(57)【要約】【課題】製品の製造に適した積層装置、薄化装置、露光装置制御装置、プログラム、及び、積層体の製造方法を提供する。【解決手段】積層装置であって、第１基板と第２基板とを積層した積層体を生成する積層部と、第１基板、第２基板および積層体の少なくとも１つを計測する計測部と、計測部から出力された計測値を用いて生成された所定情報を外部の装置に出力する出力部とを有する。薄化装置であって、積層体の厚みを薄くする薄化処理をする薄化処理部と、薄化処理前の積層体の計測値、薄化処理中の積層体の計測値および薄化処理後の積層体の計測値の少なくとも１つを計測する計測部と、計測部から出力された計測値を用いて生成された所定情報を外部の装置に出力する出力部とを有する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と第２基板とを積層した積層体を生成する積層部と、
前記第１基板、前記第２基板および前記積層体の少なくとも１つを計測する計測部と、
前記計測部から出力された計測値を用いて生成された所定情報を外部の装置に出力する出力部とを有する積層装置。
【請求項２】
請求項１に記載された積層装置であって、
前記出力部は、前記計測部から出力された前記計測値と、前記計測部により計測された前記第１基板、前記第２基板および前記積層体の少なくとも１つを特定可能な情報とを用いて前記所定情報を生成する生成部を有する積層装置。
【請求項３】
請求項２に記載された積層装置であって、
前記情報は、前記第１基板、前記第２基板および前記積層体の少なくとも１つの製造ロット番号である積層装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の積層装置であって、
前記生成部は、前記積層体が生成される前に計測された前記計測値、前記積層体を生成しているときに計測された前記計測値及び前記積層体が生成された後に計測された前記計測値のうち、少なくとも２つを用いて前記所定情報を生成する積層装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の積層装置であって、
前記出力部は、前記積層体の厚みを薄くする薄化処理をする薄化装置、前記積層体に露光処理をする露光装置、及び、前記積層装置、前記薄化装置及び前記露光装置の少なくとも１つを制御する制御装置のうち少なくとも１つに前記所定情報を出力する積層装置。
【請求項６】
積層体の厚みを薄くする薄化処理をする薄化処理部と、
薄化処理前の前記積層体の計測値、薄化処理中の前記積層体の計測値および薄化処理後の前記積層体の計測値の少なくとも１つを計測する計測部と、
前記計測部から出力された計測値を用いて生成された所定情報を外部の装置に出力する出力部とを有する薄化装置。
【請求項７】
請求項６に薄化装置であって、
積層体を生成する積層装置が出力した情報が入力される入力部と、
前記情報を用いて薄化処理に用いられる制御値を決定する決定部とを有する薄化装置。
【請求項８】
積層体を生成する積層装置及び積層体の厚みを薄くする薄化装置の少なくとも一方が出力した所定情報が入力される入力部と、
前記所定情報を用いて露光処理に用いられる制御値を決定する決定部と、
前記決定部が決定した前記制御値を用いて前記積層体に露光処理を施す露光部とを有する露光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の露光装置であって、
前記入力部は、前記積層装置、前記薄化装置及び前記露光装置の少なくとも１つを制御する制御装置を介して前記所定情報が入力される露光装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の露光装置であって、
前記決定部が決定する前記制御値は、露光範囲の広さに対応する値、計測点数に対応する値の少なくとも一方を含む露光装置。
【請求項１１】
積層体を生成する積層装置及び前記積層体の厚みを薄くする薄化装置の少なくとも一方が出力した所定情報が入力される入力部と、
前記入力部に入力された前記所定情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記所定情報を露光処理をする露光装置に出力する出力部とを有する制御装置。
【請求項１２】
複数の基板を積層した積層体を生成する積層装置及び前記積層体の厚みを薄くする薄化装置の少なくとも一方から出力された所定情報が入力されるステップと、
前記所定情報を用いて露光処理に用いられる制御値を決定するステップと、
前記制御値を用いて前記積層体に露光処理を施すステップとを装置に実行させるプログラム。
【請求項１３】
複数の基板を積層した積層体を生成する積層装置及び前記積層体の厚みを薄くする薄化装置の少なくとも一方から出力された所定情報が入力される入力段階と、
前記所定情報を用いて露光処理に用いられる制御値を決定する決定段階と、
前記制御値を用いて前記積層体に露光処理を施す露光段階とを有する積層体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層装置、薄化装置、露光装置制御装置、プログラム及び積層体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造において、回路要素が形成された基板（例えば半導体ウエハ）同士を積層する積層工程後に、積層体を露光処理する露光工程などの積層後工程を施して電子部品を製造する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。従来技術では積層工程以前に得られた情報を積層後工程に供給していなかったので、積層後工程において好適な製造を実現できないという課題があった。
