JP2018138990A - 再構成ウェハーのリソグラフィ処理のための焦点制御のための走査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】焦点深度および焦点面を有するリソグラフィツールにおいて、再構成ウェハー上の表面トポグラフィを測定し、各露光フィールドの高さに焦点面を合せる方法を提供する。【解決手段】ラインスキャナを用いて、再構成ウェハー１００を走査して、ＩＣチップ１４０によって画定された再構成ウェハーの表面トポグラフィを測定する。各露光フィールドについて、ｉ）所与の露光フィールド内のＩＣチップのフォトレジスト層が焦点深度内に入るように、再構成ウェハーの位置および／または向きを調整するステップと、ｉｉ）所与の露光フィールドのＩＣチップのフォトレジスト層にパターン形成させるためにリソグラフィツールを用いて露光を行うステップと、を含む。【選択図】図７

Description

関連出願のデータ
本出願は、２０１６年１２月８日に出願された米国仮出願第６２／４３１，６８３号（発明の名称：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｆｏｒ Ｆｏｃｕｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｏｒ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｏｆ Ｒｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅｄ Ｗａｆｅｒｓ）に係る優先権を主張する。この出願には、参照によりその開示内容の全てが組み込まれる。

本開示は、再構成ウェハーのリソグラフィ処理に関し、特に、再構成ウェハーのリソグラフィ処理のための焦点制御のための走査方法に関する。

集積回路（ＩＣ）チップのような半導体デバイスの製造において、半導体ウェハーが使用される。半導体ウェハーは、一連のプロセスを用いて多様な３次元ＩＣ構造も形成する基板として機能する。いったんＩＣチップが形成されると、当該ＩＣチップは、最終のＩＣ装置を形成するために、封止される必要がある、すなわち、支持基板においてカプセル化される必要がある。

封止工程に対する１つの手法として、再構成ウェハーを使用することが含まれる。再構成ウェハーのサイズは、３００ｍｍのシリコンウェハーと同様とすることができるし、また、再構成ウェハーは、任意の合理的な寸法および形状であってもよい。再構成ウェハーは、樹脂でできている。樹脂は、金型に注入される。樹脂が固化している間、既知の良好なＩＣチップ（ダイス）が、所定の（任意の）位置で樹脂の表面に埋め込まれる。次いで、樹脂を固化させることができ、それによってＩＣチップを所定の（任意の）位置に固定する。

再構成ウェハーが製造された後、所定の（任意の）ＩＣチップを電気的に接続するためにリソグラフィ処理が実行される。リソグラフィ処理には、露光フィールドを有し、当該露光フィールド上で１ミクロンから２０ミクロンの範囲の焦点深度を有するリソグラフィツールを使用して、１ミクロンから１０ミクロンの範囲の幅を有することができるライン特徴部を形成することが含まれる。

理想的には、各ＩＣチップは、その表面がｚ方向の高さｈの表面において所定の（任意の）（ｘ，ｙ）座標位置に配置され、対応するｚ平面内に存在している。１つまたは複数のＩＣチップは、露光フィールド内に存在してもよい。ある場合には、１つまたは複数のＩＣチップは、所与の露光フィールド内の１つまたは複数のモジュールとともに、１つのモジュールを画定するために使用される。リソグラフィツールは、再構成ウェハーに対して、ステップ・アンド・リピート方式、または、ステップ・アンド・スキャン方式で、相対的に移動し、再構成ウェハーによって支持されるモジュールのすべてを処理する。

理想的な条件下では、所与の露光フィールド内のＩＣチップの表面がリソグラフィツールの焦点深度内にあるかどうかについて懸念することなく、リソグラフィ処理を容易に実行することができる。しかし、残念ながら、ＩＣチップの位置は、ＩＣチップの理想的な位置に対して、通常、かなりの誤差がある。 例えば、ＩＣチップが樹脂内に置かれると、ＩＣチップはわずかに動くことができ、例えば、上下に傾いたり、回転し得る。ＩＣチップの高さがすべて同じではなく、同じｚ平面内とならないように、ＩＣチップは樹脂内にめり込んでいてもよく、または、樹脂内にそれほど深くめり込んでいなくてもよい。樹脂が硬化することで、ある程度の収縮が発生し、その収縮がＩＣチップの移動の原因となりうる。このため、所与の露光フィールド内のＩＣチップの表面は、すべて共通の平面内に存在するわけではない。

本開示の１つの側面は、ＩＣチップを支持する再構成ウェハーを処理する方法であって、再構成ウェハーを、焦点深度および焦点面を有し、前記再構成ウェハー上の露光フィールドを画定するリソグラフィツールに、動作可能に配置するステップを含み、各露光フィールドには、少なくとも１つの前記ＩＣチップが含まれる。
また、当該方法は、前記再構成ウェハーの表面トポグラフィを測定するために、複数の高さセンサ素子を備えるラインスキャナを用いて、前記再構成ウェハーの少なくとも１回の走査を実行するステップを含み、前記表面トポグラフィは、前記複数のＩＣチップによって画定される。
また、当該方法は、所与の露光フィールドに対して、
ｉ）前記所与の露光フィールド内の前記ＩＣチップの前記フォトレジスト層が前記焦点深度内に入るように、リソグラフィツールの前記焦点面に対して前記再構成ウェハーの位置および向きの少なくとも一方を調整するステップと、
ｉｉ）前記所与の露光フィールドの前記ＩＣチップの前記フォトレジスト層にパターン形成させるために前記リソグラフィツールを用いて露光を行うステップと、を含む。再構成ウェハーの全体を処理するために、ステップｉ）およびｉｉ）を繰り返し実行することができる。

