KR102494875B1 - 웨이퍼 가공용 가접착재, 웨이퍼 가공체 및 박형 웨이퍼의 제조 방법 - Google Patents

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히로유키 야스다
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Abstract

[해결수단] 표면에 회로면을 갖고 이면을 가공해야 할 웨이퍼를 지지체에 가접착하기 위한 웨이퍼 가공용 가접착재이며,
상기 웨이퍼 가공용 가접착재가, 열 가소성 수지층 (A)를 포함하는 제1 가접착재층과, 상기 제1 가접착재층에 적층된 열 경화성 실록산 중합체층 (B)를 포함하는 제2 가접착재층과,
상기 제2 가접착재층에 적층된 열 경화성 중합체층 (C)를 포함하는 제3 가접착재층을 갖는 복합 가접착재층을 구비한 것이며,
상기 (A)가
(A-1) 열 가소성 수지,
(A-2) 경화 촉매
를 함유하는 조성물의 수지층이며,
상기 (B)가, (B)층에 인접하여 적층된 (A)층의 경화 촉매에 의해 경화되는 수지층인 웨이퍼 가공용 가접착재.
[효과] 본 발명의 제조 방법은 단차의 매립 불량 등의 이상이 발생하지 않아 막 두께 균일성이 높은 접착재층을 형성할 수 있고, 이 막 두께 균일성 때문에 용이하게 50㎛ 이하의 균일한 박형 웨이퍼를 얻는 것이 가능해진다.

Description

웨이퍼 가공용 가접착재, 웨이퍼 가공체 및 박형 웨이퍼의 제조 방법{WAFER PROCESSING TEMPORARY BONDING ARRANGEMENT, WAFER PROCESSING LAMINATE, AND THIN WAFER MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 박형 웨이퍼를 효과적으로 얻는 것을 가능하게 하는 웨이퍼 가공용 가접착재, 웨이퍼 가공체 및 박형 웨이퍼의 제조 방법에 관한 것이다.
3차원의 반도체 실장은 한층 더한 고밀도, 대용량화를 실현하기 위하여 필수로 되어 있다. 3차원 실장 기술이란, 1개의 반도체 칩을 박형화하고, 또한 이를 실리콘 관통 전극(TSV; through silicon via)에 의해 결선하면서 다층으로 적층해 가는 반도체 제작 기술이다. 이를 실현하기 위해서는, 반도체 회로를 형성한 기판을 비회로 형성면(「이면」이라고도 함) 연삭에 의해 박형화하고, 또한 이면에 TSV를 포함하는 전극 형성을 행하는 공정이 필요하다.
종래, 실리콘 기판의 이면 연삭 공정에서는, 연삭면의 반대측에 이면 보호 테이프를 붙여, 연삭 시의 웨이퍼 파손을 방지하고 있다. 그러나, 이 테이프는 유기 수지 필름을 지지 기재에 사용하고 있어, 유연성이 있는 반면, 강도나 내열성이 불충분하여 TSV 형성 공정이나 이면에서의 배선층 형성 공정을 행하기에는 적합하지 않다.
따라서, 반도체 기판을 실리콘, 유리 등의 지지체에 접착층을 개재하여 접합함으로써, 이면 연삭, TSV나 이면 전극 형성의 공정에 충분히 견딜 수 있는 시스템이 제안되고 있다. 이때 중요한 것이, 기판을 지지체에 접합할 때의 접착층이다. 이는, 기판을 지지체에 간극 없이 접합할 수 있고, 후속 공정에 견딜 수 있을 만큼의 충분한 내구성이 필요하며, 또한 마지막에 박형 웨이퍼를 지지체로부터 간편하게 박리할 수 있는 것이 필요하다. 이와 같이, 마지막에 박리하는 점에서, 본 명세서에서는, 이 접착층을 가접착층(또는 가접착재층)이라고 칭하기로 한다.
지금까지 공지의 가접착층과 그의 박리 방법으로서는, 광 흡수성 물질을 포함하는 접착재에 고강도의 광을 조사하여 접착재층을 분해함으로써 지지체로부터 접착재층을 박리하는 기술(특허문헌 1) 및 열 용융성의 탄화수소계 화합물을 접착재에 사용하여, 가열 용융 상태에서 접합·박리를 행하는 기술(특허문헌 2)이 제안되어 있다. 전자의 기술은 레이저 등의 고가의 장치가 필요하며, 또한 기판 1매당 처리 시간이 길어지는 등의 문제가 있었다. 또한 후자의 기술은 가열만으로 제어하기 때문에 간편한 반면, 200℃를 초과하는 고온에서의 열 안정성이 불충분하기 때문에, 적용 범위는 좁았다. 또한 이들 가접착층으로는, 고단차 기판의 균일한 막 두께 형성과, 지지체에의 완전 접착에도 적합하지 않았다.
또한, 실리콘 점착제를 가접착재층에 사용하는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 3 및 4). 이는, 기판을 지지체에 부가 경화형의 실리콘 점착제를 사용하여 접합하고, 박리 시에는 실리콘 수지를 용해 혹은 분해하는 약제에 침지시켜 기판을 지지체로부터 분리하는 것이다. 그 때문에 박리에 매우 장시간을 필요로 하여, 실제 제조 프로세스에의 적용은 곤란했다.
특허문헌 4에는 열 가소성 수지 및 열 경화성 수지로 적층된 가접착제층이 기재되어 있지만, 프로세스 중의 온도 영역에서 유동성을 갖는 수지층을 사용하고 있기 때문에, 특히 고온 영역에 있어서 적용에 문제가 있었다.
일본 특허 공개 제2004-64040호 공보 일본 특허 공개 제2006-328104호 공보 미국 특허 제7541264호 공보 일본 특허 공개 제2014-131004호 공보
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 가접착이 용이하며, 또한 고단차 기판의 균일한 막 두께로의 형성도 가능하여 TSV 형성, 웨이퍼 이면 배선 공정에 대한 공정 적합성이 높고, 나아가 CVD(화학적 기상 성장)와 같은 웨이퍼 열 프로세스 내성이 우수하고, 박리도 용이하고, 박형 웨이퍼의 생산성을 높일 수 있는 웨이퍼 가공용 가접착재, 웨이퍼 가공체 및 이를 사용하는 박형 웨이퍼의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 표면에 회로면을 갖고 이면을 가공해야 할 웨이퍼를 지지체에 가접착하기 위한 웨이퍼 가공용 가접착재이며,
상기 웨이퍼 가공용 가접착재가, 열 가소성 수지층 (A)를 포함하는 제1 가접착재층과, 상기 제1 가접착재층에 적층된 열 경화성 실록산 중합체층 (B)를 포함하는 제2 가접착재층과,
상기 제2 가접착재층에 적층된 열 경화성 중합체층 (C)를 포함하는 제3 가접착재층을 갖는 복합 가접착재층을 구비한 것이며,
상기 열 가소성 수지층 (A)가
(A-1) 열 가소성 수지: 100질량부,
(A-2) 경화 촉매: 상기 (A-1) 성분 100질량부에 대하여, 유효 성분(질량 환산)으로서 0질량부를 초과하고 1질량부 이하
를 함유하는 조성물의 수지층이며,
상기 열 경화성 실록산 중합체층 (B)가, (B)층에 인접하여 적층된 (A)층의 경화 촉매에 의해 경화되는 중합체층인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공용 가접착재를 제공한다.
또한, 본 발명에서는, 지지체 상에 가접착재층이 형성되며, 또한 가접착재층 상에, 표면에 회로면을 갖고 이면을 가공해야 할 웨이퍼가 적층되어 이루어지는 웨이퍼 가공체이며,
상기 가접착재층이, 열 가소성 수지층 (A)를 포함하는 제1 가접착재층과, 상기 제1 가접착재층에 적층된 열 경화성 실록산 중합체층 (B)를 포함하는 제2 가접착재층과,
상기 제2 가접착재층에 적층된 열 경화성 중합체층 (C)를 포함하는 제3 가접착재층을 갖는 복합 가접착재층을 구비한 것이며,
상기 열 가소성 수지층 (A)가
(A-1) 열 가소성 수지: 100질량부,
(A-2) 경화 촉매: 상기 (A-1) 성분 100질량부에 대하여, 유효 성분(질량 환산)으로서 0질량부를 초과하고 1질량부 이하
를 함유하는 조성물의 수지층이며,
상기 열 경화성 실록산 중합체층 (B)가, (B)층에 인접하여 적층된 (A)층의 경화 촉매에 의해 경화되는 중합체층인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공체를 제공한다.
이러한 웨이퍼 가공용 가접착재, 웨이퍼 가공체를 사용하면, 웨이퍼와 지지체의 가접착이 용이하며, 또한 고단차 기판의 균일한 막 두께로의 형성도 가능하여 TSV 형성, 웨이퍼 이면 배선 공정에 대한 공정 적합성이 높고, 나아가 CVD 등의 열 프로세스 내성도 양호하며 또한 박리도 용이하여, 박형 웨이퍼의 생산성을 높일 수 있다.
이들의 경우, 상기 (A-2) 성분이 백금계 촉매인 것이 바람직하다.
또한, 이들의 경우, 상기 열 경화성 실록산 중합체층 (B)가
(B-1) 분자 중에 알케닐기를 갖는 오르가노폴리실록산: 100질량부,
(B-2) 1분자 중에 2개 이상의 규소 원자에 결합한 수소 원자(Si-H기)를 함유하는 오르가노하이드로겐폴리실록산: 상기 (B-1) 성분 중의 알케닐기에 대한 (B-2) 성분 중의 Si-H기의 몰비가 0.3 내지 15가 되는 양
을 함유하는 조성물이며, (B)층에 인접하여 적층된 (A)층의 경화 촉매에 의해 경화되는 중합체층인 것이 바람직하다.
이러한 열 경화성 실록산 중합체층 (B)가면, 상기 열 가소성 수지층 (A)에 있어서의 (A-2) 성분에 의해, 효율적으로 (B)층을 경화시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
또한, 이들의 경우, 상기 열 가소성 수지층 (A)에 적층된, 상기 열 경화성 실록산 중합체층 (B)의 열 경화 후에, 25㎜ 폭의 시험편에서 180° 필 박리를 행할 때의 (A)층과 (B)층 사이의 박리력이 25℃ 시에 있어서 2gf 이상 50gf 이하인 것이 바람직하다.
이러한 필 박리력을 갖는 열 경화성 실록산 중합체층 (B)가면, 후속 가공의 CVD에 대한 내성이 보다 우수하고, 웨이퍼 연삭 시에 웨이퍼의 어긋남이 발생할 우려가 없고, 박리가 용이하기 때문에 바람직하다.
