JP2010123691A - ウエハ及び半導体装置の製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハに生じた亀裂の有無を検査可能とする方法の提供。
【解決手段】スクライブラインにより区画された複数のダイが形成されるウエハＷに、前記複数のダイが形成された状態で、前記スクライブラインに沿って複数の区画に亘って延びる損傷試験用の信号線路４２０を形成する。このウエハＷにおいて、前記信号線路４２０は、前記複数のダイが形成された状態で、区画の間をぬって蛇行しながら延びていてもよい。また、前記信号線路４２０は、前記複数のダイが形成された状態で、複数の区画を有する区画群毎に配されていてもよい。
【選択図】図６

Description

本発明は、ウエハ及び半導体装置の製造方法及び装置に関する。

静電破壊試験用の信号線路を半導体チップに形成する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。当該技術では、半導体チップ単位での静電破壊試験を実施できる。
特開２００６−３３９０３１号公報

ところで、ウエハにスクライブラインにより区画された複数のダイを形成して、当該ウエハをダイを重ねて接合した後にスクライブラインに沿ってダイシングすることにより、積層型半導体チップを形成する方法が知られている。この場合には、ウエハを接合する工程において、ウエハを加圧加熱することから、ウエハに亀裂が生じる場合がある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、スクライブラインにより区画された複数のダイが形成されるウエハであって、前記複数のダイが形成された状態で、前記スクライブラインに沿って複数の区画に亘って延びる損傷試験用の信号線路が形成されているウエハが提供される。

また、本発明の第２の態様においては、複数のダイが形成されるウエハであって、板面の周縁部に沿って延びる損傷試験用の信号線路が形成されているウエハが提供される。

また、本発明の第３の態様においては、スクライブラインにより区画された複数のダイをウエハに形成するダイ形成工程と、前記複数のダイが形成された状態で、前記スクライブラインに沿って複数の区画に亘って延びる損傷試験用の信号線路を形成する信号線路形成工程と、前記ダイ形成工程の実施後及び前記信号線路形成工程の実施後に、複数の前記ウエハを重ね合わせて接合するウエハ接合工程と、重ね合わされた複数の前記ウエハに形成された前記信号線路における信号の導通を検査する導通検査工程と、を備える半導体装置の製造方法が提供される。

また、本発明の第４の態様においては、スクライブラインにより区画された複数のダイをウエハに形成するダイ形成部と、前記複数のダイが形成された状態で、前記スクライブラインに沿って複数の区画に亘って延びる損傷試験用の信号線路を形成する信号線路形成部と、複数の前記ウエハを重ね合わせて接合するウエハ接合部と、重ね合わされた複数の前記ウエハに形成された前記信号線路における信号の導通を検査する導通検査部と、を備える半導体装置の製造装置が提供される。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、貼り合わせ装置１００の全体構造を模式的に示す平面図である。貼り合わせ装置１００は、共通の筐体１０１の内部に形成されたアライメント部１０２および接合部２０２を含む。

アライメント部１０２は、筐体１０１の外部に面して、複数のウエハカセット１１１、１１２、１１３と、制御部１２０とを有する。制御部１２０は、貼り合わせ装置１００全体の動作を制御する。

ウエハカセット１１１、１１２、１１３は、貼り合わせ装置１００において接合されるウエハＷ、あるいは、貼り合わせ装置１００において接合されたウエハＷを収容する。また、ウエハカセット１１１、１１２、１１３は、筐体１０１に対して脱着自在に装着される。これにより、複数のウエハＷを一括して貼り合わせ装置１００に装填できる。また、貼り合わせ装置１００において接合されたウエハＷを一括して回収できる。

アライメント部１０２は、筐体１０１の内側にそれぞれ配された、プリアライナ１３０、アライメント装置１４０、ウエハホルダラック１５０およびウエハ取り外し部１６０と、一対のロボットアーム１７１、１７２とを備える。筐体１０１の内部は、貼り合わせ装置１００が設置された環境の室温と略同じ温度が維持されるように温度管理される。これにより、アライメント装置１４０の精度が安定するので、位置決めを精密にできる。

プリアライナ１３０は、高精度であるが故に狭いアライメント装置１４０の調整範囲にウエハＷの位置が収まるように、個々のウエハＷの位置を仮合わせする。これにより、アライメント装置１４０における位置決めを確実にすることができる。

ウエハホルダラック１５０は、複数のウエハホルダＷＨを収容して待機させる。ウエハホルダＷＨによるウエハＷの保持は、静電吸着による。

アライメント装置１４０は、固定ステージ１４１、移動ステージ１４２および干渉計１４４を含む。また、アライメント装置１４０を包囲して断熱壁１４５およびシャッタ１４６が設けられる。断熱壁１４５およびシャッタ１４６に包囲された空間は空調機等に連通して温度管理され、アライメント装置１４０における位置合わせ精度を維持する。アライメント装置１４０の詳細な構造と動作については、他の図を参照して後述する。

アライメント装置１４０において、移動ステージ１４２は、ウエハＷを保持したウエハホルダＷＨを搬送する。これに対して、固定ステージ１４１は固定された状態で、ウエハホルダＷＨおよびウエハＷを保持する。

ウエハ取り外し部１６０は、後述する接合装置２４０から搬出されたウエハホルダＷＨから、当該ウエハホルダＷＨに挟まれて接合されたウエハＷを取り出す。ウエハ取り外し部１６０には、損傷試験装置３００が配されている。詳細は後述するが、損傷試験装置３００は、ウエハホルダＷＨから取り出されたウエハＷの亀裂の有無を検査する。

