JP6415479B2 - Exposure apparatus, exposure method, and semiconductor package manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、露光装置、露光方法、及び物品製造方法に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus, an exposure method, and an article manufacturing method.
近年、FOWLP(Fan Out Wafer Level Packaging)と呼ばれる半導体デバイスのパッケージング方法が、半導体デバイス製造工程に取り入れられてきている。FOWLPにおいては、図1に示すような、前工程処理が終わりダイシングされた複数の半導体チップ101を並べてモールド材102で固めた基板100が構成される。このような基板100は再構成基板ともよばれる。そして、この基板100に対して、露光装置などによるマイクロリソグラフィ技術を用いて、図2に示すような配線層103、電極パッド104などが形成される。FOWLPにおいては、図2から分かるように、配線層103、電極パッド104は、半導体チップ101上のみならず、モールド材102上にも形成される。
In recent years, a semiconductor device packaging method called FOWLP (Fan Out Wafer Level Packaging) has been incorporated into a semiconductor device manufacturing process. In FOWLP, as shown in FIG. 1, a
パッケージングの高密度化のため、特に配線層103は微細なものが多く、線幅は数μm程度となる。このため、露光装置を用いてこれらのパターニングを行う場合、基板の高さ方向の位置合わせが重要となる。この高さ方向の位置合わせにおいては、基板の高さをあらかじめ計測し、基板を保持するステージの高さを調整することが一般的である。
In order to increase the packaging density, the
しかし、モールド材102の平坦化は難しく、図3に示すように、モールド材102には、表面の粗さ3a、凹み3b、あるいは凸部3cなどが存在するため、高精度な基板の高さ計測が難しい。このような課題に対しては、従来、基板の高さ計測により得られた計測値が異常であると判断される場合、基板の高さ方向の位置合わせ制御においてはその計測値を除外するといった対策が行われる。例えば特許文献1は、基板の高さを計測するための複数のセンサで露光領域内の段差形状を計測し、その計測結果に基づき、複数のセンサのうち基板の高さ方向の位置合わせ制御に用いるセンサを選択する技術を開示している。
However, it is difficult to flatten the
しかし、従来技術によれば、基板の状態によっては、基板の高さ計測の結果の正常、異常の判断が正しく行われず、不適切な基板の高さ位置合わせが行われ、微細なパターニングができない場合があった。 However, according to the prior art, depending on the state of the substrate, whether the substrate height measurement result is normal or abnormal cannot be determined correctly, improper substrate height alignment is performed, and fine patterning cannot be performed. There was a case.
本発明は、半導体チップとモールド材とを含む基板に形成される配線層の高精度化に有利な技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a technique advantageous for increasing the accuracy of a wiring layer formed on a substrate including a semiconductor chip and a molding material.
本発明の一側面によれば、切り出されて基板上に配置された半導体チップと、該半導体チップの周囲に配置され、前記基板に対する前記半導体チップの位置を固定する固定材とを有する基板の露光領域を露光する露光装置であって、前記基板を保持して移動するステージと、前記ステージに保持された前記基板の露光領域の複数の計測点であって、前記半導体チップの上に位置する計測点と前記固定材の上に位置する計測点とを含む複数の計測点において前記基板の高さを計測する計測部と、制御部とを有し、前記制御部は、前記基板における前記半導体チップの配置に基づいて、前記複数の計測点のうち前記半導体チップの上に位置する計測点の重みよりも、前記固定材の上に位置する計測点における重みが小さくなるように、前記複数の計測点におけるそれぞれの計測結果に重み付けを行い、該重み付けがされた計測結果に基づいて、前記ステージの高さ及び傾きの少なくともいずれかを制御し、前記ステージの高さ及び傾きの少なくともいずれかが制御された状態で前記半導体チップからの配線を構成するために前記基板の露光領域を露光することを特徴とする露光装置が提供される。 According to an aspect of the present invention, there is provided a substrate having a semiconductor chip cut out and disposed on the substrate, and a fixing member disposed around the semiconductor chip and fixing the position of the semiconductor chip with respect to the substrate. An exposure apparatus that exposes an exposure area, the stage holding and moving the substrate, and a plurality of measurement points of the exposure area of the substrate held on the stage, and positioned on the semiconductor chip A measurement unit that measures the height of the substrate at a plurality of measurement points including a measurement point and a measurement point located on the fixing material; and a control unit, wherein the control unit includes the semiconductor on the substrate. based on the placement of the chip, the plurality of than the weight of the measurement points located on the semiconductor chip of the measuring points, as the weight at the measurement point located on the fixed member is reduced, the plurality of It performs weighting to each of the measurement result in the measurement point, based on the weighted metrology results, control at least one of the height and tilt of the stage, at least one of the height and tilt of the stage An exposure apparatus is provided that exposes an exposure region of the substrate in order to configure wiring from the semiconductor chip in a controlled state .