또한 이들의 경우, 상기 열 경화성 중합체층 (C)가, 하기 일반식 (1)로 표시되는 반복 단위를 갖는 중량 평균 분자량이 3,000 내지 500,000인 실록산 결합 함유 중합체 100질량부에 대하여, 가교제로서 포르말린 또는 포르말린-알코올에 의해 변성된 아미노 축합물, 멜라민 수지, 요소 수지, 1분자 중에 평균 2개 이상의 메틸올기 또는 알콕시메틸올기를 갖는 페놀 화합물 및 1분자 중에 평균 2개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 화합물로부터 선택되는 어느 1종 이상을 0.1 내지 50질량부 함유하는 조성물을 포함하는 중합체층인 것이 바람직하다.
Figure 112016061560324-pat00001
[식 중 R1 내지 R4는 동일할 수도 상이할 수도 있는 탄소 원자수 1 내지 8의 1가 탄화수소기를 나타낸다. 또한, m은 1 내지 100의 정수이며, B는 양수, A는 0 또는 양수이다. 단 A+B=1이다. X는 하기 일반식 (2)로 표시되는 2가의 유기기, 혹은 1,3-디비닐테트라메틸디실록산이며, 하기 일반식 (2)로 표시되는 2가의 유기기를 반드시 포함한다.
Figure 112016061560324-pat00002
(식 중 Z는
Figure 112016061560324-pat00003
의 어느 하나로부터 선택되는 2가의 유기기이며, N은 0 또는 1이다. 또한 R5, R6은 각각 탄소 원자수 1 내지 4의 알킬기 또는 알콕시기이며, 서로 동일할 수도 상이할 수도 있다. k는 0, 1, 2의 어느 하나이다)]
이러한 열 경화성 중합체층 (C)가면, 내열성이 한층 더 우수하기 때문에 바람직하다.
또한 이들의 경우, 상기 열 경화성 중합체층 (C)가, 하기 일반식 (3)으로 표시되는 반복 단위를 갖는 중량 평균 분자량이 3,000 내지 500,000인 실록산 결합 함유 중합체 100질량부에 대하여, 가교제로서 1분자 중에 평균 2개 이상의 페놀기를 갖는 페놀 화합물 및 1분자 중에 평균 2개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 화합물로부터 선택되는 어느 1종 이상을 0.1 내지 50질량부 함유하는 조성물을 포함하는 중합체층인 것이 바람직하다.
Figure 112016061560324-pat00004
[식 중 R1 내지 R4는 동일할 수도 상이할 수도 있는 탄소 원자수 1 내지 8의 1가 탄화수소기를 나타낸다. 또한, m은 1 내지 100의 정수이며, B는 양수, A는 0 또는 양수이다. 단, A+B=1이다. 또한, Y는 하기 일반식 (4)로 표시되는 2가의 유기기, 혹은 1,3-디비닐테트라메틸디실록산이며, 하기 일반식 (4)로 표시되는 2가의 유기기를 반드시 포함한다.
Figure 112016061560324-pat00005
(식 중 V는
Figure 112016061560324-pat00006
의 어느 하나로부터 선택되는 2가의 유기기이며, p는 0 또는 1이다. 또한 R7, R8은 각각 탄소 원자수 1 내지 4의 알킬기 또는 알콕시기이며, 서로 동일할 수도 상이할 수도 있다. h는 0, 1, 2의 어느 하나이다)]
이러한 열 경화성 중합체층 (C)가면, 내열성이 한층 더 우수하기 때문에 바람직하다.
또한 본 발명에서는, (a) 표면에 회로 형성면 및 이면에 회로 비형성면을 갖는 웨이퍼의 상기 회로 형성면을, 상기한 웨이퍼 가공용 가접착재를 개재하여, 지지체에 접합할 때에 상기 지지체 상에 형성된 상기 열 경화성 중합체층 (C) 상에 상기 열 경화성 실록산 중합체층 (B)를 형성한 후, 상기 중합체층 (C)와 (B)가 형성된 지지체와, 상기 수지층 (A)가 형성된 웨이퍼를 감압 하에서 접합하는 공정과,
(b) 상기 중합체층을 열 경화시키는 공정과,
(c) 상기 지지체와 접합한 상기 웨이퍼의 회로 비형성면을 연삭 또는 연마하는 공정과,
(d) 상기 웨이퍼의 회로 비형성면에 가공을 실시하는 공정과,
(e) 상기 가공을 실시한 웨이퍼를 상기 지지체로부터 박리하는 공정과
(f) 상기 박리된 웨이퍼의 회로 형성면에 잔존하는 가접착 재료를 세정하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 박형 웨이퍼의 제조 방법을 제공한다.
이러한 박형 웨이퍼의 제조 방법이면, 본 발명에 있어서의 가접착재층을, 웨이퍼와 지지체의 접합에 사용함으로써, 이 가접착재층을 사용하여 관통 전극 구조나, 범프 접속 구조를 갖는 박형 웨이퍼를 용이하게 제조할 수 있다.
본 발명에 있어서의 가접착재층을 사용한 웨이퍼 가공체의 제조 방법은, 특히 열 경화성 실록산 중합체(중합체층 (B))를 열 가소성 수지층 (A)에 첨가된 경화 촉매에 의해 경화시킴으로써, 웨이퍼 표면에 형성되어 있는 단차가 40㎛ 이상과 같이 큰 경우에 있어서도, 단차의 매립 불량 등의 이상이 발생하지 않아 막 두께 균일성이 높은 접착재층을 형성할 수 있고, 이 막 두께 균일성 때문에 용이하게 50㎛ 이하의 균일한 박형 웨이퍼를 얻는 것이 가능해지고, 나아가 박형 웨이퍼 제작 후, 이 웨이퍼를 지지체로부터 예를 들어 실온에서 용이하게 박리할 수 있기 때문에, 깨지기 쉬운 박형 웨이퍼를 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 본 발명은 박리 후의 박형 웨이퍼 상에 열 경화성 실록산 중합체층 (B)가 잔존하지 않고, 열 가소성 수지층 (A)만이 잔존하기 때문에, 세정성이 보다 우수하다.
또한, 본 발명에서는 어느 가접착재층이든 미경화의 상태에서 가접착을 행하기 때문에, 고단차를 갖는 기판의 가접착이 보다 우수하다.
도 1은 본 발명의 웨이퍼 가공체의 일례를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
상기한 바와 같이 가접착이 용이하며, 또한 고단차 기판의 균일한 막 두께로의 형성도 가능하여 TSV 형성, 웨이퍼 이면 배선 공정에 대한 공정 적합성이 높고, 나아가 CVD와 같은 웨이퍼 열 프로세스 내성이 우수하고, 박리도 용이하고, 박형 웨이퍼의 생산성을 높일 수 있는 웨이퍼 가공용 가접착재가 요구되고 있다.
본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 검토를 행한 결과,
(A)의 열 가소성 수지층을 포함하는 열 가소성 가접착층과
(B)의 열 경화성 실록산 중합체층을 포함하는 열 경화성 가접착층과
(C)의 열 경화성 중합체층을 포함하는 열 경화성 가접착층
을 갖는 복합 가접착재층을 사용함으로써, 관통 전극 구조나, 범프 접속 구조를 갖는 박형 웨이퍼를 간단하게 제조하는 방법을 발견했다.
도 1은 본 발명의 웨이퍼 가공체의 제조 방법에 의해 얻어지는 웨이퍼 가공체의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 웨이퍼 가공체의 제조 방법에 의해 얻어지는 웨이퍼 가공체는, 표면에 회로면을 갖고 이면을 가공해야 할 웨이퍼(디바이스 웨이퍼)(1)와, 웨이퍼(1)의 가공 시에 웨이퍼(1)를 지지하는 지지체(3)와, 이들 웨이퍼(1)와 지지체(3) 사이에 개재하는 가접착재층(2)을 구비하고, 이 가접착재층(2)이, 후술하는 (A-1) 내지 (A-2) 성분을 함유하는 조성물인 열 가소성 수지층 (A)(제1 가접착재층)와 열 경화성 실록산 중합체층 (B)(제2 가접착재층)와 열 경화성 중합체층 (C)(제3 가접착재층)를 구비하고 있는 것이다.
이하에서는, 도 1에 도시하는 웨이퍼 가공체, 즉 가접착층을 웨이퍼측부터 가접착층 (A), (B), (C)의 순으로 형성한 구조를 중심으로 설명하지만, 본 발명의 웨이퍼 가공체의 제조 방법에 의해 얻어지는 웨이퍼 가공체는 그 밖의 층을 형성하여 구비하고 있을 수도 있다.
또한, 본 발명의 웨이퍼 가공용 가접착재는 상기 가접착층 (A), (B) 및 (C)를 적어도 갖는 적층체를 포함하는 것이다.
[가접착재층]
-제1 가접착층 (A)/열 가소성 수지층(열 가소성 중합체층)-
본 발명의 웨이퍼 가공용 가접착재 및 웨이퍼 가공체의 구성 요소인 열 가소성 수지층 (A)는 열 가소성의 수지(중합체)를 포함하는 것이며, 하기 (A-1), (A-2) 성분을 함유하는 조성물의 수지층이다.
(A-1) 열 가소성 수지: 100질량부,
(A-2) 경화 촉매: 상기 (A-1) 성분 100질량부에 대하여, 유효 성분(질량 환산)으로서 0질량부를 초과하고 1질량부 이하.
이하 각 성분에 대하여 설명한다.
[(A-1) 성분]
(A-1) 성분은 열 가소성 수지로 구성된다. 단차를 갖는 실리콘 웨이퍼 등에의 적용성으로부터, 양호한 스핀 코팅성을 갖는 열 가소성 수지가 제1 가접착층 (A)를 형성하는 재료로서 적절하게 사용된다. 특히 유리 전이 온도 -80 내지 120℃ 정도의 열 가소성 수지가 바람직하고, 예를 들어 올레핀계 열 가소성 엘라스토머, 폴리부타디엔계 열 가소성 엘라스토머, 스티렌계 열 가소성 엘라스토머, 스티렌·부타디엔계 열 가소성 엘라스토머, 스티렌·폴리올레핀계 열 가소성 엘라스토머 등을 들 수 있고, 특히 내열성이 우수한 수소 첨가 폴리스티렌계 엘라스토머가 적합하다. 이러한 열 가소성 수지로서는 시판품을 사용할 수 있고, 구체적으로는 터프텍(아사히 가세이 케미컬즈), 에스폴렉스 SB 시리즈(스미토모 가가쿠), 라발론(미츠비시 가가쿠), 셉톤(구라레), 다이나론(DYNARON)(JSR) 등을 들 수 있다. 또한 제오넥스(닛본 제온)로 대표되는 시클로올레핀 중합체 및 토파스(TOPAS)(닛본 폴리플라스틱)로 대표되는 환상 올레핀 공중합체를 들 수 있다.
