CN102132376B - 粘合剂注入装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于将粘合剂注入到叠层基板之间的粘合剂注入装置，每个叠层具有相互面对的至少两个基板。粘合剂注入装置设有：盒，该盒容纳沿着这些基板的层叠方向布置的多叠层；以及粘合剂注入器，该粘合剂注入器在这些叠层容纳在该盒中时将该粘合剂注入到每个基板间空间内，以使将粘合剂注入到每个基板间空间内的动作在时间上重叠。将多叠层保持在该盒内使得将这些多叠层视为一个整体成为可能。通过在这些叠层容纳在该盒中时将该粘合剂注入到每个基板间空间内以使将粘合剂注入到每个基板间空间内的动作在时间上重叠，将粘合剂注入到多叠层内得到了简化，且能够减少注入所要求的时间。

Description

粘合剂注入装置

技术领域

本发明涉及叠层半导体器件的制造，具体地涉及一种粘合剂注入装置，这种装置用于通过在叠层晶片之间注入由绝缘树脂构成的粘合剂来制造三维半导体器件或半导体集成电路。

背景技术

在公知的半导体器件制造方法中，将已提前形成有半导体器件或半导体集成电路的多个晶片层叠在一起，然后通过垂直布线将这些叠层晶片电连接以形成三维叠层半导体电路器件。利用制造三维叠层半导体电路器件的这种方法，将已提前形成有半导体器件或半导体集成电路的上层晶片和下层晶片层叠，并且将绝缘树脂注入上层树脂和下层树脂之间以产生三维叠层半导体电路器件。

例如，专利文献1公开了一种制造半导体器件的方法，其中将已切成片的多个半导体芯片层叠在外壳内。然后将树脂通过多个切口引入外壳内，以在这些半导体片之间形成绝缘树脂层。

专利文献2公开了一种涉及叠层晶片的制造的方法，其中在晶片上形成矩形铜壁以在将这些晶片连接在一起时用作密封，并且将真空差动压力用于注入树脂。

图17示出了利用密封将绝缘粘合剂注入到晶片间空间内所涉及的步骤。利用这种采用粘合剂注入装置200的注入方法，形成铜壁203以封闭在晶片上形成的铜块201，并且在铜壁203的一部分形成入口204(图17(a))。在真空产生之后，将入口204没入绝缘粘合剂205中(图17(b))。然后将N₂气体引入该粘合剂注入装置中以打破真空并且产生大气压力(图17(c))，从而使绝缘粘合剂215注入到这些晶片间空间内(图17(d))。

专利文献2公开了将树脂注入在叠层晶片间的另一种方法，但并不涉及在这些叠层晶片上形成密封。利用这种方法，将粘合剂布置在晶片的整个外围周围，并且利用真空差动压力注入树脂。

在图18中，粘合剂注入装置210的真空室215包括由上夹具212和下夹具213构成的容器211以及将容器211固定的上级213和下级214。将叠层晶片220置于容器211内。将真空室215连接到真空抽空装置216、惰性气体引入单元217和粘合剂供给单元218，真空抽空装置在该真空室内产生真空，惰性气体引入单元将惰性气体引入该真空室内，且粘合剂供给单元将粘合剂供给到容器211中。

通过将惰性气体引入到容器211中，在该容器与叠层晶片之间产生压差。这种压差用于从这些叠层晶片的整个外围注入粘合剂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：未经审查的专利申请公开号2004-207416

专利文献2：未经审查的专利申请公开号2006-249441

专利文献3：未经审查的专利申请公开号11-261001

发明内容

本发明要解决的问题

对于前述的在先方法中的每一种而言，将粘合剂注入到多个叠层基板之间的基板间空间内要求以构成单一层的叠层基板的数量一样多的次数重复粘合剂注入处理，这些叠层基板如叠层晶片、液晶基板和以层叠形式的电路基板，这些层构成多个叠层基板。对每个层进行这种注入处理是一种非常耗时的处理。

本发明的目的在于提供一种粘合剂注入装置，粘合剂注入装置解决前述的在先问题，并且简化了将粘合剂注入到多个层内的处理。

解决这些问题的手段

在将粘合剂注入到每个层包括相互面对的至少两个基板的叠层基板之间的粘合剂注入装置中，本发明是一种粘合剂注入装置，粘合剂注入装置包括：盒，该盒容纳多个叠层，这些叠层以这些基板的每一个的层叠方向布置；以及粘合剂注入器，该粘合剂注入器在这些叠层容纳在该盒中时将粘合剂注入到每个基板间空间内，以使将粘合剂注入到每个基板间空间内的动作在时间上重叠。

在本文中，该基板是一种薄的平面构件，如晶片、液晶基板、电路基板等。叠层是一种结构，这些基板相互面对布置在这种结构中。通过将多个叠层以叠层方向布置来形成多叠层。

对于本发明而言，可将多叠层视为单一单元。通过在容纳多叠层时将粘合剂注入到每个基板间空间内以使将粘合剂注入到每个基板间空间内的动作在时间上重叠，将粘合剂注入到多叠层内被简化，且减少了注入所要求的时间。此外，通过将多叠层视为单一单元，每个叠层的旋转位置的对齐被简化。

短语“将粘合剂注入到每个基板间空间内的动作在时间上重叠”并不意味着将粘合剂注入到每个基板间空间内严格地同时发生，而是将粘合剂注入到每个基板间空间内在普通的时间跨度内发生，从而允许某种时间性差异。

本发明还包括涂覆单元，该涂覆单元将密封剂涂覆到多叠层的外周端面。该涂覆单元包括接触构件，该接触构件涂覆这种密封剂。每个外周端面的至少一部分由该接触构件接触的状态在时间上重叠。

