JP2010109324A - 剥離方法、基板の接着剤、および基板を含む積層体 - Google Patents

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Abstract

【課題】より短時間で容易に、サポートプレートが貼着されたウエハからサポートプレートを剥離する。
【解決手段】本発明に係る剥離方法は、第1接着剤層4と、第1接着剤層4よりも速く溶剤に溶解する第2接着剤層5、若しくは、第1接着剤層4が溶解する溶剤とは異なる溶剤に溶解する第2接着剤層5とを介してサポートプレート3が貼着されているウエハ2から、サポートプレート3を剥離する。そして本発明に係る剥離方法は、サポートプレート3側に位置する第2接着剤層5を溶解してサポートプレート3をウエハ2から剥離する剥離工程を包含している。
【選択図】図1

Description

本発明は、支持板が貼着された基板から、当該支持板を剥離する剥離方法、基板の接着剤および基板を含む積層体に関する。
携帯電話、デジタルAV機器およびICカード等の高機能化に伴い、搭載される半導体シリコンチップ(以下、チップ)を小型化および薄板化することによって、パッケージ内にチップを高集積化する要求が高まっている。パッケージ内のチップの高集積化を実現するためには、チップの厚さを25〜150μmの範囲にまで薄くする必要がある。
しかしながら、チップのベースとなる半導体ウエハ(以下、ウエハ)は、研削することにより肉薄となるため、その強度は弱くなり、ウエハにクラックまたは反りが生じやすくなる。また、薄板化することによって強度が弱くなったウエハを自動搬送することは困難であるため、人手によって搬送しなければならず、その取り扱いが煩雑であった。
そのため、研削するウエハにサポートプレートと呼ばれる、ガラス、硬質プラスチック等からなるプレートを貼り合わせることによって、ウエハの強度を保持し、クラックの発生およびウエハの反りを防止するウエハサポートシステムが開発されている。ウエハサポートシステムによりウエハの強度を維持することができるため、薄板化した半導体ウエハの搬送を自動化することができる。
ウエハとサポートプレートとは、粘着テープ、熱可塑性樹脂、接着剤等を用いて貼り合わせられている。サポートプレートが貼り付けられたウエハを薄板化した後、ウエハをダイシングする前にサポートプレートを基板から剥離する。例えば、接着剤を用いてウエハとサポートプレートとを貼り合わせた場合、接着剤を溶解させてウエハをサポートプレートから剥離する。
従来、接着剤を溶解させてウエハをサポートプレートから剥離するときに、接着剤への溶剤の浸透、接着剤の溶解等に時間を要し、結果としてウエハからサポートプレートを剥離するのに長時間要していた。このような問題を解決するために、容易に剥離することが可能な接着剤を用いる方法が特許文献1に記載されている。
特許文献1においては、第1の粘着材料の粘着力を低下させる離型剤を内包し、熱により溶融するマイクロカプセルが分散された第1の粘着材料を有する第1の粘着剤層上に、熱により膨張する熱膨張性粒子が分散された第2の粘着材料を有する第2の粘着剤層を有する粘着剤を用いて、ワークを貼り合わせることが記載されている。
そして、この粘着剤によりワークを貼り合わせた場合、粘着剤を加熱することによって、離型剤がマイクロカプセルから第1の粘着剤層内に放出され、さらに熱膨張性粒子の熱膨張による押圧力によって第1および第2の粘着剤層に亀裂が生じる結果、粘着剤の残渣をワークに残すことなく剥離することが記載されている。
特開2008−94957号公報(2008年4月24日公開)
サポートプレートを薄板化したウエハから剥離するとき、薄板化したウエハが破損しないように注意する必要がある。しかしながら、特許文献1に記載の方法では、加熱および熱膨張性粒子の熱膨張による押圧力によって、ウエハが破損する可能性が高い。また、離型剤によるウエハの汚染や、熱膨張性粒子の含有による接着性の低下の問題も生じる。そのため、ウエハを破損および汚染することなく、より短時間で容易にウエハをサポートプレートから剥離することができる剥離方法および接着剤の開発が求められている。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、より短時間で容易にウエハからサポートプレートを剥離することが可能な剥離方法、積層体および接着剤を提供することにある。
本発明に係る剥離方法は、第1接着剤層と、第1接着剤層よりも速く溶剤に溶解する第2接着剤層、若しくは、第1接着剤層が溶解する溶剤とは異なる溶剤に溶解する第2接着剤層とを介して支持板が貼着されている基板から、当該支持板を剥離する剥離方法であって、上記支持板側に位置する第2接着剤層を溶解して上記支持板を上記基板から剥離する剥離工程を包含することを特徴としている。
本発明に係る積層体は、基板と、上記基板上に形成された第1接着剤層と、上記第1接着剤層上に形成された、第1接着剤層よりも速く溶剤に溶解する第2接着剤層、若しくは、第1接着剤層が溶解する溶剤とは異なる溶剤に溶解する第2接着剤層と、上記第2接着剤層に貼着された支持板とを含むことを特徴としている。
本発明に係る接着剤は、上記積層体に含まれる第2接着剤層を形成するための接着剤であることを特徴としている。
本発明に係る剥離方法は、第1接着剤層と、第1接着剤層よりも速く溶剤に溶解する第2接着剤層、若しくは、第1接着剤層が溶解する溶剤とは異なる溶剤に溶解する第2接着剤層とを介して支持板が貼着されている基板から、当該支持板を剥離する剥離方法であって、上記支持板側に位置する第2接着剤層を溶解して上記支持板を上記基板から剥離する剥離工程を包含しているので、より短時間で容易に支持板が貼着された基板から支持板を剥離することが可能である。
本発明の一実施形態に係る積層体1を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る剥離方法の各工程を示す断面図である。
本発明の一実施形態に係る剥離方法について、図1および図2を参照して以下に説明する。図1は、本発明に係る剥離方法に用いられる、本発明に係る積層体1を示す断面図であり、図2は、本発明の一実施形態に係る剥離方法の各工程を示す断面図である。図1および図2に示すように、積層体1は、ウエハ(基板)2、サポートプレート(支持板)3、第1接着剤層4および第2接着剤層5を含むように構成されている。積層体1において、第1接着剤層4および第2接着剤層5は接着積層体6として、ウエハ2とサポートプレート3とを貼り合わせている。
