JP5382610B2 - 積層基板の形成方法、および形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板を積層してなる積層型半導体装置の製造に関し、特に、積層された基板間に絶縁接着剤の樹脂を注入する際に、基板の外周や表面に付着する接着剤を除去する洗浄処理を行う積層基板の形成方法、および形成装置に関する。

半導体製造において、半導体装置あるいは半導体集積回路が予め作製された基板（ウェハ）を複数枚積層し、これら積層基板間を垂直配線で電気的に接続して３次元半導体積層回路装置を構成することが知られている。この３次元半導体積層回路装置の製造では、半導体装置あるいは半導体集積回路が予め作製された上層基板（ウェハ）と下層基板（ウェハ）と貼り合わせて積層化し、上下２層の基板（ウェハ）間に絶縁接着剤の樹脂を注入して３次元半導体積層回路装置を製造している。

例えば、特許文献１では、積層ウェハの製造に際し、ウェハの貼り合わせ時にウェハ面に矩形のＣｕ壁を設けてシールを形成し、真空差圧法によって樹脂を注入する方法が開示されている。

図２５は、シールを用いてウェハ間の隙間に絶縁性接着材を注入する工程を説明するための図である。この注入工程では、接着剤注入装置２００は、ウェハ２０１に設けたＣｕバンプ２０２を囲むと共に、一部に入り口２０４を残してＣｕ壁２０３を形成して真空室内に置き（図２５（ａ））、真空状態において入り口２０４を絶縁性接着剤２０５に浸し（図２５（ｂ））、次いで、Ｎ₂ガスをリークして真空状態を破って大気状態とし（図２５（ｃ））、ウェハの隙間に絶縁性接着剤２０５を注入させる（図２５（ｄ））。

また、特許文献２には、積層ウェハへの樹脂の注入方法として、積層されたウェハにシールを設けることなくウェハの全周に接着剤を配し、真空差圧法によって樹脂を注入する方法が開示されている。

図２６において、接着剤注入装置２１０は、真空チャンバ２１９内には、上治具２１２と下治具２１３からなる容器２１１と、この容器２１１を固定する上ステージ２１４と下ステージ２１５を備え、容器２１１内に積層ウェハ２２０を配置する。真空チャンバ２１９には、内部を真空状態とする真空排気装置２１６と、内部に不活性ガスを導入する不活性ガス導入部２１７と、容器２１１内に接着剤を供給する接着剤供給部２１８と接続されている。

不活性ガスを容器２１１内に導入することによって、容器と積層ウェハとの間に圧力差を生じさせ、これによって、積層ウェハの全周から接着剤を注入する。
特開平１１−２６１００１号公報 特開２００６−４９４４１号公報

基板の外周部分の一部分を除いてシールを形成し、このシールを形成していない部分を注入口とし、注入口に絶縁接着剤の樹脂を接液させることによって積層した基板間の隙間に絶縁接着剤の樹脂を注入する際、注入口の接液部分には絶縁接着剤の樹脂が付着する。また、絶縁接着剤の樹脂を脱泡した際に、この脱泡時に樹脂の泡が崩壊すると、崩壊で生じた樹脂の飛沫が飛散して基板の外側表面に付着する。

絶縁接着剤は、基板間の隙間に注入した後に硬化させることで基板を接合する。この絶縁接着剤を硬化する処理において、注入口部分や基板の外表面に付着した絶縁接着剤の樹脂は、絶縁接着剤の樹脂を硬化させる前の段階で除去しておく必要がある。基板の外側に絶縁接着剤の樹脂を付着したままの状態で硬化させると、基板面に凹凸が形成され、外径寸法や厚さが不均一となって寸法精度が低下するという問題がある。この基板の寸法精度の低下は、移行処理における基板の位置決め精度に影響することにもなる。

基板の外側に付着した絶縁接着剤の樹脂の除去は、一般的には、例えば拭き取り材等による機械的な除去方法が考えられるが、絶縁接着剤の樹脂は概して高粘度であるため、このような機械的な除去方法では、多数の工程を必要とするという問題がある。

また、基板に付着した絶縁接着剤の樹脂を除法する方法として、上記した機械的な方法の他に、薬液を用いた湿式洗浄が考えられる。しかしながら、湿式洗浄では、薬液が注入口を通して基板間の隙間に浸入し、基板間に注入した絶縁接着剤の樹脂を変質させるおそれがある。

そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、基板に付着した剰余の絶縁接着剤を簡易な工程で除去することを目的とし、また、基板間に注入した絶縁接着剤に薬液等が浸入することなく除去することを目的とする。

本発明は、積層した基板間に絶縁接着剤を注入した後、この絶縁接着剤の注入に用いた注入口を封止する。このとき、基板間に注入した絶縁接着剤は硬化させない。注入口を封止した後に基板を洗浄液で洗浄し、注入口や基板の外側に付着した絶縁接着剤を除去する。この洗浄時には注入口は封止されているため、洗浄液が基板間に注入した絶縁接着剤に浸入することを防ぐことができる。余剰の絶縁接着剤を除去した後、基板間に注入した絶縁接着剤を硬化させる。

注入口を封止した状態で基板の外側を洗浄液で洗浄することによって、基板間に注入した絶縁接着剤に浸入することなく余剰の絶縁接着剤を除去することができる。

本発明は方法の態様と装置の態様とすることができる。

本発明の積層基板の形成方法は、少なくとも２枚の複数枚の基板を積層して積層基板を形成する積層基板の形成方法であり、積層基板は一部を除いて外周端面に外周シールが設けられている。

本発明の積層基板の形成方法は、積層基板の外周シールの一部に設けられた注入口から、基板間と外周シールとで囲まれる隙間内に、真空差圧法によって絶縁接着剤を注入する注入工程と、絶縁接着剤を注入した後に注入口を封止する封止工程と、積層基板を洗浄液を用いて湿式洗浄を行う洗浄工程と、絶縁接着剤を硬化させる絶縁接着剤硬化工程とを、順に備える。

