JP6546783B2 - 積層体の製造方法及び支持体分離方法 - Google Patents

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Description

本発明は、積層体の製造方法及び支持体分離方法に関する。
近年、ICカード、携帯電話等の電子機器の薄型化、小型化、軽量化等が要求されている。これらの要求を満たすためには、組み込まれる半導体チップについても薄型の半導体チップを使用しなければならない。このため、半導体チップの基となるウエハ基板の厚さ(膜厚)は現状では125μm〜150μmであるが、次世代のチップ用には25μm〜50μmにしなければならないといわれている。したがって、上記の膜厚のウエハ基板を得るためには、ウエハ基板の薄板化工程が必要不可欠である。
ウエハ基板は、薄板化により強度が低下するので、薄板化したウエハ基板の破損を防ぐために、製造プロセス中は、ウエハ基板にサポートプレートを貼り合わされた状態で自動搬送しながら、ウエハ基板上に回路等の構造物を実装する。そして、製造プロセス後に、ウエハ基板とサポートプレートとを分離する。そこで、これまでに、ウエハから支持体を剥離する様々な方法が用いられている。
特許文献1には、機台に回動可能に配設されるアーム体に接続され、ウエハを把持して搬送するウエハ搬送ロボットにおけるロボットハンドであって、ウエハの外周面を把持する把持部を有して構成されるロボットハンドが記載されている。
特許文献2には、剛性を有する支持体に貼着材を介して貼着された半導体ウエハを剥離する方法であって、貼着材に挿入部材を挿入する挿入工程と、半導体ウエハを支持体から剥離する方向へ付勢しながら貼着材に振動を加える加振工程とを備えた半導体ウエハの剥離方法が記載されている。
特開平11−116046号公報(1999年4月27日公開) 特開平2006−32506号公報(2006年2月2日公開)
特許文献1は、基板と支持体とを分離するときに、基板が破損することを防止することができる積層体の製造方法、及び、積層体から支持体を分離する方法を開示するものではない。
また、特許文献2に記載された支持体分離方法では、接着層にブレードを挿入して基板と支持体とを剥離する。また、特許文献2に記載された積層体には、基板と支持体とを首尾よく分離するための工夫がなされていない。このため、ブレードが積層体の基板に接触したときに、基板が破損するおそれがある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板と支持体とを分離するときに基板が破損することを防止することができる積層体の製造方法及びその関連技術を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、首尾よく基板と支持体とを分離することができる積層体の製造方法を見出し、以下の発明を完成させた。
本発明に係る積層体の製造方法は、基板と、上記基板を支持する支持体とを有し、上記基板及び上記支持体における互いに対向する二面のうちの一方の面に、赤外線が照射されると変質する分離層が設けられ、上記基板と上記支持体とが、離型剤を含む第一接着層を介して積層されてなる積層体の製造方法であって、上記基板又は上記支持体のうちの一方の周縁部分のみに、上記分離層を形成する分離層形成工程と、上記基板及び上記支持体を、上記分離層と上記第一接着層とを介して積層する積層工程と、を包含していることを特徴とする。
本発明は、基板と支持体とを分離するときに基板が破損することを防止することができる積層体の製造方法とその関連技術を提供することができるという効果を奏する。
本発明の第一の実施形態に係る積層体の製造方法及び支持体分離方法の概略を説明する図である。 本発明の第二の実施形態に係る積層体の製造方法及び支持体分離方法の概略を説明する図である。
<第一の実施形態に係る積層体の製造方法>
図1の(a)〜(e)を用いて、本発明の一実施形態(第一の実施形態)に係る積層体10の製造方法について詳細に説明する。
図1の(a)及び(b)に示すように、本実施形態に係る積層体10の製造方法は、サポートプレート(支持体)2の基板1に対向する側の面の周縁部分のみに分離層4を形成する分離層形成工程を包含している。
上記構成によれば、サポートプレート2の一方の平面部の全面に分離層形成用組成物を形成する場合よりも、分離層形成用組成物の使用量を低減することができる。従って、分離層を形成するためのコストを低減することができる。
また、本実施形態に係る積層体10の製造方法は、基板1上に、離型剤を含んでいる第一接着層3を形成する接着層形成工程(図1の(c)及び(d))と、基板1とサポートプレート2とを、第一接着層3と分離層4とを介して積層する積層工程(図1の(e))とを包含している。
上記構成によれば、サポートプレート2の周縁部分にのみ形成されている分離層4を変質させ、基板1とサポートプレート2とを分離するときに基板1が破損することを防止することができる積層体10を好適に製造することができる。
〔分離層形成工程〕
図1の(a)及び(b)に示すように、分離層形成工程では、サポートプレート2の一方の平面部における周縁部分、好ましくは周縁部分全周のみに分離層4を形成する。
本実施形態に係る積層体10の製造方法では、図1の(a)に示すサポートプレート2に反応性ポリシルセスキオキサンを溶剤に溶解した溶液である分離層形用組成物を周縁部分に塗布する。その後、当該分離層形用組成物を塗布したサポートプレート2を加熱することによって、反応性ポリシルセスキオキサンをサポートプレート2の周縁部分にて重合させる。これによって、図1(b)に示すように、サポートプレート2の周縁部分に分離層4を形成する。
[サポートプレート2]
サポートプレート2は、基板の薄化、搬送、実装等のプロセス時に、基板の破損又は変形を防ぐために基板1を支持するためのものである。図1の(a)に示すサポートプレート2は、上面視における形状が、円形である平板状の支持体である。また、本実施形態に係る積層体の製造方法では、サポートプレート2は、上記分離層を変質させる赤外線を透過し得るものである。赤外線を透過し得るサポートプレート2としては、シリコンからなる支持体を挙げることができる。
シリコンからなるサポートプレート2を用いることによって基板1を好適に支持することができる。また、反応性ポリシルセスキオキサンを重合させることで得られる分離層4を変質させることができる波長の光を好適に透過させることができる。
(分離層形成用組成物の塗布)
分離層形成工程では、サポートプレート2の一方の平面部における周縁部分にのみに、反応性ポリシルセスキオキサンを含んでいる分離層形成用組成物を、スピンコート法により塗布する。より具体的には、サポートプレート2をスピンチャック等の載置台に固定して回転させつつ、上面視における形状が円形であるサポートプレート2の周縁部分に向かって、EBR(Edge Bead Removal)ノズルを用いて分離層形成用組成物を塗布する。これにより、サポートプレート2の周縁部分のみに、首尾よく分離層4を形成することができる。なお、インクジェット法により、分離層形成用組成物をサポートプレート2の周縁部に形成してもよい。
(加熱による反応)
分離層形成工程では、周縁部分に分離層形成用組成物を塗布したサポートプレート2を加熱することにより、分離層形成用組成物に含まれている反応性ポリシルセスキオキサンをサポートプレート2上において重合させる。分離層形成工程において、サポートプレート2に塗布された反応性ポリシルセスキオキサンを加熱するための温度は、100℃以上、500℃以下であることが好ましく、200℃以上、400℃以下であることがより好ましい。100℃以上、500℃以下の温度で反応性ポリシルセスキオキサンを加熱すれば、反応性ポリシルセスキオキサンを好適に重合させることができ、分離層4の耐熱性及び耐薬品性を高めることができる。このように、耐熱性及び耐薬品性が高められた分離層4をサポートプレート2の周縁部分のみに首尾よく形成することができることも、本実施形態に係る積層体10の製造方法が包含している分離層形成工程の利点の1つである。
反応性ポリシルセスキオキサンを加熱する時間は、5分間以上、120分間以下であることが好ましく、30分間以上、120分間以下であることがより好ましい。反応性ポリシルセスキオキサンを加熱する時間が5分間以上、120分間以下であれば、反応性ポリシルセスキオキサンを好適に反応させつつ、分離層4から溶剤を熱により蒸発させ、十分に除去することができる。また、反応性ポリシルセスキオキサンが重合するときに生じる副生成物である水分を好適に除去することができる。従って、積層体10を形成した後に、分離層4に残存する溶剤又は水分等によってサポートプレート2と分離層4との間にボイドが発生することを防止することができる。
分離層形成工程では、サポートプレート2の外周端部から内側に向かって、0.5mm以上、10mm以下の範囲内の幅の周縁部分に分離層4を形成することが好ましく、1mm以上、5mm以下の範囲内の幅の周縁部分に分離層4を形成することがより好ましく、2mm以上、3mm以下の範囲内の幅の周縁部分に分離層4を形成することが最も好ましい。
分離層4の厚さ(膜厚)は、例えば、0.05μm以上、50μm以下の範囲内であることが好ましく、1μm以上、20μm以下の範囲内の厚さであることがより好ましく、2μm以上、10μm以下の範囲内の厚さであることが最も好ましい。分離層4の厚さが0.05μm以上、50μm以下の範囲に収まっていれば、短時間の赤外線の照射及び低エネルギーの赤外線の照射によって、分離層4に所望の変質を生じさせることができる分離層を形成することができる。また、予備処理工程において赤外線を照射することで分離層を変質させ、分離層を脆くするという観点からは、分離層の膜厚は、0.05μm以上、50μm以下の範囲内において、厚いほうがより好ましい。また、予備処理工程において、分離層に向かって照射された赤外線が、当該分離層及び第一接着層を透過し、基板に照射されることを防止するという観点においても、分離層の膜厚は、0.05μm以上、50μm以下の範囲内において、厚いほうがより好ましい。
[分離層4]
分離層4は、赤外線を照射することによって変質させることができる層である。また、分離層4を形成することにより、積層体10におけるサポートプレート2の周縁部分において、分離層4と第一接着層3との密着性を高めることができる。
本実施形態に係る積層体10の製造方法では、分離層4は、分離層形成用組成物に含まれている反応性ポリシルセスキオキサンを加熱することで重合させることにより、サポートプレート2の周縁部分に形成される。
(分離層形成用組成物)
分離層形成用組成物は、分離層4を形成するための組成物であり、反応性ポリシルセスキオキサンを含んでいる。また、分離層形成用組成物は、積層体10の基板1に対して行なう様々な処理を考慮し、さらに、溶剤、架橋性基含有シロキサン及びその他の成分を含んでいてもよい。
(反応性ポリシルセスキオキサン)
本明細書中において、反応性ポリシルセスキオキサンとは、ポリシルセスキオキサン骨格の末端にシラノール基、又は、加水分解することによってシラノール基を形成することができる官能基を有するポリシルセスキオキサンであり、当該シラノール基又はシラノール基を形成することができる官能基を縮合することによって、互いに重合することができるものである。また、反応性ポリシルセスキオキサンは、シラノール基、又は、シラノール基を形成することができる官能基を備えていれば、ランダム構造、籠型構造、ラダー構造等のシルセスキオキサン骨格を備えたものを採用することができる。
また、反応性ポリシルセスキオキサンは、下記式(1)に示す構造を有していることがより好ましい。
Figure 0006546783
式(1)中、R’は、それぞれ独立して、水素及び炭素数1以上、10以下のアルキル基からなる群より選択され、水素及び炭素数1以上、5以下のアルキル基からなる群より選択されることがより好ましい。R’が、水素又は炭素数1以上、10以下のアルキル基であれば、分離層形成工程における加熱によって、式(1)によって表される反応性ポリシルセスキオキサンを好適に縮合させることができる。
式(1)中、mは、1以上、100以下の整数であることが好ましく、1以上、50以下の整数であることがより好ましい。反応性ポリシルセスキオキサンは、式(1)で表される繰り返し単位を備えることによって、他の材料を用いて形成するよりもSi−O結合の含有量が高く、赤外線(0.78μm以上、1000μm以下)、好ましくは遠赤外線(3μm以上、1000μm以下)、さらに好ましくは波長9μm以上、11μm以下における吸光度の高い分離層4を形成することができる。