特許文献１  特開２００７−２８７８０２号公報
【発明の概要】
【０００３】
本発明の第１の態様においては、第１基板と第２基板とを積層した積層体を生成する積層部と、第１基板、第２基板および積層体の少なくとも１つを計測する計測部と、計測部から出力された計測値を用いて生成された所定情報を外部の装置に出力する出力部とを有する積層装置が提供される。
【０００４】
本発明の第２の態様においては、積層体の厚みを薄くする薄化処理をする薄化処理部と、薄化処理前の積層体の計測値、薄化処理中の積層体の計測値および薄化処理後の積層体の計測値の少なくとも１つを計測する計測部と、計測部から出力された計測値を用いて生成された所定情報を外部の装置に出力する出力部とを有する薄化装置が提供される。
【０００５】
本発明の第３の態様においては、積層体を生成する積層装置及び積層体の厚みを薄くする薄化装置の少なくとも一方が出力した所定情報が入力される入力部と、所定情報を用いて露光処理に用いられる制御値を決定する決定部と、決定部が決定した制御値を用いて積層体に露光処理を施す露光部とを有する露光装置が提供される。
【０００６】
本発明の第４の態様においては、積層体を生成する積層装置及び積層体の厚みを薄くする薄化装置の少なくとも一方が出力した所定情報が入力される入力部と、入力部に入力された所定情報を記憶する記憶部と、記憶部に記憶された所定情報を露光処理をする露光装置に出力する出力部とを有する制御装置が提供される。
【０００７】
本発明の第５の態様においては、複数の基板を積層した積層体を生成する積層装置及び積層体の厚みを薄くする薄化装置の少なくとも一方から出力された所定情報が入力されるステップと、所定情報を用いて露光処理に用いられる制御値を決定するステップと、制御値を用いて積層体に露光処理を施すステップとを装置に実行させるプログラムが提供される。
本発明の第６の態様においては、複数の基板を積層した積層体を生成する積層装置及び積層体の厚みを薄くする薄化装置の少なくとも一方から出力された所定情報が入力される入力段階と、所定情報を用いて露光処理に用いられる制御値を決定する決定段階と、制御値を用いて積層体に露光処理を施す露光段階とを有する積層体の製造方法が提供される。
【０００８】
上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。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得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】製造システム１０のブロック図である。
【図２】積層型半導体装置１００の製造手順を示す流れ図である。
【図３】画素基板１１０の模式的断面図である。
【図４】処理基板１２０の模式的断面図である。
【図５】積層体１３０の模式的断面図である。
【図６】積層体１３０の模式的断面図である。
【図７】積層型半導体装置１００の模式的断面図である。
【図８】積層体１３０を生成する手順を詳細示す図である。
【図９】積層装置２００のブロック図である。
【図１０】積層部２４０の模式図である。
【図１１】計測部２１０の模式図である。
【図１２】制御装置５００のブロック図である。
【図１３】露光装置４００のブロック図である。
【図１４】露光装置４００の動作を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、下記の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。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。
【００１１】
図１は、積層型半導体装置を製造する製造システム１０のブロック図である。製造システム１０は、積層装置２００、薄化装置３００、露光装置４００および制御装置５００を備える。
【００１２】
積層装置２００は、複数の基板を位置合わせして積層することにより積層体を生成する。薄化装置３００は、積層体の厚みを薄くする薄化処理をする。露光装置４００は、積層される前の基板を露光して当該基板に素子を形成するとともに、積層体を露光して当該積層体に素子を形成する。ここで、基板とは、例えば、集積回路を配線するシリコンの結晶板や、半導体ウエハや、シリコンウエハであってもよいし、電子部品を組み込むプリント板などであってもよい。また、基板とは、単層であってもよいし多層であってもよい。また、回路パターン、集積回路、電子部品、光学要素などが形成されていてもよいし、搭載されていてもよい。
【００１３】
制御装置５００は、積層装置２００、薄化装置３００および露光装置４００のそれぞれと有線または無線で個別に通信する。制御装置５００は、積層装置２００、薄化装置３００および露光装置４００の各々に指示を与えて動作を制御する。
【００１４】
図２は、製造システム１０で積層型半導体装置１００（図７参照）を製造する手順を示す流れ図である。積層型半導体装置１００は、例えば、裏面照射型撮像素子などの電子部品である。積層型半導体装置１００は、例えば、画素が配された画素基板と、増幅回路、画像処理回路、制御回路などの処理回路が配された処理基板とが積層された積層体をダイシングして得られたチップ部品（電子部品）である。なお積層型半導体装置１００は、裏面照射型撮像素子に限られず、例えば、メモリ基板とロジック基板とを積層しダイシングして得られた演算処理素子等であってもよい。
【００１５】
積層型半導体装置１００の製造では、まず、前処理として、ステップＳ１０１において露光装置４００を用いて複数の基板を個々に製造する。制御装置５００は、露光装置４００から必要な情報を取得し、露光装置４００の動作を制御する制御信号を露光装置４００に出力する。