本開示の別の側面は、上面がフォトレジスト層でコーティングされたＩＣチップを支持する再構成ウェハーを処理する方法である。
当該方法は、ａ）再構成ウェハーを、焦点深度および焦点面を有し、前記再構成ウェハー上の露光フィールドを画定するリソグラフィツールに、動作可能に配置するステップを含み、各露光フィールドは、少なくとも１つの前記ＩＣチップを含む。
また、当該方法は、ｂ）前記再構成ウェハーの表面トポグラフィを測定するために、長手方向に沿って配置された複数の高さセンサ素子を備えるラインスキャナを用いて、前記再構成ウェハーの少なくとも１回の走査を実行するステップを含み、前記表面トポグラフィは、前記複数のＩＣチップによって画定される。
また、当該方法は、
ｃ）所与の露光フィールドに対して、
ｉ）前記所与の露光フィールド内の前記ＩＣチップの前記フォトレジスト層が前記焦点深度内に入るように、リソグラフィツールの前記焦点面に対して前記再構成ウェハーの位置および向きの少なくとも一方を調整するステップと、
ｉｉ）前記所与の露光フィールドの前記ＩＣチップの前記フォトレジスト層にパターン形成させるために前記リソグラフィツールを用いて露光を行うステップと、を含む。
また、当該方法は、ｄ）前記露光フィールドのそれぞれに対して、前記ステップｃ）を繰り返し実行するステップを含む。

本開示の別の側面は、上記の方法であって、当該方法は、ステップｄ）の後において、ｅ）前記ＩＣチップの前記上面の各導体構造を形成するために、前記ＩＣチップのパターン形成された前記フォトレジスト層を処理するステップをさらに備える。

本開示の別の側面は、上記の方法であって、前記高さセンサ素子は、それぞれ、幅Ｗと、中央位置間の間隔Ｓとを有しており、Ｓ＞Ｗを満たす。当該方法は、ステップｂ）において、前記再構成ウェハーの前記上面に対して第１の走査を実行し、前記高さセンサの前記幅Ｗ以上のシフト量により、前記再構成ウェハーに対して前記長手方向において前記ラインスキャナをシフトさせることで、前記ラインスキャナのシフトされた位置を画定し、前記シフトされた位置の前記ラインスキャナを用いて、前記再構成ウェハーの前記上面に対して第２の走査を実行するステップをさらに備える。

本開示の別の側面は、上記の方法であって、前記再構成ウェハーに対して少なくとも１回の走査を実行する前記ステップｂ）は、前記ラインスキャナおよび前記再構成ウェハーの両方を移動させることを含む。

本開示の別の側面は、上記の方法であって、導体特徴部をそれぞれ含む再分配層を形成するために、パターン形成された前記フォトレジスト層を処理するステップをさらに備える。

本開示の別の側面は、上記の方法であって、前記高さセンサ素子は、それぞれ、幅と、中央位置間の間隔とを有している。当該方法は、
第１の中央位置間の間隔で、第１の走査を実行し、
第２の中央位置間の間隔を規定するために、前記中央位置間の間隔を変更し、
前記第２の中央位置間の間隔で、第２の走査を実行する、
ステップをさらに備える。

本開示の別の側面は、上記の方法であって、前記高さセンサは、機械リンク特徴部に機械的に接続されており、前記中央位置間の間隔を変更するステップは、前記機械リンク特徴部を作動させるステップを含む。

本開示の別の側面は、上記の方法であって、前記露光フィールドは、交差走査方向において、フィールドピッチを有しており、前記高さセンサ素子は、それぞれ、幅Ｗと、中央位置間の間隔Ｓとを有しており、Ｓ＞Ｗであり、Ｓは、前記フィールドピッチｐＦを整数で割った分数である。

本開示の別の側面は、上記の方法であって、ステップｂ）は、１つの露光フィールド当たり３回以上１０００回以下の高さ測定を行うステップを含む。

さらなる特徴及び利点は、以下の詳細な説明で示されており、当該説明から部分的に当業者には容易に明らかとなる、あるいは、実施例に記載された説明、特許請求の範囲、並びに添付の図面に記載されているように実施することによって、当業者に認識される。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明の両者は例示にすぎないことを理解すべきであり、特許請求の範囲の性質および特徴を理解するための概要または枠組みを提供しているだけである。

これらの及び本発明の非限定的な実施形態の他の態様及び特徴は、添付の図面と併せて本発明の特定の非限定的な実施形態の以下の説明を検討することで当業者に明らかになるであろう。

