JP5592330B2 - 仮接着剤組成物、及びそれを用いた薄型ウエハの製造方法 - Google Patents
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Description
(A)非芳香族飽和炭化水素基含有オルガノポリシロキサン、
(B)酸化防止剤、
(C)有機溶剤
を含有し、前記(A)成分が100質量部、前記(B)成分が0.5〜5質量部、前記(C)成分が10〜1000質量部であることを特徴とする仮接着剤組成物を提供する。
このような化合物を酸化防止剤として用いれば、耐熱性をより向上させることができる。
(I)R1SiO3/2で表されるシロキサン単位(T単位):50〜99モル%
(II)R2R3SiO2/2で表されるシロキサン単位(D単位):0〜49モル%
(III)R4 3SiO1/2で表されるシロキサン単位(M単位):1〜15モル%
(前記R1〜R4は一価の有機基であり、R1〜R3で示される全有機基中の50〜80モル%は、同一又は異なる、下記環状構造のいずれかを含む非芳香族飽和炭化水素基
で示される1種以上のオルガノハイドロジェンポリシロキサンであって、前記アルケニル基含有オルガノポリシロキサン(a1)の総アルケニル基に対して総SiH基が0.4〜1.0倍となる量の前記オルガノハイドロジェンポリシロキサン(a2)とを、白金族金属系触媒の存在下でヒドロシリル化反応させたものであり、重量平均分子量が30,000〜200,000、且つSP値が9より大きい極性溶媒に不溶であるオルガノポリシロキサンであることが好ましい。
このような有機溶剤であれば、引火点が高いため安全性が高く、かつ有機溶剤を塗工した後の加熱乾燥で揮発しやすく、膜内に留まりにくいため、仮接着剤組成物が基板接合後の加熱プロセスで高温に晒される際にも、接合面での気泡の形成を抑制することができる。
前記回路形成面上及び前記支持基板表面上の少なくとも一方に前記本発明の仮接着剤組成物により接着層を形成し、該接着層を介して、前記ウエハの回路形成面と前記支持基板とを接合する接合工程、
前記支持基板を接合したウエハの前記回路非形成面を研削する研削工程、
前記研削後のウエハを前記支持基板から剥離する剥離工程、及び
前記剥離したウエハの回路形成面に残存する前記接着層を除去する除去工程を含むことを特徴とする薄型ウエハの製造方法を提供する。
更に、本発明の仮接着剤組成物を用いた薄型ウエハの製造方法によれば、高効率の薄型ウエハの生産が可能となる。
上述のように、主に3次元半導体実装技術を実現するために最適な、耐溶剤性を維持しつつ、熱安定性に優れる仮接着剤の開発が望まれていた。
本発明の仮接着剤組成物は、
(A)非芳香族飽和炭化水素基含有オルガノポリシロキサン、
(B)酸化防止剤、
(C)有機溶剤
を含有し、前記(A)成分が100質量部、前記(B)成分が0.5〜5質量部、前記(C)成分が10〜1000質量部であることを特徴とする。
特に、(A)非芳香族飽和炭化水素基含有オルガノポリシロキサン及び(B)酸化防止剤を含むことにより、優れた耐熱性及び耐溶剤性を示すものとなる。
本発明の(A)成分は、非芳香族飽和炭化水素基含有オルガノポリシロキサンであり、仮接着剤組成物に含まれるオルガノポリシロキサンは1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。好ましく用いられるものとして、大きく分けて下記(A−1)、(A−2)の二つが挙げられる。以下、順に説明する。
(I)R1SiO3/2で表されるシロキサン単位(T単位):50〜99モル%
(II)R2R3SiO2/2で表されるシロキサン単位(D単位):0〜49モル%
(III)R4 3SiO1/2で表されるシロキサン単位(M単位):1〜15モル%
特に溶解性の差を発現させる上で、環状構造を含む非芳香族飽和炭化水素基(非芳香族環状飽和炭化水素基)の含有量が重要であり、前記R1〜R3のうち非芳香族環状飽和炭化水素基の含有量は、好ましくは50〜80モル%である。50モル%以上であれば、接合基板の半導体側にフォトレジストを塗布したり、除去したりする際等に使用する極性の有機溶剤に難溶とすることが容易となる。一方80モル%以下であれば、溶解性の差がある上、適度な硬さとなるためシリコン基板に塗布後クラックが発生することもない。
