(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-08-31
(45)【発行日】2022-09-08
(54)【発明の名称】配置装置及び配置方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/02 20060101AFI20220901BHJP
H01L 21/60 20060101ALI20220901BHJP
【ＦＩ】
H01L21/02 B
H01L21/60 311Q
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021525257
(86)(22)【出願日】2020-08-20
(86)【国際出願番号】 JP2020031466
(87)【国際公開番号】W WO2022038745
(87)【国際公開日】2022-02-24
【審査請求日】2021-05-10
(73)【特許権者】
【識別番号】519294332
【氏名又は名称】株式会社新川
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100170818
【弁理士】
【氏名又は名称】小松 秀輝
(74)【代理人】
【識別番号】100140682
【弁理士】
【氏名又は名称】妙摩 貞茂
(72)【発明者】
【氏名】瀬山 耕平
【審査官】堀江 義隆
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１２／１３３７６０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１４／０４６０５２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２００８－５０７８４４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／０２
Ｈ０１Ｌ ２１／６０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
露光装置によって形成された複数のパターンを有するウェーハと貼り合わせるために、前記複数のパターンに対応するように基板上に複数のダイを配置する配置装置であって、基板を支持するステージと、
前記ダイを保持し、前記ステージに支持された前記基板上に前記複数のダイを配置する配置部と、
前記露光装置によって形成された前記複数のパターン同士の位置関係に基づいて生成された前記複数のダイの配置位置を示すマップデータを有し、前記マップデータに基づいて、前記基板上に前記複数のダイを配置する際の前記ステージと前記配置部との互いの相対的な位置を制御する制御部と、を備える、配置装置。
【請求項2】
前記制御部は、前記基板上に配置された前記複数のダイと前記ウェーハとが貼り合わされた状態で取得された前記複数のダイと前記複数のパターンとの位置のずれ量に基づいて、前記ずれ量を打ち消すように前記マップデータを更新する、請求項１に記載の配置装置。【請求項3】
前記露光装置は、前記複数のパターンを含むショット毎に前記ウェーハ上に前記パターンを形成し、前記マップデータは、前記ショット間の位置関係を含み、
前記制御部は、前記ショット間の位置関係に基づいて、前記複数のダイを前記基板に配置する、請求項１または２に記載の配置装置。
【請求項4】
露光装置によって形成された複数のパターンを有するウェーハと貼り合わせるために、複数のパターンに対応するように基板上に複数のダイを配置する配置方法であって、前記露光装置によって複数のパターンが形成されたウェーハにおける前記複数のパターンの位置の計測に基づいて、前記複数のダイの配置位置を示すマップデータを取得する工程と、
取得された前記マップデータに基づいて、前記基板上に前記複数のダイを配置する工程と、を備える、配置方法。
【請求項5】
前記基板上に配置された前記複数のダイと前記ウェーハとが貼り合わされた状態において前記複数のダイと前記複数のパターンとの位置のずれ量を取得する工程と、前記ずれ量を打ち消すように前記マップデータを更新する工程と、をさらに備える、請求項４に記載の配置方法。
【請求項6】
前記露光装置は、前記複数のパターンを含むショット毎に前記ウェーハ上に前記パターンを形成し、前記マップデータは、前記ショット間の位置関係を含み、