また、式(1)中、Rは、それぞれ独立して、互いに同じか、又は異なる有機基である。ここで、Rは、例えば、アリール基、アルキル基、及び、アルケニル基等であり、これらの有機基は置換基を有していてもよい。
Rがアリール基である場合、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基等を挙げることができ、フェニル基であることがより好ましい。また、アリール基は、炭素数1〜5のアルキレン基を介してポリシルセスキオキサン骨格に結合していてもよい。
Rがアルキル基である場合、アルキル基としては、直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基を挙げることができる。また、Rがアルキル基である場合、炭素数は1〜15であることが好ましく、1〜6であることがより好ましい。また、Rが、環状のアルキル基である場合、単環状又は二〜四環状の構造をしたアルキル基であってもよい。
Rがアルケニル基である場合、アルキル基の場合と同様に、直鎖状、分岐状、又は環状のアルケニル基を挙げることができ、アルケニル基は、炭素数が2〜15であることが好ましく、2〜6であることがより好ましい。また、Rが、環状のアルケニル基である場合、単環状又は二〜四環状の構造をしたアルケニル基であってもよい。アルケニル基としては、例えば、ビニル基、及びアリル基等を挙げることができる。
また、Rが有し得る置換基としては、水酸基及びアルコキシ基等を挙げることができる。置換基がアルコキシ基である場合、直鎖状、分岐状、又は環状のアルキルアルコキシ基を挙げることができ、アルコキシ基における炭素数は1〜15であることが好ましく、1〜10であることがより好ましい。
また、一つの観点において、反応性ポリシルセスキオキサンのシロキサン含有量は、70mol%以上、99mol%以下であることが好ましく、80mol%以上、99mol%以下であることがより好ましい。反応性ポリシルセスキオキサンのシロキサン含有量が70mol%以上、99mol%以下であれば、赤外線(好ましくは遠赤外線、さらに好ましくは波長9μm以上、11μm以下の光)を照射することによって好適に変質させることができる分離層を形成することができる。
また、一つの観点において、反応性ポリシルセスキオキサンの重量平均分子量(Mw)は、500以上、50000以下であることが好ましく、1000以上、10000以下であることがより好ましい。反応性ポリシルセスキオキサンの重量平均分子量が1000以上、10000以下であれば、溶剤に好適に溶解させることができ、支持体上に好適に塗布することができる。
反応性ポリシルセスキオキサンとして用いることができる市販品としては、例えば、小西化学工業株式会社製のSR−13、SR−21、SR−23及びSR−33等を挙げることができる。
(架橋性基含有シロキサン)
また、分離層形成用組成物は、架橋性基含有シロキサンを含んでいることがより好ましい。
本明細書において、架橋性基含有シロキサンとは、下記式(2)に示すように、シロキサン骨格の側鎖に架橋性基を有している化合物を示す。上記架橋性基は、エポキシ基、アルコキシ基、カルボキシル基、カルボニル基、水酸基等が挙げられ、中でもエポキシ基が好ましい。なお、反応性ポリシルセスキオキサンと架橋性基含有シロキサンとは、上記式(1)にて示される構造と、下記式(2)にて示される構造が明確に異なっている点、特に反応性ポリシルセスキオキサンが、必ずラダー型の構造を有する点において、両者は異なる物である。また、両者のSi−O結合からなる主鎖に結合する側鎖の種類が異なる点、すなわち、架橋性基含有シロキサンの側鎖には必ず架橋性基、好ましくはエポキシ基が含まれる点においても、両者は異なる物である。
−(SiO2/3(R))−(SiO2/3(R))−・・(2)
(ここで、Rは、架橋性基であり、Rは、アルキル基、アリール基または芳香族基から選択される。m、nは、上記ポリシロキサン中の全構造単位に対する上記添え字が付された構造単位のモル百分率を表し、n+m=100%であり、n>0である)。
架橋性基含有シロキサンは、加熱されることにより、上記架橋性基において互いに架橋重合することによって重合体を形成することができる。その際、架橋性基含有シロキサンを含む溶液に、さらに熱酸発生剤を含むことが、上述したカチオン重合性の架橋性基において架橋重合を発生させるために好適である。
架橋性基含有シロキサンは、分離層4の形成工程において、反応性ポリシルセスキオキサンと併用される。
架橋性基含有シロキサンは、シロキサン骨格において、反応性ポリシルセスキオキサンと同様にSi−O結合を有するため、上記反応性ポリシルセスキオキサンおよび上記架橋性基含有シロキサンの重合体から構成された分離層4は、反応性ポリシルセスキオキサンの重合体から構成された分離層と同等のレーザ反応性、およびレーザ吸収性を示し得る。
また、架橋性基含有シロキサンの側鎖に存在する架橋性基が、分子間にて相互に架橋重合することによって、その重合体を含む分離層4それ自体の耐薬品性を向上させることができる。
なお、分離層4それ自体の耐薬品性を十分向上させることができるという観点から、上記架橋性基シロキサンの使用量は、分離層4における、上記反応性ポリシルセスシロキサンおよび上記架橋性基含有シロキサンの合計重量に対して、10重量%以上、90重量%以下が好ましく、20重量%以上、60重量%以下がより好ましい。
分離層4のレーザ反応性、耐熱性等の物性に優れた積層体を製造するという観点において、上記架橋性基含有シロキサンは、以下の一般式(2−1)にて示されるエポキシシロキサンが好ましい。
Figure 0006546783
(式中、Rはエポキシ基またはオキセタニル基を含有する基であり、Rはアルキル基またはアリール基であり、添え字mおよびnは、上記ポリシロキサン中の全構造単位に対する上記添え字が付された構造単位のモル百分率を表し、mは50〜90モル%であり、nは10〜50モル%である。ただし、mおよびnの合計は100モル%である。)。
上記エポキシシロキサンの具体例として、以下の式にて示されるポリマーE、ポリマーF、並びに、信越シリコーン株式会社製の商品名X−22−2046およびKF−102等が挙げられる:
ポリマーE:下記式(2−2)で表されるポリマー(質量平均分子量:1000〜20000)
Figure 0006546783
(式(2−2)中、添え字m1およびn1は、ポリマーE中の全構造単位に対する上記添え字が付された構造単位のモル百分率を表し、m1=50〜90モル%であり、n1=10〜50モル%である。ただし、m1およびn1の合計は100モル%である。)
ポリマーF:下記式(2−3)で表されるポリマー(質量平均分子量:1000〜20000)
Figure 0006546783
(式(2−3)中、添え字m2、n2、およびn3は、ポリマーF中の全構造単位に対する上記添え字が付された構造単位のモル百分率を表し、m2=50〜90モル%、n2=1〜10モル%、n3=5〜50モル%である。)。
(溶剤)
分離層形成用組成物を調製するための溶剤は、反応性ポリシルセスキオキサン及び架橋性基含有シロキサンを溶解することができるものであればよく、以下に示す溶剤を用いることができる。
溶剤としては、例えば、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、ドデカン及びトリデカン等の直鎖状の炭化水素;炭素数4から15の分岐鎖状の炭化水素;例えば、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、ナフタレン、デカヒドロナフタレン及びテトラヒドロナフタレン等の環状炭化水素、p−メンタン、o−メンタン、m−メンタン、ジフェニルメンタン、1,4−テルぺン、1,8−テルぺン、ボルナン、ノルボルナン、ピナン、ツジャン、カラン、ロンギホレン、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、メントール、イソメントール、ネオメントール、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、ジヒドロターピニルアセテート、1,4−シネオール、1,8−シネオール、ボルネオール、カルボン、ヨノン、ツヨン、カンファー、d−リモネン、l−リモネン及びジペンテン等のテルペン系溶剤;γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン(CH)、メチル−n−ペンチルケトン、メチルイソペンチルケトン及び2−ヘプタノン等のケトン類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール及びジプロピレングリコール等の多価アルコール類;エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、又はジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、前記多価アルコール類又は前記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテル又はモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体;ジオキサンのような環式エーテル類、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、メトキシブチルアセテート、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル及びエトキシプロピオン酸エチル等のエステル類;アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール及びブチルフェニルエーテル等の芳香族系有機溶剤等を挙げることができる。
溶剤としては、多価アルコール類の誘導体であることが好ましい。多価アルコール類の誘導体としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)等が挙げられ、PGMEA又はPGMEであることが好ましく、PGMEAであることがより好ましい。
(分離層形成用組成物におけるその他の成分)
なお、分離層形成用組成物には、その他の成分として、熱酸発生剤を含ませるとよい。熱酸発生剤は、加熱されることにより、酸(H)を生成する化合物である。これにより、分離層形成用組成物をサポートプレート2上に塗布し、加熱するときに生成される酸(H)によって、反応性ポリシルセスキオキサンの反応を促進させることができる。また、架橋性基含有シロキサンにおける、例えば、エポキシ基などの架橋性含有基の重合反応を開始させることができる。従って、分離層形成用組成物に熱酸発生剤を含ませることで、分離層形成工程において反応性ポリシルセスキオキサン及び架橋性基含有シロキサンを好適に反応させることができ、より好適に分離層を形成することができ、分離層の耐薬品性を高めることができる。
熱酸発生剤は、加熱することにより酸(H)を生成する化合物であればよく、例えば、K−PURE CXC−1821(KING INDUSTRY社製)であり得る。発生したHにより、架橋性基含有シロキサンの重合を好適に開始することができる。発生したHにより、架橋性基含有シロキサンの重合を好適に開始することができる。
熱酸発生剤としては、公知のものから適宜選択して用いればよく、トリフルオロメタンスルホン酸塩、三フッ化ホウ素エーテル錯化合物、六フッ化リン酸塩、パーフルオロブタンスルホン酸、三フッ化ホウ素等のカチオン系又はプロトン酸触媒等を用いることができる。中でも、六フッ化リン酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸、パーフルオロブタンスルホン酸が好まく、トリフルオロメタンスルホン酸がより好ましい。
