▶ ボード・オブ・リージエンツ，ザ・ユニバーシテイ・オブ・テキサス・システムの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-10-10
(54)【発明の名称】ピックアンドプレース組み立てのための工具および工程
(51)【国際特許分類】
H01L 21/60 20060101AFI20241003BHJP
H01L 21/677 20060101ALI20241003BHJP
H01L 21/683 20060101ALI20241003BHJP
H05K 13/04 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
H01L21/60 311T
H01L21/68 A
H01L21/68 N
H05K13/04 B
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024544360
(86)(22)【出願日】2022-09-30
(85)【翻訳文提出日】2024-05-31
(86)【国際出願番号】 US2022045470
(87)【国際公開番号】W WO2023056072
(87)【国際公開日】2023-04-06
(31)【優先権主張番号】63/250,252
(32)【優先日】2021-09-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/290,228
(32)【優先日】2021-12-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】500039463
【氏名又は名称】ボード オブ リージェンツ，ザ ユニバーシティ オブ テキサス システム
【氏名又は名称原語表記】ＢＯＡＲＤ ＯＦ ＲＥＧＥＮＴＳ，ＴＨＥ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＸＡＳ ＳＹＳＴＥＭ
【住所又は居所原語表記】２１０ Ｗｅｓｔ ７ｔｈ Ｓｔｒｅｅｔ Ａｕｓｔｉｎ，Ｔｅｘａｓ ７８７０１ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】シドルガタ・ブイ・スリーニヴァサン
(72)【発明者】
【氏名】パラス・アジャイ
(72)【発明者】
【氏名】オースティン・アンティス
【テーマコード（参考）】
5E353
5F044
5F131
【Ｆターム（参考）】
5E353BB03
5E353JJ19
5E353QQ05
5F044PP15
5F131AA04
5F131BA54
5F131CA32
5F131DA03
5F131DA33
5F131DA42
5F131DB24
5F131DB25
5F131DB32
5F131DB34
5F131DB42
5F131DB62
5F131DB72
5F131EA07
5F131EA22
5F131EA23
5F131EB46
5F131EC42
5F131EC52
5F131EC62
5F131EC63
5F131EC67
5F131EC72
5F131FA17
5F131FA32
5F131FA33
5F131FA37
5F131KA12
5F131KA72
5F131KB07
5F131KB12
5F131KB32
5F131KB53
(57)【要約】
第1の基板を第2の基板に組み付けるためのシステムである。1つまたは複数の変形可能な基板チャックが、第1の基板における接合表面のトポグラフィを第2の基板における接合表面のトポグラフィに合致させるために利用され、揮発性潤滑剤が位置合わせステップの間に利用される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の基板を第2の基板に組み付けるためのシステムであって、前記第1の基板における接合表面のトポグラフィを前記第2の基板における接合表面のトポグラフィに合致させるために利用される1つまたは複数の変形可能な基板チャックであって、揮発性潤滑剤が位置合わせステップの間に利用される、1つまたは複数の変形可能な基板チャックを備えるシステム。
【請求項2】
前記第1の基板は、ハイブリッド接合を使用して前記第2の基板に接合される、請求項1に記載のシステム。
【請求項3】
前記1つまたは複数の変形可能な基板チャックのうちの少なくとも1つは、圧電アクチュエータの配列を含む、請求項1に記載のシステム。
【請求項4】
前記第1の基板および前記第2の基板における前記接合表面の前記トポグラフィは、以下のもの、すなわち、空気マイクロメータ、レーザに基づくトポグラフィ測定技術、および、先端に基づくトポグラフィ測定技術のうちの1つまたは複数を使用して測定される、請求項1に記載のシステム。
【請求項5】
前記1つまたは複数の変形可能な基板チャックのうちの少なくとも1つは、オーバーレイ修正のためのアクチュエータを含む、請求項1に記載のシステム。
【請求項6】
前記アクチュエータは熱アクチュエータを備える、請求項5に記載のシステム。
【請求項7】
現場内オーバーレイ計測が、モアレに基づく技術を使用して実施される、請求項5に記載のシステム。
【請求項8】
前記現場内オーバーレイ計測はIR波長を利用する、請求項7に記載のシステム。
【請求項9】