상기한 바와 같이 열 가소성 수지층 (A)가 열 가소성 엘라스토머인 것이 바람직하다. 또한, (A-1) 성분은 2종 이상의 수지를 병용할 수도 있다.
이러한 것이면, 박형 웨이퍼 제작 후, 이 웨이퍼를 지지체로부터, 용이하게 박리할 수 있기 때문에, 깨지기 쉬운 박형 웨이퍼를 보다 용이하게 취급할 수 있다.
[(A-2) 성분]
(A-2) 성분은 경화 촉매이며, 인접하는 열 경화성 실록산 중합체층 (B)의 경화를 행한다.
(A-2) 성분의 첨가량은 상기 (A-1) 성분 100질량부에 대하여, 유효 성분(질량 환산)으로서 0질량부를 초과하고 1질량부 이하이고, 1 내지 5,000ppm인 것이 바람직하다. 1ppm 이상이면 열 경화성 실록산 중합체층 (B)의 경화성이 저하되는 않아, 바람직하다. 또한, 1질량부를 초과해 버리면, 처리욕의 사용 가능 시간이 짧아지기 때문에 바람직하지 않다. 또한, (A-2) 성분은, (A-1) 성분을 포함하는 용액 중에 균일하게 배합시키는 것이다.
또한, 상기 (A-2) 성분은 백금계 촉매(즉, 백금족 금속 촉매)인 것이 바람직하다. 예를 들어, 염화백금산, 염화백금산의 알코올 용액, 염화백금산과 알코올의 반응물, 염화백금산과 올레핀 화합물의 반응물, 염화백금산과 비닐기 함유 실록산의 반응물 등을 들 수 있다.
B층을 경화시키는 촉매 (A-2) 성분을 A층에 첨가함으로써, B층이 미경화인 상태로 가접착을 행할 수 있기 때문에, 고단차를 갖는 기판의 가접착이 보다 우수하다.
상기 열 가소성 수지층은 용제에 용해하고, 스핀 코팅이나 스프레이 코팅 등의 방법으로, 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판 등의 위에 형성된다. 용제로서는, 탄화수소계 용제, 바람직하게는 노난, p-멘탄, 피넨, 이소옥탄 등을 들 수 있지만, 그의 코팅성으로부터, 노난, p-멘탄, 이소옥탄이 보다 바람직하다. 용제량은 열 가소성 수지 100질량부에 대하여 300 내지 3,500질량부가 바람직하다.
이때, 형성되는 막 두께에 제약은 없지만, 그 기판 상의 단차에 따라 수지 피막을 형성하는 것이 바람직하고, 적합하게는 0.5 내지 50㎛, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 20㎛의 막 두께로 형성된다. 또한, 이 열 가소성 수지에는 그의 내열성 향상의 목적으로 산화 방지제나, 코팅성 향상을 위하여 계면 활성제를 첨가할 수 있다. 산화 방지제의 구체예로서는, 디-t-부틸페놀 등이 적절하게 사용된다. 계면 활성제의 예로서는, 불소 실리콘계 계면 활성제 X-70-1102(신에츠 가가쿠 고교 가부시키가이샤제) 등이 적절하게 사용된다.
-제2 가접착층 (B)/열 경화성 실록산 중합체층-
본 발명의 웨이퍼 가공체 및 웨이퍼 가공용 가접착재의 구성 요소인 열 경화성 실록산 중합체층 (B)는 열 경화성의 실록산 중합체를 포함하는 것이며, 하기 (B-1), (B-2) 성분을 함유하는 조성물이며, (B)층에 인접하여 적층된 (A)층의 경화 촉매에 의해 경화되는 중합체층이다. 필요에 따라 (B-3) 성분을 함유한다.
(B-1) 분자 중에 알케닐기를 갖는 오르가노폴리실록산: 100질량부,
(B-2) 1분자 중에 2개 이상의 규소 원자에 결합한 수소 원자(Si-H기)를 함유하는 오르가노하이드로겐폴리실록산: 상기 (B-1) 성분 중의 알케닐기에 대한 (B-2) 성분 중의 Si-H기의 몰비가 0.3 내지 15가 되는 양.
이하, 각 성분에 대하여 설명한다.
[(B-1) 성분]
(B-1) 성분은 분자 중에 알케닐기를 갖는 오르가노폴리실록산이다. (B-1) 성분은, 바람직하게는 1분자 중의 Si 몰수에 대한 알케닐기의 몰수(알케닐기 몰수/Si 몰수)가 0.3 내지 10mol％인 알케닐기를 함유하는 직쇄상 또는 분지상의 오르가노폴리실록산이다. 특히 바람직하게는, 상기 Si 몰수에 대한 알케닐기의 몰수가 0.6 내지 9mol％인 알케닐기를 함유하는 오르가노폴리실록산이다.
이러한 오르가노폴리실록산으로서, 구체적으로는 하기 일반식 (5) 및/또는 (6)으로 표시되는 것을 들 수 있다.
Figure 112016061560324-pat00007
(식 중 R9는 각각 독립적으로 지방족 불포화 결합을 갖지 않는 1가 탄화수소기, X는 각각 독립적으로 알케닐기 함유 1가 유기기, a는 0 내지 3의 정수이다. 또한, 일반식 (5)에 있어서, 2a+m은 1분자 중에 알케닐기 함유량이 0.3 내지 10mol％가 되는 수이다. 일반식 (6)에 있어서, m+2는 1분자 중에 알케닐기 함유량이 0.3 내지 10mol％가 되는 수이다. m은 0 또는 500 이하의 양수이며, n은 1 내지 10,000의 양수이다)
상기 식 중 R9로서는, 탄소 원자수 1 내지 10의 1가 탄화수소기가 바람직하고, 예시하면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등의 알킬기; 시클로헥실기 등의 시클로알킬기; 페닐기, 톨릴기 등의 아릴기 등이며, 특히 메틸기 등의 알킬기 또는 페닐기가 바람직하다.
X의 알케닐기 함유 1가 유기기로서는, 탄소 원자수 2 내지 10의 유기기가 바람직하고, 비닐기, 알릴기, 헥세닐기, 옥테닐기 등의 알케닐기; 아크릴로일프로필기, 아크릴로일메틸기, 메타크릴로일프로필기 등의 (메트)아크릴로일알킬기; 아크릴옥시프로필기, 아크릴옥시메틸기, 메타크릴옥시프로필기, 메타크릴옥시메틸기 등의 (메트)아크릴옥시알킬기; 시클로헥세닐에틸기, 비닐옥시프로필기 등의 알케닐기 함유 1가 탄화수소기를 들 수 있고, 특히 공업적으로는 비닐기가 바람직하다.
상기 일반식 (5) 중 a는 0 내지 3의 정수이지만, a가 1 내지 3이면, 분자쇄 말단이 알케닐기로 봉쇄되기 때문에, 반응성이 좋은 이 분자쇄 말단 알케닐기에 의해, 단시간에 반응을 완결할 수 있어 바람직하다. 나아가, 비용면에 있어서, a=1이 공업적으로 바람직하다. 이 알케닐기 함유 오르가노폴리실록산의 성상은 오일상 또는 생고무상인 것이 바람직하다. 이 알케닐기 함유 오르가노폴리실록산은 직쇄상일 수도 분지상일 수도 있다. 또한, (B-1) 성분은 2종 이상을 병용할 수도 있다.
[(B-2) 성분]
(B-2) 성분은 가교제이며, 1분자 중에 2개 이상의 규소 원자에 결합한 수소 원자(Si-H기)를 함유하는 오르가노하이드로겐폴리실록산이다. (B-2) 성분은 1분자 중에 규소 원자에 결합한 수소 원자(SiH기)를 적어도 2개, 바람직하게는 2개 이상 100개 이하, 더욱 바람직하게는 3개 이상 50개 이하 갖는 것이며, 직쇄상, 분지상 또는 환상의 것을 사용할 수 있다.
(B-2) 성분의 오르가노하이드로겐폴리실록산 25℃에서의 점도는 1 내지 5,000mPa·s인 것이 바람직하고, 5 내지 500mPa·s인 것이 더욱 바람직하다. 이 오르가노하이드로겐폴리실록산은 2종 이상의 혼합물일 수도 있다. 또한, 점도는 회전 점도계에 의해 측정된다.
(B-2) 성분은 (B-1) 성분 중의 알케닐기에 대한 (B-2) 성분 중의 Si-H기의 몰비(Si-H기/알케닐기)가 0.3 내지 15, 바람직하게는 0.3 내지 10, 특히 바람직하게는 1 내지 8의 범위가 되도록 배합한다. 이 SiH기와 알케닐기의 몰비가 0.3 미만인 경우, 가교 밀도가 낮아질 우려가 있고, 점착제층이 경화되지 않는다는 문제도 일어날 우려가 있다. 15를 초과하면, 가교 밀도가 지나치게 높아질 우려가 있고, 충분한 점착력 및 태크를 얻지 못할 우려가 있다. 또한, 상기한 몰비가 15를 초과하면, 처리액의 사용 가능 시간을 충분히 유지할 수 없게 될 우려가 있다.
또한 열 경화성 실록산 중합체층 (B)에는 (B-3) 성분으로서, R10 3SiO0 . 5 단위(여기서, R10은 탄소 원자수 1 내지 10의 비치환 혹은 치환된 1가 탄화수소기이다)와 SiO2 단위를 함유하고, R10 3SiO0 . 5 단위/SiO2 단위의 몰비가 0.5 내지 1.7, 바람직하게는 0.6 내지 1.2인 오르가노폴리실록산을 첨가할 수도 있다. 첨가량으로서는 열 경화성 실록산 중합체층 (B) 중의 (B-1) 성분의 0 내지 50질량부가 바람직하다.
R10의 구체예로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등의 알킬기; 시클로알킬기; 페닐기; 비닐기, 알릴기, 헥세닐기 등의 알케닐기나, 이들 기의 수소 원자의 일부 또는 전부를 불소 등의 할로겐 원자로 치환한 1가의 탄화수소기 등을 들 수 있지만, 메틸기가 바람직하다.
(B-3) 성분은 2종 이상을 병용할 수도 있다. 또한, 본 발명의 특성을 손상시키지 않는 범위에서 R10SiO1 . 5 단위 및/또는 R10 2SiO 단위를 (B-3) 성분 중에 함유시키는 것도 가능하다.
열 경화성 실록산 중합체층 (B)는 (B-1), (B-2) 성분의 재료를 혼합한 용액을 스핀 코팅, 롤 코터 등의 방법에 의해 지지체 상에 형성된 미경화의 열 경화성 중합체층 (C) 상에 형성하여 사용할 수 있다. 스핀 코팅 등의 방법에 의해, 열 경화성 실록산 중합체층 (B)를 형성하는 경우에는 중합체층 (B)를 용액으로 하여 코팅하는 것이 바람직하지만, 이때에는 펜탄, 헥산, 시클로헥산, 이소옥탄, 노난, 데칸, p-멘탄, 피넨, 이소도데칸, 리모넨 등의 탄화수소계 용제가 적절하게 사용된다. 이 경우, 용제량은 열 경화성 실록산 중합체의 각 성분 (B-1), (B-2)의 혼합 합계 100질량부에 대하여 100 내지 10,000질량부가 바람직하다. 또한, 이 중합체층 (B)의 용액에는 공지의 산화 방지제를 내열성 향상을 위하여 첨가할 수 있다.