その具体例としては、トリフルオロメタンスルホン酸ジエチルアンモニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリエチルアンモニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジイソプロピルアンモニウム、トリフルオロメタンスルホン酸エチルジイソプロピルアンモニウム等が挙げられる。また、酸発生剤としても用いられる芳香族オニウム塩のうち、熱によりカチオン種を発生するものがあり、これらも熱カチオン重合開始剤として用いることができる。例えば、サンエイドSI−45、SI−47、SI−60、SI−60L、SI−80、SI−80L、SI−100、SI−100L、SI−110L、SI−145、I−150、SI−160、SI−180L、SI−B3、SI−B3A(三新化学工業(株)製)等が挙げられる。その他にも、CI−2921、CI−2920、CI−2946、CI−3128、CI−2624、CI−2639、CI−2064(日本曹達(株)製)、CP−66、CP−77((株)ADEKA製)、FC−520(3M社製)K−PURE TAG−2396、TAG−2713S、TAG−2713、TAG−2172、TAG−2179、TAG−2168E、TAG−2722、TAG−2507、TAG−2678、TAG−2681、TAG−2679、TAG−2690、TAG−2700、TAG−2710、TAG−2100、CDX−3027、CXC−1615、CXC−1616、CXC−1750、CXC−1738、CXC−1614、CXC−1742、CXC−1743、CXC−1613、CXC−1739、CXC−1751、CXC−1766、CXC−1763、CXC−1736、CXC−1756、CXC−1821、CXC−1802−60(KING INDUSTRY社製)等が挙げられる。
上記のなかでも、トリフルオロメタンスルホン酸塩又は六フッ化リン酸塩が好ましく、トリフルオロメタンスルホン酸塩がより好ましい。
〔第一接着層形成工程〕
第一接着層形成工程では、図1の(c)に示す基板1上に、離型剤と熱可塑性樹脂を含んでいる接着剤を塗布することにより第一接着層3を形成する(図1の(d))。
第一接着層形成工程では、例えば、スピンコート、ディッピング、ローラーブレード、スプレー塗布、スリット塗布等の方法により接着剤を塗布することによって、第一接着層3を形成することができる。また、例えば、接着剤を直接、基板1に塗布する代わりに、接着剤が両面に予め塗布されているフィルム(いわゆる、ドライフィルム)を、基板1に貼付することで第一接着層3を形成してもよい。
第一接着層形成工程では、貼り付けの対象となる基板1及びサポートプレート2の種類、貼り付け後の基板1に施される処理等に応じて第一接着層3の厚さを適宜設定すればよい。第一接着層3の厚さは、10〜150μmの範囲内であることが好ましく、15〜100μmの範囲内であることがより好ましい。
[基板1]
基板1は、サポートプレート2に支持された状態で、薄化、実装等のプロセスに供され得る。本実施形態に係る積層体10の製造方法では、基板1として、シリコンウエハを用いる。なお、当該シリコンウエハ表面には構造物、例えば集積回路、金属バンプ等が実装されていてもよい。
[第一接着層3]
第一接着層3は、基板1とサポートプレート2とを貼り付けるために用いられる。第一接着層3を形成するための接着剤は、離型剤、熱可塑性樹脂、及び溶剤を含んでいる。また、必要に応じて、その他の成分を含んでいてもよい。
なお、第一接着層3を形成するための接着剤に使用する溶剤には、上述の反応性ポリシルセスキオキサン等を含む分離層形成用組成物の溶液を調製するための溶剤と同様のものを用いることができるため、その説明を省略する。
熱可塑性樹脂は、加熱により軟化して塑性を示し、冷却すると固化する樹脂であり、熱可塑性樹脂の接着性によって基板1とサポートプレート2とを接着する。第一接着層3を形成するための接着剤に用いられる熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル系、ノボラック系、ナフトキノン系、炭化水素系、ポリイミド系、エラストマー等の、当該分野において公知の種々の熱可塑性樹脂を用いることができ、エラストマー樹脂、炭化水素樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、ポリサルホン系樹脂及びマレイミド系樹脂等、又はこれらを組み合わせたもの等をより好ましく用いることができる。
(エラストマー)
エラストマーは、主鎖の構成単位としてスチレン単位を含んでいることが好ましく、当該「スチレン単位」は置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、炭素数1〜5のアルコキシアルキル基、アセトキシ基、カルボキシル基等が挙げられる。また、当該スチレン単位の含有量が14重量%以上、50重量%以下の範囲内であることがより好ましい。さらに、エラストマーは、重量平均分子量(Mw)が10,000以上、200,000以下の範囲内であることが好ましい。
スチレン単位の含有量が14重量%以上、50重量%以下の範囲内であり、エラストマーの重量平均分子量が10,000以上、200,000以下の範囲内であれば、後述する炭化水素系の溶剤に容易に溶解するので、より容易且つ迅速に接着層を除去することができる。また、スチレン単位の含有量及び重量平均分子量が上記の範囲内であることにより、ウエハがレジストリソグラフィー工程に供されるときに曝されるレジスト溶剤(例えばPGMEA、PGME等)、酸(フッ化水素酸等)、アルカリ(TMAH等)に対して優れた耐性を発揮する。
なお、エラストマーには、上述した(メタ)アクリル酸エステルをさらに混合してもよい。
また、スチレン単位の含有量は、より好ましくは17重量%以上であり、また、より好ましくは40重量%以下である。
重量平均分子量のより好ましい範囲は20,000以上であり、また、より好ましい範囲は150,000以下である。
エラストマーとしては、スチレン単位の含有量が14重量%以上、50重量%以下の範囲内であり、エラストマーの重量平均分子量が10,000以上、200,000以下の範囲内であれば、種々のエラストマーを用いることができる。例えば、ポリスチレン−ポリ(エチレン/プロピレン)ブロックコポリマー(SEP)、スチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマー(SIS)、スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー(SBS)、スチレン−ブタジエン−ブチレン−スチレンブロックコポリマー(SBBS)、及び、これらの水添物、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロックコポリマー(SEBS)、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロックコポリマー(スチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマー)(SEPS)、スチレン−エチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロックコポリマー(SEEPS)、スチレンブロックが反応架橋型のスチレン−エチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロックコポリマー(SeptonV9461(株式会社クラレ製)、SeptonV9475(株式会社クラレ製))、スチレンブロックが反応架橋型のスチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロックコポリマー(反応性のポリスチレン系ハードブロックを有する、SeptonV9827(株式会社クラレ製))、ポリスチレン−ポリ(エチレン−エチレン/プロピレン)ブロック−ポリスチレンブロックコポリマー(SEEPS−OH:末端水酸基変性)等が挙げられる。エラストマーのスチレン単位の含有量及び重量平均分子量が上述の範囲内であるものを用いることができる。
また、エラストマーの中でも水添物がより好ましい。水添物であれば熱に対する安定性が向上し、分解や重合等の変質が起こりにくい。また、炭化水素系溶剤への溶解性及びレジスト溶剤への耐性の観点からもより好ましい。
また、エラストマーの中でも両端がスチレンのブロック重合体であるものがより好ましい。熱安定性の高いスチレンを両末端にブロックすることでより高い耐熱性を示すからである。
より具体的には、エラストマーは、スチレン及び共役ジエンのブロックコポリマーの水添物であることがより好ましい。熱に対する安定性が向上し、分解や重合等の変質が起こりにくい。また、熱安定性の高いスチレンを両末端にブロックすることでより高い耐熱性を示す。さらに、炭化水素系溶剤への溶解性及びレジスト溶剤への耐性の観点からもより好ましい。
第一接着層3を構成する接着剤に含まれるエラストマーとして用いられ得る市販品としては、例えば、株式会社クラレ製「セプトン(商品名)」、株式会社クラレ製「ハイブラー(商品名)」、旭化成株式会社製「タフテック(商品名)」、JSR株式会社製「ダイナロン(商品名)」等が挙げられる。
第一接着層3を構成する接着剤に含まれるエラストマーの含有量としては、例えば、接着剤組成物全量を100重量部として、50重量部以上、99重量部以下の範囲内が好ましく、60重量部以上、99重量部以下の範囲内がより好ましく、70重量部以上、95重量部以下の範囲内が最も好ましい。これら範囲内にすることにより、耐熱性を維持しつつ、ウエハと支持体とを好適に貼り合わせることができる。
また、エラストマーは、複数の種類を混合してもよい。つまり、接着層3を構成する接着剤は複数の種類のエラストマーを含んでいてもよい。複数の種類のエラストマーのうち少なくとも一つが、主鎖の構成単位としてスチレン単位を含んでいればよい。また、複数の種類のエラストマーのうち少なくとも一つが、スチレン単位の含有量が14重量%以上、50重量%以下の範囲内である、又は、重量平均分子量が10,000以上、200,000以下の範囲内であれば、本発明の範疇である。また、接着層3を構成する接着剤において、複数の種類のエラストマーを含む場合、混合した結果、スチレン単位の含有量が上記の範囲内となるように調整してもよい。例えば、スチレン単位の含有量が30重量%である株式会社クラレ製のセプトン(商品名)のSepton4033と、スチレン単位の含有量が13重量%であるセプトン(商品名)のSepton2063とを重量比1対1で混合すると、接着剤に含まれるエラストマー全体に対するスチレン含有量は21〜22重量%となり、従って14重量%以上となる。また、例えば、スチレン単位が10重量%のものと60重量%のものとを重量比1対1で混合すると35重量%となり、上記の範囲内となる。本発明はこのような形態でもよい。また、接着層3を構成する接着剤に含まれる複数の種類のエラストマーは、全て上記の範囲内でスチレン単位を含み、且つ、上記の範囲内の重量平均分子量であることが最も好ましい。
(炭化水素樹脂)
炭化水素樹脂は、炭化水素骨格を有し、単量体組成物を重合してなる樹脂である。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)、並びに、テルペン樹脂、ロジン系樹脂及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。
樹脂(A)としては、シクロオレフィン系モノマーを含む単量体成分を重合してなる樹脂であってもよい。具体的には、シクロオレフィン系モノマー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を含む単量体成分を付加(共)重合させた樹脂等が挙げられる。
樹脂(A)を構成する単量体成分に含まれる上記シクロオレフィン系モノマーとしては、例えば、ノルボルネン、ノルボルナジエン等の二環体、ジシクロペンタジエン、ヒドロキシジシクロペンタジエン等の三環体、テトラシクロドデセン等の四環体、シクロペンタジエン三量体等の五環体、テトラシクロペンタジエン等の七環体、又はこれら多環体のアルキル(メチル、エチル、プロピル、ブチル等)置換体、アルケニル(ビニル等)置換体、アルキリデン(エチリデン等)置換体、アリール(フェニル、トリル、ナフチル等)置換体等が挙げられる。これらの中でも特に、ノルボルネン、テトラシクロドデセン、又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。
