JP5115851B2 - 積層ウェハ端面のシール塗布方法、およびシール塗布装置 - Google Patents

Description

本発明は積層型半導体装置の製造に関し、特に３次元の半導体装置あるいは半導体集積回路を製造する際の、積層されたウェハ間への絶縁性接着剤の注入において、積層したウェハの端面にシールを形成するためのシール材の塗布方法、および塗布装置に関する。

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ウェハを複数枚積層し、これら積層ウェハ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ウェハと下層ウェハと貼り合わせて積層化し、上下２層のウェハ間に絶縁性接着剤を注入して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１５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、ウェハに設けたＣｕバンプ１２２を囲むと共に、一部に入り口１２４を残してＣｕ壁１２３を形成して真空室内に置き（図１５（ａ））、真空状態において入り口１２４を絶縁性接着剤１２５に浸し（図１５（ｂ））、次いで、Ｎ_２ガスをリークして真空状態を破って大気状態とし（図１５（ｃ））、ウェハの隙間に絶縁性接着剤１２５を注入させる（図１５（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１６において、接着剤注入装置１００は、真空チャンバ１０５内には、上治具１０２と下治具１０３からなる容器１０１と、この容器１０１を固定する上ステージ１０３と下ステージ１４を備え、容器１０１内に積層ウェハ１１０を配置する。真空チャンバ１０５には、内部を真空状態とする真空排気装置１０６と、内部に不活性ガスを導入する不活性ガス導入部１０７と、容器１０１内に接着剤を供給する接着剤供給部１０８と接続されている。

不活性ガスを容器１０１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。図１７は、積層ウェハ１１０の全周から接着剤を注入する状態を模式的に示している。図中の矢印１１１は接着剤の注入状態を示している。
特開平１１−２６１００１号公報 特開２００６−４９４４１号公報

上記した、矩形のＣｕ壁を形成し、Ｃｕ壁内に樹脂を注入する方法では、壁部分が矩形形状であることからウェハの周縁の部分に無駄となる部分が生じるという問題がある。

また、上記した、積層ウェハの全周から接着剤を注入する方法では、矩形のＣｕ壁を形成することによるウェハ周縁における無駄部分の発生を防ぐことができるが、この工程はウェハの大面積部分に樹脂を注入し浸漬するために、引き続いて行う後工程において、樹脂拭き取り工程が必要となり、工程数が増加するという問題がある。

そこで、本出願人は、他の特許出願において積層ウェハの端面部分にシールを形成することを提案している。

図１８は円形の積層ウェハの外周面にシール材を塗布することによって端面部分にシールを形成する方法の一例を示している。図１８に示す方法では、塗布ローラ２２の一部を容器２１内に収納したシール材の樹脂２０に浸すことによって、ローラ面にシール材の樹脂２０Ａを含浸あるいは付着させ、この塗布ローラ２２のローラ面に積層ウェハ１０の外周面を接触させ（図１８（ａ））、この状態で積層ウェハ１０を回転させることによって、積層ウェハ１０の外周面にシール材の樹脂２０Ｂを塗布する（図１８（ｂ））。図１８（ａ）は塗布の開始時点の状態を示し、図１８（ｂ）は塗布の終了時点の状態を示している。この開始時点の位置と終了時点の位置との間を開け、この部分にシール材の樹脂を塗布させないことによって、積層ウェハ内に接着剤を注入する注入口を形成することができる。

図１８（ｃ）は積層ウェハ１０の断面方向の図であり、図１８（ｄ）は積層ウェハ１０と塗布ローラ２２との接触部分の拡大図である。

この塗布方法では、積層ウェハ１０を塗布ローラ２２に接触させることで、積層ウェハ１０の外周面の端面およびその近傍の側面はシール材の樹脂２０Ａに浸し、これによって積層ウェハ１０の外周部の端面にシール材の樹脂を塗布させている。

しかしながら、この積層ウェハの端面部分にシール材を塗布する際に、積層ウェハ１０をシール材の樹脂２０Ａに浸すことによって、種々の課題が生じることが予想される。

この積層ウェハをシール材の樹脂に浸すことによって生じる問題の一つとして、積層ウェハの外周部の側面にシール材の樹脂が付着するという点がある。

図１９は、積層ウェハの外周部の側面へのシール材の付着を説明するための概略図である。なお、図１９（ａ）は積層ウェハ１０が２枚のウェハからなる例を示し、図１９（ｂ）は積層ウェハ１０が４枚のウェハからなる例を示している。