将带有粘附到其上面的密封剂的涂覆单元的涂覆构件制成接触这些多叠层的外周端面，从而涂覆这种密封剂。在由该接触构件进行的将这种密封剂涂覆到多叠层的外周端面的动作中，短语“每个外周端面的至少一部分由该接触构件接触的状态在时间上重叠”并不意味着这种密封剂与每个叠层的外周端面之间的接触严格地同时发生，而是这种密封剂在普通的时间跨度内接触每个叠层的外周端面，从而允许某种时间性差异。

这些多叠层容纳在盒中，以绕着轴线旋转，该轴线以这些多叠层的布置方向延伸，以使它们的绕着该轴线的旋转致使这些外周端面由该涂覆单元涂覆密封剂。

该盒包括两个框架构件以及连接构件，这两个框架构件在多叠层的布置方向上从两侧保持这些多叠层，且这些连接构件连接这些框架构件并且还支撑这些多叠层。

这些连接构件包括旋转辊，该旋转辊绕着轴线旋转，该轴线以这些多叠层的布置方向延伸。这些叠层通过该旋转辊的旋转而旋转。

支撑这些多叠层的这些连接构件包括挤压辊和从动辊。该从动辊由该旋转辊驱动和旋转。该挤压辊将这些叠层中的每一个层挤压而抵靠在该旋转辊和从动辊上。

该挤压辊能够朝向这些多叠层移动并且能够移动而离开这些多叠层。通过朝向这些多叠层移动，该挤压辊将这些叠层中的每一个层挤压而抵靠在该旋转辊和从动辊上。通过移动而离开这些多叠层，该挤压辊将施加在该旋转辊和从动辊上的压力释放。

插在这些叠层中的每一个层之间的多个隔离构件布置在该旋转辊、从动辊和该挤压辊中的至少任何一个上。这些隔离构件形成叠层间空间，这种空间在这些多叠层之间具有预定的大小。

每个隔离构件足够地厚，这样就在这些多叠层的外周端面由该涂覆单元涂覆密封剂时避免了这种密封剂将这些叠层之间密封。这就避免了这种密封剂渗透到相邻的叠层之间的空间内，并且避免了将这些叠层间空间连接。

这些多叠层具有未涂覆密封剂的未涂覆区域。根据本发明的粘合剂注入装置进一步包括对齐机构，这种对齐机构将这些叠层中的每一个对齐在预定的旋转位置。

该对齐机构通过将在这些基板上形成的切口或定向平面用作基准点来将这些叠层中的每一个层对齐。该对齐机构将这些叠层中的每一个的未涂覆区域定位在同一旋转位置。

该粘合剂注入器包括容纳多叠层的容器。该粘合剂注入器通过保持该容器来注入粘合剂以使在这些多叠层的至少该未涂覆的区域与粘合剂接触时有在时间上的重叠。

注入粘合剂以使在这些多叠层的至少该未涂覆的区域与粘合剂接触时有在时间上的重叠并不意味着粘合剂与这些未涂覆的区域之间的接触严格地在同时发生，而是这种接触在普通的时间跨度内发生，从而允许某种时间性差异。

该粘合剂注入器利用该真空差动压力方法来穿过该未涂覆的区域将粘合剂注入到该基板间空间内。在利用这种真空差动压力方法时，通过将这些多叠层的至少该未涂覆的区域与粘合剂接触的状态在时间上重叠，减少了将粘合剂注入到这些多叠层的基板间空间内所要求的时间。

根据本发明的粘合剂注入装置进一步包括擦拭单元，该擦拭单元用于去除在这些多叠层的这些未涂覆的区域出现的过多的粘合剂。

根据本发明的粘合剂注入装置进一步包括密封剂固化单元，该密封剂固化单元用于将该涂覆单元涂覆的密封剂固化。

根据本发明的粘合剂注入装置进一步包括粘合剂制备室，该粘合剂制备室用于制备由该粘合剂注入器所使用的粘合剂。

对于根据本发明的粘合剂注入装置而言，该涂覆单元、密封剂固化单元、粘合剂注入器和粘合剂制备室以顺列方式布置。这种顺列布置允许用密封剂涂覆这些多叠层的外周端部的处理、固化所涂覆的密封剂以形成密封的处理以及将粘合剂注入到由这种密封所形成的基板间空间内处理连续地进行，并且伴随着这些叠层的移动。

对于本发明而言，通过将多叠层保持在盒内，不仅能够将这些盒视为单一单元，而且能够在该涂覆室、密封剂室和粘合剂注入室内对这些多叠层进行处理，并且带有在时间上的重叠。此外，还能够容易地进行多叠层在每个处理室内的对齐。通过在该处理室内进行这种对齐，避免了由周围的大气所带来的污染。尤其是在这些注入开口的涂覆室内的对齐得到了简化

对于本发明而言，这些叠层能够在该盒内旋转，从而允许这些叠层对齐，以使布置在这些叠层上的注入开口的相位匹配。可在该盒保持在该处理室内期间进行这种对齐。

本发明还包括粘合剂擦拭室，在这些多叠层的注入开口附近出现的过多的粘合剂在该擦拭室被去除。该粘合剂擦拭室布置成与该粘合剂注入室成直线但位于该粘合剂注入室的下游侧。通过将该粘合剂擦拭室定位成与该粘合剂注入室成直线但位于该粘合剂注入室的下游侧，来自于在该粘合剂注入室进行的粘合剂注入处理的在直线注入开口附近出现的过多的粘合剂被去除，从而减少了在该盒内的这些多叠层的污染。

