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CN116169077A - 接合装置和接合方法 - Google Patents

接合装置和接合方法 Download PDF

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CN116169077A
CN116169077A CN202211469411.6A CN202211469411A CN116169077A CN 116169077 A CN116169077 A CN 116169077A CN 202211469411 A CN202211469411 A CN 202211469411A CN 116169077 A CN116169077 A CN 116169077A
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CN
China
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bonding
wafer
die
joining
camera
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森坚一郎
佐佐木亮
长谷川隆行
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Canon Machinery Inc
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Canon Inc
Canon Machinery Inc
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Abstract

本发明提供接合装置和接合方法。用于将第二物体接合到第一物体的接合装置包括:第一保持部,其被构造为保持所述第一物体;第二保持部,其被构造为保持所述第二物体;定位机构,其被构造为,就第一方向和第二方向改变所述第一保持部与所述第二保持部之间的相对位置;第一相机,其被构造为拍摄所述第一物体;第二相机,其被构造为拍摄所述第二物体;支撑件,其被构造为支撑所述第二保持部和所述第一相机;以及控制器,其被构造为,基于所述第一相机的输出和所述第二相机的输出,就所述第一方向和所述第二方向,控制所述定位机构,使得所述第二物体被定位到所述第一物体的接合目标部分。

Description

接合装置和接合方法
技术领域
本发明涉及接合装置和接合方法。
背景技术
日本特许第6787612号公报描述了一种用于相对于第二物体定位第一物体的装置。该装置包括相对于第二物体线性移动的移动体。被构造为保持第一物体的保持部和用于指定第二物体的位置的位置指定部沿移动体的移动方向以预定间隔附接到移动体。该装置还包括沿移动体的移动方向布置的标尺。被构造为基于标尺的刻度来检测保持部的位置的第一位置检测单元和被构造为检测标尺的与第二物体的位置相对应的刻度位置的第二位置检测单元沿移动体的移动方向以预定间隔附接到移动体。该装置还包括控制器,该控制器被构造为将移动体移动到通过第一位置检测单元检测刻度位置的位置,并相对于第二物体定位第一物体。根据该装置,即使标尺热膨胀,也能够相对于第二物体精确地定位第一物体。然而,在该装置中,移动体的移动方向是一个方向。因此,该装置只能在该一个方向,以高精度相对于第二物体定位第一物体。
发明内容
本发明提供了如下技术,该技术有利于就第一方向和第二方向以高精度实现在将第二物体接合到第一物体的预定部分时的定位。
本发明的第一方面提供用于将第二物体接合到第一物体的接合装置,所述接合装置包括:第一保持部,其被构造为保持所述第一物体;第二保持部,其被构造为保持所述第二物体;定位机构,其被构造为,就第一方向和第二方向改变所述第一保持部与所述第二保持部之间的相对位置;第一相机,其被构造为拍摄所述第一物体;第二相机,其被构造为拍摄所述第二物体;支撑件,其被构造为支撑所述第二保持部和所述第一相机;以及控制器,其被构造为,基于所述第一相机的输出和所述第二相机的输出,就所述第一方向和所述第二方向,控制所述定位机构,使得所述第二物体被定位到所述第一物体的接合目标部分。
本发明的第二方面提供用于将第二物体接合到第一物体的接合方法,所述接合方法包括:通过第一保持部保持所述第一物体;通过第二保持部保持所述第二物体;拍摄由所述第一保持部保持的所述第一物体的图像;拍摄由所述第二保持部保持的所述第二物体的图像;基于在拍摄所述第一物体的图像时拍摄的图像以及在拍摄所述第二物体的图像时拍摄的图像,就第一方向和第二方向定位所述第二物体,使得所述第二物体被定位到所述第一物体的接合目标部分,并且接合所述第二物体。
本发明的第三方面提供用于将第二物体接合到第一物体的接合方法,所述接合方法包括:通过第一保持部保持所述第一物体;通过第二保持部保持所述第二物体;基于通过拍摄由所述第一保持部保持的所述第一物体而获得的图像,来决定所述第一物体的多个接合目标部分的位置;基于通过拍摄由所述第二保持部保持的所述第二物体而获得的图像,来决定所述第二物体的位置;以及基于在决定所述第二物体的位置时决定的所述第二物体的位置,将所述第二物体定位并接合到在决定所述多个接合目标部分的位置时决定的所述多个接合目标部分中的一个,其中,针对所有的所述多个接合目标部分,执行对所述第二物体的位置的决定以及对所述第二物体的定位和接合。
本发明的第四方面提供物品制造方法,其包括:准备第一物体;准备第二物体;通过本发明的第二方面或第三方面所限定的接合方法将所述第二物体接合到所述第一物体,来形成接合物体;以及处理所述接合物体,以获得物品。
通过以下参照附图对示例性实施例的描述,本发明的其他特征将变得清楚。
附图说明
图1是示意性地示出根据第一实施例的接合装置的构造的图;
图2是示出根据第一实施例的接合装置中的晶圆载台的构造的示例的图;
图3是示出根据第一实施例的接合装置中的接合方法的流程图;
图4是示出根据第一实施例的计算接合装置中的晶粒接合位置的偏移的方法的流程图;
图5是示意性地示出根据第二实施例的接合装置的构造的图;
图6是示出根据第二实施例的接合装置中的晶圆载台的构造的示例的图;
图7是示意性地示出根据第三实施例的接合装置的构造的图;
图8是示出根据第三实施例的接合装置中的接合载台的构造的示例的图;
图9是示意性地示出根据第四实施例的接合装置的构造的图;
图10是示出根据第四实施例的接合装置中的接合载台的构造的示例的图;以及
图11是示意性地示出根据第五实施例的接合装置的构造的图。
具体实施方式
下文中将参照附图详细描述实施例。注意,以下实施例并不意图限制本发明的范围。在实施例中描述了多个特征,但并不限于需要所有这些特征的发明,而是可以适当组合这些特征。此外,在附图中,对相同或相似的部件赋予相同的附图标记,并且省略其冗余描述。
在下面的说明中,第一物体将被描述为在其上形成半导体器件的晶圆,而第二物体将被描述为包括半导体器件的单独晶粒。然而,第一物体和第二物体不限于此,并且在本发明的范围内可以做出各种改变和变型。
例如,第一物体可以是硅晶圆、在其上形成布线的硅晶圆、玻璃晶圆、在其上形成布线的玻璃面板、在其上形成布线的有机面板(PCB)或者金属面板。另选地,第一物体可以是通过将在其上形成半导体器件的晶粒接合到在其上形成半导体器件的晶圆而获得的基板。
例如,第二物体可以是通过堆叠几个单独晶粒而制成的结构或者诸如小块材料、光学元件或MEMS的结构。
接合方法不限于特定的接合方法。例如,接合方法可以是使用粘合剂的接合、使用临时粘合剂的临时接合、通过混合接合的接合、原子扩散接合、真空接合、凸点接合等,并且可以使用各种临时接合或永久接合方法。
这里将描述工业应用示例。第一应用示例是堆栈存储器的制造。在应用于堆栈存储器的制造时,第一物体可以是在其上形成存储器的晶圆,并且第二物体可以是用作单独晶粒的存储器。通常,堆叠有八层。因此,在接合第八层时,第一物体可以是其中六层存储器已经被接合到晶圆上的基板。注意,最后一层可以是被构造为驱动存储器的驱动器。
第二应用示例是处理器的异质集成。传统处理器的主流是通过将逻辑电路和SRAM并入一个半导体芯片而形成的SoC。另一方面,通过应用最佳处理在单独晶圆上形成元件,并接合元件以制造处理器。这可以实现处理器的成本降低和产量提高。在应用于异质集成时,第一物体可以是在其上形成作为半导体器件的逻辑器件的晶圆,并且第二物体可以是在探测后分离的SRAM、天线、或驱动器的晶粒。通常,依次接合不同的晶粒。因此,在第一物体中,接合的物体依次增加。例如,在从SRAM开始接合的情况下,当接合紧邻SRAM的元件时,通过将SRAM接合到逻辑晶圆而制成的结构是第一物体。注意,当接合多个晶粒时,对于接合顺序,优选从薄的晶粒开始接合,使得接合头不会干扰接合的晶粒。
第三应用示例是使用硅中介层的2.5D接合。硅中介层是在其上形成布线的硅晶圆。2.5D接合是使用硅中介层接合单独晶粒从而将晶粒电接合的方法。在应用于对硅中介层的晶粒接合时,第一物体可以是在其上形成布线的硅晶圆,而第二物体可以是单独晶粒。通常,多种类型的晶粒被接合到硅中介层。因此,第一物体也包括已经接合了几个晶粒的硅中介层。注意,当接合多个晶粒时,对于接合顺序,优选从薄的晶粒开始接合,使得接合头不会干扰接合的晶粒。