図１、２は、本発明の積層基板の形成方法を説明するためのフローチャートおよび説明図である。なお、このフローチャートでは、積層基板の外周部分に外周シールを形成する工程から説明しているが、積層基板の外周部分に外周シールが形成された状態からはじめても良い。

積層基板１０の外周部分に外周シール２８を形成する（S1）。このとき、外周部分の一部に外周シール２８を設けない部分を設け、この部分を絶縁接着剤の基板間への注入口１６とする（図２（ａ））。注入工程によって外周シール２８と基板１０間とで囲まれる空間内に絶縁接着剤４１を注入する。空間内に注入した絶縁接着剤４４を硬化させることで基板１０は接着される。この注入時において、注入前の絶縁接着剤４１を脱泡した際に、絶縁接着剤の樹脂の泡が崩壊すると、飛散した樹脂４５が基板１０の外側に付着する。また、注入口１６の付近には、絶縁接着剤４１を接液した際に付着した絶縁接着剤４６が残る（S2）。

絶縁接着剤４１を注入した後、封止工程によって封止シール２９を形成し、注入口１６を封止する。この封止によって、内部の絶縁接着剤４４への浸入は抑制される（S3）。

次に、洗浄工程によって洗浄液を用いて積層基板１０の外側を湿式洗浄する。封止工程によって注入口１６は封止されているため、基板１０間に注入した絶縁接着剤４４に洗浄液が浸入することによる絶縁接着剤の変質を防ぐことができる（S4）。洗浄工程によって、積層基板の外側に付着した余剰の絶縁接着剤は除去されるため、絶縁接着剤硬化工程は基板間に注入された絶縁接着剤のみを硬化する（S5）。

注入口を封止する封止工程は、注入口にシール材を塗布する塗布工程と、塗布したシール材を硬化させるシール材硬化工程とを含む。塗布工程は、シール材を含浸あるは付着させたローラを注入口に接触させることにより注入口にシール材を塗布する他、ディスペンサによって塗布することができる。

シール材と絶縁接着剤とは異なる硬化特性とし、シール材の硬化特性は絶縁接着剤の硬化条件に含まれない硬化条件を有している。シール材硬化工程は、絶縁接着剤の硬化条件に含まれないシール材の硬化条件でシール材を硬化する。

シール材と絶縁接着剤とを異なる硬化特性とするものとして、例えば、シール材および絶縁接着剤を熱硬化性樹脂とする。これらの硬化特性は、シール材の硬化温度を絶縁接着剤の硬化温度よりも低温とする。シール材硬化工程において、少なくともシール材の硬化温度以上で、かつ、絶縁接着剤の硬化温度よりも低温の温度でシール材を硬化させる。一方、絶縁接着剤硬化工程において、少なくとも絶縁接着剤の硬化温度以上の温度で絶縁接着剤を硬化させる。

また、シール材と絶縁接着剤とを異なる硬化特性とする他のものとして、シール材を紫外線硬化樹脂とし、絶縁接着剤を熱硬化性樹脂とする。シール材硬化工程において、シール材に紫外線を照射して硬化させる。一方、絶縁接着剤硬化工程において、少なくとも絶縁接着剤の温度以上の温度で絶縁接着剤を硬化させる。

シール材と絶縁接着剤とを上記にように異なる硬化特性とすることにより、シール材と絶縁接着剤とを個別に硬化させることができる。

洗浄工程は、例えば、積層基板を洗浄液中に浸漬することで行う他に、積層基板を軸回転させ、軸回転する積層基板の面に洗浄液を滴下することで行うことができる。

また、本発明の積層基板の形成装置は、少なくとも２枚の複数枚の基板を積層して積層基板を形成する積層基板の形成装置である。本発明の積層基板の形成装置は、積層基板の一部を除いて外周端面に外周シールを形成する外周シール形成部と、積層基板の外周シールの一部に設けた注入口から、基板間と前記外周シールとで囲まれる隙間内に、真空差圧法によって絶縁接着剤を注入する注入部と、絶縁接着剤を注入した後に注入口を封止する封止シール形成部と、積層基板を洗浄液を用いて湿式洗浄を行う洗浄部と、絶縁接着剤を硬化させる絶縁接着剤硬化部とを備える。

さらに、外周シール形成部は、積層基板の一部を除く外周端面にシール材を塗布する第１のシール塗布手段と、シール材を硬化する第１のシール材硬化手段とを有する構成とすることができる。

また、封止シール形成部は、注入口にシール材を塗布する第２の塗布手段と、塗布したシール材を硬化させる第２のシール材硬化手段とを含む構成とすることができる。

塗布手段は、例えば、シール材を含浸あるいは付着させたローラを有し、ローラを注入口に接触させることにより注入口にシール材を塗布する構成とする他、シール材を滴下するディスペンサの構成とすることができる。

第２のシール材硬化手段と絶縁接着剤硬化部とは異なる硬化条件で硬化させ、第２のシール材硬化手段は、絶縁接着剤の硬化条件に含まれない硬化条件で硬化させる。

シール材および絶縁接着剤として熱硬化性樹脂を用いる場合には、熱硬化の硬化条件として硬化温度を設定する。シール材の硬化温度は、絶縁接着剤の硬化温度よりも低温とする。第２のシール材硬化手段は、硬化条件として、少なくともシール材の硬化温度以上であり、かつ、絶縁接着剤の硬化温度よりも低温の温度とし、この硬化条件でシール材を硬化させる。一方、絶縁接着剤硬化部は、少なくとも絶縁接着剤の硬化温度以上の温度を硬化条件とし、この硬化条件で絶縁接着剤を硬化させる。

また、シール材として紫外線硬化樹脂を用い、絶縁接着剤として熱硬化性樹脂を用いる場合には、硬化条件として紫外線と熱硬化の硬化温度を設定する。

第２のシール材硬化手段は、シール材に紫外線を照射して硬化させる。一方、絶縁接着剤硬化部は、少なくとも絶縁接着剤の温度以上の温度で絶縁接着剤を硬化させる。

洗浄部の一構成として、洗浄液を収容した容器を有する。この容器の洗浄液中に積層基板を浸漬することで基板の外側に付着した余剰の絶縁接着剤を除去する。

また、洗浄部の他の構成として、積層基板を軸回転させる回転駆動手段と、積層基板の面上に洗浄液を滴下する洗浄液手段とを備える構成とすることができる。積層基板の面上に滴下された洗浄液は、回転する基板の遠心力によって面上を外周部に向かって拡がり、その間に基板面上に付着する絶縁接着剤を除去する。基板面上から除去された余剰の絶縁接着剤は、洗浄液と共に基板の外周端から放出される。