前記配置する工程において、前記ショット間の位置関係に基づいて、前記複数のダイを前記基板に配置する、請求項４または５に記載の配置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、配置装置及び配置方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、半導体の製造技術が記載されている。この技術では、複数の半導体装置が形成されたウェーハが互いに貼り合わされ、一方のウェーハ上の接続電極と他方のウェーハ上の接続電極とが互いに接合される。そして、貼り合わされた状態のウェーハが、ダイシングによって個々の半導体装置に分離される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００７－１５８２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載の技術のように、ウェーハ同士をそのまま貼り合わせる場合、例えば、それぞれのウェーハに形成されている複数の半導体装置には良品以外も含まれているため、結果として歩留まりが低下することがあった。これを解決するために、ウェーハからダイシングされた良品のダイを元のウェーハに対応するように基板上に再配置し、基板上に再配置されたダイと対応する別のウェーハとを接続する方法が考えられる。この場合、ダイシングされた良品のダイを基板上に精度良く再配置することが求められる。
【0005】
本開示は、ダイを精度良く配置することができる配置装置及び配置方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一形態に係る配置装置は、露光装置によって形成された複数のパターンを有するウェーハと貼り合わせるために、複数のパターンに対応するように基板上に複数のダイを配置する装置である。配置装置は、基板を支持するステージと、ダイを保持し、ステージに支持された基板上に複数のダイを配置する配置部と、露光装置によって形成された複数のパターン同士の位置関係に基づいて生成された複数のダイの配置位置を示すマップデータを有し、マップデータに基づいて、基板上に複数のダイを配置する際のステージと配置部との互いの相対的な位置を制御する制御部と、を備える。
【0007】
上記配置装置では、制御部によってステージと配置部との互いの相対的な位置がマップデータに基づいて制御されることにより、配置部に保持されたダイがステージに支持された基板上の所定位置に配置される。マップデータは、露光装置によって実際に形成された複数のパターン同士の位置関係に基づいている。そのため、マップデータには、露光装置によって形成されたパターンにおける設計位置からのずれ量が反映されている。したがって、当該配置装置によれば、基板上にダイを精度良く配置することができる。
【0008】
また、制御部は、基板上に配置された複数のダイとウェーハとが貼り合わされた状態で取得された複数のダイと複数のパターンとの位置のずれ量に基づいて、ずれ量を打ち消すようにマップデータを更新してもよい。この構成によれば、マップデータの精度を向上させることができる。
【0009】
露光装置は、複数のパターンを含むショット毎にウェーハ上にパターンを形成し、マップデータは、ショット間の位置関係を含み、制御部は、ショット間の位置関係に基づいて、複数のダイを基板に配置してもよい。この構成では、マップデータのデータ量を低減することができる。
【0010】
本開示の一形態に係る配置方法は、露光装置によって複数のダイに対応する複数のパターンが形成されたウェーハと貼り合わせるために、基板上に複数のダイを配置する方法であって、露光装置によって複数のパターンが形成されたウェーハにおける複数のパターンの位置の計測に基づいて、複数のダイの配置位置を示すマップデータを取得する工程と、取得されたマップデータに基づいて、基板上に複数のダイを配置する工程と、を備える。
【0011】
上記配置方法では、マップデータに基づいてダイが基板上の所定位置に配置される。マップデータは、露光装置によって実際に形成された複数のパターンの位置の計測に基づいて取得されている。そのため、マップデータには、露光装置によって形成されたパターンにおける設計位置からのずれ量が反映されている。したがって、当該配置方法によれば、基板上にダイを精度良く配置することができる。