積層ウェハ１０の外周面をシール材の樹脂２０に浸すと、シール材の樹脂２０は各ウェハの外周部の端面に付着する（図１９中の２０Ｃ）他に、樹脂の回り込みによって外周部の側面にも付着する（図１９中の２０Ｄ）。ウェハの外側表面に付着した樹脂２０Ｄは、後工程において位置決めを行う際に支障を来す要因となるおそれがある。この不要部分を後処理で除去することも可能であるが、この後処理による工程が増加する他、不要部分を切削等で除去する場合には、外力が印加されることでウェハが損傷するおそれがある。

そのため、後処理を要さないためには、塗布の段階においてウェハの外側表面へのシール材の樹脂の付着を避けることが望ましい。

この積層ウェハをシール材の樹脂に浸すことによって生じる他の問題として、積層ウェハの外周面から内部にシール材の樹脂が深く浸透するという点がある。

図２０（ａ）は、積層ウェハの外周面から内部へのシール材の樹脂の浸透を説明するための概略図である。積層ウェハの外周面から内部にシール材の樹脂が深く浸透した場合には、ウェハ上に形成されたチップ１７に樹脂が達するおそれがある。図２０（ａ）では、シール材の樹脂２０Ｅの浸透深さをd2で表している。チップ１８（図２０（ａ）中の斜線で示す）は、積層ウェハ１０の外周面から内部に浸透したシール材の樹脂２０Ｅが接触したチップを表している。シール材の樹脂２０が接触したチップは不良品となるおそれがあるため、チップの歩留まりが低下するという問題が生じる。

そのため、チップの歩留まりを向上させるためには、シール材の樹脂を塗布する際に、積層ウェハの外周面から内部へのシール材の樹脂の浸入深さが浅いことが望ましい。

この積層ウェハをシール材の樹脂に浸すことによって生じるさらに別の問題として、積層ウェハの外周面においてシール材の樹脂が不均一となるという点がある。

図２０（ｂ）は、積層ウェハの外周面でのシール材の樹脂の不均一を説明するための図である。積層ウェハの外周面に塗布されるシール材の樹脂は、内部に注入した接着剤を外部に漏れないようにするため、外周面の塗布範囲にわたって緻密で均一に塗布されることが求められる。

図２０（ｂ）に示すシール材の樹脂２０Ｆにおいて、不均一な塗布として、シール材抜けと呼ばれる樹脂２０が塗布されない箇所（２０Ｇ）、樹脂２０が外周面よりも外側に溢れて塗布される箇所（２０Ｈ）、樹脂２０がウェハ内に深く浸透して塗布される箇所（２０Ｉ）、樹脂２０内に気泡が残存する箇所（２０Ｊ）等がある。

上記したように、円形の積層ウェハの外周面にシールを形成するために、外周面の端面にシール材の樹脂を塗布する方法では、積層ウェハの外周部の側面にシール材の樹脂が付着するという問題点、積層ウェハの外周面から内部にシール材の樹脂が深く浸透するという問題点、積層ウェハの外周面においてシール材の樹脂が不均一となるという問題点等が想定される。

そこで、本発明は、前記した円形の積層ウェハの外周面にシールを形成するために、外周面の端面にシール材の樹脂を塗布する方法で想定される問題点を解決することを目的とする。

本発明は、円形の積層ウェハの外周面の端面にシール材の樹脂を塗布する方法に想定される、積層ウェハの外周部の側面にシール材の樹脂が付着するという問題を解決することを目的とする。

本発明は、円形の積層ウェハの外周面の端面にシール材の樹脂を塗布する方法に想定される、積層ウェハの外周面から内部にシール材の樹脂が深く浸透するという問題を解決することを目的とする。

本発明は、円形の積層ウェハの外周面の端面にシール材の樹脂を塗布する方法に想定される、積層ウェハの外周面においてシール材の樹脂が不均一となるという問題を解決することを目的とする。

本発明は、円形の積層ウェハをその積層ウェハの中心軸を回転軸として回転させ、積層ウェハの外周面の端面に対する樹脂の塗布位置を移動させることで外周面の端面にシール材の樹脂を塗布する際に、シール材の樹脂の粘性を利用して糸引き状態とすることによって、端面でのシール材の樹脂の接触面積を小さく絞り、シール材の樹脂の端面への供給量を最適化する。

積層ウェハの外周面の端面でのシール材の樹脂の接触面積を小さく絞り、シール材の樹脂の端面への供給量を最適化することによって、積層ウェハの外周部の側面へのシール材の樹脂の付着を回避し、積層ウェハの外周面から内部へのシール材の樹脂の浸透の程度の最適化を容易なものとし、積層ウェハの外周面におけるシール材の樹脂の均一性を高めることができる。