本発明に係る剥離方法は、第1接着剤層4と、第1接着剤層4よりも速く溶剤に溶解する第2接着剤層5、若しくは、第1接着剤層4が溶解する溶剤とは異なる溶剤に溶解する第2接着剤層5とを介してサポートプレート3が貼着されているウエハ2から、サポートプレート3を剥離する剥離方法であって、サポートプレート3側に位置する第2接着剤層5を溶解してサポートプレート3を上記ウエハ2から剥離する剥離工程を包含している。
なお、本実施形態においては、サポートプレート3として厚さ方向に貫通孔を有する孔あきサポートプレート3を用いているが、本発明はこれに限定されない。孔あきサポートプレート3を用いることによって、孔を介して第2接着剤層5に溶剤を供給することができる。
(第1接着剤層4)
第1接着剤層4は、ウエハ2と第2接着剤層5とに接着している。第1接着剤層4は、ウエハ2とサポートプレート3とを、第2接着剤層5を介して十分接着させることが可能な接着化合物を含む第1接着剤材料により形成されていればよく、従来公知の接着剤材料を好適に使用可能である。第1接着剤層4を形成する第1接着剤材料としては、アクリル−スチレン系樹脂、マレイミド系樹脂を含むものが挙げられる。
アクリル−スチレン系樹脂として、例えば、単量体として、スチレンまたはスチレンの誘導体と、(メタ)アクリル酸エステル等とを用いて重合した樹脂が挙げられる。
(メタ)アクリル酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、鎖式構造からなる(メタ)アクリル酸アルキルエステル、脂肪族環を有する(メタ)アクリル酸エステル、芳香族環を有する(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。鎖式構造からなる(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、炭素数15〜20のアルキル基を有するアクリル系長鎖アルキルエステル、炭素数1〜14のアルキル基を有するアクリル系アルキルエステル等が挙げられる。アクリル系長鎖アルキルエステルとしては、アルキル基がn−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基、n−エイコシル基等であるアクリル酸またはメタクリル酸のアルキルエステルが挙げられる。なお、当該アルキル基は、分岐状であってもよい。
炭素数1〜14のアルキル基を有するアクリル系アルキルエステルとしては、既存のアクリル系接着剤に用いられている公知のアクリル系アルキルエステルが挙げられる。例えば、アルキル基が、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、2−エチルヘキシル基、イソオクチル基、イソノニル基、イソデシル基、ドデシル基、ラウリル基、トリデシル基等からなるアクリル酸またはメタクリル酸のアルキルエステルが挙げられる。
脂肪族環を有する(メタ)アクリル酸エステルとしては、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アクリレート、1−アダマンチル(メタ)アクリレート、ノルボルニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、テトラシクロドデカニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート等が挙げられるが、イソボルニルメタアクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレートがより好ましい。
芳香族環を有する(メタ)アクリル酸エステルとしては、特に限定されるものではないが、芳香族環としては、例えばフェニル基、ベンジル基、トリル基、キシリル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェノキシメチル基、フェノキシエチル基等が挙げられる。また、芳香族環は、炭素数1〜5の鎖状または分岐状のアルキル基を有していてもよい。具体的には、フェノキシエチルアクリレートが好ましい。
マレイミド系樹脂としては、例えば、単量体として、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−n−プロピルマレイミド、N−イソプロピルマレイミド、N−n−ブチルマレイミド、N−イソブチルマレイミド、N−sec−ブチルマレイミド、N−tert−ブチルマレイミド、N−n−ペンチルマレイミド、N−n−ヘキシルマレイミド、N−n−へプチルマレイミド、N−n−オクチルマレイミド、N−ラウリルマレイミド、N−ステアリルマレイミドなどのアルキル基を有するマレイミド、N−シクロプロピルマレイミド、N−シクロブチルマレイミド、N−シクロペンチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−シクロヘプチルマレイミド、N−シクロオクチルマレイミド等の脂肪族炭化水素基を有するマレイミド、N−フェニルマレイミド、N−m−メチルフェニルマレイミド、N−o−メチルフェニルマレイミド、N−p−メチルフェニルマレイミド等のアリール基を有する芳香族マレイミド等を重合して得られた樹脂が挙げられる。
第1接着剤層4の層厚は、ウエハ2とサポートプレート3との接着および耐熱性を維持するために、15〜30μmであることが好ましく、15μmであることが特に好ましいが、これに限定されない。第1接着剤層4は、ウエハ2上に上記接着化合物を含む第1接着剤材料を塗布し、ウエハ2上において層状に固化させることによって形成することができる。また、予め第1接着剤材料を層状に固化させたものをウエハ2上に移動させることによって形成してもよい。
(第2接着剤層5)
第2接着剤層5は、サポートプレート3側に位置し、第1接着剤層4とサポートプレート3とを接着している。第2接着剤層5は、第1接着剤層4よりも速く溶剤に溶解する、または第1接着剤層4が溶解する溶剤とは異なる溶剤に溶解するように形成されている。本発明に係る接着剤は、第2接着剤層5を形成するためのものであり、後述する第2接着剤材料を含むものである。