樹脂(A)を構成する単量体成分は、上述したシクロオレフィン系モノマー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、アルケンモノマーを含有することが好ましい。アルケンモノマーとしては、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−オレフィン等が挙げられる。アルケンモノマーは、直鎖状であってもよいし、分岐鎖状であってもよい。
また、樹脂(A)を構成する単量体成分として、シクロオレフィンモノマーを含有することが、高耐熱性(低い熱分解、熱重量減少性)の観点から好ましい。樹脂(A)を構成する単量体成分全体に対するシクロオレフィンモノマーの割合は、5モル%以上であることが好ましく、10モル%以上であることがより好ましく、20モル%以上であることがさらに好ましい。また、樹脂(A)を構成する単量体成分全体に対するシクロオレフィンモノマーの割合は、特に限定されないが、溶解性及び溶液での経時安定性の観点からは80モル%以下であることが好ましく、70モル%以下であることがより好ましい。
また、樹脂(A)を構成する単量体成分として、直鎖状又は分岐鎖状のアルケンモノマーを含有してもよい。樹脂(A)を構成する単量体成分全体に対するアルケンモノマーの割合は、溶解性及び柔軟性の観点からは10〜90モル%であることが好ましく、20〜85モル%であることがより好ましく、30〜80モル%であることがさらに好ましい。
なお、樹脂(A)は、例えば、シクロオレフィン系モノマーとアルケンモノマー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上で好ましい。
単量体成分を重合するとき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。
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株式会社製の「TOPAS」、三井化学株式会社製の「APEL」、日本ゼオン株式会社製の「ZEONOR」及び「ZEONEX」、JSR株式会社製の「ARTON」等が挙げられる。
樹脂(A)のガラス転移温度(Tg)は、60℃以上であることが好ましく、70℃以上であることが特に好ましい。樹脂(A)のガラス転移温度が60℃以上であると、積層体が高温環境に曝されたときに接着層3の軟化をさらに抑制することができる。
樹脂(B)は、テルペン系樹脂、ロジン系樹脂及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、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る。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る。石油樹脂としては、例えば、脂肪族又は芳香族石油樹脂、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、水添石油樹脂がより好ましい。
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80〜160℃であると、積層体が高温環境に曝されたときに軟化することを抑制することができ、接着不良を生じない。
樹脂(B)の重量平均分子量(Mw)は特に限定されないが、300〜3,000であることが好ましい。樹脂(B)の重量平均分子量が300以上であると、耐熱性が十分なものとなり、高温環境下において脱ガス量が少なくなる。一方、樹脂(B)の重量平均分子量が3,000以下であると、炭化水素系溶剤への接着層の溶解速度が良好なものとなる。このため、支持体を分離した後の基板上の接着層の残渣を迅速に溶解し、除去することができる。なお、本実施形態における樹脂(B)の重量平均分子量は、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、樹脂として、樹脂(A)と樹脂(B)とを混合したものを用いてもよい。混合することにより、耐熱性が良好なものとなる。例えば、樹脂(A)と樹脂(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、高温環境時の熱耐性、及び柔軟性に優れるので好ましい。
例えば、下記化学式(3)で表される繰り返し単位及び下記化学式(4)で表される繰り返し単位の共重合体であるシクロオレフィンコポリマーを接着成分の樹脂として用いることができる。
Figure 0006546783
(化学式(4)中、nは0又は1〜3の整数である。)。
このようなシクロオレフィンコポリマーとしては、APL 8008T、APL 8009T、及びAPL 6013T(全て三井化学株式会社製)等を使用することができる。
(アクリル−スチレン系樹脂)
アクリル−スチレン系樹脂としては、例えば、スチレン又はスチレンの誘導体と、(メタ)アクリル酸エステル等とを単量体として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、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又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、分岐鎖状であってもよい。
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又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の直鎖状又は分岐鎖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。
(ポリサルホン系樹脂)
第一接着層3を形成すための接着剤は、ポリサルホン系樹脂を含んでいることが好ましい。第一接着層3をポリサルホン系樹脂によって形成することにより、高温において積層体10を処理しても、その後の工程において接着層を溶解し、基板からサポートプレートを剥離することが可能な積層体10を製造することができる。
ポリサルホン系樹脂は、下記一般式(5)で表される構成単位、及び、下記一般式(6)で表される構成単位のうちの少なくとも1種の構成単位からなる構造を有している。
Figure 0006546783
ここで、一般式(5)のR、R及びR、並びに一般式(6)中のR及びRは、それぞれ独立してフェニレン基、ナフチレン基及びアントリレン基からなる群より選択され、X’は、炭素数が1以上、3以下のアルキレン基である。
ポリサルホン系樹脂は、式(5)で表されるポリサルホン構成単位及び式(6)で表されるポリエーテルサルホン構成単位のうちの少なくとも1つを備えていることによって、基板1とサポートプレート2とを貼り付けた後、高い温度条件において基板1を処理しても、分解及び重合等により接着層3が不溶化することを防止することができる積層体10を形成することができる。また、ポリサルホン系樹脂は、上記式(5)で表されるポリサルホン構成単位からなるポリサルホン樹脂であれば、より高い温度に加熱しても安定である。このため、洗浄後の基板に接着層に起因する残渣が発生することを防止することができる。
ポリサルホン系樹脂の重量平均分子量(Mw)は、30,000以上、70,000以下の範囲内であることが好ましく、30,000以上、50,000以下の範囲内であることがより好ましい。ポリサルホン系樹脂の重量平均分子量が、30,000以上の範囲内であれば、例えば、300℃以上の高い温度において用いることができる接着剤組成物を得ることができる。また、ポリサルホン系樹脂の重量平均分子量が、70,000以下の範囲内であれば、溶剤によって好適に溶解することができる。つまり、溶剤によって好適に除去することができる接着剤組成物を得ることができる。
(マレイミド系樹脂)
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等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。
なお、光硬化性樹脂(例えば、UV硬化性樹脂)以外の樹脂を用いて接着層3を形成することが好ましい。光硬化性樹脂以外の樹脂を用いることで、接着層3の剥離又は除去の後に、被支持基板の微小な凹凸の周辺に残渣が残ることを防ぐことができる。特に、接着層3を構成する接着剤としては、あらゆる溶剤に溶解するものではなく、特定の溶剤に溶解するものが好ましい。これは、基板1に物理的な力を加えることなく、接着層3を溶剤に溶解させることによって除去可能なためである。接着層3の除去に際して、強度が低下した基板1からでさえ、基板1を破損させたり、変形させたりせずに、容易に接着層3を除去することができる。
[離型剤]
第一接着層3は、離型剤を含んでいる。第一接着層3が離型剤を含んでいることにより、基板1及びサポートプレート2に対する第一接着層3の接着性を調整することができる。これによって、基板1に所望の処理を行なった後、基板1からサポートプレート2を首尾よく分離することが可能な積層体10を形成することができる。
離型剤としては、例えば、シリコーン(Silicone)を挙げることができる。より具体的には、シリコーンには、シリコーンオイルが挙げられ、具体的にはストレートシリコーンオイル、変性シリコーンオイル及び変性シリコーンオイルの硬化物等が挙げられる。
(ストレートシリコーンオイル)
ストレートシリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル及びメチルハイドロジェンシリコーンオイル等を挙げることができる。これらストレートシリコーンオイルには、一例として、信越化学工業社製の商品を挙げることができ、例えば、KF96−10、KF96−100、KF96−1000、KF96H−10000、KF96H−12500及びKF96H−10000等のジメチルシリコーンオイル;KF50−100、KF54及びKF56等のメチルフェニルシリコーンオイル;KF99及びKF9901等のメチルハイドロジェンシリコーンオイルを挙げることができる。
(変性シリコーンオイル)
変性シリコーンオイルは、ジメチルシリコーンの末端及び側鎖の少なくとも1部に官能基を導入することによって変性したシリコーンである。つまり、変性シリコーンオイルは、両末端型、片末端型、側鎖型及び側鎖両末端型の変性シリコーンのいずれかに該当する。
変性シリコーンオイルとしては、例えば、下記化学式(7)から(10)で表される、ポリジメチルシロキサン骨格を備えた化合物を挙げることができる。
Figure 0006546783
(化学式(7)及び(8)中、mは1以上の整数であり、より好ましくは、10以上、1000以下の整数であり、さらに好ましくは20以上、500以下の整数である。また、化学式(9)及び(10)中、pは1以上の整数であり、より好ましくは10以上、1000以下の整数であり、さらに好ましくは20以上、500以下の整数である。qは1以上の整数であり、より好ましくは10以上、1000以下の整数であり、さらに好ましくは20以上、500以下の整数である。また、化学式(7)〜(10)において、Rは、カルビノール基、エポキシ基、アミノ基、アクリル基、メタクリル基、カルボキシル基、フェノール基、メルカプト基、アルキル基、アラルキル基、ジオール、シラノール基、ポリエーテル、カルボン酸無水物、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド、及びメチルスチリル基を導入することができる官能基である。また、シラノール基を導入する場合、Rは水酸基であり得る。)
また、Rがポリエーテルを導入することができる官能基である場合、Rは以下の化学式(11)によって表すことができる。
Figure 0006546783
(化学式(11)中、Rは、例えば、アルキレン基等の有機基であり、Rは、水素原子、又はアリール基、若しくはシクロアルキル基で置換されてもよい直鎖状又は分枝状のアルキル基等である。また、a及びbは、aは0以上、30以下の整数であり、bは0以上、30以下の整数であり、60≧a+b≧1の条件を満たす。)
また、変性シリコーンオイルの官能基当量は、限定されるものではないが、例えば、1g/mol以上、100000g/mol以下であり、好ましくは10g/mol以上、5000g/mol以下であることが好ましい。
また、変性シリコーンが、例えば、カルビノール基、フェノール基及びポリエーテル等の水酸基を導入することができる官能基によって変性されている場合、当該変性シリコーンの水酸基価は、20mgKOH/g以上、500mgKOH/g以下であることが好ましい。
