JP5656405B2 - スライディング手法を用いるウェーハの仮接合のための、高温およびスピンオン接合用組成物 - Google Patents

Description

（政府資金援助）
本発明は、米陸軍研究開発技術司令部によって与えられた契約番号Ｗ９１１ＳＲ‐０５‐Ｃ‐００１９に基づく政府の支援の下でなされた。米国政府は、本発明において特定の権利を有する。

（関連出願）
本出願は、２００６年１０月６日に出願された、スライディング手法を用いるウェーハの仮接合用の、高温およびスピンオン接着剤と題する米国仮特許出願第６０／８２８，５７２号の優先権の利益を主張するものであり、上記仮特許出願の開示全体を、参照により本明細書に組み込む。

本発明は、広義には、新規な組成物、並びに、ウェーハの薄化および他の処理の間、キャリアウェーハ（ｃａｒｒｉｅｒ ｗａｆｅｒ）または基板上に、アクティブウェーハ（ａｃｔｉｖｅ ｗａｆｅｒ）を支持することができる接合用組成物を形成するための、上記組成物の使用方法に関する。

ウェーハ（基板）の薄化は、熱を放散し、集積回路（ＩＣ）の電気的動作を支援するために利用されてきた。厚い基板は、キャパシタンスの増加をもたらすので、より太い伝送路を必要とし、ＩＣの実装面積（ＩＣ ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）の増大を招く。キャパシタンスは、インピーダンスを減少させるが、基板の薄化は、インピーダンスを増加させるので、伝送路の太さを細くし、ＩＣ寸法の縮小をもたらす。したがって、基板の薄化は、ＩＣの小型化を促す。

幾何学的制約は、基板の薄化の付加的な動機である。ビアホールは、基板の裏面でエッチングされて、表面でのコンタクトを容易にする。慣用のドライエッチング技術を用いてビアホールを形成するために、幾何学的制約が適用される。基板の厚さが１００μｍ未満である場合には、３０〜７０μｍの直径を有するビアホールが、許容時間内に最小量のポストエッチング残留物を生成するドライエッチング法を用いて形成される。厚い基板では、より大きい直径のビアホールが必要となる。これにより、ドライエッチングの時間をより長くする必要があり、ポストエッチング残留物がより多量に生じるため、スループットが著しく減少する。又、ビアホールが大きくなるほど、より多量の金属被覆（ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）が必要となり、コストが高くなる。したがって、裏面処理の際に、薄い基板は、より迅速に、かつ低コストで処理されうる。

また、薄い基板は、より容易に切断され、ＩＣにスクライブされる。基板が薄いほど、貫通および切断する材料の量が少なくなるため、必要な労力も少なくなる。いかなる方法（鋸引き、スクライビングおよびブレーキング、またはレーザーアブレーション）が用いられようと、ＩＣは、基板が薄くなるほど切断し易い。大抵の半導体ウェーハは、表面側の工程の後に薄化される。ウェーハは、容易に取り扱えるように、例えば、６００〜７００μｍ等の、標準的なフルサイズの厚さで加工される（すなわち、表面デバイス）。上記ウェーハは、完成した時点で、１００〜１５０μｍの厚さに薄化される。場合によっては（例えば、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）等のハイブリッド基板が高出力デバイスに用いられる場合）、厚さを２５μｍまで減らしてもよい。

基板の機械的な薄化は、ウェーハ表面を、スラリー液を含む、硬質で平らな水平回転盤と接触させることにより行われる。上記スラリーは、アンモニア、フッ化物、またはそれらの組み合わせ等の化学的エッチング液に加えて研磨材を含んでもよい。エッチング液の化学的性質がサブミクロンレベルで「艶出し」を促す一方、上記研磨材は、「巨視的な」基板除去、すなわち薄化を施す。ウェーハは、一定量の基板が除去されて目標の厚さとなるまで、上記研磨材と接触した状態に保たれる。

３００μｍ以上の厚さのウェーハは、真空チャックまたはある種の機械的連結手段を利用した装具で適所に保たれる。ウェーハの厚さが３００μｍ未満まで減少すると、その後の薄化と処理の間、ウェーハの連結およびハンドリングに関してコントロールし続けることが困難または不可能となる。場合によっては、機械装置は、薄化されたウェーハに連結および保持されるように構成されてもよいが、特に、プロセスが変化する場合に、多くの問題にさらされる。このため、ウェーハ（「アクティブ」ウェーハ）は、別の硬い（キャリア）基板またはウェーハ上にマウントされる。この基板は、その後の薄化および薄化後の処理のための保持用プラットフォーム（ｐｌａｔｆｏｒｍ）となる。キャリア基板は、サファイア、石英、ある種のガラスおよびシリコン等の材料から成り、通常、その厚さは１０００μｍである。基板の選択は、熱膨張率（ＣＴＥ）が各材料間でどれくらい近く合わせられるかに依存する。

アクティブウェーハをキャリア基板にマウントするのに用いられてきた１つの方法は、硬化した接合用組成物の使用を含む。この手法の主な欠点は、上記組成物を、典型的には溶剤に溶解させることにより、化学的に除去しなければならないことである。このことは、多大な時間を要するため、スループットを減少させる。さらに、溶剤の使用は、コストを増加させ、かつ、プロセスを複雑にし、接合用組成物を溶解するのに必要となる溶剤によっては有害になりうる。