第1接着剤層4よりも速く溶剤に溶解する第2接着剤層5は、高溶解性の第2接着剤材料により形成されていることが意図され、上述した第1接着剤材料に含まれる接着化合物よりも平均分子量が小さい接着化合物を含む第2接着剤材料により形成されるものであることができる。
第2接着剤層5を第1接着剤層4よりも速く溶剤に溶解するように形成することによって、サポートプレート3をウエハ2から剥離するとき、サポートプレート3の孔を介して溶剤を第2接着剤層5に供給し、溶解速度の速い第2接着剤層5をより短時間で溶解させ、第2接着剤層5に接着されたサポートプレート3をより短時間で剥離することができる。サポートプレート3を剥離した後で第1接着剤層4を溶解することで、サポートプレート3の存在により溶剤の浸透が妨げられることがないため、第1接着剤層4の溶解も短時間で行うことができる。
第1接着剤層4よりも速く溶剤に溶解する第2接着剤層5は、第1接着剤層4に含まれる接着化合物の平均分子量の10%〜30%に相当する平均分子量の接着化合物を含む第2接着剤材料によって形成されていることが好ましい。これにより、剥離時間を短縮するために十分な溶解速度を得ることができる。第1接着剤層4を従来用いられている一般的な第1接着剤材料を用いて形成した場合、第2接着剤層5を、平均分子量5000〜10000の接着化合物を含む第2接着剤材料を用いて形成すればよい。例えば、第1接着剤層4を、平均分子量40000の接着化合物を含む第1接着剤材料を用いて形成した場合、第2接着剤層5を、平均分子量10000の接着化合物を含む第2接着剤材料を用いて形成することができる。
第1接着剤層4が溶解する溶剤とは異なる溶剤に溶解する第2接着剤層5は、第1接着剤層4が溶解する溶剤に対する耐性を有する第2接着剤材料により形成されていることが意図され、第1接着剤層4が溶解する溶剤とは異なる溶剤に対する溶解速度の速い第2接着剤材料により形成されていることが好ましい。
第2接着剤層5を第1接着剤層4が溶解する溶剤とは異なる溶剤に溶解するように形成することによって、サポートプレート3をウエハ2から剥離するとき、サポートプレート3の孔を介して溶剤を第2接着剤層5に供給し、第2接着剤層5を溶解する溶剤により第2接着剤層5のみを溶解させ、第2接着剤層5により接着されたサポートプレート3を剥離することができる。サポートプレート3を剥離した後で第1接着剤層4を溶解することで、サポートプレート3の存在により溶剤の浸透が妨げられることがないため、第1接着剤層4の溶解も迅速に行うことができる。
ここで、本実施形態においては孔あきサポートプレート3を用いているので、ウエハ2の薄化プロセスにおいて、例えばフォトリソグラフィ工程におけるバックリンス液のような溶剤がサポートプレート3の孔を介して第2接着剤層5にかかる可能性がある。第1接着剤層4のような、ウエハ2とサポートプレート3とを貼着する一般的な接着剤層は、PGMEA(propylene glycol monomethyl ether acetate)、HP(2−ヘプタノン)等の有機溶媒を含む溶剤に対して耐性がなく、薄化プロセスにおいてこのような溶剤がサポートプレート3の孔を介して浸入すると、接着剤層が溶解してしまう。これにより、サポートプレート3にデラミネーションが発生し、薄化プロセスを良好に行うことができないという問題が生じる。この問題を解決するために、従来、溶剤がかかるような工程においては、バックテープによりサポートプレート3の孔を塞ぎ、サポートプレート3の孔への溶剤の浸透を防いでいるが、処理効率の低下やコストアップに繋がるため好ましくない。
本発明においては、上述したような有機溶媒を含む溶剤に対して耐性のある第2接着剤層5をサポートプレート3側に設けることによって、第1接着剤層4が上記溶剤に対して耐性のある第2接着剤層5に覆われるので、上記溶剤がサポートプレート3の孔を介して浸入したとしても、第1接着剤層4および第2接着剤層5が溶解せず、サポートプレート3のデラミネーションが発生しない。したがって、バックテープによりサポートプレート3の孔を塞ぐ必要がない。
第2接着剤層5は、第1接着剤層4とは異なる溶剤によって溶解するように形成されていればよく、第1接着剤層4を有機溶媒で溶解する第1接着剤材料により形成している場合には、有機溶媒に対して耐性を有する第2接着剤材料により第2接着剤層5を形成すればよい。このような第2接着剤材料に含まれる接着化合物として、炭化水素樹脂または極性溶媒溶解性(例えば水溶性)化合物を用いることができる。
炭化水素樹脂として、シクロオレフィン系ポリマー(以下、「樹脂(A)」ということがある)、テルペン樹脂、ロジン系樹脂および石油樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂(以下、「樹脂(B)」ということがある)等が挙げられるが、これに限定されない。
前記樹脂(A)としては、シクロオレフィン系モノマー(a1)を含む単量体成分を重合してなる樹脂である。具体的には、シクロオレフィン系モノマー(a1)を含む単量体成分の開環(共)重合体、シクロオレフィン系モノマー(a1)を含む単量体成分を付加(共)重合させた樹脂などが挙げられる。
前記樹脂(A)を構成する単量体成分に含まれる前記シクロオレフィン系モノマー(a1)としては、例えば、ノルボルネン、ノルボルナジエンなどの二環体、ジシクロペンタジエン、ジヒドロキシペンタジエンなどの三環体、テトラシクロドデセンなどの四環体、シクロペンタジエン三量体などの五環体、テトラシクロペンタジエンなどの七環体、またはこれら多環体のアルキル(メチル、エチル、プロピル、ブチルなど)置換体、アルケニル(ビニルなど)置換体、アルキリデン(エチリデンなど)置換体、アリール(フェニル、トリル、ナフチルなど)置換体等が挙げられる。これらの中でも特に、下記一般式(1)で示されるような、ノルボルネン、テトラシクロドデセン、またはこれらのアルキル置換体からなる群より選ばれるノルボルネン系モノマーが好ましい。
Figure 2010109324
(式(1)中、R〜Rはそれぞれ独立して水素原子または炭素数1〜6のアルキル基であり、nは0または1である。)