添付の図面は、さらなる理解を深めるために含められており、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する。添付図面は、１または複数の実施形態を例示するものであり、詳細な説明と共に様々な実施形態の原理および動作を説明する。したがって、本開示は、添付の図面とともに考慮されることで、以下の詳細な説明からより完全に理解されるであろう。
図１は、本明細書で開示される方法を実行するために用いられる一例としてのリソグラフィツールの概略図である。 図２は、一例としての再構成ウェハーの上面図である。 図３Ａは、一例としての再構成ウェハーを露光フィールドの１つで取得したｘ−ｚ断面図であり、ＩＣチップの上面が全て同一平面内に存在する理想的な場合を示す図である。 図３Ｂは、図３Ａと同様の図であり、ＩＣチップの上面が同一平面内にない場合における一例としての再構成ウェハーを示す図である。 図３Ｃは、図３Ｂと同様の図であり、封止処理の一部としてのＩＣチップ間の電気的な相互接続を形成するためのフォトリソグラフィ処理の一部として、ＩＣチップがフォトレジスト層で覆われている場合の一例を示す図である。 図４Ａは、ＩＣチップアセンブリの一部を、視点を上方にずらして見た部分分解図であり、再構成ウェハーの上面およびＩＣチップの上面上に形成された再分布層を示す図である。 図４Ｂは、図４ＡのＩＣチップアセンブリの断面図であり、再分配層の導体パッド上に配置された半田ボールを示す図である。 図５Ａは、一例としての露光フィールドの上面図であり、露光フィールド内のＩＣチップの異なる配置を示しており、それぞれの露光フィールド内の一例としてのモジュールを示す図である。 図５Ｂは、一例としての露光フィールドの上面図であり、露光フィールド内のＩＣチップの異なる配置を示しており、それぞれの露光フィールド内の一例としてのモジュールを示す図である。 図５Ｃは、一例としての露光フィールドの上面図であり、露光フィールド内のＩＣチップの異なる配置を示しており、それぞれの露光フィールド内の一例としてのモジュールを示す図である。 図６Ａは、図２と同様の図であり、本明細書で開示される方法を実行するために用いられるライン走査高さ測定システムの実施形態を示す図である。 図６Ｂは、ラインスキャナの拡大図であり、ラインスキャナを構成するセンサ素子の異なる構成を示す図である。 図６Ｃは、ラインスキャナの拡大図であり、ラインスキャナを構成するセンサ素子の異なる構成を示す図である。 図７は、図３Ｃと同様に示された、再構成ウェハーの一部の拡大断面図であり、ラインスキャナが再構成ウェハーに対して走査するときに、高さ測定を行うラインスキャナを示す図である。 図８は、図６Ａと同様の図であり、ラインスキャナが、ウェハーの直径よりも短い長さを有しており、再構成ウェハーのトポグラフィを測定するために、再構成ウェハー上を複数回通る場合における、ライン走査高さ測定システムの実施形態を示す図である。 図９は、図８と同様の図であり、図６Ｃの拡大図に示されるように、ラインセンサ素子が離れて配置されている場合における、ラインスキャナの実施形態を示す図である。 図１０Ａは、高さセンサ間でセンサ間隔を調節可能に構成されたラインスキャナ（一例）の上面斜視図である。 図１０Ｂは、高さセンサ間でセンサ間隔を調節可能に構成されたラインスキャナ（一例）の上面斜視図である。 図１１は、図８のラインスキャナの拡大上面図であり、トポグラフィ測定の解像度を改善するために、再構成ウェハーの２回目の走査（第２の走査）を実行するときに、どのようにして、ラインスキャナを、量ｄＹだけ長手方向に沿ってシフトさせることができるかを示す図である。

以下では、本開示の様々な実施形態を詳細に参照し、その例を添付図面に示す。可能である場合、同じまたは同様の部分を指すために、図面全体にわたって同じまたは同様の参照番号および記号を使用する。図面は必ずしも縮尺通りではなく、当業者であれば、本開示の重要な態様を説明するために図面が簡略化されている箇所を認識するであろう。

以下に記載されている特許請求の範囲の内容は、この詳細な説明の一部として組み込まれ、当該内容は、この詳細な説明の一部を構成する。

デカルト座標が参照のためにいくつかの図面に示されているが、それは、方向または向きに関する限定を意図するものではない。

以下の説明では、「向き」（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）という用語は、ｘ、ｙおよびｚ軸の少なくとも１つの周りの回転を含むことができ、「位置」という用語は、ｘ方向、ｙ方向およびｚ方向の少なくとも１つについての平行移動を含むことができる。したがって、位置および向きの少なくとも１つの調整には、６自由度のうちの少なくとも１つの動きが含まれ、３次元での物体の移動に通常関連する最大６自由度までの移動が含まれ得る。

リソグラフィツールおよびプロセス

図１は、本明細書で開示される方法を実施するために使用される一例としてのリソグラフィシステム（「リソグラフィツール」）１０の概略図である。リソグラフィツールの例は、米国特許第７，１７７，０９９号、第７，１４８，９５３号、第７，１１６，４９６号、第６，８６３，４０３号、第６，８１３，０９８号、第６，３８１，０７７号および第５，４１０，４３４号に記載されており、これらの特許はその全体が参照（ＩＢＲ：Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ Ｂｙ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）により本明細書に組み込まれる。

リソグラフィツール１０は、光軸Ａ_Ｏに沿って順に、照明器２０と、レチクル平面３０Ｐでレチクルステージ４０に支持されるレチクル（焦点板）３０（例えば、パターン化されたマスク）と、投影レンズ５０と、ウェハー面１００Ｐでウェハーステージ６０によって支持されるウェハー１００とを含む。レチクル３０は、パターン要素３２を含むパターン領域３１であって、レチクルフィールドＲＦを画定するパターン領域３１を含む。ウェハー１００は、上面１０２および外縁１０３を含み、直径ＷＤを有する（図２参照）。

リソグラフィツール１０は、また、ウェハー１００の上面１０２に隣接して配置するために挿入することができるラインスキャナ２１０を含む。ラインスキャナ２１０は、以下でより詳細に説明するように、リソグラフィツール１０に組み込むことができる、あるいは、リソグラフィツール１０に対して動作可能に配置されるライン走査高さ測定システムの一部である。

