JP5360260B2 - 基材の処理方法、積層体および半導体装置 - Google Patents
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Description
[4]前記工程(1)が、(1a)前記支持体における基材側の全面に、溶剤耐性に優れる仮固定材層(b)を形成する工程、(1b)前記基材における支持体側の面の中央部に、前記仮固定材層(b)よりも溶融温度の高い仮固定材層(a)を形成する工程、ならびに(1c)前記基材と前記支持体とを、仮固定材層(b)および仮固定材層(a)が向かい合うように対向配置し、前記仮固定材層(b)を加熱しながら仮固定材層(b)と仮固定材層(a)とを貼り合わせることにより、仮固定材層(b)の一部からなる外周部分(B)と、仮固定材層(b)の残部および仮固定材層(a)からなる中央部分(A)とを形成する工程を有する、前記[3]の基材の処理方法。
本発明において仮固定材とは、半導体ウエハなどの基材を加工(例:ダイシング、裏面研削、フォトファブリケーション(例:レジストパターンの形成、メッキ等による金属バンプ形成、化学気相成長等による膜形成、RIEなどによる加工))や移動(例:ある装置から別の装置へ基材を移動)するに際して、支持体から基材がずれて動かないように基材を仮固定するために用いられる仮固定材のことである。
本発明の基材の処理方法は、
(1)支持体上に基材を、中央部分(A)と外周部分(B)とからなる仮固定材を介して仮固定することにより、中央部分(A)が支持体、外周部分(B)および基材で覆われた積層体を得る工程;
(2)前記基材を加工し、および/または前記積層体を移動する工程;
(3)前記仮固定材の少なくとも外周部分(B)を溶剤で溶解させる工程;ならびに
(4)前記仮固定材の残部を加熱することにより、支持体から基材を剥離する工程
をこの順で有する。
ここで、外周部分(B)は、工程(1)の積層体において、支持体における基材側の面の外周部と、基材における支持体側の面の外周部とに接する、溶剤耐性に優れる部分である。中央部分(A)は、工程(1)の積層体において、支持体における基材側の面の外周部より内側の中央部と、基材における支持体側の面の外周部より内側の中央部とに接する、2層以上の層を有する部分である。
工程(1)では、支持体上に基材を、中央部分(A)と外周部分(B)とを有する仮固定材を介して仮固定することにより、支持体/仮固定材/基材という構成を有する積層体を得る。仮固定材において、中央部分(A)の径方向の外方に、外周部分(B)が存在することになる。
加工(移動)対象物である基材としては、例えば、半導体ウエハ、ガラス基板、樹脂基板、金属基板、金属箔、研磨パッド、樹脂塗膜が挙げられる。半導体ウエハには、通常はバンプや配線、絶縁膜などが形成されている。樹脂塗膜としては、例えば、有機成分を主成分として含有する層が挙げられ;具体的には、感光性材料から形成される感光性樹脂層、絶縁性材料から形成される絶縁性樹脂層、感光性絶縁樹脂材料から形成される感光性絶縁樹脂層などが挙げられる。支持体としては、例えば、ガラスやシリコンなどの取扱いが容易で且つ硬くて平坦な面を有するものが挙げられる。
上記積層体において、仮固定材の外周部分(B)は、支持体における基材側の面の外周部と、基材における支持体側の面の外周部とを仮固定する。外周部分(B)は、溶剤耐性に優れる部分である。外周部分(B)が、基材処理時に使用されるプロセス溶剤に対して、中央部分(A)の特に基材と接する層を保護する。
上記積層体において、仮固定材の中央部分(A)は、支持体における基材側の面の外周部より内側の中央部と、基材における支持体側の面の外周部より内側の中央部とを仮固定する。中央部分(A)は、2層以上の層を有する部分である。