前記潤滑剤は、インクジェットに基づく方法を使用して分配される、請求項1に記載のシステム。
【請求項10】
ダイが上において組み立てられている基板と、前記基板における透明な材料の被覆と、
前記ダイと前記透明な材料との間の接着剤の滴であって、前記透明な材料にインクジェットされる接着剤の滴と
を備え、
前記透明な材料は光を基板周辺から結び付けさせ、前記滴は、前記ダイを前記結び付けられた光に曝露させるために千鳥状にされる、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願への相互参照
本出願は、2021年9月30日に出願されている「Tool and Processes for Pick-and-Place Assembly」という名称の米国仮特許出願第63/250,252号への優先権を主張し、この特許出願は、その全体において、参照により本明細書に組み込まれている。
本出願は、2021年9月30日に出願されている「Tool and Processes for Pick-and-Place Assembly」という名称の米国仮特許出願第63/250,252号への優先権を主張し、この特許出願は、その全体において、参照により本明細書に組み込まれている。
【0002】
本出願は、さらに、2021年12月16日に出願されている「Tool and Processes for Pick-and-Place Assembly」という名称の米国仮特許出願第63/290,228号への優先権を主張し、この特許出願は、その全体において、参照により本明細書に組み込まれている。
【0003】
本発明は、概して、表面実装技術部品配置システムに関し、より詳細には、ピックアンドプレース組み立ての工具および工程に関する。
【背景技術】
【0004】
ピックアンドプレース機械またはP&Pと一般的に呼ばれる表面実装技術(SMT)部品配置システムは、印刷回路基板(PCB)に表面実装デバイス(SMD)を配置するために使用されるロボット機械である。表面実装技術(SMT)部品配置システムは、コンデンサ、抵抗、集積回路などの幅広い範囲の電子部品を、PCBに高速かつ高精度に配置するために使用され、そのPCBは、コンピュータ、民生用電子機器においてだけでなく、産業用、医療用、自動車用、軍事用、および通信用の機器においてもさらに使用される。同様の機器は貫通孔部品についても存在する。この種類の機器は、フリップチップ方法を使用してマイクロチップを実装するために使用されることもある。
【0005】
配置機器は、PCB組立体を作り出すために特定のプログラムされたステップを行うより大きい全体の機械の一部である。いくつかの部分システムは、部品を取り上げてPCBに正しく配置するために、一緒に稼働する。これらのシステムは、三次元で正確に操縦させられるように、プロッタのようなデバイスに取り付けられる空気吸引カップを通常は使用する。また、各々のノズルは独立して回転させることができる。
【0006】
表面実装部品は、機械の前面(および、しばしば後面)に沿って配置され得る。ほとんどの部品は、機械に搭載される供給装置に装填されるテープリールにおいて、紙またはプラスチックのテープで支給される。より大きな集積回路(IC)は、区画室に積み重ねられるトレイに配置されて支給されることもある。より一般的には、ICは、トレイまたはスティックではなくテープで提供されることになる。供給装置の技術における向上は、テープ形式が部品をSMT機械に提供する好ましい方法になることを意味する。
【0007】
初期の供給装置ヘッドははるかにより嵩張っており、結果として、システムの可動部になるようには設計されていなかった。むしろ、PCB自体が、供給装置ヘッドが装着させられるように基板の領域を位置合わせされた移動プラットフォームに搭載された。
【0008】
機械の中央を通じて、ブランクのPCBが沿って進行するコンベヤベルトと、機械の中央におけるPCB留め具とがある。PCBは留められ、ノズルが個々の部品を供給装置/トレイを取り上げ、それらを正しい配向へと回転させてから、PCBにおける適切なパッドに高い精度で配置する。高性能の機械は、複数の同じ種類の製品または異なる種類の製品を同時に生産するために、複数のコンベヤを有することができる。
【0009】
あいにく、現在は、このような表面実装技術部品配置システムには、部品を取り上げて印刷回路基板などの標的のデバイスに配置するときに制限がある。例えば、このような表面実装技術部品配置システムは高価であり、搭載される部品の種類が限られている。さらに、このような表面実装技術部品配置システムの速度が限られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】米国特許出願公開第2021/0350061号
【特許文献2】米国特許出願公開第2021/0366771号
【特許文献3】米国特許出願公開第2021/0134640号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の一実施形態では、第1の基板を第2の基板に組み付けるためのシステムが、第1の基板における接合表面のトポグラフィを第2の基板における接合表面のトポグラフィに合致させるために利用される1つまたは複数の変形可能な基板チャックを備え、揮発性潤滑剤が位置合わせステップの間に利用される。
【0012】