上面１１２を有する感光性層１１０、例えばフォトレジスト（以後、「フォトレジスト層」という）は、ウェハー１００の上面１０２上に堆積される。フォトレジスト層１１０は、照明器２０が発生させた光（すなわち、「作用光」）２２によって活性化される。一例では、作用光２２は紫外線波長を含み、具体的には、作用光２２は、ｇ線波長、ｈ線波長、ｉ線波長、２４８ｎｍ波長および１９３ｎｍの波長の１つを含む。

リソグラフィツール１０は、また、レチクルステージ４０およびウェハーステージ６０に動作可能に接続されているコントローラ７０を含む。コントローラ７０は、リソグラフィツール１０の動作を制御するように構成される。一例として、コントローラ７０は、パーソナルコンピュータまたはワークステーションのようなコンピュータを含む。一例として、コントローラ７０は、リソグラフィツール１０の様々な構成要素を制御する、非一時的なコンピュータ可読媒体として具体化された命令を含む装置制御ソフトウェアを含む。

照明器２０からの作用光２２は、投影レンズ５０がレチクルパターンの像が形成されるウェハー１００において、対応する露光フィールド１２０を形成するように、レチクルフィールドＲＦの少なくとも一部を照射する。投影レンズ５０は、露光フィールド１２０を形成するときにレチクル３０の像がフォトレジスト層１１０内に適切に形成される焦点深度を画定する。フォトレジスト層１１０にパターンを適切に形成することは、リソグラフィ処理の歩留まりを高くするために必要である。

ウェハーステージ６０は、ウェハー１００上の異なる位置に露光フィールド１２０を形成するように（例えば、コントローラ７０からの第１の制御信号ＳＣ１により）移動可能である。一例として、レチクルステージ４０は、コントローラ７０からの第２の制御信号ＳＣ２により、ステージ６０とともに移動することができる。なお、ウェハーステージ６０は、ｚ方向に移動可能である。

したがって、レチクルフィールドＲＦの照射部分は、投影レンズ５０を介してウェハー１００のフォトレジスト層１１０上に結像される。例示的な実施形態では、レチクル３０とウェハー１００は、走査露光フィールド１２０を形成するように、共に移動する。その後、このプロセスは、ウェハー１００の異なる（未露光）領域に対して繰り返し実行される。このリソグラフィ露光手法は、当技術分野において「ステップ・アンド・スキャン」と呼ばれる。

別の例では、作用光２２は、一度にレチクルフィールドＲＦ全体を照射し、それによって、単一露光で１つの露光フィールド１２０を形成する。次いで、ウェハー１００が移動され、単一静止露光が繰り返し実行される。この印刷方法は、「ステップ・アンド・リピート」と呼ばれている。

全ての露光フィールド１２０が形成された後、次いで、ウェハー１００は、（例えば、図示しないウェハーハンドリングシステムを使用して）リソグラフィツール１０から除去される。次いで、ウェハー１００に対して、（例えば、現像、焼成、エッチングなどの）処理がなされ、各露光フィールド１２０内のフォトレジスト層１１０に形成されたパターンが、ウェハーによって支持されている下の構造に転写される。以下に説明するように、ここに開示されている方法において、ウェハー１００は、再構成ウェハーであり、その下にある構造は、ＩＣチップである。

パターンが転写されると、リソグラフィ処理を異なるレチクル３０で繰り返すことができる。その結果物は、導電配線、コンタクトパッド等のように、所定の（任意の）半導体特徴部の下にある構造の上に形成される。再構成ウェハーにおいて、そのような特徴部は、１つ以上の電気的に相互接続されたＩＣチップを含む半導体デバイスを形成するためのパッキングプロセスにおいて使用される。

再構成ウェハー

図２は、一例としての再構成ウェハー１００の上面図である。再構成ウェハー１００は、本体１０１と、上面１０２と、外縁１０３とを有する。再構成ウェハー１００は、直径ＷＤを有する。再構成ウェハー１００は、リソグラフィツール１０を使用し上記のようにして、再構成ウェハー１００上に形成された多数の露光フィールド１２０とともに示されている。

図３Ａおよび図３Ｂは、再構成ウェハー１００を露光フィールド１２０の１つで拡大したｘ−ｚ断面図である。各露光フィールド１２０には、少なくとも１つのＩＣチップ１４０が含まれており、４つのＩＣチップ１４０が露光フィールド１２０（一例）においてイラストで示されている。ＩＣチップ１４０は、それぞれ、上面１４２を有している。一例として、各露光フィールド１２０は、１つまたは複数のモジュール１６０を含み、各モジュール１６０は、少なくとも１つのＩＣチップ１４０を含む。２つのモジュール１６０が図３Ａおよび図３Ｂに、一例として示されている。
図３Ａにおいて、ＩＣチップ１４０は、再構成ウェハー１００の本体１０１の中において理想的な位置を有するものとして示されており、ＩＣチップ１４０の上面１４２はすべて、基準平面ＲＰ内に存在する。
一方、図３Ａにおいて、ＩＣチップ１４０は、再構成ウェハー１００の本体１０１が非理想的な位置を有するものとして示されており、ＩＣチップ１４０の上面１４２は、すべて基準面ＲＰ内に存在していない。

