(57)【要約】【課題】積層ウェハの隙間内に接着剤を注入する注入工程中において、注入状態を確認する。【解決手段】少なくとも２枚の複数枚のシリコンウェハを貼り合わせた積層ウェハの隣接するウェハ間の隙間に接着剤を注入する装置および方法において、積層ウェハを構成するシリコンウェハを透過する波長を有する近赤外線を用いることによって、積層ウェハの隙間の接着剤の有無を検出することで、注入工程中に注入状態を確認することを可能とする。反射光あるいは透過光の光量を検出し、この光量に基づいて隙間への接着剤の注入が完了したか否かの注入状態を検出する。この注入状態の検出は、積層ウェハの隙間内に接着剤を注入する注入工程中に行うことができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２枚の複数枚のシリコンウェハを貼り合わせた積層ウェハの隣接するウェハ間の隙間に接着剤を注入する装置であって、
外周端面にシールを形成した前記積層ウェハの隣接するウェハの隙間に、真空差圧法によって接着剤を注入する接着剤注入室を備え、
前記接着剤注入室は、
当該接着剤注入室内を真空排気する排気部と、
当該接着剤注入室内にガスを導入するガス導入部と、
前記接着剤を積層ウェハの外周端面に形成された接着剤の注入口に接触させる接液部と、
前記ウェハ間の隙間における接着剤の注入状態を検出する検出部とを備え、
前記検出部は、前記接着剤注入室内に導入される積層ウェハの前記注入口と反対側のウェハ面に対して、近赤外線を照射する発光部および近赤外線を検出する受光部を備え、
前記受光部が受光する近赤外線の受光量によって前記ウェハの隙間における接着剤の注入状態を検出することを特徴とする、積層ウェハの接着剤注入装置。
【請求項２】
前記検出部は、
前記注入口と反対側のウェハ面に対して、前記発光部と前記受光部とを同一側に配置し、
前記受光部は、前記発光部から照射され前記積層ウェハで反射された近赤外線を受光し、当該反射光の受光量によって前記ウェハの隙間における接着剤の注入状態を検出することを特徴とする、請求項１に記載の積層ウェハの接着剤注入装置。
【請求項３】
前記検出部は、
前記注入口と反対側のウェハ面に対して、前記発光部からの近赤外線を所定の入射角で照射し、
前記入射角は、前記ウェハを透過した近赤外線が前記ウェハと前記隙間との間との境界面において、前記隙間に接着剤が無いときに透過し、前記隙間に接着剤があるときに全反射する角度であり、
前記受光部は、ウェハと隙間との境界面において、当該隙間への接着剤の注入によって全反射された反射光の受光量によって前記ウェハの隙間における接着剤の注入状態を検出することを特徴とする、請求項１に記載の積層ウェハの接着剤注入装置。
【請求項４】
前記検出部は、
前記注入口と反対側のウェハ面を挟んで、前記発光部と前記受光部とを対向して配置し、
前記受光部は、前記発光部から照射され前記積層ウェハを透過した近赤外線を受光し、当該透過光の受光量によって前記ウェハの隙間における接着剤の注入状態を検出することを特徴とする、請求項１に記載の積層ウェハの接着剤注入装置。
【請求項５】
前記接液部は、前記検出部の検出により得たウェハの隙間における接着剤の注入状態に基づいて、前記注入口と接着剤との接触を解くことを特徴とする、請求項１から４の何れか一つに記載の積層ウェハの接着剤注入装置。
【請求項６】
少なくとも２枚の複数枚のシリコンウェハを貼り合わせた積層ウェハの隣接するウェハ間の隙間に接着剤を注入する接着剤注入方法であって、
前記積層ウェハは一部を除いて外周端面にシールが設けられており、
前記積層ウェハのシールが設けられない一部を注入口として、前記ウェハ間の隙間に真空差圧法によって接着剤を注入する注入工程を備え、
前記注入工程は、
前記積層ウェハを導入する接着剤注入室内を真空排気する排気工程と、
前記排気工程の後、前記接着剤を積層ウェハの外周端面に形成された接着剤の注入口に接触させる接液工程と、
前記接液工程の後、接着剤注入室内にガスを導入して、前記ウェハ間の隙間に真空差圧によって前記接着剤を注入させるガス導入工程と、
前記ウェハ間の隙間における接着剤の注入状態を検出する検出工程とを備え、
前記検出工程は、前記接着剤注入室内に導入される積層ウェハの前記注入口と反対側のウェハ面に対して近赤外線を照射し、前記積層ウェハからの反射光又は透過光を検出し、前記検出光の受光量によって前記ウェハの隙間における接着剤の注入状態を検出することを特徴とする、積層ウェハの接着剤注入方法。
【請求項７】
前記検出工程は、
前記注入口と反対側のウェハ面に対して近赤外線を照射し、
前記積層ウェハで反射された反射光を受光し、
当該反射光の受光量によって前記ウェハの隙間における接着剤の注入状態を検出することを特徴とする、請求項６に記載の積層ウェハの接着剤注入方法。
【請求項８】
前記検出工程は、
前記注入口と反対側のウェハ面に対して近赤外線を所定の入射角で照射し、
前記入射角は、前記ウェハを透過した近赤外線がウェハと隙間との境界面において、前記隙間に接着剤が無いときに透過し、前記隙間に接着剤があるときに全反射する角度であり、
ウェハと隙間との境界面において、当該隙間への接着剤の注入によって全反射された反射光の受光量によって前記ウェハの隙間における接着剤の注入状態を検出することを特徴とする、請求項６に記載の積層ウェハの接着剤注入方法。
【請求項９】
前記検出工程は、
前記注入口と反対側のウェハ面に対して近赤外線を照射し、
前記積層ウェハを透過した透過光を受光し、
当該透過光の受光量によって前記ウェハの隙間における接着剤の注入状態を検出することを特徴とする、請求項６に記載の積層ウェハの接着剤注入方法。
【請求項１０】