【００１６】
図３は、ステップＳ１０１で製造される画素基板１１０の模式的断面図である。画素基板１１０は、シリコンウエハ等の下地基板１１１、パッド１１２、平坦化層１１３、受光素子１１４、およびアライメントマーク１１５を有する。下地基板１１１上に、露光装置４００を用いたフォトリソグラフィにより、パッド１１２、平坦化層１１３、受光素子１１４およびアライメントマーク１１５が形成される。
【００１７】
受光素子１１４は、下地基板１１１の表面または表面近傍に形成され、平坦化層１１３に埋め込まれる。パッド１１２は、平坦化層１１３の表面に形成され、画素基板１１０に積層される他の基板に対して電気的な接続を形成する端子となる。
【００１８】
また、平坦化層１１３の表面には、アライメントマーク１１５も配される。アライメントマーク１１５は、予め定められた位置に配され、画素基板１１０と他の基板とを位置合わせする場合の指標となる。アライメントマーク１１５は、平坦化層１１３とは異なる光学特性を有する材料、例えば配線材料等で形成してもよいし、平坦化層１１３の表面に立体構造物として形成してもよい。更に、また、パッド１１２、配線等の一部をアライメントマーク１１５として利用できるようにレイアウトしてもよい。
【００１９】
図４は、ステップＳ１０１で製造される処理基板１２０の模式的断面図である。処理基板１２０は、シリコンウエハ等の下地基板１２１、パッド１２２、平坦化層１２３、およびアライメントマーク１２５を有する。下地基板１２１上に、露光装置４００を用いたフォトリソグラフィにより、パッド１２２、平坦化層１２３、およびアライメントマーク１２５が形成される。
【００２０】
処理基板１２０は、画素基板１１０に配された受光素子１１４が生成した信号を処理する処理回路を有する。処理基板１２０に形成される処理回路は、平坦化層１２３に埋め込まれる。一方、パッド１２２は、平坦化層１２３の表面に形成され、処理基板１２０に積層される他の基板に対して電気的な接続を形成する端子となる。
【００２１】
平坦化層１２３の表面には、アライメントマーク１２５が形成される。アライメントマーク１２５は、画素基板１１０のアライメントマーク１１５に対応する位置に配され、処理基板１２０と画素基板１１０とを位置合わせする場合の指標となる。アライメントマーク１２５は、平坦化層１２３とは異なる光学特性を有する材料、例えば配線材料等で形成してもよい。また、アライメントマーク１２５は、平坦化層１２３の表面に立体構造物として形成してもよい。
【００２２】
再び図２を参照すると、ステップＳ１０２において、積層装置２００は、画素基板１１０と処理基板１２０とを積層して積層体１３０を生成する。制御装置５００は、積層装置２００から必要な情報を取得し積層装置２００の動作を制御する制御信号を積層装置２００に出力する。積層装置２００は、入力された制御信号に従って積層処理を実行する。
【００２３】
図５は、ステップＳ１０２で画素基板１１０および処理基板１２０を積層して生成された積層体１３０の模式的断面図である。位置合わせの指標としてのアライメントマーク１１５、１２５が相互に一致するように画素基板１１０および処理基板１２０を位置合わせした後に積層することにより積層体１３０が生成される。
【００２４】
これにより、画素基板１１０および処理基板１２０のパッド１１２、１２２が相互に電気的に結合される。また、パッド１１２、１２２が存在しない領域では平坦化層１１３、１２３が密着して、画素基板１１０および処理基板１２０が一体となって積層体１３０が形成される。
【００２５】
ここで、画素基板１１０および処理基板１２０は、ステップＳ１０２で積層される前に、素子形成、薄化、アニール等の様々な処理を受けている。このため、画素基板１１０および処理基板１２０の各々には、残留応力による変形、撓み、反り、歪み等が生じている。
【００２６】
再び図２を参照すると、積層装置２００は、ステップＳ１０２の積層前、積層中及び積層後（積層後ステップＳ１０３が施される前）の少なくとも１つにおいて、画素基板１１０、処理基板１２０及び積層体１３０の少なくとも１つを計測し計測値を取得する。積層装置２００は、例えば、積層体１３０の積層前、積層中及び積層後の少なくとも１つにおいて、画素基板１１０、処理基板１２０及び積層体１３０の少なくとも１つの変形、撓み、反り、歪み等に関する計測値を取得する。
【００２７】
この計測値には、上述した画素基板１１０、処理基板１２０の残留応力による変形、撓み、反り、歪みなどの推定に利用可能な情報、積層体１３０の変形、撓み、反り、歪みなどの推定に利用可能な情報などが含まれている。積層装置２００は、画素基板１１０、処理基板１２０、積層体１３０の少なくとも１つの製造ロット番号等の符号と、上述した計測値とを関連付けて所定情報を生成する。所定情報は、後述する積層装置２００の出力部２３２から制御装置５００に出力される。なお、製造ロット番号とは、例えば、製品の製造時における生産単位毎に付与された番号、符号等である。製造ロット番号を用いることにより製品がどの生産単位（いつ、どの工場のどの生産ラインなど）であるかを特定することができる。製造ロット番号は、制御装置５００から積層装置２００へ送信されてもよいし、積層装置２００により自動的にまたはユーザからの指示に基づいて生成されてもよい。または、製造ロット番号は、積層装置２００による積層工程の前に画素基板１１０または処理基板１２０に付されたバーコードや二次元コードを積層装置２００で読み取ることにより特定されてもよい。
【００２８】