T単位を50〜99モル%含むことで、(A)成分の非芳香族飽和炭化水素基含有オルガノポリシロキサンは40℃以下で固体になりやすく、基板間の接合に好適となる。
好ましくは、前記(A−1)で示したオルガノポリシロキサンのうち、前記R1〜R4で示される全有機基中の2〜10モル%が炭素数2〜7のアルケニル基であるアルケニル基含有オルガノポリシロキサン(a1)と、下記一般式(1)
で示される1種以上のオルガノハイドロジェンポリシロキサンであって、前記アルケニル基含有オルガノポリシロキサン(a1)の総アルケニル基に対して総SiH基が0.4〜1.0倍となる量の前記オルガノハイドロジェンポリシロキサン(a2)とを、白金族金属系触媒の存在下でヒドロシリル化反応させたものであり、重量平均分子量が30,000〜200,000(GPCによるポリスチレン換算値)、且つSP値〔溶解度パラメーター(cal/cm3)1/2〕が9より大きい極性溶媒に不溶であるオルガノポリシロキサンである。
また、上記の範囲内であれば異なるオルガノハイドロジェンポリシロキサンを用いて付加反応を行うことも可能である。
アルケニル基含有オルガノポリシロキサン(a1)とオルガノハイドロジェンポリシロキサン(a2)との反応は、例えばアルケニル基含有オルガノポリシロキサン(a1)を有機溶剤に溶解させ、ヒドロシリル化触媒である白金系の金属触媒を添加後、50〜150℃に加熱しながら、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(a2)を滴下することで、高分子量化したオルガノポリシロキサンを得ることができる。
本発明の組成物において、(B)成分の酸化防止剤は、特に熱安定性を向上させるために配合される。
本発明で使用される(B)成分の酸化防止剤は、ヒンダードフェノール系化合物、ヒンダードアミン系化合物、有機リン化合物及び有機硫黄化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であることが好ましい。
本発明で用いられるヒンダードフェノール系化合物は、特に限定されるものではないが、以下に挙げるヒンダードフェノール系化合物が好ましい。
本発明で用いられるヒンダードアミン系化合物は、特に限定されるものではないが、以下に挙げるヒンダードアミン系化合物が好ましい。
本発明で用いられる有機リン化合物は、特に限定されるものではないが、以下に挙げる有機リン化合物が好ましい。
本発明で用いられる有機硫黄化合物は、特に限定されるものではないが、以下に挙げる有機硫黄化合物が好ましい。
なお、(B)成分は1種類に限定されるものではなく、複数種類を併用しても良い。
(C)成分の有機溶剤は、SP値〔溶解度パラメーター(cal/cm3)1/2〕が9以下であることが望ましく、(A)成分の非芳香族飽和炭化水素基含有オルガノポリシロキサン及び(B)成分の酸化防止剤を溶解し、スピンコート等、公知の塗膜形成方法によって膜厚1〜200μmの薄膜を形成できるものであれば好ましい。この際、より好ましい膜厚は5〜180μm、さらに好ましくは30〜150μmである。
なお、(C)成分は1種類に限定されるものではなく、複数種類を併用しても良い。
上記成分の他、更に本発明の仮接着剤組成物には、本発明の効果を妨げない範囲で、通常の仮接着剤組成物に使用される成分を添加することができる。
例えば、塗布性を向上させるため、本発明の仮接着剤組成物に、公知の界面活性剤を添加してもよい。特に限定されるものではないが、具体的には、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレインエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルのノニオン系界面活性剤、エフトップEF301,EF303,EF352(トーケムプロダクツ)、メガファックF171,F172,F173(大日本インキ化学工業)、フロラードFC430,FC431(住友スリーエム)、アサヒガードAG710,サーフロンS−381,S−382,SC101,SC102,SC103,SC104,SC105,SC106、サーフィノールE1004,KH−10,KH−20,KH−30,KH−40(旭硝子)等のフッ素系界面活性剤、オルガノシロキサンポリマーKP341,X−70−092,X−70−093(信越化学工業)、アクリル酸系又はメタクリル酸系ポリフローNo.75,No.95(共栄社油脂化学工業)が挙げられる。これらは単独あるいは2種以上の組み合わせで用いることができる。