図３Ｃは、図３Ｂと同様に、ＩＣチップ１４０および再構成ウェハー１００の上面１０２を覆うフォトレジスト層１１０を示している。基準面ＲＰおよび焦点面ＦＰは、説明を簡単にするために省略されている。上述したように、フォトレジスト層１１０は、ＩＣチップ１４０の位置で選択的に露光されて、フォトレジスト層１１０にパターンを形成する。次いで、露光されたフォトレジスト層１１０は、初期パターンがＩＣチップ１４０に転送され、最終的には導電性特徴部（例えば、ワイヤ、コンタクトパッドなど）に変換されるように、既知のフォトリソグラフィを用いて処理される（例えば、現像、エッチング等の処理が実行される）。一例として、導電性特徴部は、再分布層を画定する。

図４Ａは、再構成ウェハー１００から形成されたＩＣチップアセンブリ１８０の一部の部分分解上面斜視図である。ＩＣチップアセンブリ１８０は、再構成ウェハー１００の上面１０２とＩＣチップ１４０の上面１４２上に形成された例示的な再分配層１５０を含む。再分配層１５０は、導電性ライン（ワイヤ）１５２Ｗおよびコンタクトパッド１５２Ｐのような導電性特徴部１５２を含む。

図４Ｂは、図４Ａの再構成ウェハー１００と再分配層１５０とを含むＩＣチップアセンブリ１８０の断面図である。ＩＣチップアセンブリ１８０は、再分配層１５０のコンタクトパッド１５２Ｐ上に配置された半田ボール１５４をさらに含む。また、図４Ｂには、上面１０２と下面１０４との間で再構成ウェハー１００の本体１０１を通過する導電性ビアホール１５２Ｖであって、表面１０２および表面１０４上の接触パッド１５２Ｐと接触する導電性ビアホール１５２Ｖが示されている。一例において、導電線１５２Ｗおよびコンタクトパッド１５２Ｐは、別々のフォトリソグラフィ処理を使用して異なる層に形成される。より一般的には、再分配層１５０は、それぞれが独自の構成およびタイプの導電性特徴部１５２を有する複数のサブ層を含むことができる。

図５Ａから図５Ｃは、例示的な露光フィールド１２０の上面図であり、モジュール１６０およびその中のＩＣチップ１４０の異なる構成例を示している。図５Ａは、各モジュールが１つのＩＣチップ１４０を有する４つのモジュール１６０を包含する露光フィールド１２０の一例を示している。図５Ｂは、３つのモジュール１６０を包含する露光フィールド１２０の一例を示し、各モジュール１６０は３つのＩＣチップ１４０を有する。図５Ｃは、２つのモジュール１６０を包含する例示的な露光フィールド１２０を示し、各モジュール１６０は７つのＩＣチップ１４０を有する。

上述したように、所与の露光フィールド１２０内のＩＣチップ１４０は、一般的に、ＩＣチップ１４０の上面１４２を、リソグラフィ処理の理想的な焦点面ＦＰを表す基準面ＲＰに対して変位（例えば、シフトおよび／または傾斜）させる原因となる位置誤差を有している。上記の位置誤差がある場合、露光フィールド１２０内のＩＣチップ１４０の上面１４２を覆うフォトレジスト層１１０が、リソグラフィツール１０の焦点深度内に収まるように、焦点面ＦＰを、各露光フィールド１２０内でシフトさせる必要がある。

例えば、１つの露光フィールド１２０は、平面外誤差があまり大きくないＩＣチップ１４０を有していてもよく、この場合、リソグラフィ露光を、フォトレジスト層１１０の中央と一致させた焦点面ＦＰを用いた通常の露光により、進行させることができる。別の露光フィールド１２０において、ＩＣチップ１４０の上面１４２は、例えば異なる高さで、実質的に異なる平面に存在していてもよい。この場合、焦点面ＦＰのための最良のｚ位置を計算することが最善であろう。例えば、２つのＩＣチップ１４０を有するとともに、フォトレジスト層１１０が１０ミクロンの厚さを有する露光フィールド１２０について検討する。理想的な場合、ＩＣチップ１４０の上面１４２は全てｚ＝０の基準平面ＲＰ上に存在し、その結果、フォトレジスト層１１０は、その上面１１２がｚ＝１０ミクロンで均一な厚さを有する。この理想的な状況では、焦点面ＦＰを、ｚ＝５ミクロン、すなわちフォトレジスト層１１０の中央に設定することができる。

位置誤差のため、ｚ＝０およびｚ＝１０ミクロン（基準平面ＲＰから測定される）に存在するＩＣチップ１４０のそれぞれの上面１４２について検討する。この場合、焦点面ＦＰの最良焦点位置が中間位置、例えばｚ＝１０ミクロンに設定されることを必要とするフォトレジスト層１１０に、対応するトポグラフィ変化が存在するであろう。

別の露光フィールド１２０は、いくつかのＩＣチップ１４０が基準平面ＲＰに対して傾斜しているいくつかのＩＣチップ１４０を有していてもよく、その一方で、いくつかのＩＣチップ１４０は傾斜していないがｚ方向に変位している。この場合、十分な情報を用いて、リソグラフィ処理の歩留まりが最大になるように、焦点面ＦＰの最良の位置を決定することができる。

トポグラフィ（高さ）測定

本明細書に開示される方法の一態様は、再構成ウェハー１００によって支持されるＩＣチップ１４０のトポグラフィを測定することを含む。この測定は、リソグラフィツール１０により再構成ウェハー１００を処理する際に、最高のスループットを維持するために、できる限り素早く行われる必要がある。