本発明は方法の態様と装置の態様とすることができる。

本発明の方法の態様は、少なくとも２枚の積層ウェハ間に絶縁性接着剤を注入するための空間を形成するシール材を積層ウェハの端面に塗布する塗布方法であり、シール材の樹脂を供給するシール材供給源と積層ウェハの少なくとも何れか一方を移動させ、シール材供給源と積層ウェハの外周面の塗布開始点とを接触させる第１の工程と、シール材供給源と積層ウェハの少なくとも何れか一方を第１の工程の移動方向と反対方向に移動させて、接触させたシール材供給源と積層ウェハの外周面とを分離する第２の工程と、シール材供給源から積層ウェハの外周面に向けてシール材の樹脂を連続供給させながら、積層ウェハの中心軸を回転軸として回転させ、積層ウェハの外周面の端面に対する樹脂の塗布位置を移動させることによって、積層ウェハの外周面の端面に樹脂を連続塗布する第３の工程と、積層ウェハの回転を停止し、シール材供給源と積層ウェハの少なくとも何れか一方を移動させ、シール材供給源と積層ウェハの外周面の塗布終了点とを接触させる第４の工程と、シール材供給源と積層ウェハの少なくとも何れか一方を第４の工程の移動方向と反対方向に移動させて、接触させたシール材供給源と積層ウェハの外周面とを分離する第５の工程とを備える。

本発明の第１の工程による接触と第２の工程による分離によって、シール材供給源から積層ウェハの外周面に向かってシール材の樹脂を糸引き状態で供給し、本発明の第３の工程による回転動作によって積層ウェハの外周面の所定角度範囲にシール材の樹脂を塗布し、本発明の第４の工程による接触と第４の工程による分離によって、シール材供給源からのシール材の樹脂の供給を停止して塗布を終了する。

第１の工程〜第５の工程によって、積層ウェハの外周面の端面でのシール材の樹脂の接触面積を小さく絞って、シール材の樹脂の端面への供給量を最適化するとともに、積層ウェハの注入口を除く外周面の端面に塗布することができる。

シール材供給源は、塗布ローラによる形態と、ディスペンサによる形態を適用することができる。

シール材供給源を塗布ローラとする形態では、塗布ローラにシール材の樹脂を浸透させ、第１の工程において、塗布ローラと積層ウェハの外周面の塗布開始点とを接触させ、第２の工程において、積層ウェハの外周面の端面と塗布ローラとを分離して所定距離を開けて対向させ、第３の工程において、シール材の樹脂の粘性によって所定距離を介して塗布ローラから積層ウェハの外周面にシール材の樹脂を連続供給させる。

第２の工程において、積層ウェハの外周面の端面と塗布ローラとを分離して所定距離を開けて対向させると、シール材の樹脂の粘性によって糸引き状態となり、シール材の樹脂は積層ウェハの外周面の端面での接触面積は絞られ、最適化が容易となる。この接触面積は、シール材の樹脂の粘度や、積層ウェハの外周面の端面と塗布ローラとの距離、積層ウェハの回転速度等によって調整することができる。

また、シール材供給源をディスペンサとする形態では、第１の工程において、ディスペンサと積層ウェハの外周面の塗布開始点とを接触させ、第２の工程において、積層ウェハの外周面の端面とディスペンサとを分離して所定距離を開けて対向させてシール材の樹脂を滴下させ、第３の工程において、シール材の樹脂の粘性によって所定距離を介してディスペンサから積層ウェハの外周面にシール材の樹脂を連続供給させる。

第２の工程において、積層ウェハの外周面の端面とディスペンサとを分離して所定距離を開けて対向させると、シール材の樹脂の粘性によって糸引き状態となり、シール材の樹脂は積層ウェハの外周面の端面での接触面積は絞られ、最適化が容易となる。この接触面積は、シール材の樹脂の粘度や、積層ウェハの外周面の端面とディスペンサとの距離、積層ウェハの回転速度等によって調整することができる。

本発明の装置の態様は、少なくとも２枚の積層ウェハ間に絶縁性接着剤を注入するための空間を形成するシール材を積層ウェハの端面に塗布する塗布装置であり、シール材の樹脂を供給するシール材供給手段と、シール材供給手段と積層ウェハの少なくとも何れか一方を移動させる移動手段と、積層ウェハの中心軸を回転軸として当該積層ウェハを回転させる回転手段と、移動手段の移動動作と回転手段の回転動作とを制御する制御手段とを備える。

移動手段は、シール材供給手段と積層ウェハの外周面の塗布開始点とを接触させる第１の移動動作と、第１の移動動作の移動方向と反対方向の移動によって、接触させたシール材供給源と積層ウェハの外周面とを分離する第２の移動動作と、シール材供給手段と積層ウェハの外周面の塗布終了点とを接触させる第４の移動動作と、第４の移動動作の移動方向と反対方向の移動によって、接触させたシール材供給源と積層ウェハの外周面とを分離する第５の移動動作とを有する。