これら変性シリコーンのオイルには、一例として、信越化学工業社製の商品を挙げることができ、例えば、X−22−4039、X−22−4015、KF6000、KF6001、KF6002、KF6003、及びX−22−170DX等のカルビノール変性シリコーンオイル;X−22−163A、X−22−163B、X−22−163C、X−22−2000、X−22−4741、KF1005及びX−22−169B、X−22−173DX等のエポキシ変性シリコーンオイル;KF393、KF865、X−22−9409、X−22−3939A及びX−22−161B等のアミノ変性シリコーンオイル;X−22−2445及びX−22−1602等のアクリル変性シリコーンオイル;X−22−164B及びKF2012等のメタクリル変性シリコーンオイル;X−22−3701E及びX−22−X−22−162C等のカルボキシル変性シリコーンオイル;KF2200等のフェノール変性シリコーンオイル;KF2001及びX−22−167B等のメルカプト変性シリコーンオイル;KF414及びKF4003等のアルキル変性シリコーンオイル;KF410及びX−22−1877等のアラルキル変性シリコーンオイル;X−22−176DX及びX−22−176GX−A等のジオール変性シリコーンオイル;X−22−4272、KF945、KF6011、KF6123及びX−22−2516等のポリエーテル変性シリコーンオイル;X−21−5841及びKF9701等のシラノール末端シリコーンオイルを挙げることができる。
変性シリコーンオイルは、接着剤に使用する熱可塑性樹脂の種類に応じて、適宜選択することができる。例えば、熱可塑性樹脂として、炭化水素樹脂及びエラストマーを用いる場合、カルビノール基、エポキシ基、アミノ基、アクリル基、メタクリル基、カルボキシル基、フェノール基、メルカプト基、シラノール基、ジオール及びポリエーテル等の極性が高い官能基を導入することによって変性されたシリコーンオイルを離型剤として用いることがより好ましい。
炭化水素樹脂及び水添スチレンエラストマーを始めとするエラストマーは、極性が低い化学的構造を備えている。このため、極性の高い官能基を導入した変性シリコーンオイルを配合すれば、第一接着層3の表面に当該変性シリコーンオイルをより好適に滲み出させることができる。従って、図1の(e)に示す積層体10における第一接着層3と基板1との界面、及び第一接着層3とサポートプレート2との界面の両方における接着性をより好適に調整することができる接着剤を得ることができる。
つまり、極性の高い官能基を導入した変性シリコーンオイルを配合すれば、炭化水素樹脂及び水添スチレンエラストマーを始めとするエラストマー等の高い耐熱性を備えた接着剤の接着性を好適に調整することができる。
また、離型剤として、ジメチルシリコーンオイル、並びに、アルキル基、フェニル基及びアラルキル基等の極性の低い官能基を導入した変性シリコーンを用いることもできる。つまり、これらジメチルシリコーンオイル及び変性シリコーンオイル等のシリコーンは、接着剤に使用する熱可塑性樹脂及び可塑剤等の極性等に応じて適宜選択して用いればよい。
ジメチルシリコーンオイル又は変性シリコーンオイルの25℃における動粘度は、20mm/s以上であること好ましく、40mm/s以上であることがより好ましく、60mm/s以上であることが最も好ましい。ジメチルシリコーンオイル又は変性シリコーンオイルの25℃における動粘度が20mm/s以上であれば、シリコーンオイルが蒸発することを防止することができる。このため、例えば、160℃以上という高温において処理される積層体においても、接着剤を用いることができる。
また、ジメチルシリコーンオイル又は変性シリコーンオイルは、熱可塑性樹脂に混合することができればよく、限定されないが、25℃における動粘度が1,000,000mm/s以下のものを用いるとよい。25℃における動粘度が1,000,000mm/s以下のジメチルシリコーンオイル又は変性シリコーンオイルであれば、好適に熱可塑性樹脂に混合することができ、接着層の接着性を調整することができる。
また、熱可塑性樹脂の総量に対するジメチルシリコーンオイル又は変性シリコーンオイルの配合量は、熱可塑性樹脂の種類、熱可塑性樹脂の種類及び離型剤の種類に応じて適宜調整すればよい。このため、限定されるものではないが、例えば、離型剤が、熱可塑性樹脂の総量に対して、0.01重量%以上、10重量%以下の範囲内で配合されていることが好ましく、0.1重量%以上、5重量%以下の範囲内で配合されていることがより好ましく、1重量%以上、3重量%以下の範囲内で配合されていることが最も好ましい。ジメチルシリコーンオイル又は変性シリコーンオイルが、熱可塑性樹脂の総量に対して、0.01重量%以上、10重量%以下の範囲内で配合されていれば、基板1とサポートプレート2とを好適に貼り付けることができる。また、サポートプレート2に分離層を形成しなくても、基板1からサポートプレート2を容易に剥離することが可能な積層体を形成することができる接着剤を得ることができる。
また、ジメチルシリコーンオイル及び変性シリコーンオイル等の離型剤には、熱可塑性樹脂及び溶剤の混合物の比重に近い比重を有するものを用いることがより好ましい。これによって、接着着剤組成物への離型剤の分散性を良くすることができる。
(変性シリコーンオイルの硬化物)
離型剤には、変性シリコーンオイルの硬化物を用いてもよい。変性シリコーンオイルの硬化物を接着剤に添加することによっても、接着剤の接着性を好適に調整することができる。
変性シリコーンオイルの硬化物には、変性シリコーンオイルに導入された官能基を、別の変性シリコーンオイルの官能基と反応させて得られたものを挙げることができる。例えば、アミン変性シリコーンオイル又はメルカプト変性シリコーンオイル等をエポキシ変性シリコーンオイルに反応させて得られたものを挙げることができる。
また、変性シリコーンオイルの硬化物には、例えば、触媒硬化型又は光硬型のシリコーンオイルを反応させて得られた硬化物を挙げることができる。触媒硬化型のシリコーンオイルには、例えば、信越化学工業株式会社製のKF−705F−PS、KS−705F−PS−1及びKS−770−PL−3等を挙げることができる。また、光硬型のシリコーンオイルには、例えば、信越化学工業株式会社製のKS−720及びKS744−PL3を挙げることができる。
また、変性シリコーンオイルの硬化物には、例えば、カルビノール変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル等の活性水素を有する官能基を導入した変性シリコーンオイルにイソシアネートを反応させて硬化物を得た後、これを離型剤として用いてもよい。
[第一接着層3におけるその他の成分]
第一接着層3は、離型剤の他に、本質的な特性を損なわない範囲において、混和性のある他の物質をさらに含んでいてもよい。例えば、接着剤の性能を改良するための付加的樹脂、可塑剤、接着補助剤、安定剤、着色剤、熱重合禁止剤及び界面活性剤等、慣用されている各種添加剤をさらに用いることができる。
〔積層工程〕
図1の(e)に示すように、積層工程では、積層体10を形成する。
積層工程では、真空条件下、第一接着層3を加熱しつつ、第一接着層3が形成された基板1と、分離層4が形成されたサポートプレート2とを、基板1、第一接着層3、分離層4、及びサポートプレート2がこの順になるように重ね合わせる。つぎに、重ね合わせた基板1とサポートプレート2とを、積層体10を貼り付けるための貼付装置が備えている一対のプレート部材によって挟み込むことで押圧力を加える。これによって、積層体10を形成することができる。なお、積層体10を形成するための条件は、接着層の種類、積層体の大きさによって適宜調整すればよい。
〔積層体10〕
図1の(e)に示すように、積層体10は、基板1と、基板1に対向する側の面の周縁部分全周に分離層4が設けられているサポートプレート2とが、第一接着層3を介して積層されている。つまり、積層体10は、サポートプレート2の周端部分全周において、第一接着層3と分離層4とが互いに接着するように積層されている。
積層体10は、第一接着層3は離型剤としてシリコーンオイルを含んでおり、これにより、基板1とサポートプレート2とを好適に分離することができるように、その接着力が調整されている。また、積層体10は、反応性ポリシルセスキオキサン(及び必要に応じて架橋性基含有シロキサンを含む)を重合させることにより形成されている分離層4を含んでおり、耐薬品性及び耐熱性が高められている。また、反応性ポリシルセスキオキサンにより形成された分離層4は、離型剤としてシリコーンオイルを含んでいる第一接着層3との密着性が高い。第一接着層3と分離層4とをこのように構成することにより、積層体10の基板1に対して様々な処理を行なうときに、薬品などにより分離層4が変質することを防止しつつ、接着性が調整された第一接着層3とサポートプレート2との密着性を高めることができる。これにより、第一接着層3とサポートプレート2との間において、デラミネーション(層間剥離)が発生することを好適に防止することができる。
図1の(e)に示す、積層体10の基板1は、一例として、グラインダ等の研削手段によって、所定の厚さになるように薄化処理が行なわれる。また、積層体10は、例えば、TSV(Through Silicone Via)プロセスにおいて、フォトリソグラフィー工程やCMP(Chemical Mechanical Polishing)工程等を経て、貫通電極等を形成され得る。積層体10は、TSVプロセスにおいて用いられる様々な薬品への耐薬品性を備えている。また、積層体10は、第一接着層3とサポートプレート2との高い密着性により、CMP工程において積層体10に応力を加えることで生じるデラミネーションを防止することができる。
また、例えば積層体10がポリサルホン樹脂を含んでいる接着層3を備えていれば、例えば、アニーリング等により積層体10を300℃以上という高温で処理する高温プロセスにおいても好適に用いることができる。
また、積層体10は、基板1とサポートプレート2とが、シリコンからなるものであるため、基板1の熱膨張係数とサポートプレート2の熱膨張係数とが略等しい。このため、積層体10は、例えば、TSVプロセスや高温プロセスなどにおいて加熱したときに、基板1とサポートプレート2と熱膨張率の差に起因する歪みを低減することができる。従って、基板1に高い精度で様々な処理を行なうことができる。
<第一の実施形態に係る支持体分離方法>
次に、一実施形態に係る支持体分離方法(第一の実施形態)について説明する。本実施形態に係る支持体分離方法は、第一の実施形態に係る積層体の製造方法によって積層体10を製造する積層体製造工程(図1の(a)〜(e))と、積層体製造工程の後、分離層4に赤外線を照射することで、分離層4を変質させ、分離層4の接着力を低下させる予備処理工程(図1の(f)及び(g))と、基板1及びサポートプレート2の一方を固定し、他方に力を加えることによって、基板1からサポートプレート2を分離する分離工程(図1の(h)及び(i))とを包含している。なお、図1の(a)〜(e)に示す、積層体製造工程は、第一の実施形態に係る積層体10の製造方法と同じであるため、その説明を省略する。
〔予備処理工程〕
予備処理工程は、積層体10における基板1に対して様々な処理を行なった後に行われる。
図1の(f)に示すように、予備処理工程では、サポートプレート2を介して、分離層4に向かって赤外線Lを照射することにより、当該分離層4を変質させる。なお、図1の(g)に示す分離層4’は、赤外線Lを照射されることにより変質した分離層4を示す。
本明細書において、分離層が「変質する」とは、分離層わずかな外力を受けて破壊され得る状態、又は分離層と接する層との接着力が低下した状態にさせる現象を意味する。赤外線を吸収することによって生じる分離層の変質の結果として、分離層は、赤外線の照射を受ける前の強度又は接着性を失う。つまり、赤外線を吸収することによって、分離層は脆くなる。分離層の変質とは、分離層が、吸収した赤外線のエネルギーによる分解、立体配置の変化又は官能基の解離等を生じることであり得る。分離層の変質は、赤外線を吸収することの結果として生じる。