本発明によれば、基板に付着した剰余の絶縁接着剤を簡易な工程で除去することができ、また、基板間に注入した絶縁接着剤に浸入することなく除去することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。

図３は、本発明の積層基板の形成方法を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートにおいても、図１のフローチャートと同様に、積層基板の外周部分に外周シールを形成する工程から説明しているが、積層基板の外周部分に外周シールが形成された状態からはじめても良い。

S1の外周シールの形成工程では、注入口を除く積層基板の外周部分にシール材を塗布し（S1a）、このシールを硬化させて外周シールを形成する(S1b)。S2の絶縁接着剤の注入工程では、外周シールが設けられていない注入口から、外周シールと基板１０間とで囲まれる隙間内に絶縁接着剤を注入する。

S3の封止シールの形成工程では、絶縁接着剤を注入した後、注入口にシール材を塗布し(S3a)、このシール材を硬化させて封止シールを形成する。

S4の基板の洗浄工程では、洗浄液を用いて積層基板の外側に付着する絶縁接着剤を除去する。洗浄工程で絶縁接着剤を除去した後、S5の絶縁接着剤硬化工程によって、基板間に注入した絶縁接着剤を硬化し、積層した基板を接着する。

以下、S1の外周シールの形成工程、およびS3の封止シールの形成工程で行うシール材の塗布について図４〜図９を用いて説明し、S2の絶縁接着剤の注入工程を図１０〜図１２を用いて説明し、S3〜S5の封止、洗浄、および硬化の各工程について図１３〜図１５を用いて説明し、S5の洗浄工程について図１６，１７を用いて説明する。

S1の外周シールの形成工程では積層基板の外周部分にシール材を塗布し、S3の封止シールの形成工程では積層基板の注入口にシール材を塗布する。以下、このシール材の塗布の例として、転写ロールを用いる塗布の例と、ディスペンサを用いる塗布の例について説明する。

転写ロールを用いた塗布は、積層基板の外周端面にシール材の樹脂を浸透させた塗布ローラを接触させ、積層基板を軸回転させることによって、積層基板の外周端面を連続的にシールする。また、ディスペンサを用いた塗布は、積層基板の外周端面にディスペンサからシール材の樹脂を連続的に線引き滴下させ、積層基板を軸回転させることによって、積層基板の外周端面を連続的にシールする。

はじめに、転写ロールを用いたシール材の塗布構成例について、図４〜図６を用いて説明する。図４は転写ロールを用いたシール材の塗布構成例の概略斜視図であり、図５、６は転写ロールを用いたシール材の塗布動作を説明するフローチャートおよび動作図である。

図４において、シール塗布部は、積層基板１０を支持すると共に、積層基板１０を軸回転させる駆動ローラ２３と従動ローラ２４を備える他、積層基板１０を下方に押圧する押さえローラ２５を備える。押さえローラ２５は、例えば押さえバネ２６によって積層基板１０を下方に押させる。なお、従動ローラ２４は駆動ローラとしてもよい。

また、シール塗布部は、シール材の樹脂２０を保持する容器２１と、積層基板１０の外周端面１１と接触してシール材の樹脂２０を塗布する塗布ローラ２２を備える。塗布ローラ２２の一部は、容器２１内に保持されるシール材の樹脂２０に漬すことによって、ローラ面にシール材の樹脂を含浸あるいは付着させ、このシール材を積層基板１０の外周端面１１に付着させる転写ローラの役を成している。

シール塗布部は、駆動ローラ２３、従動ローラ２４、および押さえローラ２５によって積層基板１０を回転させると共に、積層基板１０の外周端面１１の一部に塗布ローラ２２を押し当てる。塗布ローラ２２のローラ面には、シール材の樹脂が含浸あるいは付着されているため、塗布ローラ２２を積層基板１０の外周端面１１の接触させることによって、シール材の樹脂はローラ面上から外周端面１１に転写され、外周端面１１には樹脂が塗布される。

なお、塗布ローラ２２の外周面にスクレーバ２７を当接することによって、ローラ面に余剰に付着した樹脂を取り除き、積層基板１０の外周端面１１と接触する塗布面での樹脂量を一定に保持させることができる。

次に、第１の構成例によるシール材に樹脂の塗布動作について、図５のフローチャートおよび図６の動作を説明する図を用いて説明する。

積層基板１０をシール塗布部に取り付ける（図６（ａ））（S11）。積層基板１０の外周端面１１に設けるシールは、真空差圧法による圧力差によって基板間の隙間に絶縁接着剤を注入するために基板の外周部分を囲む外周シールを構成する部材である。この外周シールは、この囲み部分を形成するために、シール材の樹脂を塗布する部分（塗布範囲１２）と、接着剤を内部に注入する注入口１６を形成するために、シール材の樹脂を塗布しない部分（塗布除外範囲１３）とを備える。塗布ローラ２２を図示していない上昇機構によって上昇させて、積層基板１０の外周部分の任意の開始点２８ａに接触させる。図６（ｂ）は上昇前の状態を示し、図６（ｃ）は上昇後の状態を示している(S12)。

塗布ローラ２２を積層基板１０の開始点２８ａに接触させた後、駆動ローラ２３によって積層基板１０を回転させ、シール材の樹脂２０を塗布ローラ２２から積層基板１０の外周端面１１に転写させる。図６（ｄ）は、塗布ローラ２２から積層基板１０の外周端面１１にシール材の樹脂２０を転写する途中状態を示している(S13)。

積層基板１０を回転させながら樹脂２０を所定位置まで塗布する。図６（ｅ）は、積層基板１０を終点２８ｂまで所定角度回転させた状態を示している。これによって、積層基板１０の外周端面１１において、塗布範囲１２にはシール材の樹脂２０が塗布され、塗布除外範囲にはシール材の樹脂２０は塗布されない(S14)。