本発明によれば、半導体チップとモールド材とを含む基板に形成される配線層の高精度化に有利な技術を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique advantageous for the precision improvement of the wiring layer formed in the board | substrate containing a semiconductor chip and a mold material can be provided.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の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本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It shows only the specific example advantageous for implementation of this invention. Moreover, not all combinations of features described in the following embodiments are indispensable for solving the problems of the present invention.
図4は、実施形態における露光方法を実施する露光装置の構成を示す図である。露光装置は、光源401を有する。光源401は、i線水銀ランプやエキシマレーザなどで構成されうる。照明光学系402は、光源401からの光を導光してマスク403を照明する。マスク403には投影されるべきパターンが描かれている。マスク403を通過した光は、投影光学系404を通して、基板100に達する。本実施形態において、基板100は、FOWLPにより得られた、いわゆる再構成基板である。この再構成基板は、図1に示されるように、前工程処理が終わりダイシングされた1つ以上の半導体チップ101を配置し、半導体チップ101の周囲にモールド材102(例えば、エポキシ樹脂)を配置することにより構成される。そして、この基板100に対して、露光装置を用いて、図2に示すような配線層103、電極パッド104などが形成される。FOWLPにおいては、図2から分かるように、配線層103、電極パッド104は、半導体チップ101上のみならず、モールド材102上にも形成される。図1では半導体チップ101間は配線層103で接続されていないが、場合によっては、異なる特性の複数の半導体チップが配線層により接続されるものもある。
FIG. 4 is a view showing the arrangement of an exposure apparatus that performs the exposure method according to the embodiment. The exposure apparatus has a
マスク403に描かれたパターンが投影光学系404を介して基板100の表面に投影される。投影されたマスクパターンの像は、あらかじめ基板100の表面に塗布されていたレジストやポリイミドなどの感光性の材料を反応させる。それを現像することにより、基板100の表面にパターンが形成される。
A pattern drawn on the
基板100は、基板を保持して移動する基板ステージ405に保持されており、基板ステージ405をステップ移動させて所定の露光領域を露光することを繰り返して基板100の表面全体にわたって露光を行うことができる。基板ステージ405は、不図示の干渉計やエンコーダなどの位置計測装置を通じて、その位置や姿勢が高精度に管理されており、それによって高精度な重ね合わせ露光を実現している。
The
露光の際は、マスクパターンの像の位置に基板の高さ及び傾きを合わせるため、計測部406(例えばフォーカスセンサ)で基板の高さを計測し、その計測結果に基づき、基板ステージ405の高さ及び傾きの少なくともいずれかが制御される。なお、以下では、基板ステージ405の高さ及び傾きの少なくともいずれかを制御することを、単に「基板の高さ位置合わせ」という場合もある。
At the time of exposure, in order to match the height and tilt of the substrate to the position of the image of the mask pattern, the height of the
なお、図4において、計測部406は光学的な検出を行うフォーカスセンサとして描かれているが、これに限らず、静電容量センサや圧力センサ等を用いた他の検出方式でもよい。基板の高さ及び傾きを計測するため、図5に示すように、露光領域501内には計測部406によってフォーカス状態が計測される複数の計測点502が含まれる。図5では9つの計測点502が格子状に配置されているが、配置数、配置位置はこれに限定されない。
In FIG. 4, the
また、計測部406、基板ステージ405、投影光学系404などは、制御部407に接続されている。制御部407は、不図示の記憶部を含み、計測部406で計測された基板の高さや傾きの情報など種々の情報を記憶するとともに、基板ステージ405などに駆動指令を出して制御する。制御部407は、例えば、基板ステージ405をステップ移動させて露光領域501を露光することを繰り返して基板全体を露光する、いわゆるステップアンドリピート方式で露光を行うよう制御することができる。
In addition, the
本実施形態における露光装置の構成は概ね以上のとおりである。以下、この露光装置による露光方法を説明する。 The configuration of the exposure apparatus in the present embodiment is generally as described above. Hereinafter, an exposure method using this exposure apparatus will be described.