よって、例えば、サポートプレートを持ち上げるだけで分離層が破壊されるように変質させて、サポートプレートと基板とを容易に分離することができる。より具体的には、例えば、支持体分離装置等により、積層体における基板およびサポートプレートの一方を載置台に固定し、吸着手段を備えた吸着パッド(保持手段)等によって他方を保持して持ち上げることで、サポートプレートと基板とを分離する、またはサポートプレートの周縁部分端部の面取り部位を、クランプ(ツメ部)等を備えた分離プレートによって把持することにより力を加え、基板とサポートプレートとを分離するとよい。また、例えば、接着剤を剥離するための剥離液を供給する剥離手段を備えた支持体分離装置によって、積層体における基板からサポートプレートを剥離してもよい。当該剥離手段によって積層体における接着層の周端部の少なくとも一部に剥離液を供給し、積層体における接着層を膨潤させることにより、当該接着層が膨潤したところから分離層に力が集中するようにして、基板とサポートプレートとに力を加えることができる。このため、基板とサポートプレートとを好適に分離することできる。
なお、積層体に加える力は、積層体の大きさなどにより適宜調整すればよく、限定されるものではないが、例えば、直径が300mm程度の積層体であれば、0.1〜5kgf程度の力を加えることによって、基板とサポートプレートとを好適に分離することができる。
(赤外線の照射)
図1の(f)に示すように、予備処理工程では、積層体10における基板1側が底面側に位置するように積層体10を載置台(不図示)に載置し、サポートプレート2を介して分離層4に向かって赤外線Lを照射することで、分離層4を変質させる。これによって、積層体10におけるサポートプレート2の周縁部分全周に設けられた分離層4を変質させ、接着力を低下させる。
予備処理工程において、積層体10を載置する載置台としては、減圧手段によって積層体10を吸着により固定することができるステージであることが好ましい。載置台には、一例として、薄化済みウエハにダメージを与えないようなポーラス部等を備えた固定又は可動可能なステージを挙げることができる。また、減圧手段としては、限定されないが、例えば、エア駆動型真空発生器を用いることが好ましい。
また、積層体10は、一例として、ダイシングフレームを備えたダイシングテープを介して、前述の機構を備えたステージ又はスピンチャック等の載置台に載置されてもよい。
分離層4に照射する赤外線Lには、赤外線(0.78μm以上、1000μm以下)を挙げることができ、遠赤外線(3μm以上、1000μm以下)が好ましく、波長9μm以上、11μm以下の光であることがより好ましい。波長9μm以上、11μm以下の光としては、例えば、COレーザが挙げられる。COレーザを用いることによって、シリコンを透過することができ、反応性ポリシルセスキオキサン等の重合体である分離層4に吸収させることができる。これにより、分離層4を変質させることができ、脆くすることができる。
予備処理工程におけるレーザ光照射条件は、レーザ光の平均出力値が1.0W以上、5.0W以下であることが好ましく、3.0W以上、4.0W以下であることがより好ましい。レーザ光の繰り返し周波数は、20kHz以上、60kHz以下であることが好ましく、30kHz以上、50kHz以下であることがより好ましい。レーザ光の走査速度は、100mm/s以上、10000mm/s以下であることが好ましい。これにより、分離層4を変質させるための適切な条件にレーザ照射条件を設定することができる。また、パルス光のビームスポット径及びパルス光の照射ピッチは、隣接するビームスポットが重ならず、かつ分離層4を変質させることが可能なピッチであればよい。
予備処理工程では、サポートプレート2の周端部から内側に向かって所定の範囲内の幅に形成された分離層4に向かってレーザ光を照射する。従って、サポートプレート2の周端部から内側に向かって分離層4が形成されている幅に応じて、レーザ光を照射する範囲を決定すればよい。例えば、サポートプレート2の周端部から内側に向かって、好ましくは0.5mm以上、10mm以下の範囲内の幅、より好ましくは1mm以上、5mm以下の範囲内の幅、最も好ましくは2mm以上、3mm以下の範囲内の幅に存在する分離層4にレーザ光を照射すればよい。サポートプレート2の周端部から内側に向かって、0.5mm以上、10mm以下の範囲内の幅にレーザ光を照射すれば、サポートプレート2と分離層4とを透過したレーザ光が基板1に照射される範囲を狭くすることができる。また、サポートプレート2を介して照射されるレーザ光を分離層4に吸収させることができるため、レーザ光が分離層4を透過して基板1に到達し、基板1に形成された素子に対してダメージを与えることを防止することができる。従って、その後、所望の処理を行なうことで、基板1から歩留よく半導体チップを製造することができる。
〔分離工程〕
図1の(h)及び(i)に示すように、分離工程では、積層体10における基板1側を固定し、サポートプレート2に力を加えることにより、基板1とサポートプレート2とを分離する。
図1の(h)に示すように、分離工程では、サポートプレート2の周縁部分端部の面取り部位をツメ部等のクランプ(把持部材)30を備えた分離プレート50によって把持し、サポートプレート2を持ち上げる。ここで、分離プレート50は、積層体10の平面に対して平行な円状の軌道、及び、積層体10の平面に対して垂直な弧状の軌跡をとるように可動するフローティングジョイント(不図示)等を備えていることがより好ましい。
積層体10において、赤外線Lを照射されることにより変質した分離層4’は脆くなっているため、サポートプレート2の周縁部分端部の面取り部位をクランプ30により把持し、サポートプレート2に力を加えると、まず、積層体10における分離層4’が破壊される。このため、分離プレート50によって加えられる力は、サポートプレート2において、破壊された分離層4’が存在する面よりも内側の面である、サポートプレート2と第一接着層3とが接着している面に向かって集中する。積層体10における第一接着層3は、離型剤を含んでいることにより、サポートプレート2に対する接着性が調整されている。このため、積層体10に対して過度に力を加えなくても、サポートプレート2と第一接着層3とが接着している面に力を集中させることができ、基板1とサポートプレート2とを好適に分離することができる。従って、基板1とサポートプレート2とを分離するときに基板1が破損することを防止することができる(図1の(i))。
なお、フローティングジョイントを介して分離プレート50から積層体10に力を加えれば、分離層4’が破壊された部分に力が集中したときに、フローティングジョイントが可動し、分離プレート50が傾く。これに伴い、サポートプレート2も傾く。これによって、サポートプレート2及び基板1の一部に過度な力が加わることを防止することができる。従って、サポートプレート2及び基板1が過度な力によって破損することを防止しつつ、より好適に基板1からサポートプレート2を剥離することができる。従って、基板1とサポートプレート2とをより好適に分離することができる。
その後、サポートプレート2を分離した基板1は、例えば、上記の(溶剤)の欄に記載されている溶剤により、第一接着層3及び分離層4’の残渣を除去すればよい。
<第二の実施形態に係る積層体の製造方法>
本発明に係る積層体の製造方法は、上述の実施形態に限定されない。例えば、一実施形態(第二の実施形態)に係る積層体11の製造方法は、分離層形成工程(図2の(a)及び(b))、第一接着層形成工程(図2の(c))、第二接着層形成工程(図2の(d)及び(e))、及び、積層工程(図2の(f))を包含しており、第二接着層形成工程では、基板1上に離型剤を含んでいない第二接着層3aを形成する。なお、分離層形成工程(図2の(a)及び(b))については、第一の実施形態に係る積層体10の製造方法が包含している分離層形成工程と同じであるため、その説明を省略する。
〔第一接着層形成工程(第二の実施形態)〕
図2の(c)に示すように、第一接着層形成工程では、サポートプレート(支持体)2における周縁部分に分離層4が形成されている側の面に、離型剤を含んでいる第一接着層3を形成する。このため、本実施形態における第一接着層形成工程においても、サポートプレート2の分離層4が形成されている部分よりも内側の面において、サポートプレート2と離型剤を含んでいる第一接着層3とが接着している。なお、第一接着層3を形成するために用いる接着剤及び当該接着剤の塗布方法は、第一の実施形態に係る積層体10の製造方法が包含している第一接着層形成工程と同じであるため、その説明を省略する。
第一接着層形成工程では、貼り付けの対象となる基板1及びサポートプレート2の種類、貼り付け後の基板1に施される処理と、第二接着層3aの膜厚等に応じて、第一接着層3の厚さを適宜設定すればよい。
〔第二接着層形成工程〕
第二接着層形成工程では、図2の(d)に示す基板1上に、離型剤を含んでいない接着剤を塗布することにより、基板1上に第二接着層3aを形成する(図2の(e))。なお、第二接着層3aが形成される基板1は、第一実施形態において使用されるシリコンからなる基板と同じものを使用する。
第二接着層3aを形成するために用いられる接着剤は、離型剤を配合しないこと以外は、第一接着層を形成するために用いられる接着剤と同じであるため、その説明を省略する。また、第二接着層3aを形成するために用いられる接着剤の塗布方法は、第一接着層形成方法と同じ方法を用いることができるため、その説明を省略する。
第二接着層3aの厚さは、貼り付けの対象となる基板1及びサポートプレート2の種類、貼り付け後の基板1に施される処理、及び、サポートプレート2上に形成されている第一接着層3の膜厚等に応じて適宜設定すればよい。つまり、積層体11を形成したときに、第一接着層3と第二接着層3aとの膜厚の合計が、10〜150μmの範囲であることが好ましく、20〜120μmの範囲であることがより好ましい。
〔積層工程〕
図1の(e)に示すように、積層工程では、積層体11を形成する。
積層工程では、真空条件下、一方の面に分離層4及び第一接着層3が形成されたサポートプレート2と、第二接着層3aが形成された基板1とを加熱しつつ、基板1とサポートプレート2とを、第二接着層3a、第一接着層3及び分離層4を介して重ね合わせる。なお、積層体11を形成するための条件は、接着層の種類、積層体の大きさによって適宜調整すればよい。
〔積層体11〕
図2の(f)に示すように、積層体11は、基板1と、基板1に対向する側の面の周縁部分に分離層4が設けられているサポートプレート2とが、離型剤を含んでいる第一接着層3と、離型剤を含んでいない第二接着層3aとを介して積層されている。積層体11は、周縁部分全周において分離層4が形成されたサポートプレート2の、当該分離層4が形成されている側の面に形成された第一接着層3と、基板1上に形成された第二接着層3aとが、互いに重なるように積層されている。
積層体11は、積層体10と同様に、第一接着層3に離型剤を含んでおり、これにより、基板1とサポートプレート2とを好適に分離することができるように、第一接着層3の接着力が調整されている。積層体11は、離型剤を含んでいない第二接着層3aによって、第一接着層3と基板1との密着性が高められている。これにより、積層体11では、第一接着層3と、基板1との間においてデラミネーションが発生することを防止することができる。
また、積層体11は、積層体10と同様に、反応性ポリシルセスキオキサン(及び必要に応じて架橋性基含有シロキサンを含む)を重合させることにより形成されている分離層4を含んでおり、耐薬品性及び耐熱性が高められている。
図2の(f)に示す積層体11は、積層体10と同様に、例えば、TSV(Through Silicone Via)プロセスにおいて、フォトリソグラフィー工程やCMP(Chemical Mechanical Polishing)工程等を経て、貫通電極等を形成され得る。積層体11は、TSVプロセスにおいて用いられる様々な薬品への耐薬品性を備えている。また、積層体11は、第一接着層3とサポートプレート2との高い密着性、及び第二接着層3aと基板1との高い密着性により、CMP工程において積層体11に応力を加えることで生じるデラミネーションを防止することができる。
<第二の実施形態に係る支持体分離方法>
第二の実施形態に係る支持体分離方法では、上述の第二の実施形態に係る積層体の製造方法により積層体11を製造する積層体製造工程(図2の(a)〜(f))、予備処理工程(図2の(g)及び(h))及び分離工程を包含している(図2の(i)〜(j))。