制御部は、第１の移動動作、第２の移動動作、第４の移動動作、および第５の移動動作の各移動動作時に回転手段の回転を停止させ、第３の移動動作時に回転手段を回転駆動させる。

シール材供給手段は、塗布ローラによる形態と、ディスペンサによる形態を適用することができる。

塗布ローラの形態によるシール材供給手段は、シール材の樹脂を含浸あるいは付着させた塗布ローラを備え、移動手段によって塗布ローラと積層ウェハの外周面の端面とを接触あるいは分離させ、回転手段によって積層ウェハおよび塗布ローラを軸回転させることによって、積層ウェハの外周面の端面と塗布ローラとの対向位置を移動させることによって塗布位置を移動させる。

シール材の樹脂を滴下するディスペンサによるシール材供給手段は、移動手段によってディスペンサと積層ウェハの外周面の端面とを接触あるいは分離させ、回転手段によって積層ウェハを軸回転させることによって、積層ウェハの外周面の端面とディスペンサとの対向位置を移動させることによって塗布位置を移動させる。

本発明によれば、円形の積層ウェハの外周面にシールを形成するために、外周面の端面にシール材の樹脂を塗布する方法で想定される問題点を解決することができる。

また、本発明によれば、積層ウェハの外周部の側面にシール材の樹脂が付着するという問題を解決することができる。

また、本発明によれば、積層ウェハの外周面から内部にシール材の樹脂が深く浸透するという問題を解決することができる。

また、本発明によれば、積層ウェハの外周面においてシール材の樹脂が不均一となるという問題を解決することができる。

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１は、３次元の積層型半導体装置の製造の概略を説明するために概略図である。図１において、積層型半導体装置は、積層ウェハの外周面の端面にシールを形成するシール形成工程を行う部分と、シールを形成した積層ウェハのウェハ間の隙間に絶縁性接着剤を注入する注入工程を行う部分とを備える。

図１では、シール形成工程と接着工程をインライン状に配列した例を示している。シール形成工程は、シール塗布部２と樹脂硬化部３を含むシール形成装置１によって行われる。注入工程は、シール形成装置１の下流側に配置して樹脂注入部４によって行われる。シール塗布部２はシール塗布室５内に塗布装置を備え、樹脂硬化部３は樹脂硬化室６内に硬化装置を備え、および樹脂注入部４は樹脂注入室７内に接着剤注入装置を備える。シール塗布室５、樹脂硬化室６、および樹脂注入室７の各部間には仕切弁８ｂ，８ｃが設けられる。また、シール塗布室５と外気との間、および樹脂注入室７と外気との間には仕切弁８ａ，８ｄが設けられる。

シール塗布部２は、仕切弁８ａを通して積層ウェハ１０をシール塗布室５内に導入し、導入した積層ウェハ１０の外周面の端面にシール材の樹脂を塗布してシールを形成する。

樹脂硬化部３は、仕切弁８ｂを通してシールを形成した積層ウェハ１０を樹脂硬化室６内に導入し、導入した積層ウェハ１０のシール材の樹脂を硬化装置６０によって硬化する。

樹脂注入部４は、仕切弁８ｃを通してシールを硬化させた積層ウェハ１０を樹脂注入室７に導入し、導入した積層ウェハ１０のウェハ間の隙間に、絶縁性接着剤７０を注入する。絶縁性接着剤７０が導入された積層ウェハ１０は、樹脂注入室７の仕切弁８ｄを通して外気側に導出される。樹脂注入部４は、樹脂注入室７を真空排気する真空ポンプ７１、樹脂注入室７を大気に戻すためにＮ_２ガス等のガスを導入するガス導入部７２を備える。樹脂注入部４は、真空ポンプ７１の真空排気による真空状態と、ガス導入部７２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、積層ウェハ１０のウェハ間の隙間に絶縁性接着剤を導入する。

以下、シール形成装置１のシール塗布部２の構成について、第１の構成例を図２〜図８を用いて説明し、第２の構成例を図９〜図１２を用いて説明する。第１の構成例は、積層ウェハの外周面の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、積層ウェハを軸回転させることによって、積層ウェハの外周面の端面を連続的にシールする例であり、また、第２の構成例は、積層ウェハの外周面の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、積層ウェハを軸回転させることによって、積層ウェハの外周面の端面を連続的にシールする例である。

はじめに、シール形成装置１のシール塗布部２の第１の構成例について説明する。図２は第１の構成例の概略平面図であり、図３は第１の構成例の概略斜視図である。

図２、図３において、シール塗布部２は、積層ウェハ１０を支持すると共に、積層ウェハ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、積層ウェハ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によって積層ウェハ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２は、積層ウェハ１０の外周面の端面１１と接触してシール材の樹脂を塗布する塗布ローラ２２を備える。また、シール材の樹脂２０を保持する容器２１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る。