損傷試験装置３００により亀裂が発見されたウエハWは、ロボットアーム１７２により、不良ウエハ用のウエハラック２９８に搬送されて収容される。一方、損傷試験装置３００により亀裂が発見されなかったウエハWは、ロボットアーム１７２、１７１および移動ステージ１４２によりウエハカセット１１１、１１２、１１３のうちのひとつに戻されて収容される。また、ウエハＷを取り出されたウエハホルダＷＨは、ウエハホルダラック１５０に戻されて待機する。

なお、貼り合わせ装置１００に装填されるウエハＷは、単体のシリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、ガラス基板等の他、それらに素子、回路、端子等が形成されたものでもよい。また、装填されたウエハＷが、既に複数のウエハＷを積層して形成された積層基板である場合もある。

一対のロボットアーム１７１、１７２のうち、ウエハカセット１１１、１１２、１１３に近い側に配置されたロボットアーム１７１は、ウエハカセット１１１、１１２、１１３、プリアライナ１３０およびアライメント装置１４０の間でウエハＷを搬送する。また、ロボットアーム１７１は、接合するウエハＷの一方を裏返す機能も有する。これにより、ウエハＷにおいて回路、素子、端子等が形成された面を対向させて接合することができる。

一方、ウエハカセット１１１、１１２、１１３から遠い側に配置されたロボットアーム１７２は、アライメント装置１４０、ウエハホルダラック１５０、ウエハ取り外し部１６０、ウエハホルダラック１５０およびエアロック２２０の間でウエハＷおよびウエハホルダＷＨを搬送する。また、ロボットアーム１７２は、ウエハホルダラック１５０に対するウエハホルダＷＨの搬入および搬出も担う。

接合部２０２は、断熱壁２１０、エアロック２２０、ロボットアーム２３０および複数の接合装置２４０を有する。断熱壁２１０は、接合部２０２を包囲して、接合部２０２の高い内部温度を維持すると共に、接合部２０２の外部への熱輻射を遮断する。これにより、接合部２０２の熱がアライメント部１０２に及ぼす影響を抑制できる。

また、接合装置２４０は、断熱壁２４１により囲まれ外部から遮蔽された空間に設置されている。断熱壁２４１の内部は、真空室となっている。

ロボットアーム２３０は、接合装置２４０のいずれかとエアロック２２０との間でウエハＷおよびウエハホルダＷＨを搬送する。エアロック２２０は、アライメント部１０２側と接合部２０２側とに、交互に開閉するシャッタ２２２、２２４を有する。

ウエハＷおよびウエハホルダＷＨがアライメント部１０２から接合部２０２に搬入される場合、まず、アライメント部１０２側のシャッタ２２２が開かれ、ロボットアーム１７２がウエハＷおよびウエハホルダＷＨをエアロック２２０に搬入する。次に、アライメント部１０２側のシャッタ２２２が閉じられ、接合部２０２側のシャッタ２２４が開かれる。

続いて、ロボットアーム２３０が、エアロック２２０からウエハＷおよびウエハホルダＷＨを搬出して、接合装置２４０のいずれかに装入する。接合装置２４０は、ウエハホルダＷＨに挟まれた状態で接合装置２４０に搬入されたウエハＷを熱間で加圧する。これによりウエハＷは恒久的に接合される。

接合部２０２からアライメント部１０２にウエハＷおよびウエハホルダＷＨを搬出する場合は、上記の一連の動作を逆順で実行する。これらの一連の動作により、接合部２０２の内部雰囲気をアライメント部１０２側に漏らすことなく、ウエハＷおよびウエハホルダＷＨを接合部２０２に搬入または搬出できる。

このように、貼り合わせ装置１００内の多くの領域において、ウエハホルダＷＨは、ウエハＷを保持した状態でロボットアーム１７２、２３０および移動ステージ１４２により搬送される。ウエハＷを保持したウエハホルダＷＨが搬送される場合、ロボットアーム１７２、２３０は、真空吸着、静電吸着等によりウエハホルダＷＨを吸着して保持する。

アライメント部１０２におけるシャッタ２２２の近傍には、損傷試験装置３０１が配されている。詳細は後述するが、損傷試験装置３０１は、ウエハホルダWHに挟まれたウエハWの亀裂の有無を検査する。

損傷試験装置３０１により亀裂が発見されたウエハWは、当該ウエハＷを挟むウエハホルダＷＨと共に、ロボットアーム１７２により、不良ウエア用のホルダラック２９６に搬送されて収容される。一方、損傷試験装置３０１により亀裂が発見されなかったウエハWは、ロボットアーム１７２により接合部２０２へ搬送される。

以上のような構造を有する貼り合わせ装置１００において、当初、ウエハＷの各々はウエハカセット１１１、１１２、１１３のいずれかに個別に収容されている。また、ウエハホルダＷＨも、ウエハホルダラック１５０に個別に収容されている。

貼り合わせ装置１００が稼動を開始すると、ロボットアーム１７１によりウエハＷが一枚ずつプリアライナ１３０に搬入され、プリアラインされる。一方、ロボットアーム１７２は、一枚のウエハホルダＷＨを移動ステージ１４２に搭載して、ロボットアーム１７１の近傍まで搬送させる。ロボットアーム１７１は、このウエハホルダＷＨに、プリアラインされたウエハＷを搭載して保持させる。