前記樹脂(A)を構成する単量体成分は、前記シクロオレフィン系モノマー(a1)と共重合可能な他のモノマーを含有していてもよく、例えば、下記一般式(2)で示されるようなアルケンモノマー(a2)をも含有することが好ましい。アルケンモノマー(a2)としては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブテン、1−ヘキセン、α−オレフィンなどが挙げられる。前記アルケンモノマー(a2)は、直鎖状であってもよいし、分岐状であってもよい。
Figure 2010109324
(式(2)中、R〜Rはそれぞれ独立して水素原子または炭素数1〜4のアルキル基である。)
前記樹脂(A)を構成する単量体成分は、その50質量%以上が前記シクロオレフィン系モノマー(a1)であることが好ましく、より好ましくは60質量%以上が前記シクロオレフィン系モノマー(a1)であるのがよい。シクロオレフィン系モノマー(a1)が単量体成分全体の50質量%以上であると、高温環境下における接着強度が良好なものとなる。
なお、前記樹脂(A)は、例えば、上述した式(1)で示されるシクロオレフィン系モノマー(a1)と上述した式(2)で示されるアルケンモノマー(a2)とからなる単量体成分を重合させてなる樹脂のように、極性基を有していない樹脂であることが、高温下でのガスの発生を抑制するうえで好ましい。
前記単量体成分を重合する際の重合方法や重合条件等については、特に制限はなく、常法に従い適宜設定すればよい。
前記樹脂(A)として用いることのできる市販品としては、例えば、ポリプラスチックス社製の「TOPAS」、三井化学社製の「APEL」、日本ゼオン社製の「ZEONOR」や「ZEONEX」、JSR社製の「ARTON」などが挙げられる。
前記樹脂(A)のガラス転移点(Tg)は、60℃以上であることが好ましい。特に好ましくは、樹脂(A)のガラス転移点は70℃以上であるのがよい。樹脂(A)のガラス転移点が60℃以上であると、接着剤組成物が高温環境に曝されたときに接着層の軟化を抑制することができる。
前記樹脂(B)は、テルペン系樹脂、ロジン系樹脂および石油樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂である。具体的には、前記テルペン系樹脂としては、例えば、テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、変性テルペン樹脂、水添テルペン樹脂、水添テルペンフェノール樹脂等が挙げられ、前記ロジン系樹脂としては、例えば、ロジン、ロジンエステル、水添ロジン、水添ロジンエステル、重合ロジン、重合ロジンエステル、変性ロジン等が挙げられ、前記石油樹脂としては、例えば、脂肪族または芳香族石油樹脂、水添石油樹脂、変性石油樹脂、脂環族石油樹脂、クマロン・インデン石油樹脂等が挙げられる。これらの中でも、水添テルペン樹脂、水添石油樹脂が好ましい。
前記樹脂(B)の軟化点は特に限定されないが、80〜160℃であることが好ましい。樹脂(B)の軟化点が80℃以上であると、接着剤組成物が高温環境に曝されたときに軟化することを抑制でき、接着不良を生じない。一方、樹脂(B)の軟化点が160℃を以下であると、接着剤組成物を剥離する際の剥離速度が良好なものとなる。
前記樹脂(B)の分子量は特に限定されないが、300〜3000であることが好ましい。前記樹脂(B)の分子量が300以上であると、耐熱性が充分なものとなり、高温環境下において脱ガス量が少なくなる。一方、樹脂(B)の分子量が3000以下であると、接着剤組成物を剥離する際の剥離速度が良好なものとなる。なお、本発明における樹脂(B)の分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)で測定されるポリスチレン換算の分子量を意味するものである。
なお、前記樹脂(A)と前記樹脂(B)とを混合して用いても良い。混合することにより、耐熱性、剥離速度が良好なものとなる。例えば、前記樹脂(A)と前記樹脂(B)との混合割合としては、(A):(B)=80:20〜55:45(質量比)であることが剥離速度、高温環境時の熱耐性、柔軟性に優れるので好ましい。
また、極性溶媒溶解性化合物として、例えば、コラーゲンペプチド、セルロース、ポリビニルアルコール(PVA)、でんぷん等が挙げられるが、これに限定されない。
コラーゲンペプチドは、ポリペプチド鎖がらせん状に会合したコラーゲン分子を、加熱により変性させることによって、らせんの一部がほぐれてゼラチン化したものを加水分解することによって生成することができる。コラーゲン分子としては、哺乳類由来のコラーゲン分子および魚類由来のコラーゲン分子を好適に使用可能である。コラーゲン分子として、一般に市販されているものを用いることができるが、生成されるコラーゲンペプチドの極性溶媒に対する溶解速度が、100〜300nm/secであるようなコラーゲン分子が好ましく、200nm/secであるコラーゲン分子が特に好ましい。
第2接着剤層5を形成する第2接着剤材料は、積層体1に施す処理に適したものを適宜選択すればよい。例えば、ウエハ2の薄化プロセスにおいて大量の水を使用するような場合には、第2接着剤材料として水溶性化合物を用いると、第2接着剤層5が溶解する可能性があるため、第2接着剤材料として炭化水素樹脂を用いることが好ましい。
第2接着剤層5の層厚は、ウエハ2とサポートプレート3との接着および耐熱性を維持するために、第1接着剤層4よりも薄いことが好ましく、接着積層体6の総層厚の、10〜20%に相当する層厚であることが好ましいが、これに限定されない。例えば、第1接着剤層4の層厚を15μmとしたとき、第2接着剤層5の層厚は3μmであることができる。第2接着剤層5は、第1接着剤層4上に上記接着化合物を含む第2接着剤材料を塗布し、第1接着剤層4上において層状に固化させることによって形成することができる。また、予め第2接着剤材料を層状に固化させたものを第1接着剤層4上に移動させることによって形成してもよい。
また、第1接着剤材料と第2接着剤材料とを混合したものをウエハ2上に塗布し、ウエハ2上において二層化させて固化させることによって、第1接着剤層4および第2接着剤層5を形成してもよい。このとき第1接着剤材料および第2接着剤材料として、互いに混ざり合ってエマルジョン化しないものであって、分子量の違いにより、ウエハ2側に第1接着剤層4が形成され、第1接着剤層4上に第2接着剤層5が形成されるような材料を選択する。