【0012】
また、配置方法は、基板上に配置された複数のダイとウェーハとが貼り合わされた状態において複数のダイと複数のパターンとの位置のずれ量を取得する工程と、ずれ量を打ち消すようにマップデータを更新する工程と、をさらに備えてもよい。この構成によれば、マップデータの精度を向上させることができる。
【0013】
露光装置は、複数のパターンを含むショット毎にウェーハ上にパターンを形成し、マップデータは、ショット間の位置関係を含み、配置する工程において、ショット間の位置関係に基づいて、複数のダイを基板に配置してもよい。この構成では、マップデータのデータ量を低減することができる。
【発明の効果】
【0014】
本開示の一形態によれば、ダイを精度良く配置することができる配置装置及び配置方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図4】配置装置を用いた配置方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、添付図面を参照しながら一例に係る配置装置及び配置方法を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【0017】
本開示に係る配置装置は、実装面を上向きにして、基板上に複数のダイを配置するための装置である。配置装置は、ダイシングによって得られるダイを基板上に再配置するため、再配置装置ともいえる。このような配置装置は、半導体チップの製造工程の一部において利用され得る。一例の半導体チップの製造工程においては、複数の回路パターンが形成されたウェーハが準備される。基板上に再配置された複数のダイの実装面は、ウェーハに形成された複数の回路パターンに対して、それぞれ電気的に接続される。複数のダイが接続されたウェーハをダイシングすることによって、複数の半導体チップが製造され得る。
【0018】
ウェーハに形成される回路パターンの位置の精度は、露光装置に依存している。図１は、露光装置によって複数のダイに対応する回路パターンが形成されたウェーハを模式的に示す斜視図である。図２は、一例に係る配置装置を示す概略図である。本開示において、露光装置はショット単位でウェーハ２に回路パターン４を形成する。ショットとは、露光装置が１回に露光できる領域を意味し得る。図示例では、露光装置の一つのショット６あたり、９個の回路パターン４が形成される。露光装置は、例えばウェーハ２が載置されたステージを所定のピッチで移動させることにより、ショット６の位置をずらしながらウェーハ２を露光する。この場合、一つのショット６に含まれる回路パターン４同士の位置関係は、露光装置のパターンマスクに依存するため、変動しない。一方、ショット６同士の位置は、ステージのピッチの精度に依存するため、僅かながらズレが生じ得る。すなわち、ウェーハ２上に形成される回路パターン４の位置は、設計位置からずれる場合がある。そこで、配置装置１０は、ウェーハ２上に実際に形成された回路パターン４の位置に対応するように、基板１２上に複数のダイ１４を配置する。
【0019】
図２に示すように、配置装置１０は、ステージ１１と、実装ヘッド（配置部）１３と、制御装置（制御部）１５とを含んでいる。ステージ１１は、基板１２を基板１２上の所定の位置に支持する。基板１２上には、配置装置１０によって複数のダイ１４が配置される。例えば、基板１２は、ガラス基板、シリコン基板等であってよい。また、基板１２は、貼り合わせの対象となるウェーハ２と同じ形状を有していてよい。図示例の基板１２は円板形状を有している。
【0020】
実装ヘッド１３は、ステージ１１に支持された基板１２上に複数のダイ１４を配置するために、複数のダイ１４のそれぞれを順番に保持し得る。一例の実装ヘッド１３は、機械的な動作によってダイ１４を吸着保持してよい。図示例の実装ヘッド１３は、移動制御装置１７によって支持されている。移動制御装置１７は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向における実装ヘッドの移動を制御する装置であってよい。
【0021】
例えば、移動制御装置１７は、実装ヘッドを支持して、実装ヘッドをＺ方向に移動させるＺ軸移動機構と、Ｚ軸移動機構を支持して、Ｚ軸移動機構をＹ軸方向に移動させるＹ軸移動機構と、Ｙ軸移動機構を支持して、Ｙ軸移動機構をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構と、を含んで構成され得る。