アクティブウェーハをキャリア基板にマウントするための別の方法は、熱放出性接着テープによるものである。このプロセスには、２つの主な欠点がある。第１に、上記テープは、アクティブウェーハ／キャリア基板の接合面の全面にわたって、厚さの均一性が不十分であり、この不十分な均一性は、多くの場合、超薄型ウェーハのハンドリングに適さない。第２に、上記の熱放出性接着テープは、非常に低温で軟化するため、接合されたウェーハ／キャリア基板のスタック（ｓｔａｃｋ）は、より高温で行われる、多くの典型的なウェーハの処理工程に耐えることができない。

新規な組成物、およびアクティブウェーハをキャリア基板に接着する方法であって、高い処理温度に耐えることができ、かつ、プロセスの適切な段階で、上記ウェーハと基板とを即座に分離することを可能にする、組成物および方法が求められる。

一つの実施形態では、本発明は、接合層を介して接合された、第１の基板と第２の基板とを含むスタックに、好ましくは、様々な処理工程（例えば、ウェーハの薄化）を施す、ウェーハの接合方法である。処理を施されたスタックは、少なくとも約１９０℃の温度に加熱され、それらの基板の少なくとも一方にスライディング力（滑り力）（ｓｌｉｄｉｎｇ ｆｏｒｃｅ）を印加すると同時に、例えば、それらの基板のもう一方を、固定する、または拮抗する力にさらすことによって、上記力に耐えられるようにする。上記力は、それらの基板を分離できるように、十分な量で印加される。

別の実施形態では、本発明は、裏面と活性面とを有する第１の基板と、接合面を有する第２の基板と、上記活性面と上記接合面とに接合される接合層とを含む物品（ａｒｔｉｃｌｅ）を提供する。

一つの実施形態では、接合層は、溶媒系に溶解または分散された、ポリマー（またはポリマーブレンド）と、ピネンまたはポリ（ピネン）等の粘着付与剤（ｔａｃｋｉｆｉｅｒ）とを含有する組成物で形成され、上記ポリマーは、シクロオレフィン類を有する繰り返しモノマーを含む。

別の実施形態では、本発明は、粘着付与剤と、シクロオレフィン類を有する繰り返しモノマーを含むポリマーとを含有する、流動性を有する接合用組成物を提供する。上記の粘着付与剤およびポリマーは、上記組成物の総重量を１００重量％として、上記組成物の少なくとも約３０重量％を占める溶媒系に分散または溶解される。

一つの実施形態では、粘着付与剤と、ゴム類、スチレン‐イソプレン‐スチレン、スチレン‐ブタジエン‐スチレン、ハロゲン化ブチルゴムおよびそれらの混合物からなる群から選択される化合物とを含有する、流動性を有する接合用組成物を提供する。上記の粘着付与剤および化合物は、上記組成物の総重量を１００重量％として、上記組成物の少なくとも約３０重量％を占める溶媒系に分散または溶解される。

図１は、本発明の２つのウェーハを薄化および剥離する、本発明の方法を示す。 図２は、下記実施例で従う処理工程を示すフローチャートである。 図３は、実施例１に記載される接合用組成物のレオロジー解析の結果を示すグラフである。 図４は、実施例２に記載される接合用組成物のレオロジー解析の結果を示すグラフである。 図５は、実施例３に記載される接合用組成物のレオロジー解析の結果を示すグラフである。 図６は、実施例４に記載される接合用組成物のレオロジー解析の結果を示すグラフである。

より詳細には、本発明の組成物は、溶媒系に分散または溶解されたポリマー（ポリマー混合物を含む）を含む化合物を含有する。上記ポリマーは、該組成物中の固体の総重量（総質量）を１００重量（質量）％として、該組成物中に、約５重量％〜約５０重量％存在するのが好ましく、約５重量％〜約３５重量％存在するのがより好ましく、約１０重量％〜約３５重量％存在するのが更に好ましい。

好ましいポリマーは、熱可塑性を有し、好ましくは約５００ダルトン〜約１，０００，０００ダルトンの重量平均分子量を有し、より好ましくは約１，０００ダルトン〜約５００，０００ダルトンの重量平均分子量を有する。好ましいポリマーは、好ましくは少なくとも約５０℃、より好ましくは少なくとも約１００℃、更に好ましくは約１００℃〜約２００℃の軟化点（環球式軟化点）を有する。

好ましいポリマーは、リモネン、メシチレン、キシレン、メチルイソアミルケトン、エチルアセトアセテート、および／またはドデセン等の溶媒中で、約１〜２４時間、室温に置かれた場合、少なくとも約９５重量％、好ましくは少なくとも約９８重量％、更に好ましくは約１００重量％が溶解されるだろう。

本発明で機能する、いくつかの好ましいポリマーとして、セルロースポリマー類（例えば、セルロースアセテートポリマー類）、シクロオレフィンポリマー類（例えば、Ｚｅｏｎｅｘ^（Ｒ）という名称で市販されているシクロオレフィンポリマー類）、ゴム類（例えば、エチレンプロピレンターポリマー（ＥＰＭ）、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ））、スチレン‐イソプレン‐スチレン、スチレン‐ブタジエン‐スチレン、ポリオレフィン類、エチレンビニルアセテート、ハロゲン化ブチルゴムおよびそれらの混合物からなる群から選択されるポリマーが含まれる。