前記接液工程は、前記検出工程の検出により得たウェハの隙間における接着剤の注入状態に基づいて、前記注入口と接着剤とを分離して接触を解くことを特徴とする、請求項６から９の何れか一つに記載の積層ウェハの接着剤注入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は積層型半導体デバイスの製造に関し、特に３次元の半導体デバイスあるいは半導体集積回路を製造する際において、積層されたウェハ間へ絶縁性樹脂からなる接着剤を注入する接着剤注入装置および注入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層型半導体デバイスの製造において、半導体デバイス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、半導体デバイス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を貼り合わせて積層化し、上下２層のウェハ間に絶縁性樹脂を注入して３次元半導体積層回路装置を製造している。
【０００３】
例えば、複数枚のウェハを貼り合わせた積層ウェハのウェハ間の隙間に接着剤を注入する際に、貼り合わせるウェハ面にシールを形成し、このシールで囲まれる隙間部分と外部との圧力差によってウェハの隙間に絶縁性接着剤を注入して積層する（特許文献１，２）。
【０００４】
図１１は、圧力差を用いてウェハの隙間の接着剤を注入する従来方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【０００５】
積層したウェハ間にシールを形成した後、接着剤注入室内に積層ウェハを導入し（S100a）、接着剤注入室を密閉し（S100b）、真空排気ポンプを駆動して接着剤注入室を排気し減圧する。このとき、ウェハ間の隙間はシールの一部に設けた注入口を介して排気されて減圧される（S100c）。
【０００６】
ウェハ間の隙間を減圧した後、積層ウェハの注入口を接着剤に接液させる(S100d)。その後、接着剤注入室内にガスを注入して大気圧とする（S100e）。接着剤注入室内を大気圧に戻すと、積層ウェハのウェハ間の隙間と接着剤注入室内との圧力差が生じる。この圧力差によって、接着剤は積層ウェハの隙間内に浸透する(S100f)。積層ウェハの隙間内に接着剤が浸透するのを待ち(S100g)、所定時間が経過した後、積層ウェハの注入口を接着剤から離液させる(S100h)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２５３１０９号公報
【特許文献２】特開２００９−２５３１１０号公報
【特許文献３】ＷＯ２００９／０１７１６０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記したように、圧力差によって積層ウェハの隙間内に接着剤を浸透させて注入する際、隙間内への接着剤の注入工程の終了は所定時間の経過によって行っている。この所定時間は、実験等によって注入に要する時間を予め求めておくことで定めている。
【０００９】
しかしながら、このように注入工程の終了を所定時間の経過によって定める場合には、隙間内に接着剤が十分に注入されたか否かの確認を行っていないため、接着剤の注入工程の品質を評価することができず、接着剤の注入が不十分となっている可能性を排除することができない。また、注入工程の終了は、実際には注入時間の変動を予想して、設定時間にマージン分を加え経過時間を設定する必要があるため、注入工程の時間幅が長くなるという問題がある。
【００１０】
ウェハは例えばSi基板により構成されるため、可視光による撮像画像では接着剤の注入状態を確認することができない。積層ウェハの隙間内への接着剤の注入状態を確認する方法として、例えば超音波の反射波の検出や、Ｘ線による透視画像の観察等が考えられる。
【００１１】
超音波を利用した確認では、注入を完了した積層ウェハを水中に浸漬し、この水中内で超音波を発振させ、積層ウェハから反射してくる超音波を検出する。超音波の反射率は、接着剤の有無によって異なるため、検出した超音波の強度から接着剤の注入状態を確認する。また、Ｘ線による透視画像の観察による確認では、注入を完了した積層ウェハにＸ線を照射し、得られた透過画像を画像観察することで接着剤の注入状態を確認する。
【００１２】
上記した接着剤の注入状態の確認方法では、接着剤の注入工程が完了した後、この積層ウェハの基板を超音波やＸ線を利用した検査室に導入して行う必要があるため、注入工程内で注入状態を確認することができないという問題があり、注入状態の確認に長時間を要するという問題がある。
【００１３】
また、積層ウェハの仕様に応じて、注入する接着剤の充填樹脂や加熱条件を変更する場合がある。このような場合には、充填状態を逐次確認しながら試行錯誤によって最適な条件を設定する必要があるが、注入工程が完了した後でなければ充填状態の確認を行うことができないため、設定に長時間を要するという問題がある。
【００１４】
全ての積層ウェハについて注入状態の確認を行う全数検査に代えて、抜き取り検査を行うことで注入状態の確認に要する時間を短縮することができるが、歩留まりが低下するという問題がある。
【００１５】
そこで、本発明は上記課題を解決して、積層ウェハの隙間内に接着剤を注入する注入工程中において、注入状態を確認することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、少なくとも２枚の複数枚のシリコンウェハを貼り合わせた積層ウェハの隣接するウェハ間の隙間に接着剤を注入する装置および方法において、積層ウェハを構成するシリコンウェハを透過する波長を有する近赤外線を用いることによって、積層ウェハの隙間の接着剤の有無を検出することで、注入工程中に注入状態を確認することを可能とする。
【００１７】