第四应用示例是使用有机中介层或玻璃中介层的2.1D接合。有机中介层是用作封装基板的在其上形成布线的有机面板(PCB基板或CCL基板),而玻璃中介层是在其上形成布线的玻璃面板。2.1D接合是将单独晶粒接合到有机中介层或玻璃中介层从而通过中介层上的布线将晶粒电接合的方法。在应用于对有机中介层的晶粒接合时,第一物体可以是在其上形成布线的有机面板。在应用于对玻璃中介层的晶粒接合时,第一物体可以是在其上形成布线的玻璃面板。第二物体可以是单独晶粒。通常,多种类型的晶粒被接合到有机中介层或玻璃中介层。因此,第一物体也包括已经接合了几个晶粒的有机中介层或玻璃中介层。注意,当接合多个晶粒时,对于接合顺序,优选从薄的晶粒开始接合,使得接合头不会干扰接合的晶粒。
第五应用示例是扇出型封装制造处理中的临时接合。存在已知的扇出型晶圆级封装,其使用模具树脂将单独晶粒重构为晶圆形状来进行封装。还存在已知的扇出型面板级封装,其将单独晶粒重构为面板形状来进行封装。在封装时,形成从晶粒到凸点的重新布线,或在成型的重构基板上形成接合不同类型晶粒的重新布线。此时,如果晶粒阵列精度低,则当使用步进重复式曝光装置转印重新布线图案时,重新布线图案不能精确地对准晶粒。为此,需要以较高的阵列精度布置晶粒。在应用于扇出型封装制造处理时,第一物体可以是基板(诸如要临时接合的金属面板),而第二物体可以是单独晶粒。单独晶粒可以通过临时粘合剂临时接合到诸如金属面板的基板上。之后,单独晶粒通过成型装置被塑造成晶圆形状或面板形状,并在成型后从诸如金属面板的基板剥离,从而制造重构晶圆或重构面板。在应用于该接合时,优选调整接合装置的接合位置,以校正由成型处理引起的阵列变形。
第六应用示例是异质基板接合。例如,在红外图像传感器领域,已知InGaAs作为高灵敏度材料。如果InGaAs用于被构造为接收光的传感器单元,并且能够实现高速处理的硅用于被构造为提取数据的逻辑电路,则可以制造高灵敏度的高速红外图像传感器。然而,从InGaAs晶体来看,只有直径小到4英寸的晶圆可以批量生产,这比尺寸为300毫米的主流硅晶圆要小。因此,提出了一种将单独的InGaAs基板接合到在其上形成逻辑电路的300毫米的硅晶圆的方法。接合装置也可应用于异质基板接合,用于接合由不同材料制成且具有不同尺寸的基板。在应用于异质基板接合时,第一物体可以是诸如具有大直径的硅晶圆的基板,而第二物体可以是诸如InGaAs的小块材料。注意,小块材料是晶体的切片。优选将该块切割成矩形形状。
<第一实施例>
图1是示意性地示出根据第一实施例的接合装置BD的构造的图。在图1中,由XYZ坐标系指示方向。通常,XY平面是与水平面平行的平面,而Z轴是与垂直方向平行的轴。X轴、Y轴和Z轴是相互正交或相互交叉的方向的示例。这也适用于其他附图。
如图1所示,接合装置BD可以包括拾取单元3和接合单元4,它们布置在通过底座2减振的基座1上。图1示出了拾取单元3和接合单元4安装在一个基座1上的示例。然而,拾取单元3和接合单元4可以单独安装在不同的基座上。接合装置BD可以被构造为,将作为第二物体的晶粒51定位并接合到作为第一物体的晶圆6上的接合目标部分。晶粒51可以在被放在切割架5上的切割带保持的同时被提供。接合装置BD还可以包括控制拾取单元3和接合单元4的控制器CNT。控制器CNT例如可以由诸如FPGA(现场可编程门阵列的简称)的PLD(可编程逻辑器件的简称)、ASIC(特定应用集成电路的简称)、安装有程序的通用计算机或专用计算机、或者上述所有或部分设备的组合形成。
拾取单元3可以包括拾取头31和释放头32。拾取单元3可以通过释放头32从切割带上剥离要接合到晶圆6的晶粒51,并通过拾取头31抽吸来保持晶粒51。例如,拾取头31可以将晶粒51旋转180度,并将其传送到接合单元4的接合头423。拾取头31可以接触晶粒51的接合面。因此,在对通过使表面活性化进行接合的接合方法的应用示例中,如混合接合,优选形成具有类金刚石碳(DLC)涂层或氟涂层的高度稳定的表面作为与接合面接触的表面,或通过形成具有高密度和小接触面积的针形状来减小接触面积。另选地,可以使用如伯努利卡盘的非接触处理方法或通过保持侧面或边缘部分来防止与接合面接触的方法。
接合单元4可以包括载台基座41和上基座42。用作第一保持部的晶圆载台43可以安装在载台基座41上。晶圆载台43可以关于X轴方向(第一方向)和Y轴方向(第二方向)被诸如线性电机的驱动机构436驱动。驱动机构436可以被构造为进一步驱动晶圆载台43绕平行于Z轴方向(第三方向)的轴旋转。代替通过驱动机构436驱动晶圆载台43绕平行于Z轴方向的轴旋转,接合头423可以驱动晶粒51绕平行于Z轴方向的轴旋转。驱动机构436可以形成定位机构,该定位机构改变用作第一保持部的晶圆卡盘433(或晶圆6)与用作第二保持部的接合头423(或晶粒51)之间的相对位置。
用作第二相机的晶粒观察相机431可以安装在晶圆载台43上。晶粒观察相机431是第二检测器,其被构造为检测由接合头423保持的作为第二物体的晶粒51的特征部分的位置。在晶圆载台43上设置了条形镜432。条形镜432可以用作干涉仪422的目标。用作第一保持部的晶圆卡盘433可以安装在晶圆载台43上。晶圆卡盘433保持作为第一物体的晶圆6。
在图1所示的示例中,晶圆载台43用作支撑结构,其支撑用作第一保持部的晶圆卡盘433和用作第二相机的晶粒观察相机431。用作支撑结构的晶圆载台43可以包括,位于将作为第二物体的晶粒51输送到作为第二保持部的接合头423的路径侧上的第一端面(图1中的左端面)以及位于第一端面的相对侧的第二端面(图1中的右端面)。作为第二相机的晶粒观察相机431可以布置在第一端面与虚拟平面之间,该虚拟平面穿过支撑结构的中心并与第一端面平行。另选地,从另一视角,作为第二相机的晶粒观察相机431可以布置在用于将作为第二物体的晶粒51输送到作为第二保持部的接合头423的路径中的预定位置与作为第一保持部的晶圆卡盘433之间。这种构造有利于减少为了通过晶粒观察相机431观察由接合头423保持的晶粒51而对晶圆载台43的驱动量,从而提高产量。
用作第一相机的晶圆观察相机421可以安装在上基座42上。晶圆观察相机421是第一检测器,其被构造为检测由晶圆卡盘433保持的作为第一物体的晶圆6的特征部分的位置。控制器CNT可以被构造为基于使用晶圆观察相机421检测到的晶圆6的特征部分的位置来指定或计算晶圆6上的多个接合目标部分的位置。被构造为使用条形镜432测量晶圆载台43的位置的干涉仪422也可以安装在上基座42上。另外,接收和保持从拾取头31传送的作为第二物体的晶粒51并将晶粒51接合到晶圆6的接合目标部分的接合头423可以安装在上基座42上。接合头423也具有保持作为第二物体的晶粒51的第二保持部的功能。
在图1所示的示例中,上基座42是支撑件,并且该支撑件被构造为支撑用作第二保持部的接合头423和用作第一相机的晶圆观察相机421。用作支撑件的上基座42可以包括,位于将作为第二物体的晶粒51输送到作为第二保持部的接合头423的路径侧上的第三端面(图1中的左端面)、以及位于第三端面的相对侧的第四端面(图1中的右端面)。作为第一相机的晶圆观察相机421可以布置在第三端面与第二虚拟平面之间,该第二虚拟平面穿过支撑件的中心并与第三端面平行。这种构造有利于减少为了通过晶圆观察相机421观察由晶圆卡盘433保持的晶圆6而对晶圆载台43的驱动量,从而提高产量。
当将作为第二物体的晶粒51接合到作为第一物体的晶圆6的接合目标部分时,接合头423沿Z轴的负方向(向下)驱动晶粒51,从而将晶粒51接合到晶圆6的接合目标部分。另选地,驱动机构436沿Z轴的正方向(向上)驱动晶圆载台43,从而将晶粒51接合到晶圆6的接合目标部分。另选地,驱动机构(未示出)沿Z轴的正方向(向上)驱动晶圆卡盘433,从而将晶粒51接合到晶圆6的接合目标部分。
在以上描述中,拾取头31将晶粒51旋转180度,并将其传送到接合头423。然而,可以设置第一晶粒保持部和第二晶粒保持部,可以在中途将晶粒51从第一晶粒保持部传送到第二晶粒保持部,然后可以将晶粒51从第二晶粒保持部传送到接合头423。另选地,可以设置驱动接合头423的驱动机构,并且可以驱动接合头423,使得接合头423接收晶粒51。另外,为了提高生产率,可以设置多个拾取单元、多个拾取头、多个释放头和多个接合头。
图2是示出从Z轴的正方向观看的晶圆载台43的图。晶圆6由晶圆卡盘433保持。晶圆6或晶圆载台43可以关于相互正交或相互交叉的X轴方向(第一方向)和Y轴方向(第二方向)定位,并且可以定位成绕与Z轴方向(第三方向)平行的轴旋转,Z轴方向与X轴方向和Y轴方向正交。为此,晶圆载台43可以设置有条形镜432,更具体地为条形镜432a和432b。条形镜432a可以用作干涉仪422a和422c的目标。控制器CNT可以基于干涉仪422a的输出检测晶圆载台43在X轴方向的位置,也可以基于干涉仪422a和422c的输出检测晶圆载台43绕平行于Z轴方向的轴的旋转。条形镜432b可以用作干涉仪422b的目标。控制器CNT可以基于干涉仪422b的输出来检测晶圆载台43在Y轴方向的位置。控制器CNT可以被构造为,基于干涉仪422a、422b和422c的输出,关于X轴方向、Y轴方向、以及绕平行于与X轴方向和Y轴方向正交的Z轴方向的轴的旋转,对晶圆6或晶圆载台43进行反馈控制。干涉仪422和控制器CNT可以被理解为上述定位机构的组成元件。