上記積層体は、例えば、(1a)支持体における基材側の全面に、溶剤耐性に優れる仮固定材層(b)を形成する工程、(1b)基材における支持体側の面の中央部に、仮固定材層(b)よりも溶融温度の高い仮固定材層(a)を形成する工程、ならびに(1c)基材と支持体とを、仮固定材層(b)および仮固定材層(a)が向かい合うように対向配置し、仮固定材層(b)を加熱しながら仮固定材層(b)と仮固定材層(a)とを貼り合わせることにより、仮固定材層(b)の一部からなる外周部分(B)と、仮固定材層(b)の残部および仮固定材層(a)からなる中央部分(A)とを形成する工程を行うことにより、形成することが好ましい(図2参照)。
なお、工程(1a)および(1b)の順序は特に限定されない。
《工程(1a)および(1b)》
仮固定材層(b)または仮固定材層(a)の形成方法としては、例えば、(i)仮固定用組成物からなる仮固定材層を、支持体上および/または基材上に直接形成する方法、(ii)仮固定用組成物を用いて、離型処理が施されたPET(Polyethylene Terephthalate)フィルム上に一定膜厚で成膜した後、得られた膜を、支持体および/または基材へラミネート方式により転写する方法が挙げられる。膜厚均一性の点から、上記(i)の方法が好ましい(図2(1a)および(1b)参照)。
工程(1b)では、例えば、基材における支持体側の全面に仮固定材層を形成し、EBR(Edge Bead Removal)により基材における支持体側の面の外周部上の部分(仮固定材層の外周部分)を除去することにより、基材の中央部に仮固定材層(a)を形成することができる(図2(1b)参照)。径方向における外周部(EBR部分)の幅は、通常0.01〜10mm、好ましくは0.1〜5mmである。
仮固定材層(b)の加熱温度は、各仮固定用組成物の含有成分、塗布方法等に応じて適宜選択されるが、通常50〜300℃、好ましくは150〜250℃である。圧着は、例えば、前記温度で0.5〜15分間、0.01〜1MPaの力を付加することにより行えばよい。これにより、基材上の仮固定材層(a)の除去された空間部分(EBR部分)を、仮固定材層(b)の一部が占めることになる(図2(1c)参照)。
以下、熱可塑性樹脂(H)および(L)について説明する。
〈熱可塑性樹脂(H)〉
溶融温度の高い熱可塑性樹脂(H)としては、例えば、シクロオレフィン樹脂、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリイミド、およびこれらの2種以上の混合樹脂が挙げられる。中央部分(A)の構成樹脂(例えば仮固定材層(a)を形成する仮固定用組成物(aa)の含有樹脂)としては、これらの樹脂を任意に用いることができ、樹脂選択性に優れている。外周部分(B)の構成樹脂(例えば仮固定材層(b)を形成する仮固定用組成物(bb)の含有樹脂)としては、基材処理で使用されるプロセス溶剤に応じて、溶剤耐性の高い樹脂を選択する必要があり、この点でシクロオレフィン樹脂が好ましい。
熱可塑性樹脂(H)の好適例であるシクロオレフィン樹脂としては、例えば、環状オレフィンと非環状オレフィンとの付加共重合体、1種または2種以上の環状オレフィンの開環メタセシス重合体、前記開環メタセシス重合体を水素化して得られる重合体が挙げられる。このようなシクロオレフィン樹脂の合成方法は従来公知である。
環状オレフィンと非環状オレフィンとの付加共重合体は、例えば、式(I)で表される構成単位と、非環状オレフィンに由来する構成単位(非環状オレフィンの重合性二重結合の反応に基づく構成単位)とを有する重合体である。
1種または2種以上の環状オレフィンの開環メタセシス重合体は、例えば、式(II)で表される構成単位を有する重合体であり、前記開環メタセシス重合体を水素化して得られる重合体は、例えば、式(III)で表される構成単位を有する重合体である。
熱可塑性樹脂(H)の好適例であるポリエーテルスルホンは、金属やガラスなどの基材との密着性や接着性に優れ、また、耐熱性、耐薬品性、化学的安定性、機械強度および難燃性に優れる。