ウェハと隙間との境界部分における反射率や、隙間を透過する際の光の透過率は、隙間における接着剤の有無によって異なり、隙間の接着剤が注入されている場合には、ウェハと隙間との境界部分の反射率は高まり、隙間を透過する際の光の透過率は低下する。
【００１８】
本発明は、反射光あるいは透過光の光量を検出し、この光量に基づいて隙間への接着剤の注入が完了したか否かの注入状態を検出する。この注入状態の検出は、積層ウェハの隙間内に接着剤を注入する注入工程中に行うことができる。
【００１９】
また、本発明によれば、注入工程中に注入状態を確認することができるため、注入状態の確認に要する時間を短縮することができるため、検査時間を長引かせることなく全数検査を行うことができ、歩留まりを高めることができる。
【００２０】
本願発明は、積層ウェハの接着剤注入装置の態様と、積層ウェハの接着剤注入方法の態様とすることができる。
【００２１】
本発明の積層ウェハの接着剤注入装置の態様は、少なくとも２枚の複数枚のウェハを貼り合わせた積層ウェハの隣接するウェハ間の隙間に接着剤を注入する装置であり、接着剤注入室を備える。外周端面にシールを形成した積層ウェハを用意しておき、接着剤注入室において、積層ウェハの隣接するウェハの隙間に真空差圧法によって接着剤を注入する。
【００２２】
本発明の接着剤注入室は、接着剤注入室内を真空排気する排気部と、接着剤注入室内にガスを導入するガス導入部と、積層ウェハの外周端面に形成された接着剤の注入口に、接着剤を接触させる接液部と、ウェハ間の隙間における接着剤の注入状態を検出する検出部とを備える。注入口は、外周端面に形成されるシールの一部に開口部分を設けることで形成することができる。
【００２３】
本発明の検出部は、接着剤注入室内に導入されて接着剤の注入が行われる積層ウェハにおいて、この積層ウェハの注入口と反対側の端部のウェハ面に対して、近赤外線を照射する発光部と、積層ウェハで反射あるいは透過した近赤外線を検出する受光部とで構成される。
【００２４】
発光部から照射された近赤外線は、積層ウェハで反射あるいは透過する際に、ウェハの隙間に接着剤が注入されているか否かによって境界面での反射率や透過率、隙間部分での吸収量が異なるため、反射光や透過光の光量に違いが生じる。本発明は、受光部によって反射光や透過光を受光部し、受光した近赤外線の受光量によってウェハの隙間における接着剤の注入状態を検出する。注入口から浸透した接着剤が、注入口と反対側の端部まで浸透して発光部と受光部とを結ぶ光路に達すると、受光部で受光する近赤外線の受光量が変化する。この受光量の変化を検出することによって、接着剤の充填が完了したか否かを確認することができる。
【００２５】
積層ウェハの注入口と反対側の端部のウェハ面に近赤外線を照射すると、近赤外線はウェハ面を透過した後、ウェハ面と隙間との境界部分に達する。隙間への接着剤の充填が完了していない場合には、この境界部分の反射率はシリコンウェハの屈折率と真空の屈折率で定まる。一方、隙間への接着剤の充填が完了している場合には、この境界部分の反射率はシリコンウェハの屈折率と接着剤の屈折率で定まる。接着剤の屈折率は真空の屈折率よりも大きいため、隙間への接着剤の充填が完了すると反射率は低下する。したがって、反射光を受光した際、反射光の受光量が低下したことを検出することで、隙間への接着剤の充填が完了したことを確認することができる。
【００２６】
また、隙間を透過する近赤外線は、隙間に接着剤が充填されてない場合には接着剤による吸収が無いため透過量は減少せず、一方、隙間に接着剤が充填されている場合にはその接着剤によって吸収されて透過量は減少する。したがって、透過光を受光した際、透過光の受光量が低下したことを検出することで、隙間への接着剤の充填が完了したことを確認することができる。
【００２７】
したがって、反射光の光量は、隙間での接着剤の注入状態によるウェハ面と隙間との境界部分における反射率の変動によって変化する。また、透過光の光量は、隙間での接着剤の注入状態によるウェハ面と隙間との境界部分における透過率の変動、および隙間における吸収率の変動によって変化する。本発明は、この反射光あるいは透過光を検出し、その検出した反射光あるいは透過光の光量によって、隙間への接着剤の注入状態を検出する。
【００２８】
また、ウェハと隙間との境界における反射において、全反射を利用して隙間への接着剤の注入状態を検出する構成とすることもできる。
【００２９】
全反射を利用して隙間への接着剤の注入状態を検出する構成では、注入口と反対側のウェハ面に対して、発光部から近赤外線を所定の入射角で照射する。この入射角は、ウェハを透過した近赤外線がウェハと隙間の境界面において、隙間に接着剤が無いときに透過し、隙間に接着剤があるときに全反射する角度である。
【００３０】
ウェハと隙間の境界面において、隙間に接着剤が注入されることによって境界部分における反射光が全反射する条件となった場合には、反射光の光量が増加する。検出部は、反射光の受光量が増加することによって、ウェハの隙間における接着剤の注入状態を検出することができる。
【００３１】
また、本発明の積層ウェハの接着剤注入装置の態様において、接液部は、検出部の検出により得たウェハの隙間における接着剤の注入状態に基づいて注入動作の完了時点を判定し、積層ウェハあるいは接着剤を移動させて、注入口と接着剤とを離して接触を解き、これによって接着剤の注入動作を完了する。
【００３２】
本発明の積層ウェハの接着剤注入方法の態様は、少なくとも２枚の複数枚のウェハを貼り合わせた積層ウェハの隣接するウェハ間の隙間に接着剤を注入する接着剤注入方法である。積層ウェハには、一部を除いて外周端面にシールが設けられており、シールが設けられていない部分を接着剤の注入口とする。本発明の接着剤注入方法は、積層ウェハの注入口から、ウェハ間の隙間に真空差圧法によって接着剤を注入する注入工程を備える。
【００３３】
