CN113493655A - 半导体晶圆保护片 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种用于半导体晶圆的保护片，其包括具有良好包覆性的软质层，和用于贴附在半导体晶圆的电路形成面上的黏着层。其中，该软质层包含热塑性聚氨酯系，且于25℃和下70℃下取得该二温度下的储存模数范围，以及维卡软化点的储存模数与损失模数的比值等数据。该保护片可进一步设置基材层于软质层之下。

Description

半导体晶圆保护片
技术领域
本发明是关于一种半导体晶圆表面保护片，特别是一种对于半导体晶圆所具有的线路形成面的高低差部分有优异吸收性、可抑制线路高低差与研磨片的间产生空隙的半导体晶圆表面保护片。
背景技术
为因应电子产品小型化和薄型化的需求，电子组件及芯片皆要求在尺寸及厚度上尽可能减少，藉此缩小电路板体积。另一方面，芯片的厚度降低亦有助于芯片散热。在芯片方面，为了使芯片薄型化，因此会使用在芯片制造及封装等步骤进行制程改进。
为使晶粒得以变薄，会先将半导体晶圆片先行研磨至一定厚度。此一作法虽然降低了芯片厚度，然而因为半导体晶圆研磨变薄后，材料强度下降，使得该半导体晶圆在运送至其他机台时容易破损，另外，在后续制程时也常因局部应力使得晶圆破裂，造成相当的损失。
为改善此一问题，可于半导体晶圆装置制造过程中，先于晶圆的一面形成电路后，再对晶圆的非电路形成层进行研磨，使芯片厚度得以进一步缩减，此一技术已成为业界习知的常规制程。
而进行晶圆研磨制程时，必须将电路形成面先以其它方式先行覆盖，避免于研磨过程中电路受到损伤，故研发出半导体晶圆保护片，于晶圆电路形成面完成后，贴附于半导体晶圆的电路形成面作为保护。
然而，半导体晶圆的电路形成面上除上述的电路外，亦包含半导体凸块等具较大阶差的凹凸，因此在设计保护片时，若未考虑上述情况，则贴附保护片后可能会出现对贴附面的包覆性不足，使半导体晶圆的非电路形成面进行研磨时晶圆面内应力分布不均，进而造成损伤或破裂；此外，包覆性较差时也会形成研磨片与贴附面间的间隙，使得研磨过程中液体从间隙中渗入造成电路形成面的污染。因此，所欲的保护片在使用时必须具备可良好贴附于半导体晶圆的凹凸表面的特性。
常见的半导体晶圆保护片结构一般包含三层，即最下层的基材层、作为中间层的软质层、以及最上层的黏着层。其中决定保护片与电路形成面间包覆能力者为软质层，故软质层的材料选择对半导体晶圆保护片的效果有重要影响。为达到良好包覆且贴附于半导体晶圆此一需求，软质层一般使用软化流动性较佳的树脂。本发明人研究发现，当使用较常使用的PU系材料于半导体晶圆的软质层时，对线路的包覆性均无法达到要求。因此既有半导体晶圆保护片的软质层所使用的材料，针对复杂凹凸表面及线路的包覆性仍有改善空间。
于此，遂有针对上述等缺失进行改善的必要性。职是之故，本创作人鉴于上述所衍生的问题进行改良，兹思及创作改良的意念着手研发解决方案，遂经多时的构思而有本创作的产生，以服务社会大众以及促进此业的发展。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种半导体晶圆表面保护片，藉由使用本发明人所提出的软质层材料，以获得较佳的线路包覆性。
为达到上述所欲的目的，本发明人提出一种半导体晶圆表面保护片，其包含一软质层；及一黏着层，其设置于该软质层之上；其中该软质层含有热塑性聚氨酯系，且符合于25℃下的储存模数(G25)为5×106～1×108dyne/cm2、于70℃下的储存模数(G70)为5×104～1×107dyne/cm2、维卡软化点为60℃～90℃，且于软化点±10℃的储存模数与损失模数的比值tan(δ)为0.7～10。
该软质层于上述各温度的储存模数范围时，将具有较佳的流动性而良好包覆电路，且不会因流动性过高造成溢出沾附、或流动性不足使得弯曲卷收困难。
本发明提供一实施例，其内容在于该热塑性聚氨酯系系由异氰酸酯与多元醇反应生成。
本发明提供一实施例，其内容在于该黏着层的材料包含选自由聚乙烯系弹性体及聚苯乙烯系弹性体所组成的组群中的至少一者。
本发明提供一实施例，其内容在于该黏着层不需经能量束照射处理。
本发明提供一实施例，其内容在于该黏着层透过能量束以硬化并降低黏性。