本发明的效果

如上所述，根据本发明的粘合剂注入装置简化了在半导体器件和半导体电路器件的制造期间将粘合剂注入到多叠层内的处理。

附图说明

图1是示出了三维层叠半导体器件的制造的示意图。

图2示出了根据本发明的盒。

图3是描述了根据本发明的粘合剂注入装置的操作的流程图。

图4示出了根据本发明的粘合剂注入装置的操作中的不同的操作状态。

图5是示出了本发明的密封形成装置中的密封剂涂覆单元的构造的平面示意图。

图6是示出了本发明的密封形成装置中的密封剂涂覆单元的构造的立体示意图。

图7是描述了根据本发明的密封剂树脂的涂覆操作的流程图。

图8示出了根据本发明的层叠晶片的对齐。

图9是示出了本发明的粘合剂注入器的构造的平面示意图。

图10是示出了本发明的粘合剂注入器的构造的立体示意图。

图11是描述了根据本发明的粘合剂树脂的注入操作的流程图。

图12示出了根据本发明的粘合剂树脂的注入操作。

图13示出了本发明的擦拭单元的构造。

图14示出了根据本发明的粘合剂注入装置的不同构造。

图15是示出了根据本发明的粘合剂注入装置的总体构造的示意图。

图16是描述根据本发明的粘合剂注入装置的操作实施例的流程图。

图17描述了利用密封剂将绝缘粘合剂注入到晶片间空间内的常规处理。

图18描述了利用真空差动压力方法注入树脂，且沿着晶片的整个周界布置粘合剂的常规处理。

具体实施方式

下面参考附图对本发明的实施例进行详细描述。在本文中，将晶片用作基板，且层叠的晶片形成叠层。不过，这种基板并不仅限于晶片，而还可以是例如液晶基板或电路基板。此外，这些叠层并不仅限于层叠的晶片，而还可以是如由液晶基板或电路基板的叠层形成的结构。

图1是示出了用于制造三维叠层半导体器件的装置的示意图。在图1中，该叠层半导体器件制造装置的一部分用于进行密封形成处理(其中，沿着层叠的晶片的外周端面形成密封)，一部分用于将粘合剂注入到形成密封的层叠的晶片之间的晶片间空间内，从而将层叠的晶片结合。

图1示出了密封形成步骤和粘合步骤的顺列布置的实施例。密封形成步骤由密封剂涂覆单元3和密封剂固化单元4进行。粘合步骤布置在密封剂固化单元4的下游侧上并且由粘合剂注入器6进行。

密封剂涂覆单元3配备有在密封剂涂覆室30内的涂覆装置。密封剂固化单元4配备有在密封剂固化室40内的固化装置。粘合剂注入器6配备有在粘合剂注入室60内的粘合剂注入装置。分隔阀111和112布置在相应的室之间，这些室由密封剂涂覆室30、密封剂固化室40和粘合剂注入室60组成。分隔阀110和113分别布置在密封剂涂覆室30与外部大气之间以及粘合剂注入室60与外部大气之间。

穿过分隔阀110将层叠的晶片引入到密封剂涂覆单元3中。将用作密封剂的树脂涂覆到引入的层叠的晶片10的外周端面以形成密封。

将其上形成有密封的层叠的晶片10穿过分隔阀111引入到密封剂固化单元4中。所引入的层叠的晶片10上的用作密封剂的树脂由密封剂固化装置41固化，该密封剂固化装置将已涂覆的密封剂树脂固化并形成密封。这种密封形成用于通过差动压力方法形成压差的边界部分，以将作为密封材料的绝缘树脂结合在层叠的晶片的相邻的晶片之间。

在由密封剂固化单元4将层叠的晶片10上的密封固化之后，将层叠的晶片10穿过分隔阀112引入到粘合剂注入器6的粘合剂注入室60内。将粘合剂61注入在所引入的层叠的晶片10的晶片之间。带有注入的粘合剂61的层叠的晶片10穿过粘合剂注入室60的分隔阀113并且被引出至外部大气侧。粘合剂注入室60配备有将粘合剂注入室60抽空以产生真空的真空抽空泵64、以及用于将气体(如N₂气体)引入以将粘合剂注入室60恢复到大气压力的气体引入单元65。粘合剂注入器6利用由真空抽空泵64通过抽空所产生的真空状态与由气体引入单元65通过气体的引入所产生的大气压力或更高的压力之间的压差，即该真空差动压力方法，来将粘合剂引入到层叠的晶片10之间的晶片间空间内。

密封剂涂覆室30配备有升降单元33，该升降单元提升和降低容纳用作密封剂的绝缘树脂的容器。粘合剂注入室60配备有升降单元63，该升降单元提升和降低容纳用作粘合剂的绝缘树脂的容器。

对于本发明而言，在进行包括密封形成步骤(密封剂涂覆和密封剂固化处理)和粘合步骤(粘合剂注入和粘合剂固化处理)的不同的处理时，将层叠的晶片10容纳在盒中并且按照单独的盒进行这些处理。这就允许在批次处理中对多个层叠的晶片一起进行处理。

图2示出了与本发明一起使用的盒。示于图2中的盒仅是这类盒的一个实施例，且本发明并不仅限于这种具体结构。

在图2中，盒100包括框架构件100a和100b以及连接构件100c和100d，框架构件沿轴向方向将层叠的晶片10保持在它们之间，且连接构件将这两个框架构件100a和100b连接。除了将这两个框架构件100a和100b连接之外，连接构件100c和100d还将层叠的晶片10保持在盒100内，并且也用作旋转辊，这些旋转辊可旋转地驱动层叠的晶片10。

图2示出了包括作为连接构件的驱动辊100c、从动辊100d以及挤压辊100e的结构，驱动辊将旋转驱动力传递到层叠的晶片10，从动辊可旋转地支撑层叠的晶片10并且由驱动辊100c驱动旋转，挤压辊通过将层叠的晶片10压靠在驱动辊100c和从动辊100d上来保持层叠的晶片。