熱可塑性樹脂(H)の好適例であるポリカーボネートとしては、例えば、ポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネート、1,2−ポリブチレンカーボネート、1,3−ポリブチレンカーボネート、1,4−ポリブチレンカーボネート、cis−2,3−ポリブチレンカーボネート、trans−2,3−ポリブチレンカーボネート、α,β−ポリイソブチレンカーボネート、α,γ−ポリイソブチレンカーボネート、cis−1,2−ポリシクロブチレンカーボネート、trans−1,2−ポリシクロブチレンカーボネート、cis−1,3−ポリシクロブチレンカーボネート、trans−1,3−ポリシクロブチレンカーボネート、ポリヘキセンカーボネート、ポリシクロプロペンカーボネート、ポリシクロヘキセンカーボネート、ポリ(メチルシクロヘキセンカーボネート)、ポリ(ビニルシクロヘキセンカーボネート)、ポリジヒドロナフタレンカーボネート、ポリヘキサヒドロスチレンカーボネート、ポリシクロヘキサンプロピレンカーボネート、ポリスチレンカーボネート、ポリ(3−フェニルプロピレンカーボネート)、ポリ(3−トリメチルシリロキシプロピレンカーボネート)、ポリ(3−メタクリロイロキシプロピレンカーボネート)、ポリパーフルオロプロピレンカーボネート、ポリノルボルネンカーボネート、ポリ(1,3−シクロヘキシレンカーボネート)、およびこれらの2種以上の組合せが挙げられる。
熱可塑性樹脂(H)の好適例であるポリイミドとしては、例えば、式(V)で表される構成単位(好ましくは式(V’)で表される構成単位)を有するポリイミド、式(VI)で表される構成単位を有するポリイミドが挙げられる。
式(V’)中、X’は−O−R1−O−、−C(CF3)2−または−SO2−で表される基であり、ここでR1は炭素数1〜6のアルキル置換または非置換フェニレン基、−Ph−C(CH3)2−Ph−または−Ph−S−Ph−で表される基(Phは1,4−フェニレン基を表す)である。
溶融温度が低い熱可塑性樹脂(L)としては、例えば、石油樹脂、ノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、およびこれらの混合物が挙げられる。これらの中でも、熱可塑性樹脂(H)との相溶性をコントロールするのが容易なため、石油樹脂およびフェノールアラルキル樹脂が好ましい。また、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレン・ブタジエンゴムおよびこれらの水素添加物、ならびにエチレン・プロピレンゴム等の液状ゴム;プロセスオイル等を用いることもできる。
熱可塑性樹脂(L)の好適例である石油樹脂としては、例えば、C5系石油樹脂、C9系石油樹脂、C5系/C9系混合石油樹脂、シクロペンタジエン系樹脂、ビニル置換芳香族化合物の重合体、オレフィンとビニル置換芳香族化合物との共重合体、シクロペンタジエン系化合物とビニル置換芳香族化合物との共重合体、これらの水素添加物、およびこれらの混合物が挙げられる。これらの中でも、C5系石油樹脂、C9系石油樹脂、C5系/C9系混合石油樹脂、シクロペンタジエン系樹脂、ビニル置換芳香族化合物の重合体、これらの水素添加物、およびこれらの混合物が好ましい。C5系石油樹脂としては脂肪族系樹脂が好ましく、C9系石油樹脂としては脂環族系樹脂が好ましい。これらの中でも、C9系石油樹脂、シクロペンタジエン系樹脂、これらの水素添加物、およびこれらの混合物が特に好ましい。
熱可塑性樹脂(L)の好適例であるノボラック樹脂は、例えば、フェノール類とアルデヒド類とを触媒(例:シュウ酸)の存在下で縮合させることにより得ることができる。
ノボラック樹脂の好ましい具体例としては、フェノール/ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂、クレゾール/ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂、フェノール−ナフトール/ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂が挙げられる。
熱可塑性樹脂(L)の好適例であるフェノールアラルキル樹脂としては、特に限定されず、従来公知の樹脂を用いることができる。