図６Ａは、図２と同様の図であり、ライン走査による高さ測定システム（「システム」）２００の一実施形態を示している。システム２００は、ｙ方向の長さＬのラインスキャナ２１０を含む。図６Ｂおよび図６Ｃの拡大図に最もよく見られるように、ラインスキャナ２１０は、再構成ウェハー１００上の位置における高さをそれぞれ検知する複数の高さセンサ素子（「高さセンサ」）２１２を有する。
隣接する高さセンサ２１２は、中央位置から中央位置までの間隔（「センサ間隔」）Ｓと幅Ｗとを有する。図６Ｂに示す一例において、センサ間隔Ｓは幅Ｗと同じである。すなわち、隣接する高さセンサ２１２は、隣接する高さセンサ２１２との間に隙間がないように、互いに接触している。図６Ｂに示す一例において、隣接する高さセンサ２１２は、それらの間にいくらかの間隔ｓを有する。すなわちＳ＞Ｗを満たす。ラインスキャナ２１０は、リソグラフィツール１０のコントローラ７０に電気的に接続される。図６Ａの再構成ウェハー１００は、リソグラフィツール１０のウェハーステージ６０上に支持されるように図示されている。

一例において、ラインスキャナ２１０の長さＬは、再構成ウェハー１００の１回の走査で高さ測定が実行されるように、再構成ウェハー１００の直径ＷＤと少なくとも同じかそれ以上である。一例において、３００ｍｍの直径ＷＤを有する再構成ウェハー１００では、センサ間隔Ｓは、３ｍｍ〜３０ｍｍの間の値である。これは、ラインスキャナ２１０内の１０〜１００の間の（数の）高さセンサ２１２に相当する。例示的な高さセンサ２１２は非接触のセンサであり、さらに別の一例では、レーザー系（型）のセンサ（レーザーを用いたセンサ）である。レーザー系（型）の高さセンサは、イリノイ州イタスカのＫｅｙｅｎｃｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａから市販されている。

図７は、図３Ｃと同様の図であり、高さセンサ２１２から再構成ウェハー１００の位置までの距離または高さｈを測定する例示的な高さセンサ２１２を示している。図６Ａに示すように、ラインスキャナ２１０が再構成ウェハー１００上を−ｘ方向に走査されると、高さセンサ２１２は、対応するｙ座標に沿って高さ情報を収集する。したがって、高さセンサ２１２の少なくともいくつかは、図７に示すように、ＩＣチップ１４０上を通過する。一例では、フォトレジスト層１１０は、表面トポグラフィがＩＣチップ１４０にほぼ一致するフォトレジスト層１１０の上面１１２によって画定されるように存在する。言い換えれば、フォトレジスト層１１０の下にあるＩＣチップ１４０の位置および向き（例えば、角度回転）は、測定されたトポグラフィがＩＣチップ１４０のトポグラフィと実質的に同じになるように、フォトレジスト層１１０のトポグラフィを画定する。したがって、再構成ウェハー１００の表面のトポグラフィは、再構成ウェハー１００上の離散位置（ｘ，ｙ）で取得された高さ測定についてのｈ（ｘ、ｙ）によって表される。

ラインスキャナ２１０が、図６Ａにおいて−ｘ方向として示されている走査方向に移動するとき、各高さセンサ２１２は、高さデータを取得するのに十分速く動作することが望ましい。一例として、ラインスキャナ２１０は、再構成ウェハー１００に対して約３００ｍｍ／秒の速度で移動する。これは、可動ウェハーステージ６０を動かすことによって達成することができる。別の例では、これは、固定された再構成ウェハー１００上においてラインスキャナ２１０を動かすことによって達成することができる。さらに別の例では、ラインスキャナ２１０および再構成ウェハー１００の両方が互いに反対方向に動く。さらに別の例では、ラインスキャナ２１０は、再構成ウェハー１００の中心から半径方向に配置され、再構成ウェハー１００は、ラインスキャナ２１０の下で回転される。

約３００ｍｍ／秒の走査速度に対して、高さセンサ２１２の例示的な測定周波数は、１００Ｈｚから１０ＫＨｚであり得る。１００Ｈｚでは、ウェハー走査方向の測定が３ｍｍごとに行われる。１０ＫＨｚでは、測定は３０ミクロン毎に行われる。ｙ方向の空間分解能は、高さセンサ２１２の数、および、高さセンサ２１２のセンサ間隔Ｓに依存する。３００ｍｍウェハーに対してｙ方向の空間解像度が１ｍｍである場合、３００個の高さセンサ２１２がラインスキャナ２１０において使用される。なお、再構成ウェハー１００の直径ＷＤが３００ｍｍであり、走査速度が約３００ｍｍ／秒である場合、高さ（トポグラフィ）測定は、約１秒で達成され得る。

図８は、図６Ａと同様の図であり、ラインスキャナ２１０が、再構成ウェハー１００の直径ＷＤよりも小さい長さＬを有しており、再構成ウェハー１００全体のトポグラフィを測定するために、再構成ウェハー１００上の少なくとも２回の走査が必要とされる例示的な実施形態を示す図である。一例として、長さＬは約ＷＤ／２であり、また、一例として、長さＬは、走査の一部がオーバーラップされることを保証するためにＷＤ／２よりわずかに大きい。例えば、３００ｍｍの直径ＷＤを有する再構成ウェハー１００の場合、走査の適切な重なり（オーバーラップ）を保証するために、ラインスキャナ２１０は、Ｌ＝１５０ｍｍまたはそれよりもわずかに長い長さを有する必要がある。−ｘ方向の第１走査では、再構成ウェハー１００の半分がカバーされ、反対（＋ｘ方向）の第２走査では、再構成ウェハー１００の残りの半分がカバーされる。