驱动辊100c是绕着轴线旋转的旋转辊，该轴线沿多个层叠的晶片10的布置方向延伸。通过旋转该旋转辊来使层叠的晶片10旋转。以下，术语“驱动辊”用于指该旋转辊。

图2(a)仅示出了盒100的构造，而图2(b)示出了层叠的晶片10容纳在盒100内。驱动辊100c由驱动机构(未示出)驱动并且驱动受支撑的层叠的晶片10旋转。从动辊100d受正在旋转层叠的晶片10的旋转的作用而旋转。可通过用传动机构(未示出)将从动辊100d连接到驱动辊100c来驱动该从动辊，或者可通过驱动机构(未示出)来驱动该从动辊旋转。

挤压辊100e能够朝向和远离放置的多个叠层晶片10移动。在图2中，挤压辊100e从上面接触层叠的晶片10、将层叠的晶片压靠在驱动辊100c和从动辊100d上并且将层叠的晶片10保持在盒100内。虽然在图2中并未示出用于将挤压辊100e挤靠在层叠的晶片上的机构，但这可以通过使用如挤压弹簧来实现。

图3和图4描述了根据本发明的粘合剂注入装置的操作。图3是描述操作的流程图，且图4示出了不同的操作状态的实施例。

首先将该注入开口去除，并且在层叠的晶片10的外周端面形成密封。装置密封形成步骤包括使用作为密封剂的树脂涂覆层叠的晶片10的外周端面的步骤(图4(a)和S1a)和将所涂覆的密封剂固化的步骤(图4(b)和S1b)。密封剂树脂由密封剂固化装置41固化。若这种树脂是UV固化树脂，则密封剂固化装置41使用紫外光，若这种树脂是热塑树脂，则该密封剂固化装置使用热(S1)。

接着将由绝缘树脂构成的粘合剂注入在层叠的晶片10的晶片之间。通过以下步骤实现粘合剂的注入：用真空泵将含有层叠的晶片10的容器抽空(S2a)，从而使粘合剂与层叠的晶片10的注入开口接触(S2b)，然后将N₂气体和类似的气体引入到该容器中将该内部压力释放到大气压力或更高的压力，从而层叠的晶片10的内部与外部之间的压差使得粘合剂被注入到层叠的晶片10内。可以接受的是通过将粘合剂加热来降低其粘度(S2c)而便于将粘合剂注入到层叠的晶片10内。用这种方式将粘合剂61注入在层叠的晶片10的晶片之间(S2)。

在将粘合剂注入在层叠的晶片10的晶片之间之后，出现在这些注入开口附近的过多的粘合剂被擦去。可通过使擦拭装置81的擦拭材料与层叠的晶片10的这些注入开口接触来将粘合剂擦去(图4(d)和S3)。在将过多的粘合剂擦去之后，所注入的粘合剂被固化以结合层叠的晶片。可通过例如加热来固化粘合剂(图4(e)和S4)。

在将粘合剂固化之后，将层叠的晶片10从粘合剂注入装置去除(S5)。

对于本发明而言，基于每个盒在层叠的晶片10上进行每一个前述处理，且多个层叠晶片10容纳在盒100内。

下面参考图5至图8对密封形成装置的密封剂涂覆单元3的构造进行描述。利用这种构造，使浸有密封剂树脂的涂覆辊与层叠的晶片的外周端面接触，且使层叠的晶片轴向旋转，从而将密封剂连续地涂覆到层叠的晶片的外周端面。

首先对密封形成装置的密封剂涂覆单元3的构造进行描述。图5示出了这种构造的平面示意图。图6示出了构造的立体示意图。

在图5和图6中，将容纳在盒100中的层叠的晶片10引入到密封剂涂覆单元3内，在密封剂涂覆单元处将密封剂树脂涂覆到层叠的晶片10的外周端面。层叠的晶片10被置于盒100的驱动辊100c和从动辊100d上，并且由挤压辊100e所施加的向下的压力保持在适当的位置。在例如挤压弹簧35的作用下，挤压辊100e向下挤压在层叠的晶片10上。可以接受的是从动辊100d作为驱动辊。层叠的晶片10通过驱动辊100c轴向旋转，该驱动辊由未示出的驱动机构驱动。

在图6中，多个隔离构件100f布置在挤压辊100e上，且每个隔离构件位于层叠的晶片10的单独的晶片之间。多个隔离构件100f形成晶片间空间，晶片间空间在层叠的晶片10之间具有预定的大小。每个隔离构件100f的的厚度尺寸足够地大，使得当层叠的晶片10的外周端面由密封剂涂覆单元3涂覆密封剂时避免了密封剂将层叠的晶片10之间密封。

密封剂涂覆单元3配备有用作接触构件的涂覆辊34，该涂覆辊接触层叠的晶片10的外周端面并且涂覆密封剂树脂。密封剂涂覆单元3还配备有容纳密封剂树脂31的容器32。将涂覆辊34的一部分浸没在容纳在容器32内的密封剂树脂31中，从而用密封剂树脂浸渍该涂覆辊，或者使密封剂树脂附到该涂覆辊的表面上。

在密封剂涂覆单元3内旋转的是驱动辊100c、从动辊100e以及受挤压辊100f作用的层叠的晶片10。涂覆辊34被压靠在层叠的晶片10的外周端面的一部分上。由于用作密封剂31的树脂粘附到涂覆辊34的表面上或浸渍到该涂覆辊的表面内，所以密封剂树脂从该涂覆辊的表面被传递到外周端面11，且在涂覆辊34与层叠的晶片10的外周端面11接触时，被用树脂涂覆外周端面11。

通过使刮擦器36与涂覆辊34的外周表面接触来将该涂覆辊的表面上的过多的树脂去除，从而确保在与层叠的晶片10的外周端面11接触的涂覆表面上具有预定量的树脂。

带有与层叠的晶片10的外周端面11接触的密封剂树脂的接触构件并不仅限于涂覆辊。可以使用至少外表面能够用密封剂树脂浸渍的任何多孔柔性构件。通过将这种构件浸在容纳在容器32中的密封剂树脂内，多孔部分被密封剂树脂浸渍和渗透。当该多孔部分与层叠的晶片10的外周端面11接触时，利用渗入到多孔部分内的密封剂树脂涂覆外周端面。