ウエハＷを保持したウエハホルダＷＨが１枚目である場合は、移動ステージ１４２が再びロボットアーム１７２の側に移動して、ロボットアーム１７２が裏返したウエハホルダＷＨが固定ステージ１４１に装着される。一方、ウエハホルダＷＨが２枚目である場合は、干渉計１４４により位置を監視しつつ、移動ステージ１４２を精密に移動させて、ウエハホルダＷＨを介して固定ステージ１４１に保持されたウエハＷに対して位置合わせして重ね合せる。

重ね合わされたウエハＷを挟んだウエハホルダＷＨは、ロボットアーム１７２によりエアロック２２０に搬送される。これに際して、ウエハWの亀裂の有無が、損傷試験装置３０１により検査される。そして、エアロック２２０に搬送されたウエハＷおよびウエハホルダＷＨは接合装置２４０に搬送される。

接合装置２４０において加熱および加圧されることにより、ウエハＷは互いに接合されて一体になる。その後、ウエハＷおよびウエハホルダＷＨは、接合部２０２から搬出されて、ウエハ取り外し部１６０においてウエハＷおよびウエハホルダＷＨは分離される。このような使用方法に鑑みて、ウエハホルダＷＨは、貼り合わせ装置１００においては２枚１組で使用される。

貼り合わされたウエハＷは、ウエハカセット１１１、１１２、１１３のいずれかに搬送して収容される。この場合、移動ステージ１４２は、ロボットアーム１７２からロボットアーム１７１への搬送にも携わる。また、ウエハホルダＷＨは、ロボットアーム１７２によりウエハホルダラック１５０に戻される。これに際して、貼り合わされたウエハWは、損傷試験装置３０１により亀裂の有無を検査される。

図２は、アライメント装置１４０単独の構造を模式的に示す断面図である。アライメント装置１４０は、枠体３１０の内側に配された固定ステージ１４１、移動ステージ１４２および昇降部３６０を備える。

枠体３１０は、互いに平行で水平な天板３１２および底板３１６と、天板３１２および底板３１６を結合する複数の支柱３１４とを備える。天板３１２、支柱３１４および底板３１６は、それぞれ高剛性な材料により形成され、内部機構の動作に係る反力が作用した場合も変形を生じない。

固定ステージ１４１は、天板３１２の下面に固定され、ウエハホルダＷＨに保持されたウエハＷを下面に保持する。ウエハＷは、静電吸着により、ウエハホルダＷＨの下面に保持されて、後述するアラインメントの対象の一方となる。

移動ステージ１４２は、底板３１６の上に載置され、底板に対して固定されたガイドレール３５２に案内されつつＸ方向に移動するＸステージ３５４と、Ｘステージ３５４の上でＹ方向に移動するＹステージ３５６とを有する。これにより、移動ステージ１４２に搭載された部材を、ＸＹ平面上の任意の方向に移動できる。

昇降部３６０は、移動ステージ１４２上に搭載され、シリンダ３６２およびピストン３６４を有する。ピストン３６４は、外部からの指示に応じて、シリンダ３６２内をＺ方向に昇降する。

ピストン３６４の上面には、ウエハホルダＷＨが保持される。更に、ウエハホルダＷＨ上にウエハＷが保持される。ウエハＷは、後述するアラインメントの対象の一方となる。

なお、ウエハＷは、その表面（図上では下面）に、アラインメントの基準となるアラインメントマークＭを有する。ただし、アラインメントマークＭは、そのために設けられた図形等であるとは限らず、ウエハＷに形成された配線、バンプ、スクライブライン等でもあり得る。

アライメント装置１４０は、更に、一対の顕微鏡３４２、３４４と、反射鏡３７２とを有する。一方の顕微鏡３４２は、天板３１２の下面に、固定ステージ１４１に対して所定の間隔をおいて固定される。

他方の顕微鏡３４４および反射鏡３７２は、移動ステージ１４２に、昇降部３６０と共に搭載される。これにより顕微鏡３４４および反射鏡３７２は、昇降部３６０と共に、ＸＹ平面上を移動する。移動ステージ１４２が静止状態にある場合、顕微鏡３４４および反射鏡３７２と昇降部３６０とは既知の間隔を有する。また、昇降部３６０の中心と顕微鏡３４４との間隔は、固定ステージ１４１の中心と顕微鏡３４２との間隔に一致する。

アライメント装置１４０が図示の状態にある場合に、顕微鏡３４２、３４４を用いて、対向するウエハＷ、１８２のアラインメントマークＭを観察できる。従って、例えば、顕微鏡３４２により得られた映像から、ウエハＷの正確な位置を知ることができる。また、顕微鏡３４４により得られた映像から、ウエハＷの正確な位置を知ることができる。

反射鏡３７２は、干渉計等の計測装置を用いて移動ステージ１４２の移動量を測定する場合に用いられる。なお、図１では、紙面に直角に配された反射鏡３７２が示されるが、Ｙ方向の移動を検出する他の反射鏡３７２も装備される。

図３は、アライメント装置１４０の動作を示す図である。同図に示すように、移動ステージ１４２がＸ方向に移動される。ここで、移動ステージ１４２の移動量を、昇降部３６０の中心と顕微鏡３４４の中心との間隔と同じにすることにより、移動ステージ１４２上のウエハＷが、固定ステージ１４１に保持されたウエハＷの直下に搬送される。このとき、上下のウエハＷのアラインメントマークＭは、ひとつの鉛直線上に位置する。