本発明の他の実施形態では、装置が、ダイが上において組み立てられている基板を備える。装置は、基板における透明な材料の被覆をさらに備える。装置は、ダイと透明な材料との間の接着剤の滴であって、透明な材料にインクジェットされる接着剤の滴を追加的に備え、透明な材料は光を基板周辺から結び付けさせ、滴は、ダイを結び付けられた光に曝露させるために千鳥状にされる。
【0013】
上記は、以下にある本発明の詳細な記載がより良く理解できるようにするために、本発明の1つまたは複数の実施形態の特徴および技術的な利点を、どちらかと言えば大まかに概説している。本発明の請求項の主題を形成することができる本発明の追加の特徴および利点が、以後において説明されることになる。
【0014】
以下の詳細な記載が、以下の図面と併せて検討されるとき、本発明のより良い理解を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施形態による、ピックアンドプレース組み立てのための例示のシステムの図である。
【図2】本発明の実施形態による、ダイの前側における位置合わせマークを使用するダイから転写ウェーハへの位置合わせの図である。
【図3】本発明の実施形態による、ダイの後側における位置合わせマークを使用するダイから転写ウェーハへの位置合わせの図である。
【図4】本発明の実施形態による、斜めの光源と、撮像組立体への面法線入射ビームとを使用するダイから転写ウェーハへの位置合わせの図である。
【図5A】本発明の実施形態による、ダイの後側に配置された位置合わせマークの前から後ろへの位置合わせの図である。
【図5B】本発明の実施形態による、ダイの後側に配置された位置合わせマークの前から後ろへの位置合わせの図である。
【図5C】本発明の実施形態による、ダイの後側に配置された位置合わせマークの前から後ろへの位置合わせの図である。
【図6】本発明の実施形態による、例示の平面モータに基づく転写チャックの図である。
【図7】本発明の実施形態による、転写基板の図である。
【図8A】転写基板の本発明のさらなる実施形態の図である。
【図8B】転写基板の本発明のさらなる実施形態の図である。
【図9A】転写基板の本発明の追加の実施形態の図である。
【図8B】転写基板の本発明の追加の実施形態の図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
背景技術の節において述べられているように、現在は、このような表面実装技術部品配置システムには、部品を取り上げて印刷回路基板などの標的のデバイスに配置するときに制限がある。例えば、このような表面実装技術部品配置システムは高価であり、搭載される部品の種類が限られている。さらに、このような表面実装技術部品配置システムの速度が限られている。
【0017】
本発明の原理は、印刷回路基板などの標的のデバイスを、以前の表面実装技術部品配置システムより安価な手法でピックアンドプレースするための手段を提供する。さらに、ピックアンドプレース組み立てのための本発明の工具は、搭載される部品の種類をより制限されないようにすることができる。また、標的のデバイスにおける部品のこのような配置のための速度が、本発明の工具を使用することでより制限されない。
【0018】
本出願は、本明細書において、以下の参考文献、すなわち、米国特許出願公開第2021/0350061号(「Nanofabrication and Design Techniques for 3D ICs and Configurable ASICs」)、米国特許出願公開第2021/0366771号(「Nanoscale-Aligned Three-Dimensional Stacked Integrated Circuit」)、および米国特許出願公開第2021/0134640号(「Heterogeneous Integration of Components Onto Compact Devices Using Moire Based Metrology and Vacuum Based Pick-and-Place」)を、それらの全体において組み込んでいる。
【0019】
図を検討する前に、下記は、本明細書で使用されている様々な用語についての定義を提供している。
【0020】
本明細書で使用されているような「SiP」は、別々に製造されたダイがより高いレベルの組立体へと一体化される「システムインパッケージ」に言及している。SiPが、各々の個々のダイより大きいシステムを作り出すように物理的および/または機能的に一体化された別々に製造されたダイから形成される。SiPは、本明細書において、マルチチップモジュール(MCM)、2.5D IC、および3D ICと置き換え可能に使用されている。
【0021】
本明細書で使用されているような「フィールド」は、個別のダイ、または、SiPにおいて集められたダイの小さい集団に言及している。
【0022】
本明細書で使用されているような「SPP」は、SPPXおよびSPPYを含め、製品基板におけるSiPピッチ(SPP:SiP pitch on product-substrate)に言及している。
【0023】
本明細書で使用されているような「転写チャック(TC:Transfer Chuck)」は、前記フィールドおよび/またはダイの熱機械的安定性を維持する一方で、フィールドおよび/またはダイをある基板から他の基板へと転写するために使用されるシステムに言及している。