本发明提供一实施例，其内容在于该软质层下设置一基材层；该基材层选自由聚烯烃层、聚酯层所组成的群组的至少一者所形成的薄膜层。
附图说明
图1：其为本发明的半导体晶圆保护片的第一实施例的示意图；
图2：其为本发明的半导体晶圆保护片的第二实施例的示意图。
【图号对照说明】
10 半导体晶圆保护片
110 软质层
120 黏着层
210 基材层
具体实施方式
为了使本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，特用较佳的实施例及配合详细的说明，说明如下：
有鉴于现有的半导体晶圆保护片材料不足以提供所欲的线路包覆性，且其构造应可进一步简化。据此，本发明遂提出一种半导体晶圆保护片，以解决习知技术所造成的问题。
以下将进一步说明本发明的半导体晶圆保护片其包含的特性、所搭配的结构及方法：
在下文中，将藉由图式来说明本发明的各种实施例来详细描述本发明。然而本发明的概念可能以许多不同型式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例式性实施例。
首先，请参阅图1，图1为本发明的半导体晶圆保护片的第一实施例的示意图；该半导体晶圆保护片10包含一软质层110，以及一黏着层120设置于其上。
该半导体晶圆保护片10的该软质层110含有热塑性聚氨酯系成分，且符合(1)于25℃下的储存模数(G25)为5×106～1×108dyne/cm2；(2)于70℃下的储存模数(G70)为5×104～1×107dyne/cm2；(3)维卡软化点为60℃～90℃，且于软化点±10℃的储存模数与损失模数的比值tan(δ)为0.7～10。以下对此三项条件进行说明。
于条件(1)中，若25℃下的储存模数(G25)小于5×106dyne/cm2，则在收卷该半导体晶圆保护片10时，该软质层110容易出现变形纹路；而当储存模数(G25)大于1×108dyne/cm2，则该软质层110的硬挺度将提高，造成收卷该半导体晶圆保护片10时不易弯曲。
于条件(2)中，若70℃下的储存模数(G70)小于5×104dyne/cm2，则当该半导体晶圆保护片10贴附于半导体晶圆的线路形成面时，因该软质层110硬度过低，亦造成该软质层110过度变形而自边缘溢出；而若储存模数(G70)大于1×107dyne/cm2，则该软质层110硬度过高，亦会造成该半导体晶圆保护片10对半导体晶圆的线路形成面上高低段差的包覆性不足。
于条件(3)中，该半导体晶圆保护片10贴附于半导体晶圆线路形成面时，会加热的以辅助该软质层110的温度达到维卡软化点，进而获得所欲的流动包覆特性。本发明同时考虑到若贴附温度超过维卡软化点，可能造成该软质层110流动性过高，于半导体晶圆线路形成面出现溢出沾附现象，同理也考虑到，若贴附温度低于维卡软化点，可能造成该软质层110流动性过低，降低其受热软化后于半导体晶圆线路形成面的高低段差的包覆性。因此在维卡软化点±10℃下，其储存模数/损失模数的间的比值tan(δ)应为0.7～10。
于条件(3)中的维卡软化点±10℃的tan(δ)若低于0.7，虽满足该软质层110的部份条件，但在操作空间的临界状态下，该软质层110不易产生流动，会造成半导体晶圆线路形成面的高低段差包覆性不足。
于条件(3)中的维卡软化点±10℃的tan(δ)若高于10，虽满足该软质层110的部份条件，但在操作空间的临界状态下，该软质层110易产生流动，亦会造成半导体晶圆线路形成面产生溢出沾附现象。
第一实施例的该软质层110中所含的热塑性聚氨酯系，为具有较优异的耐溶剂特性及拉伸性能，较佳为由聚醚型聚氨酯、聚酯型聚氨酯、聚碳酸酯型聚氨酯所组成的群组中的一者，最佳为聚酯型聚氨酯。
第一实施例的该软质层110中所含的热塑性聚氨酯系，于本发明中由异氰酸酯与多元醇搭配扩链剂反应制成，其中该异氰酸酯，较佳为由2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)所组成的群组中的一者，最佳为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)；而该多元醇较佳为由聚醚型多元醇、聚酯型多元醇、聚碳酸脂型多元醇所组成的群组中的一者，最佳为聚酯型多元醇。