制御部407は、露光領域501の大きさ及び位置の情報、及び、露光領域501における計測点502の位置の情報を、あらかじめ保持している。通常、図6に示すように、半導体チップ101に対し露光領域501の方が大きく、1つの露光領域501に半導体チップ101が複数含まれる。つまりこの場合には、1回の露光で複数の半導体チップが同時に露光されうる。
The
制御部407には、基板100における半導体チップ101の配置に関する設計データが入力される。設計データは例えば、不図示の操作画面を介してユーザにより入力され、制御部407の記憶部に記憶される。設計データは、例えば、個々の半導体チップ101のサイズ及び基板100における配置位置の情報、または、半導体チップ101の外形形状の情報を含む。制御部407は、複数の計測点のそれぞれが、半導体チップ101の上に位置するかモールド材102の上に位置するかを判定する。これは、例えば、露光領域501の大きさ及び位置、露光領域501における計測点502の位置等の既知の情報と、入力された設計データに含まれる半導体チップ101のサイズ及び配置位置の情報とに基づいて判定される。図6においては、半導体チップ101上に位置する計測点が601で、モールド材102上に位置する計測点が602で示されている。例えば、9個の計測点502が図5に示されるように配置されている場合、図6に示されるように、それらのうち4個の計測点601が半導体チップ101上に位置し、5個の計測点602がモールド材102上に位置する。
Design data relating to the arrangement of the
前述の通り、モールド材102の平坦化は難しく、半導体チップ101に比べて、表面が粗い、凹凸があるため、高精度な基板の高さ計測が難しいという課題がある。そこで本実施形態の露光方法においては、制御部407が半導体チップ101上に位置する計測点での計測結果のみに基づいて、露光時の基板の高さ位置合わせを実施する。半導体チップ101に比べて平坦ではないモールド材102上の計測点602の計測結果を露光時の基板の高さ位置合わせに用いないことで、高精度なフォーカス制御が可能であり、微細な配線層の形成を実現することができる。
As described above, it is difficult to planarize the
図6では、1つの露光領域501に半導体チップ101が複数含まれる例を示したが、図7のように、1つの露光領域501に含まれる半導体チップ101が1つだけの場合でも、上記と同様の方法を適用することができる。図7の例においても、制御部407は、複数の計測点のそれぞれについて、半導体チップ101上に位置するかモールド材102上に位置するかを判定する。
FIG. 6 shows an example in which a plurality of
上述の説明では、制御部407が半導体チップ101上に位置する計測点の計測結果のみに基づき、露光時の基板の高さ位置合わせを実施するようにした。しかし、モールド材102上に位置する計測点の計測結果を完全に無効とはせず、複数の計測点におけるそれぞれの計測結果に重み付けを行い、該重み付けがされた計測結果に基づいて、前記基板の高さ及び傾きの少なくともいずれかを制御するようにしてもよい。例えば、半導体チップ101上に位置する計測点よりも、モールド材102上に位置する計測点の計測結果に対する重みを小さくする。こうすることで、例えば半導体チップ101上に位置する計測点の数が十分に確保できない場合に、モールド材102上に位置する計測点が重みを小さくした上で利用され、基板の高さ位置合わせの精度を維持することができる。なお、上述の説明のようにモールド材102上に位置する計測点の計測結果を完全に無効とする場合には、モールド材102上に位置する計測点の計測結果に対する重みを0にすればよい。これにより、該計測点の計測結果が除外される。また、半導体チップ101の配置に関する設計データに基づいて、計測部406による複数の計測点502が半導体チップ101上にのみ配置されるように計測部406を調整してもよい。また、半導体チップ101の配置に関する設計データに基づいて、半導体チップ101上の計測点502を追加して、計測点の数を増やして、計測してもよい。
In the above description, the
<物品製造方法の実施形態>
本発明の実施形態に係る物品製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程(基板を露光する工程)と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程(酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等)を含む。本実施形態の物品製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。
<Embodiment of article manufacturing method>
