JP5101940B2 - 半導体ウェハの印刷方法 - Google Patents

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本発明は、半導体ウェハの印刷方法に関し、特に、半導体ウェハの表面に機能領域が形成される複数の半導体チップのそれぞれの裏面に、品種、ロット番号、記号等の各半導体チップの識別事項を印刷(マーキングとも言う。)をする方法に関する。
1枚の半導体ウェハでは、通常、表面に回路パターン等の機能領域(例えば、ショットキー回路等)を有する複数の半導体チップ(例えば3万個の半導体チップ)が作り込まれる。このような半導体チップとしては、ウェハレベルチップサイズパッケージ(WL−CSP)、フリップチップ(Flip Chip)等がある。
このような半導体チップは、1枚の半導体ウェハに複数品種の半導体チップを形成し、その後切断して個々の半導体チップを得るような場合には、各半導体チップの品種等が識別できなくなってしまう。また、このような半導体チップは、通常、その機能領域の形成された表面を下向きにして回路基板に実装するが、実装後、半導体チップの品種等の識別ができなくなってしまう。
そこで、 表面に、機能領域が形成された各半導体チップの裏面に、品種、ロット番号、マーク等の当該半導体チップの所要の識別事項を印刷(マーキング)することが行われている。
例えば、ウェハの複数の半導体チップの表面に素子活性領域(機能領域)が形成された裏面に、品種識別用の記号を写真製版又はレーザ加工で形成し、切断分割して得られた半導体チップを下向きにして回路基板に実装する構成は公知である(特許文献1参照)。
また、バンプ方式等のICパターン面がマザーボード側へ向けて搭載されるようなICチップの裏面に品名等の表示を有するように、レーザマーキング方式等で書き込む構成は公知である(特許文献2参照)。
さらに、半導体ウェハの表面に、回路を有する複数のチップ形成領域を形成する工程の後であって、各チップ形成領域上にバンプ電極を形成する工程の前に、各チップ形成領域と対応する半導体ウェハの裏面側の領域に夫々レーザマーキング法又はインクマーキング法によって識別マークを形成する工程を備え半導体装置の製造方法は公知である(特許文献3参照)。
なお、半導体検査の後で、その検査結果に基づいて、半導体ウェハに、インクジェット印刷法により、非接触でマーキング用液体を吐出させ均一のマーキングを行う構成は公知である(特許文献4参照)。
特開昭58−175820号公報 特開平4−106960号公報 特開2000−294607号公報 特開2004−096097号公報
半導体ウェハの各チップに、それぞれ品種、ロット番号、マーク等を印刷(マーキング)する手段は、上記のとおり従来知られているが、機能領域が表面に形成された各チップに対応して、裏面に印刷するために位置決めを正確に行わなくてはならない。
しかしながら、上記従来技術では、裏面に位置決め用のマーク等を付して、これを光学的に読み取る等して位置決めしなくてはならず、そのための位置決め手段の構造が複雑となる等の問題があった。
また、従来の印刷(マーキング)に使用されているレーザ装置は高価であり、半導体ウェハの各チップの所定の位置に所定の文字やマーク等を印刷するために必要な、半導体ウェハに対するレーザ装置の位置決め手段等も上述のとおり複雑で高価となり、特に、他品種少量生産の半導体ウェハの各チップの印刷等に使用する場合は、経済的にも採算上問題があった。
本発明は、上記従来の半導体ウェハの各チップの裏面に印刷する場合に必要である位置決めについて、複雑な位置決め手段等を使用することなく簡単に精度のよい位置決めを可能とする方法を実現し、しかも、レーザ装置等の高価な印刷装置を使用することなく、簡易なスクリーン印刷やインクジェット印刷を利用した半導体ウェハの印刷方法を実現することを課題とする。
本発明は上記課題を解決するために、スクライブラインを切断することにより、多数のチップに分割される半導体ウェハにおいて、表面に機能領域の形成された前記多数のチップのそれぞれに対応して裏面に印刷を行う半導体ウェハの印刷方法であって、前記半導体ウェハの一部を、2つの直線で切断して、2つの位置決め用切断縁を形成し、前記半導体ウェハを裏返しにして、前記2つの位置決め用切断縁を基準に印刷装置に対して前記半導体ウェハを位置決めして、前記多数のチップのそれぞれ対応する裏面の位置に印刷を行うことを特徴とする半導体ウェハの印刷方法を提供する。