樹脂２０を塗布した後、図示しない昇降機構によって、塗布ローラ２２を積層基板１０の外周端面１１から移動して、塗布ローラ２２を積層基板１０の外周端面１１から切り離す（S15）。

シール塗布部において、積層基板１０の外周端面１１にシール材の樹脂を塗布した後、積層基板１０を硬化部に移動させる。硬化部において、積層基板１０に塗布した樹脂を硬化させる。この樹脂の硬化は、例えば樹脂が紫外線硬化性樹脂である場合には紫外線を照射することで硬化させ、また、樹脂が熱硬化性樹脂である場合には硬化温度に加熱することで硬化させる(S16)。シール材の樹脂を硬化させた後、積層基板をシール形成装置から取り出し(S17)、その後、積層基板の基板間の隙間に絶縁接着剤を注入して基板どうしを接着させる。

次に、ディスペンサを用いたシール材の塗布構成例について、図７〜図９を用いて説明する。図７はディスペンサを用いたシール材の塗布構成例の概略斜視図であり、図８、９はディスペンサを用いたシール材の塗布動作を説明するフローチャートおよび動作図である。

図７において、シール塗布部は、積層基板１０を支持すると共に、積層基板１０を軸回転させる駆動ローラ２３、従動ローラ２４および押えローラ２５を備える。また、シール塗布部は、積層基板１０の外周端面１１にシール材の樹脂を線引き滴下するディスペンサ３０を備える。

シール塗布部は、ディスペンサ３０から積層基板１０の外周端面１１にシール材の樹脂を滴下させ、この状態で駆動ローラ２３、従動ローラ２４によって積層基板１０を回転させることによって、外周端面１１にシール材の樹脂を線引きする。これによって、外周端面１１には樹脂が連続して塗布される。

次に、ディスペンサを用いた構成例によるシール材に樹脂の塗布動作について、図８のフローチャートおよび図９の動作を説明する図を用いて説明する。

はじめに、積層基板１０をシール塗布部に取り付ける（図９（ａ））（S21）。積層基板１０の外周端面１１に設けるシールは、真空差圧法による圧力差によってウェハ間の隙間に絶縁接着剤を注入するためにウェハの外周部分を囲む構成部材である。このシールは、この囲み部分を形成するために、シール材の樹脂を塗布する部分（塗布範囲１２）と、絶縁接着剤を内部に注入する注入口１６を形成するために、シール材の樹脂を塗布しない部分（塗布除外範囲１３）とを備える。

ディスペンサ３０を図示していない上昇機構によって下降させて、積層基板１０の任意の開始点２８ａに接触させる。図９（ｂ）は下降前の状態を示し、図９（ｃ）は下降後の状態を示している(S22)。

ディスペンサ３０を積層基板１０の開始点２８ａに接触させた後、ディスペンサ３０からシール材の樹脂の吐出を開始し(S23)、ディスペンサ３０を積層基板１０から離す。樹脂は粘度を有しているため、樹脂は、糸を引くようにして積層基板１０の外周端面１１に繋がっている(S24)。

ディスペンサ３０の吐出口から樹脂を吐出されながら、駆動ローラ２３によって積層基板０を回転させると、外周端面１１には樹脂が線引き滴下される。図９（ｄ）は、ディスペンサ３０から積層基板１０の外周端面１１にシール材の樹脂２０を線引き滴下する途中状態を示している(S25)。

積層基板１０を回転させながら樹脂２０を所定位置まで塗布する。図９（ｅ）は、積層基板１０を終点２８ｂまで所定角度回転させた状態を示している。これによって、積層基板１０の外周端面１１において、塗布範囲１２にシール材の樹脂２０が塗布され、塗布除外範囲にはシール材の樹脂２０は塗布されない(S26)。

樹脂２０を塗布した後、図示しない昇降機構によって、ディスペンサ３０を積層基板１０の外周端面１１から移動させて、ディスペンサ３０を積層基板１０の外周端面１１に一端接触させ（図９（ｅ））(S27)、ディスペンサ３０からの樹脂の吐出を停止した後(S28)、切り離す（図９（ｆ））。ディスペンサ３０を一端接触させた後に、ディスペンサ３０を遠ざけて切り離すことによって、樹脂の終点位置２８ｂを位置決めすることができる（S29）。

シール塗布部において、積層基板１０の外周端面１１にシール材の樹脂を塗布した後、積層基板１０を硬化部に移動させる。硬化部において、積層基板１０に塗布した樹脂を硬化させる。この樹脂の硬化は、例えば樹脂が紫外線硬化性樹脂である場合には紫外線を照射することで硬化させ、また、樹脂が熱硬化性樹脂である場合には加熱することで硬化させる(S30)。シール材の樹脂を硬化させた後、積層基板をシール形成装置から取り出し(S31)、その後、積層基板の基板間の隙間に絶縁接着剤を注入して基板を接着させる。

次に、接着剤注入部の構成例について説明する。図１０は接着剤注入部の構成例の概略斜視図である。

図１０において、接着剤注入部は、カセット１００に保持された積層基板１０を導入し、積層基板１０の基板１０ａ，１０ｂ間に絶縁接着剤を注入する。積層基板１０は、カセット１００内に注入口を下方位置に位置あわせた状態で接着剤注入室内に取り付けられる。接着剤注入部は、積層基板１０の注入口と接液して絶縁接着剤を注入するために、絶縁接着剤４１の絶縁樹脂を保持する容器４２を備える。接着剤注入室は、内部を真空に減圧する真空ポンプと、内部を大気圧に戻すあるいは加圧するためにガスを導入するガス導入部を備える。

容器４２は昇降部（図示していない）によって上下動自在である。容器４２を上昇させることによって、絶縁接着剤４１を積層基板１０の注入口１６に接液させることができ、一方、容器４２を下降させることによって、絶縁接着剤４１を積層基板１０の注入口から離すことができる。