在晶圆载台43的上表面可以设置基准板434。多个标记434a、434b和434c可以布置在基准板434上。基准板434由具有低热膨胀系数的材料制成,并且可以以高的位置精度绘制标记。在示例中,可以通过使用半导体光刻工艺的绘制方法在石英基板上绘制标记,来形成基准板434。基准板434具有与晶圆6的表面几乎相同高度的表面,并且可以由晶圆观察相机421观察。用于观察基准板434的相机可以单独设置。晶圆载台43可以具有如下构造,其将在大范围内驱动的粗动载台与在小范围内精确驱动的微动载台组合。在这种构造中,晶粒观察相机431、条形镜432a和432b、晶圆卡盘433和基准板434可以设置在微动载台上以实现精确定位。
这里将描述一种利用基准板434来确保晶圆载台43的原点位置、倍率、以及X轴和Y轴的方向(旋转)与正交性的方法。标记434a由晶圆观察相机421观察,并且当标记434a位于晶圆观察相机421的输出图像的中心时干涉仪的输出值被定义为晶圆载台43的原点。接下来,由晶圆观察相机421观察标记434b,并基于当标记434b位于晶圆观察相机421的输出图像的中心时干涉仪的输出值,来决定晶圆载台43的Y轴的方向(旋转)和Y轴方向的倍率。接下来,由晶圆观察相机421观察标记434c,并基于当标记434c位于晶圆观察相机421的输出图像的中心时干涉仪的输出值,来决定晶圆载台43的X轴的方向(旋转)和X轴方向的倍率。
即,将从基准板434的标记434b到标记434a的方向定义为接合装置BD的Y轴,并将从标记434c到标记434a的方向定义为接合装置BD的X轴,可以对轴的方向和正交性进行校准。另外,将标记434b与标记434a之间的间隔定义为接合装置BD的Y轴的标尺基准,并将标记434c与标记434a之间的间隔定义为接合装置BD的X轴的标尺基准,可以进行校准。由于干涉仪的光路的折射率因大气压力和温度的变化而变化,并且这使得测量值变化,因此优选在任意定时进行校准,并确保晶圆载台43的原点位置、倍率、旋转和正交性。为了减少干涉仪的测量值的变化,优选利用温度控制室覆盖晶圆载台43所布置于的空间并控制温度控制室中的温度。
注意,在本实施例中,已经描述了晶圆载台上的基准板由晶圆观察相机观察的形式。即使基准板附接到上基座并由晶粒观察相机观察,也可以确保晶圆载台的原点位置、倍率、旋转和正交性。
以上说明涉及通过观察基准板进行校准的示例。相反,例如,可以通过对基准面的抵接操作来进行校准,或者可以使用诸如确保绝对值的白色干涉仪的位置测量设备来进行精确定位。
下面将参照图3的流程图描述根据第一实施例的接合方法。该接合方法由控制器CNT控制。在步骤1001中,作为第一物体的晶圆6被装载到接合装置BD中并由晶圆卡盘433保持(第一保持步骤)。由于异物粘附在接合面上会导致接合失败,因此接合装置BD中的空间可以保持高清洁度,例如,1级。为了保持高清洁度,晶圆6可以存储在具有高气密性和维持高清洁度的容器(诸如FOUP)中,并从该容器装载到接合装置BD中。另外,为了提高清洁度,可以在装载后在接合装置BD中清洗晶圆6。也可以执行接合的预处理。例如,在使用粘合剂的接合中,可以执行将粘合剂粘附到晶圆6上的处理。在混合接合中,可以执行使晶圆6表面活性化的处理。晶圆6由预对准器(未示出)基于缺口或定向平面和晶圆外部形状位置进行粗略定位,被输送到晶圆载台43上的用作第一保持部的晶圆卡盘433,并由晶圆卡盘433保持。
在步骤1002中,使用晶圆观察相机421测量晶圆6的特征部分(测量目标部分)的位置,并基于该位置决定接合目标部分的位置。这里,晶圆6的特征部分(测量目标部分)与接合目标部分之间的位置关系(相对位置)是已知的。可以通过在晶圆观察相机421中设置焦点调整机构来提供为通过晶圆观察相机421拍摄晶圆6的特征部分而进行的焦点调整。另选地,可以通过在晶圆载台43中设置Z轴驱动机构并通过Z轴驱动机构关于Z轴驱动晶圆6来提供焦点调整。在许多情况下,在晶圆6上形成用于对准的对准标记。如果没有形成对准标记,则可以测量其位置可以被指定的特征部分。控制器CNT可以使晶圆观察相机421拍摄晶圆6的特征部分(第一摄像步骤),并检测特征部分的图像相对于晶圆观察相机421的输出图像的中心的相对位置,作为特征部分(测量目标部分)的位置。
为了精确测量标记相对于接合装置BD的基准点的相对位置,可以预先获得偏移量。这可以包括如下处理:驱动晶圆载台43以使基准板434的标记落在晶圆观察相机421的视野内,并通过晶圆观察相机421测量标记的位置。基于此时晶圆载台43的驱动位置和使用晶圆观察相机421测量的标记的位置,可以决定相对于使用晶圆观察相机421测量的位置的偏移量。这里,一般来说,接合装置BD的基准点通常是基准板434的特定标记位置。然而,如果它是用作基准的位置,则可以设置其他地方。
由于通过干涉仪或编码器对旋转方向的测量范围窄,因此可由晶圆载台43校正的旋转量小。为此,如果晶圆6的旋转量大,则优选校正旋转并再次保持晶圆6。如果再次保持晶圆6,则需要再次测量晶圆6的安装位置。另外,在此操作期间,可以在测量晶圆上的标记时的自动聚焦操作中或者使用第一高度测量设备(未示出)测量晶圆6的接合面的表面位置。由于晶圆6的厚度不同,因此测量晶圆6的表面位置有利于在接合操作中精确管理晶圆6与晶粒51之间的间隙。
由于使用基准板434确保了晶圆载台43的原点位置、倍率、以及X轴和Y轴的方向(旋转)与正交性,因此可以基于晶圆载台43的原点位置以及X轴和Y轴来测量晶圆6的特征部分(测量目标部分)的位置。晶圆6可以以预定周期具有接合目标部分(或作为接合目标的半导体器件)。这些接合目标部分(半导体器件)是通过在半导体制造装置中精确定位多个层来制造的。因此,接合目标部分(半导体器件)一般以纳米级精度以一定周期重复排列。为此,在步骤1002的晶圆对准中,无需测量与所有接合目标部分(半导体器件)相对应的特征部分的位置。控制器CNT可以被构造为,测量在数量上小于接合目标部分的数量的测量目标部分的位置,并对测量结果进行统计处理,从而执行决定多个接合目标部分的位置的处理(第一测量步骤)。与日本特许第6787612号公报中公开的在每次晶粒接合中测量接合部分的方法相比,这种控制有利于提高产量。这里,可以基于半导体器件的阵列信息来决定多个测量目标部分。为了决定多个接合目标部分的位置,控制器CNT可以基于多个测量目标部分的位置的测量结果,来计算多个接合目标部分的重复阵列的原点位置、X轴和Y轴方向上的旋转量和正交性、以及重复周期的倍率误差。
此外,晶圆卡盘433优选具有控制晶圆6的温度的温度控制功能。这是因为在硅晶圆的热膨胀系数为3ppm/℃、且硅晶圆的直径为300mm的情况下,如果温度上升1℃,则最外周的位置移动150mm×0.000003=0.00045mm=450nm。如果在晶圆对准后接合位置移动,则无法以高的位置精度进行接合。因此,优选以小于或等于0.1℃的精度来稳定晶圆的温度。
如果第一物体是在其上形成布线的中介层,则不是基于半导体器件的阵列而是基于重复形成的布线的阵列来决定多个接合目标部分。如果第一物体是没有图案的晶圆或面板,则不执行步骤1002中的晶圆对准。
下面将描述作为第二物体的晶粒的移动,晶粒的移动与作为第一物体的晶圆的装载及晶圆对准并行执行或在其之后执行。在步骤2001中,将在切割带上排列有由切割器分离的晶粒51的切割架5装载到接合装置BD中。在此,由于异物粘附在接合面上会导致接合失败,因此可以使用具有高气密性且维持高清洁度的容器来输送切割架。另外,为了提高清洁度,可以在接合装置BD中清洗切割架5上的晶粒51。切割架5的旋转方向和移位位置可以由预对准器(未示出)基于切割架的外部形状粗略地决定。
在步骤2002中,作为第二物体的晶粒51被拾取头31拾取。更具体地说,拾取头31和释放头32可以定位在待拾取的晶粒51的位置。当待拾取的晶粒51被拾取头31抽吸时,切割带被释放头32从晶粒51上剥离,并且晶粒51可以被拾取头31保持。待拾取的晶粒51可以基于例如在线发送到接合装置BD的非缺陷晶粒(KGD:已知的良好晶粒)信息来决定。通常,仅拾取非缺陷晶粒。然而,当将缺陷晶粒(KBD:已知的不良晶粒)接合到晶圆6的缺陷设备的部分时,拾取缺陷晶粒。
在步骤2003中,由拾取头31拾取的作为第二物体的晶粒51被输送到接合头423并由接合头423保持(第二保持步骤)。当晶粒51被拾取头31拾取时,半导体器件表面面对拾取头31。另一方面,晶粒51被输送到接合头423,使得半导体器件表面的相对侧的面面对接合头423。将晶粒51输送到接合头423可以由拾取头31直接向接合头423进行,或者可以经由多个晶粒保持部进行。另外,在晶粒51的输送期间可以执行接合的预处理。预处理例如可以包括晶粒清洗处理、在使用粘合剂的接合中涂抹粘合剂的处理或在混合接合中使表面活性化的处理。注意,如果在将晶粒51输送到接合头423期间表面活性变为非活性,则优选在晶粒51安装在接合头423上之后使用常压等离子体活性装置进行使接合面活性化的处理。