本発明は上記課題を解決するために、スクライブラインを切断することにより、多数のチップに分割される半導体ウェハにおいて、表面に機能領域の形成された前記多数のチップのそれぞれに対応して裏面に印刷を行う半導体ウェハの印刷方法であって、前記半導体ウェハの一部を、互いに直交するスクライブラインと平行に、互いに直交する2つの直線で切断して、それぞれ直線から成り互いに直交する2つの位置決め用切断縁を形成し、前記半導体ウェハを裏返しにして、前記2つの位置決め用切断縁を基準に印刷装置に対して前記半導体ウェハを位置決めして、前記多数のチップのそれぞれ対応する裏面の位置に印刷を行うことを特徴とする半導体ウェハの印刷方法を提供する。
前記半導体ウェハを切断し2つの位置決め用切断縁を得るために切断する箇所は、それぞれ前記半導体ウェハにおけるチップが形成されていない領域内にあることが好ましい。
前記半導体ウェハを切断し2つの位置決め用切断縁を得るために切断する箇所は、それぞれ半導体ウェハの端部にあるスクライブラインであってもよい。
前記印刷は、スクリーン印刷により行うことが好ましい。
前記スクリーン印刷装置に使用するマスクには、互いに直交する2つの直線上にそれぞれ形成された1又は2以上の長細いスリットを形成し、該長細いスリットの全てと、前記位置決め用切断縁を合わせて、前記半導体ウェハに対する前記マスクの位置決めを行うことが好ましい。
前記印刷は、インクジェット印刷により行い、該インクジェット印刷において、インクジェットヘッドが、前記半導体ウェハの互いに直交するスクライブラインに平行に相対的に移動するように、前記位置決め用切断縁に基づいてインクジェット印刷の装置を位置決めする構成としてもよい。
本発明に係る半導体ウェハの印刷方法によれば次のような効果を生じる。
(1)半導体ウェハの各チップの裏面に印刷するために、複雑な位置決め手段等を使用することなく、簡単に精度のよい位置決めを行うことができる。
(2)レーザ装置等の高価で複雑なマーキングを使用する必要がないので、経済的であり、特に、半導体ウェハから半導体チップを多品種少量生産するような場合には、きわめて有用である。
(3)半導体ウェハの上部及び側端部における、互いに直交するスクライブラインをダイシングすれば、位置決め用切断縁をより簡単かつ正確に得ることができ、本発明の半導体ウェハの印刷方法をより、簡単かつ正確に実施可能である。
本発明に係る半導体ウェハの印刷方法を実施するための最良の形態を実施例に基づき図面を参照して、以下説明する。
(全体)
図1(a)は、本発明に係る半導体ウェハの印刷方法により、その裏面に印刷される半導体ウェハ1(シリコンウェハ)を示す平面図である。この半導体ウェハ1には、表面に回路パターン等の機能領域(例えば、ショットキー回路や集積回路等)やバンプ電極等を有する複数(例えば、1×1mm程度の寸法の半導体チップが3万個等)の半導体チップ2が、すでに形成されている。
この半導体チップ2としては、例えば、ウェハレベルチップサイズパッケージ(WL−CSP)、フリップチップ(Flip Chip)等、その表面の機能領域が、回路基板に対向して向けられ、回路基板にバンプ電極等を介して電気的に取り付けられ実装されるものである。本発明に係る半導体ウェハの印刷方法により、複数の半導体チップ2の裏面に、各半導体チップ2の位置に対応して品種、ロット番号、マーク等の各半導体チップ2に所定の識別事項等が印刷される。
(位置決め用切断縁のダイシング)
本発明に係る半導体ウェハの印刷方法では、まず、半導体ウェハ1の半導体チップ2の形成されていない周囲の領域3における2箇所4、5において、縦及び横のスクライブライン6、7と平行である、互いに直交する縦方向及び横方向に直線12、13(図1(b)の1点鎖線参照)で切断する。
これによって、直線で切断された半導体ウェハ1の裏面に(表面にも当然である)、図1(b)に示すように、それぞれ縦及び横のスクライブライン6、7と平行な直線から成り、互いに直交する2本の位置決め用切断縁8、9が形成される。