具体的には、例えば、ステップＳ１０１が施された後であって積層体１３０が積層される前において、画素基板１１０、処理基板１２０それぞれの変形、撓み、反り、歪み等が計測値として取得されてもよい。例えば、積層体１３０の積層中において、画素基板１１０、処理基板１２０のアライメントマーク１１５、１２５の位置、積層する過程での位置合わせ動作の記録等が計測値として取得されてもよい。また、例えば、後述するステップＳ１０３が施される前であって積層体１３０が積層された後において、積層体１３０の変形、撓み、反り、歪み等が計測値として取得されてもよい。これらの計測値には、積層体１３０の変形、撓み、反り、歪みの推定に利用可能な情報などが含まれているからである。
【００２９】
再び図２を参照すると、ステップＳ１０３において、薄化装置３００は、積層体１３０の下地基板１１１を研磨して薄化する。制御装置５００は、薄化装置３００から必要な情報を取得し、また、薄化装置３００の動作を制御する制御信号を薄化装置３００に出力する。薄化装置３００は、受信した制御信号に従って薄化処理を実行する。
【００３０】
図６は、ステップＳ１０３で下地基板１１１が薄化された積層体１３０を示す模式的断面図である。ステップＳ１０３の薄化処理により受光素子１１４が、画素基板１１０側で積層体１３０の表面に接近して、受光素子１１４が、画素基板１１０の下地基板１１１側、すなわち裏面側から入射光を効率よく受光できる状態になる。
【００３１】
再び図２を参照すると、ステップＳ１０４において、露光装置４００は、積層体１３０の表面にマイクロレンズ１４０等を形成する露光処理（後処理）を実行する。制御装置５００は、露光装置４００から必要な情報を取得し、上述した所定情報、及び、露光装置４００の動作を制御する制御信号を露光装置４００に出力する。露光装置４００は、所定情報を用いて積層体１３０の変形、撓み、反り、歪み等の推定値を演算し、制御装置５００が出力した制御信号と推定値とを用いて、露光処理（後処理）を実行する。これにより、露光装置４００は、積層体１３０の変形等に応じた好適な制御を実現し得る。
【００３２】
本実施形態において、制御装置５００は、制御信号を露光装置４００に出力し、所定情報を露光装置４００に出力しなくてもよい。この場合、制御装置５００は、所定情報を用いて積層体１３０の変形、撓み、反り、歪み等の推定値を演算し、推定値を用いて制御信号を生成する。露光装置４００は制御装置５００が出力した制御信号に基づいて露光処理（後処理）を実行する。この場合、制御装置５００が出力した制御信号は、積層体１３０の変形等の推定値を用いて生成されているので、露光装置４００は、積層体１３０の変形等に応じた好適な制御を実現し得る。
【００３３】
図７は、画素基板１１０の裏面にマイクロレンズ１４０が形成された状態を示す模式的断面図である。積層体１３０は、マイクロレンズ１４０で集光された光が下地基板１１１を通じて受光素子１１４に入力される。これにより、画素基板１１０の配線層の間を通すことなく、入射光を受光素子１１４に効率よく入射させることができる。これにより、受光感度の高い裏面照射型撮像素子が形成される。なお、露光装置４００による露光後のダイシング等の処理については詳細な説明を省略する。
【００３４】
マイクロレンズ１４０は、露光装置４００を用いたフォトリソグラフィで積層体１３０の表面にパターニングして形成された光学材料層を熱処理して形成される。ここで、マイクロレンズ１４０の各々は、受光素子１１４の各々と光学的に位置合わせされる。これにより、受光素子１１４各々の受光効率を向上できる。
【００３５】
なお、露光装置４００を用いた積層体１３０に対する後処理は、マイクロレンズ１４０の形成に限られない。例えば、裏面照射型撮像素子となる積層体１３０を製造する場合は、露光装置４００を用いてトレンチ、遮光層等も形成する。
【００３６】
このように、製造システム１０の少なくとも積層装置２００は、積層処理の前、積層処理の間、および積層処理後の少なくともひとつで、積層する基板および積層して生成された積層体の少なくともひとつの計測値を用いて生成した所定情報を出力する。また、製造システム１０では、積層装置２００により生成された所定情報は、積層装置２００の外部の一例である制御装置５００に出力される。
【００３７】
図８は、図２のステップＳ１０２の詳細な手順を示す流れ図であり、図９は、積層装置２００の一例を示すブロック図であり、図１０は、積層部２４０の一例を示す図である。
【００３８】
図８のステップＳ２０１において、まず、積層する画素基板１１０および処理基板１２０は、積層装置２００の積層部２４０に搬入される。
【００３９】
ここで、図９に示すように、積層装置２００は、計測部２１０、駆動部２２０、積層部２４０および制御部２３０を有する。積層部２４０は、図１０に示すように、固定ステージ２４１、移動ステージ２４２、干渉計２４３、および顕微鏡２４４、２４５を備える。固定ステージ２４１は、積層部２４０の天井部に、図１０の下方に向かって固定される。移動ステージ２４２は、積層部２４０の床面上に、水平方向に移動可能に配される。
【００４０】
図８のステップＳ２０２において、積層部２４０に搬入された画素基板１１０および処理基板１２０の各々に対し、後述する計測部２１０により、基板単体の撓み、反りが計測される。撓みとは、例えば、重力等の外力がある状態における物体(例えば画素基板、処理基板、積層体など)の変形をいう。反りとは、例えば、重力等の外力がない状態における物体の変形をいう。本実施例では、撓み、反りを計測する例について後述するが、上記の通り撓み、反り以外の変形等を計測してもよい。
【００４１】
その後、画素基板１１０は、基板ホルダ１９０に保持された状態で、固定ステージ２４１に保持される。また、処理基板１２０は、基板ホルダ１９０に保持された状態で移動ステージ２４２に保持される。
【００４２】