【0024】
本明細書で使用されているような「可変ピッチ機構(VPM:Variable Pitch Mechanism)」は、転写基板/製品基板/中継基板への配置の前に転写チャックによって取り上げられるダイのピッチを変更するために使用することができる転写チャックの下位システムに言及している。
【0025】
本明細書で使用されているような「適応チャック把持モジュール(ACM:Adaptive Chucking Module)」は、熱機械的に安定した手法で、非任意および/または任意の横方向寸法(あらかじめ定められた最大および最小の横方向寸法内)のダイをしっかりと保持するために使用することができる転写チャックの下位システムに言及している。さらに、ACMおよびその補助システム(ACM受部など)だけでなく、ACMによって保持されている1つまたは複数のダイは、ACMシステム、ACM組立体、ACM受部、およびクロスポイントパックとして、置き換え可能に言及されている。
【0026】
「位置合わせ」は、本明細書では、「オーバーレイ」および「配置」といった用語と置き換え可能に使用されている。
【0027】
本明細書で使用されているような「計測顕微鏡組立体」は、基準に対するダイの位置合わせを測定するための下位システムに言及している。これは、計測の光学系、撮像装置、および電子機器から成り得る。
【0028】
本明細書で使用されているような「小型転写チャック(小型TC)」は、熱機械的に安定した手法で、非任意および/または任意の横方向寸法(あらかじめ定められた最大および最小の横方向寸法内)のダイをしっかりと保持するために使用することができる転写チャックの下位システムに言及している。小型TCという用語は、本明細書では適応チャック把持モジュール(ACM)という用語と置き換え可能に使用されている。また、小型TCおよびその補助システム(小型TC受部など)だけでなく、小型TCによって保持されている1つまたは複数のダイは、本明細書において、小型TCシステム、小型TC組立体、小型TC受部、およびクロスポイントパックとして、置き換え可能に言及されている。
【0029】
本明細書で使用されているような「作動ユニット」は、X軸、Y軸、Z軸、θX軸、θY軸、およびθZ軸のうちの1つまたは複数に沿って、1つまたは複数のダイを作動させるために使用される。これらは、1つまたは複数のダイにおいて変形を作り出すために使用することもできる。以下の図の記載では、作動ユニットはショートストロークアクチュエータおよびショートストロークステージとも称される。
【0030】
本明細書で使用されているような「ウェーハ」は、基板という言葉と置き換え可能に使用されている。
【0031】
【0032】
図1に示されているように、このようなシステム100は、転写チャック(TC)フレーム102と共に転写チャック(TC)101を備える。さらに、システム100は安定した計測フレーム103を備え、両方のフレーム102、103はXY運動ステージ104に搭載されている。
【0033】
さらに、図1に示されているように、ソース基板106を保持するソース基板チャック105だけでなく、転写基板108を保持する転写基板チャック107も、XY運動ステージ104に配置されている。
【0034】
また、図1に示されているように、ソース基板106は、良好なダイ109および不良のダイ110だけでなく、ダイ解放接着剤111も備える。さらに、図1に示されているように、システム100は、転写基板108などへの接着剤113の分注のための任意選択のインクジェット112を備え得る。
【0035】
さらに、システム100は任意選択の位置合わせ顕微鏡114を備え得る。
【0036】
システム100に関するさらなる検討が以下に提供されている。
【0037】
図1に示されているように、システム100は、1つまたは複数のダイ115をソース基板106から取り上げて転写基板108へと配置するための転写チャック(TC)101を備える。一実施形態では、TC101は、ダイ115を転写基板108(または、ダイが配置される必要がある任意の他の基板)へと配置する前に、ソース基板106から取り上げられたダイ115のピッチを変更するための可変ピッチ機構(VPM)を含む。位置合わせ顕微鏡のセットが、ダイ取り上げステップおよびダイ配置ステップのうちの1つまたは複数の間、ダイ115の位置合わせ/配置の精度を測定するために使用され得る。一実施形態では、ソース基板106は、熱機械的に安定した基板チャック105において保持される。一実施形態では、基板チャック105は、任意選択で、接着剤113などのダイ接着剤を曝露するために、任意選択で埋め込まれるアドレス指定可能な光源を有する。一実施形態では、接着剤113は光切り替え可能な接着剤である。一実施形態では、光源は、365nmの波長でのUV光源と、520nmの波長での可視光光源とのアドレス指定可能な配列から成る。一実施形態では、TC101は、ダイ115を、X軸、Y軸、Z軸、θX軸、θY軸、およびθZ軸のうちの1つまたは複数において局所的および/または正確に変位させるために、取り上げられるダイ115のグループに対応する、VPMに取り付けられたショートストロークステージの配列を含む。一実施形態では、TC101は、適応可能な転写チャック(ACM)のグループを使用して取り上げられて配置されるダイ115のグループに取り付けられる。一実施形態では、TC101は、取り上げられて配置されるダイ115のグループに対応するクロスポイントパックの配列を含み、各々のクロスポイントパックは、VPMとだけでなく、ショートストロークステージおよびACMとも相互作用する。クロスポイントパックは、ケーブルの経路決定および管理のためだけでなく、熱の管理のための局所的なノードとしても作用することができる。