The article manufacturing method according to the embodiment of the present invention is suitable for manufacturing an article such as a micro device such as a semiconductor device or an element having a fine structure. In the article manufacturing method of the present embodiment, a latent image pattern is formed on the photosensitive agent applied to the substrate using the above-described exposure apparatus (a step of exposing the substrate), and the latent image pattern is formed in this step. Developing the substrate. Further, the manufacturing method includes other well-known steps (oxidation, film formation, vapor deposition, doping, planarization, etching, resist stripping, dicing, bonding, packaging, and the like). The article manufacturing method of this embodiment is advantageous in at least one of the performance, quality, productivity, and production cost of the article as compared with the conventional method.
100:基板、401:光源、402:照明光学系、403:マスク、404:投影光学系、405:基板ステージ、406:計測部、407:制御部 100: substrate, 401: light source, 402: illumination optical system, 403: mask, 404: projection optical system, 405: substrate stage, 406: measurement unit, 407: control unit
Claims (14)
前記基板を保持して移動するステージと、
前記ステージに保持された前記基板の露光領域の複数の計測点であって、前記半導体チップの上に位置する計測点と前記固定材の上に位置する計測点とを含む複数の計測点において前記基板の高さを計測する計測部と、
制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記基板における前記半導体チップの配置に基づいて、前記複数の計測点のうち前記半導体チップの上に位置する計測点の重みよりも、前記固定材の上に位置する計測点における重みが小さくなるように、前記複数の計測点におけるそれぞれの計測結果に重み付けを行い、該重み付けがされた計測結果に基づいて、前記ステージの高さ及び傾きの少なくともいずれかを制御し、
前記ステージの高さ及び傾きの少なくともいずれかが制御された状態で前記半導体チップからの配線を構成するために前記基板の露光領域を露光することを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus that exposes an exposure region of a substrate having a semiconductor chip cut out and disposed on the substrate, and a fixing material disposed around the semiconductor chip and fixing the position of the semiconductor chip with respect to the substrate. And
A stage for holding and moving the substrate;
A plurality of measurement points in the exposure area of the substrate held on the stage, wherein the measurement points include a measurement point located on the semiconductor chip and a measurement point located on the fixing material. A measurement unit for measuring the height of the substrate;
A control unit;
Have
The control unit, based on the arrangement of the semiconductor chip on the substrate, in a measurement point located on the fixing material rather than a weight of the measurement point located on the semiconductor chip among the plurality of measurement points. Weighting each measurement result at the plurality of measurement points so as to reduce the weight , and controlling at least one of the height and inclination of the stage based on the weighted measurement result,
An exposure apparatus that exposes an exposure area of the substrate in order to form a wiring from the semiconductor chip in a state in which at least one of a height and an inclination of the stage is controlled .