次に、絶縁接着剤の樹脂の注入動作について、図１１のフローチャート、および図１２の注入動作を説明するための図を用いて説明する。

はじめに真空ポンプによって接着剤注入室内を真空に排気する(S41)。外周端面にシールを形成した積層基板１０を接着剤注入室内に導入し(S42)、接着剤注入室内でカセット１００を位置決めすることによって積層基板１０の位置決めを行う（図１２（ａ））(S43)。

真空状態の接着剤注入室内に導入された積層基板１０は、積層基板１０の基板間の隙間も真空状態となっている。昇降部４３を駆動して容器４２を上昇させ、積層基板１０の注入口１６に絶縁接着剤４１の液を接液させる（図１２（ｂ））（S44）

その後、ガス導入部（図示していない）によって接着剤注入室内にＮ₂ガスを導入し、接着剤注入室内の圧力を、大気圧あるいは大気圧以上の圧力に高める。このガス導入による容器内の圧力上昇によって、積層基板１０の内外に圧力差を生じさせる。この圧力差によって、絶縁接着剤４１の樹脂は積層基板１０の基板間の隙間に浸透し、絶縁接着剤の注入を行うことができる。このとき、絶縁接着剤４１を加熱して粘性を下げることによって、絶縁接着剤４１の注入を容易とすることができる（図１２（ｃ））(S45)。

絶縁接着剤４１の注入が完了した後、昇降部を駆動して容器を下降させ、絶縁接着剤４１を積層基板０の注入口１６から離す（S46）。

次に、S3〜S5の封止、洗浄、および硬化の各工程において、封止用のシール材を先に硬化させ、次に絶縁接着剤を硬化させるための手順について、図１３〜図１５を用いて説明する。

図１３（ａ）は封止用のシール材と絶縁接着剤とが共に熱硬化性樹脂である場合を示し、図１３（ｂ）は封止用のシール材は紫外線硬化樹脂であり、絶縁接着剤は熱硬化性樹脂である場合を示している。図１４は図１３（ａ）の場合のフローチャートを示し、図１５は図１３（ｂ）の場合のフローチャートを示している。

封止用のシール材と絶縁接着剤とが共に熱硬化性樹脂である場合、加熱することによって封止用のシール材を硬化させたとき絶縁接着剤も同時に硬化してしまい、剰余の絶縁接着剤を除去することが困難となる。

そこで、封止用のシール材と絶縁接着剤とが共に熱硬化性樹脂である場合には、封止用のシール材の硬化温度と熱硬化性樹脂の硬化温度とを異ならせることによって、封止用のシール材を熱硬化した際に、絶縁接着剤が熱硬化しないようにする。より詳細には、封止用のシール材の硬化温度を熱硬化性樹脂の硬化温度よりも低温とし、シール材硬化工程には、シール材の硬化温度以上であって、かつ、絶縁接着剤の硬化温度よりも低温の温度に加熱することでシール材を硬化させ、その後の絶縁接着剤硬化工程において、絶縁接着剤の硬化温度以上の温度に加熱することで絶縁接着剤を硬化させる。

はじめに、積層基板の注入口から基板間の隙間内に絶縁接着剤を注入する（図１３（ａ）中の１）(S51)。

シール材の硬化温度Ｔ１以上であって絶縁接着剤の硬化温度Ｔ２よりも低い温度まで加熱する。この加熱によって、絶縁接着剤を硬化することなくシール材のみを硬化することができる。これによって、積層基板の注入口は封止シールによって封止される（図１３（ａ）中の２）(S52)。

次に、基板を洗浄する。この洗浄時には、注入口は封止シールでふさがれているため、基板間に注入した絶縁接着剤に洗浄液が侵入することはない（図１３（ａ）中の３）(S53)。基板を洗浄して余剰の絶縁接着剤を除去した後、絶縁接着剤の硬化温度Ｔ２以上まで加熱する。この加熱によって絶縁接着剤は硬化され、基板は接着される（図１３（ａ）中の４）(S54)。

封止用のシール材が紫外線硬化性樹脂であり、絶縁接着剤が熱硬化性樹脂である場合には、硬化条件が一方は紫外線照射であり、他方は加熱であるため、それぞれ個別の硬化条件を適用することによって、封止用のシール材を熱硬化した際に、絶縁接着剤が熱硬化しないようにする。シール材硬化工程には、シール材に紫外線を照射することによりシール材を硬化させ、その後の絶縁接着剤硬化工程において、絶縁接着剤の硬化温度以上の温度に加熱することで絶縁接着剤を硬化させる。

はじめに、積層基板の注入口から基板間の隙間内に絶縁接着剤を注入する（図１３（ｂ）中の１）(S61)。

シール材に紫外線を照射する。この紫外線照射によって、絶縁接着剤を硬化することなくシール材のみを硬化することができる。これによって、積層基板の注入口は封止シールによって封止される（図１３（ｂ）中の２）(S62)。

次に、基板を洗浄する。この洗浄時には、注入口は封止シールでふさがれているため、基板間に注入した絶縁接着剤に洗浄液が侵入することはない（図１３（ｂ）中の３）(S63)。基板を洗浄して余剰の絶縁接着剤を除去した後、絶縁接着剤の硬化温度Ｔ２以上まで加熱する。この加熱によって絶縁接着剤は硬化され、基板は接着される（図１３（ｂ）中の４）(S64)。

次に、S5の洗浄工程について図１６，１７を用いて説明する。ここでは、２つの洗浄形態について説明する。

第１の洗浄の形態は、積層基板を洗浄液中に浸漬するものである。図１６は第１の洗浄の形態を説明するための図である。

洗浄槽５０に洗浄液を貯めておき、この洗浄液中に積層基板１０を浸漬することで、積層基板１０の外側に付着する絶縁接着剤を除去する。このとき、積層基板１０を揺動させることで、洗浄効率を高めることができる。積層基板１０は、基板カセット１００に保持した状態で、基板カセット１００と共に洗浄液内に浸漬することができる。洗浄液は、例えば界面活性剤を用いることができる。