積層ウェハ１０は、駆動ローラ２３、従動ローラ２４、および押さえローラ２５によって回転駆動し、塗布ローラ２２も回転駆動する。塗布ローラ２２および駆動ローラ２３の回転駆動は、制御部８０で制御される駆動制御部８２に回転制御される。

また、積層ウェハ１０と塗布ローラ２２とは、少なくともいずれか一方が上下方向に移動可能とする。ここでは、塗布ローラ２２を容器２１と共に昇降部５０によって上下動可能な構成とする例を示しているが、積層ウェハ１０側を駆動ローラ２３、従動ローラ２４、および押さえローラ２５と共に上下動可能な構成としてもよい。昇降部５０は、制御部８０で制御される昇降制御部８１によって昇降制御される。

シール材の樹脂の塗布動作の概要について図４を用いて説明する。

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を上昇させて積層ウェハ１０の外周面の端面１１に一旦接触させた後（図４（ａ））、塗布ローラ２２を下降させて積層ウェハ１０の外周面の端面１１から離すと、シール材の樹脂２０の粘性によって糸引き状態となる（図４（ｂ））。

図４（ｄ）、（ｅ）は、シール材の樹脂２０が糸引き状態で積層ウェハ１０の外周面の端面に供給される状態を示し、図４（ｆ）は一部を拡大した状態を示している。図４において、樹脂２０ａは塗布ローラ２２上に付着した状態を示し、樹脂２０ｂは糸引き状態を示している。

この状態において、積層ウェハ１０と塗布ローラ２２とを回転させることによって、シール材の樹脂２０ｂはローラ面から積層ウェハ１０の外周面の端面１１に供給され、外周面の端面１１にシール材の樹脂２０ｃが塗布される。したがって、積層ウェハ１０の外周面において最初に塗布ローラ２２を接触させた点が塗布の開始点となる（図４（ｃ））。

また、シール材の樹脂２０の塗布を終了させるには、再度、塗布ローラ２２を上昇させて積層ウェハ１０の外周面の端面１１に一旦接触させた後、塗布ローラ２２を下降させて積層ウェハ１０の外周面の端面１１から、糸引き状態が解消されるまで充分な距離に離す。これによって、積層ウェハ１０の外周面の所定の位置で塗布を終了させることができる。

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、積層ウェハ１０の外周面の端面１１に供給する樹脂量を一定に保持させることができる。

制御部８０は、昇降制御部８１と駆動制御部８２と制御することによって、塗布開始時に行う塗布ローラ２０と積層ウェハ１０の外周面との接触および分離動作、接触後に行う積層ウェハ１０と塗布ローラ２２の回転動作、塗布終了時に行う塗布ローラ２０と積層ウェハ１０の外周面との接触および分離の動作の各動作のタイミングを制御する。

また、駆動制御８２は、積層ウェハ１０を回転させる駆動ローラ２３と塗布ローラ２２との回転動作のタイミングを制御する。

また、塗布動作中において、昇降制御部８１によって積層ウェハ１０と塗布ローラ２２との距離を制御し、また、駆動制御部８２によって塗布ローラ２２の回転速度と積層ウェハ１０の回転速度とを制御し、またシール材の樹脂２０の粘性を調整することによって、シール材の樹脂の糸引き状態を調整し、積層ウェハ１０の外周面の端面に供給する樹脂量を調整することができる。

図５は、本発明によって塗布されたシール材の樹脂の概略状態を示している。図５（ａ），（ｂ）の状態例では、積層ウェハ１０の外周面の端面において、樹脂２０ｃは端面から内部に浸透する部分と端面から外部に盛り上がる部分を有している。端面から外部に盛り上がる部分の樹脂量は、供給量を調整することで調整することができる。図５（ｃ），（ｄ）の状態例では、供給量を調整することによって、積層ウェハ１０の端面から外部に盛り上がる部分を減少させた状態を示している。

いずれの状態においても、積層ウェハ１０の外側側面への樹脂のはみ出しを防ぐことができる。なお、図５（ａ），（ｃ）は積層ウェハ１０が２枚のウェハからなる例を示し、図５（ｂ），（ｄ）は積層ウェハ１０が４枚のウェハからなる例を示している。

図６（ａ）は、本発明によって塗布されたシール材の樹脂の浸透の概略状態を示している。本発明によれば、シール材の樹脂の供給量を調整することで、積層ウェハの外周面の端面から内部への浸透深さd1を、ウェハ上に形成されたチップ１７と干渉しない程度に調整することができる。

図６（ｂ）は、本発明によって塗布されたシール材の樹脂の塗布の均一状態を示している。本発明によれば、シール材の樹脂の供給量と積層ウェハの回転とを調整することで、積層ウェハの外周面の端面から内部への浸透深さを安定化し、樹脂２０ｆを均一に塗布することができる。