図１１は、上記ステップＳ２０２で用いられる計測部２１０の一例である。検出部２１１は、計測対象となる、例えば画素基板１１０の中心を、その重力に抗して支持する治具２１５を有する。
【００４３】
また、計測部２１０は、回転駆動部２１６と距離計２１７とを有する。回転駆動部２１６は、画素基板１１０の中央を回転軸として当該基板を回転させる。固定された距離計２１７は、回転する画素基板１１０の図中下面までの距離を、回転軸と平行な方向から計測する。これにより、計測した距離の変動に基づいて、画素基板１１０の撓み量Ｃを計測する。計測部２１０は、回転する画素基板１１０を対象にして距離を検出するので、画素基板１１０の周方向の撓みの分布を計測できる。
【００４４】
計測部２１０は、撓み量Ｃから画素基板１１０の自重による変形の成分を減じることで、画素基板１１０の反り量を算出する。
【００４５】
更に、計測部２１０は、図１１中に破線により示すように、画素基板１１０の径方向に異なる位置に配された複数の距離計２１７を有してもよい。計測部２１０は、画素基板１１０の異なる位置で複数の距離を検出することにより、撓みの分布を計測し、撓み量から画素基板１１０の自重による変形の成分を減じることで画素基板１１０の反り量を算出することができる。上述した撓み量及び反り量の少なくとも一方は所定情報の生成に用いられる計測値としてもよい。例えば、撓み量及び反り量の少なくとも一方と、製造ロット番号等の符号とを関連付けて所定情報を生成することができる。
【００４６】
なお、計測部２１０は、処理基板１２０および積層体１３０も計測対象とすることができる。例えば、処理基板１２０又は積層体１３０の撓み量及び反り量の少なくとも一方と、製造ロット番号等の符号とを関連付けて所定情報を生成することができる。
【００４７】
再び図８を参照すると、ステップＳ２０３において、積層装置２００は画素基板１１０および処理基板１２０の相対位置を計測する。
【００４８】
積層部２４０の顕微鏡２４４は積層部２４０に対して固定されており、移動ステージ２４２を移動することにより、移動ステージ２４２に保持された処理基板１２０の複数のアライメントマーク１２５を観察する。よって、顕微鏡２４４によりアライメントマーク１２５の各々が観察されたときの移動ステージ２４２の移動量を干渉計２４３で検出することにより、処理基板１２０の複数のアライメントマーク１２５相互の相対位置を計測できる。
【００４９】
また、顕微鏡２４５は移動ステージ２４２に対して固定されており、移動ステージ２４２を移動することにより、固定ステージ２４１に保持された画素基板１１０のアライメントマーク１１５を観察する。顕微鏡２４４によりアライメントマーク１１５の各々が観察されたときの移動ステージ２４２の移動量を干渉計２４３で検出することにより、画素基板１１０の複数のアライメントマーク１１５相互の相対位置を計測できる。
【００５０】
ここで、処理基板１２０の複数のアライメントマーク１２５相互の相対位置、画素基板１１０の複数のアライメントマーク１１５相互の相対位置はそれぞれ、所定情報を生成するための計測値の一例となっている。この計測値には、処理基板１２０および画素基板１１０の残留応力による変形、撓み、反り、歪みなどの推定に利用可能な情報が含まれているからである。この場合には顕微鏡２４４、２４５が計測部２１０の一例となっている。
【００５１】
画素基板１１０を保持した固定ステージ２４１、顕微鏡２４４、処理基板１２０を保持した移動ステージ２４２、顕微鏡２４５それぞれの相対位置は既知なので、各基板のアライメントマーク１１５、１２５の計測値を用いて、画素基板１１０および処理基板１２０の相対位置が算出される。
【００５２】
なお、顕微鏡２４４、２４５がオートフォーカス機構を備えている場合は、オートフォーカス機構を距離計として利用することにより、処理基板１２０の厚さの分布または厚さ方向の変形も計測してもよい。当該計測による計測値も、所定情報を生成するのに用いられる計測値の一例となる。
【００５３】
再び図８を参照すると、ステップＳ２０４において、積層装置２００は、ステップＳ２０３で算出した画素基板１１０および処理基板１２０の相対位置に基づいて、画素基板１１０および処理基板１２０を位置合わせする。画素基板１１０と処理基板１２０とを位置合わせするための移動ステージ２４２の移動量は、複数のアライメントマーク１１５、１２５の位置を統計処理、例えば、グローバルアライメント法またはエンハンストグローバルアライメント法を実行することにより算出できる。上記の積層する基板を相互に位置合わせする移動量の目標値も、所定情報を生成するための計測値の一例となっている。
【００５４】
次に、ステップＳ２０５において、積層装置２００は、積層部２４０の移動ステージ２４２を上昇させることにより、画素基板１１０および処理基板１２０に接合の起点を形成する。接合の起点は、積層する基板の一部を相互に接触させて形成する。このため、積層する基板の一方、例えば、移動ステージ２４２に保持された処理基板１２０を直接に保持する基板ホルダ１９０は、中央等が隆起した球面状の基板保持面を有する。
【００５５】
ここで、画素基板１１０および処理基板１２０が積層される場合に互いに接する面が、鏡面研磨、プラズマ暴露等により予め活性化されている。これにより、移動ステージ２４２を固定ステージ２４１に接近させて画素基板１１０および処理基板１２０を接触させた場合、接触の当初、画素基板１１０および処理基板１２０は、基板ホルダ１９０の保持面が隆起した箇所に限って接触し、両者の間に接合の起点が形成される。
【００５６】
次に、積層装置２００は、積層する基板の一方、例えば、固定ステージ２４１に保持された画素基板１１０について、基板ホルダ１９０による保持を解除する。
【００５７】