因此,获得了如下状态:作为第一物体的晶圆6和作为第二物体的晶粒51被各自的保持部保持。接下来将描述接合过程。在步骤1003中,可以测量由接合头423保持的作为第二物体的晶粒51的位置(第二测量步骤)。更具体地说,晶圆载台43可以由驱动机构436驱动,以使晶粒51的特征部分落在晶粒观察相机431的视野内。可以通过在晶粒观察相机431中设置焦点调整机构来提供焦点调整,或者可以通过在接合头423中设置Z轴驱动机构并通过Z轴驱动机构关于Z轴驱动晶粒51来提供焦点调整。另选地,可以通过在安装有晶粒观察相机431的晶圆载台43中设置Z轴驱动机构并通过Z轴驱动机构关于Z轴驱动晶粒观察相机431来提供焦点调整。
可以通过切割来去除划线(scribe line),该划线上形成有在半导体制造步骤中用于对准的对准标记。因此,在许多情况下,晶粒51不包括用于对准的对准标记。为此,布置在晶粒51上的焊盘或凸点的阵列的终端部分、具有非周期性阵列且其位置可以被指定的区域、或者晶粒的外部形状可以被定义为特征部分,并且其位置可以被测量。控制器CNT可以使晶粒观察相机431拍摄晶粒51(第二摄像步骤),并基于特征部分的图像相对于晶粒观察相机431的输出图像的中心的相对位置,来决定特征部分的位置。需要基于使用晶粒观察相机431测量的晶粒51的位置来管理在将晶粒51定位到接合部分时的偏移量。这方面的方法将在后面描述。
当测量晶粒51的位置时,优选测量晶粒51中的多个特征部分的位置并且还测量晶粒51的旋转量。为了测量多个特征部分的位置,晶圆载台43可以在每次测量各特征部分的位置时被驱动,或者晶粒观察相机431的视野可以被设计为一次观察多个特征部分。可以通过在接合时旋转晶圆载台43来旋转晶粒51。干涉仪对旋转方向的测量范围窄。为此,如果晶粒51的旋转量大,则优选校正旋转并再次保持晶粒51。如果再次保持晶粒51,则需要再次测量晶粒51的位置。另外,在此操作期间,可以在测量晶粒的位置时的自动聚焦操作中或者使用第二高度测量设备(未示出)测量作为第二物体的晶粒51的接合面的表面位置。由于晶粒51的厚度不同,因此测量晶粒51的表面位置有利于在接合操作中精确管理晶圆6与晶粒51之间的间隙。另外,可以测量晶粒51上的多个位置的高度,并且在接合时可以通过倾斜机构(未示出)调整晶粒51或晶圆6的姿态。该倾斜机构可以并入晶圆载台43、晶圆卡盘433或接合头423中。
在步骤1004中,晶圆载台43由驱动机构436驱动,使得作为第二物体的晶粒51被定位到从作为第一物体的晶圆6的多个接合目标部分中选择的接合目标部分。此时,控制器CNT可以控制驱动机构436,使得基于干涉仪422的测量结果对晶圆载台43的位置进行反馈控制。另外,此时,控制器CNT可以基于偏移量以及在步骤1002和步骤1003中测量的晶圆6的位置和旋转量及晶粒51的位置和旋转量,来决定晶圆载台43的目标位置。如稍后所述,如果由于接合操作而发生移位,则控制器CNT将此作为偏移量。
在步骤1005中,将作为第二物体的晶粒51接合到作为第一物体的晶圆6的所选接合目标部分(接合步骤)。作为接合的操作,接合头423可以被提升/降低,或者晶圆载台43或晶圆卡盘433可以被提升/降低。为了防止在提升/降低时定位精度变低,可以通过采用具有高再现性的提升驱动系统或在继续反馈控制的同时进行提升/降低。为了在继续反馈控制的同时进行提升/降低,当提升/降低晶圆载台43时,条形镜在Z轴方向的宽度被设计成,使得即使在提升/降低期间条形镜也不会偏离干涉仪的光路。另一方面,当提升/降低接合头423或晶圆卡盘433时,在使用编码器或间隙传感器监测接合头423或晶圆卡盘433在X轴方向和Y轴方向的位置偏差的同时进行反馈控制。为了精确控制第一物体与第二物体之间的间隙,可以设置线性编码器来测量提升驱动机构的Z轴方向位置。另外,如果第一物体和第二物体相互接触,则使用干涉仪进行反馈控制的晶圆载台受到约束。因此,可以通过例如停止反馈控制来在接触前后改变控制方法。以上描述了在使晶粒51与晶圆6的接合目标部分接触之前的处理。在凸点接合中,可以添加接合所需的步骤,诸如以预定的压制压力将晶粒51压向晶圆6的步骤和在接合后观察接合状态的步骤。
如果一个晶粒51到晶圆6的接合结束,则在步骤1006中,控制器CNT确定作为第二物体的晶粒51是否被接合到作为第一物体的晶圆6的所有多个接合目标部分。通常,几十个到几百个半导体器件被布置在一个晶圆6上。由于晶粒51被接合到各半导体器件,因此晶粒51的接合被重复多次。如果晶粒51到晶圆6的所有多个接合目标部分的接合没有结束,则处理返回到步骤2002中的晶粒拾取。注意,在图3所示的示例中,在步骤1005中的接合操作之后进行上述确定,并在步骤2002中拾取晶粒51。然而,可以从步骤1003中的晶粒对准到步骤1005中的接合操作并行执行步骤2002中的晶粒拾取。另外,当将多种类型的晶粒接合到一个半导体器件时,可以在一种类型的晶粒到一个晶圆6中的所有半导体器件的接合结束后,开始下一种类型的晶粒的接合。在这种情况下,在步骤2002的晶粒拾取中,拾取下一种类型的晶粒。此时,执行诸如装载安装有下一种类型的晶粒的切割架的操作的步骤。
如果晶粒51到晶圆6的所有多个接合目标部分的接合结束,则在步骤1007中,将晶圆6从接合装置BD中卸下。晶圆6可以返回到装载的FOUP中,或者可以返回到其他容器中。然而,一般来说,晶圆的厚度由于接合而变化。由于与接合前的晶圆相比,晶圆之间的间隙需要被扩大,因此晶圆6返回到其他容器中。
以上描述了多个第二物体到一个第一物体的接合过程。对必要数量的第一物体重复该操作。注意,由于切割架上的晶粒数量和接合了晶粒的晶圆上的半导体器件数量通常不同,因此晶圆的装载和切割架的装载不同步。如果切割架上的晶粒在晶粒到一个晶圆的接合期间用尽,则装载下一个切割架。另外,如果切割架上的晶粒甚至在晶粒到一个晶圆上的所有半导体器件的接合结束后仍然存在,则这些晶粒被用于接合到下一个晶圆。
接下来将参照图4的流程图描述在步骤1004的接合位置驱动中反映的关于使用晶粒观察相机431测量的晶粒51的位置的偏移量的管理方法。由控制器CNT控制图4的流程图中所示的处理。
在步骤3001中,作为第一物体的晶圆6被装载到接合装置BD中并由晶圆卡盘433保持。在晶圆6上形成用于对准晶圆6的对准标记和用于测量将在后面描述的接合偏差的标记。另外,可以准备晶圆6,使得在通过例如在接合目标部分布置临时粘合剂的方法安装晶粒51之后,不会发生晶粒51的位置偏差。晶圆6由预对准器(未示出)基于缺口或定向平面和晶圆外部形状位置进行粗略定位,被输送到晶圆载台43上的用作第一保持部的晶圆卡盘433,并由晶圆卡盘433保持。
在步骤3002中,使用晶圆观察相机421测量晶圆6上的对准标记的位置,并基于结果计算晶圆6的安装位置和旋转量。另外,在此操作期间,可以使用第一高度测量设备(未示出)测量晶圆6的接合面的表面位置。由于晶圆6的厚度不同,因此测量晶圆6的表面位置有利于在接合操作中精确管理晶圆6与晶粒51之间的间隙。
在步骤3003中,具有对准标记的玻璃晶粒由接合头423保持。玻璃晶粒用于在接合后使用晶圆观察相机421确认接合偏差。因此,晶粒由使要由晶圆观察相机421检测的波长的光通过的材料制成。例如,如果使用红外光进行观察,则可以使用硅晶粒。在晶粒上形成用于测量晶粒位置的对准标记和用于测量接合偏差的标记。
在步骤3004中,测量由接合头423保持的具有对准标记的玻璃晶粒的位置和旋转量。另外,在该操作期间,可以使用第二高度测量设备(未示出)测量具有对准标记的玻璃晶粒的接合面的表面位置。由于具有对准标记的玻璃晶粒的厚度不同,因此测量具有对准标记的玻璃晶粒的表面位置有利于在接合操作中精确管理晶圆6与晶粒51之间的间隙。另外,可以测量具有对准标记的玻璃晶粒上的多个位置的高度,并且在接合时可以通过倾斜机构(未示出)调整晶粒51或晶圆6的姿态。该倾斜机构可以并入晶圆载台43、晶圆卡盘433或接合头423中。
在步骤3005中,晶圆载台43由驱动机构436驱动,使得具有对准标记的玻璃晶粒被定位到从晶圆6的多个接合目标部分中选择的接合目标部分。此时,控制器CNT可以控制驱动机构436,使得基于干涉仪422的测量结果对晶圆载台43的位置进行反馈控制。另外,此时,控制器CNT可以基于偏移量以及在步骤3002和步骤3004中测量的晶圆6的位置和旋转量及具有对准标记的玻璃晶粒的位置和旋转量,来决定晶圆载台43的目标位置。
在步骤3006中,与步骤1005一样,将具有对准标记的玻璃晶粒接合到晶圆6的所选接合目标部分。
在步骤3007中,测量接合位置。更具体地说,晶圆载台43由驱动机构436驱动,使得用于测量接合偏差的标记落在晶圆观察相机421的视野内,并且使用晶圆观察相机421测量晶圆6与玻璃晶粒之间的接合偏差量。用于测量接合偏差的标记的示例是在晶圆侧具有30μm宽度的矩形框和在玻璃晶粒侧具有60μm宽度的矩形框。进行接合,使得这两个框交叠,并且可以根据这两个框之间的偏差量来计算接合偏差。用于测量接合偏差的标记可以不是矩形,而是圆。在晶圆侧的标记可以是外部标记,而在晶粒侧的标记可以是内部标记。可以测量两个不同的标记,并且可以根据它们之间的间隔检测偏差量。为了决定接合偏差,可以对玻璃晶粒中的多个部分上的各标记测量偏差量。如果对玻璃晶粒中的多个部分上的标记进行测量,则也可以测量接合的旋转误差。此外,可以通过统计处理减小测量误差,并精确地测量接合偏差。
在步骤3008中,控制器CNT基于使用晶粒观察相机431测量的位置偏差计算偏移量。计算的偏移量可以包括例如X轴方向和Y轴方向的移位量以及绕平行于Z轴方向的轴的旋转量。在此,可以将玻璃晶粒接合到晶圆6的多个接合目标部分中的各个,并且可以针对多个接合目标部分中的各个计算偏移量。另选地,可以将玻璃晶粒接合到晶圆6的多个接合目标部分中的各个,并且可以对针对多个接合目标部分计算的偏移量求平均,以计算最终偏移量。