前記露光領域における前記複数の計測点の位置と、前記半導体チップのサイズ及び前記基板における前記半導体チップの位置の少なくとも一方を示す情報とに基づいて、前記複数の計測点のそれぞれが、前記半導体チップの上に位置するか前記固定材の上に位置するかを判定することを特徴とする請求項3に記載の露光装置。 The controller is
And positions of the plurality of measurement points in the exposure area, on the basis of the information indicating at least one of the position of the semiconductor chip in size and the substrate of the semiconductor chip, each of said plurality of measurement points, the semiconductor an apparatus according to either positioned on the fixed member or located on the chip to claim 3, wherein the stamp Teisu Rukoto.
前記基板を保持して移動するステージと、
前記ステージに保持された前記基板の露光領域の複数の計測点であって、前記半導体チップの上に位置する計測点と前記固定材の上に位置する計測点とを含む複数の計測点において前記基板の高さを計測可能な計測部と、
制御部と、
を有し、
前記計測部は、前記複数の計測点のうち、前記半導体チップの上に位置する計測点のみにおいて前記基板の高さを計測し、
前記制御部は、前記計測部によって計測された計測結果に基づいて、前記ステージの高さ及び傾きの少なくともいずれかを制御し、前記ステージの高さ及び傾きの少なくともいずれかが制御された状態で前記半導体チップからの配線を構成するために前記基板の露光領域を露光することを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus that exposes an exposure region of a substrate having a semiconductor chip cut out and disposed on the substrate, and a fixing material disposed around the semiconductor chip and fixing the position of the semiconductor chip with respect to the substrate. And
A stage for holding and moving the substrate;
A plurality of measurement points in the exposure area of the substrate held on the stage, wherein the measurement points include a measurement point located on the semiconductor chip and a measurement point located on the fixing material. A measurement unit capable of measuring the height of the substrate;
A control unit;
Have
The measurement unit measures the height of the substrate only at the measurement points located on the semiconductor chip among the plurality of measurement points,
The control unit controls at least one of the height and inclination of the stage based on the measurement result measured by the measurement unit, and is in a state in which at least one of the height and inclination of the stage is controlled. An exposure apparatus that exposes an exposure area of the substrate in order to form wiring from the semiconductor chip .
ステージに保持された前記基板の露光領域の複数の計測点であって、前記半導体チップの上に位置する計測点と前記固定材の上に位置する計測点とを含む複数の計測点において前記基板の高さを計測する工程と、
前記基板における前記半導体チップの配置に基づいて、前記複数の計測点のうち前記半導体チップの上に位置する計測点における計測結果の重みよりも、前記固定材の上に位置する計測点における計測結果の重みが小さくなるように、前記複数の計測点におけるそれぞれの計測結果に重み付けを行う工程と、
前記重み付けがされた計測結果に基づいて、前記ステージの高さ及び傾きの少なくともいずれかを制御する工程と、
前記ステージの高さ及び傾きの少なくともいずれかが制御された状態で前記半導体チップからの配線を構成するために前記基板の露光領域を露光する工程と、
を有することを特徴とする露光方法。 An exposure method for exposing an exposure region of a substrate having a semiconductor chip cut out and disposed on the substrate, and a fixing material disposed around the semiconductor chip and fixing the position of the semiconductor chip with respect to the substrate. And
The substrate at a plurality of measurement points which are a plurality of measurement points in the exposure area of the substrate held on a stage, including measurement points located on the semiconductor chip and measurement points located on the fixing material. The process of measuring the height of
Based on the arrangement of the semiconductor chip on the substrate, the measurement result at the measurement point located on the fixing material rather than the weight of the measurement result at the measurement point located on the semiconductor chip among the plurality of measurement points. Weighting each measurement result at the plurality of measurement points so that the weight of
Controlling at least one of the height and inclination of the stage based on the weighted measurement result;
Exposing an exposure area of the substrate to configure wiring from the semiconductor chip in a state in which at least one of the height and inclination of the stage is controlled;
An exposure method comprising:
ステージに保持された前記基板の露光領域の複数の計測点のうち、前記半導体チップの上に位置する計測点のみにおいて前記基板の高さを計測する工程と、
前記計測された計測結果に基づいて、前記ステージの高さ及び傾きの少なくともいずれかを制御する工程と、