또한, 열 경화성 실록산 중합체층 (B)는 막 두께가 0.1 내지 30㎛, 바람직하게는 1.0 내지 15㎛ 사이로 형성되어 사용되는 것이 바람직하다. 막 두께가 0.1㎛ 이상이면, 도포할 수 없는 부분을 발생시키지 않고 전체에 도포할 수 있다. 한편, 막 두께가 30㎛ 이하이면 박형 웨이퍼를 형성하는 경우의 연삭 공정에 견딜 수 있다. 또한, 이 열 경화성 실록산 중합체층 (B)에는 내열성을 더욱 높이기 위하여, 실리카 등의 필러를, 열 경화성 실록산 중합체의 각 성분 (B-1), (B-2)의 혼합 합계 100질량부에 대하여, 50질량부 이하 첨가할 수도 있다.
또한, 열 가소성 수지층 (A)에 적층된, 상기 열 경화성 실록산 중합체층 (B)의 열 경화 후에 25㎜ 폭의 시험편에서 180° 필 박리를 행할 때의 (A)층과 (B)층 사이의 박리력이 25℃에서 2gf 이상 50gf 이하인 것이 바람직하다. 이러한 필 박리력을 갖는 열 경화성 실록산 중합체층 (B)가면, 후속 가공의 CVD에 대한 내성이 보다 우수하고, 웨이퍼 연삭 시에 웨이퍼의 어긋남이 발생할 우려가 없고, 박리가 용이하기 때문에 바람직하다.
-제3 가접착층 (C)/열 경화성 중합체층-
본 발명의 웨이퍼 가공체 및 웨이퍼 가공용 가접착재의 구성 요소인 열 경화성 중합체층 (C)는 열 경화성 중합체층이면 특별히 한정되지 않지만, 하기 일반식 (1) 및/또는 (3)으로 표시되는 열 경화성 실록산 변성 중합체를 주성분으로 하는 열 경화성 조성물을 포함하는 중합체층이 바람직하다. 또한, 중합체층 (C)에는 하기 일반식 (1)로 표시되는 중합체와, 하기 일반식 (3)으로 표시되는 중합체를 병용할 수 있다. 그 경우의 비율(질량비)은 바람직하게는 (1):(3)=0.1:99.9 내지 99.9:0.1, 보다 바람직하게는 (1):(3)=1:99 내지 99:1이다.
일반식 (1)의 중합체(페놀성 실록산 중합체):
하기 일반식 (1)로 표시되는 반복 단위를 갖는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의한 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량이 3,000 내지 500,000, 바람직하게는 10,000 내지 100,000인 실록산 결합 함유 중합체.
Figure 112016061560324-pat00008
[식 중 R1 내지 R4는 동일할 수도 상이할 수도 있는 탄소 원자수 1 내지 8의 1가 탄화수소기를 나타낸다. 또한, m은 1 내지 100의 정수이며, B는 양수, A는 0 또는 양수이다. X는 하기 일반식 (2)로 표시되는 2가의 유기기, 혹은 1,3-디비닐테트라메틸디실록산이며, 하기 일반식 (2)로 표시되는 2가의 유기기를 반드시 포함한다. 이 경우, A+B=1이다. 또한, 바람직하게는 A는 0 내지 0.9, B는 0.1 내지 1, 또한 A가 0보다 큰 경우에는, 바람직하게는 A는 0.1 내지 0.7, B는 0.3 내지 0.9이다.
Figure 112016061560324-pat00009
(식 중 Z는
Figure 112016061560324-pat00010
의 어느 하나로부터 선택되는 2가의 유기기이며, N은 0 또는 1이다. 또한 R5, R6은 각각 탄소 원자수 1 내지 4의 알킬기 또는 알콕시기이며, 서로 동일할 수도 상이할 수도 있다. k는 0, 1, 2의 어느 하나이다)]
이 경우, R1 내지 R4의 구체예로서는, 메틸기, 에틸기, 페닐기 등을 들 수 있고, m은 바람직하게는 3 내지 60, 보다 바람직하게는 8 내지 40의 정수이다. 또한, B/A는 0 내지 20, 특히 0.5 내지 5이다.
일반식 (3)의 중합체(에폭시 변성 실록산 중합체):
하기 일반식 (3)으로 표시되는 반복 단위를 갖는 GPC에 의한 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량이 3,000 내지 500,000인 실록산 결합 함유 중합체.
Figure 112016061560324-pat00011
[식 중 R1 내지 R4는 동일할 수도 상이할 수도 있는 탄소 원자수 1 내지 8의 1가 탄화수소기를 나타낸다. 또한, m은 1 내지 100의 정수이며, B는 양수, A는 0 또는 양수이다. 또한, Y는 하기 일반식 (4)로 표시되는 2가의 유기기, 혹은 1,3-디비닐테트라메틸디실록산이며, 하기 일반식 (4)로 표시되는 2가의 유기기를 반드시 포함한다. 이 경우, A+B=1이다. 또한, 바람직하게는 A는 0 내지 0.9, B는 0.1 내지 1, 또한 A가 0보다 큰 경우에는, 바람직하게는 A는 0.1 내지 0.7, B는 0.3 내지 0.9이다.
Figure 112016061560324-pat00012
(식 중 V는
Figure 112016061560324-pat00013
의 어느 하나로부터 선택되는 2가의 유기기이며, p는 0 또는 1이다. 또한 R7, R8은 각각 탄소 원자수 1 내지 4의 알킬기 또는 알콕시기이며, 서로 동일할 수도 상이할 수도 있다. h는 0, 1, 2의 어느 하나이다)]
이 경우, R1 내지 R4, m의 구체예는 상기 일반식 (1)과 마찬가지이다.
상기 일반식 (1) 및/또는 (3)의 열 경화성 실록산 변성 중합체를 주성분으로 하는 열 경화성 조성물은 그의 열 경화를 위하여, 일반식 (1)의 페놀성 실록산 중합체의 경우에는, 포르말린 또는 포르말린-알코올에 의해 변성된 아미노 축합물, 멜라민 수지, 요소 수지, 1분자 중에 평균 2개 이상의 메틸올기 또는 알콕시메틸올기를 갖는 페놀 화합물 및 1분자 중에 평균 2개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 화합물로부터 선택되는 어느 1종 이상의 가교제를 함유한다.
여기서, 포르말린 또는 포르말린-알코올에 의해 변성된 아미노 축합물, 멜라민 수지, 요소 수지로서는, 이하의 것을 들 수 있다. 예를 들어, 포르말린 또는 포르말린-알코올에 의해 변성된 멜라민 수지(축합물)는 변성 멜라민 단량체(예를 들어 트리메톡시메틸모노메틸올멜라민), 또는 이의 다량체(예를 들어 2량체, 3량체 등의 올리고머체)를 공지의 방법에 따라 포름알데히드와 원하는 분자량이 될 때까지 부가 축합 중합시켜 얻을 수 있다. 또한, 이들은 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 포르말린 또는 포르말린-알코올에 의해 변성된 요소 수지(축합물)의 제조는, 예를 들어 공지의 방법에 따라 원하는 분자량의 요소 축합물을 포르말린으로 메틸올화하여 변성하거나, 또는 이를 또한 알코올로 알콕시화하여 변성하여 행할 수도 있다. 포르말린 또는 포르말린-알코올에 의해 변성된 요소 수지의 구체예로서는, 예를 들어 메톡시메틸화 요소 축합물, 에톡시메틸화 요소 축합물, 프로폭시메틸화 요소 축합물 등을 들 수 있다. 또한, 이들은 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 1분자 중에 평균 2개 이상의 메틸올기 또는 알콕시메틸올기를 갖는 페놀 화합물로서는, 예를 들어(2-히드록시-5-메틸)-1,3-벤젠디메탄올, 2,2',6,6'-테트라메톡시메틸비스페놀 A 등을 들 수 있다. 또한, 이들 페놀 화합물은 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
한편, 일반식 (3)의 에폭시 변성 실록산 중합체의 경우에는 1분자 중에 평균 2개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 화합물, 혹은 1분자 중에 평균 2개 이상의 페놀기를 갖는 페놀 화합물의 어느 1종 이상을 가교제로서 함유한다.
여기서, 일반식 (1) 및/또는 (3)에 사용되는 다관능 에폭시기를 갖는 에폭시 화합물로서는, 특별히 그의 제약은 없지만, 2관능, 3관능, 4관능 이상의 다관능 에폭시 수지, 예를 들어 닛본 가야쿠(주)제의 EOCN-1020, EOCN-102S, XD-1000, NC-2000-L, EPPN-201, GAN, NC6000이나 하기 식과 같은 가교제를 함유할 수 있다.
Figure 112016061560324-pat00014
열 경화성 중합체가 상기 일반식 (3)의 에폭시 변성 실록산 중합체인 경우에는, 그의 가교제로서, m,p-계 크레졸노볼락 수지, 예를 들어 아사히 유키자이 고교(주)제 EP-6030G나, 3관능 페놀 화합물, 예를 들어 혼슈 가가쿠 고교(주)제 Tris-P-PA나, 4관능성 페놀 화합물, 예를 들어 아사히 유키자이 고교(주)제 TEP-TPA 등을 들 수 있다.
가교제의 배합량은 열 경화성 중합체 100질량부에 대하여 0.1 내지 50질량부, 바람직하게는 0.1 내지 30질량부, 더욱 바람직하게는 1 내지 20질량부이며, 2종류 또는 3종류 이상을 혼합하여 배합할 수도 있다.
또한, 열 경화성 중합체 100질량부에 대하여, 산 무수물과 같은 경화 촉매를 10질량부 이하 함유시킬 수도 있다.
또한, 이 조성물(열 경화성 중합체)을 용액에 용해하고, 도포, 구체적으로는 스핀 코팅, 롤 코터, 다이 코터 등의 방법에 의해 지지체 상에 형성할 수도 있다. 그 경우에는, 예를 들어 시클로헥사논, 시클로펜타논, 메틸-2-n-아밀케톤 등의 케톤류; 3-메톡시부탄올, 3-메틸-3-메톡시부탄올, 1-메톡시-2-프로판올, 1-에톡시-2-프로판올 등의 알코올류; 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 에테르류; 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 락트산에틸, 피루브산에틸, 아세트산부틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 아세트산tert-부틸, 프로피온산tert-부틸, 프로필렌글리콜모노-tert-부틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤 등의 에스테르류 등을 들 수 있고, 이들의 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 병용할 수 있다. 용제량은 열 경화성 중합체 100질량부에 대하여 40 내지 150질량부가 바람직하다.