【0022】
この場合、一例のＺ軸移動機構は、Ｚ方向に沿って延在するガイドレールと、ガイドレールに支持されてＺ軸方向に沿って移動して、実装ヘッドを支持するベースと、を含む。一例のＹ軸移動機構は、Ｙ方向に沿って延在するガイドレールと、ガイドレールに支持されてＹ軸方向に沿って移動して、Ｚ軸移動機構を支持するベースと、を含む。一例のＸ軸移動機構は、Ｘ方向に沿って延在するガイドレールと、ガイドレールに支持されてＸ軸方向に沿って移動して、Ｙ軸移動機構を支持するベースと、を含む。
【0023】
制御装置１５は、コンピュータ及びコンピュータに接続された電子回路であり、ＣＰＵによって所定のプログラムを実行することにより、配置装置１０の動作制御を実行する。例えば、制御装置１５は、マップデータに基づいて、ステージ１１と実装ヘッド１３との相対的な位置を制御する。一例の制御装置１５は、移動制御装置１７の動作を制御することによって、実装ヘッド１３の位置をマップデータに対応する位置に制御する。また、制御装置１５は、実装ヘッド１３の動作を制御することによって、吸着保持したダイ１４を基板１２上のマップデータに対応する位置に配置する。例えば、基板１２上には、ダイ１４を着脱可能に接着する接着層が形成されており、基板１２上に配置されたダイ１４は、基板１２に対して仮固定され得る。また、ダイ１４に接着層が形成されることにより、第１４が基板１２に仮固定されてもよい。
【0024】
マップデータは、基板１２上に配置される複数のダイ１４の配置位置を示すデータである。マップデータは、露光装置によって実際に形成されたウェーハ２上の複数の回路パターン４同士の位置関係を示す回路パターンデータに基づいて生成される。回路パターンデータは、複数の回路パターン４同士の相対位置のデータを直接的又は間接的に含み、例えば、１つの回路パターン４の位置が特定された場合には他の全ての回路パターン４の位置を特定し得る。
【0025】
例えば、回路パターンデータは、ウェーハ２上に実際に形成された複数の回路パターン（パターン）４のそれぞれの中心同士の位置関係を示すデータであってもよい。また、上述のとおり、露光装置ではショット単位で回路パターン４が形成される。そのため、例えば、回路パターンデータは、ウェーハ２上の複数のショット（パターン）６の中心同士の位置関係を示すデータであってもよい。さらに、回路パターンデータは、ウェーハ２の基準となる位置（例えば中心）に対する複数の回路パターン４、又は複数のショット６の位置を示すデータであってもよい。この場合、回路パターンデータは、基準となる位置が特定された場合に、全ての回路パターン４の位置を特定し得る。また、回路パターンデータは、設計上のウェーハの回路パターンの位置と実際に形成されたウェーハ２の回路パターン４の位置とのズレ量を示すデータであってもよい。
【0026】
一例の回路パターンデータは、ウェーハ２に形成された複数の回路パターン４の位置を、例えば、顕微鏡を含む計測装置などを用いて計測することで取得され得る。一般に、露光装置によって生じるショット６同士の位置ずれには再現性がある。そのため、本開示における配置装置１０では、同じ種類のウェーハに対応する回路パターンデータは１回のみ取得されればよい。
【0027】
マップデータは、回路パターンデータに基づいて生成され得る。上述のとおり、回路パターンデータは、ウェーハ２上の複数の回路パターン４同士の位置関係を示す。本開示では、ウェーハ２に形成された回路パターン４と基板１２上に配置されたダイ１４とが精度良く接続されるように、ウェーハ２と基板１２上のダイとが貼り合わされる。図３は、ウェーハの回路パターンと基板上に配置されたダイとの関係を説明するための図である。上述の通り、同一ショット内における回路パターンの位置は変動しないため、図３では、ウェーハ２に形成された回路パターン４をショット単位で描画し、基板１２上に配置されたダイ１４をショットに対応する領域１６の単位で描画している。図３に示すように、回路パターンデータによって示され得る複数のショット６（すなわち回路パターン４）の位置とマップデータによって示され得る複数の領域１６（すなわちダイ１４）の位置とは互いに鏡映対称（線対称）の関係にある。
【0028】