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７のフローチャートおよび図８の動作を説明する図を用いて説明する。

はじめに、積層ウェハ１０をシール塗布部２に取り付ける（図８（ａ））（S1）。積層ウェハ１０の外周面の端面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性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（塗布部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（非塗布部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、積層ウェハ１０の任意の開始点２８ａに接触させる。図８（ｂ）は上昇前の状態を示し、図８（ｃ）は上昇後の状態を示している(S2)。

塗布ローラ２２を積層ウェハ１０の開始点２８ａに接触させた後、塗布ローラ２２を積層ウェハ１０から離す。このとき、塗布ローラ２２と積層ウェハ１０の開始点２８ａとの間にシール材の樹脂が糸引きの状態で繋がっている。この糸引き状態の距離を維持したままで駆動ローラ２３によって積層ウェハ１０を回転させ、シール材の樹脂２０を塗布ローラ２２から積層ウェハ１０の外周面の端面１１に供給する。図８（ｄ）は、塗布ローラ２２から積層ウェハ１０の外周面の端面１１にシール材の樹脂２０を供給して塗布を行う状態を示している(S3)。

積層ウェハ１０を回転させながら樹脂２０を所定位置まで塗布する。図８（ｅ）は、積層ウェハ１１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、積層ウェハ１０の外周面の端面１１において、塗布範囲１２にシール材の樹脂２０が塗布され、非塗布部にはシール材の樹脂２０は塗布されない(S4)。

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を積層ウェハ１０の外周面の端面１１に接触させた後、切り離す（図８（ｆ））（S5）。

シール塗布部２において、積層ウェハ１０の外周面の端面１１にシール材の樹脂を塗布した後、積層ウェハ１０を樹脂硬化部３に移動させる。樹脂硬化部３において、積層ウェハ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(S6)。シール材の樹脂を硬化させた後、積層ウェハをシール形成装置から取り出し(S7)、その後、積層ウェハのウェハ間の隙間に絶縁性接着剤を注入してウェハを接着させる。

シール材の樹脂２０の、積層ウェハ１０の外周面の端面１１への付着状態は種々の状態となる。

図９，１０は複数の積層ウェハにシールを形成する構成例を示している。複数の積層ウェハ１０ａ，１０ｂ，…１０ｎを軸方向に配置し、各積層ウェハを保持ローラ２９で保持すると共に、前記した構成と同様に、駆動ローラ２３，従動ローラ２４，および押さえローラ２５によって回転駆動可能とする。

前記した構成と同様に、複数の積層ウェハ１０ａ，１０ｂ，…１０ｎの外周面の端面に塗布ローラ２２からシール材の樹脂を供給することによって、複数の積層ウェハ１０の外周面の端面１１に同時に樹脂を塗布する。

次に、シール形成装置１のシール塗布部２の第２の構成例について説明する。図１１は第２の構成例の概略斜視図である。

図１１において、シール塗布部２は、積層ウェハ１０を支持すると共に、積層ウェハ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。

また、シール塗布部２は、積層ウェハ１０の外周面の端面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２は、ディスペンサ３０から積層ウェハ１０の外周面の端面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によって積層ウェハ１０を回転させることによって、外周面の端面１１にシール材の樹脂を線引きする。これによって、外周面の端面１１には樹脂が連続して塗布される。

ディスペンサ３０および駆動ローラ２３の回転駆動は、制御部８０で制御される駆動制御部８２に回転制御される。

また、積層ウェハ１０と塗布ローラ２２とは、少なくともいずれか一方が上下方向に移動可能とする。ここでは、ディスペンサ３０を昇降部５１によって上下動可能な構成とする例を示しているが、積層ウェハ１０側を駆動ローラ２３、従動ローラ２４、および押さえローラ２５と共に上下動可能な構成としてもよい。昇降部５１は、制御部８０で制御される昇降制御部８１によって昇降制御される。

次に、第２の構成例によるシール材に樹脂の塗布動作について、図１２のフローチャートおよび図１３の動作を説明する図を用いて説明する。

はじめに、積層ウェハ１０をシール塗布部２に取り付ける（図１３（ａ））（S11）。

積層ウェハ１０の外周面の端面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性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（塗布部１２）と、絶縁性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（非塗布部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、積層ウェハ１０の任意の開始点２８ａに接触させる。図１３（ｂ）は下降前の状態を示し、図１３（ｃ）は下降後の状態を示している(S12)。

ディスペンサ３０を積層ウェハ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(S13)、ディスペンサ３０を積層ウェハ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ウェハ１０の外周面の端面１１に繋がっている(S14)。

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によって積層ウェハ１０を回転させると、外周面の端面１１には樹脂が線引き滴下される。図１３（ｄ）は、ディスペンサ３０から積層ウェハ１０の外周面の端面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(S15)。