図４は、接合装置２４０の概略構成を示す側断面図である。この図に示すように、接合装置２４０は、枠体２４４の内側に配置された、押圧部２４６、加圧ステージ２４８、受圧ステージ２５０、圧力検知部２５２を備える。

枠体２４４は、互いに平行で水平な天板２５４および底板２５６と、天板２５４および底板２５６を結合する複数の支柱２５８とを備える。天板２５４、支柱２５８および底板２５６は、ウエハＷ及びウエハホルダＷＨへの加圧の反力が作用した場合に変形が生じない程度の剛性を有する。

枠体２４４の内側において、底板２５６の上には、押圧部２４６が配置される。押圧部２４６は、底板２５６の上面に固定されたシリンダ２６０と、シリンダ２６０の内側に配置されたピストン２６２とを有する。ピストン２６２は、図示されていない流体回路、カム、輪列等により駆動されて、図中に矢印Ｚにより示す、底板２５６に対して直角な方向に昇降する。

ピストン２６２の上端には、加圧ステージ２４８が搭載される。加圧ステージ２４８は、ピストン２６２の上端に結合された水平な板状の支持部２６６と、支持部２６６に平行な板状の第１基板保持部２６８とを有する。

第１基板保持部２６８は、複数のアクチュエータ２６７を介して、支持部２６６から支持される。アクチュエータ２６７は、図示された一対のアクチュエータ２６７の他に、紙面に対して前方および後方にも配置される。また、これらアクチュエータ２６７の各々は、相互に独立して動作させることができる。このような構造により、アクチュエータ２６７を適宜動作させることにより、第１基板保持部２６８の傾斜を任意に変えることができる。また、第１基板保持部２６８は、ヒータ２７０を有しており、当該ヒータ２７０により加熱される。

また、ウエハＷは、ウエハホルダＷＨに静電吸着されており、第１基板保持部２６８は、真空吸着等により上面にウエハホルダＷＨを吸着する。これにより、ウエハＷは、ウエハホルダＷＨ及び第１基板保持部２６８と共に揺動する一方、第１基板保持部２６８からの移動あるいは脱落を防止される。

受圧ステージ２５０は、第２基板保持部２７２および複数の懸架部２７４を有する。懸架部２７４は、天板２５４の下面から垂下される。第２基板保持部２７２は、懸架部２７４の下端近傍において下方から支持され、加圧ステージ２４８に対向して配置される。おり、第２基板保持部２７２は、真空吸着等により下面にウエハホルダＷＨを吸着する。さらに、第２基板保持部２７２は、ヒータ２７６を有しており、当該ヒータ２７６により加熱される。

第２基板保持部２７２は、下方から懸架部２７４により支持される一方、上方への移動は規制されない。ただし、天板２５４および第２基板保持部２７２の間には、複数のロードセル２７８、２８０、２８２が挟まれる。複数のロードセル２７８、２８０、２８２は、圧力検知部２５２の一部を形成して、第２基板保持部２７２の上方移動を規制すると共に、第２基板保持部２７２に対して上方に印加された圧力を検出する。

押圧部２４６の支柱２５８がシリンダ２６０の中に引き込まれ、加圧ステージ２４８が降下している場合には、加圧ステージ２４８および受圧ステージ２５０の間には広い間隙ができる。接合の対象となる一対のウエハＷは、これらを挟む一対のウエハホルダＷＨと共に上記間隙に対して側方から挿入されて、加圧ステージ２４８の上に載せられる。

ここで、加圧ステージ２４８が受圧ステージ２５０に向かって上昇して、一対のウエハＷを押圧する。さらに、押圧中に、ヒータ２７０、２７６が加圧ステージ２４８および受圧ステージ２５０を加熱する。これにより、一対のウエハＷが接合される。

図５は、貼り合わせ装置１００で貼り合わされるウエハＷを露光する露光装置４００の概略構成を示す側面図である。この図に示すように、露光装置４００は、ウエハＷが載置されるウエハステージ４０２と、レチクルを透過したレーザ光ＬをウエハＷに投影する投影レンズ４０４と、投影レンズ４０４とウエハＷとの間を液体で満たす液浸機構４０６とを備えている。即ち、露光装置４００は、液浸露光方式を用いている。

ウエハステージ４０２は、ウエハＷの面方向に沿って縦横に移動してウエハＷを縦横に移動させる。また、投影レンズ４０４は、ウエハＷのダイのパターンが形成されたレチクルを透過したレーザ光をウエハＷに投影する。ウエハＷにはフォトレジストＦＲが塗布されており、このフォトレジストＦＲが露光されてパターンが転写される。液浸機構４０６は、投影レンズ４０４とウエハＷとの間へ光の屈折率が空気より高い純粋等の液体４１２を供給する供給部４０８と、投影レンズ４０４とウエハＷとの間から当該液体４１２を回収する回収部４１０とを備えている。露光装置４００では、ウエハＷへの露光とウエハステージ４０２の移動とが繰り返されて、ウエハＷの全面にパターンが転写される。

図６は、ウエハＷを示す平面図である。この図に示すように、ウエハＷには、スクライブラインＳＬによりマトリックス状に区画された複数のダイＤが形成される。複数のダイＤは、複数のウエハＷが重ね合わされて接合された後に実施されるダイシング工程において分割される。なお、図中左右方向に相当するダイＤの配列方向をＸ方向、図中上下方向に相当するダイＤの配列方向をＹ方向と称す。