下面将描述使用晶圆和晶粒的位置的测量结果以及预先决定的偏移量将晶粒接合到晶圆时的定位的示例。注意,尽管符号根据坐标方向的定义方式而反转,但以下示例符合附图中所示的坐标系。设(Wx,Wy)为在步骤1002中测量的晶圆6的位置(相对于接合装置BD的基准点的位置),并且Wθ为旋转量。另外,设(Dx,Dy)为晶粒51相对于步骤1003中拍摄的图像中心的位置,并且Dθ为旋转量。设(Px,Py)为在接合时生成的移位量,而Pθ为旋转量。另外,设(X0,Y0)和θ0为步骤3008中获得的偏移量。
如果正确获得步骤3008中的偏移量,则Wx=Wy=Wθ=Dx=Dy=Dθ=0。如果使用与步骤3008中相同的处理,则可以通过将晶圆载台43驱动到(X0,Y0)和θ0并进行接合,来以高精度进行接合。
如果晶圆6的位置偏离晶圆载台43的基准,例如在正方向偏离,则可以通过在负方向使晶圆载台43移动相同的量来对此进行校正。因此,在接合时,晶圆载台43被驱动到(X0-Wx,Y0-Wy)和(θ0-Wθ)。
另一方面,如果晶粒51的位置偏离接合头423的基准,例如在正方向偏离,则可以通过在正方向使晶圆载台43移动相同的量来对此进行校正。因此,为了调整接合位置,在接合中,晶圆载台43被驱动到(X0-Wx+Dx,Y0-Wy+Dy)和(θ0-Wθ+Dθ)。
此外,对于在接合时生成的移位量,可以通过进行相同量的移位来调整接合位置。因此,如果在正方向发生偏差,则在使晶圆载台43移动相同的量之后进行接合。因此,在接合中,晶圆载台43被驱动到(X0-Wx+Dx+Px,Y0-Wy+Dy+Py)和(θ0-Wθ+Dθ+Pθ)。
<第二实施例>
下面将描述第二实施例。作为第二实施例未提及的事项可以遵照第一实施例。图5是示意性地示出根据第二实施例的接合装置BD的构造的图。在根据第二实施例的接合装置BD中,使用编码器测量晶圆载台43的位置。
更具体地说,代替根据第一实施例的接合装置BD中的干涉仪422和条形镜432,在根据第二实施例的接合装置BD中采用编码器标尺424和编码器头435。编码器头435是安装在晶圆载台43上的二维编码器头。编码器标尺424是安装在上基座42上的二维编码器标尺。编码器标尺424具有二维刻度,使得可以在晶圆载台43的可移动范围内测量晶圆载台43的位置。编码器头435测量晶圆载台43关于X轴方向和Y轴方向的位置。
编码器标尺424由具有低热膨胀系数的材料制成,并且可以以高位置精度绘制刻度。在示例中,可以通过使用半导体光刻工艺的绘制方法在石英基板上绘制刻度而形成编码器标尺424。晶圆载台43可以具有如下构造,其中,在大范围内驱动的粗动载台上安装在小范围内精确驱动的微动载台。在该构造中,编码器头435可以设置在微动载台上,以进行精确定位。控制器CNT可以被构造为,基于编码器头435的输出,关于X轴方向、Y轴方向以及绕平行于与X轴方向和Y轴方向正交的Z轴方向的轴的旋转,对晶圆6或晶圆载台43进行反馈控制。驱动机构436可以形成定位机构,其改变用作第一保持部的晶圆载台43(或晶圆6)与用作第二保持部的接合头423(或晶粒51)之间的相对位置。编码器头435和控制器CNT可被理解为定位机构的组成元件。
图6是示出从Z轴的正方向观看的晶圆载台43的图。将参照图6描述使用基准板434确保晶圆载台43的原点位置、倍率、以及X轴和Y轴的方向(旋转)与正交性的方法。由晶圆观察相机421观察标记434a,并且当标记434a位于晶圆观察相机421的输出图像的中心时的编码器头435的输出值被定义为晶圆载台43的原点。接下来,由晶圆观察相机421观察标记434b,并且基于当标记434b位于晶圆观察相机421的输出图像的中心时的编码器头435的输出值,来决定晶圆载台43的Y轴的方向(旋转)和Y轴方向的倍率。接下来,由晶圆观察相机421观察标记434c,并且基于当标记434c位于晶圆观察相机421的输出图像的中心时的编码器头435的输出值,来决定晶圆载台43的X轴的方向(旋转)和X轴方向的倍率。也就是说,将从基准板434的标记434b到标记434a的方向定义为接合装置BD的Y轴,并将从标记434c到标记434a的方向定义为接合装置BD的X轴,可以校准轴的方向和正交性。另外,将标记434b与标记434a之间的间隔定义为接合装置BD的Y轴的标尺基准,并将标记434c与标记434a之间的间隔定义为接合装置BD的X轴的标尺基准,可以进行校准。由于编码器标尺424受热膨胀,并且这使得由编码器头435测量的值变化,因此优选在任意定时进行校准,并确保晶圆载台43的原点位置、倍率、旋转和正交性。注意,代替采用二维编码器,可以采用关于X轴和Y轴中的各个的线性编码器。
代替上述构造,可以布置多个编码器头,并且例如,可以根据接合目标部分的位置选择性地使用多个编码器头。该构造有利于减少占地面积。另选地,可以将一对编码器头布置成相对于接合目标部分对称。该构造有利于提高位置测量精度。
以上说明与通过观察基准板进行校准的示例有关。相反,例如,可以通过对基准面的抵接操作来进行校准,或者可以在编码器中设置校准机构,并将校准机构用作确保绝对值的位置测量设备。
<第三实施例>
下面将描述第三实施例。作为第三实施例未提及的事项可以遵照第一实施例。图7是示意性地示出根据第三实施例的接合装置BD的构造的图。在根据第三实施例的接合装置BD中,接合头453被定位,从而改变或调整作为第一物体的晶圆6与作为第二物体的晶粒51之间的相对位置。
接合单元4可以包括上基座42和下基座44。接合载台45可以由上基座42支撑。接合载台45可以关于X轴方向(第一方向)和Y轴方向(第二方向)被诸如线性电机的驱动机构437驱动。驱动机构437可以被构造为,进一步驱动接合载台45绕平行于Z轴方向(第三方向)的轴旋转。代替通过驱动机构437驱动接合载台45绕平行于Z轴方向的轴旋转,可以驱动晶圆卡盘443绕平行于Z轴方向的轴旋转。驱动机构437可以形成定位机构,该定位机构改变用作第一保持部的晶圆卡盘443(或晶圆6)与用作第二保持部的接合头453(或晶粒51)之间的相对位置。
用作第一相机的晶圆观察相机451可以安装在接合载台45上。晶圆观察相机451是第一检测器,其被构造为检测由晶圆卡盘443保持的作为第一物体的晶圆6的特征部分的位置。另外,作为第二保持部的接合头453可以安装在接合载台45上,接合头453接收和保持从拾取头31传送的作为第二物体的晶粒51,并将晶粒51接合到晶圆6的接合目标部分。在图7所示的示例中,接合载台45可以形成支撑件,该支撑件支撑用作第二保持部的接合头453和用作第一相机的晶圆观察相机451。可以在接合载台45上设置条形镜452。条形镜452可以用作干涉仪442的目标。
用作第二相机的晶粒观察相机441可以安装在下基座44上。晶粒观察相机441是第二检测器,其被构造为检测由接合头453保持的作为第二物体的晶粒51的特征部分的位置。用作第一保持部的晶圆卡盘443可以安装在下基座44上。晶圆卡盘443保持作为第一物体的晶圆6。被构造为使用条形镜452测量接合载台45的位置的干涉仪442还可以安装在下基座44上。在图7所示的示例中,下基座44用作支撑结构,其支撑用作第一保持部的晶圆卡盘443和用作第二相机的晶粒观察相机441。
当将作为第二物体的晶粒51接合到作为第一物体的晶圆6的接合目标部分时,接合头453沿Z轴的负方向(向下)驱动晶粒51,从而将晶粒51接合到晶圆6的接合目标部分。另选地,驱动机构437沿Z轴的负方向(向下)驱动接合载台45,从而将晶粒51接合到晶圆6的接合目标部分。另选地,驱动机构(未示出)沿Z轴的正方向(向上)驱动晶圆卡盘443,从而将晶粒51接合到晶圆6的接合目标部分。
图8是示出从Z轴的负方向观看的接合载台45的图。接合头453保持晶粒51。晶粒51可以关于相互正交或相互交叉的X轴方向(第一方向)和Y轴方向(第二方向)定位,并且可以定位成绕与Z轴方向(第三方向)平行的轴旋转,Z轴方向与X轴方向和Y轴方向正交。为此,接合载台45可以设置有条形镜452,更具体地为条形镜452a和452b。条形镜452a可以用作干涉仪442a和442c的目标。控制器CNT可以基于干涉仪442a的输出检测接合载台45在X轴方向的位置,也可以基于干涉仪442a和442c的输出检测接合载台45绕平行于Z轴方向的轴的旋转。条形镜452b可以用作干涉仪442b的目标。控制器CNT可以基于干涉仪442b的输出来检测接合载台45在Y轴方向的位置。控制器CNT可以被构造为,基于干涉仪442a、442b和442c的输出,关于X轴方向、Y轴方向以及绕平行于与X轴方向和Y轴方向正交的Z轴方向的轴的旋转,对晶粒51或接合载台45进行反馈控制。干涉仪422和控制器CNT可以被理解为上述定位机构的组成元件。
基准板454设置在接合载台45的下表面。多个标记454a、454b和454c布置在基准板454上。基准板454由具有低热膨胀系数的材料制成,并且可以以高的位置精度绘制标记。在示例中,可以通过使用半导体光刻工艺的绘制方法在石英基板上绘制标记,来形成基准板454。基准板454具有与晶粒51的表面几乎相同高度的表面,并且可以由晶粒观察相机441观察。用于观察基准板454的相机可以单独设置。接合载台45可以具有如下构造,其将在大范围内驱动的粗动载台与在小范围内精确驱动的微动载台组合。在这种构造中,晶圆观察相机451、条形镜452a和452b、接合头453和基准板454可以设置在微动载台上以实现精确定位。