下面参考图7和图8对施加密封剂树脂的操作进行描述，图7示出了流程图，且图8示出了如何进行对齐。

首先将层叠的晶片10安装在密封剂涂覆单元3内(S11)，并且将层叠的晶片10对齐。利用设在层叠的晶片10上的多个切口14或定向平面15将层叠的晶片10对齐。

图8(a)至8(d)示出了如何将层叠的晶片10对齐。在层叠的晶片10上形成多个切口14或定向平面15。图5示出了在每个层叠的晶片上形成切口14和定向平面15的实施例。不过，在层叠的晶片上仅使用它们中的一个或另一个也是可以接受的。

在层叠的晶片10的这些外周端面11上形成的这些密封将这些晶片的这些周围部分封闭，以使粘合剂能够通过由该真空差动压力方法所产生的压差被注入到该晶片间空间内。该密封包括该密封剂树脂被涂覆以形成该外壳的节段(涂覆范围12)和该密封剂树脂不被涂覆以形成注入开口16的节段(未涂覆的区域13)，该注入开口用于从其中穿过注入粘合剂。由于层叠的晶片10具有该密封剂树脂被涂覆的节段和该密封剂树脂不被涂覆的节段，所以必须将层叠的晶片10对齐。

通过将切口14或定向平面15与设在该驱动机构侧上的对应的部分对齐或者通过利用切口14或定向平面15检测层叠的晶片的位置来进行这种对齐。

图8示出了将切口14或定向平面15的位置用作注入开口16或未涂覆的区域13的位置的实施例。不过，可以用其他任何方式限定切口14或定向平面15与注入开口16或未涂覆的区域13之间的位置关系。图8示出了将切口14的位置用作起始点37a的实施例，该起始点用于用这种密封剂涂覆。

在图8(b)中，层叠的晶片10通过驱动辊100c旋转，并且层叠的晶片10的旋转位置被对齐，以使密封剂涂覆起始点37a定位于如该涂覆辊(未示出)之上。

在这种对齐期间，切口14或定向平面15用于使多层叠的晶片10的每一个的相位匹配。图8(c)示出了相位匹配之前的状态。图8(d)示出了相位匹配之后的状态。此时，对齐构件17用于将这些切口14对齐，以使层叠的晶片10中的每一个的相位匹配。该对齐构件构成使多层叠的晶片10的每一个的相位匹配的对齐机构(S13)。

在将层叠的晶片10的旋转位置对齐之后，涂覆辊34由未示出的升降机构提升，以使其与层叠的晶片10的起始点37a接触(S13a)。

在涂覆辊34与层叠的晶片10的起始点37a接触之后，层叠的晶片10由驱动辊100c旋转，以使密封剂树脂31从涂覆辊34被传递到层叠的晶片10的这些外周端面11(S13b)。

使层叠的晶片10旋转以使这些外周端面11被用树脂31涂覆，直到到达预定的位置。这就导致层叠的晶片10的这些外周端面11在整个涂覆范围12上被用密封剂树脂31涂覆，并且对该未涂覆的区域而言，不被用任何密封剂树脂31涂覆(S13c)。

在用树脂31涂覆之后，未示出的升降机构将涂覆辊34移动而离开层叠的晶片10的这些外周端面11(S13d)。该涂覆处理在步骤S13a至S13d中进行(S13)。

在层叠的晶片10的这些外周端面11被密封剂涂覆单元3用这种密封剂树脂涂覆之后，层叠的晶片10被移动到密封剂固化单元4，涂覆到层叠的晶片10的树脂在该密封剂固化单元被固化。若这种树脂是UV凝固树脂，则通过用紫外光的辐射进行这种树脂的固化，且若这种树脂一种热固树脂，则通过加热进行这种树脂的固化(S14)。在这种密封剂树脂固化之后，将层叠的晶片从该密封形成装置除去(S15).然后将粘合剂注入到层叠的晶片之间的晶片间空间内，从而将这些晶片结合。

下面描述粘合剂注入器6的构造的实施例。图9示出了示范性构造的平面示意图。图10示出了示范性构造立体示意图。

在图9和图10中，将保持在盒100中的层叠的晶片10引入到粘合剂注入器6中，在该粘合剂注入器中，粘合剂被注入在层叠的晶片10的晶片之间，并且在它们的外周端面形成密封剂树脂31。将层叠的晶片10安装在粘合剂注入室60内，且这些注入开口16位于盒100中的底部。层叠的晶片10的相位已经在密封剂涂覆单元3中匹配。

粘合剂注入器6包括容纳用作粘合剂61的绝缘树脂的容器62，该容器与层叠的晶片10的用于注入粘合剂的这些注入开口16接触。粘合剂注入室60包括用于降低内部压力以产生真空的真空泵64和用于将气体引入以通过增压将该内部压力恢复到大气压力或更高的压力的气体引入单元65。

升降单元63将容器62垂直移动。通过提升容器62，粘合剂61与层叠的晶片10的这些注入开口16接触。通过降低容器62，粘合剂61被移动而离开层叠的晶片10的这些注入开口16。

下面参考图11和图12对粘合剂树脂的注入所涉及的操作进行描述，图11示出了流程图，且图12示出了该注入操作。

首先，真空抽空泵64将粘合剂注入室60抽空以产生真空(S21)。其外周端面已在该密封形成步骤中密封的层叠的晶片10被引入到粘合剂注入室60中(S22)。将盒100定位于粘合剂注入室60内以将层叠的晶片10对齐(图12(a)和S23)。

在将层叠的晶片10引入到粘合剂注入室60中时，粘合剂注入室60处于真空状态。在层叠的晶片10的晶片间空间内也产生真空。升降单元63被驱动且容器62被提升，以使粘合剂61与层叠的晶片10的这些注入开口16接触(图12(b)和S24)。