또한, 내열성을 더욱 높이기 위하여, 열 경화성 중합체 100질량부에 대하여, 공지의 산화 방지제, 실리카 등의 필러를 50질량부 이하 첨가할 수도 있다. 또한, 도포 균일성을 향상시키기 위하여, 계면 활성제를 첨가할 수도 있다.
중합체층 (C) 중에 첨가할 수 있는 산화 방지제의 구체예로서는, 테트라키스 [메틸렌-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시하이드로신나메이트)]메탄(상품명: 아데카 스태브 AO-60) 등의 힌더드 페놀계 화합물을 들 수 있다.
상기한 열 경화성 중합체를 포함하는 열 경화성 중합체층 (C)는 웨이퍼측의 단차에 따라, 경화 시의 막 두께가 15 내지 150㎛가 되도록 지지체에 성막할 수 있고, 더욱 바람직하게는 20 내지 120㎛로 성막할 수 있다. 막 두께가 15㎛ 이상이면, 웨이퍼 박형화의 연삭 공정을 충분히 견딜 수 있고, 150㎛ 이하이면 TSV 형성 공정 등의 열 처리 공정에서 수지 변형을 발생시킬 우려가 없어, 실용에 견딜 수 있기 때문에 바람직하다.
[박형 웨이퍼의 제조 방법]
본 발명의 박형 웨이퍼의 제조 방법은 반도체 회로 등을 갖는 웨이퍼와 지지체의 접착층으로서, 상기 본 발명의 웨이퍼 가공용 가접착재, 즉 열 가소성 수지층 (A), 열 경화성 실록산 중합체층 (B) 및 열 경화성 수지층 (C)를 포함하는 복합 가접착재층을 사용하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 박형 웨이퍼의 두께는 전형적으로는 5 내지 300㎛, 보다 전형적으로는 10 내지 100㎛이다.
본 발명의 박형 웨이퍼의 제조 방법은 (a) 내지 (e)의 공정을 갖는다.
[공정 (a)]
공정 (a)는 표면에 회로 형성면 및 이면에 회로 비형성면을 갖는 웨이퍼의 상기 회로 형성면을, 상기 복합 가접착 재료를 개재하여, 지지체에 감압 하에서 접합하는 공정이다.
회로 형성면 및 회로 비형성면을 갖는 웨이퍼는 한쪽 면이 회로 형성면이며, 다른 쪽 면이 회로 비형성면인 웨이퍼이다. 본 발명을 적용할 수 있는 웨이퍼는 통상 반도체 웨이퍼이다. 해당 반도체 웨이퍼의 예로서는, 실리콘 웨이퍼뿐만 아니라, 게르마늄 웨이퍼, 갈륨-비소 웨이퍼, 갈륨-인 웨이퍼, 갈륨-비소-알루미늄 웨이퍼 등을 들 수 있다. 해당 웨이퍼의 두께는 특별히 제한은 없지만, 전형적으로는 600 내지 800㎛, 보다전형적으로는 625 내지 775㎛이다.
특히 본 발명에서는, 표면 상에 있어서의 회로에 의한 단차를 웨이퍼가 갖고 있으며, 특히 단차가 10 내지 80㎛, 바람직하게는 20 내지 70㎛에 있어서 유효하다. 또한, 40㎛ 이상 일반적으로 단차가 큰 경우에서, 용이하게 접착제를 표면에 밀(密)하게 형성하는 것이 가능하다.
지지체로서는, 실리콘 웨이퍼나 유리판, 석영 웨이퍼 등의 기판이 사용 가능하지만 하등 제약은 없다. 본 발명에 있어서는, 지지체를 통하여 가접착재층에 방사 에너지선을 조사할 필요는 없어, 지지체는 광선 투과성을 갖지 않는 것이어도 된다.
가접착층 (A), (B) 및 (C)는 각각 필름으로, 웨이퍼나 지지체에 형성할 수도 있거나, 혹은 각각의 용액을 스핀 코팅, 롤 코터 등의 방법에 의해 웨이퍼나 지지체에 형성할 수 있다. 이 경우, 스핀 코팅 후, 그 용제의 휘발 조건에 따라, 80 내지 200℃, 바람직하게는 100 내지 180℃의 온도에서, 미리 프리베이크를 행한 후, 사용에 제공된다.
또한, 상기한 바와 같이, 본 발명에서는 웨이퍼 상에 가접착층 (A)를 적층한 적층체와, 지지체 상에 가접착층을 가접착층 (C), (B)의 순서로 적층한 적층체를 접합하는 방법을 선택하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기한 바와 같이, 각 가접착층의 재료를 포함하는 용액을 웨이퍼나 지지체에 코팅하거나, 각 가접착층을 필름 상태로 웨이퍼나 지지체에 형성하거나 할 수 있다. 또한, 필름으로 형성하는 경우에는, 폴리에틸렌, 폴리에스테르 등의 보호 필름 상에 본 발명의 구성 성분을 형성하고, 보호 필름을 박리하여 사용할 수 있다.
가접착층 (A)층과 (B)층과 (C)층이 형성된 웨이퍼 및 지지체는 (A), (B), (C)층을 개재하여, 접합된 기판으로서 형성된다. 이때, 바람직하게는 40 내지 200℃, 보다 바람직하게는 60 내지 180℃의 온도 영역에서, 이 온도에서 진공 하(감압 하), 이 기판을 균일하게 압착하고, (A), (B), (C)층이 접착되고, 특히 (A)층에 있어서의 촉매에 의해 (A)층과 (B)층의 접착 경화가 향상되고, 웨이퍼가 지지체와 접합한 웨이퍼 가공체(적층체 기판)가 형성된다. 이때, 압착시키는 시간은 10초 내지 10분, 바람직하게는 30초 내지 5분이다.
웨이퍼 접합 장치로서는, 시판되는 웨이퍼 접합 장치, 예를 들어 EVG사의 EVG520IS, 850TB, SUSS사의 XBC300 등을 들 수 있다.
[공정 (b)]
공정 (b)는 중합체층 (B) 및 (C)를 열 경화시키는 공정이다. 상기 웨이퍼 가공체(적층체 기판)가 형성된 후, 120 내지 220℃, 바람직하게는 150 내지 200℃에서 10분 내지 4시간, 바람직하게는 30분 내지 2시간 가열함으로써, 중합체층 (B) 및 (C)의 경화를 행한다.
[공정 (c)]
공정 (c)는 지지체와 접합한 웨이퍼의 회로 비형성면을 연삭 또는 연마하는 공정, 즉 공정 (a)에서 접합하여 얻어진 웨이퍼 가공체의 웨이퍼 이면측을 연삭 또는 연마하여, 해당 웨이퍼의 두께를 얇게 해 가는 공정이다. 웨이퍼 이면의 연삭 가공의 방식에는 특별히 제한은 없고, 공지의 연삭 방식이 채용된다. 연삭은 웨이퍼와 지석(다이아몬드 등)에 물을 뿌려 냉각하면서 행하는 것이 바람직하다. 웨이퍼 이면을 연삭 가공하는 장치로서는, 예를 들어 (주) 디스코제 DAG810(상품명) 등을 들 수 있다. 또한, 웨이퍼 이면측을 CMP 연마할 수도 있다.
[공정 (d)]
공정 (d)는 회로 비형성면을 연삭한 웨이퍼 가공체, 즉 이면 연삭에 의해 박형화된 웨이퍼 가공체의 회로 비형성면에 가공을 실시하는 공정이다. 이 공정에는 웨이퍼 레벨에서 사용되는 다양한 프로세스가 포함된다. 예로서는, 전극 형성, 금속 배선 형성, 보호막 형성 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 전극 등의 형성을 위한 금속 스퍼터링, 금속 스퍼터링층을 에칭하는 습식 에칭, 금속 배선 형성의 마스크로 하기 위한 레지스트의 도포, 노광 및 현상에 의한 패턴의 형성, 레지스트의 박리, 건식 에칭, 금속 도금의 형성, TSV 형성을 위한 실리콘 에칭, 실리콘 표면의 산화막 형성 등, 종래 공지의 프로세스를 들 수 있다.
[공정 (e)]
공정 (e)는 공정 (d)에서 가공을 실시한 웨이퍼를 지지체로부터 박리하는 공정, 즉 박형화된 웨이퍼에 다양한 가공을 실시한 후, 다이싱하기 전에 웨이퍼를 지지체로부터 박리하는 공정이다. 이 박리 공정은, 일반적으로 실온으로부터 60℃ 정도의 비교적 저온의 조건에서 실시되며, 웨이퍼 가공체의 웨이퍼 또는 지지체의 한쪽을 수평하게 고정해 두고, 다른 쪽을 수평 방향으로부터 일정한 각도를 줘서 들어 올리는 방법, 및 연삭된 웨이퍼의 연삭면에 보호 필름을 붙이고, 웨이퍼와 보호 필름을 필 방식으로 웨이퍼 가공체로부터 박리하는 방법 등을 들 수 있다.
본 발명에는, 이들 박리 방법의 어느 것이든 적용 가능하다. 물론 상기한 방법에 한정되지는 않는다. 이들 박리 방법은, 통상 실온에서 실시된다.
[공정 (f)]
공정 (f)는 공정 (e)에서 박리한 웨이퍼의 회로 형성면에 잔존하는 가접착 재료를 세정하는 공정이다. 공정 (e)에 의해 지지체로부터 박리된 웨이퍼의 회로 형성면에는 제1 가접착재층이 잔존하고 있으며, 해당 제1 가접착재층의 제거는, 예를 들어 웨이퍼 회로 형성면, 즉 제1 가접착재층이 잔존하는 면에 보호 필름을 부착하고 필 방식으로 제1 가접착재층을 박리하는 방법, 또는 웨이퍼를 세정함으로써 행할 수 있다.