【0038】
一実施形態では、転写チャック(TC)101は、1つまたは複数のダイ115をソース基板106から取り上げて製品基板へと配置するために使用される。一実施形態では、TC101は、取り上げられたダイ115を製品基板に永久的に接合するために使用される。このような接合の例には、ハイブリッド接合、フュージョン接合、熱圧着、共晶接合、半田バンプ接合、マイクロバンプ接合、ワイヤボンディングなどがある。TC101を含むピックアンドプレース組み立てのためのシステムは、接合技術を支持するために追加の下位システムを含み得る。一実施形態では、ピックプレース組立体のためのシステムは、加熱器、高圧生成下位システム、半田分配下位システム、半田リフロー下位システム、プラズマ洗浄下位システム、および/またはプラズマ活性化下位システムを含み得る。
【0039】
一実施形態では、高スループットのピックアンドプレースシステム(例えば、チップシュータ)が、ダイをソース基板106から取り上げて転写基板108へと配置するために利用される。一実施形態では、チップシュータのスループットは、ピックアンドプレース組み立てラインにおいて直列に、他の部品のスループットと合致するように最適化される（例えば、接着剤供給ステーション、精密位置合わせモジュールなど）。
【0040】
図2は、本発明の実施形態による、ダイ115の前側における位置合わせマークを使用するダイから転写ウェーハへの位置合わせを示している。
【0041】
図2を参照すると、図2は、転写基板チャック107の一部分および転写基板108の一部分を示している。さらに、図2は、流体203(例えば、液化接着剤)を介して転写基板108によって保持されるダイ115における回路要素201および上側周囲位置合わせマーク202を示している。一実施形態では、ダイ115と転写基板108(または、ダイ位置合わせが実施されている任意の他の基板)との間の流体203が感光性接着剤である。
【0042】
図2は、モアレ計測のための転写基板108における例示の選択的な補足マーク204をさらに示している。さらに、図2は、赤外線(IR)光などが位置合わせ計測において使用される例示の光路205を示している。また、図2は、単一の撮像装置組立体を使用して複数のマークを感知するために、任意選択の鏡組立体206を示している。
【0043】
さらに、図2は、任意選択のVPM208にわたって配置され得る例示の位置合わせ光学系および撮像組立体207を示している。
【0044】
【0045】
図3に示されているように、下側位置合わせマーク301は、ここではダイから転写ウェーハへの位置合わせのために利用される。さらに、図3は、モアレ計測のための転写基板108における例示の選択的な補足マーク204を示している。図3におけるこのようなマーク204が、下側位置合わせマーク301と相補的であるため(図3を参照されたい)、図2におけるマーク204と異なる場所に位置付けられていることは、留意されたい。
【0046】
また、図3は、可視光または赤外線(IR)光などが位置合わせ計測において使用される例示の光路205を示している。
【0047】
図4は、本発明の実施形態による、斜めの光源と、撮像組立体への面法線入射ビームとを使用するダイから転写ウェーハへの位置合わせを示している。
【0048】
図4に示されているように、図4は、ダイ115における位置合わせマークに向けての例示の斜めの入射光401を示している。ダイ115および位置合わせマークが図4において詳細に示されていないことは、留意されている。図4は、ダイ115の平面に対して直交している撮像組立体207(位置合わせ情報を伴う)に向けて例示の入射光402をさらに示している。
【0049】
【0050】
図5Aを参照すると、図5Aはスライシングの前のダイ115を示しており、このダイ115は、上側周囲位置合わせマーク202と、下側周囲位置合わせマーク501と、回路要素201と、下側主位置合わせマーク301とを備える。
【0051】
一実施形態では、下側主位置合わせマーク301同士の間のX/Y距離502は、図5Bに示されているように、転写基板/中継基板/製品基板(例えば、転写基板108)におけるすべてのダイ115についての最小のXおよびYの横方向寸法より小さい。
【0052】
一実施形態では、回路要素201および主位置合わせマーク301に対する上部および下部の周囲マーク202、501の位置は、設計により知られている。したがって、回路要素201と下側主位置合わせマーク301との間の位置合わせは、ダイシングの前の周囲マーク202、501の間の位置合わせを測定することで得ることができる。一実施形態では、周囲マーク202、501は測定後に切り出され得る。
【0053】
【0054】