第２の洗浄の形態は、遠心力を利用して積層基板上に洗浄液を拡散させるものである。図１７は第２の洗浄の形態を説明するための図である。

容器５２内において、積層基板１０をモータ５３によって軸回転自在とし、この積層基板１０上に洗浄液５１を滴下させる構成である。回転中の積層基板１０に面上に洗浄液５１を滴下させると、洗浄液５１は回転する基板と接触することで遠心力を受け、積層基板１０の外周端方向に向かって移動し、基板面上に拡散する。これによって、基板面上に付着した絶縁接着剤は洗浄液によって除去される。また、注入口の近傍に付着した絶縁接着剤についても、洗浄液によって除去される。この第２の形態によれば、洗浄液の消費量を低減させることができる。

上記した第１の洗浄形態では、洗浄液内に積層基板の全体を浸漬しているが、積層基板の一部を接液させた状態で積層基板を回転させる構成としてもよい。

次に、図１８〜図２４を用いて本発明の積層基板の形成装置の構成例について説明する。積層基板形成装置は、積層基板の外周端面にシールを形成する外周シール形成工程を行う部分と、外周シールを形成した積層基板の基板間の隙間に絶縁接着剤を注入する注入工程を行う部分と、外周シールの一部に設けた注入口を封止する封止シール形成工程を行う部分と、基板の外側を洗浄する洗浄工程を行う部分と、積層基板の基板を接着するために絶縁接着剤を硬化させる硬化工程を行う部分とを備える。

図１８は、積層基板を形成する構成例の概略を説明するための概略図である。図１８に示す構成例は、外周シール形成工程、絶縁接着剤の注入工程、封止シールの形成工程、洗浄工程、および絶縁接着剤の硬化工程の各工程に対応する部位をライン状に配置したインライン形式の例を示している。

外周シール形成工程は第１シール材塗布部２Ａと第１シール材硬化部３Ａによって行われ、絶縁接着剤の注入工程は注入部４によって行われ、封止シールの形成工程は第２シール材塗布部２Ｂと第２シール材硬化部３Ｂによって行われ、洗浄工程は洗浄部５によって行われ、硬化工程は硬化部６によって行われる。各部は仕切弁を介して連接されるチャンバによって構成される。

第１シール材塗布部２Ａは、シール材塗布室２Aａ内にシール材２Abを貯めた容器を昇降部２Aｃによって昇降自在に備える。仕切弁を通して積層基板１０を基板カセット１００と共にシール材塗布室２Aａ内に導入し、導入した積層基板１０の外周端面にシール材の樹脂を塗布する。

第１シール材硬化部３Ａは、第１シール材硬化室３Aａ内にシール材を硬化させる硬化装置３Aｂを備える。硬化装置３Abは、シール材が熱硬化性樹脂である場合には加熱装置とし、シール材が紫外線硬化性樹脂である場合には紫外線照射装置とすることができる。積層基板１０を基板カセット１００と共に、仕切弁を通してシール材塗布室２Aａから第１シール材硬化室３Aａ内に導入し、導入した積層基板１０の外周端面に塗布したシール材を硬化して外周シールを形成する。

注入部４は、注入室４ａ内に絶縁接着剤４ｂを貯めた容器を昇降部４ｃによって昇降自在に備える。注入部４は、注入室４ａを真空排気する真空ポンプ４ｄ、注入室４ａを大気に戻すためにＮ₂ガス等のガスを導入するガス導入部４ｅを備える。注入部４は、真空ポンプ４ｄの真空排気による真空状態と、ガス導入部４ｅのガス導入による大気圧あるいは大気圧を越える圧力による圧力状態との圧力差を利用した真空差圧法によって、積層基板１０の基板間の隙間に絶縁接着剤を導入する。

積層基板１０を基板カセット１００と共に、仕切弁を通してシール材硬化室３Aaから注入室４ａ内に導入し、導入した積層基板１０の基板間の隙間に絶縁接着剤を注入する。

第２シール材塗布部２Ｂは、シール材塗布室２Bａ内にシール材２Bｂを貯めた容器を昇降部２Bｃによって昇降自在に備える。仕切弁を通して積層基板１０を基板カセット１００と共に注入室４aからシール材塗布室２Bａ内に導入し、導入した積層基板１０の注入口にシール材の樹脂を塗布する。

第２シール材硬化部３Ｂは、第２シール材硬化室３Bａ内にシール材を硬化させる硬化装置３Bｂを備える。硬化装置３Bbは、シール材が熱硬化性樹脂である場合には加熱装置とし、シール材が紫外線硬化性樹脂である場合には紫外線照射装置とすることができる。積層基板１０を基板カセット１００と共に、仕切弁を通してシール材塗布室２Bａから第２シール材硬化室３Bａ内に導入し、導入した積層基板１０の注入口に塗布したシール材を硬化して封止シールを形成する。

洗浄部５は、洗浄室５ａ内に、洗浄液５ｃを貯めた容器５ｂを備える。積層基板１０を基板カセット１００と共に、仕切弁を通して第２シール材硬化室３Bａから洗浄室５ａ内に導入し、導入した積層基板１０の基板の外側に付着した絶縁接着剤を除去する。

硬化部６は、硬化室６ａ内に絶縁接着剤を硬化させる硬化装置６ｂを備える。硬化装置６bは、絶縁接着剤の熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる加熱装置を備える。積層基板１０を基板カセット１００と共に、仕切弁を通して洗浄室５ａから硬化室６a内に導入し、導入した積層基板１０の基板間に注入した絶縁接着剤を硬化して基板を接着する。

図１９は、図１８に示したインライン配置の構成を概略的に示している。各部の配置は、図１９に示すインライン配置に限らず他の配置とすることができる。以下、他の配置例について図２０〜図２４を用いて説明する。

図２０，２１は、第２，３の配置例を説明するための図である。第２，３の配置例は、一つのシール材塗布部２によって外周シールのシール材塗布と封止シールのシール材塗布とを行い、一つのシール材硬化部３によって外周シールのシール材硬化と封止シールのシール材の硬化を行う構成である。図２０の構成では、シール材硬化部３は加熱によってシール材を硬化させる。図２１の構成では、シール材硬化部３は紫外線照射によってシール材を硬化させる。