上記組成物は、該組成物の総重量を１００重量％として、少なくとも約３０重量％の溶媒系、好ましくは約５０〜約９５重量％の溶媒系、より好ましくは約６５〜９５重量％の溶媒系、更に好ましくは約６５〜９０重量％の溶媒系を含有するべきである。上記溶媒系は、約１００〜２００℃、好ましくは約１２０〜１８０℃の沸点を有するべきである。

適する溶媒として、リモネン（特に、Ｄ‐リモネン）、メシチレン、キシレン、ドデセン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、メチルイソアミルケトン、エチルアセトアセテートおよびそれらの混合物からなる群から選択される溶媒が含まれる。

別の実施形態では、上記組成物は、界面活性剤、接着促進剤、粘着付与剤、可塑剤および酸化防止剤を含むいくつかの任意成分を含みうる。

界面活性剤を用いる場合、該界面活性剤は、上記組成物中の固体の総重量を１００重量％として、上記組成物中に、約０．１重量％〜約３重量％存在するのが好ましく、約０．１重量％〜約１重量％存在するのがより好ましい。適する界面活性剤の例として、オクチルフェノールエトキシレート（Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ‐１００^（Ｒ）という名称で市販されている）等のアルコールエトキシレート類が含まれる。

接着促進剤を用いる場合、該接着促進剤は、上記組成物中の固体の総重量を１００重量％として、上記組成物中に、約０．１重量％〜約３重量％存在するのが好ましく、約０．１重量％〜約１重量％存在するのが好ましい。適する接着促進剤の例として、ビス（トリメトキシシリルエチル）ベンゼン、アミノプロピルトリ（アルコキシシラン）類（例えば、アミノプロピルトリ（メトキシシラン）、アミノプロピルトリ（エトキシシラン）、Ｎ‐フェニルアミノプロピルトリ（エトキシシラン））および他のシランカップリング剤からなる群から選択される接着促進剤が含まれる。

粘着付与剤を用いる場合、該粘着付与剤は、上記組成物中の固体の総重量を１００重量％として、上記組成物中に、約５０重量％〜約９５重量％存在するのが好ましく、約７５重量％〜約９５重量％存在するのが好ましい。上記粘着付与剤は、好ましくは、炭化水素樹脂（重合体および／または単量体）であり、好ましくは約３００〜１０，０００ダルトンのＭ_Ｗを有し、より好ましくは約５００〜５，０００ダルトンのＭ_Ｗを有する。好ましい炭化水素樹脂は、少なくとも約８０℃、より好ましくは約１２０〜２００℃の軟化点（環球式軟化点）を有する。更に、上記炭化水素樹脂は、１９０℃で約２，５００〜３，５００ｃＰ、好ましくは約２，８００〜３，２００ｃＰ、更に好ましくは約２，９００〜３，１００ｃＰのブルックフィールド粘度（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ）を有することが好ましい。適する粘着付与剤として、脂肪族炭化水素樹脂類、芳香族炭化水素樹脂類、および脂肪族／芳香族炭化水素樹脂類の全て、およびロジン類（例えば、テルペンロジン類）、ポリ（α‐ピネン）、ポリ（β‐ピネン）およびそれらの混合物からなる群から選択される粘着付与剤が含まれる。特に好ましい炭化水素樹脂は、ＥＡＳＴＯＴＡＣ、ＰＩＣＣＯＴＡＣおよびＲＥＧＡＬＲＥＺという名称で市販されており、それらの全ては、イーストマンケミカル社（Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手可能である。

酸化防止剤を用いる場合、該酸化防止剤は、上記組成物中の固体の総重量を１００重量％として、上記組成物中に、約０．０１重量％〜約３重量％存在するのが好ましく、約０．０１重量％〜約１．５重量％存在するのがより好ましく、約０．０１重量％〜約０．１重量％存在するのが更に好ましい。適する酸化防止剤の例として、フェノール系酸化防止剤（例えば、Ｉｒｇａｎｏｘ^（Ｒ） １０１０の名称で、チバ（Ｃｉｂａ）から市販されているペンタエリスリトールテトラキス（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）およびホスファイト系酸化防止剤（例えば、Ｉｒｇａｆｏｓ^（Ｒ） １６８の名称で、チバ（Ｃｉｂａ）から市販されているトリス（２，４‐ジｔｅｒｔ‐ブチルフェニル）ホスファイト）からなる群から選択される酸化防止剤が含まれる。

本発明の組成物は、単に、好ましくは約２０〜８０℃の温度で、約１〜２４時間、上記ポリマーおよび他の成分を溶媒系と混合することによって形成される。最終組成物は、熱可塑性（即ち、非架橋性）を有するべきである。したがって、上記組成物は、本質的に、架橋剤を含んでいないだろう（約０．１重量％未満、好ましくは約０重量％）。

更に、上記最終組成物は、種々の温度に曝されている間、容積の増加または変化をほとんど、あるいは、全く起こさない（即ち、約３％未満）ことが好ましい。このことを達成するために、上記組成物は、好ましくは、発泡剤および起泡剤を本質的に含まない（約０．１重量％未満、好ましくは約０重量％）。発泡剤および起泡剤は、特定の条件下（例えば、高温に曝すこと）で分解して多量のガスを放出する化合物である。