这里将描述一种利用基准板454来确保接合载台45的原点位置、倍率、以及X轴和Y轴的方向(旋转)与正交性的方法。标记454a由晶粒观察相机441观察,并且当标记454a位于晶粒观察相机441的输出图像的中心时干涉仪的输出值被定义为接合载台45的原点。接下来,由晶粒观察相机441观察标记454b,并基于当标记454b位于晶粒观察相机441的输出图像的中心时干涉仪的输出值,来决定接合载台45的Y轴的方向(旋转)和Y轴方向的倍率。接下来,由晶粒观察相机441观察标记454c,并基于当标记454c位于晶粒观察相机441的输出图像的中心时干涉仪的输出值,来决定接合载台45的X轴的方向(旋转)和X轴方向的倍率。
即,将从基准板454的标记454b到标记454a的方向定义为接合装置BD的Y轴,并将从标记454c到标记454a的方向定义为接合装置BD的X轴,可以对轴的方向和正交性进行校准。另外,将标记454b与标记454a之间的间隔定义为接合装置BD的Y轴的标尺基准,并将标记454c与标记454a之间的间隔定义为接合装置BD的X轴的标尺基准,可以进行校准。由于干涉仪的光路的折射率因大气压力和温度的变化而变化,并且这使得测量值变化,因此优选在任意定时进行校准,并确保接合载台45的原点位置、倍率、旋转和正交性。为了减少干涉仪的测量值的变化,优选利用温度控制室覆盖接合载台45所布置于的空间并控制温度控制室中的温度。
在本实施例中,已经描述了接合载台上的基准板由晶粒观察相机观察的形式。相反,即使基准板附接到下基座并由晶圆观察相机观察,也可以确保接合载台的原点位置、倍率、旋转和正交性。
以上说明涉及通过观察基准板进行校准的示例。相反,例如,可以通过对基准面的抵接操作来进行校准,或者可以使用诸如确保绝对值的白色干涉仪的位置测量设备来进行精确定位。
在第三实施例中,由于要进行接合的位置和由干涉仪测量的部分是分开的,因此优选地校正阿贝误差。此外,可以通过在跨接合载台的两侧进行测量来减少误差。
下面将参照图3的流程图描述根据第三实施例的接合过程。该接合过程由控制器CNT控制。在步骤1001中,作为第一物体的晶圆6被装载到接合装置BD中并由晶圆卡盘443保持。晶圆6由预对准器(未示出)基于缺口或定向平面和晶圆外部形状位置进行粗略定位,被输送到下基座44上的用作第一保持部的晶圆卡盘443,并由晶圆卡盘443保持。
在步骤1002中,使用晶圆观察相机451测量晶圆6的安装位置。可以通过在晶圆观察相机451中设置焦点调整机构、或者通过在晶圆卡盘443中设置Z轴驱动机构并通过Z轴驱动机构关于Z轴驱动晶圆6来提供焦点调整。另选地,可以通过在接合载台45中设置Z轴驱动机构并通过Z轴驱动机构关于Z轴驱动晶圆观察相机451来提供焦点调整。在许多情况下,在晶圆6上形成用于对准的对准标记。如果没有形成对准标记,则可以测量其位置可以被指定的特征部分。控制器CNT可以检测特征部分的图像相对于晶圆观察相机451的输出图像的中心的相对位置,作为特征部分的位置。
为了精确测量标记相对于接合装置BD的基准点的相对位置,可以预先获得偏移量。这可以包括如下处理:驱动接合载台45以使基准板454的标记落在晶圆观察相机451的视野内,并通过晶圆观察相机451测量标记的位置。基于此时接合载台45的驱动位置,可以决定相对于使用晶圆观察相机451测量的位置的偏移量。这里,一般来说,接合装置BD的基准点通常是基准板454的特定标记位置。然而,如果它是用作基准的位置,则可以设置其他地方。
由于通过干涉仪对旋转方向的测量范围窄,因此可以由接合载台45校正的旋转量小。为此,如果晶圆6的旋转量大,则优选校正旋转并再次保持晶圆6。如果再次保持晶圆6,则需要再次测量晶圆6的安装位置。另外,在此操作期间,可以使用第一高度测量设备(未示出)测量晶圆6的接合面的表面位置。由于晶圆6的厚度不同,因此测量晶圆6的表面位置有利于在接合操作中精确管理晶圆6与晶粒51之间的间隙。
由于使用基准板454确保了接合载台45的原点位置、倍率、以及X轴和Y轴的方向(旋转)与正交性,因此基于接合载台45的原点位置以及X轴和Y轴来测量安装的晶圆6的位置。
下面将描述作为第二物体的晶粒的移动,晶粒的移动与作为第一物体的晶圆的装载及晶圆对准并行执行或在其之后执行。在步骤2001中,将在切割带上排列有由切割器分离的晶粒51的切割架5装载到接合装置BD中。在步骤2002中,作为第二物体的晶粒51被拾取头31拾取。
在步骤2003中,由拾取头31拾取的作为第二物体的晶粒51被输送到接合头453。当晶粒51由拾取头31拾取时,半导体器件表面面对拾取头31。另一方面,晶粒51被输送到接合头453,使得半导体器件表面的相对侧的面面对接合头453。将晶粒51输送到接合头453可以由拾取头31直接向接合头453进行,或者可以经由多个晶粒保持部进行。另外,在晶粒51的输送期间可以执行接合的预处理。预处理例如可以包括晶粒清洗处理、在使用粘合剂的接合中涂抹粘合剂的处理、或在混合接合中使表面活性化的处理。注意,如果在将晶粒51输送到接合头453期间表面活性变为非活性,则优选在晶粒51安装在接合头453上之后使用常压等离子体活性装置进行使接合面活性化的处理。
因此,获得了如下状态:作为第一物体的晶圆6和作为第二物体的晶粒51被各自的保持部保持。接下来将描述接合过程。在步骤1003中,可以测量由接合头453保持的作为第二物体的晶粒51的位置。更具体地说,接合载台45可以由驱动机构437驱动,以使晶粒51的特征部分落在晶粒观察相机441的视野内。可以通过在晶粒观察相机441中设置焦点调整机构来提供焦点调整,或者可以通过在接合头453中设置Z轴驱动机构并通过Z轴驱动机构关于Z轴驱动晶粒51来提供焦点调整。
可以通过切割来去除划线,该划线上形成有在半导体制造步骤中用于对准的对准标记。因此,在许多情况下,晶粒51不包括用于对准的对准标记。为此,布置在晶粒51上的焊盘或凸点的阵列的终端部分、具有非周期性阵列且其位置可以被指定的区域、或者晶粒的外部形状可以被定义为特征部分,并且其位置可以被测量。控制器CNT可以基于特征部分的图像相对于晶粒观察相机441的输出图像的中心的相对位置,来决定特征部分的位置。需要基于使用晶粒观察相机431测量的晶粒51的位置来管理在将晶粒51定位到接合部分时的偏移量。这方面的方法将在后面描述。
当测量晶粒51的位置时,优选测量晶粒51中的多个特征部分的位置并且还测量晶粒51的旋转量。为了测量多个特征部分的位置,接合载台45可以在每次测量各特征部分的位置时被驱动,或者晶粒观察相机441的视野可以被设计为一次观察多个特征部分。可以通过在接合时旋转接合载台45来旋转晶粒51。干涉仪对旋转方向的测量范围窄。为此,如果晶粒51的旋转量大,则优选校正旋转并再次保持晶粒51。如果再次保持晶粒51,则需要再次测量晶粒51的位置。另外,在此操作期间,可以使用第二高度测量设备(未示出)测量作为第二物体的晶粒51的接合面的表面位置。由于晶粒51的厚度不同,因此测量晶粒51的表面位置有利于在接合操作中精确管理晶圆6与晶粒51之间的间隙。另外,可以测量晶粒51上的多个位置的高度,并且在接合时可以通过倾斜机构(未示出)调整晶粒51或晶圆6的姿态。该倾斜机构可以并入晶圆卡盘443或接合头453中。
在步骤1004中,接合载台45由驱动机构437驱动,使得作为第二物体的晶粒51被定位到从作为第一物体的晶圆6的多个接合目标部分中选择的接合目标部分。此时,控制器CNT可以控制驱动机构437,使得基于干涉仪422的测量结果对接合载台45进行反馈控制。另外,此时,控制器CNT可以基于偏移量以及在步骤1002和步骤1003中测量的晶圆6的位置和旋转量及晶粒51的位置和旋转量,来决定接合载台45的位置。如稍后所述,如果由于接合操作而发生移位,则控制器CNT将此作为偏移量。
在步骤1005中,将作为第二物体的晶粒51接合到作为第一物体的晶圆6的所选接合目标部分。作为接合的操作,接合载台45或接合头453可以被提升/降低,或者晶圆卡盘443可以被提升/降低。为了防止在提升/降低时定位精度变低,可以通过采用具有高再现性的提升驱动系统或在继续反馈控制的同时进行提升/降低。为了在继续反馈控制的同时进行提升/降低,当提升/降低接合载台45时,条形镜在Z轴方向的宽度被设计成,使得即使在提升/降低期间条形镜也不会偏离干涉仪的光路。另一方面,当提升/降低接合头453或晶圆卡盘443时,在使用编码器或间隙传感器监测接合头453或晶圆卡盘443在X轴方向和Y轴方向的位置偏差的同时进行反馈控制。为了精确控制第一物体与第二物体之间的间隙,可以设置线性编码器来测量提升驱动机构的Z轴方向位置。另外,如果第一物体和第二物体相互接触,则使用干涉仪进行反馈控制的接合载台45受到约束。因此,可以通过例如停止反馈控制来在接触前后改变控制方法。以上描述了在使晶粒51与晶圆6的接合目标部分接触之前的处理。在凸点接合中,可以添加接合所需的步骤,诸如以预定的压制压力将晶粒51压向晶圆6的步骤和在接合后观察接合状态的步骤。
从步骤1006起的处理与第一实施例中相同,并将省略其描述。
接下来将参照图4的流程图描述在步骤1004的接合位置驱动中反映的关于使用晶粒观察相机441测量的晶粒51的位置的偏移量的管理方法。图4的流程图中所示的处理由控制器CNT控制。