図2～図4および図5A～図5Cを参照すると、一実施形態では、転写基板108は位置合わせマーク(例えば、位置合わせマーク204)のグループを含む。一実施形態では、位置合わせマークのグループは、直線的な格子のグループまたは直線的な格子のグループにある。一実施形態では、位置合わせマーク(例えば、位置合わせマーク204)は、モアレに基づく位置合わせ計測、軸上の撮像に基づく計測、または軸外の撮像に基づく計測に適している。一実施形態では、転写基板108は、熱機械的に安定した基板から作られる。一実施形態では、転写基板108は、シリコン、シリコンカーバイド、酸化ケイ素、サファイヤ、ポリマ、ポリマコーティング、金属被覆など、およびそれらの組み合わせから作られる。一実施形態では、転写基板108は、転写基板108における位置合わせマークのグループの相対変位が最小とされるように、例えば熱アクチュエータを使用して、熱機械的に安定した状態で維持される。一実施形態では、位置合わせマーク(例えば、位置合わせマーク204)は転写基板108の前側および/または後側に作られる。位置合わせマーク(例えば、位置合わせマーク204)は、(例えば、エッチングを使用して)転写基板108に作られる、または、ナノインプリントリソグラフィ、フォトリソグラフィなどのパターン化技術を使用して、転写基板108における被覆に作られる。
【0055】
一実施形態では、ダイ115(転写基板108に配置されるように意図されている)は1つまたは複数の位置合わせマーク(例えば、位置合わせマーク202、501)を含む。一実施形態では、位置合わせマーク(例えば、位置合わせマーク202、501)は、モアレに基づく位置合わせ計測、軸上の撮像に基づく計測、または軸外の撮像に基づく計測などに適している。位置合わせマーク(例えば、位置合わせマーク202、501)はダイ115の前側および/または後側に作られる。位置合わせマーク(例えば、位置合わせマーク202、501)は、(例えば、エッチングを使用して)ダイ115に作られる、または、ナノインプリントリソグラフィ、フォトリソグラフィなどのパターン化技術を使用して、ダイ115における被覆に作られる。
【0056】
一実施形態では、位置合わせマーク301などのダイ115の後側における位置合わせマークは、転写基板108における対応する位置合わせマークに対して位置合わせされ、ダイ後側の位置合わせマークの位置はダイ前側に対して分かっている。この位置合わせは、転写基板108へのダイ配置の間、ダイ作動と並行して実施され得る。一実施形態では、位置合わせは、モアレに基づく位置合わせ技術を使用して実施される。一実施形態では、位置合わせ光学系および撮像組立体207は、転写基板108と反対の転写基板チャック107の側に配置される。一実施形態では、転写基板チャック107は、位置合わせ計測で使用される光の波長に対して透過である材料を使用して、一部または全部で構築される。一実施形態では、転写基板チャック107は、サファイヤ、透明なシリコンカーバイド、シリコン、シリコンカーバイド、溶融シリカ、ポリマコーティング、ポリマ、金属被覆、金属など、またはそれらの組み合わせを使用して構築される。転写基板チャック107のピンと、ダイ115における位置合わせマークとは、任意のダイ115について、(例えば、直線的な格子においてダイ位置合わせマークを配置し、非直線的な格子においてチャックピンを配置することで)最大で1つのチャックピンがダイ115における位置合わせマークと重なるような手法で、位置決めされ得る。一実施形態では、転写基板108の後側と転写基板チャック107の前側との間の隙間が、チャックピンと屈折率の合致させられる流体を使用して満たされる。このような流体の例には、イソプロパノール、水などがある。
【0057】
一実施形態では、ダイ115の前側における位置合わせマーク(例えば、位置合わせマーク202)は、転写基板108における対応する位置合わせマーク(例えば、位置合わせマーク204)に対して位置合わせされる。一実施形態では、このような位置合わせは、転写基板108へのダイ配置の間、ダイ作動と並行して実施される。一実施形態では、位置合わせは、モアレに基づく位置合わせ技術、または赤外線(IR)光に基づくモアレ位置合わせ技術を使用して実施される。一実施形態では、位置合わせ光学系および撮像組立体207は、転写基板108と反対の転写基板チャック107の側に配置される。一実施形態では、転写基板チャック107は、位置合わせ計測で使用される光の波長に対して透過である材料を使用して、一部または全部で構築される。一実施形態では、転写基板チャック107は、サファイヤ、透明なシリコンカーバイド、シリコン、シリコンカーバイド、溶融シリカ、ポリマコーティング、ポリマ、金属被覆、金属などを使用して構築される。一実施形態では、転写基板チャック107のピンと、ダイ115における位置合わせマークとは、任意のダイ115について、(例えば、直線的な格子においてダイ位置合わせマークを配置し、非直線的な格子においてチャックピンを配置することで)最大で1つのチャックピンがダイ115における位置合わせマークと重なるような手法で、位置決めされ得る。一実施形態では、転写基板108の後側と転写基板チャック107の前側との間の隙間が、チャックピンと屈折率の合致させられる流体を使用して満たされる。このような流体の例には、イソプロパノール、水などがある。
【0058】