半導体ウェハ1の切断は、半導体ウェハ1を切断用の作業台上にテープを用いて貼り付け、チップ表面のパターンをアライメントとしダイシング(ダイヤモンド刃による切断)により行う。このダイシング工程では、縦及び横のスクライブライン6、7に平行となるように、互いに直交する縦方向及び横方向に直線12、13(図1(b)の1点鎖線参照)で切断する。そのために、ダイヤモンド刃の向き(切断方向)と、スクライブライン6、7とを平行となるように半導体ウェハ1を位置決めしなくてはならない。
具体的には、市販されている周知のダイシング装置を用い、ウェハ表面に形成されているスクライブラインにアライメントを行い、互いに直交する直線12、13を切断すればよい。
ところで、2本の位置決め用切断縁8、9のうちの1本を、半導体ウェハ1のオリエンテーションフラット15(通称「オリフラ」)を利用してもよい。即ち、半導体ウェハ1は、通常、図1(a)、(b)に示すように、その一部が予め直線的に切断されてオリエンテーションフラット15が形成されている。
従って、半導体ウェハ1の裏面におけるオリエンテーションフラット15の縁16(図1(c)参照)が、スクライブライン6、7に対して完全に平行して(又は直交して)切断されている直線から成る縁であれば、2本の位置決め用切断縁8、9のうちの1本は、このオリエンテーションフラット15の縁16を利用しても良い。しかし、通常は、オリエンテーションフラット15は、比較的ラフ(精度の良い直載面ではない)に切断されている場合が多い。
(スクリーン印刷)
半導体ウェハ1の複数の半導体チップ2のそれぞれの裏面における印刷は、本実施例ではスクリーン印刷(シルク印刷)により行う。上記のように、2本の位置決め用切断縁8、9が形成された半導体ウェハ1を、裏返しにして図2(a)のスクリーン印刷用の支持台17に載置する。
スクリーン印刷用の支持台17は、図2(a)、(b)に示すように、矩形のスクリーンマスク18(以下、単に「マスク」という。)が嵌合する矩形の支持枠19を備えており、この支持枠19の内周に沿って、嵌合されたマスク18を支持して載置するマスク支持面20が形成されている。このマスクの支持面20の表面には、半導体ウェハ1を嵌合して支持するウェハ支持用凹部21が形成されている。
ウェハ支持用凹部21には、その内周に沿って浅い段面22が形成されている。半導体ウェハ1が裏返しにされてウェハ支持用凹部21内に嵌合された際、段面22に、半導体チップ2の形成されていない領域3の部分が当接して支持される。
ウェハ支持用凹部21における、段面22より内側の部分には、いずれの半導体チップ2の機能領域の表面も接触しない程度の深さの底部23が形成されており、この底部23に、真空引き用のチューブ24の先端が開口している。チューブ24の基端は、真空引きポンプ25に接続されている。
スクリーン印刷用の支持台17は、以上のとおりの構成であるから、半導体ウェハ1は、裏返しにしてウェハ支持用凹部21に嵌合すれば、真空引きポンプ25によって吸着し保持することができる。いったん、半導体ウェハ1をウェハ支持用凹部21内に嵌合して位置決めすれば、スクリーン印刷において外力が加わっても、位置ずれするようなことがない。
このようにして、半導体ウェハ1を、裏返しにして機能領域を有する表面を下方に向けて支持台17上に支持してから、図2(c)、(d)に示すように、半導体ウェハ1の裏面及びマスク支持面20上に、マスク18を、矩形の支持枠19内に嵌合するようにして載置する。
図3(a)は、マスク18を示す平面図である。マスク18は、金属(例.SUS等の材料)の薄板(厚さは10μm程度)で形成されており、周囲は補強枠26で補強され支持されている。マスク18には、複数の半導体チップのそれぞれに対して品種、ロット番号、マーク等の所定の事項を印刷するためのスクリーン印刷の孔版27が形成されている。
具体的には、マスク18を半導体ウェハ1の上に位置決めして載置した場合に、各半導体チップ2に対応する裏面の位置に、品種、ロット番号、マーク等、各半導体チップ2に印刷すべき所定の識別事項を表示する文字を表示する微細な文字孔27’が形成されている。