之后通过气体引入单元65将N₂气体引入到粘合剂注入室60中，且粘合剂注入室60中的压力被提高到大气压力或更高的压力。通过这种气体的引入而导致的该容器内的压力的升高在层叠的晶片10的内部与外部之间产生压差。这种压差致使粘合剂树脂61渗透到层叠的晶片10的晶片间空间内，从而注入该粘合剂。可通过将粘合剂61加热并降低其粘度来便于粘合剂61的注入(图12(c)和S25)。

当粘合剂61的注入完成时，升降单元63被驱动且容器62被降低，从而将粘合剂61移动而离开层叠的晶片10的这些注入开口16(S26)。

带有注入在其中的粘合剂61的层叠的晶片10被移动到擦拭室80的擦拭单元8，且层叠的晶片10仍容纳在盒100中(S27)。

图13示出了擦拭单元8的构造的一个实施例。在图13中，擦拭单元6包括擦拭装置81，该擦拭装置将出现在层叠的晶片10的这些注入开口16附近过多的粘合剂擦去。擦拭装置81包括如擦拭材料82，这种擦拭材料环绕在两个涂覆辊周围，以凝固不断地旋转。使擦拭材料82旋转并且将其制成接触层叠的晶片10的这些注入开口16，从而将这些注入开口16附近出现的过多的粘合剂擦去。

升降单元(未示出)将擦拭装置81垂直移动。擦拭装置81被提升以接触层叠的晶片10的这些注入开口16(S27)，且过多的粘合剂由正在旋转的这种擦拭材料擦去(S28)。在将这种过多的粘合剂擦去之后，擦拭装置81被降低。盒100和其中的层叠的晶片10被从擦拭室80的内部除去(S29)。

下面参考图14对根据本发明的粘合剂注入装置的一种不同的构造进行描述。对于示于图14中的这种构造而言，将多个粘合剂注入室60A和60B作为粘合剂注入器6布置在密封剂固化单元4的下游。

粘合剂注入室60A经由分隔阀112A连接到该密封剂固化单元。粘合剂注入室60B经由分隔阀112B连接到该密封剂固化单元。粘合剂注入室60A包括容纳粘合剂61的容器62A、用于提升和降低容器62A的升降单元63A、将粘合剂注入室60A抽空以产生真空的真空泵64A以及将气体引入到粘合剂注入室60A内的气体引入单元65A。粘合剂注入室60B包括容纳粘合剂61的容器62B、用于提升和降低容器62B的升降单元63B、用于将粘合剂注入室60B抽空并且产生真空的真空泵64B以及用于将气体引入到粘合剂注入室60B内的气体引入单元65B。

含在盒100中的层叠的晶片10穿过这些分隔阀112A和112B从密封剂固化室40A被引入到粘合剂注入室60A和60B。

若在粘合剂注入器6的注入速度低于在密封剂固化单元4的固化速度，则层叠的晶片的处理速度将由具有较低的处理速度的粘合剂注入器6的处理速度确定。对于示于图14中的构造而言，由粘合剂注入器6所使用的粘合剂注入室60的数量已得到增加，以提高该粘合剂注入装置的整体处理速度。

图15示出了根据本发明的粘合剂注入装置1的总体构造的示意图。前述的密封剂涂覆单元3、密封剂固化单元4、粘合剂注入器6、擦拭单元8以及粘合剂固化单元9是构成整个粘合剂注入装置1的组成单元。示于图15中的构造是有效地注入粘合剂的一个实施例。

示于图15中的粘合剂注入装置1包括预处理单元2、密封剂涂覆单元3、密封剂固化单元4、排气单元5、粘合剂注入器6、粘合剂制备单元7、擦拭单元8以及粘合剂固化单元9。构成相应的单元的预处理室20、密封剂涂覆室30、密封剂固化室40、排气室50、粘合剂注入室60和粘合剂制备室70、擦拭室80以及粘合剂固化室90以顺列方式布置，并且反映出该层叠的晶片的处理流程。粘合剂制备室70与粘合剂注入室60平行布置。将在粘合剂制备室70中制备的粘合剂移动到粘合剂注入室60，粘合剂在该粘合剂注入室中进行该注入处理。当粘合剂至一个盒100中的层叠的晶片10的注入完成时，粘合剂被返回到粘合剂制备室70并且进行制备，以注入到容纳在下一个盒100中的层叠的晶片10内。

粘合剂制备室70包括预加热室70a和粘合剂除气室70b，粘合剂在该预加热室中被加热以降低其粘度，切以较低压力出现在粘合剂中的气泡在粘合剂除气室中被释放。粘合剂注入室60包括第一粘合剂注入室60a和第二粘合剂注入室60b。以顺列方式连接的第一粘合剂注入室60a和第二粘合剂注入室60b布置在排气室50与擦拭室80之间。第一粘合剂注入室60a接收已在粘合剂除气室70b中进行了除气处理的粘合剂并进行该粘合剂注入处理。第二粘合剂注入室60b将在第一粘合剂注入室60a中进行该注入处理之后残留的粘合剂返回到预加热室70a。预加热室70a将从第二粘合剂注入室60b返回的粘合剂再次预加热并且将粘合剂送至粘合剂除气室70b，这种除气处理在该粘合剂除气室中进行。

如上所述，粘合剂穿过预加热室70a、粘合剂除气室70b、第一粘合剂注入室60a和第二粘合剂注入室60b循环。

在前述的构造中，将层叠的晶片10安装在预处理单元2的预处理室20中的盒100内。一旦这样进行，则在层叠的晶片10安装在盒100中时对其进行处理。将涡轮分子泵(TMP)和油旋转真空泵(DRP)连接到排气单元5的排气室50，并且在制备用于在第一粘合剂注入室60a中遇到的压力时将压力较低。将油旋转真空泵(DRP)第一粘合剂注入室60a和粘合剂除气室70b。