在步骤3001中,作为第一物体的晶圆6被装载到接合装置BD中并由晶圆卡盘443保持。在晶圆6上形成用于对准晶圆6的对准标记和用于测量接合偏差的标记。另外,可以准备晶圆6,使得在通过例如在接合目标部分布置临时粘合剂的方法安装晶粒51之后,不会发生晶粒51的位置偏差。晶圆6由预对准器(未示出)基于缺口或定向平面和晶圆外部形状位置进行粗略定位,被输送到下基座44上的用作第一保持部的晶圆卡盘443,并由晶圆卡盘443保持。
在步骤3002中,使用晶圆观察相机451测量晶圆6上的对准标记的位置,并基于结果计算晶圆6的安装位置和旋转量。另外,在此操作期间,可以使用第一高度测量设备(未示出)测量晶圆6的接合面的表面位置。由于晶圆6的厚度不同,因此测量晶圆6的表面位置有利于在接合操作中精确管理晶圆6与晶粒51之间的间隙。
在步骤3003中,具有对准标记的玻璃晶粒由接合头453保持。玻璃晶粒用于在接合后使用晶圆观察相机451确认接合偏差。因此,晶粒由使要由晶圆观察相机451检测的波长的光通过的材料制成。例如,如果使用红外光进行观察,则可以使用硅晶粒。在晶粒上形成用于测量晶粒位置的对准标记和用于测量接合偏差的标记。
在步骤3004中,测量由接合头453保持的具有对准标记的玻璃晶粒的位置和旋转量。另外,在该操作期间,可以使用第二高度测量设备(未示出)测量具有对准标记的玻璃晶粒的接合面的表面位置。由于具有对准标记的玻璃晶粒的厚度不同,因此测量具有对准标记的玻璃晶粒的表面位置有利于在接合操作中精确管理晶圆6与晶粒51之间的间隙。另外,可以测量具有对准标记的玻璃晶粒上的多个位置的高度,并且在接合时可以通过倾斜机构(未示出)调整晶粒51或晶圆6的姿态。该倾斜机构可以并入晶圆卡盘443或接合头453中。
在步骤3005中,接合载台45由驱动机构437驱动,使得具有对准标记的玻璃晶粒被定位到从晶圆6的多个接合目标部分中选择的接合目标部分。此时,控制器CNT可以控制驱动机构437,使得基于干涉仪442的测量结果对接合载台45的位置进行反馈控制。另外,此时,控制器CNT可以基于偏移量以及在步骤3002和步骤3004中测量的晶圆6的位置和旋转量及具有对准标记的玻璃晶粒的位置和旋转量,来决定接合载台45的目标位置。
在步骤3006中,与步骤1005一样,将具有对准标记的玻璃晶粒接合到晶圆6的所选接合目标部分。
在步骤3007中,测量接合位置。更具体地说,接合载台45由驱动机构437驱动,使得用于测量接合偏差的标记落在晶圆观察相机451的视野内,并且使用晶圆观察相机451测量晶圆6与玻璃晶粒之间的接合偏差量。
在步骤3008中,控制器CNT基于使用晶粒观察相机451测量的位置偏差计算偏移量。计算的偏移量可以包括例如X轴方向和Y轴方向的移位量以及绕平行于Z轴方向的轴的旋转量。在此,可以将玻璃晶粒接合到晶圆6的多个接合目标部分中的各个,并且可以针对多个接合目标部分中的各个计算偏移量。另选地,可以将玻璃晶粒接合到晶圆6的多个接合目标部分中的各个,并且可以对针对多个接合目标部分计算的偏移量求平均,以计算最终偏移量。
下面将描述在使用晶圆和晶粒的位置的测量结果以及预先决定的偏移量将晶粒接合到晶圆时的定位的示例。注意,尽管符号根据坐标方向的定义方式而反转,但以下示例符合附图中所示的坐标系。设(Wx,Wy)为在步骤1002中测量的晶圆6的位置(相对于接合装置BD的基准点的位置),并且Wθ为旋转量。另外,设(Dx,Dy)为晶粒51相对于步骤1003中拍摄的图像中心的位置,并且Dθ为旋转量。设(Px,Py)为在接合时生成的移位量,并且Pθ为旋转量。另外,设(X0,Y0)和θ0为步骤3008中获得的偏移量。
如果正确获得步骤3008中的偏移量,则Wx=Wy=Wθ=Dx=Dy=Dθ=0。如果使用与步骤3008中相同的处理,则可以通过将接合载台45驱动到(X0,Y0)和θ0并进行接合,来以高的精度进行接合。
如果晶圆6的位置偏离晶圆载台43的基准,例如在正方向偏离,则可以通过在正方向使接合载台45移动相同的量来对此进行校正。因此,在接合时,接合载台45被驱动到(X0+Wx,Y0+Wy)和(θ0+Wθ)。
另一方面,如果晶粒51的位置偏离接合头453的基准,例如在正方向偏离,则可以通过在负方向使接合载台45移动相同的量来对此进行校正。因此,为了调整接合位置,在接合中,接合载台45被驱动到(X0+Wx-Dx,Y0+Wy-Dy)和(θ0+Wθ-Dθ)。
此外,对于在接合时生成的移位量,可以通过进行相同量的移位来调整接合位置。因此,如果在正方向发生偏差,则在使接合载台45在相反方向移动相同的量之后进行接合。因此,在接合中,接合载台45被驱动到(X0+Wx-Dx-Px,Y0+Wy-Dy-Py)和(θ0+Wθ-Dθ-Pθ)。
<第四实施例>
下面将描述第四实施例。作为第四实施例未提及的事项可以遵照第三实施例或者经由第三实施例遵照第一实施例。图9是示意性地示出根据第四实施例的接合装置BD的构造的图。在根据第四实施例的接合装置BD中,使用编码器测量接合载台45的位置。
更具体地说,代替根据第三实施例的接合装置BD中的干涉仪442和条形镜452,在根据第四实施例的接合装置BD中采用编码器标尺444和编码器头455。编码器头455是安装在接合载台45上的二维编码器头。编码器标尺444是安装在下基座44上的二维编码器标尺。编码器标尺444具有二维刻度,使得可以在接合载台45的可移动范围内测量接合载台45的位置。编码器头455测量接合载台45关于X轴方向和Y轴方向的位置。
编码器标尺444由具有低热膨胀系数的材料制成,并且可以以高位置精度绘制刻度。在示例中,可以通过使用半导体光刻工艺的绘制方法在石英基板上绘制刻度而形成编码器标尺444。接合载台45可以具有如下构造,其将在大范围内驱动的粗动载台与在小范围内精确驱动的微动载台组合。在该构造中,编码器头455可以固定在微动载台上,以进行精确定位。驱动机构437可以形成定位机构,其改变用作第一保持部的晶圆卡盘443(或晶圆6)与用作第二保持部的接合头453(或晶粒51)之间的相对位置。编码器头455和控制器CNT可被理解为定位机构的组成元件。
将参照图10描述使用基准板454确保接合载台45的原点位置、倍率、以及X轴和Y轴的方向(旋转)与正交性的方法。由晶粒观察相机441观察标记454a,并且当标记454a位于晶粒观察相机441的输出图像的中心时的编码器头455的输出值被定义为接合载台45原点。接下来,由晶粒观察相机441观察标记454b,并且基于当标记454b位于晶粒观察相机441的输出图像的中心时的编码器头455的输出值,来决定接合载台45的Y轴的方向(旋转)和Y轴方向的倍率。接下来,由晶粒观察相机441观察标记454c,并且基于当标记454c位于晶粒观察相机441的输出图像的中心时的编码器头455的输出值,来决定接合载台45的X轴的方向(旋转)和X轴方向的倍率。
也就是说,将从基准板454的标记454b到标记454a的方向定义为接合装置BD的Y轴,并将从标记454c到标记454a的方向定义为接合装置BD的X轴,可以校准轴的方向和正交性。另外,将标记454b与标记454a之间的间隔定义为接合装置BD的Y轴的标尺基准,并将标记454c与标记454a之间的间隔定义为接合装置BD的X轴的标尺基准,可以进行校准。由于编码器标尺444受热膨胀,并且这使得由编码器头455测量的值变化,因此优选在任意定时进行校准,并确保接合载台45的原点位置、倍率、旋转和正交性。注意,代替采用二维编码器,可以采用关于X轴和Y轴中的各个的线性编码器。
代替上述构造,可以布置多个编码器头,并且例如,可以根据接合目标部分的位置选择性地使用多个编码器头。该构造有利于减少占地面积。另选地,可以将一对编码器头布置成相对于接合目标部分对称。该构造有利于提高位置测量精度。
以上说明与通过观察基准板进行校准的示例有关。相反,例如,可以通过对基准面的抵接操作来进行校准,或者可以在编码器中设置校准机构,并将校准机构用作确保绝对值的位置测量设备。
<第五实施例>
下面将描述第五实施例。作为第五实施例未提及的事项可以遵照第一实施例。图11是示意性地示出根据第五实施例的接合装置BD的构造的图。在根据第一实施例的接合装置BD中,晶粒观察相机431被安装在晶圆载台43上。在根据第五实施例的接合装置BD中,晶粒观察相机411被固定在接合头423的正下方。例如,晶粒观察相机411可以被固定到上基座42或载台基座41。也就是说,用作第一保持部的晶圆卡盘433和用作第二相机的晶粒观察相机411可以由彼此不同的支撑结构来支撑。
如果晶粒观察相机411可以相对于接合头423移位,则可以通过测量位移量进行校正。例如,预定标记布置在接合头423上并由晶粒观察相机411观察,从而检测晶粒观察相机411相对于接合头423的位移量。
<第六实施例>
接下来将描述使用上述接合装置BD制造物品(半导体IC元件、液晶元件、MEMS等)的方法。通过如下步骤制造物品:准备第一物体的步骤;准备第二物体的步骤;通过使用上述接合装置将第一物体和第二物体接合来制造接合物体的步骤;以及在其他已知处理中处理接合物体的步骤。其他已知处理包括探测、切割、接合、封装等。根据该物品制造方法,可以制造出比以前质量更高的物品。
其他实施例