上記最終組成物は、好ましくは約３５ＭＵ未満、好ましくは約３０ＭＵ未満、更に好ましくは約５〜約２５ＭＵのムーニー粘度（Ｍｏｏｎｅｙ Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ）（ＭＬ（１＋４） １２５℃；ＩＳＯ２８９／ＡＳＴＭＤ １６４６で測定）を有するだろう。

上記最終組成物の粘度は、約１，０００ポアズ未満が好ましく、約５００未満がより好ましく、約３０〜約１００ポアズが更に好ましいだろう。これらの測定を目的として、上記粘度は、レオロジーに関する動的解析（ティー エイ インスツルメント（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）、ＡＲ‐２０００、直径２５ｍｍの２つのパラレルプレートによる構成）により測定される。更に、上記粘度は２５０℃で測定され、上記組成物の減少は、約３重量％未満であることが好ましく、約２重量％未満であることがより好ましい。つまり、熱重量分析（ＴＧＡ）で測定した場合、上記組成物において、熱分解が、上記温度でほとんど起こらないか、または全く起こらない。

上記組成物は、キャリア基板かアクティブウェーハのいずれか一方に最初に塗布されうるが、アクティブウェーハに最初に塗布されることが好ましい。好ましい塗布方法として、上記組成物を、約３００〜３，５００ｒｐｍ（より好ましくは約５００〜１，５００ｒｐｍ）の回転速度で、約５００〜１５，０００ｒｐｍ／秒の加速度で、約３０〜３００秒の回転時間、スピンコーティングすることが含まれる。上記塗布工程は、特定の厚さが得られるように変更されうることが好ましいだろう。

コーティングの後、上記基板を（例えば、ホットプレート上で）ベークして、溶媒を蒸発させることができる。典型的なベーキングでは、温度が、約１５０〜２７５℃、好ましくは約１５０〜２２５℃であり、時間が、約２〜１５分、より好ましくは約３〜１０分であるだろう。ベークした後の膜厚（凹凸の最上部）は、典型的には、少なくとも約５μｍ、より好ましくは約５〜５０μｍであるだろう。

ベーキングの後、所望のキャリアウェーハを、本発明の組成物の層に接触させ、その層に対して押し付ける。上記キャリアウェーハは、約１５０〜２５０℃、好ましくは約１８０〜２２０℃の温度で加熱することにより本発明の上記組成物に接合される。この加熱は、好ましくは、真空下で、約１〜１０分間、約１〜約１５キロニュートンの接合力で行われる。

図１（ａ）は、アクティブウェーハ１２と、キャリアウェーハまたは基板１４とを含む例示的なスタック１０を示す。アクティブウェーハ１２は、裏面１６と活性面１８とを含む。活性面１８は、１つ以上の活性部位（図示せず）、および例えば２０ａ〜ｄとして表わされている形状のような複数の凹凸形状（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃａｌ ｆｅａｔｕｒｅｓ）（隆起形状または隆起線およびホール、トレンチ、または空間）を含みうる。形状２０ｄは、活性面１８上で「最も高さのある」形状を表す。即ち、端部または面２１は、ウェーハ１２上の他のいかなる凹凸形状の各端部よりも、ウェーハ１２の裏面１６から離れている。

典型的なアクティブウェーハ１２は、あらゆる超小型電子基板を含みうる。いくつかの可能なアクティブウェーハ１２の例として、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）装置、表示装置、フレキシブル基板（例えば、硬化エポキシ基板、マップの作成に用いることができるロールアップ基板（ｒｏｌｌ‐ｕｐ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ））、化合物半導体、低誘電率（ｌｏｗ ｋ）の誘電体層、誘電体層（例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素）、イオン注入層、およびシリコン、アルミニウム、タングステン、ケイ化タングステン、ヒ化ガリウム、ゲルマニウム、タンタル、亜硝酸タンタル、ＳｉＧｅ、およびそれらの混合物を含む基板からなる群から選択されるアクティブウェーハが含まれる。

キャリア基板１４は、接合面２２を有する。典型的なキャリア基板１４は、サファイア、セラミック、ガラス、石英、アルミニウム、銀およびシリコンからなる群から選択される材料を含む。

ウェーハ１２およびキャリア基板１４は、接合用組成物層２４を介して接合される。接合層２４は、上記ポリマー組成物で形成され、上述のように、塗布および乾燥されたものである。図１（ａ）に示すように、接合層２４は、ウェーハ１２の活性面１８と、基板１４の接合面２２とに接合される。従来技術のテープとは異なり、接合層２４は、その厚さの全域で均一な（化学的に同一の）材料である。つまり、接合層２４の全体は、同一の組成物で形成される。

接合層２４は、スピンコーティングにより活性面１８に設けられるので、上記接合用組成物は、様々な凹凸形状に流れ込み、かつ、それらの形状を超えて流れることが好ましい。更に、接合層２４は、活性面１８の凹凸上に均一層を形成する。この点を図示すると、図１は、破線２６で表わされる、端部２１における平面を示し、この平面は、裏面１６に実質的に平行である。この平面から接合面２２までの距離は、厚さ「Ｔ」によって表わされる。上記厚さＴは、厚さの総変化量であり、平面２６および基板１４の全長にわたって約８％未満、好ましくは約５％未満、より好ましくは約２％未満、更に好ましくは約１％未満、変化する。