工程(2)は、上記のように支持体上に仮固定された基材を加工し、および/または積層体を移動する工程である。移動工程は、基材(例:半導体ウエハ)をある装置から別の装置へ支持体とともに移動する工程である。また、上記のようにして支持体上に仮固定された基材の加工処理としては、例えば、基材の薄膜化(例:裏面研削);エッチング加工、スパッタ膜の形成、メッキ処理およびメッキリフロー処理などから選ばれる一以上の処理を含むフォトファブリケーション;ならびにダイシングが挙げられる。
(iv)絶縁層への導体の拡散を防ぐ目的で、TiWおよびTiNなどからなるバリア層をスパッタにより形成する。次に、銅などからなるシード層をスパッタにより形成する。
基材の加工処理または積層体の移動後は、上記積層体において、仮固定材の少なくとも外周部分(B)を溶剤で溶解させ、除去する(図2(3)参照)。ここで使用される溶剤としては、溶剤耐性の高い外周部分(B)を溶解させることのできる溶剤であれば特に限定されないが、例えば、前記仮固定用組成物の調製に用いた溶剤が挙げられ、1種または2種以上用いることができる。
仮固定材の外周部分(B)の溶解除去後は、仮固定材の残部(通常、中央部分(A)である)を加熱することにより、支持体から基材を剥離する(図2(4)参照)。このように、加熱処理により、中央部分(A)の各層のうち少なくとも支持体側最外層の接着力を低減させながら、支持体と基材とをその仮固定面(支持体の表面)に対して略水平方向にずらすなどの剪断処理(通常0.01〜5N/cm2、好ましくは0.02〜0.5N/cm2)により、支持体から基材を剥離すればよく、あるいは、支持体の表面に対して垂直方向に基材を剥離すればよい。
本発明の積層体は、例えば、上述の基材の処理方法の過程で形成される。
本発明の積層体は、仮固定材を介して、支持体上に基材が仮固定された積層体であり、仮固定材が、支持体における基材側の面の外周部と、基材における支持体側の面の外周部とに接した、溶剤耐性に優れる外周部分(B)と、支持体における基材側の面の外周部より内側の中央部と、基材における支持体側の面の外周部より内側の中央部とに接した、2層以上の層を有する中央部分(A)とからなり、且つ、中央部分(A)が支持体、外周部分(B)および基材で覆われた構造を有する。
本発明の半導体装置は、本発明の基材の処理方法によって得られる。上述の仮固定材は半導体素子等の半導体装置の剥離時に容易に除去されるため、前記半導体素子等の半導体装置は仮固定材による汚染(例:シミ、焦げ)が極めて低減されたものとなっている。また、本発明の半導体装置は、基材自体や基材が有する各部材の破損・損耗が極めて低減されたものとなっている。
1.仮固定材の準備
1−1.仮固定用組成物
仮固定材を形成するための組成物として、下記仮固定用組成物を用いた。
100質量部のポリエーテルスルホン(商品名「スミカエクセルPES5003P」、住友化学社製)と、25質量部のフェノールアラルキル樹脂(商品名「ミレックスXLC−3L」、三井化学(株)製)と、500質量部のN−メチル−2−ピロリドンとを混合することにより、仮固定用組成物1を調製した。
50質量部のシクロオレフィン重合体(商品名「Zeonex 480R」、日本ゼオン(株)製)と、50質量部の水添C9系石油樹脂(商品名「アルコンP−140」、荒川化学工業(株)製)と、400質量部のメシチレンとを混合することにより、仮固定用組成物2を調製した。
シリコンウエハ上に上記仮固定用組成物1を塗布して塗膜を形成し、次いで前記塗膜をホットプレートを用いて250℃で10分間加熱し、800μmの膜(仮固定材層1)を形成した。レオメーター(装置名「AR−G2 レオメーター」、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製)振動数=0.08Hz)を用いて、粘度が1,000Pa・sとなる温度(溶融温度)を測定したところ、250〜280℃であった。
シリコンウエハ上に上記仮固定用組成物1を塗布して塗膜を形成し、次いで前記塗膜をホットプレートを用いて250℃で10分間加熱し、40μmの膜(仮固定材層)を形成した。これを、溶剤(NMP)にディップ(23℃、0.5時間)した。その結果、仮固定材層はNMPに溶けてなくなった。