本発明の注入工程は、積層ウェハを導入する接着剤注入室内を真空排気する排気工程と、排気工程の後、接着剤を積層ウェハの外周端面に形成された接着剤の注入口に接触させる接液工程と、接液工程の後、接着剤注入室内にガスを導入して、ウェハ間の隙間に真空差圧によって前記接着剤を注入させるガス導入工程と、ウェハ間の隙間における接着剤の注入状態を検出する検出工程とを備える。
【００３４】
検出工程は、接着剤注入室内に導入される積層ウェハの注入口と反対側のウェハ面に対して近赤外線を照射し、積層ウェハから反射光又は透過光を検出し、検出光の受光量によってウェハの隙間における接着剤の注入状態を検出する。
【００３５】
反射光によって検出を行う場合には、検出工程は、注入口と反対側のウェハ面に対して近赤外線を照射し、積層ウェハで反射された反射光を受光し、反射光の受光量によってウェハの隙間における接着剤の注入状態を検出する。
【００３６】
また、反射光によって検出を行う場合において、全反射による反射光を検出する場合には、検出工程は、注入口と反対側のウェハ面に対して近赤外線を所定の入射角で照射する。このときの入射角は、ウェハを透過した近赤外線がウェハと隙間との境界面において、隙間に接着剤が無いときに透過し、隙間に接着剤があるときに全反射する角度である。全反射の角度は、シリコンウェハの屈折率と接着剤の屈折率とによって定めることができる。
【００３７】
ウェハと隙間との境界面において、隙間に接着剤が注入されて全反射した場合には、反射光の受光量は増加する。この全反射による反射光の受光量の増加に基づいて、ウェハの隙間における接着剤の注入状態を検出することができる。
【００３８】
透過光によって検出を行う場合には、検出工程は、注入口と反対側のウェハ面に対して近赤外線を照射し、積層ウェハを透過した透過光を受光し、透過光の受光量によってウェハの隙間における接着剤の注入状態を検出する。
【００３９】
また、接液工程は、検出工程の検出により得たウェハの隙間における接着剤の注入状態に基づいて、注入動作の完了時点を判定し、注入口と接着剤とを分離して接触を解き、これによって接着剤の注入動作を完了する。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、積層ウェハの隙間内に接着剤を注入する注入工程中において、注入状態を確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の接着剤注入装置の概略構成を説明するための図である。
【図２】本発明の積層ウェハへの接着剤の注入動作例を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の積層ウェハへの接着剤の注入動作例を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の検出部が備える発光部と受光部の構成例を説明するための図である。
【図５】本発明の２枚のウェハからなる積層ウェハに対する近赤外線の反射および透過を説明するための概略図である。
【図６】本発明の２枚のウェハからなる積層ウェハに対する近赤外線の反射および透過を説明するための概略図である。
【図７】本発明の積層ウェハの各境界面での反射率および透過率を説明するための図である。
【図８】４枚のウェハを貼り合わせてなる積層ウェハの例を示す図である。
【図９】隙間内の接着剤の注入状態による光量変化を説明するための図である。
【図１０】近赤外線の全反射を用いて接着剤の注入状態を検出する構成、および動作状態を説明するための図である。
【図１１】圧力差を用いてウェハの隙間の接着剤を注入する従来方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
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デバイスの製造の概略を説明するための概略図である。図１において、積層型半導体デバイス製造装置１は、積層ウェハの外周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の接着剤を注入して積層ウェハを接着する接着工程を行う部分とを備える。
【００４３】
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とシール硬化部３によって行われ、接着工程はシール硬化部３の下流側に配置した接着剤注入部４によって行われる。
【００４４】
シール塗布部２はシール塗布室２０内に塗布装置を備え、シール硬化部３はシール硬化室３０内に硬化装置を備える。また、接着剤注入部４は接着剤注入室４０内に接着剤注入装置を備える。シール塗布室２０、シール硬化室３０、および接着剤注入室４０の各処理部の室間には仕切弁１１１、１１２が設けられる。また、シール塗布室２０と外気との間、および接着剤注入室４０と外気との間には仕切弁１１０，１１３が設けられる。
【００４５】
シール塗布部２は、仕切弁１１０を通して積層ウェハ１０をシール塗布室２０内に導入し、導入した積層ウェハ１０の外周端面にシール材２１の樹脂を塗布してシールを形成する。積層ウェハ１０の外周端面とシール材２１との接触は、昇降部２２によってシール材２１の絶縁樹脂を保持した容器を上下動させることによって行うことができ、接触させた状態で積層ウェハ１０を回転させることによって、外周端面にシール材２１を塗布することができる。
【００４６】
シール硬化部３は、シールを形成した積層ウェハ１０を仕切弁１１１を通してシール硬化室３０に導入し、導入した積層ウェハ１０のシール材の樹脂をシール硬化装置３１によって硬化する。これによって、塗布されたシール材の樹脂を硬化させてシールを形成する。シール硬化装置３１は、例えば、紫外線硬化性のシール材の場合には、紫外線照射装置とすることができる。このシールは、積層ウェハの隣接するウェハ間にシール材である絶縁樹脂を真空差圧法によって導入させるための圧力差を形成するために境界部分を検出するものである。