ラインスキャナ２１０の長さＬは、実質的に、再構成ウェハー１００の直径ＷＤを整数で割った分数ＷＤ／ｎ、すなわち、必要とされる走査の数に応じて、ＷＤ／２、ＷＤ／３、ＷＤ／４などとすることができる。より小型のラインスキャナ２１０を用いることにより、設備コストが低減されるが、走査が追加されると、高さ測定プロセスに追加される時間を要し、測定スループットを低下させる。一方、ラインスキャナ２１０の複数回の走査は、数秒以内に実行することができ、トポグラフィは、その後ほぼ瞬間的に生成される。その結果、再構成ウェハー１００１枚当たり４秒のスループットにおける遅延は、封止工程の歩留まりにおける潜在的なゲインを考慮すると、実質的に考慮しなくてもよい。

センサ間隔Ｓが固定されている場合、ラインスキャナ２１０は、測定される可能性のある再構成ウェハー１００について望まれる最高の解像度を有するように選択されなければならない。あるタイプの再構成ウェハー１０についてセンサ方向に高い空間分解能を有することが望ましい場合、異なるデバイスを形成するために使用されるため、より低い解像度を必要とする場合であっても、すべての再構成ウェハー１００に対して同じ解像度が得られるであろう。

図９は、図６Ａと同様の図であり、ラインスキャナ２１０の高さセンサ２１２が分散して配置されている、すなわち、隣接する高さセンサ２１２の間にいくらかの隙間がある場合の例示的な実施形態を示している（図６Ｃも参照）。これは、初期に単一走査について、センサ方向の空間分解能を低下させるが、ラインスキャナ２１０をｙ方向にシフトさせながら複数の走査を行うことによって、解像度を迅速に改善することができる。一例として、センサ間隔Ｓは、所与の再構成ウェハー１００に対して、ラインスキャナ２１０の高さセンサ２１２が最適に構成され得るように調整可能に設定される。

図１０Ａおよび図１０Ｂは、高さセンサ２１２の間のセンサ間隔Ｓを調節することができるように構成されたラインスキャナ２１０（一例）の上面斜視図である。高さセンサ２１２は、モータ・コントローラ２２６とエンコーダ・ユニット２３０を有するリード・スクリュー・アクチュエータ（親ネジ・アクチュエータ）２２４に機械的に接続されているリンク特徴部２２０によって機械的に接続されている。高さセンサ２１２は、高さセンサ２１２を支持すると共に、精密レール２４６に沿ってスライドする支持部材２４２を含む支持アセンブリ２４０によって支持される。リンク装置２２０は、高さセンサ２１２が等しいセンサ間隔Ｓを有するように、リード・スクリュー・アクチュエータ２２４によって駆動される。一例において、センサ間隔Ｓは、１０ｍｍから３４ｍｍの範囲であり得る。一例において、高さ分解能は１０ｎｍであり、測定範囲は１ｍｍであり、作動距離（高さセンサ２１２から測定面までの距離）は１２ｍｍであり、測定スポットサイズは４０ミクロンであり、サンプリング周波数は５ｋＨｚである。

一例において、各高さセンサ２１２からの測定信号は、最上面（例えば、フォトレジスト層１１０の上面１１２）からの第１の反射、当該最上面の下側の表面（例えば、ＩＣチップ１４０の上面１４２または再構成ウェハー１００の上面１０２）からの第２の反射、および、フォトレジスト層１１０内からの多重反射を含む。したがって、高さ測定は、測定された表面のいずれか１つに基づくことができる。

このようにラインスキャナ２１０用の高さセンサ２１２を分散させて構成することで、対応する空間解像度の損失を発生させることなく、システム２００のコストを低減することができる。したがって、一例として、センサ間隔Ｓは３０ｍｍの大きさであり得る。いくつかの再構成ウェハー１００について、このセンサ間隔Ｓは、唯一の走査（単独走査）で実行される高さ測定において十分であり得る。しかしながら、より高い空間分解能を必要とする再構成ウェハー１００の場合、図１１に示すように、ラインスキャナ２１０は、再構成ウェハー１００の上面１０２上を走査され、その後、再構成ウェハー１００に対してｙ方向に量ｄＹだけシフトされ、再び走査される。

このシフトおよび走査のプロセスは、複数回繰り返すことができる。したがって、一例として、Ｓ＝３０ｍｍのセンサ間隔を有する高さセンサ１１２の場合、第２の走査について、シフト量をｄＹ＝１５ｍｍとして、シフトを行うことができる。これにより、ライン走査方向に１５ｍｍの空間分解能となる効果を得られる。これにより、走査回数と走査時間（つまり、スループット）とのトレードオフにおいて、（必要に応じて）可変空間分解能を得る柔軟性が提供される。高さセンサ２１２を等しいセンサ間隔Ｓで調整可能にし、センサ間隔ＳをフィールドピッチｐＦの整数で割った分数、すなわちＳ＝ｐＦ／ｎに設定することによって、測定スループットを最適化することができる。ここで、フィールドピッチｐＦは、走査方向と交差する方向（例えば、図２に示すｙ方向）の中心位置間の間隔であり、ｎは整数である。したがって、直線状または煉瓦状のステップパターンのいずれかを用いて、全ての露光フィールド１２０内の同一の位置を、最小の走査で測定することができる。