本発明に係る積層体1は、ウエハ2上に第1接着剤層4を形成し、第1接着剤層4上に第2接着剤層5を形成した後、第2接着剤層5上にサポートプレート3を接着させることによって形成することができる。また、サポートプレート3上に第2接着剤層5を形成し、第2接着剤層5上に第1接着剤層4を形成した後、第1接着剤層4上にウエハ2を接着させることによって形成してもよい。さらに、ウエハ2上に第1接着剤層4を形成したものと、サポートプレート3上に第2接着剤層5を形成したものとにおいて、第1接着剤層4と第2接着剤層5とを接着させることによって形成してもよい。
次に、図2中(a)〜(e)を参照して本発明に係る剥離方法の処理フローを説明する。本発明に係る剥離方法は、上述した剥離工程を少なくとも含んでいればよく、当該剥離工程の後に、第1接着剤層4を溶解する溶解工程をさらに含んでいることが好ましい。本実施形態においては、当該溶解工程を含む本発明に係る剥離方法を例として説明する。
まず、本発明に係る剥離工程において、図2中(a)に示すように、剥離処理の対象となる本発明に係る積層体1を準備する。次に、図2中(b)に示すように、第2接着剤層5を溶解する溶剤を、サポートプレート3の第2接着剤層5に接していない側から注入する。注入された溶剤は、サポートプレート3の貫通孔を介して浸入し、第2接着剤層5に浸透して、第2接着剤層5を溶解させる。
このとき、第2接着剤層5を溶解する溶剤は、第2接着剤層5の特性に応じて適宜選択される。第2接着剤層5を、第1接着剤材料に含まれる接着化合物よりも平均分子量が小さい接着化合物を含む第2接着剤材料により形成した場合には、第1接着剤材料が溶解する溶剤と同一の溶剤を使用することができる。このような溶剤として、溶解度パラメータ(SP値)が8より大きく、10より小さい溶剤であることが好ましく、例えば、PGMEA、HP等が挙げられる。
また、第2接着剤層5を、炭化水素樹脂により形成した場合、非極性溶媒を溶剤として好適に使用可能であり、このような溶剤として、例えば、炭化水素系溶剤が挙げられる。前記炭化水素系溶剤としては、直鎖、分岐または環状の炭化水素が挙げられる。具体的には、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、メチルオクタン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン等の直鎖状の炭化水素、炭素数3から15の分岐状の炭化水素;ゲラニオール、ネロール、リナロール、シトラール、シトロネロール、p−メンタン、o−メンタン、m−メンタン、ジフェニルメンタン、メントール、イソメントール、ネオメントール、リモネン、α−テルピネン、β−テルピネン、γ−テルピネン、α−テルピネオール、β−テルピネオール、γ−テルピネオール、テルピネン−1−オール、テルピネン−4−オール、1,4−テルピン、1,8−テルピン、カルボン、ヨノン、ツヨン、カンファー、ボルナン、ボルネオール、ノルボルナン、ピナン、α−ピネン、β−ピネン、ツジャン、α−ツジョン、β−ツジョン、カラン、ショウノウ、ロンギホレン、1,4−シネオール、1,8−シネオール等のモノテルペン類、アビエタン、アビエチン酸等のジテルペン類等の環状の炭化水素(テルペン類)が挙げられる。
中でも、環状骨格を有する炭化水素であるテルペン系溶剤を用いることが好ましい。このようなテルペン系溶剤としては、具体的には、中でもモノテルペン類が入手の容易さから好ましく、その中でもリモネン、ピネン、ピナン、およびp−メンタンの中から選ばれる少なくとも1種が高い溶解性能を有することから好ましい。これらの中でも、SP値が8以下の非極性溶媒が好適に使用可能であり、SP値が7.4以下の非極性溶媒を使用することがより好ましい。
さらに、第2接着剤層5を、極性溶媒溶解性(例えば水溶性)化合物により形成した場合、従来公知の極性溶媒を溶剤として好適に使用可能であるが、SP値が10以上の極性溶媒を使用することが好ましく、SP値が12以上の極性溶媒を使用することがより好ましい。SP値が12以上の極性溶媒として、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等が挙げられる。
ついで、図2中(c)に示すように、第2接着剤層5が溶解した後、サポートプレート3を剥離する。なお、サポートプレート3を剥離した後、第1接着剤層4上を洗浄して溶け残った第2接着剤層5を取り除いてもよい。
そして、図2中(d)に示すように、第1接着剤層4が溶解する溶剤を、第1接着剤層4の全面に注入して第1接着剤層4を溶解し、図2中(e)に示すように、サポートプレート3が剥離され、第1接着剤層4および第2接着剤層5が取り除かれたウエハ2が得られる。第1接着剤層4が溶解する溶剤としては、上述した第1接着剤材料に含まれる接着化合物よりも平均分子量が小さい接着化合物を含む第2接着剤材料により形成した第2接着剤層5を溶解する溶剤と同一の溶剤を使用することができる。
上述したように、本発明に係る剥離方法によれば、サポートプレート3をウエハ2から剥離するとき、サポートプレート3の孔を介して溶剤を第2接着剤層5に供給し、第2接着剤層5を溶解する溶剤により第2接着剤層5を短時間で溶解させ、第2接着剤層5により接着されたサポートプレート3を剥離することができる。サポートプレート3を剥離した後で第1接着剤層4を溶解することで、サポートプレート3の存在により溶剤の浸透が妨げられることがないため、第1接着剤層4の溶解も迅速に行うことができる。
(熱重合禁止剤)
本発明において、第1接着剤材料または第2接着剤材料として使用する接着剤組成物は、熱重合禁止剤を含有してもよい。熱重合禁止剤は、熱によるラジカル重合反応を防止するのに有効な物質である。熱重合禁止剤は、ラジカルに対して高い反応性を示し、モノマーよりも優先的に反応するため、重合が禁止される。そのため、熱重合禁止剤を含む接着剤組成物は、高温環境下(特に250℃〜350℃)における接着剤組成物の重合反応が抑制される。これにより、250℃で1時間加熱する高温プロセスを経ても、接着剤組成物を容易に溶解できる。したがって、接着剤組成物により形成された接着剤層を、高温プロセス後においても容易に剥離することができ、また残渣の発生も抑えることができる。
