活性ガスを吸引する吸引手段をさらに備えることを特徴とするレーザマーキング装置。

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