공정 (f)에서는, 제1 가접착층 중의 열 가소성 수지 (A)를 용해하는 세정액이면 모두 사용 가능하고, 구체적으로는 펜탄, 헥산, 시클로헥산, 데칸, 이소노난, p-멘탄, 피넨, 이소도데칸, 리모넨 등을 들 수 있다. 이들 용제는 1종 단독일 수도 2종 이상 조합하여 사용할 수도 있다. 또한, 제거하기 어려운 경우에는 상기 용제에 염기류, 산류를 첨가할 수도 있다. 염기류의 예로서는, 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 트리에틸아민, 암모니아 등의 아민류, 테트라메틸암모늄히드록시드 등의 암모늄염류가 사용 가능하다. 산류로서는, 아세트산, 옥살산, 벤젠술폰산, 도데실벤젠술폰산 등의 유기산이 사용 가능하다. 첨가량은 세정액 중 농도로, 0.01 내지 10질량％, 바람직하게는 0.1 내지 5질량％이다. 또한, 잔존물의 제거성을 향상시키기 위하여, 기존의 계면 활성제를 첨가할 수도 있다. 세정 방법으로서는, 상기 액을 사용하여 패들에서의 세정을 행하는 방법, 스프레이 분무로의 세정 방법, 세정액조에 침지하는 방법이 가능하다. 온도는 10 내지 80℃, 바람직하게는 15 내지 65℃가 적합하고, 필요가 있으면, 이들 용해액으로 (A)층을 용해한 뒤, 최종적으로 수세 또는 알코올에 의한 린스를 행하고, 건조 처리시켜, 박형 웨이퍼를 얻는 것도 가능하다.
<실시예>
이하, 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기 예에서 부는 질량부이다. 또한, Me는 메틸기, Vi는 비닐기를 나타낸다.
[수지 용액 제작예 1]
수소 첨가 스티렌·이소프렌·부타디엔 공중합체인 열 가소성 수지 셉톤 4033(구라레제 Tg=약 25℃) 24g을 이소노난 176g에 용해하여, 12질량％의 셉톤 4033의 이소노난 용액을 얻었다. 또한 열 가소성 수지(고형분) 100부에 대하여 백금 촉매 CAT-PL-5(신에츠 가가쿠 고교 가부시키가이샤제)를 0.3부 첨가하고, 0.2㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 열 가소성 수지의 이소노난 용액 (A-1)을 얻었다.
[수지 용액 제작예 2]
수소 첨가 스티렌·이소프렌·부타디엔 공중합체인 열 가소성 수지 셉톤 4033(구라레제 Tg=약 25℃) 30g을 이소노난 170g에 용해하여, 15질량％의 셉톤 4033의 이소노난 용액을 얻었다. 또한 열 가소성 수지 100부에 대하여 백금 촉매 CAT-PL-5(신에츠 가가쿠 고교 가부시키가이샤제)를 0.8부 첨가하고, 0.2㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 열 가소성 수지의 이소노난 용액 (A-2)를 얻었다.
[수지 용액 제작예 3]
수소 첨가 스티렌·이소프렌·부타디엔 공중합체인 열 가소성 수지 셉톤 4033(구라레제 Tg=약 25℃) 24g을 이소노난 176g에 용해하여, 12질량％의 셉톤 4033의 이소노난 용액을 얻었다. 또한 열 가소성 수지 100부에 대하여, 백금 촉매 CAT-PL-5(신에츠 가가쿠 고교 가부시키가이샤제)를 0.05부 첨가하고, 0.2㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 열 가소성 수지의 이소노난 용액 (A-3)을 얻었다.
[수지 용액 제작예 4]
3몰％의 비닐기를 양 말단 및 측쇄에 갖고, 분자 말단이 SiMe2Vi기로 봉쇄되어 있으며, GPC에 의한 수 평균 분자량(Mn)이 5만인 폴리디메틸실록산 100부 및 이소도데칸 400부를 포함하는 용액에, 하기 식 (M-6)으로 표시되는 오르가노하이드로겐폴리실록산 5부(알케닐기에 대하여 2몰)를 첨가하여 혼합했다. 또한 0.2㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 열 경화성 실록산 중합체 용액 (B-1)을 얻었다.
Figure 112016061560324-pat00015
[수지 용액 제작예 5]
3몰％의 비닐기를 양 말단 및 측쇄에 갖고, 분자 말단이 SiMe2Vi기로 봉쇄되어 있으며, GPC에 의한 수 평균 분자량(Mn)이 8만인 폴리디메틸실록산 100부 및 이소도데칸 400부를 포함하는 용액에, 상기 식 (M-6)으로 표시되는 오르가노하이드로겐폴리실록산 16부(알케닐기에 대하여 6몰)를 첨가하여 혼합했다. 또한 0.2㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 열 경화성 실록산 중합체 용액 (B-2)를 얻었다.
[수지 용액 제작예 6]
3몰％의 비닐기를 양 말단 및 측쇄에 갖고, 분자 말단이 SiMe2Vi기로 봉쇄되어 있으며, GPC에 의한 수 평균 분자량(Mn)이 5만인 폴리디메틸실록산 100부, Me3SiO0.5 단위 및 SiO2 단위를 포함하는 폴리실록산(Me3SiO0 . 5 단위/SiO2 단위(몰비)=0.80) 20부 및 이소도데칸 400부를 포함하는 용액에, 상기 식 (M-6)으로 표시되는 오르가노하이드로겐폴리실록산 10부(알케닐기에 대하여 4몰)를 첨가하여 혼합했다. 또한 0.2㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 열 경화성 실록산 중합체 용액 (B-3)을 얻었다.
[수지 용액 제작예 7]
8몰％의 비닐기를 양 말단 및 측쇄에 갖고, 분자 말단이 SiMe2Vi기로 봉쇄되어 있으며, GPC에 의한 수 평균 분자량(Mn)이 6만인 폴리디메틸실록산 50부 및 2몰％의 비닐기를 양 말단 및 측쇄에 갖고, 분자 말단이 SiMe2Vi기로 봉쇄되어 있으며, GPC에 의한 수 평균 분자량(Mn)이 3만인 폴리디메틸실록산 50부 및 이소도데칸 400부를 포함하는 용액에, 상기 식 (M-6)으로 표시되는 오르가노하이드로겐폴리실록산 13부(알케닐기에 대하여 3몰)를 첨가하여 혼합했다. 또한 0.2㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 열 경화성 실록산 중합체 용액 (B-4)를 얻었다.
[수지 용액 제작예 8]
12몰％의 비닐기를 양 말단 및 측쇄에 갖고, 분자 말단이 SiMe2Vi기로 봉쇄되어 있으며, GPC에 의한 수 평균 분자량(Mn)이 5만인 폴리디메틸실록산 100부 및 이소도데칸 400부를 포함하는 용액에, 상기 식 (M-6)으로 표시되는 오르가노하이드로겐폴리실록산 20부(알케닐기에 대하여 2몰)를 첨가하여 혼합했다. 또한 0.2㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 열 경화성 실록산 중합체 용액 (B-5)를 얻었다.
[수지 용액 제작예 9]
5몰％의 비닐기를 양 말단 및 측쇄에 갖고, 분자 말단이 SiMe2Vi기로 봉쇄되어 있으며, GPC에 의한 수 평균 분자량(Mn)이 8만인 폴리디메틸실록산 100부 및 이소도데칸 300부를 포함하는 용액에, 상기 식 (M-6)으로 표시되는 오르가노하이드로겐폴리실록산 13부(알케닐기에 대하여 3몰)를 첨가하여 혼합했다. 또한 0.2㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 열 경화성 실록산 중합체 용액 (B-6)을 얻었다.
[수지 합성예 1]
교반기, 온도계, 질소 치환 장치 및 환류 냉각기를 구비한 플라스크 내에 9,9'-비스(3-알릴-4-히드록시페닐)플루오렌 (M-1) 43.1g, 평균 구조식 (M-3)으로 표시되는 오르가노하이드로겐실록산 29.5g, 톨루엔 135g, 염화백금산 0.04g을 투입하고, 80℃로 승온했다. 그 후, 1,4-비스(디메틸실릴)벤젠 (M-5) 17.5g을 1시간에 걸쳐 플라스크 내에 적하했다. 이때, 플라스크 내 온도는 85℃까지 상승했다. 적하 종료 후, 또한 80℃에서 2시간 숙성한 후, 톨루엔을 증류 제거함과 함께, 시클로헥사논을 80g 첨가하여, 수지 고형분 농도 50질량％의 시클로헥사논을 용제로 하는 수지 용액을 얻었다. 이 용액의 수지분의 분자량을 GPC에 의해 측정하면, 폴리스티렌 환산으로 중량 평균 분자량 45,000이었다. 또한, 이 수지 용액 50g에, 가교제로서 에폭시 가교제인 EOCN-1020(닛본 가야쿠(주)제)을 7.5g, 경화 촉매로서, 와코 쥰야쿠 고교(주)제, BSDM(비스(tert-부틸술포닐)디아조메탄)을 0.2g, 또한 산화 방지제로서, 테트라키스[메틸렌-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시하이드로신나메이트)]메탄(상품명: 아데카 스태브 AO-60)을 0.1g 첨가하고, 1㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 수지 용액 (C-1)을 얻었다.
[수지 합성예 2]
교반기, 온도계, 질소 치환 장치 및 환류 냉각기를 구비한 5L 플라스크 내에 에폭시 화합물 (M-2) 84.1g을 톨루엔 600g에 용해 후, 화합물 (M-3) 294.6g, 화합물 (M-4) 25.5g을 추가하고, 60℃로 가온했다. 그 후, 카본 담지 백금 촉매(5질량％) 1g을 투입하고, 내부 반응 온도가 65 내지 67℃로 승온하는 것을 확인 후, 또한 90℃까지 가온하고, 3시간 숙성했다. 계속하여 실온까지 냉각 후, 메틸이소부틸케톤(MIBK) 600g을 추가하고, 본 반응 용액을 필터로 가압 여과함으로써 백금 촉매를 제거했다. 이 수지 용액 중의 용제를 감압 증류 제거함과 함께, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 270g을 첨가하여, 고형분 농도 60질량％의 PGMEA를 용제로 하는 수지 용액을 얻었다. 이 수지 용액 중의 수지의 분자량을 GPC에 의해 측정하면, 폴리스티렌 환산으로 중량 평균 분자량 28,000이었다. 또한 이 수지 용액 100g에 4관능 페놀 화합물인 TEP-TPA(아사히 유키자이 고교(주)제)를 9g, 테트라히드로 무수 프탈산(신닛본 리카(주)제, 리카시드 HH-A) 0.2g을 첨가하고, 1㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 수지 용액 (C-2)를 얻었다.
Figure 112016061560324-pat00016
[비교 용액 제작예 1]
수소 첨가 스티렌·이소프렌·부타디엔 공중합체인 열 가소성 수지 셉톤 4033(구라레제 Tg=약 25℃) 24g을 이소노난 176g에 용해하여, 12질량％의 셉톤 4033의 이소노난 용액을 얻었다. 얻어진 용액을 0.2㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 열 가소성 수지의 이소노난 용액 (A-4)를 얻었다.
[비교 용액 제작예 2]
수소 첨가 스티렌·이소프렌·부타디엔 공중합체인 열 가소성 수지 셉톤 4033(구라레제 Tg=약 25℃) 24g을 이소노난 176g에 용해하여, 12질량％의 셉톤 4033의 이소노난 용액을 얻었다. 또한 열 가소성 수지 100부에 대하여 백금 촉매 CAT-PL-5(신에츠 가가쿠 고교 가부시키가이샤제)를 2부 첨가하고, 0.2㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 열 가소성 수지의 이소노난 용액 (A-5)를 얻었다.