ウエハＷには、損傷試験用の信号線路４２０が形成されている。この信号線路４２０は、ウエハＷの面上に形成された多層配線構造の最下層に形成されている。図示するように、ウエハＷの面上には、Ｙ方向に配列された複数の区画からなる区画列が、Ｘ方向に複数列配列されてなるダイ形成領域４２２が形成されており、信号線路４２０の一端は、ダイ形成領域４２２のＸ方向一端部（図中左端部）に配され、信号線路４２０の他端は、ダイ形成領域４２２のＸ方向他端部（図中右端部）に配されている。ここで、信号線路４２０は、ダイが形成される範囲外、即ち、スクライブラインＳＬ上に形成されている。

信号線路４２０の一端は、ダイ形成領域４２２のＸ方向一端部におけるＹ方向一端部（図中上端部）に配されており、信号線路４２０の一端には、スルーホール電極４２４が形成されている。このスルーホール電極４２４は、ウエハＷの面上に形成された多層配線構造の最上面まで突出している。

また、信号線路４２０の他端は、ダイ形成領域４２２のＸ方向他端部におけるＹ方向一端部に配されており、信号線路４２０の他端には、スルーホール電極４２６が形成されている。このスルーホール電極４２６は、ウエハＷの面上に形成された多層配線構造の最上面まで突出している。これにより、信号線路４２０の一端及び他端に、導通試験用のプローブを接触させて信号線路４２０に電流を流すことができ、信号線路４２０の導通の有無を検査することができる。

信号線路４２０は、ダイ形成領域４２２のＸ方向一端部におけるＹ方向一端部からＹ方向他端部まで複数区画に亘って延び、区画の角部に沿って直角に屈折してＸ方向他端側へ複数区画に亘って延びる。そして、信号線路４２０は、区画の角部に沿って直角に屈折してＹ方向一端側へ複数区画に亘って延び、区画の角部に沿って直角に屈折してＸ方向他端側へ複数区画に亘って延びる。さらに、信号線路４２０は、区画の角部に沿って直角に屈折してＹ方向他端側へ複数区画に亘って延びる。以上の構造が繰り返される。即ち、信号線路４２０は、Ｘ方向一端側から他端側まで、区画の間をぬって蛇行しながら延びている。

ここで、信号線路４２０のＹ方向に延びる直線部分の長さは、Ｘ方向一端側から中央側にかけて次第に長くなり、中央側から他端側へかけて次第に短くなる。また、信号線路４２０のＹ方向に延びる直線状部分は、各区画列の全区画に亘って、又は数区画を除いた残りの全区画に亘って延びている。一方、信号線路４２０のＸ方向に延びる直線部分の長さは、一律であり、Ｙ方向に延びる直線部分の長さより短くなっている。即ち、信号線路４２０は、ダイ形成領域４２２におけるＸ方向及びＹ方向の全域に亘って張り巡らされている。

なお、本実施例に係るウエハＷについては、信号線路４２０を多層配線構造の最下層に形成したが、最上層に形成してもよく、もしくは、中間層に形成してもよい。信号線路４２０を配線構造の最上層に形成した場合には、複数層を貫通するスルーホール電極４２４、４２６と比して薄いバンプを形成すればよい。また、本実施例に係るウエハＷでは、信号線路４２０を電流が流れる電流伝送路としたが、光が流れる光伝送路としてもよい。

図７は、損傷試験装置３００、３０１の概略を示す図である。この図に示すように、損傷試験装置３００、３０１にはそれぞれ、亀裂発生検出回路３０２、３０３が接続されており、当該亀裂発生検出回路３０２、３０３は、制御部１２０に接続されている。

ウエハ取り外し部１６０には、ウエハホルダＷＨから取り外されたウエハＷが一旦載置されるステージが配されており、損傷試験装置３００には、当該ステージに載置されたウエハＷに対して接離するプローブ３０４、３０５が配されている。プローブ３０４、３０５はそれぞれ、ウエハＷに対して接近した場合に、スルーホール電極４２４、４２６に接触する。また、プローブ３０４はプラス端子、プローブ３０５はマイナス端子であって、亀裂発生検出回路３０２は、プローブ３０４から信号線路４２０を通してプローブ３０５へ電流を流す。

亀裂発生検出回路３０２は、制御部１２０から検査指令を受信した場合、プローブ３０４から信号線路４２０へ電流を流す。そして、亀裂発生検出回路３０２は、プローブ３０５まで電流が流れたか否か、即ち信号線路４２０の電気的導通の有無を確認して確認信号を制御部１２０へ送信する。制御部１２０は、確認信号が導通無の信号の場合、ロボットアーム１７２に、ウエハＷを不良ウエハ用のウエハラック２９８に搬送させる一方、確認信号が導通有の場合、ロボットアーム１７２に、ウエハＷをウエハカセット１１１、１１２、１１３へ搬送させる。

また、アライメント部１０２におけるシャッタ２２２の近傍には、損傷試験装置３０１が配されている。損傷試験装置３０１には、ロボットアーム１７２に保持されたウエハホルダＷＨに対して接離するプローブ３０６、３０７が配されている。ここで、図８に示すように、ウエハホルダＷＨには、ウエハＷのスルーホール電極４２４、４２６に接触した一対の端子部５０、５２が設けられ、プローブ３０６、３０７は、ウエハホルダＷＨに接近した場合に、当該端子部５０、５２に接触する。また、プローブ３０６はプラス端子、プローブ３０７はマイナス端子であって、亀裂発生検出回路３０３は、プローブ３０４から信号線路４２０を通してプローブ３０５へ電流を流す。