積層ウェハ１０を回転させながら樹脂２０を所定位置まで塗布する。図１３（ｅ）は、積層ウェハ１１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、積層ウェハ１０の外周面の端面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(S16)。

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を積層ウェハ１０の外周面の端面１１から移動させて、ディスペンサ３０を積層ウェハ１０の外周面の端面１１に一端接触させ（図１３（ｅ））(S17)、ディスペンサ３０からの樹脂の吐出を停止した後(S18)、切り離す（図１３（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（S19）。

シール塗布部２において、積層ウェハ１０の外周面の端面１１にシール材の樹脂を塗布した後、積層ウェハ１０を樹脂硬化部３に移動させる。樹脂硬化部３において、積層ウェハ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(S20)。シール材の樹脂を硬化させた後、積層ウェハをシール形成装置から取り出し(S21)、その後、積層ウェハのウェハ間の隙間に絶縁性接着剤を注入してウェハを接着させる。

図１４は複数の積層ウェハにシールを形成する構成例を示している。複数の積層ウェハ１０ａ，１０ｂ，…１０ｎを軸方向に配置し、各積層ウェハを保持ローラ２９で保持すると共に、前記した構成と同様に、駆動ローラ２３，従動ローラ２４によって回転駆動可能とする。

前記した構成と同様に、複数の積層ウェハ１０ａ，１０ｂ，…１０ｎの外周面の端面にディスペンサ３０に線引き滴下させることによって、複数の積層ウェハ１０の外周面の端面１１にシール形成する。

なお、図１４に示す構成では、一つのディスペンサ３０を複数の積層ウェハの積層方向に移動させることでシールを形成する他、複数のディスペンサを複数の積層ウェハの積層方向に配列することによって複数の積層ウェハ１０の外周面の端面１１に同時にシール形成することができる。

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３次元の積層型半導体装置の製造の概略を説明するための概略図である。 シール塗布部の第１の構成例について説明する図である。 本発明のシール形成装置の第１の構成例の概略平面図である。 本発明のシール材の樹脂の塗布動作の概要を説明するための図である。 本発明によって塗布されたシール材の樹脂の概略状態を説明するための図である。 本発明によって塗布されたシール材の樹脂の塗布状態を説明するための図である。 本発明の第１の構成例によるシール材に樹脂の塗布動作を説明するためのフローチャートである。 本発明のシール形成装置の第１の構成例の概略斜視図である。 本発明の第１の構成例によるシール材に樹脂の塗布動作を説明するための図である。 本発明の複数の積層ウェハにシールを形成する構成例を示す平面図である。 本発明の複数の積層ウェハにシールを形成する構成例を示す斜視図である。 本発明のシール形成装置の第２の構成例の概略斜視図である。 本発明の第２の構成例によるシール材に樹脂の塗布動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の構成例によるシール材に樹脂の塗布動作を説明するための図である。 本発明のシール形成装置の第２の形態において、複数の積層ウェハにシールを形成する構成例を示す図である。 従来の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。 従来の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。 従来の積層ウェハの全周から接着剤を注入する状態を模式的に示す図である。 円形の積層ウェハの外周面にシール材を塗布することによって端面部分にシールを形成する方法の一例を示す図である。 積層ウェハの外周部の側面へのシール材の付着を説明するための概略図である。 積層ウェハの外周面から内部へのシール材の樹脂の浸透状態を説明するための概略図である。

符号の説明

１…シール形成装置、２…シール塗布部、３…樹脂硬化部、４…樹脂注入部、５…シール塗布室、６…樹脂硬化室、７…樹脂注入室、８…仕切弁、１０，１０ａ〜１０ｎ…積層ウェハ、１０Ａ，１０Ｂ…ウェハ、１０Ｃ…間隔、１１…ウェハ端面、１２…塗布部、１３…非塗布部、１６…注入口、２０、２０ａ〜２０ｆ…シール材の樹脂、２１…容器、２２…塗布ローラ、２３…駆動ローラ、２４…従動ローラ、２５…押さえローラ、２６…押さえバネ、２７…スクレーバ、２８…シール材塗布部、２８ａ…塗布開始点、２８ｂ…塗布終了点、２９…保持ローラ、３０…ディスペンサ、５０、５１…昇降部、６０…硬化装置、７０…絶縁性接着剤、７１…真空ポンプ、７２…ガス導入部、８０…制御部、８１…昇降制御部、８２…駆動制御部。

Claims (6)