熱重合禁止剤としては、熱によるラジカル重合反応を防止するのに有効であれば特に限定されるものではないが、フェノール系の熱重合禁止剤が好ましい。
熱重合禁止剤としては、例えばピロガロール、ベンゾキノン、ヒドロキノン、メチレンブルー、tert−ブチルカテコール、モノベンジルエーテル、メチルヒドロキノン、アミルキノン、アミロキシヒドロキノン、n−ブチルフェノール、フェノール、ヒドロキノンモノプロピルエーテル、4,4’−(1−メチルエチリデン)ビス(2−メチルフェノール)、4,4’−(1−メチルエチリデン)ビス(2,6−ジメチルフェノール)、4,4’−[1−〔4−(1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル)フェニル〕エチリデン]ビスフェノール、4,4’,4”−エチリデントリス(2−メチルフェノール)、4,4’,4”−エチリデントリスフェノール、1,1,3−トリス(2,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−3−フェニルプロパン、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tertブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tertブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tertブチルフェノール)、3,9−ビス[2−(3−(3−tertブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−プロピオニルオキシ)−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン、トリエチレングリコール−ビス−3−(3−tertブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート、n−オクチル−3−(3,5−ジ−tertブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、ペンタエリスリルテトラキス[3−(3,5−ジ−tertブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](商品名IRGANOX1010、チバスペシャリティケミカルズ社製)、トリス(3,5−ジ−tertブチルヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、チオジエチレンビス[3−(3,5−ジtertブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]が挙げられ、これらの中でもフェノール系の熱重合禁止剤が好ましい。
熱重合禁止剤の含有量は、主成分として含まれるポリマー、ならびに接着剤組成物の用途および使用環境に応じて適宜決定すればよいが、主成分として含まれるポリマーに対して0.1質量%以上、10.0質量%以下であることが好ましく、より好ましくは、0.5質量%以上、7.0質量%以下であり、最も好ましくは、1.0質量%以上、5.0質量%以下である。上記範囲内とすることにより、熱による重合を抑える効果が良好に発揮され、高温プロセス後における接着剤層の剥離をさらに容易にすることが可能である。また、上記範囲とすることにより、クラックの発生を防止することができる。
サポートプレート3の剥離時間を、最初の溶剤注入開始から、サポートプレート3および全ての接着剤層を溶解させて取り除くまでの時間を基準として評価した。
〔樹脂の合成〕
下記表1に示す配合量で、公知のラジカル重合により樹脂1〜2を合成した。
Figure 2010109324
表1中、質量平均分子量は、GPC測定による標準ポリスチレン換算の質量平均分子量を示している。
〔接着剤組成物の製造〕
上記樹脂1(100質量部)をPGMEAに溶解し、樹脂1の濃度が40質量%の接着剤組成物1を調整した。また、上記樹脂2(100質量部)をPGMEAに溶解し、樹脂2の濃度が40質量%の接着剤組成物2を調整した。
〔実施例1〕
接着剤組成物1を5インチシリコンウエハ2上に塗布し、80℃で5分間乾燥させて、層厚15μmの第1接着剤層4を形成した。次に、接着剤組成物2を第1接着剤層4上に塗布し、80℃で5分間乾燥させて、層厚3μmの第2接着剤層5を形成した。そして、第2接着剤層5上に孔あきサポートプレート3を接着させた。
上述したように作製した積層体1に、サポートプレート3の第2接着剤層5に接していない側からHPを注入した。HPに対する第2接着剤層5の溶解速度は200nm/secであった。第2接着剤層5が溶解した後、サポートプレート3を剥離し、第1接着剤層4全面にHPを注入した。HPに対する第1接着剤層4の溶解速度は100nm/secであり、第1接着剤層4の溶解に要した時間は約60秒間であった。サポートプレート3の剥離時間は約2分30秒であった。
〔実施例2〕
実施例1と同様に、接着剤組成物1を5インチシリコンウエハ2上に塗布し、80℃で5分間乾燥させて、層厚15μmの第1接着剤層4を形成した。次に、コラーゲンペプチドの水溶液(30質量%)を第1接着剤層4上に塗布し、80℃で5分間乾燥させて、層厚3μmの第2接着剤層5を形成した。そして、第2接着剤層5上に孔あきサポートプレート3を接着させた。
上述したように作製した積層体1に、サポートプレート3の第2接着剤層5に接していない側から、水を注入した。水に対する第2接着剤層5の溶解速度は340nm/secであった。第2接着剤層5が溶解した後、サポートプレート3を剥離し、第1接着剤層4全面にHPを注入した。HPに対する第1接着剤層4の溶解速度は100nm/secであり、第1接着剤層4の溶解に要した時間は約60秒間であった。サポートプレート3の剥離時間は約1分30秒間であった。
〔実施例3〕