この第２，３の配置例の構成では、シール材塗布部２とシール材硬化部３とに併設させて絶縁接着剤注入部４を備える。はじめに、シール材塗布部２とシール材硬化部３とによって外周シールを形成した後、絶縁接着剤注入部４で絶縁接着剤を注入し、その後、再びシール材塗布部２とシール材硬化部３によって封止シールを形成する。この構成によれば、シール材塗布部２とシール材硬化部３の構成を簡略化することができる。

なお、図２０のシール材硬化部３の加熱温度はシール材の硬化温度に対応して設定し、絶縁接着剤硬化部６の加熱温度は絶縁接着剤の硬化温度に対応して設定する。

図２２は、第４の配置例を説明するための図である。第４の配置例は、図２０に示した構成において、シール材の硬化と絶縁接着剤の硬化とを一つの一つのシール材硬化部３に行う構成である。絶縁接着剤の硬化は、絶縁接着剤洗浄部５で洗浄した後の積層基板を硬化部３に導入し、絶縁接着剤の硬化温度Ｔ２以上に加熱することで絶縁接着剤を硬化させる。この構成によれば、シール材硬化部の構成をより簡略化することができる。

図２３，２４は、中央に配置した搬送室９の周囲に各工程部を配置する構成である。図２３に示す構成は、シール材塗装部２，硬化部７，絶縁接着剤注入部４、絶縁接着剤洗浄部５、および搬出入部８を配置する構成であり、図２４に示す構成は、シール材塗装部２，シール材硬化部３，絶縁接着剤注入部４、絶縁接着剤洗浄部５、絶縁接着剤硬化部６，および搬出入部８を配置する構成である。

図２３，２４の構成では、各処理部に対して積層基板を搬送する搬送装置（図示していない）を搬送室９内に備える。積層基板を搬出入部８から搬送室９内に導入した後、搬送装置によって各処理部に搬入し、処理が終了した積層基板は再度搬送室９内に戻す。この搬出入の動作を順次繰り返すことによって、積層基板の形成を行う。

本発明のシール形成方法、シール形成装置は、３次元の半導体装置、３次元の半導体回路装置に適用することができる。

本発明の積層基板の形成方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の積層基板の形成方法を説明するための説明図である。 本発明の積層基板の形成方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の転写ロールを用いたシール材の塗布構成例の概略斜視図である。 本発明の転写ロールを用いたシール材の塗布動作を説明するフローチャートである。 本発明の転写ロールを用いたシール材の塗布動作を説明する動作図である。 本発明のディスペンサを用いたシール材の塗布構成例の概略斜視図である。 本発明のディスペンサを用いたシール材の塗布動作を説明するフローチャートである。 本発明のディスペンサを用いたシール材の塗布動作を説明する動作図である。 本発明の接着剤注入部の構成例の概略斜視図である。 本発明の絶縁接着剤の樹脂の注入動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の絶縁接着剤の樹脂の注入動作を説明するための説明図である。 本発明の封止、洗浄、および硬化の各工程順を説明するための図である。 本発明の封止、洗浄、および硬化の各工程順を説明するためのフローチャートである。 本発明の封止、洗浄、および硬化の各工程順を説明するためのフローチャートである。 本発明の洗浄の第１の形態を説明するための図である。 本発明の洗浄の第２の形態を説明するための図である。 本発明の積層基板を形成する構成例の概略を説明するための概略図である。 本発明の積層基板を形成する各処理部の配置例を説明するための概略図である。 本発明の積層基板を形成する各処理部の第２の配置例を説明するための概略図である。 本発明の積層基板を形成する各処理部の第３の配置例を説明するための概略図である。 本発明の積層基板を形成する各処理部の第４の配置例を説明するための概略図である。 本発明の積層基板を形成する各処理部の第５の配置例を説明するための概略図である。 本発明の積層基板を形成する各処理部の第６の配置例を説明するための概略図である。 従来の真空差圧法による樹脂注入を説明するための図である。 従来の真空差圧法による樹脂注入を説明するための図である。

符号の説明

１…積層基板形成装置、２，２Ａ，２Ｂ…シール材塗布部、２Aａ…シール材塗布室、２Aｂ…シール材、２Aｃ…昇降部、２Bａ…シール材塗布室、２Bｂ…シール材、２Bｃ…昇降部、３…シール材硬化部，３Ａ，３Ｂ…シール材硬化部、３Ab…硬化装置、３Aａ…シール材硬化室、３Aｂ…硬化装置、３Bａ…シール材硬化室、３Bｂ…硬化装置、４…絶縁接着剤注入部、４ａ…注入室、４ｂ…絶縁接着剤、４ｃ…昇降部、４ｄ…真空ポンプ、４ｅ…ガス導入部、５…洗浄部、５ａ…洗浄室、５ｂ…容器、５ｃ…洗浄液、６…絶縁接着剤硬化部、６ａ…硬化室、６ｂ…硬化装置、７…硬化部、８…搬出入部、９…搬送室、１０…積層基板、１０ａ，１０ｂ…基板、１１…外周端面、１２…塗布範囲、１３…塗布除外範囲、１４…下ステージ、１６…注入口、２０…樹脂、２１…容器、２２…塗布ローラ、２３…駆動ローラ、２４…従動ローラ、２５…ローラ、２６…バネ、２７…スクレーバ、２８…外周シール、２８ａ…開始点、２８ｂ…終点、２９…封止シール、３０…ディスペンサ、４１…絶縁接着剤、４２…容器、４３…昇降部、４４…絶縁接着剤、４５…樹脂、４６…絶縁接着剤、５０…洗浄槽、５１…洗浄液、５２…容器、５３…モータ、１００…基板カセット、２００…接着剤注入装置、２０１…ウェハ、２０２…Cuバンプ、２０３…Cu壁、２０４…入り口、２０５…絶縁性接着剤、２１０…接着剤注入装置、２１１…容器、２１２…上治具、２１３…下治具、２１４…上ステージ、２１５…下ステージ、２１６…真空排気装置、２１７…不活性ガス導入部、２１８…接着剤供給部、２１９…真空チャンバ、２２０…積層ウェハ。

Claims (17)