【００４７】
接着剤注入部４は、シール硬化部３でシールを硬化させた積層ウェハ１０を仕切弁１１２を通して接着剤注入室４０内に導入し、導入した積層ウェハ１０のウェハの隙間に、接着剤４１を差圧によって注入する。ウェハの隙間に接着剤４１が導入された積層ウェハ１０は、接着剤注入室４０の仕切弁１１３を通して外気側に導出される。
【００４８】
接着剤注入部４は、接着剤注入室４０内に、接着剤注入室４０内を真空排気する真空排気ポンプ４３、接着剤注入室４０内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４４、接着剤４１の絶縁樹脂を保持した容器を上下動させる昇降部４２、積層ウェハ１０のウェハ間の隙間への接着剤の充填が完了したか否かを検出する検出部４５を備える。
【００４９】
接着剤注入部４は、真空排気ポンプ４３の真空排気による真空状態と、ガス導入部４４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接着剤を導入する。
【００５０】
検出部４５は、近赤外線を照射する発光部４５ａと、積層ウェハ１０で反射された反射光あるいは積層ウェハ１０を透過した透過光を受光する受光部４５ｂを備え、受光部４５ｂで受光した受光光量に応じた信号を出力する。
【００５１】
検出部４５は、受光光量に応じた信号を制御部４６に出力する。制御部４６は、検出部４５の信号に基づいてウェハの隙間への接着剤の充填が完了したか否かを判定し、接着剤の充填の完了判定に基づいて接着剤の注入動作を終了する。接着剤の注入動作の終了は、例えば、昇降部４２を下降させて、接着剤４１を積層ウェハ１０の注入口から離すことで行う。
【００５２】
積層半導体製造装置１は、シール塗布部２，シール硬化部３，接着剤注入部４の各部によって、積層ウェハ１０に対して行うシール形成工程（シール塗布処理、シール硬化処理）および接着工程（接着剤注入処理、接着剤硬化処理）等の各処理を行う。
【００５３】
次に、積層ウェハへの接着剤の注入動作例について図２，３のフローチャートを用いて制御する。
【００５４】
はじめに、積層ウェハ１０の外周端面に、注入口を除いてシールを形成する。このシール形成工程は、積層ウェハ１０の外周端面にシール材の樹脂を塗布する工程と、塗布したシール材の樹脂を硬化させる工程とを備える。シール材の樹脂を硬化は、シール硬化装置３１によって行う。シール硬化装置は、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(S1)。
【００５５】
次に、積層ウェハ１０のウェハ間の隙間に絶縁性樹脂からなる接着剤４１を注入する注入処理を行う。接着剤４１の注入処理は、仕切弁１１２を開いて積層ウェハ１０を接着剤注入室４０内に積層ウェハ１０をシール硬化室３０から導入した後（S2a）、仕切弁１１２を閉じて接着剤注入室４０を密閉する（S2b）。
【００５６】
接着剤注入室４０を真空排気ポンプ４３で排気し(S2c)、積層ウェハ１０の注入口に接着剤４１を接触させて接液し(S2d)、その後、容器内にガス導入部４４からＮ２ガス等を導入することで内部の圧力を大気圧に開放あるいは、大気圧以上の圧力に加圧し（S2e）、積層ウェハ１０内外の差圧を利用して、接液した接着剤４１を積層ウェハ１０の隣接するウェハ間の隙間に注入する。この接着剤の注入において、ウェハの隙間の注入を容易とするために、接着剤を加熱して接着剤の粘度を下げてもよい。これによって、積層ウェハ１０のウェハ間の隙間に接着剤４１を注入する(S2f)。
【００５７】
検出器によって接着剤の注入状態を検出する。注入状態の検出は、発光部から積層ウェハ１０のウェハ面に近赤外線を照射し、積層ウェハ１０で反射された近赤外線の反射光、あるいは、積層ウェハ１０を透過した近赤外線の透過光を検出することで行う（S2g）。
【００５８】
接着剤の注入状態の検出によって、ウェハの隙間への接着剤の注入が完了したと判定されたときには(S2h)、積層ウェハ１０の注入口を接着剤から離液して、接液状態を解消する。制御部４６は、検出部４５から受光量に応じた信号を受け、この受光量に基づいて接着剤の注入状態を検出、接着剤の注入が完了したと判定したときに、昇降部４２を駆動して接着剤４１を収納した容器を下降させて、注入口から接着剤を離して離液させる（S2i）。
【００５９】
積層ウェハ１０のウェハ間に接着剤を注入した後、注入口に付着している余剰の接着剤を拭き取る。接着剤の拭き取りは、例えば、図示していない拭き取り装置の拭き取り材を積層ウェハ１０の注入口に接触させることで行う（S3）。余剰の接着剤を拭き取った後、注入した接着剤を硬化させて積層ウェハを接着させる。接着剤の硬化は、例えば、加熱によって行うことができる(S4)。
【００６０】
接着剤を硬化させた後、仕切弁１１３を開け、積層ウェハ１０を接着剤注入室４０から取り出す（S5）。
【００６１】
次に、近赤外線の反射あるいは透過を用いて接着剤の注入状態を検出する構成、および動作状態について、図４〜図１０を用いて説明する。
【００６２】
図４は検出部が備える発光部と受光部の構成例を説明するための図である。図４（ａ）は反射光によって接着剤の注入状態を検出する構成例を示し、図４（ｂ）は透過光によって接着剤の注入状態を検出する構成例を示している。
【００６３】
図４（ａ），（ｂ）に示す構成例において、積層ウェハ１０は、ウェハ１１ａとウェハ１１ｂとを隣接されて配置すると共に、両ウェハ１１ａ，１１ｂの対向面の外周部分にシール材１２を設けて、ウェハ１１ａとウェハ１１ｂとの間に隙間１４を形成している。シール材１２の一部には開口部分を設けて、接着剤を隙間内の注入するための注入口１３を形成している。
【００６４】