亀裂発生検出回路３０３は、亀裂発生検出回路３０２と同様に、信号線路４２０の導通の有無を確認して確認信号を制御部１２０へ送信する。制御部１２０は、確認信号が導通無の信号の場合、ロボットアーム１７２に、仮接合されたウエハＷを保持したウエハホルダＷＨを、当該ウエハＷと共に不良ウエハ用のホルダラック２９６に搬送させる一方、確認信号が導通有の場合、ロボットアーム１７２に、ウエハホルダＷＨを接合部２０２へ搬送させる。

図９は、複数のダイＤが積層された半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示すように、本製造方法では、まず、ウエハＷの面上に信号線路４２０を形成する信号線路形成工程が実施される。この信号線路形成工程では、リソグラフィ技術を用いてウエハＷの面上に信号線路４２０が形成される。ここで、信号線路形成工程は、半導体製造工場で実施してもよく、あるいは、ウエハ製造工場で実施してもよい。

次に、ウエハＷの面上にスクライブラインＳＬにより区画された複数のダイＤを形成するダイ形成工程を実施する。このダイ形成工程では、リソグラフィ技術を用いて、配線層、絶縁層等が積層された多層配線構造をウエハＷの面上に形成する。ここで、ダイ形成工程では、信号線路４２０の一端及び他端に、多層配線構造を貫通するスルーホール電極４２４、４２６を形成する。信号線路形成工程及びダイ形成工程を経たウエハＷは、ウエハカセット１１１、１１２、１１３にセットされる。

次に、複数のウエハＷを重ね合わせて接合するウエハ接合工程を実施する。このウエハ接合工程では、まず、複数のウエハＷをアライメント調整しつつ重ね合わせるアライメント工程を実施して、その後、重ね合わされた複数のウエハＷを加圧加熱して接合する加圧加熱工程を実施する。なお、ウエハ接合工程では、未だ接合されていないウエハＷ単体同士を接合する場合と、複数のウエハＷが接合された接合体と未だ接合されていないウエハＷ単体とを接合する場合とが存在する。

アライメント工程では、上述したように、信号線路４２０及び上記の複数のダイＤが形成されたウエハＷがアライメント装置１４０によりアライメント調整しつつ貼り合わされる。アライメント工程を経て貼り合わされた複数のウエハＷは、ロボットアーム１７２により接合部２０２へ搬送されるが、これに際して、損傷試験装置３０１がウエハＷに形成された信号線路４２０の導通の有無を検出する導通検査工程が実施される。

導通検査工程では、損傷試験装置３０１が上述の方法によりウエハＷの信号線路４２０の導通の有無を検出する。信号線路４２０の導通が有ることが確認された場合には、当該ウエハＷが、ロボットアーム１７２によりウエハホルダＷＨと共に接合部２０２へ搬送され、信号線路４２０の導通が無いことが確認された場合には、当該ウエハＷが、ロボットアーム１７２により不良ウエハ用のホルダラック２９６へ搬送される。なお、導通検査工程では、導通の有無を確認する方法以外に、信号線路４２０の電気抵抗を測定して、測定値が規定値より高ければ当該ウエハＷを不良と判断する方法、接合前と接合後とに信号線路４２０の電気抵抗を測定して、測定値の差が規定値より大きければ当該ウエハＷを不良と判断する方法等も採用できる。これらの方法によれば、亀裂が生じそうになっているウエハＷ、信号線路４２０が破断したものの接触しており導通はしている状態のウエハＷを検出できる。

加圧加熱工程では、接合部２０２へ搬送された複数のウエハＷが、接合装置２４０によりウエハホルダＷＨと共に加圧加熱されて接合される。そして、接合されたウエハＷは、ウエハ取り外し部１６０においてウエハホルダＷＨから取り外され、その後、損傷試験装置３００がウエハＷに形成された信号線路４２０の導通の有無を検出する導通検査工程が実施される。

当該導通検査工程では、損傷試験装置３００が上述の方法によりウエハＷの信号線路４２０の導通の有無を検出する。信号線路４２０の導通が有ることが確認された場合には、当該ウエハＷが、ロボットアーム１７２、１７１、移動ステージ１４２によりウエハカセット１１１、１１２、１１３に搬送される。一方、信号線路４２０の導通が無いことが確認された場合には、当該ウエハＷが、ロボットアーム１７２により不良ウエハ用のウエハラック２９８に搬送される。

ここで、ウエハＷに生じた亀裂が信号線路４２０を横切っている場合には、信号線路４２０が断線する。これにより、信号線路４２０の導通が無い状態となることから、ウエハＷに亀裂が生じていると判断できる。

なお、本製造方法では、信号線路形成工程を、ダイ形成工程の前に実施したが、ダイ形成工程の途中で実施してもよく、また、ダイ形成工程の後に実施してもよい。また、本製造方法では、導通検査工程を、アライメント工程の実施後及び加圧加熱工程の実施後の両方で実施したが、加圧加熱工程の実施後に限ってもよい。さらに、本製造方法では、信号線路４２０が電流伝送路であることから、導通検査工程において信号線路４２０に電流を流して信号線路４２０の導通試験を実施した。しかし、信号線路４２０が光伝送路の場合には、導通検査工程において信号線路４２０に光を流して信号線路４２０の導通試験を実施すればよい。