第一实施例的该软质层110中所使用的该扩链剂使聚氨酯相有较佳的分离效果，且为了有效减少软质层于使用时的沾黏性，避免背面沾黏现象，并使弹性模数下降幅度最小，更进而达到作为整体膜材支撑的特性，较佳为由乙二醇、1,4-丁二醇(1,4-BDO orBDO)、1,6-己二醇、环己烷二甲醇和对苯二酚双(2-羟乙基)醚(HQEE)所组成的群组中的至少一者，最佳为乙二醇和1,6-己二醇的混合物。
用于制造该热塑性聚氨酯的成份组合中，二苯基甲烷二异氰酸酯的组成用量约在30～50％，聚酯型多元醇约占30～40％，乙二醇约占20～30％，较佳为二苯基甲烷二异氰酸酯35～45％，聚酯型多元醇约占32～38％，乙二醇约占22～28％，最佳为二苯基甲烷二异氰酸酯约占40％、聚酯型多元醇约占35％，1,6-己二醇约占5％以及乙二醇约占20％。
第一实施例的该软质层110，其厚度与保护对象的表面高低段差应适度调整，该软质层110的厚度为50μm以上时，即可保护半导体晶圆上通常的高低段差；又该软质层110厚度为900μm以下时，可提升保护片的使用操作性。因此作为具体的数值范围，该软质层110的厚度较佳为50至900μm，更佳为70至800μm，最佳为100至700μm。
第一实施例的该黏着层的材料包含选自由聚乙烯系弹性体及聚苯乙烯系弹性体所组成的组群中的至少一者，较佳为聚苯乙烯系弹性体。
该晶圆半导体保护片110于制程结束后，可不进行能量束照射直接剥除，或先以能量束照射该黏着层120，使其硬化并降低黏性，减少沾黏程度。
再者，请参阅图2，图2系本发明的半导体晶圆保护片的第二实施例的示意图；该半导体晶圆保护片10包含一软质层110；一黏着层120设置于其上；及一基材层210设置于其下。其中该软质层110和该黏着层120的使用材料及性质与第一实施例相同。然，第二实施例与第一实施例差异在于第二实施例进一步包含该基材层210设置于该软质层110的下方。
于第二实施例的保护片10中，该基材层210的厚度影响该半导体晶圆保护片10的整体弯曲强度及卷曲时操作性的重要性质，若厚度超过250μm则制程操作不易弯曲收卷，因此较佳为5至250μm，更佳为10至200μm，最佳为25至150μm
于第二实施例的保护片10中的该基材层210，较佳为基材层选自由聚烯烃系、聚酯系所组成的群组的至少一者形成的薄膜层，最佳为聚酯系薄膜。
作为该基材层210的聚酯系薄膜使用的材料为聚酯共聚物，其中该聚酯共聚物较佳为由聚对苯二甲酸乙二酯、聚间苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚乙烯-2,6-萘二甲酸酯所组成的群组中的一者，最佳为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)树脂薄膜，以防止脱层现象发生。
于第二实施例的保护片10中的软质层110所使用的该扩链剂，使聚氨酯相有较佳的分离效果，且可有效减少软质层于使用时的沾黏性，避免背面沾黏现象。较佳为由乙二醇、1,4-丁二醇(1,4-BDO or BDO)、1,6-己二醇、环己烷二甲醇和对苯二酚双(2-羟乙基)醚(HQEE)所组成的群组中的至少一者，最佳为乙二醇。
用于制造该热塑性聚氨酯的成份组合中，二苯基甲烷二异氰酸酯的组成用量约在30～50％，聚酯型多元醇约占30～40％，乙二醇约占20～30％，较佳为二苯基甲烷二异氰酸酯35～45％，聚酯型多元醇约占32～38％，乙二醇约占22～28％，最佳为二苯基甲烷二异氰酸酯约占40％、聚酯型多元醇约占35％以及乙二醇约占25％。
对于将制成的该热塑性聚氨酯与该基材层210复合的方法，采取共压出方式将该热塑性聚氨酯形成于该基材层210表面，亦或是透过将该热塑性聚氨酯吹膜成膜后与该基材层210贴合、或将该热塑性聚氨酯溶解并且以涂布方式形成于该基材层210表面。
第二实施例的该黏着层的材料包含选自由聚乙烯系弹性体及聚苯乙烯系弹性体所组成的组群中的至少一者，较佳为聚苯乙烯系弹性体。
该晶圆半导体保护片110于制程结束后，可直接剥除，或先以能量束照射该黏着层120，使其硬化并降低黏性，减少沾黏程度。