接着剤組成物1を6インチシリコンウエハ2に塗布し、110℃で3分間、150℃で6分間乾燥させて層厚30μmの第1層接着剤層4を形成した。次に水添テルペン樹脂(ヤスハラケミカル社製)を含むp−メンタン溶液(30質量%)を第1接着層4上に塗布し、120℃で3分間乾燥させて、層厚7μmの第2接着剤層5を形成した。そして第2接着剤層5上に孔あきサポートプレートを接着させた。
上記のように作成した積層体1に、サポートプレート3の第2接着剤層5に接していない側からp−メンタンを注入した。p−メンタンに対する第2接着剤層5の溶解速度は400nm/sであった。第2接着剤層5が溶解したあと、サポートプレート3を剥離し、
第1接着剤層4の全面にHPを注入した。HPに対する第1接着剤層4の溶解速度は100nm/sであり、第1接着剤層4の溶解に要した時間は約60秒であった。サポートプレートの剥離時間は1分間であった。
〔実施例4〜24〕
接着剤組成物1を6インチシリコンウエハ2に塗布し、110℃で3分間、150℃で6分間乾燥させて層厚30μmの第1層接着剤層4を形成した。次に、表2〜4に記載のポリマー単独、オリゴマー単独、またはそれらを所定の比率で混合したものを含むp−メンタン溶液(30質量%)をそれぞれ用意し、接着剤組成物2として第1接着層4上に塗布し、120℃で3分間乾燥させて、層厚7μmの第2接着剤層5を形成した。そして第2接着剤層5上に孔あきサポートプレートを接着させた。
なお、本実施例においては、ノルボルネンとエチレンをメタロセン触媒にて共重合したシクロオレフィンコポリマー(シクロオレフィン−エチレンA)として、以下の化学式(3)および化学式(4)に示す繰り返し単位を、化学式(3):化学式(4)=35:65の質量比で含み、Tg=70℃、質量平均分子量(Mw)=98200、分散度(Mw/Mn)=1.69、ガラス転移点70℃、のシクロオレフィンエチレン系ポリマーA(TOPAS8007 COC ポリプラスチック社製)を用いた。
Figure 2010109324
Figure 2010109324
また、オリゴマーとして、軟化点135℃、分子量820のテルペン樹脂A(ヤスハラケミカル社製、クリアロンP135、水添テルペン樹脂)、軟化点115℃、分子量650のテルペン樹脂B(ヤスハラケミカル社製、クリアロンP115、水添テルペン樹脂)、または軟化点:105℃、分子量630のテルペン樹脂C(ヤスハラケミカル社製、クリアロンP105、水添テルペン樹脂)を用いた。
上述したように形成した積層体1に対して、以下に示す試験項目について試験した。結果を表2に示す。
Figure 2010109324
Figure 2010109324
Figure 2010109324
(炭化水素系溶媒に対する溶解性評価)
各積層体1をp−メンタンに浸漬した(23℃において5分間)。p−メンタンへの浸漬後、第2接着剤層5が完全に溶解していたものを「○」、溶け残っていたものを「×」とした。また、第2接着剤層5が完全に溶解した際の、層厚と溶解時間との関係から溶解速度(nm/sec)を算出した。また、溶解速度が60nm/secであるものが生産性の観点から好ましい。
表2〜4に示すように、実施例2〜24の全てにおいて、第2接着剤層5はp−メンタンに完全に溶解した。また、溶解速度は、51.4〜520nm/sであった。
(耐熱溶解性の評価)
各積層体1を230℃で1時間加熱した後、p−メンタンに浸漬した。p−メンタンへの浸漬後、第2接着剤層5の溶解の有無を目視により観察し、溶解が起こっていたものを「○」、溶解が起こっていなかったものを「×」とした。
表2〜4に示すように、実施例3〜24において、第2接着剤層5は加熱後にp−メンタンに溶解した。また、表2〜4に示すように、実施例3、5〜10、12〜17、19〜24において、第2接着剤層5の溶解速度は60nm/secであり、生産性の観点から好ましいものであった。
(クラック耐性の評価)
各積層体1をPGMEAに浸漬した(23℃において5分間)。PGMEAへの浸漬後、第2接着剤層5のクラックの有無を目視により観察し、クラックがないものを「○」、クラックが有るものを「×」とした。
表2〜4に示すように、実施例4〜7、11〜14、および18〜21においては、第2接着剤層5にクラックは生じていなかったが、実施例8〜10、15〜17、および22〜24において、第2接着剤層5にクラックが生じていた。
(柔軟性の評価)
各積層体1に形成した膜厚50μmの第2接着剤層5のクラックの有無を目視により観察し、クラックがないものを「○」、クラックが有るものを「×」とした。
表2〜4に示すように、実施例4〜7、11〜14、および18〜21においては、第2接着剤層5にクラックは生じておらず塗布後の柔軟性は良好であったが、実施例8〜10、15〜17、および22〜24において、第2接着剤層5にクラックが生じていた。
(溶剤耐性の評価)
各積層体1を水、イソプロピルアルコール、PGME、NMP、DMSO、2.38質量%のTMAH水溶液、5質量%水酸化ナトリウム水溶液、1質量%フッ酸、および3質量%フッ酸にそれぞれ浸漬した(23℃において5分間)。これらの溶剤への浸漬後、第2接着剤層5のクラックおよび溶解の有無を目視により観察し、クラックおよび溶解が起こっていなかったものを「○」、クラックおよび溶解が起こっていたものを「×」とした。
表2〜4に示すように、実施例4〜7、11〜14、および18〜21においては、溶剤への浸漬後、第2接着剤層5にクラックおよび溶解は生じておらず、溶剤に対する耐性は良好であったが、実施例8〜10、15〜17、および22〜24において、第2接着剤層5にクラックが生じていた。
(脱ガス量の測定および耐熱性の評価)
各積層体1を40℃から250℃まで昇温して、第2接着剤層5からのガスの発生量(脱ガス量)を測定し、そのガス量により各接着剤組成物2の耐熱性を評価した。
脱ガス量により、耐熱性の評価が可能な理由は以下の通りである。つまり、100℃までに測定される脱ガス量は水蒸気またはその共沸ガスに由来するものである。そして、水蒸気またはその共沸ガスは、接着剤組成物2が吸湿した水分に由来するものである。一方、100℃以上で測定される脱ガス量は、接着剤組成物2自体が熱により分解されて生じたガスに由来するものである。よって、100℃以上、特に200℃近辺における脱ガス量により、接着剤組成物2の耐熱性を評価することができる。