将粘合剂从粘合剂供给室70c供应至预加热室70a并且补充通过粘合剂的注入而损失的粘合剂。

图16是示出了粘合剂注入装置1的操作的实施例的流程图。

在示于图16中的流程图中，粘合剂注入装置1的操作包括该密封形成处理(S10)、该粘合剂注入处理(S20)、该粘合剂擦拭处理(S30)、该粘合剂固化处理(S40)、从该装置去除的处理(S50)以及该粘合剂制备处理(S100)。

在由图17中的流程图示出的密封形成处理(S10)期间，将置于盒100内的层叠的晶片10安装在粘合剂注入装置1中(S10a)；利用这些切口或定向平面使相应的层叠晶片的相位匹配(S10b)；将这种密封剂涂覆到层叠的晶片10的外周端面(S10c)；将已涂覆的密封剂固化(S10d)；以及将容纳在盒100中的层叠的晶片10从密封处理装置去除(S10e)。

在粘合剂制备处理(S100)期间，在引入(S101)的粘合剂上进行预加热和除气处理(S102)。

通过密封形成处理(S10)密封的层叠的晶片和在制备处理(S100)中制备的粘合剂61用在粘合剂注入处理(S20)中。

使层叠的晶片10的这些注入开口与粘合剂61接触(S20a)。通过经由加热的粘合剂61的粘度的降低、降低的压力以及压力释放至大气压力或增压至高于大气压力的组合，将粘合剂61注入到层叠的晶片10的晶片间空间内(S20b)。在这种注入完成(S20c)之后，将粘合剂61出含有层叠的晶片10的盒100移开(S20d)

接着粘合剂注入处理(S20)之后是该擦拭粘合剂处理(S30)、该粘合剂固化处理(S40)和从该装置去除(S50)。

由于对于本发明而言这些处理是以顺列方式进行，所以不存在暴露到外部大气。这就避免了被注入的粘合剂的污染。

对于前面的粘合剂注入处理而言，必须在不同的装置的容器中进行某些处理。这些处理包括将通过切割半导体晶片形成的半导体片层叠在外壳内并且注入树脂以形成绝缘树脂层的处理、将多个晶片的外周端面密封并且穿过多个注入开口将绝缘粘合剂注入到该晶片间空间内的处理、将半导体晶片切割成半导体片的处理以及将这些晶片的外周端面密封的处理。这就意味着在将晶片引入到容器中以用粘合剂注入时必须将已密封的这些半导体片或这些晶片取出并置于外部大气中。这就意味着暴露到外部大气中，这会带来微粒粘附到这些晶片表面上以及其他污染物的影响的风险。

与此相反，对于本发明而言，由于由诸如半导体晶片的多个基板构成的叠层在整体储存在盒内时被进行处理，所以不存在暴露在外部大气中，从而避免了由如微粒在这些晶片表面上的粘附而导致的污染物的影响。

对于以前的粘合剂注入处理而言，利用该容器与层叠的晶片之间的压差来从层叠的晶片的整个周界注入粘合剂要求在层叠的晶片置于单一容器中时进行这种处理。这就意味着由于层叠的晶片变得较大且粘合剂注入时间延长，所以注入时间的增加就直接转移到了半导体器件的制造时间的增加，并且产生了成为降低制造质量的因素的问题。

与此相反，对于本发明而言，由于仅从层叠的晶片的外周边缘注入粘合剂，甚至在层叠的晶片的尺寸要增加且粘合剂注入时间要增加时，也能够抑制注入时间的增加，从而避免了半导体器件制造时间的增加，并且避免了制造质量的降低。

对于以前的粘合剂注入处理而言，在将该真空差动压力方法用于将粘合剂注入到层叠的晶片的晶片间空间内时，将该容器内的压力以产生真空。这就意味着需要将该容器抽空或者将粘合剂树脂除气以将出现在粘合剂中的气泡释放。由于这些处理所要求的时间量不同，所以若在连续的处理中以顺列方式进行粘合剂注入处理，则粘合剂注入处理所要求的时间大大影响整个处理时间，从而成为阻止提高半导体器件的制造的生产率的因素。

与此相反，本发明允许将粘合剂注入处理所要求的时间缩短，从而消除了由在用于半导体器件的制造的连续处理中的粘合剂注入处理对生产率所加的限制。

在以前的粘合剂注入处理中，将压差用于从层叠的晶片中的注入开口注入粘合剂，对于以前的粘合剂注入处理而言，在这种注入处理完成之后，过多的粘合剂可能会出现在这些注入开口附近，从而带来出现在这些注入开口附近的粘合剂成为这些晶片的污染的因素的问题。

与此相反，对于本发明而言，设有粘合剂擦拭单元，这样就将出现在这些注入开口附近的粘合剂除去，从而消除了晶片污染因素。

能够想到的一种降低将粘合剂注入到层叠的晶片内所要求的时间方法是同时将粘合剂注入到多叠层晶片内。将粘合剂注入到多叠层晶片内要求将注入粘合剂的处理室内的这些多叠层晶片的注入开口的位置对齐。而且，在进行粘合剂注入处理所涉及的每个步骤时，必须用相同的处理条件对多叠层晶片进行处理。这就要求用于将在该处理室内的这些多叠层晶片对齐的对齐机构。