ここで、積層体11を製造する積層体製造工程は、第二の実施形態に係る積層体11の製造方法と同じであるため、その説明を省略する。また、図2の(g)及び(h)に示す、予備処理工程も、第一の実施形態に係る支持体分離方法が包含している予備処理工程と同じであるため、その説明を省略する。
〔分離工程〕
図2の(i)及び(j)に示すように、分離工程では、積層体11における基板1側を固定し、サポートプレート2に力を加えることにより、基板1とサポートプレート2とを分離する。
積層体11においても、積層体10の場合と同様に、分離プレート50によって加えられる力は、サポートプレート2において、破壊された分離層4’が存在する面よりも内側の面である、サポートプレート2と第一接着層3とが接着している面に向かって集中する。積層体11における第一接着層3は、離型剤を含んでいることにより、サポートプレート2に対する接着性が調整されている。このため、積層体11に対して過度に力を加えなくても、サポートプレート2と第一接着層3とが接着している面に力を集中させることができ、基板1とサポートプレート2とを好適に分離することができる。従って、基板1とサポートプレート2とを分離するときに基板1が破損することを防止することができる(図2の(i))。
また、積層体11は、第二接着層3aによって、第一接着層3と基板1との密着性が高められている。このため、本実施形態に係る支持体分離方法が包含している分離工程では、第一接着層3と第二接着層3aとが共に基板1側に密着した状態で、基板1とサポートプレート2とを分離することができる。このため、基板1とサポートプレート2とを分離するときに、当該基板1上に形成された素子がダメージを受けることなく、分離することができる。
その後、サポートプレート2を分離した基板1は、例えば、上記の(溶剤)の欄に記載されている溶剤により、第一接着層3、第二接着層3a及び分離層4’の残渣を除去すればよい。
<別の実施形態に係る積層体の製造方法>
本発明に係る積層体の製造方法は、上記実施形態(第一の実施形態及び第iの実施形態)に限定されない。別の実施形態に係る積層体の製造方法では、例えば、分離層形成工程において分離層を形成するための材料は、上述の反応性ポリシルセスキオキサン及び架橋性基含有シロキサン等に限定さない。分離層を形成するための材料には、例えば、公知の赤外線吸収性の構造を有する化合物、及び、赤外線吸収物質等を用いることができる。
例えば、赤外線を吸収性の構造には、炭素−ハロゲン結合、Si−A結合(Aは、H、C、O又はハロゲン)、P−A結合(Aは、H、C又はO)、又はTi−O結合を挙げることができ、このような構造を有する化合物としては、例えば、非反応性のポリシルセスキオキサン骨格や、シロキサン骨格を有する化合物等を挙げることができる。また、赤外線吸収物質は、赤外線を吸収することによって変質する構成であればよく、例えば、カーボンブラック、鉄粒子、又はアルミニウム粒子を好適に用いることができる。これにより、シリコンからなる支持体を介して、赤外線を照射することにより、分離層を好適に変質させることができる。従って、一実施形態に係る支持体分離方法を好適に実施することができる。
さらに別の実施形態に係る積層体の製造方法では、分離層形成工程において、赤外線を照射することにより変質する分離層は、例えば、大気圧プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法や低圧プラズマCVD法において、SiH等のシランガスと酸素とを用いて形成する。これにより、赤外線を吸収することができるSiO構造を有する分離層を形成することができる。本発明に係る積層体の製造方法では、支持体又は基板の周縁部分にのみ、分離層を形成することができれば、分離層を形成するための方法は限定されない。
さらに別の実施形態に係る積層体の製造方法では、基板として、セラミックス基板、薄いフィルム基板及びフレキシブル基板等の任意の基板を使用し、支持体としてシリコンからなるサポートプレートを使用する。上記実施形態によれば、シリコンからなる支持体を介して、当該支持体における基板1に対向する側の面の周縁部分に形成された分離層に赤外線を照射することができる。従って、本発明の一実施形態に係る支持体分離方法を好適に実施することができる。
また、さらに別の実施形態では、基板としてシリコンからなる基板を用い、支持体としてガラス又はアクリル系樹脂等からなる支持体を使用し、基板としてシリコンからなる基板を使用する。上記実施形態によれば、シリコンからなる支持体を介して、分離層に赤外線を照射する。従って、本実施形態に係る積層体の製造方法によっても、一実施形態に係る支持体分離方法を好適に実施することができる。本発明に係る支持体分離方法では、基板及び支持体の少なくとも一方がシリコンからなるものであれば、他方を構成する材料は限定されない。
また、さらに別の実施形態に係る積層体の製造方法では、分離層は、基板の支持体に対向する側の面の周縁部分にのみ設けられている構成である。上記構成であっても、基板における分離層が形成されている部分の内側に赤外線を照射することなく、分離層を変質させることができる。このため、基板における分離層が形成されている部分の内側に形成された素子が、赤外線照射によるダメージを受けることを好適に防止することができる。
以下に実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明は上述した各実施形態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。
<支持体の分離性の評価1(第一の実施形態)>
実施例1及び2、比較例1及び2、並びに参考例1として、分離層及び接着層の構成が異なる積層体を作製し、各積層体における支持体の分離性の評価を行なった。なお、実施例1及び2、比較例1及び2、並びに参考例1の積層体の構成及び作製方法は以下に示す通りである。
〔実施例1〕
実施例1として、半導体ウエハ基板に対向する側の面の周縁部分のみに分離層が形成された当該シリコンサポートプレートと、半導体ウエハ基板とを、離型剤を含んでいる第一接着層を介して積層することにより積層体を作製した。
(分離層の形成)
実施例1の積層体において、分離層は、反応性ポリシルセスキオキサンとしてSR−21(小西化学工業株式会社製)を用い、SR−21が20重量%になるように溶剤であるPGMEAに溶解することで調製した分離層形成用組成物Aを用いて形成した。
SR−21は、以下の式(1)における官能基R−がフェニル基であり、末端基R’O−がHO−である反応性ポリシルセスキオキサンである。
Figure 0006546783
実施例1では、スピンコート法により、SR−21の溶液を12インチのシリコンサポートプレートの周端部から内側に向かって、5mmの幅の範囲内にのみ(周辺部分全周のみ)EBRノズルを用いて分離層形成用組成物Aを塗布した。続いて、当該シリコンサポートプレートを90℃、160℃及び220℃の条件で各3分間加熱することによって、膜厚が5μmである実施例1の分離層を形成した(分離層形成工程)。
(第一接着層の形成)
第一接着層を形成するために、熱可塑性樹脂及び離型剤を含んでいる接着剤aを調製した。
接着剤aには、熱可塑性樹脂として、旭化成株式会社製のタフテック(商品名)H1051(SEBS;水添スチレン系熱可塑性エラストマー;スチレン含有量42%、Mw=78,000)、株式会社クラレ製のセプトン(商品名)のSepton2002(SEPS:スチレン−イソプレン−スチレンブロック)、ポリプラスチック株式会社製のTOPAS(商品名)TM(シクロオレフィンコポリマー;エチレン−ノルボルネンのコポリマー、Mw=10,000、Mw/Mn=2.08、ノルボルネン:エチレン=50:50(重量比))を用いた。
また、離型剤として、KF−6003(信越化学工業社製)を用いた。
また、接着剤aには、熱重合禁止剤(添加剤)として、BASF社製の「IRGANOX(商品名)1010」、主溶剤として、デカヒドロナフタレン、添加溶剤として、酢酸ブチルを用いた。
まず、H1051、Septon2002及びTOPAS TMを55:45:10の重量比で混合した熱可塑性樹脂をデカヒドロナフタレン:酢酸ブチルの重量比が15:1の溶剤に、濃度が28重量%になるように溶解した。次いで、熱可塑性樹脂の固形分量に対し、1重量%になるようにIRGANOX1010を添加した。また、熱可塑性樹脂の固形分量に対し、2重量%になるようにKF−6003を添加した。
次に、接着剤aをスピンコート法により、半導体ウエハ基板(12インチシリコン)に塗布し、真空条件下、90℃、160℃及び220℃のそれぞれにおいて4分間ずつベークして50μmの第一接着層を形成した(第一接着層形成工程)。
その後、半導体ウエハ基板、第一接着層、分離層及びシリコンサポートプレートをこの順になるように重ね合わせ、真空条件下、240℃の温度条件で5分間、2,000kgの力で押圧力を加えることによって実施例1の積層体を作製した(積層工程)。
〔実施例2〕
実施例2として、反応性ポリシルセスキオキサンと架橋性基含有シロキサン化合物とを含んだ分離層形成用組成物Bを用いて分離層を形成した以外は、実施例1と同じ条件にて積層体を作製した。
実施例2において、分離層の形成には、反応性ポリシルセスキオキサンと架橋性基含有シロキサン化合物とを50:50の比率で配合した分離層形成用組成物Bを用いた。分離層形成用組成物Bに用いた反応性ポリシルセスキオキサンは、SR−21であり、架橋性基含有シロキサン化合物は、以下の式(12)にて示される架橋性基含有シロキサンA(質量平均分子量3,000、式(12)における、m=70モル%、n=30モル%)である。また、分離層形成用組成物Bには、熱酸発生剤としてK−PURE CXC−1821(KING INDUSTRY社製)を分離層形成用組成物に配合した。
Figure 0006546783
分離層形成用組成物Bでは、SR−21と架橋性基含有シロキサンAとの合計が40重量%になるようにPGMEAに溶解し、SR−21と架橋性基含有シロキサンAとの合計に対し0.2重量%になるようにK−PURE CXC−1821を配合した。
なお、実施例2では、実施例1において用いた接着剤aにより、接着層を形成し、積層体を作製した。
〔比較例1〕
比較例1として、半導体ウエハ基板に対向する側の全面に分離層が形成されたシリコンサポートプレートと半導体ウエハ基板とを、離型剤を含んでいない接着層を介して積層することにより積層体を作製した。
比較例1の積層体では、実施例1と同じ分離層形成用組成物Aを用い、実施例1と同じ加熱条件にて分離層を形成した。また、KF−6003を配合していない以外は、実施例1と同じ組成の接着剤(以下、接着剤bとする)を用いて、接着層を形成した。
〔比較例2〕
比較例2として、分離層を形成していないシリコンサポートプレートと、半導体ウエハ基板とを、離型剤を含んでいない接着層を介して積層することにより、積層体を作製した。比較例2では、比較例1において用いた接着剤bにより接着層を形成し、積層体を作製した。
〔参考例1〕
参考例1として、分離層を形成していないシリコンサポートプレートと、半導体ウエハ基板とを、離型剤を含んでいる接着層を介して積層することにより、積層体を作製した。参考例1では、実施例1において用いた接着剤aにより接着層を形成し、積層体を作製した。
〔分離性評価1〕
以上の実施例1及び2、比較例1及び2、並びに参考例1の積層体を用いて、予備処理工程及び分離工程を行ない、各積層板における半導体ウエハ基板とシリコンサポートプレートとの分離性を評価した。
(予備処理工程)
実施例1及び2、比較例1及び2、並びに参考例1の積層体について、シリコンサポートプレートを介して分離層に赤外線を照射することによって予備処理工程を行なった。
予備処理工程では、COレーザーマーカー ML−Z9520−T(キーエンス社製)を用い、シリコンサポートプレートを介して、波長9.3μm、出力20W(100%)、走査速度500mm/sの条件でCOレーザ光を照射することによって、分離層を変質させた。また、予備処理工程では、各積層体について、シリコンサポートプレートの周端部から内側に向かって5mmの範囲内にCOレーザ光を照射した。
(分離工程)
実施例1及び2、比較例1及び2、並びに参考例1の積層体、半導体ウエハ基板側を載置台に載置し、バキュームポンプによって吸着することによって固定した。次いで、支持体の周縁部分端部の面取り部位を分離プレートのクランプによって把持し、分離プレートを0.1mm/sの速度で上昇し、積層体に力を加えることによって半導体ウエハ基板と支持体とを分離した。