また、本発明では、回路形成面及び回路非形成面を有するウエハを、支持基板と接合して研削することで薄型ウエハを製造する方法であって、
前記回路形成面上及び前記支持基板表面上の少なくとも一方に、前記仮接着剤組成物により接着層を形成し、該接着層を介して、前記ウエハの回路形成面と前記支持基板とを接合する接合工程、
前記支持基板を接合したウエハの前記回路非形成面を研削する研削工程、
前記研削後のウエハを前記支持基板から剥離する剥離工程、及び
前記剥離したウエハの回路形成面に残存する前記接着層を除去する除去工程を含む薄型ウエハの製造方法を提供する。
前記接合工程は、回路形成面上及び支持基板表面上の少なくとも一方に、上記本発明のの仮接着剤組成物により接着層を形成し、該接着層を介して、ウエハの回路形成面と支持基板とを接合する工程である。ウエハは、一方の面が回路が形成された回路形成面であり、他方の面が回路非形成面であるウエハである。
研削工程は、支持基板を接合したウエハの回路非形成面を研削する工程である。即ち、接合工程にて接合した積層基板のウエハ裏面側を研削して、該ウエハの厚みを薄くしていく工程である。ウエハ裏面の研削加工の方式には特に制限はなく、平面研削盤等の公知の研削方式が採用される。研削は、ウエハと砥石に水をかけて冷却しながら行うことが好ましい。ウエハ裏面を研削加工する装置としては、(株)ディスコ製 DAG−810(商品名)等が挙げられる。
本発明の薄型ウエハの製造方法では、研削工程後剥離工程前に加工工程を含めることができる。加工工程は、回路非形成面を研削したウエハ、即ち、裏面研削によって薄型化されたウエハの回路非形成面側に加工を施す工程である。この工程にはウエハレベルで用いられる様々なプロセスが含まれるが、例としては、回路非形成面に対する電極形成、金属配線形成、保護膜形成等が挙げられる。より具体的には、電極等の形成のための金属スパッタリング、金属スパッタリング層をエッチングするウェットエッチング、金属配線形成のマスクとするためのレジストの塗布、露光、及び現像によるパターンの形成、レジストの剥離、ドライエッチング、金属めっきの形成、TSV形成のためのシリコンエッチング、シリコン表面の酸化膜形成等、従来公知のプロセスが挙げられる。
剥離工程は、研削後のウエハを接着層で支持基板から剥離する工程である。即ち、薄型化したウエハに様々な加工を施した後、ダイシングする前に支持基板から剥離する工程である。剥離方法としては、主にウエハと支持基板を、加熱しながら水平反対の方向にスライドさせることにより両基板を分離する方法、積層基板のうち一方の基板を水平に固定しておき、加熱しながらもう一方の基板を水平方向から一定の角度を付けて持ち上げる方法、及び、研削されたウエハの研削面に保護フィルムを貼り、ウエハと保護フィルムをピール方式で剥離する方法等、多数の提案がなされている。
除去工程は、剥離したウエハの回路形成面に残存する接着層を除去する工程である。残存する接着層の除去は、例えば、ウエハを洗浄することにより行うことができる。
また、回路形成面に残存する接着層の除去性を向上させるため、既存の界面活性剤を添加することもできる。
(合成例1)
攪拌装置、冷却装置、温度計を取り付けた1Lフラスコに、水234g(13モル)、トルエン35gを仕込み、オイルバスにて80℃に加熱した。滴下ロートにシクロヘキシルトリクロロシラン108.8g(0.5モル)、n−ヘキシルトリクロロシラン65.9g(0.3モル)、ジメチルジクロロシラン12.9g(0.1モル)、トリメチルクロロシラン10.9g(0.1モル)を仕込み、フラスコ内に攪拌しながら1時間で滴下し、滴下終了後、さらに80℃で1時間攪拌熟成を行った。室温まで冷却しながら静置して、分離してきた水相を除去し、引き続き10%硫酸ナトリウム水溶液を混合して10分間撹拌後、30分間静置し、分離してきた水相を除去する水洗浄操作をトルエン相が中性になるまで繰り返して反応を停止した。エステルアダプターを取り付け、オルガノポリシロキサンを含むトルエン相を加熱還流してトルエン相から水を除去し、内温が110℃に達してから更に1時間続けた後、室温まで冷却した。得られたオルガノポリシロキサン溶液を濾過して不溶物を除去し、引き続き減圧蒸留によりトルエンを除去して、固体のオルガノポリシロキサン(A−I)119.1gを得た。