一実施形態では、各々のダイ115位対応する位置合わせ光学系および撮像組立体207が、位置合わせ光学系と撮像組立体との間の距離が、転写基板108に配置されているダイ115同士の間の距離と合致させられるようにこの距離を調整する可変ピッチ機構(VPM)(例えば、VPM208)に取り付けられる。一実施形態では、モアレ位置合わせ計測のための光源は、位置合わせ信号を伴う回析した光がダイ115および/または転写基板108の平面に対して垂直に出て行くように、ある角度にある(例えば、入射光401)。一実施形態では、1つまたは複数の鏡組立体206が、1つまたは複数のダイ115の1つまたは複数の角からの光を集め、位置合わせ信号を1つまたは複数の出力信号へと一体化するために利用される。一実施形態では、1つまたは複数の鏡組立体206が、1つまたは複数のダイ115の1つまたは複数の角に光を分配するために利用される。
【0059】
一実施形態では、転写基板108に対するダイ115の位置合わせ計測(または、製品基板など、ダイ115が配置されている任意の他の基板)が、絶対位置測定技術(例えば、撮像に基づく計測方法)、および相対的な位置合わせ測定技術(例えば、モアレに基づく位置合わせ方法)を使用して実施され得る。
【0060】
以下は、基板から基板へのハイブリッド接合におけるオーバーレイ制御に関する実施形態を検討している。
【0061】
一実施形態では、基板から基板へのハイブリッド接合ステップの間、変形可能な転写基板チャックが、製品基板におけるダイの接合表面のトポグラフィを、転写基板/中継基板におけるダイの接合表面に合致させるために利用される。一実施形態では、変形可能なチャックは、転写基板に付着することができ、転写基板が一致することができる変形可能なチャック把持プレートを作動させるために、埋め込まれた圧電アクチュエータの配列を含む。一実施形態では、変形可能なチャック把持プレートは、後側の粒子の問題を軽減するために、適切な大きさとされたピンを含む。一実施形態では、製品基板におけるダイの接合表面のトポグラフィは、以下のもの、すなわち、空気マイクロメータ、レーザに基づくトポグラフィ測定技術、および、先端に基づくトポグラフィ測定技術のうちの1つまたは複数を使用して測定される。一実施形態では、転写基板チャックは、オーバーレイ修正のために、面内で包括的なアクチュエータだけでなく、局所的なアクチュエータも含む(熱アクチュエータを含み得る)。一実施形態では、現場内のオーバーレイ/位置合わせ感知は、モアレに基づく技術(IR波長に基づくモアレ計測)を使用して実施される。さらなる実施形態では、潤滑が、揮発性潤滑剤を使用して、ハイブリッド接合の前に、位置合わせステップの間に提供される。一実施形態では、潤滑剤は、接合の前に、インクジェットに基づく方法を使用して製品基板に分配される。例示の平面モータに基づくTCが図6に描写されている。
【0062】
【0063】
図6に示されているように、圧電アクチュエータ601の配列が、転写基板108に取り付けられる変形可能なチャック把持プレート602を作動させるために利用される。図6に同じく示されているように、変形可能なチャック把持プレート602のトポグラフィが転写基板108のトポグラフィに合致する。
【0064】
さらに、図6に示されているように、変形可能なチャック把持プレート602は、製品基板チャック604によって保持される製品基板603におけるダイ115の接合表面のトポグラフィを、転写基板108におけるダイ115の接合表面に合致させるために利用される。
【0065】
【0066】
図7に示されているように、転写ウェーハ108は、上平面においてダイ115を並べるために凹所701を含み得る。さらに、接着剤702の体積が、ダイ高さ調整のために正確に制御され得る。さらに、図7は、本明細書において検討されているように、ピックアンドプレース工具(要素703を参照されたい)を使用した、ソース基板106などのソースウェーハから転写ウェーハ108へのダイ115の正確な配置を示している。
【0067】
【0068】
【0069】
図8Bを参照すると、変化する長さのダイ115A、115Bなどのダイ115を補うために、接着剤702(例えば、インクジェットされるUV硬化性接着剤)の滴の体積が、ダイ高さ変化を補うように調整される。一実施形態では、接着剤702の滴はダイ115の縁から離れるように分配される。このような実施形態では、ダイのカンチレバーのようになることが、ハイブリッド接合の間に縁の近くで許可される。ダイ115の小さい厚さのため、結果的にできるオーバーレイの誤差は最小になる。
【0070】
さらに、図8Bに示されているように、UV(紫外線)導波層801が接着剤702を硬化させるために利用される。
【0071】
【0072】
図9Aに示されているように、透明な材料901(例えば、化学蒸着(CVD)酸化物、アルミナなど)が転写ウェーハ108に存在する。一実施形態では、透明な材料901の厚さは3～10μmの間である。
【0073】
同じく図9Aに示されているように、UV光902が転写ウェーハ108の集権から結び付けられる(例えば、回析格子を使用して)。さらに、図9Aに示されているように、インクジェットの滴903が、透明な材料901の層と屈折率が合致させられる。
【0074】