以下说明本发明的二实施例的最佳实施样态：
本发明的第一实施例如表2的实验组4至实验组9，包含一软质层，该软质层使用以二苯基甲烷二异氰酸酯约占40％、聚酯型多元醇约占35％，1,6-己二醇约占5％以及乙二醇约占20％进行聚合反应而得的聚酯型聚氨酯，厚度为500μm，于70℃下的储存模数(G75)为7.5×105dyne/cm2、维卡软化点为75℃，且于65℃时储存模数与损失模数的比值tan(δ)为0.85。于该软质层上设置一黏着层，该黏着层使用丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(ASA)的丙烯酸系黏着剂，厚度于实验组4至6中为10μm，于实验组7至9中为20μm。
本发明的第二实施例如表3的实验组13及实验组14，系包含一软质层，该软质层使用以二苯基甲烷二异氰酸酯约占40％、聚酯型多元醇约占35％以及乙二醇约占25％进行聚合反应而得的聚酯型聚氨酯，厚度为500μm，于70℃下的储存模数(G75)为7.5×105dyne/cm2、维卡软化点为75℃，且于65℃时储存模数与损失模数的比值tan(δ)为0.85。于该软质层上设置一黏着层，该黏着层使用丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的丙烯酸系黏着剂，厚度于实验组4中为10μm，于实验组5中为20μm。该软质层下设置一基材层，该基材层使用聚对苯二甲酸乙二酯树脂薄膜，厚度为75μm。
最后，本发明取第二实施例作为代表进行实验，以习知材料作为对照组的结果(对照组1～6)如表4，本发明第二实施例的实验结果(实验组10～16)如表3。
表1
Figure BDA0002455835940000091
表2
Figure BDA0002455835940000092
Figure BDA0002455835940000101
表3
Figure BDA0002455835940000102
表4
Figure BDA0002455835940000111
以下说明表1至表4中使用的材质型号成分：
PU-CH-829为一种乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)；PU-EH-94045为实施例中使用的一种热塑性聚氨酯(TPU)；PU-EH-98245为实施例中使用的另一种热塑性聚氨酯(TPU)；PU-FI082为第一实施例的软质层；以及PU-CI0720为第二实施例的软质层。
由上列实验结果可知，本发明的实施样态与过往习知的材料相较，具有显著的线路包覆性改善，并同时改善了转印残胶的问题。
上文仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种半导体晶圆保护片，其特征在于，其包含:
一软质层；及一黏着层，其设置于该软质层之上；其中该软质层含有一热塑性聚氨酯，且符合于25℃下的储存模数(G25)为5×106～1×108dyne/cm2、于70℃下的储存模数(G70)为5×104～1×107dyne/cm2、维卡软化点为60℃～90℃，且于软化点±10℃的储存模数与损失模数的比值tan(δ)为0.7～10。
2.如权利要求1的半导体晶圆保护片，其特征在于，其中该热塑性聚氨酯由二苯基甲烷二异氰酸酯、聚酯型多元醇，1,6-己二醇及乙二醇反应生成的聚酯型聚氨酯。
3.如权利要求1的半导体晶圆保护片，其特征在于，其中该黏着层的材料包含选自由聚乙烯系弹性体、苯乙烯系弹性体所组成的群组的至少一者。
4.如权利要求1的半导体晶圆保护片，其特征在于，其中该黏着层不需经能量束照射处理。
5.如权利要求1的半导体晶圆保护片，其特征在于，其中该黏着层透过能量束以硬化并降低黏性。
6.如权利要求1的半导体晶圆保护片，其特征在于，其中该软质层下设置一基材层。
7.如权利要求4的半导体晶圆保护片，其特征在于，其中该基材层选自由聚烯烃层及聚酯层所组成的群组的至少一者所形成的薄膜层。
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