以上、本実施形態では、アライメント工程後及び加圧加熱接合後のウエハＷにスクライブラインＳＬに沿って複数の区画に亘って延びる信号線路４２０が形成されていることから、ダイＤの単位ではなく、複数のダイＤが並んだダイＤよりも広範な領域単位での損傷試験を実施できる。また、本実施形態では、信号線路４２０が、ウエハＷの面上において区画の間をぬって蛇行しながら延びている。これにより、一本の信号線路４２０を、ウエハＷの面上の広範な領域に張り巡らせることができ、一本の信号線路４２０によりウエハＷの面上における広範な領域の亀裂の発生を検査することができる。

また、本実施形態では、アライメント工程の実施後且つ加圧加熱工程の実施前に、ウエハＷの導通検査工程を実施している。これにより、アライメント工程において亀裂が生じたウエハＷを加圧加熱工程の実施前に、製造工程から取り除くことができる。従って、亀裂のないウエハＷと亀裂のあるウエハＷとが接合されることにより、亀裂が発生していないウエハＷを無駄にすることを防止できる。

次に、ウエハＷの他の実施例について説明する。なお、上記実施例と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

図１０は、他の実施例に係るウエハＷを示す平面図である。この図に示すように、当該ウエハＷでは、スルーホール電極４２７が、信号線路４２０の中間地点に配されている。このウエハＷによれば、信号線路４２０の導通試験の結果、信号線路４２０に導通が無い場合、信号線路４２０の一端側と他端側との何れに断線が生じているのかを試験することができる。

即ち、プローブ３０４をスルーホール電極４２４にプローブ３０５をスルーホール電極４２７に接触させて信号線路４２０の導通試験を実施することにより、信号線路４２０の一端側における断線の有無を検査できる。また、プローブ３０４をスルーホール電極４２７にプローブ３０５をスルーホール電極４２６に接触させて信号線路４２０の導通試験を実施することにより、信号線路４２０の他端側における断線の有無を検査できる。これにより、ウエハＷにおける亀裂が生じていない領域に配されたダイＤを用いて半導体装置を製造することができ、ウエハＷの無駄を減らすことができる。

なお、本実施形態では、スルーホール電極４２７を信号線路４２０の中央部に配したが、中央部より一端側又は他端側にずらして配してもよい。また、複数のスルーホール電極４２７を信号線路４２０上に所定間隔おきに配する等、スルーホール電極４２７の配置、個数は適宜設定できる。

図１１は、他の実施例に係るウエハＷを示す平面図である。この図に示すように、当該ウエハＷでは、複数の信号線路４３０が面上に形成されている。各信号線路４３０は、複数の区画からなる区画群４３２毎に配されている。この区画群４３２は、ダイ形成領域４２２を周方向に複数に分割した一の扇型領域に位置する複数の区画からなる。

各信号線路４３０の一端は、扇型領域の一辺と円弧とが交差する角部に配され、各信号線路４３０は、一端側から当該一辺に沿って内周側へ延び、直角に屈折して他辺に沿って外周側へ延びる。そして、各信号線路４３０は、区画の間をぬって蛇行しながら延びる。各信号線路４３０の一端と他端とは互いに近接する。

このウエハＷによれば、各区画群４３２毎に信号線路４３０の導通の有無を検査できる。従って、ウエハＷにおける亀裂が生じている領域を特定でき、当該領域以外に配されているダイＤを用いて半導体装置を製造できるので、ウエハＷの無駄を減らすことができる。

図１２は、他の実施例に係るウエハＷを示す平面図である。この図に示すように、当該ウエハＷでは、複数の信号線路４４０が面上に形成されている。各信号線路４３０は、Ｘ方向に沿って直線状に延びており、複数の信号線路４３０は、所定間隔おきにＹ方向に配列されている。即ち、各信号線路４４０は、Ｘ方向一端部から他端部まで配列された複数の区画からなる区画行が複数列配列されてなる区画群４４２毎に配されている。

このウエハＷによれば、各区画群４４２毎に信号線路４４０の導通の有無を検査できる。従って、ウエハＷにおける亀裂が生じている領域を特定でき、当該領域以外に配されているダイＤを用いて半導体装置を製造できるので、ウエハＷの無駄を減らすことができる。特に、当該ウエハＷでは、ダイ形成領域４２２が細分化されていることから、ウエハＷの無駄をより一層減らすことができる。

図１３は、他の実施例に係るウエハＷを示す平面図である。この図に示すように、当該ウエハＷでは、信号線路４５０が、ダイ形成領域４２２の最外周の区画における周縁部に沿って延びている。

ここで、ウエハＷに亀裂が生じる場合、亀裂はウエハＷの外周部から内周部にかけて生じる。本実施に係るウエハＷでは、信号線路４５０が、ダイ形成領域４２２の周縁部に沿って周回していることから、ウエハＷに亀裂が生じてダイ形成領域４２２まで延びた場合には、確実に検出できる。

図１４は、他の実施例に係るウエハＷを示す平面図である。この図に示すように、当該ウエハＷでは、信号線路４６０が、ウエハＷの外周縁部に沿って周回している。これにより、ウエハＷに生じた亀裂を、確実に検出できる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

貼り合わせ装置１００の全体構造を模式的に示す平面図である。 アライメント装置１４０単独の構造を模式的に示す断面図である。 アライメント装置１４０の動作を示す図である。 接合装置２４０の概略構成を示す側断面図である。 貼り合わせ装置１００で貼り合わされるウエハＷを露光する露光装置４００の概略構成を示す側面図である。 ウエハＷを示す平面図である。 損傷試験装置３００、３０１の概略を示す図である。 ウエハホルダＷＨ及びウエハＷを示す側断面図である。 複数のダイＤが積層された半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。 他の実施例に係るウエハＷを示す平面図である。 他の実施例に係るウエハＷを示す平面図である。 他の実施例に係るウエハＷを示す平面図である。 他の実施例に係るウエハＷを示す平面図である。 他の実施例に係るウエハＷを示す平面図である。