さらに、マスク18には、半導体ウェハ1の半導体チップ2が形成されていない領域3に対応する位置であって、マスク18を半導体ウェハ1の上に位置決めして載置した場合に、互いに直交する2本の位置決め用切断縁8、9に対応する線12’、13’上の位置に、長細い位置決め用のスリット28、29が、それぞれ1又は2本以上形成されている(図3(a)、(b)では3本形成されている)。位置決め用スリット28、29のそれぞれの寸法は、例えば、0.20×1.0mm程度である。
マスク18を、支持枠19内に嵌合して半導体ウェハ1及び支持面22上に載置すれば、位置決め用スリット28、29が、半導体ウェハ1の互いに直交する2本の位置決め用切断縁8、9と一致し、位置決めスリット28、29を通して上方から2本の位置決め用切断縁8、9が視認できるように、予め支持台17が形成されている。
しかし、位置決めスリット28、29と位置決め用切断縁8、9が微小にずれている場合は、支持枠19内でマスク18を微動させて、位置決め用スリット28、29と位置決め用切断縁8、9を完全に一致するように微調整する。
このように支持枠19内にマスク18を嵌合して、半導体ウェハ1の裏面及びマスク支持面22上に載置して微調整を行って完全に位置決めをしてから、支持枠19に装着されているネジ19’によってマスク18の補強枠26を固定する。これにより、マスク18も位置決めされて固定された状態となり、スクリーン印刷中もずれるようなことがない。
このように半導体ウェハ1の裏面上にマスク18を載置してから、マスク18上にインクを塗布したローラ(図示せず)を転動する。これにより、マスク18の孔版27を通してインクを半導体ウェハ1の裏面に付与して印刷を行うことができる。インクは、耐久性のあるエポシキ系のインクを使用することが好ましい。
以上の工程から成る本発明に係る半導体ウェハの印刷方法によって、半導体ウェハ1の表面に形成された各半導体チップ2に対応した裏面上の各位置に、品種、ロット番号、マーク等を、位置ずれすることなく精度よく、しかも簡単に印刷することが可能である。
本発明に係る半導体ウェハの印刷方法の実施例2を以下説明する。この実施例2は、実施例1と同様に、表面に回路パターン等の機能領域を有する複数の半導体チップ2の裏面に、それぞれ品種、ロット番号、マーク等の識別事項を印刷するものであり、その具体的な工程等は、実施例1とほぼ同じである。
しかし、実施例2は、その印刷の対象とする半導体ウェハ31は、実施例1と異なり、図4(a)に示すように、半導体ウェハ31の全面に、複数の半導体チップ2の機能領域が形成されているものである。要するに、実施例2の半導体ウェハ31は、実施例1の半導体ウェハ1のように、複数の半導体チップ2の機能領域が形成されていない領域3は存在しないものである。
この実施例2では、それぞれ直線から成り、互いに直交する2本の位置決め用切断縁8、9を得るには、図4(b)に示すように、半導体ウェハ1の上部及び側端部(本実施例では左端部であるが、右端部でもよい。)における、互いに直交するスクライブライン32、33をダイシングすることにより行う。
この実施例2によれば、実施例1のように、ダイヤモンド刃の切断方向の直線34、35を、スクライブライン32、33と平行となるような位置合わせ作業やそのための装置を設ける必要がないので、より簡単な作業及び装置で、互いに直交する2本の位置決め用切断縁8、9を得ることができる。
本発明に係る半導体ウェハの印刷方法の実施例3を、図5(a)〜(c)を参照して以下説明する。この実施例3は、実施例1と同様に、表面に回路パターン等の機能領域を有する複数の半導体チップ2の裏面に、それぞれ印刷するものであり、その一連の具体的な工程等は、実施例1とほぼ同じである。
しかし、実施例3は、印刷手段が、実施例1のようにスクリーン印刷ではなく、インクジェット印刷装置により行う点で相違する。具体的には、次のように構成されている。この実施例3は、XY可動台装置36を備えている。このXY可動台装置36は、半導体ウェハ1を支持し、インクジェット印刷装置のインクジェットヘッド37に対して、XY方向に相対的に移動する位置決め用支持台38を有している。
XY可動台装置36において、基台39の上面に形成された凸条ガイドレール40に、X方向可動台41の凹溝部42が摺動可能に装着され、X方向可動台41はX方向に移動可能である。さらに、X方向可動台41の上面に形成された凸条ガイドレール43に、位置決め用支持台38の凹溝部44がY方向に摺動可能に装着され、位置決め用支持台38はY方向に移動可能である。