図１（ｂ）に示すように、上記のウェーハパッケージ（ｗａｆｅｒ ｐａｃｋａｇｅ）に、引き続き、基板の薄化（または他の処理）を施すことができ、１２’は、薄化後のウェーハ１２を示す。上記基板は、約１００μｍ未満、好ましくは約５０μｍ未満、より好ましくは約２５μｍ未満の厚さに薄化されうることが好ましい。薄化後、フォトリソグラフィー、ビアエッチングおよび金属被覆を含む典型的な裏面処理を行ってもよい。

有利には、本発明の組成物の乾燥層は、多くの非常に望ましい特性を有する。例えば、上記層は、真空エッチングプロセスにおけるガス放出が少ないだろう。即ち、厚さが１５μｍの上記組成物の膜が、２００℃で２分間ベークされると、溶媒が該組成物から追い出され、その後、２００℃での６０分間のベーキングにより、膜厚が、約５％未満、好ましくは約２％未満、更に好ましくは約１％未満または更には０％、変化する（「膜収縮試験」と称される）。よって、上記乾燥層は、層中で、物理変化または化学反応を起こすことなく、最高で約１９０℃までの温度、好ましくは最高で約２００℃までの温度、より好ましくは最高で約２２０℃までの温度、更に好ましくは最高で約２４０℃までの温度に加熱されうる。例えば、上記層は、これらの温度以下では軟化しないだろう。いくつかの実施形態では、上記層を、８５℃の温度で９０分間、反応させることなく極性溶媒（例えば、ＮＭＰ、ＰＧＭＥ）と接触させることができる。

上記乾燥層の接合の完全性（ｂｏｎｄ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）は、酸または塩基に接触した状態でも維持されうる。即ち、約１５μｍの厚さを有する上記組成物の乾燥層を、接合の完全性を維持した状態で、酸性溶剤（例えば、濃硫酸）または塩基（例えば、３０重量％のＫＯＨ）に８５℃で約４５分間浸すことができる。接合の完全性は、ガラスキャリア基板を用いて、上記接合用組成物層をこのガラスキャリア基板を通して視覚的に観察して、気泡、ボイド等を確認することによって評価されうる。また、上記アクティブウェーハおよびキャリア基板を手動で分離できない場合には、接合の完全性は維持されている。

また、上記接合用組成物は、熱的に安定である。本明細書に記載されている熱重量分析（ＴＧＡ）試験を行った場合、上記接合用組成物は、約４％未満、好ましくは約２％未満、更に好ましくは約１％未満のうちのａ％の重量減少（２００℃で６０分後）を示すだろう。

所望の処理が行われた後、アクティブウェーハまたは基板は、少なくとも約１９０℃、好ましくは少なくとも約２００℃、より好ましくは少なくとも約２２０℃、更に好ましくは少なくとも約２４０℃の温度に加熱することによって、キャリア基板から分離されうる。これらの温度範囲は、上記接合用組成物層の好ましい軟化点を示す。この加熱により、上記接合用組成物層が、軟化して、図１（ｃ）に示すように、軟化した接合用組成物層２４’を形成し、その時点で、上記の２つの基板を、離すようにスライドさせることによって分離することができる。また、図１（ｃ）は、ウェーハ１２および基板１４の両方を通る軸２８を示しており、スライディング力は、概して、軸２８に対して横方向に印加されるだろう。または、スライドさせることを必要としなくてもよく、代わりに、ウェーハ１２または基板１４を上方に（即ち、概して、ウェーハ１２または基板１４の他方から離れる方向に）持ち上げて、ウェーハ１２を基板１４から分離することができる。

分離は、単に、ウェーハ１２または基板１４の一方を、スライドさせる、および／または持ち上げると同時に、その他方を、上記スライディング力またはリフティング力（持ち上げ力）（ｌｉｆｔｉｎｇ ｆｏｒｃｅ）に耐えられるように、実質的に固定された位置に保つことによって（例えば、ウェーハ１２および基板１４に、拮抗するスライディング力を同時に印加することによって）達成されることが好ましい。このことは、全て、慣用の機器により達成されうる。

デバイス領域に残存する、いかなる接合用組成物も、乾燥前に上記組成物の一部であった最初の溶媒、または、キシレン、ベンゼン、リモネン等の溶媒を用いて、容易に除去することができる。残存するいかなる組成物も、５〜１５分間、溶媒に接触させると完全に溶解するだろう（少なくとも約９８％、好ましくは少なくとも約９９％、より好ましくは約１００％）。また、残存するいかなる接合用組成物も、プラズマエッチングを、単独で、または溶媒除去プロセスと組み合わせて用いることによって除去してもよい。この工程の後、接合用組成物を含まないクリーンなウェーハ１２’およびキャリア基板１４（クリーンな状態で図示せず）が残るだろう。

以下の実施例により、本発明による好適な方法を説明する。ただし、これらの実施例は例示のために記載するものであり、そのいかなる内容も、本発明の範囲全体を限定するものとして解釈してはならない。

（実施例１）
各種セルロース誘導体（イーストマンケミカル社、テネシー州、キングズポート（Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ，ＴＮ）から入手）を、適した溶媒に溶解することにより配合物を調製した。使用した正確な物質および量を表Ｉに示す。