脱ガス量の測定には、TDS法(Thermal Desorption Spectroscopy法、昇温脱離分析法)を用いた。TDS測定装置(放出ガス測定装置)は、EMD−WA1000(電子科学株式会社製)を使用した。TDS装置の測定条件は、Width:100、Center Mass Number:50、Gain:9、Scan Speed:4、Emult Volt:1.3kVで行った。
脱ガス量の評価は、200℃において、上記TDS測定装置により求められる強度(Indensity)が10000未満である場合は「○」、10000以上である場合は「×」とした。
また、耐熱性の評価は、200℃において、TDS測定装置により求められる強度が10000未満であり、かつ残渣が金属顕微鏡で観察されない場合は「○」、強度が10000以上であるが、残渣が金属顕微鏡で観察されない場合は「△」、強度が10000以上であり、かつ残渣が金属顕微鏡で観察される場合は「×」とした。
表2〜4に示すように、実施例4〜9、11〜16、18〜23において脱ガス量の評価は良好であり、耐熱性は良好であった。
〔実施例25〜26〕
実施例4の接着剤組成物2に熱重合禁止剤(IRGANOX1010(チバスペシャリティケミカルズ社製))を、接着剤組成物2の樹脂全体に対して1%または5%添加したものを、それぞれ実施例25および26とした。実施例3で形成した第1層接着剤層4上に、実施例4、実施例25および26の接着剤組成物2を用いて、第2接着剤層5を形成した。そして、第2接着剤層5上に孔あきサポートプレートを接着させて積層体1を形成した。
各積層体1を250℃で、1時間加熱した後に、p−メンタンに浸漬した。p−メンタンへの浸漬後、第2接着剤層5の溶解速度(nm/sec)を算出した。結果を表5に示す。
Figure 2010109324
表5に示すように、実施例4、25および26において、加熱前の溶解速度は50〜58nm/secであった。実施例4および25において、240〜250℃での加熱により不溶化したが、実施例26においては加熱後の溶解速度は60nm/secであった。熱重合禁止剤の添加により、耐熱性が向上した。
〔比較例1〕
実施例1と同様に、接着剤組成物1を5インチシリコンウエハ2上に塗布し、80℃で5分間乾燥させて、層厚15μmの接着剤層を形成した。次に、当該接着剤層上に孔あきサポートプレート3を接着させた。すなわち、接着剤層を1層構造とした。このようにして作製した積層体に、サポートプレート3の接着剤層に接していない側から、HPを注入した。溶剤に対する接着剤層の溶解速度は100nm/secであるが、サポートプレート3の孔を介して溶剤が注入されるため、溶剤の浸透速度が低下し、接着剤層の溶解に約5分間要した。すなわち、サポートプレート3の剥離時間は約5分間であった。
本発明は上述した各実施形態および実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態および実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明に係る剥離方法によれば、短時間で容易に基板から支持板を剥離さすることができるので、例えば、微細化された半導体装置の製造に好適に利用可能である。
1 積層体
2 ウエハ(基板)
3 サポートプレート(支持板)
4 第1接着剤層
5 第2接着剤層
6 接着積層体

Claims (14)

  1. 第1接着剤層と、第1接着剤層よりも速く溶剤に溶解する第2接着剤層、若しくは、第1接着剤層が溶解する溶剤とは異なる溶剤に溶解する第2接着剤層とを介して支持板が貼着されている基板から、当該支持板を剥離する剥離方法であって、
    上記支持板側に位置する第2接着剤層を溶解して上記支持板を上記基板から剥離する剥離工程を包含することを特徴とする剥離方法。
  2. 上記剥離工程の後に、第1接着剤層を溶解する溶解工程をさらに包含することを特徴とする請求項1に記載の剥離方法。
  3. 上記支持板には、厚さ方向に貫通した複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の剥離方法。
  4. 第2接着剤層を形成する接着化合物の平均分子量は、第1接着剤層を形成する接着化合物の平均分子量の10%〜30%であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の剥離方法。
  5. 第2接着剤層を形成する接着化合物は、炭化水素樹脂または極性溶媒溶解性化合物を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の剥離方法。
  6. 上記炭化水素樹脂は、シクロオレフィンコポリマーまたはシクロオレフィンポリマーであることを特徴とする請求項5に記載の剥離方法。
  7. 上記極性溶媒溶解性化合物は、コラーゲンペプチド、セルロース、およびポリビニルアルコール(PVA)からなる群より選択されることを特徴とする請求項5に記載の剥離方法。
  8. 第2接着剤層の層厚は、第1接着剤層の層厚よりも薄いことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の剥離方法。
  9. 基板と、上記基板上に形成された第1接着剤層と、上記第1接着剤層上に形成された、第1接着剤層よりも速く溶剤に溶解する第2接着剤層、若しくは、第1接着剤層が溶解する溶剤とは異なる溶剤に溶解する第2接着剤層と、上記第2接着剤層に貼着された支持板とを含むことを特徴とする積層体。
  10. 請求項9に記載の積層体に含まれる第2接着剤層を形成するための接着剤。
  11. 平均分子量が5000〜10000の接着化合物を含むことを特徴とする請求項10に記載の接着剤。
  12. 炭化水素樹脂または極性溶媒溶解性化合物を含むことを特徴とする請求項10に記載の接着剤。
  13. 上記炭化水素樹脂は、シクロオレフィン系ポリマー、テルペン樹脂、ロジン系樹脂および石油樹脂からなる群より選択されることを特徴とする請求項12に記載の接着剤。
  14. 上記極性溶媒溶解性化合物は、コラーゲンペプチド、セルロース、およびポリビニルアルコール(PVA)からなる群より選択されることを特徴とする請求項12に記載の接着剤。
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