XY可動台装置36のX方向可動台及び位置決め用支持台38は、図示はしないが、それぞれ送りネジ直動機構、歯車機構、リニアモータ機構等により、X方向及びY方向に移動可能に構成されている。このXY可動台装置36に対向するように、インクジェット印刷装置のインクジェットヘッド37が配設されている。
そして、位置決め用支持台38の上面には、半導体ウェハ1を裏返しにして嵌合して受け入れるための半導体ウェハ支持用凹部45が形成されている。この半導体ウェハ支持用凹部45の内周縁には、半導体ウェハ1の互いに直交する2本の位置決め用切断縁8、9に当接して、半導体ウェハ1をインクジェットヘッド37に対して、精度良くXY方向に相対的に位置決めするために、2本の位置決め用直線縁46、47が形成されている。
なお、半導体ウェハ支持用凹部45には、実施例1のウェハ支持用凹部21と同様に、半導体チップ2の機能領域が接触しないような底部23が形成されており、この底部23には、真空引きポンプ25に接続されたチューブ24が開口するように設けられている。
実施例3では、実施例1と同様に、半導体ウェハ1に、互いに直交するように形成された2本の位置決め用切断縁8、9を形成し、裏返しにして表面を下にして、位置決め用支持台38の半導体ウェハ支持用凹部45に嵌合する。これにより、半導体ウェハ1は、印刷されるべき裏面が上に向いて、インクジェットヘッド37に対向して、精度よくXY方向に相対的に位置決めされる。
そして、XY可動台装置36によって、半導体ウェハ1をインクジェットヘッド37に対してXY方向に相対的に移動して印刷することにより、複数の半導体チップ2の裏面に、それぞれ品種、ロット番号、マーク等の所定の識別事項を印刷することが可能となる。なお、半導体ウェハ1を支持した支持台38を固定して、インクジェットヘッド37をXY方向に相対的に走査して印刷するインクジェット印刷装置を利用してもよい。
以上、本発明に係る半導体ウェハの印刷方法を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることは言うまでもない。
なお、本発明に係る半導体ウェハの印刷方法では、半導体ウェハ1の2本の位置決め用切断縁8、9は、スクライブライン6、7と平行となるように互いに直交するように形成したが、印刷装置に対して位置決めされ、複数の半導体チップのそれぞれに対応してその裏面に所定の識別事項等がずれることなく印刷されるのであれば、必ずしも2本の位置決め用切断縁8、9は、スクライブライン6、7と平行となるように互いに直交するように形成しなくてもよい。
例えば、1本の位置決め用切断縁8又は位置決め用切断縁9は、スクライブライン6又はスクライブライン7に平行に形成し、この位置決め用切断縁8又は位置決め用切断縁9に対して、他の1本は所定角度(例.100度等)で形成してもよい。この場合は、印刷装置における半導体ウェハの位置決め台も対応して、半導体ウェハを印刷装置に対してその裏面に所定の識別事項等がずれることなく印刷されるように位置決めする構成とする必要がある。
本発明に係る半導体ウェハの印刷方法は、上記のような構成であり、特にウェハレベルチップサイズパッケージ(WL−CSP)、フリップチップ(Flip Chip)等の半導体チップの裏面の印刷に適しているが、ICチップや、その他チップの履歴を識別する為のマークを有するチップの印刷方法として有用である。
(a)は本発明の半導体ウェハの印刷方法の実施例1の半導体ウェハを説明する図であり、(b)はその切断を説明する図であり、(c)は半導体ウェハの斜視図である。 (a)、(b)は、実施例1の半導体ウェハの印刷のための位置決めのためのスクリーン支持台の平面図及びA−A断面図であり、(c)、(d)は支持台に半導体ウェハ及びマスクをセットした状態を説明する平面図及びB−B断面図である。 (a)はマスクの平面図であり、(b)はマスクを半導体ウェハに被せた状態を説明する図である。 (a)は本発明の半導体ウェハの印刷方法の実施例2の半導体ウェハを説明する図であり、(b)はその切断を説明する図である。 (a)は本発明の半導体ウェハの印刷方法の実施例3を説明する平面図であり、(b)、(c)はそれぞれ(a)のA−A断面図及びB−B断面図である。