（実施例２）
シクロオレフィン樹脂およびポリ（α‐ピネン）の混合物
Ｄ‐リモネン（フロリダケミカル社（Ｆｌｏｒｉｄａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手）に、Ｚｅｏｎｅｘ ４８０Ｒ樹脂（ゼオンケミカルズ、ケンタッキー州、ルーイビル（Ｚｅｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｌｏｕｉｓｖｉｌｌｅ，ＫＹ）から入手）および／またはポリ（α‐ピネン）（アルドリッチ、ウィスコンシン州、ミルウォーキー（Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）から入手）および／またはポリ（β‐ピネン）（アルドリッチ、ウィスコンシン州、ミルウォーキー（Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）から入手）を溶解することにより配合物を調製した。ビス（トリメトキシシリルエチル）ベンゼン（アルドリッチ、ウィスコンシン州、ミルウォーキー（Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）から入手）を接着促進剤として加えた。上記配合物の正確な組成を表IIに示す。

（実施例３）
シクロオレフィン樹脂およびロジンエステルの混合物
Ｚｅｏｎｅｘ ４８０Ｒ樹脂およびＥａｓｔｏｔａｃ Ｈ１４２Ｗ（イーストマンケミカル社、テネシー州、キングズポート（Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ，ＴＮ）から入手）を適した溶媒に溶解することにより、配合物を調製した。高温での熱酸化を防ぐために、Ｉｒｇａｎｏｘ^（Ｒ）１０１０およびＩｒｇａｆｏｓ^（Ｒ）１６８（チバ スペシャルティ ケミカルズ、ニューヨーク州、タリタウン（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ，ＮＹ）から入手）を、上記配合物のうちの１つに加えた。ディウェッティング（脱濡れ）（ｄｅ‐ｗｅｔｔｉｎｇ）の問題を軽減するために、Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ‐１００^（Ｒ）（アルドリッチ、ウィスコンシン州、ミルウォーキー（Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）から入手）を加えた。また、接着を促進するために、ビス（トリメトキシシリルエチル）ベンゼンを加えた。上記配合物の正確な組成を表IIIに示す。

（実施例４）
ＥＰＤＭゴムおよびロジンエステルの混合物
異なるグレード（ｇｒａｄｅ）のエチレンプロピレンジエンモノマーゴム（ＥＰＤＭゴム：ランクセス株式会社、ペンシルベニア州、ピッツバーグ（Ｌａｎｘｅｓｓ，Ｉｎｃ．，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）から入手されるＢｕｎａ ＥＰ Ｔ６２５０、およびＶｉｓｔａｌｏｎ ２５０４、エクソンモービル ケミカル、テキサス州、ヒューストン（Ｅｘｘｏｎ‐Ｍｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ））およびＥａｓｔｏｔａｃ Ｈ１４２Ｗを、適した溶媒に溶解することにより配合物を調製した。４つの配合物のうちの３つに、酸化防止剤であるＩｒｇａｎｏｘ^（Ｒ）１０１０を加えた。上記配合物の正確な組成を表IVに示す。

（実施例５）
塗布、接合および剥離
実施例１〜４の配合物について、様々な基板ウェーハ上へのスピンコーティングを行った。ベーキングを行い、溶媒を蒸発させて、上記接合用組成物をリフローさせた後、第２のウェーハを、加圧することにより、コーティングされた各ウェーハに接合した。これらの接合用組成物を用いたウェーハの仮接合の手順を、図２のフローチャートに示す。接合されたウェーハについて、機械的強度、熱安定性、耐薬品性の試験を行った。上記ウェーハについて、許容範囲内の温度で、それらのウェーハを離すように手動でスライドさせることによって剥離試験を行った。

（実施例６）
接合用組成物の解析
試料１．４、２．２、３．４および４．４の組成物は、レオロジー解析により、ウェーハの仮接合のための好適な材料であると確認された。試料１．４、２．４、３．４および４．４に関するこれらの結果を、それぞれ、図３、４、５および６に示す。これらの材料の粘度値およびモジュラス値を表Ｖに示す。これらの材料は、剥離試験に成功した。上記の４つの組成物について、以下に記載するように、熱安定性および耐薬品性を更に検討した。

ティー エイ インスツルメント（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）の熱重量分析計で熱重量分析（ＴＧＡ）を行った。スピンコーティングおよびベーキングを施した、上記実施例の接合用組成物の試料を分解することによりＴＧＡの試料を得た。それらの試料を、１０℃／分の割合で２００℃まで加熱し、長時間、常に２００℃で保ち、特定の接合用組成物の熱安定性を測定した。これらの組成物は、全て、２００℃で所要の熱安定性を有し、ガス放出が最少量であった（表VIを参照）。

耐薬品性を測定するために、試験用の特定の接合用組成物を用いて、２つのシリコンウェーハを接合した。接合したウェーハを、８５℃に保たれたＮＭＰの薬浴または３０重量％のＫＯＨの薬浴および室温に保たれた濃硫酸の薬浴に入れて、耐薬品性を測定した。４５分後に、接合の完全性を視覚的に観察して、上記接合用組成物について、各化学薬品に対する安定性を測定した。試料１．４を除く全ての接合用組成物は、接合を完全に保った。

Claims (46)