不过，一般来讲，减少该处理室的真空抽空所要求的时间要求该处理室的尺寸要小。在小空间内难以布置用于将多叠层晶片的这些注入开口对齐的机构。

与此相反，本发明的对齐机构允许将多叠层晶片的这些注入开口容易地对齐，即使在小空间内也是如此。

本发明并不仅限于前述的任何实施例，且能够以各种方式对本发明进行修改，而并不脱离本发明的主旨和本发明的范围。

工业应用领域

根据本发明的密封形成方法和密封形成装置能够用于三维半导体器件和三维半导体电路器件。

附图标记说明

1.粘合剂注入装置

2.预处理单元

3.密封剂涂覆单元

4.密封剂固化单元

5.排气单元

6.粘合剂注入器

7.粘合剂制备单元

8.擦拭单元

9.粘合剂固化单元

10.层叠的晶片

10a-10n.层叠的晶片

10A、10B.晶片

10C.螺距

11.晶片边缘面

12.涂覆范围

13.未涂覆的区域

14.切口

15.定向平面

16.刮擦器

17.对齐构件

18.密封

20.预处理室

30.密封剂涂覆室

31.密封剂

32.容器

33.升降单元

34.涂覆辊

35.止动弹簧

36.刮擦器

37.密封剂涂覆单元

37a.涂覆起始位置

37b.涂覆结束位置

38.保持辊

40.密封剂固化室

41.密封剂固化装置

50.排气室

60.粘合剂注入室

60a，60b.粘合剂注入室

61.粘合剂

62.容器

63.升降单元

64.真空抽空泵

65.气体引入单元

70.粘合剂制备室

70a.预加热室

70b.粘合剂除气室

70c.粘合剂供给室

80.擦拭室

81.擦拭装置

82.擦拭材料

90.粘合剂固化室

91.粘合剂固化装置

100.盒

100a，100b.框架构件

100c.驱动辊

100d.从动辊

100e.挤压辊

100f.隔离构件

110-113.分隔阀

Claims (16)

1.一种用于将粘合剂注入到叠层的基板之间的粘合剂注入装置，每个叠层具有相互面对的至少两个基板，所述粘合剂注入装置包括：

盒，所述盒容纳多个所述叠层，这些叠层以所述基板的每一个的层叠方向布置；

粘合剂注入器，所述粘合剂注入器在所述叠层容纳在所述盒中时将所述粘合剂注入到每个基板间空间内，以使将所述粘合剂注入到每个所述基板间空间内的动作在时间上重叠；以及

涂覆单元，所述涂覆单元用于利用密封剂来涂覆所述多个叠层的、除了端面的为提供注入开口而未涂覆密封剂的未涂覆区域之外的外周端面，其中，

所述涂覆单元包括接触构件，所述接触构件涂覆所述密封剂，并且所述外周端面中的每一个的至少一部分由所述接触构件接触的状态在时间上重叠。

2.根据权利要求1的粘合剂注入装置，其中所述多个叠层由所述盒容纳，以能够绕着轴线旋转，所述轴线以所述多个叠层的布置方向延伸，通过绕着所述轴线的旋转，所述外周端面由所述涂覆单元涂覆所述密封剂。

3.根据权利要求1所述的粘合剂注入装置，其中所述盒包括两个框架构件以及多个连接构件，所述两个框架构件在所述多个叠层的布置方向上从两侧保持所述多个叠层，且所述连接构件连接所述框架构件并且还支撑所述多个叠层。

4.根据权利要求3所述的粘合剂注入装置，其中所述连接构件包括旋转辊，所述旋转辊绕着轴线旋转，所述轴线以所述多个叠层的布置方向延伸，所述旋转辊的旋转致使所述叠层旋转。

5.根据权利要求4所述的粘合剂注入装置，其中所述连接构件进一步包括：

从动辊，所述从动辊支撑所述多个叠层并且由所述旋转辊驱动旋转；以及

挤压辊，所述挤压辊将每个所述叠层挤压而抵靠在所述旋转辊和从动辊上。

6.根据权利要求5所述的粘合剂注入装置，其中所述挤压辊能够朝向所述多个叠层移动或能够移动而离开所述多个叠层。

7.根据权利要求5所述的粘合剂注入装置，其中所述旋转辊、所述从动辊和所述挤压辊中的至少一个设有插在所述多个叠层之间的多个隔离构件，以在所述多个叠层之间形成具有预定大小的叠层间空间。

8.根据权利要求7所述的粘合剂注入装置，其中所述隔离构件中的每一个的厚度尺寸足够地大，这样就在所述多个叠层的外周端面由所述涂覆单元涂覆密封剂时避免了所述密封剂将所述叠层之间密封。

9.根据权利要求2所述的粘合剂注入装置，其中，所述粘合剂注入装置进一步包括对齐机构，所述对齐机构用于将所述叠层中的每一个的所述未涂覆区域对齐在所述叠层中的每一个的预定的旋转位置。

10.根据权利要求9所述的粘合剂注入装置，其中所述对齐机构通过将在所述基板上形成的切口或定向平面用作基准点来对齐所述叠层中的每一个。

11.根据权利要求9所述的粘合剂注入装置，其中所述对齐机构将所述叠层中的每一个的所述未涂覆区域定位在同一旋转位置。

12.根据权利要求9所述的粘合剂注入装置，其中所述粘合剂注入器包括含有所述粘合剂并且容纳所述多个叠层的容器，以使所述多个叠层的至少所述未涂覆区域与所述粘合剂接触的状态在时间上重叠。

13.根据权利要求12所述的粘合剂注入装置，其中所述粘合剂注入器利用真空差动压力方法来穿过所述未涂覆区域将所述粘合剂注入到所述基板之间的基板间空间内。

14.根据权利要求9所述的粘合剂注入装置，其进一步包括粘合剂擦拭单元，所述擦拭单元用于去除在所述多个叠层的所述未涂覆区域处出现的过多的粘合剂。

15.根据权利要求1所述的粘合剂注入装置，其进一步包括密封剂固化单元，所述密封剂固化单元用于将所述涂覆单元涂覆的所述密封剂固化。

16.根据权利要求15所述的粘合剂注入装置，其进一步包括粘合剂制备室，所述粘合剂制备室用于制备由所述粘合剂注入器所使用的所述粘合剂，其中所述涂覆单元、所述密封剂固化单元、所述粘合剂注入器和所述粘合剂制备室以顺列方式布置。

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