一例のマップデータは、基板１２上に配置される複数のダイ１４のそれぞれの中心同士の位置関係を示すデータであってもよい。また、マップデータは、基板１２の基準となる位置（例えば中心）に対する複数のダイ１４の位置を示すデータであってもよい。また、マップデータは、基板１２上のダイ１４の設計上の配置位置からのズレ量を示すデータであってもよい。ダイ１４の設計上の配置位置は、設計上のウェーハの回路パターンの位置に対応する位置、すなわち、設計上のウェーハの回路パターンの位置と鏡映対称の関係にある位置であってよい。
【0029】
一例の制御装置１５は、取得されたマップデータに基づいてダイ１４の配置を実行した後に、マップデータを更新してもよい。マップデータに基づいてダイが配置されたとしても、移動制御装置１７のピッチずれ等のために、ウェーハ２の回路パターン４の位置と配置されたダイ１４の位置との間にずれ（誤差）が生じることが考えられる。そこで、ずれ量が打ち消されるように、マップデータが更新されてもよい。
【0030】
複数のダイ１４と複数の回路パターン４との位置のずれ量は、基板１２上に配置された複数のダイ１４とウェーハ２とが貼り合わされた状態で、赤外顕微鏡を含む計測装置などを用いて取得され得る。ずれ量は、ウェーハ２の厚さ方向から見たときの、複数のダイ１４のそれぞれの中心位置と複数の回路パターン４のそれぞれの中心位置との差分であってよい。ずれ量に基づいて更新されたマップデータが制御装置１５に入力されてもよいし、ずれ量のデータが入力された制御装置１５によって既存のマップデータが更新されてもよい。
【0031】
続いて、配置方法に基づく一連の動作について説明する。図４は、一例の配置方法を説明するためのフロー図である。一例の配置方法では、まず、複数の回路パターン４が形成されたウェーハ２における複数の回路パターン４の位置を計測することによって、複数の回路パターン４同士の位置関係を示す回路パターンデータが取得される。そして、取得された回路パターンデータに基づいて複数のダイ１４の配置位置を示すマップデータが取得される（ステップＳ１）。上述の通り、回路パターンデータによる回路パターン４の位置とマップデータによるダイ１４の位置とは鏡映対称の関係にあるため、回路パターンデータを所定の演算によって変換することでマップデータを取得することが可能である。取得されたマップデータは、配置装置１０の制御装置１５に入力されてよい。なお、取得された回路パターンデータが制御装置１５に入力されることにより、制御装置１５がマップデータを生成してもよい。
【0032】
続いて、取得されたマップデータに基づいて、基板１２上に複数のダイ１４が配置される（ステップＳ２）。すなわち、制御装置１５はマップデータに基づいて移動制御装置１７を制御することにより、マップデータに対応する基板１２上の位置にダイ１４を配置する。その後、ダイ１４が配置された基板１２は、配置装置１０から取り出され、複数のダイ１４と対応する複数の回路パターン４とが電気的に接続されるように、ウェーハ２と貼り合わされる。複数のダイ１４が接続されたウェーハ２をダイシングすることによって、複数の半導体チップが製造され得る。
【0033】
なお、互いに貼り合わされた複数のダイ１４と複数の回路パターン４との位置のズレが大きい場合には、マップデータが更新され得る（ステップＳ３）。位置のずれ量は、上述のように、基板１２上に配置された複数のダイ１４とウェーハ２とが貼り合わされた状態で、赤外顕微鏡を含む計測装置などを用いて取得され得る。すなわち、複数のダイ１４が接続されたウェーハ２をダイシングするよりも前に取得される。そして、取得されたずれ量が打ち消されるようにマップデータが更新され、更新されたマップデータが次回の配置動作に利用される。
【0034】
以上説明したとおり、一例の配置装置１０は、露光装置によって形成された複数の回路パターン４を有するウェーハ２と貼り合わせるために、複数の回路パターン４に対応するように基板１２上に複数のダイ１４を配置する装置である。配置装置１０は、基板１２を支持するステージ１１と、ステージ１１に支持された基板１２上に複数のダイ１４を配置するために複数のダイ１４のそれぞれを保持する実装ヘッド１３と、実際のウェーハ２上の複数の回路パターン４同士の位置関係に基づいて生成された、複数のダイ１４の配置位置を示すマップデータに基づいて、基板１２上に複数のダイ１４が配置される際のステージ１１と実装ヘッド１３との互いの相対的な位置を制御する制御装置１５と、を備える。