[実験例1](図3参照)
仮固定用組成物1を、スピンコート法で、直径4インチのシリコンウエハ51上に塗布し、ホットプレートを用いて250℃で10分間加熱し、シリコンウエハ51と、厚さ40μmでEBR幅1mmの塗膜52(仮固定材層1)とを有する基板50を得た。
ディップ後の積層体を、万能ボンドテスター(商品名「デイジ4000」、デイジ社製)を用いて、ガラス基板およびシリコンウエハに、ガラス基板と平行方向に剪断力(500μm/秒の速度で、23℃で20N/cm2)を加えたが、シリコンウエハおよびガラス基板はずれずに保持していることが確認できた。
溶解除去後の積層体を、万能ボンドテスター(商品名「デイジ4000」、デイジ社製)を用いて、ガラス基板およびシリコンウエハに、ガラス基板と平行方向に剪断力(500μm/秒の速度で、250℃で1N/cm2以下)を加えたところ、シリコンウエハをガラス基板から剥離することができた。
Claims (6)
- (1)支持体上に基材を、
2層以上の層を有する中央部分(A)と外周部分(B)とからなる仮固定材であって、前記外周部分(B)が前記支持体における基材側の面の外周部と、前記基材における支持体側の面の外周部とに接しており、且つ前記中央部分(A)が前記支持体における基材側の面の外周部より内側の中央部と、前記基材における支持体側の面の外周部より内側の中央部とに接している仮固定材
を介して、仮固定することにより、
中央部分(A)が支持体、外周部分(B)および基材で覆われた積層体を得る工程;
(2)前記基材を加工し、および/または前記積層体を移動する工程;
(3)前記仮固定材の少なくとも外周部分(B)を溶剤で溶解させる工程;ならびに
(4)前記仮固定材の残部を加熱することにより、支持体から基材を剥離する工程
をこの順で有する基材の処理方法であり、
工程(2)の加工工程においてプロセス溶剤を用い、かつ、工程(2)の加工工程で使用される前記プロセス溶剤に対する前記外周部分(B)の溶解度(23℃)が1g/100g以下である、基材の処理方法。 - 前記中央部分(A)が、基材と接する層として、前記外周部分(B)および前記中央部分(A)各層の中で、溶融温度が最も高い層を有する、請求項1の基材の処理方法。
- 前記中央部分(A)における支持体と接する層の構成樹脂と、前記外周部分(B)の構成樹脂とが、同一である、請求項1または2の基材の処理方法。
- 前記工程(1)が、
(1a)前記支持体における基材側の全面に、前記プロセス溶剤に対する溶解度(23℃)が1g/100g以下である仮固定材層(b)を形成する工程、
(1b)前記基材における支持体側の面の中央部に、前記仮固定材層(b)よりも
溶融温度の高い仮固定材層(a)を形成する工程、ならびに
(1c)前記基材と前記支持体とを、仮固定材層(b)および仮固定材層(a)が向かい合うように対向配置し、前記仮固定材層(b)を加熱しながら仮固定材層(b)と仮固定材層(a)とを貼り合わせることにより、仮固定材層(b)の一部からなる外周部分(B)と、仮固定材層(b)の残部および仮固定材層(a)からなる中央部分(A)とを形成する工程
を有する、請求項3の基材の処理方法。 - 仮固定材を介して、支持体上に基材が仮固定された積層体であり、
前記仮固定材が、前記支持体における基材側の面の外周部と、前記基材における支持体側の面の外周部とに接した外周部分(B)と、前記支持体における基材側の面の外周部より内側の中央部と、前記基材における支持体側の面の外周部より内側の中央部とに接した、2層以上の層を有する中央部分(A)とからなり、且つ、中央部分(A)が支持体、外周部分(B)および基材で覆われ、基材を加工する工程で使用されるプロセス溶剤に対する前記外周部分(B)の溶解度(23℃)が1g/100g以下である積層体。 - 請求項1〜4のいずれか一項の基材の処理方法により得られる半導体装置。
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