トポグラフィ測定が行われると、再構成ウェハー１００のプロファイル（輪郭）が（ｘ方向およびｙ方向の両方で）計算される。ｙ方向において、少数回の測定が行われてもよいが（例えば、露光フィールド１２０ごとに最小２または３回の測定）、その一方で、（露光フィールド１２０のサイズが６０ｍｍであってもよい）ｘ方向において、３〜１０００回の測定を行うことができる。一例において、少なくとも１００回の高さ測定が行われる（露光フィールド１２０当たり最小４回）。ｘ方向の最大測定数は、測定周波数、走査速度、および処理時間によって制限される。

これらの全ての測定により、所与の露光フィールド１２０に対する最良の焦点面ＦＰが決定される。その後、決定した合焦面ＦＰに応じて、コントローラ７０は、ウェハーステージ６０のｚ方向およびシータｘ、シータｙの調整によって、リソグラフィツール１０を設定する。一例として、フォーカス平面ＦＰは、焦点面ＦＰと表面トポグラフィの測定された変動箇所との間の距離を最小にする最小二乗法による計算に基づいて設定される。

上記において、例示的な実施形態が開示され、添付の図面において例証（説明）された。本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書に具体的に開示されたものに様々な変更、省略および追加がなされ得ることは、当業者に理解されるであろう。

Claims (10)

1. 上面がフォトレジスト層でコーティングされた集積回路（ＩＣ）チップを支持する再構成ウェハーを処理する方法であって、
   ａ）再構成ウェハーを、焦点深度および焦点面を有し、前記再構成ウェハー上の露光フィールドを画定するリソグラフィツールに、動作可能に配置するステップであって、各露光フィールドは、少なくとも１つの前記ＩＣチップを含む、前記ステップと、
   ｂ）前記再構成ウェハーの表面トポグラフィを測定するために、長手方向に沿って配置された複数の高さセンサ素子を備えるラインスキャナを用いて、前記再構成ウェハーの少なくとも１回の走査を実行するステップであって、前記表面トポグラフィは、前記複数のＩＣチップによって画定される、前記ステップと、
   ｃ）所与の露光フィールドに対して、
   ｉ）前記所与の露光フィールド内の前記ＩＣチップの前記フォトレジスト層が前記焦点深度内に入るように、リソグラフィツールの前記焦点面に対して前記再構成ウェハーの位置および向きの少なくとも一方を調整するステップと、
   ｉｉ）前記所与の露光フィールドの前記ＩＣチップの前記フォトレジスト層にパターン形成させるために前記リソグラフィツールを用いて露光を行うステップと、
   ｄ）前記露光フィールドのそれぞれに対して、前記ステップｃ）を繰り返し実行するステップと、
   を備える方法。
2. ステップｄ）の後において、
   ｅ）前記ＩＣチップの前記上面の各導体構造を形成するために、前記ＩＣチップのパターン形成された前記フォトレジスト層を処理するステップをさらに備える、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記高さセンサ素子は、それぞれ、幅Ｗと、中央位置間の間隔Ｓとを有しており、Ｓ＞Ｗを満たし、
   ステップｂ）において、前記再構成ウェハーの前記上面に対して第１の走査を実行し、前記高さセンサの前記幅Ｗ以上のシフト量により、前記再構成ウェハーに対して前記長手方向において前記ラインスキャナをシフトさせることで、前記ラインスキャナのシフトされた位置を画定し、前記シフトされた位置の前記ラインスキャナを用いて、前記再構成ウェハーの前記上面に対して第２の走査を実行するステップをさらに備える、
   請求項１または２に記載の方法。
4. 前記再構成ウェハーに対して少なくとも１回の走査を実行する前記ステップｂ）は、前記ラインスキャナまたは前記再構成ウェハーを移動させることを含む、
   請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. 前記再構成ウェハーに対する少なくとも１つの走査を実行する前記ステップｂ）は、前記ラインスキャナおよび前記再構成ウェハーを移動させることを含む、
   請求項１から３のいずれかに記載の方法。
6. 導体特徴部をそれぞれ含む再分配層を形成するために、パターン形成された前記フォトレジスト層を処理するステップをさらに備える、
   請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. 前記高さセンサ素子は、それぞれ、幅と、中央位置間の間隔とを有しており、
   第１の中央位置間の間隔で、第１の走査を実行し、
   第２の中央位置間の間隔を規定するために、前記中央位置間の間隔を変更し、
   前記第２の中央位置間の間隔で、第２の走査を実行する、
   ステップをさらに備える、
   請求項１または２に記載の方法。
8. 前記高さセンサは、機械リンク特徴部に機械的に接続されており、
   前記中央位置間の間隔を変更するステップは、前記機械リンク特徴部を作動させるステップを含む、
   請求項７に記載の方法。
9. 前記露光フィールドは、交差走査方向において、フィールドピッチを有しており、前記高さセンサ素子は、それぞれ、幅Ｗと、中央位置間の間隔Ｓとを有しており、Ｓ＞Ｗであり、Ｓは、前記フィールドピッチｐＦを整数で割った分数である、
   請求項１または２に記載の方法。
10. ステップｂ）は、１つの露光フィールド当たり３回以上１０００回以下の高さ測定を行うステップを含む、
    請求項１から９のいずれかに記載の方法。