分離性の評価は、積層体に対して3kg以下の力を加えることにより、半導体ウエハ基板とシリコンサポートプレートとを分離できたものを「◎」、半導体ウエハ基板とシリコンサポートプレートとを5kg以下の分離できたものを「○」として評価した。また、予備処理工程において、積層体における接着層の外周部分の一部を、カッターの刃によって力を加えて除去した後に分離工程を行なわないと分離できなかったものを「△」、予備処理工程において、積層体における接着層の外周部分の一部を、カッターの刃によって力を加えて除去した後に分離工程を行なっても分離できなかったものを「×」として評価した。
以下の表1に、実施例1及び2、比較例1及び2、並びに参考例1の積層体の構成及び分離性評価の結果を示す。
Figure 0006546783
表1に示すように、実施例1及び2の積層体には、過度な力を加えずとも、半導体ウエハ基板とシリコンサポートプレートとを分離することができた「○」。これに対して、比較例1の積層体では、全面に分離層を形成していることから、接着層との接着性が高く、カッターにより積層体の分離層の一部を除去することにより分離することができた「△」。また、分離層を備えず、接着層に離型剤が含まれていない比較例2の積層体においては、半導体ウエハ基板とシリコンサポートプレートとを分離することができなかった「×」。
実施例1及び2の積層体では、シリコンサポートプレートの周縁部分全周に形成された分離層を予備処理工程によって変質させることで、分離工程において離型剤を含んでいる第一接着層とシリコンサポートプレートとが接着している面に力を集中させることができた。これにより、実施例1及び2の積層体では、比較例1及び2の積層体よりも、半導体ウエハ基板とシリコンサポートプレートとを好適に分離することができるものと判断される。
これに対して、参考例1の積層体の方が、より小さい力にて、半導体ウエハ基板とシリコンサポートプレートとを分離できている。しかしながら、実施例1及び2の積層体は、参考例1の積層体よりも、基板と支持体とを分離するために要する力が大きくなっている反面、分離層が形成されていることでシリコンサポートプレートの周縁部分における、第一接着層の密着性が高まっていると判断される。
以上の結果から、実施例1及び2の積層体では、シリコンサポートプレートの周縁部分全周にのみ分離層を形成することにより、当該分離層により第一接着層の密着性を高め、且つ、半導体ウエハ基板とシリコンサポートプレートとを好適に分離することができることは明らかである。
<支持体の分離性の評価2>
実施例3〜5として、分離層の膜厚の異なる積層体を作製し、支持体の分離性を評価した。
なお、実施例3〜5の積層体では、上記分離層形成用組成物Aを用いて分離層を形成し、離型剤入り接着剤aを用いて第一接着層を形成した。なお、分離層形成工程において、分離層の膜厚を調整した以外は、実施例1と同じ条件にて、積層体を作製し、分離性の評価を行なった。以下の表2に、実施例3〜5の積層体における分離層の膜厚と、分離性の評価結果を示す。なお、実施例3〜5の積層体の分離性の評価は、〔分離性評価1〕の欄に記載された基準と同じ基準にて評価した。
Figure 0006546783
表2に示すように、実施例3〜5の積層体の評価結果から、分離層の膜厚が薄いほど、より小さい力にて、半導体ウエハ基板とシリコンサポートプレートとを分離することができることを確認できた。
<分離層における光の透過性の評価>
実施例6〜9として、反応性ポリシルセスキオキサンと架橋性基含有シロキサン化合物とを用いて形成した分離層を、シリコンサポートプレートの周縁部分全周にのみ(12インチのシリコンサポートプレートの周端部から内側に向かって、5mmの幅の範囲内にのみ)形成し、離型剤を含んでいる接着剤を用いて積層体を作製した。また、実施例6〜9の積層体の分離性及び分離層における赤外線の透過率を測定した。
分離層形成用組成物Bを用いて2.5μmの膜厚の分離層を形成した以外は、実施例1と同じ条件にて、実施例6の積層体を作製した。また、分離層の膜厚が異なる以外は、実施例6の積層体と同じ条件にて、実施例7〜9を作製した。
実施例6〜9では、各積層体の分離層に対する9.3μmの波長の赤外線の透過率を評価した。なお、透過率は、FT−IR装置(THERMO社製)によって測定した。
表3に、実施例6〜9の積層体における分離性、及び、分離層における赤外線の透過率を示す。なお、表3に示すダメージの評価は、レーザ照射による基板へのダメージを確認するため、顕微鏡によりレーザ打痕の有無を観察することで評価したものである。ダメージの評価としては、ダメージがほとんど見られなかったものを「○」、全く見られなかったものを「◎」として評価した。
Figure 0006546783
表3に示すように、実施例6〜9の積層体では、分離層の膜厚が厚くなるほど、赤外線の透過率が低くなる結果となった。実施例6〜9の積層体の透過率の結果から、分離層の膜厚が厚いほど、積層体におけるシリコンサポートプレートを介して照射させる赤外線が、第一接着層を透過せず、半導体ウエハ基板に届かなくなることにより、当該半導体ウエハ基板がダメージを受けることを防止することができることは明らかである。
<支持体の分離性評価3(第二の実施形態)>
実施例10及び参考例2として、第二接着層を備えた積層体を作製し、支持体の分離性評価を行なった。
実施例10として、半導体ウエハ基板に対向する側の面の周縁部分のみ(12インチのシリコンサポートプレートの周端部から内側に向かって、5mmの幅の範囲内にのみ)に分離層が形成された当該シリコンサポートプレートと、半導体ウエハ基板とを、離型剤を含んでいる第一接着層と離型剤を含んでいない第二接着層とを介して積層することにより積層体を作製した。
実施例10では、実施例1と同じ条件にてシリコンサポートプレートの周縁部分全周にのみ分離層を形成し、次いで、実施例1と同じ接着剤aを用いて、当該シリコンサポートプレートの分離層が形成された面の全面に、膜厚が25μmになるように第一接着層を形成した。また、半導体ウエハ基板の一方の面の全面に、接着剤bを用いて膜厚が25μmになるように第二接着層を形成した。その後、シリコンサポートプレートの分離層が、半導体ウエハ基板に対向するようして、当該シリコンサポートプレートと半導体ウエハ基板とを第一接着層と第二接着層とを介して積層することにより、実施例10の積層体を作製した。
なお、参考例2の積層体は、分離層を形成していない以外は、実施例10の積層体と同じ条件にて作製した。
支持体の分離性は、〔分離性評価1〕における条件と同じ条件にて評価した。表4に、実施例10及び参考例2の積層体の構成及び分離性の評価結果を示す。
Figure 0006546783
表4に示すように、実施例10及び参考例2の積層体における半導体ウエハ基板とシリコンサポートプレートとの分離性はいずれも「◎」であった。また、実施例10及び参考例2のいずれの積層体の場合においても、半導体ウエハ基板側に第二接着層が密着し、当該第二接着層と第一接着層とが半導体ウエハ基板側に貼り付いた状態にて、半導体ウエハ基板とシリコンサポートプレートとが分離されていた。
上述の実施例1の積層体では、第一接着層が半導体ウエハ基板側に貼り付いた状態にて、半導体ウエハ基板とシリコンサポートプレートとが分離しており、かつ、第一接着層の周縁部分の一部が半導体ウエハ基板からも分離していた。半導体ウエハ基板側における第一接着層の一部の剥離は、分離工程において、シリコンサポートプレート側における変質していない分離層の残渣によって第一接着層の周縁部分が引っ張られることに生じるものと判断される。また、参考例1の積層体では、接着層がシリコンサポートプレート側に貼り付いた状態にて、半導体ウエハ基板とシリコンサポートプレートとが分離されていた。
実施例10及び参考例2の結果から、離型剤を含んでいない第二接着層を半導体ウエハ基板側に形成することにより、分離工程において、半導体ウエハ基板とサポートプレートとを分離するときに、当該基板上に形成された素子がダメージを受けることなく、分離することができる。
本発明は、微細化された半導体装置の製造工程において好適に利用することができる。
1 基板
2 サポートプレート(支持体)
3 第一接着層
3a 第二接着層
4 分離層
10 積層体
11 積層体
30 クランプ(把持部材)
50 分離プレート
L 赤外線

Claims (9)

  1. 基板と、上記基板を支持する支持体とを有し、上記基板及び上記支持体における互いに対向する二面のうちの一方の面に、赤外線が照射されると変質する分離層が設けられ、上記基板と上記支持体とが、離型剤を含む第一接着層を介して積層されてなる積層体の製造方法であって、
    上記支持体における上記基板に対向する面の周縁部分のみに、上記分離層を形成する分離層形成工程と、
    上記基板における上記支持体に対向する面の全面に、上記第一接着層を形成する第一接着層形成工程と、
    上記基板及び上記支持体を、上記第一接着層を介して積層する積層工程と、を包含し、
    上記積層工程では、上記支持体の基板に対向する面の周縁部分のみに形成された上記分離層と、上記基板における上記支持体に対向する面の周縁部分とを上記第一接着層を介して重ねることを特徴とする積層体の製造方法。
  2. 上記分離層形成工程では、上記分離層を形成するための分離層形成用組成物を、上記支持体の周縁部分のみに塗布することで、上記分離層を形成することを特徴とする請求項1に記載の積層体の製造方法。
  3. 上記分離層形成工程では、上記支持体の周端部から内側に向かって、0.5mm以上、10mm以下の範囲内の幅の上記周縁部分に、上記分離層を形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の積層体の製造方法。
  4. 基板と、上記基板を支持する支持体とを有し、上記基板及び上記支持体における互いに対向する二面のうちの一方の面に、赤外線が照射されると変質する分離層が設けられ、上記基板と上記支持体とが、離型剤を含む第一接着層を介して積層されてなる積層体の製造方法であって、
    上記支持体における上記基板に対向する面の周縁部分のみに、上記分離層を形成する分離層形成工程と、
    上記分離層形成工程後、上記支持体における上記基板に対向する面の全面に、上記第一接着層を形成する第一接着層形成工程と、
    上記基板及び上記支持体を、上記第一接着層を介して積層する積層工程と、を包含し、
    上記積層工程前に、離型剤を含んでいない第二接着層を上記基板上に形成し、
    上記積層工程では、上記支持体の基板に対向する面の周縁部分のみに形成された上記分離層と、上記基板における上記支持体に対向する面の周縁部分とを上記第一接着層を介して重ねることを特徴とする積層体の製造方法。
  5. 上記支持体は、シリコンからなる支持体であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の積層体の製造方法。
  6. 請求項1〜5の何れか1項に記載の積層体の製造方法により、積層体を製造する積層体製造工程と、
    上記分離層に赤外線を照射することで、上記分離層を変質させ、上記分離層の接着力を低下させる予備処理工程と、
    上記基板及び上記支持体のうちの一方を固定し、他方に力を加えることによって、上記基板から上記支持体を分離する分離工程と、を包含していることを特徴とする支持体分離方法。
  7. 請求項5に記載の積層体の製造方法により、積層体を製造する積層体製造工程と、
    上記支持体を介して上記分離層に赤外線を照射することで、上記分離層を変質させ、上記分離層の接着力を低下させる予備処理工程と、
    上記基板及び上記支持体のうちの一方を固定し、他方に力を加えることによって、上記基板から上記支持体を分離する分離工程と、を包含していることを特徴とする支持体分離方法。
  8. 上記予備処理工程では、上記分離層に炭酸レーザを照射することにより、上記分離層を変質させることを特徴とする請求項6又は7に記載の支持体分離方法。
  9. 上記支持体の周端部が面取りされている積層体を分離する支持体分離方法であり、
    上記分離工程では、上記支持体の周端部の面取り部位を把持部材によって把持して力を加えることによって、上記基板から上記支持体を分離することを特徴とする請求項6〜8の何れか1項に記載の支持体分離方法。
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