合成例1と同様な手法で、2Lフラスコに水468g(26モル)、トルエン70gを仕込み、オイルバスにて80℃に加熱した。滴下ロートにノルボルニルトリクロロシラン275.6g(1.2モル)、n−ヘキシルトリクロロシラン65.8g(0.3モル)、ジメチルジクロロシラン25.8g(0.2モル)、メチルビニルジクロロシラン14.2g(0.1モル)、トリメチルクロロシラン21.8g(0.2モル)を仕込んだ以外は合成例1と同様に調製し、固体のオルガノポリシロキサン228.8gを得た。
アルケニル基含有オルガノポリシロキサンとして、合成例2−1で得た固形のオルガノポリシロキサン100gをトルエン100gに溶解し、固形分濃度50%の溶液を調製した。この溶液に、白金触媒を樹脂に対して白金原子で20ppm添加し、60℃に加温した状態で、ヒドロシリル基含有化合物として、下記式(2)で示される化合物(SiH当量 2287g/mol)44.6g(この量は、H/Vi比(総アルケニル基に対するSiH基の比率)で0.5に相当する)を滴下したところ、反応による発熱を観測した。100℃で2時間反応を行い、反応を完結させた。その後、減圧留去にて濃縮し、トルエンを留去して反応生成物を固形化し、オルガノポリシロキサン(A−II)を得た。また、この樹脂をGPCにて重量平均分子量Mwを測定したところ41,000であった。
合成例1と同様に、1Lフラスコに、水234g(13モル)、トルエン35gを仕込み、オイルバスにて80℃に加熱した。滴下ロートにノルボルニルトリクロロシラン160.7g(0.7モル)、n−ドデシルトリクロロシラン45.6g(0.15モル)、メチルビニルジクロロシラン7.1g(0.05モル)、トリメチルクロロシラン10.9g(0.1モル)を仕込んだ以外は合成例1と同様に調製し、固体のオルガノポリシロキサン143.8gを得た。
アルケニル基含有オルガノポリシロキサンとして、合成例3−1で得た固形のオルガノポリシロキサン100gを用いて、ヒドロシリル基含有化合物として、下記式(3)で示される化合物(SiH当量 1547g/mol)31.6g(この量は、H/Vi比で0.6に相当する)を用いる以外は、合成例2−2と同様な反応を行い、重量平均分子量46,400のオルガノポリシロキサン(A−III)を得た。
表1の実施例1〜3及び比較例1〜3に示した組成物を用い、片面に回路を形成した8インチシリコンウエハ(直径:200mm、厚さ:725μm)上にスピンコートにて表1記載の膜厚で接着層を形成した。下記の要領で外観を確認した上で、8インチガラス基板(ガラスウエハ)を支持基板とし、この支持基板と、接着層を有するシリコンウエハを真空接合装置内で表1に示す接着温度にて接合し、ウエハ、接着層、及び支持基板からなる積層体を作製した。その後、下記試験を行った。また、耐溶剤性については、別途実験基板を作製し評価を行った。結果を表1に示す。
スピンコート後の塗膜を、ホットプレート上で150℃、2分乾燥を行い、膜内の溶剤を完全に留去した後、目視による塗膜外観、指触によるタック感を確認した。クラック、タックのないものを良好(○)、クラック、タックが認められるものを不良(×)で示す。
8インチのウエハ接合は、EVG社のウエハ接合装置520ISを用いて行った。接合温度は表1に記載の値、接合時のチャンバー内圧力は10−3mbar以下、荷重は5kNで実施した。接合後、室温まで冷却した後の界面の接着状況を目視で確認し、界面での気泡等の異常が発生しなかった場合を○、異常が発生した場合を×で示す。
グラインダー(DAG810 DISCO製)を用いてシリコン基板の裏面研削を行った。最終基板厚50μmまでグラインドした後、光学顕微鏡にてクラック、剥離等の異常の有無を調べた。異常が発生しなかった場合を○、異常が発生した場合を×で示す。
シリコン基板を裏面研削した後の積層体を窒素雰囲気下の250℃オーブンに2時間入れた後、270℃のホットプレート上で10分加熱した後の外観異常の有無を調べた。外観異常が発生しなかった場合を○、外観異常が発生した場合を×で示す。