図４（ａ）に示す構成例は反射光を検出する構成例を示している。積層ウェハ１０の注入口１３と反対側において、発光部４５ａと受光部４５ｂとをウェハ１１ａに対して同じ側に、ウェハ１１ａに対向させて配置し、発光部４５ａから近赤外線を照射し、積層ウェハ１０で反射された近赤外線を受光部４５ｂで受光する。
【００６５】
注入口１３から注入された接着剤は、注入口１３と反対側に向かって隙間１４を順次浸透して満たしていき、最後に注入口１３と反対側に達することによって注入が完了する。したがって、発光部４５ａと受光部４５ｂとを積層ウェハ１０の注入口１３と反対側に配置し、この位置における接着剤の有無を反射光の光量を検出することによって、隙間内への接着剤の注入が完了したか否かを検出することができる。
【００６６】
図４（ｂ）に示す構成例は透過光を検出する構成例を示している。積層ウェハ１０の注入口１３と反対側において、発光部４５ａと受光部４５ｂとをウェハ１１ａおよびウェハ１１ｂを挟んで互いに対向させて配置し、発光部４５ａから近赤外線を照射し、積層ウェハ１０を透過した近赤外線を受光部４５ｂで受光する。
【００６７】
注入口１３から注入された接着剤は、注入口１３と反対側に向かって隙間１４を順次浸透して満たしていき、最後に注入口１３と反対側に達することによって注入が完了する。したがって、発光部４５ａと受光部４５ｂとを積層ウェハ１０の注入口１３と反対側に配置し、この位置における接着剤の有無を透過光の光量を検出することによって、隙間内への接着剤の注入が完了したか否かを検出することができる。
【００６８】
また、シリコンは近赤外域の光を透過することから、発光部が発光する光の波長域を近赤外領域とし、受光部が検出する光の波長域を近赤外領域とすることによって、近赤外線をシリコンウェハで挟まれた隙間まで透過させることができる。
【００６９】
ウェハと隙間との境界では、隙間内に接着剤が存在するか否かによって反射率が異なるため、反射光の光量から隙間内への接着剤の注入状態を検出することができる。
【００７０】
また、隙間内に接着剤が存在するか否かによってこの隙間の近赤外線の吸収率が異なるため、隙間を透過した透過光の光量から隙間内への接着剤の注入状態を検出することができる。
【００７１】
図５、６は２枚のウェハからなる積層ウェハに対する近赤外線の反射および透過を説明するための概略図である。なお、ここでは、ウェハ内および真空中での近赤外線の吸収は無いものとして説明する。
【００７２】
図５（ａ）はウェハで挟まれる隙間は真空状態にある場合を示し、２枚のウェハ１１ａ，１１ｂで挟まれた隙間１４内に接着剤は注入されておらず真空状態となっている。ここで、ウェハ１１ａの外側から近赤外線が照射されると、入射光５０は各境界面６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄを通過する。境界面６０ａは大気とウェハ１１ａとの境界面であり、境界面６０ｂはウェハ１１ａと隙間１４内の真空との境界面であり、境界面６０ｃは隙間１４内の真空とウェハ１１ｂとの境界面であり、境界面６０ｄはウェハ１１ｂと大気の境界面である。
【００７３】
境界面６０ａでは、大気とウェハ１１ａの各屈折率で定まる反射率および透過率に応じて、入射光５０が反射光５１ａと透過光５２ａに分けられ、境界面６０ｂでは、ウェハ１１ａと隙間１４内の真空の各屈折率で定まる反射率および透過率に応じて、透過光５２ａが反射光５１ｂと透過光５２ｂに分けられ、境界面６０ｃでは、隙間１４内の真空とウェハ１１ｂの各屈折率で定まる反射率および透過率に応じて、透過光５２ｂが反射光５１ｃと透過光５２ｃに分けられ、境界面６０ｄでは、ウェハ１１ｂと大気の各屈折率で定まる反射率および透過率に応じて、透過光５２ｃが反射光５１ｄと透過光５２ｄに分けられる。
【００７４】
また、図５（ｂ）はウェハで挟まれる隙間は接着剤が注入された状態にある場合を示している。ここで、ウェハ１１ａの外側から近赤外線が照射されると、入射光５０は各境界面６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄを通過する。境界面６０ａは大気とウェハ１１ａとの境界面であり、境界面６０ｂはウェハ１１ａと隙間１４内の接着剤４１との境界面であり、境界面６０ｃは隙間１４内の接着剤４１とウェハ１１ｂとの境界面であり、境界面６０ｄはウェハ１１ｂと大気の境界面である。
【００７５】
境界面６０ａでは、大気とウェハ１１ａの各屈折率で定まる反射率および透過率に応じて、入射光５０が反射光５１ａと透過光５２ａに分けられ、境界面６０ｂでは、ウェハ１１ａと隙間１４内の接着剤４１の各屈折率で定まる反射率および透過率に応じて、透過光５２ａが反射光５１ｂと透過光５２ｂに分けられ、境界面６０ｃでは、隙間１４内の接着剤４１とウェハ１１ｂの各屈折率で定まる反射率および透過率に応じて、透過光５２ｂが反射光５１ｃと透過光５２ｃに分けられ、境界面６０ｄでは、ウェハ１１ｂと大気の各屈折率で定まる反射率および透過率に応じて、透過光５２ｃが反射光５１ｄと透過光５２ｄに分けられる。また、接着剤４１を通過する際に、透過光は接着剤の吸収率に応じて透過光量が低下する。
【００７６】
なお、図５（ａ），（ｂ）では、境界面６０ｂ，６０ｃ，６０ｄで反射した各反射光５１ｂ，５１ｃ，５１ｄが以後に通過する境界面において行われる反射および透過は省略し、そのまま進むものとして示している。
【００７７】
図５（ａ），（ｂ）において、積層ウェハに対して発光器と同じ側に設けた検出器は、反射光５１ａ、５１ｂ，５１ｃ，５１ｄを受光し、積層ウェハに対して発光器と反対側に設けた検出器は、透過光５２ｄを受光する。
【００７８】
各検出器が受光する受光量は、ウェハの隙間内の接着剤の有無によって変化する。検出器が検出する受光量は、主に、接着剤の有無による境界面６０ｂおよび境界面６０ｃでの反射率の変化、および接着剤の有無による隙間における吸収量の変化によって変化する。したがって、反射光および透過光の光量変化を検出することによって、隙間内における接着剤の注入状態を検出することができる。