[비교 용액 제작예 3]
3몰％의 비닐기를 양 말단 및 측쇄에 갖고, 분자 말단이 SiMe2Vi기로 봉쇄되어 있으며, GPC에 의한 수 평균 분자량(Mn)이 5만인 폴리디메틸실록산 100부 및 이소도데칸 400부를 포함하는 용액에 상기 식 (M-6)으로 표시되는 오르가노하이드로겐폴리실록산 8부(알케닐기에 대하여 3몰), 에티닐시클로헥산올 0.7부를 첨가하여 혼합했다. 또한 폴리디메틸실록산 100부에 대하여 백금 촉매 CAT-PL-5(신에츠 가가쿠 고교 가부시키가이샤제)를 0.5부 첨가하고, 0.2㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 열 경화성 실록산 중합체 용액 (B-9)를 얻었다.
[비교 합성예 1]
4개구 플라스크에, 하기 식 (7)로 표시되는 분자쇄 양말단이 수산기로 봉쇄된 생고무상의 디메틸폴리실록산이며, 그의 30％ 톨루엔 용액의 25℃에서의 점도가 98,000mPa·s인 디메틸폴리실록산 90부와, (CH3)3SiO0 . 5 단위 0.75몰과 SiO2 단위 1몰의 비율로 이루어지며, 또한 고형분 100부 중에 1.0몰％의 수산기를 포함하는 메틸폴리실록산 레진 10부를, 톨루엔 900부에 용해했다. 얻어진 용액에 28질량％의 암모니아수를 1부 첨가하고, 실온에서 24시간 교반하여 축합 반응시켰다. 계속해서, 감압 상태에서 180℃로 가열하여, 톨루엔, 축합수, 암모니아 등을 제거시켜, 고형화된 부분 축합물을 얻었다. 이 부분 축합물 100부에 톨루엔 900부를 첨가하고, 용해시켰다. 이 용액에 헥사메틸디실라잔 20부를 첨가하고, 130℃에서 3시간 교반하여 잔존하는 수산기를 봉쇄했다. 계속해서, 감압 상태에서 180℃로 가열하여, 용제 등을 제거시켜, 고형화된 비반응성 부분 축합물을 얻었다. 또한, 상기 비반응성 부분 축합물 100부에 헥산 900부를 첨가하여 용해시킨 후, 이것을 2,000부의 아세톤 중에 투입하고, 석출된 수지를 회수하고, 그 후 감압 하에서 헥산 등을 제거하여, GPC에 의한 분자량 740 이하의 저분자량 성분이 0.05질량％인 중량 평균 분자량 900,000의 디메틸폴리실록산 중합체를 얻었다.
이 중합체 20g을 이소도데칸 80g에 용해하고, 0.2㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 디메틸폴리실록산 중합체의 이소도데칸 용액 (B-8)을 얻었다.
Figure 112016061560324-pat00017
[실시예 1]
표면에 높이 40㎛, 직경 40㎛의 구리 포스트가 전체면에 형성된 직경 200㎜ 실리콘 웨이퍼(두께: 725㎛)에 상기 (A-1) 용액을 스핀 코팅 후, 핫 플레이트에서, 150℃에서 5분간 가열함으로써, (A)층에 대응하는 재료를 표 1에 나타내는 막 두께로, 웨이퍼 범프 형성면에 성막했다. 한편, 직경 200㎜(두께: 500㎛)의 유리판을 지지체로 하고, 이 지지체에 먼저 (C)층에 대응하는 중합체 용액 (C-1)을 스핀 코팅 및 핫 플레이트에 의해, 역시 150℃에서 5분간 가열함으로써, 표 1 중에 기재된 막 두께로, 유리 지지체 상에 형성했다. 그 후, (B)층에 상당하는 열 경화성 실록산 중합체의 용액 (B-1)을, 유리 지지체 상에 형성된 (C)층 상에 스핀 코팅함으로써, 표 1 중의 막 두께로 형성했다. 또한 그 후 150℃에서 3분간, 핫 플레이트 상에서 가열했다. 이와 같이 하여 이 열 가소성 수지를 포함하는 (A)층을 갖는 실리콘 웨이퍼와, 열 경화성 중합체층 (C)층과, 그 (C)층 상에 (B)층을 갖는 유리판을 각각 수지면이 맞춰지도록, 진공 접합 장치 내에서 표 1에 나타내는 조건으로 접합하여, 웨이퍼 가공체를 제작했다. 그리고, 해당 웨이퍼 가공체를 120℃에서 1분간 가열을 행하여, 접착시켜, 접합시키고, 계속하여 180℃에서 1시간 오븐을 사용하여 기판(유리판)을 가열하여, (B)층과 (C)층을 경화시켜, 시료를 제작했다.
해당 시료를 이하의 평가 방법에 의해 측정하고, 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 2 내지 8 및 비교예 1 내지 4]
표 1에 기재된 조건으로, 실시예 1과 마찬가지로 처리하여, 시료를 제작했다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
또한, 여기서, 기판 접착 후의 이상을 육안으로 판별하기 위하여 지지체로서 유리판을 사용했지만, 웨이퍼 등의 광을 투과하지 않는 실리콘 기판도 사용 가능하다.
그 후, 이 접합된 기판(시료)에 대하여, 하기 시험을 행하고, 실시예 및 비교예의 결과를 표 1에 나타냈다. 또한, 하기의 순으로 평가를 실시했지만, 이면 연삭 내성 시험 이후의 평가로 판정이 「×」가 된 시점에서, 그 이후의 평가를 중지했다.
-접착성 시험-
200㎜의 웨이퍼 접합은 EVG사의 웨이퍼 접합 장치 EVG520IS를 사용하여 행했다. 접합 온도는 표 1에 기재된 값, 접합 시의 챔버 내 압력은 10- 3mbar 이하, 하중은 5kN으로 실시했다. 접합 후, 상술한 바와 같이 180℃에서 1시간 오븐을 사용하여 기판을 가열하고, (B) 및 (C)층의 경화를 실시한 뒤, 실온까지 냉각하고, 그 후의 (A)층과 (B)층의 계면의 접착 상황을 육안으로 확인했다. 계면에서의 기포 등의 이상이 발생하지 않은 경우를 양호라고 평가하여 「○」로 나타내고, 이상이 발생한 경우를 불량으로 평가하여 「×」로 나타냈다.
-이면 연삭 내성 시험-
그라인더((주) 디스코제, DAG810)로 다이아몬드 지석을 사용하여, 상술한 바와 같이 180℃에서 1시간 오븐에서 가열 경화시켜 얻어진 적층체(시료)를 실리콘 웨이퍼의 이면 연삭을 행했다. 최종 기판 두께 50㎛까지 그라인드한 후, 광학 현미경(100배)으로 크랙, 박리 등의 이상의 유무를 조사했다. 이상이 발생하지 않은 경우를 「○」로 나타내고, 수 개소의 이상이 발생했지만 다음 공정으로 진행시키는 것이 가능한 경우를 「△」로 나타내고, 전체면에 이상이 발생한 경우를 「×」로 나타냈다.
-CVD 내성 시험-
실리콘 웨이퍼를 이면 연삭한 후의 가공체를 CVD 장치에 도입하고, 2㎛의 SiO2막의 생성 실험을 행하고, 그 때의 외관 이상의 유무를 조사했다. 외관 이상이 발생하지 않은 경우를 「○」로 나타내고, 공극, 웨이퍼 팽창 등의 외관 이상이 웨이퍼의 일부에 발생했지만 다음 공정으로 진행시키는 것이 가능한 경우를 「△」로 나타내고, 전체면에 공극, 웨이퍼 팽창, 웨이퍼 파손 등이 발생한 경우를 「×」로 나타냈다. CVD 내성 시험의 조건은 이하와 같다.
장치명: 플라즈마 CVD PD270STL(삼코(주)제)
RF500W, 내압 40Pa
TEOS(테트라에틸오르토실리케이트):O2=20sccm:680sccm
-박리성 시험-
기판의 박리성은 이하의 방법으로 평가했다. 먼저, CVD 내성 시험을 마친 웨이퍼 가공체의 50㎛까지 박형화된 웨이퍼측에 다이싱 프레임을 사용하여 다이싱 테이프를 붙이고, 이 다이싱 테이프면을 진공 흡착에 의해 흡착판에 세트했다. 그 후, 실온에서, 유리의 1점을 핀셋으로 들어올림으로써, 유리 기판을 박리했다. 50㎛의 웨이퍼를 깨지 않고 박리할 수 있는 경우를 「○」로 나타내고, 깨짐 등의 이상이 발생한 경우를 불량이라고 평가하여 「×」로 나타냈다. 또한, 전처리로서, 이소노난에 5분간 침지시킨 후에 박리를 할 수 있는 경우를 「△」로 나타냈다.
-박리 계면-
상기 박리성 시험에 있어서, 박리를 할 수 있는 경우의 웨이퍼측, 지지체측의 표면에 존재하는 가접착재층을 「박리 계면」으로 한다. 예를 들어 웨이퍼측에 (A)층, 지지체측에 (B)층이 존재하는 경우에는 「A/B」라고 나타냈다.
-세정 제거성 시험-
상기 박리성 시험 종료 후의 다이싱 테이프를 개재하여 다이싱 프레임에 장착된 200㎜ 웨이퍼(내열성 시험 조건에 노출된 것)를, 제1 가접착층을 위로 한 상태에서 스핀 코터에 세트하고, 세정 용제로서 이소노난을 3분간 분무한 뒤, 웨이퍼를 회전시키면서 이소프로필알코올(IPA)을 분무하여 린스를 행했다. 그 후, 외관을 관찰하여 잔존하는 접착재 수지의 유무를 육안으로 체크했다. 수지의 잔존이 확인되지 않는 것을 양호라고 평가하여 「○」로 나타내고, 수지의 잔존이 확인된 것을 불량이라고 평가하여 「×」로 나타냈다.