前記ステージの高さ及び傾きの少なくともいずれかが制御された状態で前記半導体チップからの配線を構成するために前記基板の露光領域を露光する工程と、
を有することを特徴とする露光方法。 An exposure method for exposing an exposure region of a substrate having a semiconductor chip cut out and disposed on the substrate, and a fixing material disposed around the semiconductor chip and fixing the position of the semiconductor chip with respect to the substrate. And
Of the plurality of measurement points of the exposure area of the substrate held on the stage, the step of measuring the height of the substrate only at the measurement points located on the semiconductor chip;
Controlling at least one of the height and inclination of the stage based on the measured measurement result;
Exposing an exposure area of the substrate to configure wiring from the semiconductor chip in a state in which at least one of the height and inclination of the stage is controlled;
An exposure method comprising:
ステージに保持された前記基板の露光領域の複数の計測点であって、前記半導体チップの上に位置する計測点と前記固定材の上に位置する計測点とを含む複数の計測点において前記基板の高さを計測する工程と、
前記基板における半導体チップの配置に基づいて、前記複数の計測点のうち前記半導体チップの上に位置する計測点における計測結果の重みよりも、前記固定材の上に位置する計測点における計測結果の重みが小さくなるように、前記複数の計測点におけるそれぞれの計測結果に重み付けを行う工程と、
前記重み付けがされた計測結果に基づいて、前記ステージの高さ及び傾きの少なくともいずれかを制御する工程と、
前記ステージの高さ及び傾きの少なくともいずれかが制御された状態で前記半導体チップからの配線を構成するために前記基板の露光領域を露光する工程と、
を有することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。 Cut out a semiconductor chip disposed on the substrate, disposed around the semiconductor chip to the substrate and a fixing member for fixing the position of said semiconductor chip to said substrate, wiring from the semiconductor chip a method of manufacturing a semi-conductor package by configuring,
The substrate at a plurality of measurement points which are a plurality of measurement points in the exposure area of the substrate held on a stage, including measurement points located on the semiconductor chip and measurement points located on the fixing material. The process of measuring the height of
Based on the arrangement of the semiconductor chip on the substrate, the measurement result at the measurement point located on the fixing material is more than the weight of the measurement result at the measurement point located on the semiconductor chip among the plurality of measurement points. Weighting each measurement result at the plurality of measurement points so as to reduce the weight ; and
Controlling at least one of the height and inclination of the stage based on the weighted measurement result;
Exposing an exposure area of the substrate to configure wiring from the semiconductor chip in a state in which at least one of the height and inclination of the stage is controlled;
A method for manufacturing a semiconductor package, comprising:
ステージに保持された前記基板の露光領域の複数の計測点のうち、前記半導体チップの上に位置する計測点のみにおいて前記基板の高さを計測する工程と、
前記計測された計測結果に基づいて、前記ステージの高さ及び傾きの少なくともいずれかを制御する工程と、
前記ステージの高さ及び傾きの少なくともいずれかが制御された状態で前記半導体チップからの配線を構成するために前記基板の露光領域を露光する工程と、
を有することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。 Cut out a semiconductor chip disposed on the substrate, disposed around the semiconductor chip to the substrate and a fixing member for fixing the position of said semiconductor chip to said substrate, wiring from the semiconductor chip a method of manufacturing a semi-conductor package by configuring,
Among the plurality of measurement points in the exposure area of the substrate held on the stage, a step of measuring the height of the substrate at only the measurement point located on the front Symbol semiconductors chips,
Controlling at least one of the height and inclination of the stage based on the measured measurement result;
Exposing an exposure area of the substrate to configure wiring from the semiconductor chip in a state in which at least one of the height and inclination of the stage is controlled;
A method for manufacturing a semiconductor package, comprising:
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