符号の説明
1 半導体ウェハ
2 半導体チップ
3 半導体チップの形成されていない領域
4、5 位置決め用切断縁の形成される2箇所
6、7 縦及び横のスクライブライン
8、9 位置決め用切断縁
12、13 互いに直交する切断線
15 オリエンテーションフラット
16 オリエンテーションフラットの縁
17 スクリーン印刷用の支持台
18 スクリーンマスク
19 マスクの支持枠
19’ ネジ
20 マスク支持面
21 ウェハ支持用凹部
22 段面
23 底部
24 チューブ
25 真空引きポンプ
26 スクリーンマスクの補強枠
27 孔版
27’ 孔版における文字孔
28、29 位置決め用スリット
31 半導体ウェハ
32、33 スクライブライン
34、35 ダイヤモンド刃の切断方向の直線
36 XY可動台装置
37 インクジェットヘッド
38 位置決め用支持台
39 基台
41 X方向可動台
40 凸条ガイドレール
42 X方向可動台の凹溝部
43 凸条ガイドレール
44 位置決め用支持台の凹溝部
45 半導体ウェハ支持用凹部
46、47 半導体ウェハ支持用凹部の位置決め用直線縁

Claims (7)

  1. スクライブラインを切断することにより、多数のチップに分割される半導体ウェハにおいて、表面に機能領域の形成された前記多数のチップのそれぞれに対応して裏面に印刷を行う半導体ウェハの印刷方法であって、
    前記半導体ウェハの一部を、2つの直線で切断して、2つの位置決め用切断縁を形成し、
    前記半導体ウェハを裏返しにして、前記2つの位置決め用切断縁を基準に印刷装置に対して前記半導体ウェハを位置決めして、前記多数のチップのそれぞれ対応する裏面の位置に印刷を行うことを特徴とする半導体ウェハの印刷方法。
  2. スクライブラインを切断することにより、多数のチップに分割される半導体ウェハにおいて、表面に機能領域の形成された前記多数のチップのそれぞれに対応して裏面に印刷を行う半導体ウェハの印刷方法であって、
    前記半導体ウェハの一部を、互いに直交するスクライブラインと平行に、互いに直交する2つの直線で切断して、それぞれ直線から成り互いに直交する2つの位置決め用切断縁を形成し、
    前記半導体ウェハを裏返しにして、前記2つの位置決め用切断縁を基準に印刷装置に対して前記半導体ウェハを位置決めして、前記多数のチップのそれぞれ対応する裏面の位置に印刷を行うことを特徴とする半導体ウェハの印刷方法。
  3. 前記半導体ウェハを切断し2つの位置決め用切断縁を得るために切断する箇所は、それぞれ前記半導体ウェハにおけるチップが形成されていない領域内にあることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体ウェハの印刷方法。
  4. 前記半導体ウェハを切断し2つの位置決め用切断縁を得るために切断する箇所は、それぞれ半導体ウェハの端部にあるスクライブラインであることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体ウェハの印刷方法。
  5. 前記印刷は、スクリーン印刷により行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の半導体ウェハの印刷方法。
  6. 前記スクリーン印刷装置に使用するマスクには、互いに直交する2つの直線上にそれぞれ形成された1又は2以上の長細いスリットを形成し、該長細いスリットの全てと、前記位置決め用切断縁を合わせて、前記半導体ウェハに対する前記マスクの位置決めを行うことを特徴とする請求項5に記載の半導体ウェハの印刷方法。
  7. 前記印刷は、インクジェット印刷により行い、該インクジェット印刷において、インクジェットヘッドが、前記半導体ウェハの互いに直交するスクライブラインに平行に相対的に移動するように、前記位置決め用切断縁に基づいてインクジェット印刷の装置を位置決めすることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の半導体ウェハの印刷方法。
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