1. 溶媒系に溶解または分散されたポリマーを含有する接合用組成物で形成される接合層を介して接合された、第１の基板と第２の基板とを含むスタックを提供し、前記接合層が粘着付与剤およびゴム、スチレン−イソプレン−スチレン、スチレン−ブタジエン−スチレン、ハロゲン化ブチルゴムおよびこれらの混合物からなる群から選択される化合物を含む接合用組成物を含み、前記組成物は溶媒系に分散または溶解され、前記組成物の全質量を１００質量％として３０質量％以上の溶媒系を含有する、前記スタックを少なくとも１９０℃の温度に曝して前記接合層を軟化させ、
   前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方に力を印加すると同時に、前記第１の基板および前記第２の基板の他方を、前記力に耐えられるようにすることを含み、前記力は、前記第１の基板と前記第２の基板とを分離するに足る十分な量で印加され、
   前記第１の基板が、第１の面と、前記第１の面から離れており、かつ、少なくとも１つの活性部位および／または複数の凹凸形状を含む第２の面とを有し、前記接合層が、前記第２の面に接合されるウェーハの接合方法。
2. 前記スタックが、前記第１の基板および前記第２の基板の両方を通る軸を有し、前記力が、前記軸に対して横方向に印加される請求項１に記載の方法。
3. 前記力を印加することが、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方を、前記第１の基板および前記第２の基板の他方から離れる方向に持ち上げることを含む請求項１に記載の方法。
4. 更に、前記スタックを少なくとも１９０℃の温度に曝す前に、前記基板の一方を薄化することを含む請求項１に記載の方法。
5. 更に、前記スタックを少なくとも１９０℃の温度に曝す前に、前記スタックに、裏面研削、金属被覆、パターニングおよびそれらの組み合わせからなる群から選択される処理を施すことを含む請求項１に記載の方法。
6. 前記化合物の少なくとも９５質量％が、非極性溶媒に可溶である請求項１に記載の方法。
7. 前記組成物が、更に、接着促進剤、酸化防止剤、界面活性剤およびそれらの混合物からなる群から選択される成分を含有する請求項１に記載の方法。
8. 前記第２の基板が、前記接合層に接合される接合面を含む請求項１に記載の方法。
9. 前記凹凸形状が、前記第１の基板の前記第１の面から離れている各端面を成し、前記端面の少なくとも１つが、前記端面の他の面よりも、前記第１の基板の前記第１の面から更に離れており、前記更に離れている端面が、前記第１の面に平行な平面を規定しており、
   前記平面から前記第２の基板上の前記接合面までの距離が、前記平面および第２の基板の接合面の全域で、１０％未満、変化する請求項８に記載の方法。
10. 前記第１の基板が、
    第１の面と、前記第１の面から離れている第２の面とを有し、
    前記第２の面上に、少なくとも１つの活性部位と複数の凹凸形状とを含み、
    微小電気機械システム装置、表示装置、フレキシブル基板、化合物半導体、低誘電率の誘電体層、誘電体層、イオン注入層、およびシリコン、アルミニウム、タングステン、ケイ化タングステン、ヒ化ガリウム、ゲルマニウム、タンタル、亜硝酸タンタル、ＳｉＧｅ、およびそれらの混合物を含む基板からなる群から選択される請求項１に記載の方法。
11. 前記第２の基板が、サファイア、セラミック、ガラス、石英、アルミニウム、銀およびシリコンからなる群から選択される材料を含むキャリアウェーハを含む請求項１に記載の方法。
12. 前記スタックを提供することが、 前記接合用組成物を、前記第１の基板および前記第２の基板の一方に塗布して、接合用組成物で被覆された基板と、接合用組成物を含まない基板とを形成することと、 前記接合用組成物を含まない基板を、前記接合用組成物で被覆された基板と接触させて、それらの基板を接合することを含む請求項１に記載の方法。
13. 前記塗布することが、前記接合用組成物を、前記第１の基板および前記第２の基板の一方にスピンコーティングすることを含む請求項１２に記載の方法。
14. 前記接触させることが、前記基板に加圧することを含む請求項１２に記載の方法。
15. 裏面と、少なくとも１つの活性部位および複数の凹凸形状を含む活性面とを有する第１の基板と、
    接合面を有する第２の基板と、
    前記活性面と前記接合面とに接合される熱可塑性接合層とを含む物品であって、
    前記熱可塑性接合層が粘着付与剤およびゴム、スチレン−イソプレン−スチレン、スチレン−ブタジエン−スチレン、ハロゲン化ブチルゴムおよびこれらの混合物からなる群から選択される化合物を含む接合用組成物を含み、粘着付与剤および前記化合物は溶媒系に溶解または分散していて、組成物の全量を１００質量％として接合組成物は３０質量％以上の溶媒系を含み、
    前記第１の基板が、第１の面と、前記第１の面から離れており、かつ、少なくとも１つの活性部位および／または複数の凹凸形状を含む第２の面とを有し、前記接合層が、前記第２の面に接合されるウェーハ、
    前記凹凸形状は、前記第１の基板の前記裏面から離れている各端面を成し、前記端面の少なくとも１つは、前記端面の他の面よりも、前記第１の基板の前記裏面から更に離れており、前記更に離れている端面は、前記第１の面に平行な平面を規定しており、
    前記平面から前記第２の基板上の前記接合面までの距離は、前記平面および第２の基板の接合面に沿って、５％未満、変化する物品。
16. 前記接合層が、