これにより、ステップＳ２０６において、画素基板１１０の一部と処理基板１２０の一部との間に接合の起点が形成された状態で一方の基板の拘束が解かれると、分子間力等の基板自体の吸着力により接合面積が接合の起点から拡大して、積層が自律的に進行する。やがて、基板全体が接合されて、一体化した画素基板１１０および処理基板１２０は積層体１３０となり、ステップＳ２０７において積層が完了する。
【００５８】
上記ステップS２０５からＳ２０８において移動ステージ２４２の位置の変動や基板の接合の進行度合いなどを位置合わせ動作として計測し、所定情報を生成するための計測値としてもよい。これらに替えて、または、これらに加えて、ロードセルを用いて固定ステージ２４１等にかかる圧力を計測値として計測してもよい。
【００５９】
ステップＳ２０８において、積層装置２００は、形成された積層体１３０の保持を解除する。こうして、生成された積層体１３０は、単体で取り扱うことができる状態になる。ここで、ステップＳ２０９において、積層装置２００は、ステップＳ２０２と同様に積層体１３０の反りを計測する。
【００６０】
この場合に、さらに積層装置２００、画素基板１１０および処理基板１２０の少なくとも一方を透過する波長帯域の照明光による照明の下で、積層体１３０のアライメントマーク１１５、１２５のずれを顕微鏡２４４で観察してもよい。これにより積層体１３０の接合の良否が観察される。積層体１３０のアライメントマーク１１５、１２５のずれが、所定情報を生成するための計測値として用いられてもよい。
【００６１】
更に、ステップＳ２１０において、積層体１３０は積層装置２００から搬出され、後の工程に搬送される。
【００６２】
図９の制御部２３０の生成部２３１は、画素基板１１０、処理基板１２０、積層体１３０の少なくとも１つの製造ロット番号等の符号と、上述した計測値とを関連付けて所定情報を生成する。これにより、当該所定情報の基になった計測値が計測された積層体１３０等と、計測値とを紐づけることができるので、所定情報を製造システム１０の後段（積層工程よりも後の工程）で利用できる。
【００６３】
この符号は、計測部により計測された画素基板１１０、処理基板１２０、積層体１３０の少なくとも１つを識別または特定できる情報であることが好ましく、製造ロット番号に限定されるものではない。符号としては、例えば、個々の積層体１３０等（個々の画素基板１１０、個々の処理基板１２０又は個々の積層体１３０）を識別するための番号、積層体１３０等のシリアル番号、積層体１３０等を収容する容器に付けられた番号、積層体１３０等の製造ロット番号、積層体１３０等の製造日時、等の少なくとも１つを用いることができる。個々の積層体１３０等のそれぞれは異なる符号を有していてもよい。また、一群（所定個数）の積層体１３０等が同一の符号を有していてもよい。一群の積層体１３０等は類似の特性を有する場合が多いため、群毎に異なる符号を付した方が工程の管理が容易になるからである。
【００６４】
生成部２３１は、例えば、ステップＳ２０２からＳ２０９で計測された、画素基板１１０、処理基板１２０、および積層体１３０の少なくとも１つの計測値を計測部２１０、および、計測部として機能する顕微鏡２４４等から取得して、所定情報を生成する。この場合に、生成部２３１は、積層部２４０が積層体１３０を積層する前の計測値、積層中の計測値および積層した後の計測値の少なくとも二つを組み合わせて所定情報を生成してもよい。積層する前の計測値、積層中の計測値及び積層した後の計測値のうち少なくとも二つを用いることにより積層状態を適切に評価できるからである。
【００６５】
生成部２３１が生成する所定情報は、例えば、計測部２１０から取得した計測値の有効数字を予め定めた規格に合わせて変更した値、計測部２１０から出力された計測信号の物理量、例えば、電圧値、電流値、光強度等を、他の物理量、例えば数値等に変換した値を用いたものであってもよい。また、生成部２３１が生成する所定情報は、計測部２１０で計測された物理量を予め定められた関数を用いて処理して得られた値を用いたものであってもよい。更に、生成部２３１が生成する所定情報は、計測部２１０の計測値そのものを用いたものであってもよい。
【００６６】
出力部２３２は、当該所定情報を制御装置５００へ出力する。出力部２３２は、所定情報を、制御装置５００を介さずに薄化装置３００に出力し、薄化装置３００が所定情報を露光装置４００に出力してもよい。また、出力部２３２は、制御装置５００、薄化装置３００を介さずに、所定情報を露光装置４００に出力してもよい。出力部２３２は、所定情報を、積層装置２００に設けられた表示部等への文字列および記号による表示画像として表示してもよい。
また、出力部２３２は、制御装置５００を介して、又は、制御装置５００を介さずに所定情報を薄化装置３００に出力してもよい。この場合、薄化装置３００は、積層装置２００から出力された所定情報を用いて好適な薄化処理を行うことができる。
【００６７】
制御部２３０はさらに、通信網６００に接続された入力部２３３を有する。これにより、入力部２３３に制御装置５００からの指示が入力される。入力部２３３は、薄化装置３００および露光装置４００からの入力も受け付ける。
【００６８】
なお、図示は省くが、製造システム１０では、薄化装置３００も、画素基板１１０、処理基板１２０または積層体１３０の厚みを薄くする薄化処理を実行する薄化処理部に加えて、薄化固有の計測部および制御部を有してもよい。また、薄化装置３００の制御部は、生成部および出力部を含んでもよい。その場合、生成部は、薄化処理前の積層体１３０の計測値、薄化処理中の積層体１３０の計測値および薄化処理後の積層体１３０の計測値の少なくとも１つを用いて所定情報を生成する。また、生成部は、薄化処理前の積層体１３０の計測値、薄化処理中の積層体１３０の計測値および薄化処理後の積層体１３０の計測値のうち２つ以上を用いて所定情報を生成することも好ましい。