1. 少なくとも２枚の複数枚の基板を積層して積層基板を形成する積層基板の形成方法であって、
   前記積層基板は一部を除いて外周端面に外周シールが設けられており、
   前記積層基板の外周シールの一部に設けられた注入口から、基板間と前記外周シールとで囲まれる隙間内に、真空差圧法によって絶縁接着剤を注入する注入工程と、
   前記絶縁接着剤を注入した後に注入口を封止する封止工程と、
   前記積層基板を洗浄液を用いて湿式洗浄を行う洗浄工程と、
   前記絶縁接着剤を硬化させる絶縁接着剤硬化工程とを、順に備えることを特徴とする、積層基板の形成方法。
2. 前記注入口を封止する封止工程は、
   前記注入口にシール材を塗布する塗布工程と、
   前記塗布したシール材を硬化させるシール材硬化工程とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の積層基板の形成方法。
3. 前記塗布工程は、シール材を含浸あるいは付着させたローラを前記注入口に接触させることにより前記注入口にシール材を塗布することを特徴とする、請求項２に記載の積層基板の形成方法。
4. 前記シール材と前記絶縁接着剤とは異なる硬化特性を有し、
   前記シール材の硬化特性は、前記絶縁接着剤の硬化条件に含まれない硬化条件を有し、
   前記シール材硬化工程は、前記絶縁接着剤の硬化条件に含まれないシール材の硬化条件でシール材を硬化することを特徴とする、請求項２又は３に記載の積層基板の形成方法。
5. 前記シール材および前記絶縁接着剤は熱硬化性樹脂であり、
   前記シール材の硬化温度は前記絶縁接着剤の硬化温度よりも低温であり、
   前記シール材硬化工程は、少なくとも前記シール材の硬化温度以上であり、かつ、前記絶縁接着剤の硬化温度よりも低温の温度でシール材を硬化させ、
   前記絶縁接着剤硬化工程は、少なくとも前記絶縁接着剤の硬化温度以上の温度で絶縁接着剤を硬化させることを特徴とする、請求項２又は４に記載の積層基板の形成方法。
6. 前記シール材は紫外線硬化樹脂であり、
   前記絶縁接着剤は熱硬化性樹脂であり、
   前記シール材硬化工程は、前記シール材に紫外線を照射して硬化させ、
   前記絶縁接着剤硬化工程は、少なくとも前記絶縁接着剤の温度以上の温度で絶縁接着剤を硬化させることを特徴とする、請求項２又は４に記載の積層基板の形成方法。
7. 前記洗浄工程は、
   前記積層基板を洗浄液中に浸漬することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一つに記載の積層基板の形成方法。
8. 前記洗浄工程は、
   前記積層基板を軸回転させ、当該軸回転する積層基板の面に洗浄液を滴下する、
   又は、
   前記積層基板の面に洗浄液を滴下し、当該積層基板を軸回転させることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一つに記載の積層基板の形成方法。
9. 少なくとも２枚の複数枚の基板を積層して積層基板を形成する積層基板の形成装置であって、
   前記積層基板の一部を除いて外周端面に外周シールを形成する外周シール形成部と、
   前記積層基板の外周シールの一部に設けた注入口から、基板間と前記外周シールとで囲まれる隙間内に、真空差圧法によって絶縁接着剤を注入する注入部と、
   前記絶縁接着剤を注入した後に注入口を封止する封止シール形成部と、
   前記積層基板を洗浄液を用いて湿式洗浄を行う洗浄部と、
   前記絶縁接着剤を硬化させる絶縁接着剤硬化部とを備えることを特徴とする、積層基板の形成装置。
10. 前記外周シール形成部は、
    前記積層基板の一部を除く外周端面にシール材を塗布する第１のシール塗布手段と、
    前記シール材を硬化する第１のシール材硬化手段とを有することを特徴とする、請求項９に記載の積層基板の形成装置。
11. 前記封止シール形成部は、
    前記注入口にシール材を塗布する第２の塗布手段と、
    前記塗布したシール材を硬化させる第２のシール材硬化手段とを含むことを特徴とする、請求項９又は１０に記載の積層基板の形成装置。
12. 前記塗布手段は、シール材を含浸あるいは付着させたローラを有し、当該ローラを前記注入口に接触させることにより前記注入口にシール材を塗布することを特徴とする、請求項１１に記載の積層基板の形成装置。
13. 前記第２のシール材硬化手段と前記絶縁接着剤硬化部とは異なる硬化条件で硬化させ、
    前記第２のシール材硬化手段は、前記絶縁接着剤の硬化条件に含まれない硬化条件で硬化させることを特徴とする、請求項１１に記載の積層基板の形成装置。
14. 前記シール材および前記絶縁接着剤は熱硬化性樹脂であり、
    前記シール材の硬化温度は前記絶縁接着剤の硬化温度よりも低温であり、
    前記第２のシール材硬化手段は、少なくとも前記シール材の硬化温度以上であり、かつ、前記絶縁接着剤の硬化温度よりも低温の温度でシール材を硬化させ、
    前記絶縁接着剤硬化部は、少なくとも前記絶縁接着剤の硬化温度以上の温度で絶縁接着剤を硬化させることを特徴とする、請求項１１又は１３に記載の積層基板の形成装置。
15. 前記シール材は紫外線硬化樹脂であり、
    前記絶縁接着剤は熱硬化性樹脂であり、
    前記第２のシール材硬化手段は、前記シール材に紫外線を照射して硬化させ、
    前記絶縁接着剤硬化部は、少なくとも前記絶縁接着剤の温度以上の温度で絶縁接着剤を硬化させることを特徴とする、請求項１１又は１３に記載の積層基板の形成装置。
16. 前記洗浄部は、
    洗浄液を収容した容器を有し、当該容器内の洗浄液中に前記積層基板を浸漬することを特徴とする、請求項９から１５のいずれか一つに記載の積層基板の形成装置。
17. 前記洗浄部は、
    前記積層基板を軸回転させる回転駆動手段と、
    前記積層基板の面上に洗浄液を滴下する洗浄液手段とを備えることを特徴とする、請求項９から１５のいずれか一つに記載の積層基板の形成装置。