符号の説明

１００ 貼り合わせ装置、１０１ 筐体、１０２ アライメント部、１１１、１１２、１１３ ウエハカセット、１２０ 制御部、１３０ プリアライナ、１４０ アライメント装置、１４１ 固定ステージ、１４２ 移動ステージ、１４４ 干渉計、１４５ 断熱壁、１４６、２２２、２２４ シャッタ、１５０ ウエハホルダラック、１６０ ウエハ取り外し部、１７１、１７２、２３０ ロボットアーム、２０２ 接合部、２１０ 断熱壁、２２０ エアロック、２４０ 接合装置、２４１ 断熱壁、２４４ 枠体、２４６ 押圧部、２４８ 加圧ステージ、２５０ 受圧ステージ、２５２ 圧力検知部、２５４ 天板、２５６ 底板、２５８ 支柱、２６０ シリンダ、２６２ ピストン、２６６ 支持部、２６７ アクチュエータ、２６８ 第１基板保持部、２７０ ヒータ、２７２ 第２基板保持部、２７４ 懸架部、２７６ ヒータ、２７８、２８０、２８２ ロードセル、２９６ ホルダラック、２９８ ウエハラック、３００ 損傷試験装置、３０１ 損傷試験装置、３０２ 亀裂発生検出回路、３０３ 亀裂発生検出回路、３０４、３０５、３０６、３０７ プローブ、３１０ 枠体、３１２ 天板、３１４ 支柱、３１６ 底板、３４２、３４４ 顕微鏡、３５２ ガイドレール、３５４ Ｘステージ、３５６ Ｙステージ、３６０ 昇降部、３６２ シリンダ、３６４ ピストン、３７２ 反射鏡、４００ 露光装置、４０２ ウエハステージ、４０４ 投影レンズ、４０６ 液浸機構、４０８ 供給部、４１０ 回収部、４１２ 液体、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０ 信号線路、４２２ ダイ形成領域、４２４、４２６、４２７ スルーホール電極、４３２ 区画群、４４２ 区画群、５０、５２ 端子部

Claims (11)

1. スクライブラインにより区画された複数のダイが形成されるウエハであって、
   前記複数のダイが形成された状態で、前記スクライブラインに沿って複数の区画に亘って延びる損傷試験用の信号線路が形成されているウエハ。
2. 前記信号線路が、前記複数のダイが形成された状態で、区画の間をぬって蛇行しながら延びる請求項１に記載のウエハ。
3. 前記信号線路が、前記複数のダイが形成された状態で、複数の区画を有する区画群毎に配される請求項１又は請求項２に記載のウエハ。
4. 前記信号線路が、前記複数のダイが形成された状態で、最外周の区画における周縁部に沿って延びる請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のウエハ。
5. 複数のダイが形成されるウエハであって、
   板面の周縁部に沿って延びる損傷試験用の信号線路が形成されているウエハ。
6. スクライブラインにより区画された複数のダイをウエハに形成するダイ形成工程と、
   前記複数のダイが形成された状態で、前記スクライブラインに沿って複数の区画に亘って延びる損傷試験用の信号線路を形成する信号線路形成工程と、
   前記ダイ形成工程の実施後及び前記信号線路形成工程の実施後に、複数の前記ウエハを重ね合わせて接合するウエハ接合工程と、
   重ね合わされた複数の前記ウエハに形成された前記信号線路における信号の導通の状態を検査する導通検査工程と、
   を備える半導体装置の製造方法。
7. 前記導通検査工程では、重ね合わされた複数の前記ウエハに形成された前記信号線路の電気抵抗を測定する請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記ウエハ接合工程は、
   複数の前記ウエハをアライメント調整しつつ重ね合せるアライメント工程と、
   前記アライメント工程の実施後に、重ね合わされた複数の前記ウエハを加圧加熱して接合する加圧加熱工程と、
   を備え、
   前記導通検査工程は、前記アライメント工程の実施後及び前記加圧加熱工程の実施後の両方で実施される請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
9. スクライブラインにより区画された複数のダイをウエハに形成するダイ形成部と、
   前記複数のダイが形成された状態で、前記スクライブラインに沿って複数の区画に亘って延びる損傷試験用の信号線路を形成する信号線路形成部と、
   複数の前記ウエハを重ね合わせて接合するウエハ接合部と、
   重ね合わされた複数の前記ウエハに形成された前記信号線路における信号の導通の状態を検査する導通検査部と、
   を備える半導体装置の製造装置。
10. 前記導通検査部は、重ね合わされた複数の前記ウエハに形成された前記信号線路の電気抵抗を測定する請求項９に記載の半導体装置の製造装置。
11. 前記ウエハ接合部は、
    複数の前記ウエハをアライメント調整しつつ重ね合せるアライメント部と、
    前記アライメント部によるアライメント調整の実施後に、重ね合わされた複数の前記ウエハを加圧加熱して接合する加圧加熱部と、
    を備え、
    前記導通検査部は、前記アライメント部によるアライメント調整の実施後及び前記加圧加熱部による加圧加熱処理の実施後の両方で、前記信号線路における信号の導通の有無を検出する請求項９に記載の半導体装置の製造装置。

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