図9Bは、インクジェットの滴903の配置を示す透明な材料901の層の断面を示している。図9Bに示されているように、インクジェットの滴903は、各々のダイ115を、ウェーハ108の中心の近くにあるダイ115であっても、周辺から送られるUV光902に曝露させるために、千鳥状にさせられる(要素904を参照されたい)。ダイ115の中の個々の滴903も千鳥状にされ得ることは、留意されている(図9Bには示されていない)。
【0075】
さらに、図9Bに示されているように、将来の組み立てのために使用され得る空の空間905がウェーハ108にあり得る。
【0076】
図6～図7、図8A～図8B、および図9A～図9Bを参照すると、一実施形態では、ダイ115は、切り替え可能な相変化接着剤(例えば、接着剤702)を使用してソース基板/転写基板/製品基板のうちの1つまたは複数に取り付けられ得る。一実施形態では、光に基づく、熱による、および/または電気によるディウェッティング方法が、ソース基板/中継基板(例えば、ソース基板106)からのダイ取り上げ力を低下させるために使用される。一実施形態では、転写基板108などの転写基板は、以下のもの、すなわち、金属、合金、ガラス、ディスプレイ用ガラス、サファイヤ、サファイヤオンシリコン、シリコン、シリコンカーバイド、およびシリコン窒化物のうちの1つまたは複数から成る。一実施形態では、転写基板108などの転写基板は、変化する高さのダイ115を収容するために変化する高さの凹所701を有する。一実施形態では、変化する高さの凹所701は、ピックアンドプレース組み立ての前に機械加工される(例えば、微細加工技術を使用して)。ここで、転写基板108などの転写基板は、変化する高さのダイ115を収容することができ、そこでは、高さの変化が設計により存在する。
【0077】
前述のことの結果として、本発明の原理は、印刷回路基板などの標的のデバイスを、以前の表面実装技術部品配置システムより安価な手法でピックアンドプレースするための手段を提供する。さらに、ピックアンドプレース組み立てのための本発明の工具は、搭載される部品の種類をより制限されないようにすることができる。また、標的のデバイスにおける部品のこのような配置のための速度が、本発明の工具を使用することでより制限されない。
【0078】
本発明の様々な実施形態の記載が、例示の目的のために提示されてきたが、包括的となるように、または、開示されている実施形態に限定されるように、意図されていない。多くの改良および変形が、記載されている実施形態の範囲および精神から逸脱することなく、当業者には明らかになる。本明細書で使用されている用語は、市場において見出される技術に対する実施形態の原理、実用的な適用、または技術的向上を最良に説明するために、または、本明細書に開示されている実施形態を理解させることができるようにするために、選択されている。
【符号の説明】
【0079】
100 システム
101 転写チャック、TC
102 転写チャックフレーム、TCフレーム
103 計測フレーム
104 XY運動ステージ
105 ソース基板チャック
106 ソース基板
107 転写基板チャック
108 転写基板、転写ウェーハ
109 良好なダイ
110 不良のダイ
111 ダイ解放接着剤
112 インクジェット
113 接着剤
114 位置合わせ顕微鏡
115、115A、115B ダイ
201 回路要素
202 上側周囲位置合わせマーク
203 流体
204 補足マーク、位置合わせマーク
205 光路
206 鏡組立体
207 撮像組立体
208 VPM
301 下側主位置合わせマーク
401 斜めの入射光
402 入射光
501 下側周囲位置合わせマーク
502 X/Y距離
503 相対位置
601 圧電アクチュエータ
602 変形可能なチャック把持プレート
603 製品基板
604 製品基板チャック
701 凹所
702 接着剤
703 ピックアンドプレース工具、要素
801 UV(紫外線)導波層
901 透明な材料
902 UV光
903 インクジェットの滴
904 周辺から送られるUV光、要素
905 空の空間
101 転写チャック、TC
102 転写チャックフレーム、TCフレーム
103 計測フレーム
104 XY運動ステージ
105 ソース基板チャック
106 ソース基板
107 転写基板チャック
108 転写基板、転写ウェーハ
109 良好なダイ
110 不良のダイ
111 ダイ解放接着剤
112 インクジェット
113 接着剤
114 位置合わせ顕微鏡
115、115A、115B ダイ
201 回路要素
202 上側周囲位置合わせマーク
203 流体
204 補足マーク、位置合わせマーク
205 光路
206 鏡組立体
207 撮像組立体
208 VPM
301 下側主位置合わせマーク
401 斜めの入射光
402 入射光
501 下側周囲位置合わせマーク
502 X/Y距離
503 相対位置
601 圧電アクチュエータ
602 変形可能なチャック把持プレート
603 製品基板
604 製品基板チャック
701 凹所
702 接着剤
703 ピックアンドプレース工具、要素
801 UV(紫外線)導波層
901 透明な材料
902 UV光
903 インクジェットの滴
904 周辺から送られるUV光、要素
905 空の空間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【国際調査報告】