【００６９】
これにより、薄化装置３００でも、基板および積層体のいずれかの計測値を用いて所定情報を生成し、制御装置５００に取得させることができる。また、薄化装置３００は、積層装置２００により計測された計測値を用いて生成された所定情報、又は、積層される前の基板を露光する露光処理前、露光処理中及び露光処理後の少なくとも１つにおいて計測された計測値を用いて生成された所定情報が供給され、供給された所定情報を用いて制御値を決定することができる。なお、所定情報は、積層装置２００又は露光装置４００から直接供給されてもよいし、制御装置５００を介して供給されてもよい。
【００７０】
なお、計測部２１０は、図１１に示すように計測対象の撓み、反りを計測するものに限られない。例えば、画素基板１１０と固定ステージ２４１との間隔に関する計測値を測定してもよい。一例として、固定ステージ２４１と画素基板１１０との間の静電容量を計測値として計測してもよい。この場合に、生成部２３１は、当該計測値を用いて、積層体１３０を形成する画素基板１１０と処理基板１２０との接触状態に関する所定情報を生成してもよい。他の例として、画素基板１１０と固定ステージ２４１との間隔に関する計測値として、画素基板１１０と処理基板１２０とを積層する過程で固定ステージ２４１から離れる画素基板１１０と固定ステージ２４１との間に流れ込む雰囲気、例えば大気の流量を計測値として計測してもよい。
【００７１】
なお、画素基板１１０と固定ステージ２４１との間隔に関する計測値を、計測対象の異なる位置、例えば径方向に異なる位置で複数計測してもよい。この計測値を用いることで生成部２３１は、積層体１３０の接触状態の情報を含む所定情報を生成できる。
【００７２】
上記のように、積層装置２００では、さまざまな方法で、画素基板１１０、処理基板１２０および積層体１３０を計測できる。よって、生成部２３１は、適切な計測値を選んで、または、複数種類の計測値のうちから適切な複数種類の計測値を選んで所定情報を生成して、制御装置５００に出力することにより、後段の薄化装置３００および露光装置４００の制御精度を向上させることができる。換言すれば、生成部２３１は、製造システム１０における積層工程よりも後の工程で用いられる薄化装置３００および露光装置４００で利用しやすい所定情報を生成することが好ましい。更に、所定情報には、上述した符号が含まれるので、所定情報を用いて制御すべき画素基板１１０、処理基板１２０及び積層体１３０の少なくとも１つを特定することができる。
【００７３】
なお、図９で計測部２１０は積層装置２００の内部に配置されているが、製造システム１０における積層装置２００の外部に配置することもできる。また、ひとつの製造システム１０に、複数の計測部２１０を設けることもできる。
【００７４】
図１２は、制御装置５００の構造を例示するブロック図である。制御装置５００は、入力部５１０、記憶部５２０、出力部５３０を有する。
【００７５】
入力部５１０には、積層装置２００又は薄化装置３００が出力した所定情報が入力される。記憶部５２０は、入力部５１０に入力された所定情報を記憶する。制御装置５００が例えば積層装置２００から所定情報を受け取って、例えば露光装置４００に転送する役割を担うものである場合に、記憶部５２０はバッファメモリのような一時的な記憶部であってもよい。
【００７６】
出力部５３０は、記憶部５２０に記憶された所定情報を積層装置２００、薄化装置３００および露光装置４００の少なくともいずれかに出力する。この場合に、出力部５３０は当該所定情報を生成するのに用いられた計測値が計測された後に処理が行われる処理装置へ所定情報を出力する。
【００７７】
出力部５３０は、特定の積層体１３０等における変形、撓み、反り、歪み等が大きいことを示す所定情報が入力部５１０に入力された場合に、警告等を外部に向かって出力してもよい。更に、制御装置５００は、入力部５１０に入力された所定情報から、製造システム１０の特定の積層装置２００、薄化装置３００および露光装置４００のいずれかの処理装置を経由した積層体１３０で大きな変形、撓み、反り、歪み等が発生しているか否かを検出してもよい。特定の処理装置で大きな変形、撓み、反り、歪み等が発生している場合、出力部５３０は、当該処理装置へフィードバックしてもよい。
【００７８】
なお、上記の制御装置５００の機能はコンピュータにより実行されるプログラムとして実装されてもよい。当該プログラムは少なくとも、画素基板１１０、処理基板１２０および積層体１３０のうちの少なくともひとつの計測値と、画素基板１１０、処理基板１２０、積層体１３０の少なくとも１つを識別できる符号とを用いて所定情報を生成するステップと、当該所定情報を積層装置２００、薄化装置３００および露光装置４００のいずれかに出力するステップとを制御装置５００に実行させる。
【００７９】
なお、変形例として、制御装置５００は設定部５４０を有してもよい。積層装置２００から入力部５１０に所定情報が入力されず、所定情報の生成に利用できる計測値が入力された場合、設定部５４０は、入力された計測値が生成された積層体１３０、画素基板１１０、処理基板１２０の少なくともいずれかひとつを識別する符号を設定し、計測値を当該符号に関連付けて所定情報を生成し、記憶部５２０に記憶させる。
【００８０】
図１３は、露光装置４００のブロック図である。露光装置４００は、入力部４１０、決定部４２０、露光部４３０、および出力部４４０を有する。
【００８１】
入力部４１０は、積層体１３０、積層体１３０を構成する画素基板１１０および処理基板１２０のいずれかの計測値を用いて生成された所定情報が入力される。所定情報は、積層装置２００または薄化装置３００で生成される。所定情報は、制御装置５００を通じて入力部４１０に入力されてもよいし、制御装置５００を介さず入力部４１０に直接入力されてもよい。