【0035】
この場合、配置方法は、露光装置によって複数の回路パターン４が形成されたウェーハ２における複数の回路パターン４の位置の計測に基づいて、複数のダイ１４の配置位置を示すマップデータを取得する工程と、取得されたマップデータに基づいて、基板１２上に複数のダイ１４を配置する工程と、を備える。
【0036】
上記配置装置１０及び配置方法では、制御装置１５によってステージ１１と実装ヘッド１３との互いの相対的な位置がマップデータに基づいて制御されることにより、実装ヘッド１３に保持されたダイ１４がステージ１１に支持された基板１２上の所定位置に配置される。マップデータは、実際に露光装置によって形成されたウェーハ２上の複数の回路パターン４同士の位置関係に基づいている。そのため、マップデータには、露光装置によって形成された回路パターン４における設計位置からのずれ量が反映されている。したがって、当該配置装置１０によれば、基板１２上にダイを精度良く配置することができる。
【0037】
また、制御装置１５は、基板１２上に配置された複数のダイ１４とウェーハ２とが貼り合わされた状態で取得された、複数のダイ１４と複数の回路パターン４との位置のずれ量に基づいて、ずれ量を打ち消すようにマップデータを更新してもよい。この場合、基板１２上に配置された複数のダイ１４とウェーハ２とが貼り合わされた状態において複数のダイ１４と複数の回路パターン４との位置のずれ量を取得し、取得されたずれ量を打ち消すようにマップデータを更新することになる。ウェーハ２の計測に基づいて生成されたマップデータを用いてダイ１４の配置が実行された場合であっても、基板１２上に配置された複数のダイ１４とウェーハ２とが貼り合わされた際にダイ１４と回路パターン４との間で位置ずれが生じることが考えられる。上述の通り、実際に計測されたずれ量を用いてマップデータを更新することにより、マップデータの精度を向上させることができる。
【0038】
また、マップデータは、ショット６間の位置関係を含み、制御装置１５は、ショット６間の位置関係に基づいて、複数のダイ１４を基板１２に配置してもよい。この構成では、マップデータのデータ量を低減することができる。
【0039】
以上、配置装置の形態について説明したが、配置装置の構成は、上述した形態に限定されない。
【0040】
例えば、配置装置においては、ステージ上の基板と実装ヘッドとの相対的な位置関係が制御可能であればよい。例えば、他の例に係る配置装置１００を図５に示す。配置装置１００は、基板１２を支持するステージ１１１と、実装ヘッド１３を支持する移動制御装置１１７と、制御装置（制御部）１１５とを含んでいる。ステージ１１１は、基板１２を基板１２上の所定の位置に支持する。また、ステージ１１１は、いわゆるＸＹ移動ステージであり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動制御可能となっている。移動制御装置１１７は、実装ヘッドをＺ方向に移動させるＺ軸移動機構を有している。制御装置１１５は、ステージ１１１のＸ軸方向の位置及びＹ軸方向の位置を制御するとともに、移動制御装置１１７の動作制御により実装ヘッド１３の位置を制御する。これにより、制御装置１１５は、マップデータに基づいて、ステージ１１１と実装ヘッド１３との相対的な位置を制御する。
【0041】
また、１ショットで複数の回路パターン４をウェーハ２に形成する露光装置について例示したが、露光装置におけるショットごとの回路パターン４の数は特に限定されない。図６は、他の露光装置によって回路パターン４が形成されたウェーハ２を模式的に示す斜視図である。図６に示すように、露光装置は、１つのショット６で一つの回路パターン４をウェーハ２に形成してもよい。すなわち、１つのショット６に含まれる回路パターン４は１つであってもよい。この場合、制御装置１５は、マップデータに基づいて１ショット毎にダイ１４を基板１２に配置する位置を制御してもよい。
【符号の説明】
【0042】
２…ウェーハ、４…回路パターン（パターン）、６…ショット（パターン）、１０，１００…配置装置、１１，１１１…ステージ、１２…基板、１３…実装ヘッド（配置部）、１４…ダイ、１５，１１５…制御装置（制御部）。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】