【００７９】
図６は、隙間内の接着剤の注入状態による光量変化を説明するための図である。図６（ａ）は反射光量と透過光量の関係を示し、図６（ｂ）は反射光量を示し、図６（ｃ）は透過光量を示している。
【００８０】
隙間内に接着剤が注入された状態では、接着剤の屈折率が真空の屈折率よりも高いため反射率が低下し、これによって反射光量は減少する。また、接着剤の透過率が真空の透過率よりも低いため透過量が低下し、これによって透過光量は減少する。図６（ｂ）は接着剤の注入状態による反射光量の変化状態を示し、図６（ｃ）は接着剤の注入状態による透過光量の変化状態を示している。
【００８１】
この反射光量および透過光量の変化状態を予め定めておいたしきい値と比較することによって、隙間内での接着剤の注入状態を検出する。ここで、しきい値は、反射光量と透過光量について、接着剤が未注入の状態と注入完了状態との各状態で予め測定し、測定で得られた測定値に基づいて定めておく。
【００８２】
図７は積層ウェハの各境界面での反射率および透過率を説明するための図である。なお、図７においても、図５と同様に、各境界面で反射した反射光の以後の境界面での反射については省略して示している。
【００８３】
図７（ａ）は隙間内に接着剤が注入されていない状態を示し、図７（ｂ）は隙間内に接着剤が注入された状態を示し、それぞれ図中において下方から上方に向かって入射し、各境界面で反射および透過する場合を示している。
【００８４】
一般に、入射側の屈折率をｎi、出射側の屈折率をｎoで表した場合には、境界面の反射率Ｒは、
Ｒ＝（ｎｉ−ｎ０）２／（ｎｉ＋ｎ０）２
で表される。
【００８５】
図７（ａ），（ｂ）において、境界面Ａは大気側とウェハ１１ａとの境界を示し、境界面Ｂはウェハ１１ａと真空状態の隙間１４との境界を示し、境界面Ｃは真空状態の隙間１４とウェハ１１ｂとの境界を示し、境界面Ｄはウェハ１１ｂと大気側との境界を示している。また、境界面Ｅはウェハ１１ａと接着剤が注入された隙間１４との境界を示し、境界面Ｇは接着剤が注入された隙間１４とウェハ１１ｂとの境界を示し、層Ｆは隙間１４に注入された接着剤の層を示している。
【００８６】
境界面Ａの反射率Ｒ１、境界面Ｂの反射率Ｒ２、境界面Ｃの反射率Ｒ３、境界面Ｄの反射率Ｒ４はそれぞれ、
Ｒ１＝（ｎａｉｒ−ｎＳｉ）２／（ｎａｉｒ＋ｎＳｉ）２
Ｒ２＝（ｎＳｉ−ｎ０）２／（ｎＳｉ＋ｎ０）２
Ｒ３＝（ｎ０−ｎＳｉ）２／（ｎ０＋ｎＳｉ）２
Ｒ４＝（ｎＳｉ−ｎａｉｒ）２／（ｎＳｉ＋ｎａｉｒ）２
で表され、
境界面Ｅの反射率Ｒ５、境界面Ｇの反射率Ｒ６はそれぞれ、
Ｒ５＝（ｎＳｉ−ｎａｄ）２／（ｎＳｉ＋ｎａｄ）２
Ｒ３＝（ｎａｄ−ｎＳｉ）２／（ｎａｄ＋ｎＳｉ）２
で表される。
【００８７】
ここで、ｎａｉｒは空中の屈折率であり、ｎＳｉはシリコンウェハの屈折率であり、ｎ０は真空の屈折率であり、ｎａｄは接着剤の屈折率である。
【００８８】
各境界面において、入射された光はその境界面での反射率および透過率に応じて反射光と透過光に分かれ、透過光は次の境界面において次に境界面での反射率および透過率に応じて反射光と透過光に分かれる。図７（ａ），（ｂ）は、各境界面での反射および透過状態を反射率Ｒと透過率Ｔ（＝１−Ｒ）で示している。なお、反射光は光路上の以後の境界面で反射するが、ここではこれらの反射を省略して一回のみ反射するものとして示している。
【００８９】
また、ここでは、隙間内における接着剤の有無による反射量および透過量の相違を比較するために、光吸収については接着剤のみを考慮して吸収率をαで表し、大気中およびウェハ中の光吸収は無いものとしている。
【００９０】
隙間内に接着剤が注入されていない場合において、各境界面での反射率、透過率、反射量、および透過量を以下の表１に示す。
【００９１】
【表１】
2012216589.tif 000003
【００９２】
この例では、検出器が検出する反射量は、
Ｒ１＋Ｔ１・Ｒ１＋Ｔ１・Ｔ２・Ｒ３＋Ｔ１・Ｔ２・Ｔ３・Ｒ４
で表される。
【００９３】
また、検出器が検出する透過量は、
Ｔ１・Ｔ２・Ｔ３・Ｔ４
で表される。
【００９４】
また、隙間内に接着剤が注入された場合において、各境界面での反射率、透過率、反射量、および透過量を以下の表２に示す。
【００９５】
【表２】
2012216589.tif 000004
【００９６】
この例では、検出器が検出する反射量は、
Ｒ１＋Ｔ１・Ｒ１＋Ｔ１・Ｔ５・α・Ｒ６＋Ｔ１・Ｔ５・Ｔ６・α・Ｒ４
で表される。
【００９７】
また、検出器が検出する透過量は、
Ｔ１・Ｔ５・Ｔ６・α・Ｔ４
で表される。
【００９８】
ここで、一例として、ｎａｉｒ＝１，ｎＳｉ＝３，ｎ０＝１，ｎａｄ＝１．５とした場合には、各境界面の反射Ｒおよび透過率Ｔは、
Ｒ１＝１／４，Ｒ２＝１／４，Ｒ３＝１／４，Ｒ４＝１／４，
Ｒ５＝０．１１，Ｒ６＝０．１１
Ｔ１＝３／４，Ｔ２＝３／４，Ｔ３＝３／４，Ｔ４＝３／４
Ｔ５＝０．８９，Ｔ６＝０．８９
となる。
【００９９】
したがって、隙間内に接着剤が注入されていない場合の反射量および透過量は、
反射量＝０．６８
透過量＝０．３２
となり、
隙間内に接着剤が注入された場合の反射量および透過量は、接着剤の屈折率ｎａｄ＝１．５とし、透過率α＝０．７とした場合には、
反射量＝０．５２
透過量＝０．２８
となる。
【０１００】
なお、接着剤の透過率は形成素材やエージング状態によって異なるが、例えば文献３中の表１〜３に示されているように、初期状態では約０．７のオーダーであり、エージング後には約０．０３程度となる。
【０１０１】
上記した例では、２枚のウェハを貼り合わせて積層ウェハを形成する構成例を示しているが、本発明は２枚を越える枚数のウェハを積層した積層ウェハについても適用することができる。