【００８２】
決定部４２０は、入力部４１０に入力された所定情報を用いて、計測値と、計測された画素基板１１０、処理基板１２０、積層体１３０の少なくとも１つを識別できる符号とを用いて計測された積層体１３０を特定し、特定された積層体１３０に対する露光処理に用いられる制御値を決定する。当該制御値の例は、露光部４３０による露光処理における、一度に露光する範囲に含まれるダイの個数に対応する値、アライメントマークの計測点数に対応する値、および、露光の有無に対応する値等である。
【００８３】
露光部４３０は、決定部４２０が決定した制御値を用いて、積層体１３０に露光処理を施す。出力部４４０は、通信網６００を通じて、積層装置２００、薄化装置３００および制御装置５００に情報を出力する。
【００８４】
図１４は、露光装置４００の動作を示す図である。露光装置４００は、積層体１３０の面積よりも狭いショット領域１３１を、位置をずらしながら繰り返すことにより積層体１３０全体を露光する。当該露光により積層体１３０に形成されている受光素子に対応した位置にマイクロレンズを形成する。
【００８５】
露光処理において、所定情報を用いて制御値を決定する例として、積層体１３０の部分的な変形、撓み、反り、歪み等を示す情報を含む所定情報を用いて、アライメントマークの計測点数を制御値として決定することが挙げられる。この場合に、決定部４２０は、符号に基づいて所定情報を用いて制御すべき積層体１３０を特定し、積層体１３０の部分的な変形、撓み、反り、歪み等を示す情報に基づいて、露光の位置を補正すべき領域である補正領域１３２（例えば図１４で一点鎖線で囲われた領域）を決定する。さらに、決定部４２０は、当該補正領域１３２において位置合わせに用いるアライメントマーク１１５、１２５の個数を決定する。例えば、特定の領域における変形、撓み、反り、歪み等が閾値よりも大きい場合には、計測すべきアライメントマークの個数を、他の領域よりも予め定められた数のぶん多くする。これにより、当該補正領域１３２における位置合わせ精度が部分的に高くなり、当該変形、撓み、反り、歪み等に対応した露光が行われる。
【００８６】
積層体１３０の部分的な変形、撓み、反り、歪み等を示す情報を含む所定情報を用いてアライメントマークの計測点数を制御値として決定することに代えて、または、これに加えて、当該所定情報に基づいて、一度に露光するショット領域１３１に含まれるダイの個数を制御値として決定してもよい。この場合に、特定の領域における変形、撓み、反り、歪み等が閾値よりも大きい場合に、他の領域よりもダイの個数を予め定められた数のぶん少なくしてもよい。
【００８７】
所定情報には、積層体１３０の全体的な変形、撓み、反り、歪み等を示す情報が含まれてもよい。この場合に、所定情報に積層体１３０の全体的な変形、撓み、反り、歪み等が閾値よりも大きいことを示す情報が含まれる場合に、決定部４２０は、積層体１３０の全体について、位置合わせに用いるアライメントマーク１１５、１２５の個数を多くしたり、一度に露光するショット領域１３１に含まれるダイの個数を小さくしてもよい。
【００８８】
これに代えてまたはこれに加えて、所定情報に積層体１３０の全体的なまたは部分的な変形、撓み、反り、歪み等が閾値よりも大きいことを示す情報が含まれる場合に、決定部４２０は、積層体１３０の全体または当該部分に対して露光処理を行わないことを決定してもよい。さらに、これに代えてまたはこれに加えて、積層体１３０が形成されている受光素子に生じている、予め設定された位置からの位置ずれを示す情報を所定情報に含め、これを用いて、上記制御値を設定してもよい。
【００８９】
こうして、製造システム１０における積層体１３０の露光工程よりも前の工程で用いられる積層装置２００で生成された所定情報に基づいて、露光装置４００の決定部４２０が制御値を決定するので、露光部４３０は、積層体１３０の全体的または部分的な変形、撓み、反り、歪み等に対しても高い位置合わせ精度で露光できる。
【００９０】
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。
【００９１】
特許請求の範囲、明細書、および図面中で示した装置、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。
【符号の説明】
【００９２】
１０  製造システム、１００  積層型半導体装置、１１０  画素基板、１１１、１２１  下地基板、１１２１１２  パッド、１１３、１２３  平坦化層、１１４  受光素子、１１５、１２５  アライメントマーク、１３０  積層体、１３１  ショット領域、１３２  補正領域、１４０  マイクロレンズ、１９０  基板ホルダ、１２０  処理基板、２００  積層装置、２１０  計測部、２１１  検出部、２１５  治具、２１６  回転駆動部、２１７  距離計、２２０  駆動部、２３０  制御部、２３１  生成部、２３２  出力部、２３３  入力部、２４０  積層部、２４１  固定ステージ、２４２  移動ステージ、２４３  干渉計、２４４、２４５  顕微鏡、３００  薄化装置、４００  露光装置、４１０、５１０  入力部、４２０  決定部、４３０  露光部、４４０  出力部、５００  制御装置、５２０  記憶部、５３０  出力部、６００  通信網
【図１】
2018036317.tif 000003
【図２】
2018036317.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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