还可以通过读出并执行记录在存储介质(也可更完整地称为“非临时性计算机可读存储介质”)上的计算机可执行指令(例如,一个或更多个程序)以执行上述实施例中的一个或更多个的功能、并且/或者包括用于执行上述实施例中的一个或更多个的功能的一个或更多个电路(例如,专用集成电路(ASIC))的系统或装置的计算机,来实现本发明的实施例,并且,可以利用通过由所述系统或装置的所述计算机例如读出并执行来自所述存储介质的所述计算机可执行指令以执行上述实施例中的一个或更多个的功能、并且/或者控制所述一个或更多个电路执行上述实施例中的一个或更多个的功能的方法,来实现本发明的实施例。所述计算机可以包括一个或更多个处理器(例如,中央处理单元(CPU),微处理单元(MPU)),并且可以包括分开的计算机或分开的处理器的网络,以读出并执行所述计算机可执行指令。所述计算机可执行指令可以例如从网络或所述存储介质被提供给计算机。所述存储介质可以包括例如硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算系统的存储器、光盘(诸如压缩光盘(CD)、数字通用光盘(DVD)或蓝光光盘(BD)TM)、闪存设备以及存储卡等中的一个或更多个。
其它实施例
本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现,即,通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置,该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。
虽然参照示例性实施例对本发明进行了描述,但是应当理解,本发明并不限于所公开的示例性实施例。应当对所附权利要求的范围给予最宽的解释,以使其涵盖所有这些变型例以及等同的结构和功能。

Claims (19)

1.一种用于将第二物体接合到第一物体的接合装置,所述接合装置包括:
第一保持部,其被构造为保持所述第一物体;
第二保持部,其被构造为保持所述第二物体;
定位机构,其被构造为,就第一方向和第二方向,改变所述第一保持部与所述第二保持部之间的相对位置;
第一相机,其被构造为拍摄所述第一物体;
第二相机,其被构造为拍摄所述第二物体;
支撑件,其被构造为支撑所述第二保持部和所述第一相机;以及
控制器,其被构造为,基于所述第一相机的输出和所述第二相机的输出,就所述第一方向和所述第二方向,控制所述定位机构,使得所述第二物体被定位到所述第一物体的接合目标部分。
2.根据权利要求1所述的接合装置,所述接合装置还包括:
支撑结构,其被构造为支撑所述第一保持部和所述第二相机。
3.根据权利要求2所述的接合装置,其中,所述支撑结构包括位于将所述第二物体输送到所述第二保持部的路径侧上的第一端面以及位于所述第一端面的相对侧的第二端面,并且所述第二相机布置在所述第一端面与第一虚拟平面之间,所述第一虚拟平面穿过所述支撑结构的中心并与所述第一端面平行。
4.根据权利要求2所述的接合装置,其中,所述第二相机布置在所述第一保持部与位于将所述第二物体输送到所述第二保持部的路径上的预定位置之间。
5.根据权利要求3所述的接合装置,其中,所述支撑件包括所述路径侧上的第三端面以及位于所述第三端面的相对侧的第四端面,并且所述第一相机布置在所述第三端面与第二虚拟平面之间,所述第二虚拟平面穿过所述支撑件的中心并与所述第三端面平行。
6.根据权利要求2所述的接合装置,其中,所述定位机构通过移动所述支撑结构来改变所述相对位置。
7.根据权利要求6所述的接合装置,所述接合装置还包括:
测量设备,其被构造为测量所述支撑结构的位置,
其中,所述控制器控制所述定位机构,使得基于所述测量设备的测量结果对所述支撑结构进行反馈控制。
8.根据权利要求7所述的接合装置,其中,所述测量设备包括干涉仪和编码器中的一者。
9.根据权利要求1所述的接合装置,其中,所述定位机构通过移动所述支撑件来改变所述相对位置。
10.根据权利要求9所述的接合装置,所述接合装置还包括:
测量设备,其被构造为测量所述支撑件的位置,
其中,所述控制器对所述定位机构进行反馈控制,使得基于所述测量设备的测量结果来定位所述支撑件。
11.根据权利要求10所述的接合装置,其中,所述测量设备包括干涉仪和编码器中的一者。
12.根据权利要求1所述的接合装置,所述接合装置还包括:
支撑结构,其被构造为支撑所述第一保持部,
其中,所述第一保持部和所述第二相机由彼此不同的支撑结构支撑。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的接合装置,其中,所述控制器基于根据所述第一相机的输出而指定的所述第一物体的所述接合目标部分的位置以及根据所述第二相机的输出而指定的所述第二物体的位置来控制所述定位机构,使得所述第二物体被定位到所述第一物体的所述接合目标部分。
14.根据权利要求1至12中的任一项所述的接合装置,其中,所述第一方向和所述第二方向是沿水平面的方向,并且所述定位机构不仅就所述第一方向和所述第二方向改变所述相对位置,而且就绕平行于与所述第一方向和所述第二方向正交的第三方向的轴的旋转而改变所述相对位置。
15.根据权利要求1至12中的任一项所述的接合装置,其中,所述控制器进行使用所述第一相机指定所述第一物体的多个接合目标部分的位置的处理,然后控制所述定位机构,使得包括所述第二物体的多个物体被分别接合到所述第一物体的所述多个接合目标部分。
16.根据权利要求15所述的接合装置,其中,所述控制器使用所述第一相机测量所述第一物体的多个测量目标部分的位置,并且所述多个测量目标部分的数量小于所述多个接合目标部分的数量。
17.一种用于将第二物体接合到第一物体的接合方法,所述接合方法包括:
通过第一保持部保持所述第一物体;
通过第二保持部保持所述第二物体;
拍摄由所述第一保持部保持的所述第一物体的图像;
拍摄由所述第二保持部保持的所述第二物体的图像;
基于在拍摄所述第一物体的图像时拍摄的图像以及在拍摄所述第二物体的图像时拍摄的图像,就第一方向和第二方向定位所述第二物体,使得所述第二物体被定位到所述第一物体的接合目标部分,并且接合所述第二物体。
18.一种用于将第二物体接合到第一物体的接合方法,所述接合方法包括:
通过第一保持部保持所述第一物体;
通过第二保持部保持所述第二物体;
基于通过拍摄由所述第一保持部保持的所述第一物体而获得的图像,来决定所述第一物体的多个接合目标部分的位置;
基于通过拍摄由所述第二保持部保持的所述第二物体而获得的图像,来决定所述第二物体的位置;以及
基于在决定所述第二物体的位置时决定的所述第二物体的位置,将所述第二物体定位并接合到在决定所述多个接合目标部分的位置时决定的所述多个接合目标部分中的一个,
其中,针对所有的所述多个接合目标部分,执行对所述第二物体的位置的决定以及对所述第二物体的定位和接合。
19.一种物品制造方法,其包括:
准备第一物体;
准备第二物体;
通过根据权利要求17或18所述的接合方法将所述第二物体接合到所述第一物体,来形成接合物体;以及
处理所述接合物体,以获得物品。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002198398A (ja) * 2000-12-27 2002-07-12 Shibuya Kogyo Co Ltd ボンディング装置
JP2006210785A (ja) * 2005-01-31 2006-08-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体位置合わせ装置および位置合わせ方法
WO2009022457A1 (ja) 2007-08-10 2009-02-19 Nikon Corporation 基板貼り合わせ装置及び基板貼り合わせ方法
JP5288411B2 (ja) 2009-09-24 2013-09-11 ボンドテック株式会社 アライメント装置
JP5971367B2 (ja) 2015-03-04 2016-08-17 株式会社ニコン 基板重ね合わせ装置および基板重ね合わせ方法
CH711536B1 (de) * 2015-08-31 2019-02-15 Besi Switzerland Ag Verfahren für die Montage von mit Bumps versehenen Halbleiterchips auf Substratplätzen eines Substrats.
KR102080214B1 (ko) 2016-02-01 2020-02-24 시바우라 메카트로닉스 가부시끼가이샤 전자 부품의 실장 장치와 실장 방법, 및 패키지 부품의 제조 방법
TWI684235B (zh) * 2017-07-12 2020-02-01 日商新川股份有限公司 相對於第二物體來定位第一物體的裝置和方法
JP7257296B2 (ja) 2019-09-06 2023-04-13 ファスフォードテクノロジ株式会社 ダイボンディング装置および半導体装置の製造方法
JP7436251B2 (ja) 2020-03-16 2024-02-21 ファスフォードテクノロジ株式会社 ダイボンディング装置および半導体装置の製造方法

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