【０１０２】
図８，９は４枚のウェハを貼り合わせてなる積層ウェハの例を示している。４枚のウェハからなる積層ウェハでは３つの隙間が形成され、各隙間に接着剤が注入される。各隙間への接着剤の注入は一様となるとは限らず、一部の隙間への接着剤の完了した場合であっても他の隙間への接着剤の注入状態が不全である場合もあり得る。
【０１０３】
図８（ａ）は、全ての隙間に接着剤が注入されていない状態を示し、図８（ｂ）は入射側の隙間への接着剤の注入は不全であるが、他の隙間への接着剤の注入は完了した状態を示し、図８（ｃ）は全ての隙間への注入が完了した状態を示している。
【０１０４】
積層ウェハの一方のウェハ面側に近赤外線を照射した際、検出される反射量および透過量は隙間への接着剤の注入状態によって異なる。本発明は、この反射量又は透過量を検出し、予め定めておいたしきい値と比較することによって、接着剤の注入状態を検出する。
【０１０５】
図９は、隙間内の接着剤の注入状態による光量変化を説明するための図である。図９（ａ）は反射光量と透過光量の関係を示し、図９（ｂ）反射光量を示し、図９（ｃ）は透過光量を示している。
【０１０６】
隙間内に接着剤が注入された状態では、接着剤の屈折率が真空の屈折率よりも高いため反射率が低下し、これによって反射光量は減少する。また、接着剤の透過率が真空の透過率よりも低いため透過量が低下し、これによって透過光量は減少する。
【０１０７】
また、隙間が複数個数ある場合には、各隙間での接着剤の注入状態によって反射量および透過量が相違する。
【０１０８】
図９（ｂ）は接着剤の注入状態による反射光量の変化状態を示し、図９（ｃ）は接着剤の注入状態による透過光量の変化状態を示している。
【０１０９】
この反射光量および透過光量の変化状態を予め定めておいたしきい値と比較することによって、隙間内での接着剤の注入状態を検出する。ここで、しきい値は、反射光量と透過光量について、接着剤が未注入の状態と注入完了状態との各状態で予め測定し、測定で得られた測定値に基づいて定めておく。
【０１１０】
次に、近赤外線の全反射を用いて接着剤の注入状態を検出する構成、および動作状態について、図１０を用いて説明する。
【０１１１】
図１０は２枚のウェハを積層してなる積層ウェハの例を示している。ウェハと隙間との境界面において、ウェハ１１ａと隙間１４との境界面６０ｂでは、隙間１４内に接着剤が注入された状態では、接着剤の屈折率ｎａｄはウェハ１１ａの屈折率ｎｓｉよりも高いことから、入射角によって高屈折率の層から低屈折率の層に光りが全反射する場合がある。
【０１１２】
本発明は、このウェハと接着剤が注入された隙間との間に境界面での反射を利用して、隙間での接着剤の注入状態を検出する。
【０１１３】
図１０（ａ）は、隙間内に接着剤が注入されていない状態を示し、図１０（ｂ）は、隙間内に接着剤が注入された状態を示している。
【０１１４】
積層ウェハでは、屈折率の大きさの関係から、ウェハ１１ａと隙間１４との境界面６０ｂおよびウェハ１１ｂと大気との境界面６０ｄにおいて全反射が起こりうる。
【０１１５】
境界面６０ｂに対する入射角がθｉｎであり、出射角がθｏｕｔであるとき、スネルの法則により、隙間１４内に接着剤が注入されていない場合には、
ｎｓｉ・sinθｉｎ＝ｎ０・sinθｏｕｔ
で表され、
隙間１４内に接着剤が注入された場合には、
ｎｓｉ・sinθｉｎ＝ｎａｄ・sinθｏｕｔ
で表される。
【０１１６】
隙間１４内に接着剤が注入された時に全反射となるには、入射角θｉｎが以下の関係を満たせばよい。
sin（ｎａｄ／ｎｓｉ）−１≦θｉｎ≦sin（ｎ０／ｎｓｉ）−１
【０１１７】
ここで、ｎａｄ＝３，ｎｓｉ＝１，ｎ０＝１である場合には、入射角θｉｎは約２０°と約３０°との間となる。
【０１１８】
このような入射角θｉｎによって積層ウェハに近赤外線を照射することによって、隙間に接着剤が注入されると全反射となり、検出される反射光量は増加する。
【符号の説明】
【０１１９】
１  積層型半導体デバイス製造装置
２    シール塗布部
３    シール硬化部
４    接着剤注入部
１０    積層ウェハ
１１ａ，１１ｂ    ウェハ
１２    シール材
１３    注入口
１４    隙間
２０    シール塗布室
２１    シール材
２２    昇降部
３０    シール硬化室
３１    シール硬化装置
４０    接着剤注入室
４１    接着剤
４２    昇降部
４３    真空排気ポンプ
４４    ガス導入部
４５    検出部
４５ａ    発光部
４５ｂ    受光部
４６    制御部
５０    入射光
５１ａ    反射光
５１ｂ    反射光
５１ｃ    反射光
５１ｄ    反射光
５２ａ    透過光
５２ｂ    透過光
５２ｃ    透過光
５２ｄ    透過光
６０ａ    境界面
６０ｂ    境界面
６０ｃ    境界面
６０ｄ    境界面
１１０    仕切弁
１１１    仕切弁
１１２    仕切弁
１１３    仕切弁
Ａ    境界面
Ｂ    境界面
Ｃ    境界面
Ｄ    境界面
Ｅ    境界面
Ｆ    層
Ｇ    境界面
【図２】
2012216589.tif 000005
【図３】
2012216589.tif 000006
【図６】
2012216589.tif 000007
【図９】
2012216589.tif 000008
【図１１】
2012216589.tif 000009
【図１】
2012216589.tif 000010
【図４】
2012216589.tif 000011
【図５】
2012216589.tif 000012
【図７】
2012216589.tif 000013
【図８】
2012216589.tif 000014
【図１０】
2012216589.tif 000015