    前記活性面から前記接合面までの距離として規定される厚さを有し、
    前記厚さの全域にわたって同一の組成物を含有する請求項１５に記載の物品。
17. 前記化合物の少なくとも９５質量％が、非極性溶媒に可溶である請求項１６に記載の物品。
18. 前記組成物が、更に、粘着付与剤、接着促進剤、酸化防止剤、界面活性剤およびそれらの混合物からなる群から選択される成分を含有する請求項１６に記載の物品。
19. 前記第１の基板が、微小電気機械システム装置、表示装置、フレキシブル基板、化合物半導体、低誘電率の誘電体層、誘電体層、イオン注入層、およびシリコン、アルミニウム、タングステン、ケイ化タングステン、ヒ化ガリウム、ゲルマニウム、タンタル、亜硝酸タンタル、ＳｉＧｅ、およびそれらの混合物を含む基板からなる群から選択される請求項１５に記載の物品。
20. 前記第２の基板が、サファイア、セラミック、ガラス、石英、アルミニウム、銀およびシリコンからなる群から選択される材料を含む請求項１５に記載の物品。
21. 前記接合層が、少なくとも１９０℃の軟化温度を有する請求項１５に記載の物品。
22. 溶媒系に溶解または分散された、ポリマーとポリ（ピネン）とを含有し、前記ポリマーが、シクロオレフィン類を有する繰り返しモノマーを含む組成物。
23. 前記組成物が、該組成物の総質量を１００質量％として、５質量％から５０質量％の前記ポリマーと、５０質量％から９５質量％の前記ピネンとを含有する請求項２２に記載の組成物。
24. 前記ピネンが、α‐ピネンおよびβ‐ピネンからなる群から選択される請求項２２に記載の組成物。
25. 前記溶媒系が、リモネンを含有し、前記組成物が、更に、接着促進剤を含有する請求項２２に記載の組成物。
26. 粘着付与剤と、シクロオレフィン類を有する繰り返しモノマーを含むポリマーとを含有する、流動性を有する接合用組成物であって、前記粘着付与剤および前記ポリマーは、溶媒系に分散または溶解され、前記組成物は、該組成物の総質量を１００質量％として、少なくとも３０質量％の溶媒系を含む、流動性を有する接合用組成物。
27. 前記粘着付与剤が、炭化水素樹脂である請求項２６に記載の組成物。
28. 前記溶媒系が、リモネン、メシチレン、キシレン、ドデセン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、メチルイソアミルケトン、エチルアセトアセテートおよびそれらの混合物からなる群から選択される溶媒を含有する請求項２６に記載の組成物。
29. 前記組成物が、更に、酸化防止剤、界面活性剤、接着促進剤およびそれらの混合物からなる群から選択される成分を含有する請求項２６に記載の組成物。
30. 前記成分が、酸化防止剤を含有し、前記酸化防止剤が、フェノール系酸化防止剤およびホスファイト系酸化防止剤からなる群から選択される請求項２９に記載の組成物。
31. 前記組成物が、本質的に、発泡剤および起泡剤を含有しない請求項２６に記載の組成物。
32. 前記組成物が、本質的に、架橋剤を含有しない請求項２６に記載の組成物。
33. 前記組成物が、３５ＭＵ未満のムーニー粘度を有する請求項２６に記載の組成物。
34. 前記組成物が、２５０℃で１，０００ポアズ未満の粘度を有する請求項２６に記載の組成物。
35. 粘着付与剤と、
    ゴム類、スチレン‐イソプレン‐スチレン、スチレン‐ブタジエン‐スチレン、ハロゲン化ブチルゴムおよびそれらの混合物からなる群から選択される化合物とを含有する、流動性を有する接合用組成物であって、
    前記粘着付与剤および化合物は、溶媒系に分散または溶解され、前記組成物は、該組成物の総質量を１００質量％として、少なくとも３０質量％の溶媒系を含有する、流動性を有する接合用組成物。
36. 前記組成物が、更に、シクロオレフィン類を有する繰り返しモノマーを含むポリマーを含有する請求項３５に記載の組成物。
37. 前記化合物が、エチレンプロピレンターポリマー、エチレンプロピレンジエンモノマーおよびそれらの混合物からなる群から選択されるゴムである請求項３５に記載の組成物。
38. 前記粘着付与剤が、炭化水素樹脂である請求項３７に記載の組成物。
39. 前記溶媒系が、リモネン、メシチレン、キシレン、ドデセン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、メチルイソアミルケトン、エチルアセトアセテートおよびそれらの混合物からなる群から選択される溶媒を含有する請求項３５に記載の組成物。
40. 前記組成物が、更に、酸化防止剤、界面活性剤、接着促進剤およびそれらの混合物からなる群から選択される成分を含有する請求項３５に記載の組成物。
41. 前記成分が、酸化防止剤を含有し、前記酸化防止剤が、フェノール系酸化防止剤およびホスファイト系酸化防止剤からなる群から選択される請求項４０に記載の組成物。
42. 前記組成物が、本質的に、発泡剤および起泡剤を含有しない請求項３５に記載の組成物。
43. 前記組成物が、本質的に、架橋剤を含有しない請求項３５に記載の組成物。
44. 前記組成物が、３５ＭＵ未満のムーニー粘度を有する請求項３５に記載の組成物。
45. 前記組成物が、２５０℃で１，０００ポアズ未満の粘度を有する請求項３５に記載の組成物。
46. 前記接合用組成物がさらにシクロオレフィンを有する繰り返しモノマーを含むポリマーを含有する請求項１〜１４のいずれか１項に記載のウェーハの接合方法。

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