EVG社のEVG850DBを用いて、耐熱性試験を行った後の積層基板を再び220℃に加熱しながら、ウエハと支持基板を水平反対の方向にスライドさせて分離した。分離できた場合を良好(○)とし、分離できなかった場合を不良(×)とした。
剥離性試験後のウエハの回路形成面をイソドデカンにより300秒間パドル洗浄した。洗浄後、ウエハの回路形成面を観察し、残存物が認められないものを良好(○)とし、残存物が認められたものを不良(×)とした。
6インチウエハ(直径:150mm)に、実施例1〜3、比較例1〜3までの組成物をスピンコートにて30μm厚の塗膜を形成し、150℃/2分後、200℃/2分加熱乾燥させた。その後、この塗膜を25℃でN−メチルピロリドン(NMP)溶液に10分浸漬し、溶解の有無を目視でチェックした。樹脂の溶解が認められないものを良好(○)とし、樹脂の溶解が認められたものを不良(×)で示す。
Claims (5)
- (A)非芳香族飽和炭化水素基含有オルガノポリシロキサン、
(B)酸化防止剤、
(C)有機溶剤
を含有し、前記(A)成分が100質量部、前記(B)成分が0.5〜5質量部、前記(C)成分が10〜1000質量部であり、
前記(A)成分の非芳香族飽和炭化水素基含有オルガノポリシロキサンは、重量平均分子量が2,000〜60,000、SP値が9より大きい極性溶媒に不溶であり、且つ下記(I)〜(III)で示される単位を含むオルガノポリシロキサン(A−1)であるか、又は該オルガノポリシロキサン(A−1)を原料として高分子量化したオルガノポリシロキサン(A−2)であることを特徴とする仮接着剤組成物。
(I)R 1 SiO 3/2 で表されるシロキサン単位(T単位):50〜99モル%
(II)R 2 R 3 SiO 2/2 で表されるシロキサン単位(D単位):0〜49モル%
(III)R 4 3 SiO 1/2 で表されるシロキサン単位(M単位):1〜15モル%
(前記R 1 〜R 4 は一価の有機基であり、R 1 〜R 3 で示される全有機基中の50〜80モル%は、同一又は異なる、下記環状構造のいずれかを含む非芳香族飽和炭化水素基
- 前記(B)成分の酸化防止剤は、ヒンダードフェノール系化合物、ヒンダードアミン系化合物、有機リン化合物、及び有機硫黄化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種以上の化合物であることを特徴とする請求項1に記載の仮接着剤組成物。
- 前記オルガノポリシロキサン(A−2)は、前記オルガノポリシロキサン(A−1)のうち、前記R1〜R4で示される全有機基中の2〜10モル%が炭素数2〜7のアルケニル基であるアルケニル基含有オルガノポリシロキサン(a1)と、下記一般式(1)
で示される1種以上のオルガノハイドロジェンポリシロキサンであって、前記アルケニル基含有オルガノポリシロキサン(a1)の総アルケニル基に対して総SiH基が0.4〜1.0倍となる量の前記オルガノハイドロジェンポリシロキサン(a2)とを、白金族金属系触媒の存在下でヒドロシリル化反応させたものであり、重量平均分子量が30,000〜200,000、且つSP値が9より大きい極性溶媒に不溶であるオルガノポリシロキサンであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の仮接着剤組成物。 - 前記(C)成分の有機溶剤は、沸点が120〜240℃、SP値が9以下の炭化水素溶剤であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の仮接着剤組成物。
- 回路形成面及び回路非形成面を有するウエハを、支持基板と接合して研削することで薄型ウエハを製造する方法であって、
前記回路形成面上及び前記支持基板表面上の少なくとも一方に、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の仮接着剤組成物により接着層を形成し、該接着層を介して、前記ウエハの回路形成面と前記支持基板とを接合する接合工程、
前記支持基板を接合したウエハの前記回路非形成面を研削する研削工程、
前記研削後のウエハを前記支持基板から剥離する剥離工程、及び
前記剥離したウエハの回路形成面に残存する前記接着層を除去する除去工程を含むことを特徴とする薄型ウエハの製造方法。
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