1. 少なくとも２枚の積層ウェハ間に絶縁性接着剤を注入するための空間を形成するシール材を積層ウェハの端面に塗布する塗布方法であって、
   シール材の樹脂を供給するシール材供給源と積層ウェハの少なくとも何れか一方を移動させ、シール材供給源と積層ウェハの外周面の塗布開始点とを接触させる第１の工程と、
   シール材供給源と積層ウェハの少なくとも何れか一方を前記第１の工程の移動方向と反対方向に移動させて、前記接触させたシール材供給源と積層ウェハの外周面とを分離する第２の工程と、
   シール材供給源から積層ウェハの外周面に向けてシール材の樹脂を連続供給させながら、前記積層ウェハの中心軸を回転軸として回転させ、積層ウェハの外周面の端面に対する樹脂の塗布位置を移動させることによって、積層ウェハの外周面の端面に樹脂を連続塗布する第３の工程と、
   前記積層ウェハの回転を停止し、シール材供給源と積層ウェハの少なくとも何れか一方を移動させ、シール材供給源と積層ウェハの外周面の塗布終了点とを接触させる第４の工程と、
   シール材供給源と積層ウェハの少なくとも何れか一方を前記第４の工程の移動方向と反対方向に移動させて、前記接触させたシール材供給源と積層ウェハの外周面とを分離する第５の工程とを備え、
   積層ウェハに端面にシール材の樹脂を塗布することを特徴とする積層ウェハ端面のシール材塗布方法。
2. 前記シール材供給源をシール材の樹脂を浸透させた塗布ローラとし、
   前記第１の工程において、前記塗布ローラと積層ウェハの外周面の塗布開始点とを接触させ、
   前記第２の工程において、前記積層ウェハの外周面の端面と当該塗布ローラとを分離して所定距離を開けて対向させ、
   前記第３の工程において、シール材の樹脂の粘性によって前記所定距離を介してシール材供給源から積層ウェハの外周面にシール材の樹脂を連続供給させることを特徴とする、請求項１に記載の積層ウェハ端面のシール材塗布方法。
3. 前記シール材供給源をシール材の樹脂を滴下するディスペンサとし、
   前記第１の工程において、前記ディスペンサの先端と積層ウェハの外周面の塗布開始点とを接触させ、
   前記第２の工程において、前記積層ウェハの外周面の端面と当該ディスペンサとを分離して所定距離を開けて対向させ、
   前記第３の工程において、シール材の樹脂の粘性によって前記所定距離を介してシール材供給源から積層ウェハの外周面にシール材の樹脂を連続供給させることを特徴とする、請求項１に記載の積層ウェハ端面のシール材塗布方法。
4. 少なくとも２枚の積層ウェハ間に絶縁性接着剤を注入するための空間を形成するシール材を積層ウェハの端面に塗布する塗布装置であって、
   シール材の樹脂を供給するシール材供給手段と、
   前記シール材供給手段と積層ウェハの少なくとも何れか一方を移動させる移動手段と、
   前記積層ウェハの中心軸を回転軸として当該積層ウェハを回転させる回転手段と、
   前記移動手段の移動動作と前記回転手段の回転動作とを制御する制御手段とを備え、
   前記移動手段は、
   前記シール材供給手段と積層ウェハの外周面の塗布開始点とを接触させる第１の移動動作と、
   前記第１の移動動作の移動方向と反対方向の移動によって、前記接触させたシール材供給源と積層ウェハの外周面とを分離する第２の移動動作と、
   前記シール材供給手段と積層ウェハの外周面の塗布終了点とを接触させる第４の移動動作と、
   前記第４の移動動作の移動方向と反対方向の移動によって、前記接触させたシール材供給源と積層ウェハの外周面とを分離する第５の移動動作とを有し、
   前記制御部は、前記第１の移動動作、第２の移動動作、第４の移動動作、および第５の移動動作の各移動動作時に回転手段の回転を停止させ、前記第３の移動動作時に回転手段を回転駆動させることを特徴とする、積層ウェハ端面のシール材塗布装置。
5. 前記シール材供給手段は、シール材の樹脂を含浸あるいは付着させた塗布ローラを備え、
   前記移動手段によって前記塗布ローラと前記積層ウェハの外周面の端面とを接触あるいは分離させ、
   前記回転手段によって前記積層ウェハおよび前記塗布ローラを軸回転させることによって、積層ウェハの外周面の端面と前記塗布ローラとの対向位置を移動させることによって塗布位置を移動させることを特徴とする、請求項４に記載の積層ウェハ端面のシール材塗布装置。
6. 前記シール材供給手段は、シール材の樹脂を滴下するディスペンサを備え、
   前記移動手段によって前記ディスペンサと前記積層ウェハの外周面の端面とを接触あるいは分離させ、
   前記回転手段によって前記積層ウェハを軸回転させることによって、積層ウェハの外周面の端面と前記ディスペンサとの対向位置を移動させることによって塗布位置を移動させることを特徴とする、請求項４に記載の積層ウェハ端面のシール材塗布装置。