-필 박리력 시험-
직경 200㎜ 실리콘 웨이퍼(두께: 725㎛)에 (A)층에 대응하는 재료를 스핀 코팅 후, 핫 플레이트에서 150℃에서 3분간 가열함으로써, (A)층에 대응하는 재료를 표 1에 나타내는 막 두께로, 웨이퍼 범프 형성면에 성막했다. 한편, 미리 표면 상에 이형 처리가 실시된, 직경 200㎜(두께: 725㎛)의 실리콘 웨이퍼를 지지체로 하고 (C)층에 대응하는 중합체 용액을 스핀 코팅 및 핫 플레이트에 의해, 역시 150℃에서 5분간 가열함으로써, 표 1 중에 기재된 막 두께로, 유리 지지체 상에 형성했다. 그 후, (B)층에 상당하는 열 경화성 실록산 중합체의 용액을, 유리 지지체 상에 스핀 코팅함으로써, 표 1 중의 막 두께로 형성했다. 또한 그 후 150℃에서 3분간, 핫 플레이트 상에서 가열했다. 이와 같이 하여 이 열 가소성 수지를 포함하는 (A)층을 갖는 실리콘 웨이퍼와, (B)층을 갖는 실리콘 웨이퍼를 각각 수지면이 맞춰지도록, 진공 접합 장치 내에서 표 1에 나타내는 조건으로 접합하여, 웨이퍼 가공체를 제작했다. 그 후 오븐에서 180℃에서 1시간에 걸쳐 경화시키고, 경화 후의 웨이퍼 가공체로부터 지지체의 실리콘 웨이퍼만을 제거하여, 실리콘 웨이퍼, (A)층, (B)층, (C)층의 순으로 적층된 적층체를 제작했다.
그 후, 상기 적층체의 (C)층 상에 150㎜ 길이×25㎜ 폭의 폴리이미드 테이프를 5개 부착하고, 테이프가 붙여져 있지 않은 부분의 가접착재층을 제거했다. (주) 시마즈 세이사쿠쇼제의 오토그래프(AUTOGRAPH)(AG-1)를 사용하여 25℃ 분위기 하에서 300㎜/분의 속도로 테이프의 일단부로부터 180° 박리로 120㎜ 박리하고, 그때에 가해지는 힘의 평균(120㎜ 스트로크×5회)을, 그의 (A/B)층의 박리력으로 했다.
Figure 112016061560324-pat00018
표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 요건을 충족시키는 실시예 1 내지 8에서는, 가접착 및 박리가 용이하고, 특히 CVD 내성, 세정 제거성이 우수한 것을 알 수 있다. 한편, (A)층이 본 발명의 요건을 충족시키지 않는 비교예 1에서는 CVD 내성이 악화되고, (A-2) 성분이 (B)층에 포함되어 있는 비교예 2, 3에서는 접착성에 문제가 있었다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태는 예시이며, 본 발명의 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 마찬가지의 작용 효과를 발휘하는 것은, 어떠한 것이든 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
1 웨이퍼(디바이스 웨이퍼)
2 가접착재층
(A) 열 가소성 수지층(제1 가접착재층)
(B) 열 경화성 실록산 중합체층(제2 가접착재층)
(C) 열 경화성 중합체층(제3 가접착재층)
3 지지체

Claims (12)

  1. 표면에 회로면을 갖고 이면을 가공해야 할 웨이퍼를 지지체에 가접착하기 위한 웨이퍼 가공용 가접착재이며,
    상기 웨이퍼 가공용 가접착재가, 열 가소성 수지층 (A)를 포함하는 제1 가접착재층과, 상기 제1 가접착재층에 적층된 열 경화성 실록산 중합체층 (B)를 포함하는 제2 가접착재층과,
    상기 제2 가접착재층에 적층된 열 경화성 중합체층 (C)를 포함하는 제3 가접착재층을 갖는 복합 가접착재층을 구비한 것이며,
    상기 열 가소성 수지층 (A)가
    (A-1) 열 가소성 수지: 100질량부,
    (A-2) 경화 촉매: 상기 (A-1) 성분 100질량부에 대하여, 촉매량(질량 환산)으로서 0질량부를 초과하고 1질량부 이하
    를 함유하는 조성물의 수지층이며,
    상기 열 경화성 실록산 중합체층 (B)가, (B)층에 인접하여 적층된 (A)층의 경화 촉매에 의해 경화되는 중합체층인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공용 가접착재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼가 표면에 10 내지 80㎛의 단차를 갖는 기판에 사용되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공용 가접착재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 (A-2) 성분이 백금계 촉매인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공용 가접착재.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열 경화성 실록산 중합체층 (B)가
    (B-1) 분자 중에 알케닐기를 갖는 오르가노폴리실록산: 100질량부,
    (B-2) 1분자 중에 2개 이상의 규소 원자에 결합한 수소 원자(Si-H기)를 함유하는 오르가노하이드로겐폴리실록산: 상기 (B-1) 성분 중의 알케닐기에 대한 (B-2) 성분 중의 Si-H기의 몰비가 0.3 내지 15가 되는 양
    을 함유하는 조성물이며, (B)층에 인접하여 적층된 (A)층의 경화 촉매에 의해 경화되는 중합체층인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공용 가접착재.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열 경화성 중합체층 (C)가, 하기 일반식 (1)로 표시되는 반복 단위를 갖는 중량 평균 분자량이 3,000 내지 500,000인 실록산 결합 함유 중합체 100질량부에 대하여, 가교제로서 포르말린 또는 포르말린-알코올에 의해 변성된 아미노 축합물, 멜라민 수지, 요소 수지, 1분자 중에 2개 이상의 메틸올기 또는 알콕시메틸올기를 갖는 페놀 화합물 및 1분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 화합물로부터 선택되는 어느 1종 이상을 0.1 내지 50질량부 함유하는 조성물을 포함하는 중합체층인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공용 가접착재.
    Figure 112022096654514-pat00019

    [식 중 R1 내지 R4는 동일할 수도 상이할 수도 있는 탄소 원자수 1 내지 8의 1가 탄화수소기를 나타낸다. 또한, m은 1 내지 100의 정수이며, B는 양수, A는 0 또는 양수이다. 단 A+B=1이다. X는 각각 독립적으로 하기 일반식 (2)로 표시되는 2가의 유기기, 혹은 1,3-디비닐테트라메틸디실록산이며, 반복 단위 중, X가 하기 일반식 (2)로 표시되는 2가의 유기기인 반복 단위가 반드시 존재한다.
    Figure 112022096654514-pat00020

    (식 중 Z는
    Figure 112022096654514-pat00021

    의 어느 하나로부터 선택되는 2가의 유기기이며, N은 0 또는 1이다. 또한 R5, R6은 각각 탄소 원자수 1 내지 4의 알킬기 또는 알콕시기이며, 서로 동일할 수도 상이할 수도 있다. k는 0, 1, 2의 어느 하나이다.)]
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열 경화성 중합체층 (C)가, 하기 일반식 (3)으로 표시되는 반복 단위를 갖는 중량 평균 분자량이 3,000 내지 500,000인 실록산 결합 함유 중합체 100질량부에 대하여, 가교제로서 1분자 중에 2개 이상의 페놀기를 갖는 페놀 화합물 및 1분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 화합물로부터 선택되는 어느 1종 이상을 0.1 내지 50질량부 함유하는 조성물을 포함하는 중합체층인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공용 가접착재.
    Figure 112022096654514-pat00022

    [식 중 R1 내지 R4는 동일할 수도 상이할 수도 있는 탄소 원자수 1 내지 8의 1가 탄화수소기를 나타낸다. 또한, m은 1 내지 100의 정수이며, B는 양수, A는 0 또는 양수이다. 단, A+B=1이다. 또한, Y는 각각 독립적으로 하기 일반식 (4)로 표시되는 2가의 유기기, 혹은 1,3-디비닐테트라메틸디실록산이며, 반복 단위 중, Y가 하기 일반식 (4)로 표시되는 2가의 유기기인 반복 단위가 반드시 존재한다.
    Figure 112022096654514-pat00023

    (식 중 V는
    Figure 112022096654514-pat00024

    의 어느 하나로부터 선택되는 2가의 유기기이며, p는 0 또는 1이다. 또한 R7, R8은 각각 탄소 원자수 1 내지 4의 알킬기 또는 알콕시기이며, 서로 동일할 수도 상이할 수도 있다. h는 0, 1, 2의 어느 하나이다.)]
  7. (a) 표면에 회로 형성면 및 이면에 회로 비형성면을 갖는 웨이퍼의 상기 회로 형성면을, 제1항 또는 제2항에 기재된 웨이퍼 가공용 가접착재를 개재하여, 지지체에 접합할 때에 상기 지지체 상에 형성된 상기 열 경화성 중합체층 (C) 상에 상기 열 경화성 실록산 중합체층 (B)를 형성한 후, 상기 중합체층 (C)와 (B)가 형성된 지지체와, 상기 수지층 (A)가 형성된 웨이퍼를 감압 하에서 접합하는 공정과,
    (b) 상기 중합체층을 열 경화시키는 공정과,
    (c) 상기 지지체와 접합한 상기 웨이퍼의 회로 비형성면을 연삭 또는 연마하는 공정과,
    (d) 상기 웨이퍼의 회로 비형성면에 가공을 실시하는 공정과,
    (e) 상기 가공을 실시한 웨이퍼를 상기 지지체로부터 박리하는 공정과,
    (f) 상기 박리된 웨이퍼의 회로 형성면에 잔존하는 가접착 재료를 세정하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 박형 웨이퍼의 제조 방법.
  8. 지지체 상에 가접착재층이 형성되며, 또한 가접착재층 상에, 표면에 회로면을 갖고 이면을 가공해야 할 웨이퍼가 적층되어 이루어지는 웨이퍼 가공체이며,
    상기 가접착재층이, 열 가소성 수지층 (A)를 포함하는 제1 가접착재층과, 상기 제1 가접착재층에 적층된 열 경화성 실록산 중합체층 (B)를 포함하는 제2 가접착재층과,
    상기 제2 가접착재층에 적층된 열 경화성 중합체층 (C)를 포함하는 제3 가접착재층을 갖는 복합 가접착재층을 구비한 것이며,
    상기 열 가소성 수지층 (A)가
    (A-1) 열 가소성 수지: 100질량부,
    (A-2) 경화 촉매: 상기 (A-1) 성분 100질량부에 대하여, 촉매량(질량 환산)으로서 0질량부를 초과하고 1질량부 이하
    를 함유하는 조성물의 수지층이며,
    상기 열 경화성 실록산 중합체층 (B)가, (B)층에 인접하여 적층된 (A)층의 경화 촉매에 의해 경화되는 중합체층인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 (A-2) 성분이 백금계 촉매인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공체.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 열 경화성 실록산 중합체층 (B)가
    (B-1) 분자 중에 알케닐기를 갖는 오르가노폴리실록산: 100질량부,
    (B-2) 1분자 중에 2개 이상의 규소 원자에 결합한 수소 원자(Si-H기)를 함유하는 오르가노하이드로겐폴리실록산: 상기 (B-1) 성분 중의 알케닐기에 대한 (B-2) 성분 중의 Si-H기의 몰비가 0.3 내지 15가 되는 양
    을 함유하는 조성물이며, (B)층에 인접하여 적층된 (A)층의 경화 촉매에 의해 경화되는 중합체층인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공체.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 열 경화성 중합체층 (C)가, 하기 일반식 (1)로 표시되는 반복 단위를 갖는 중량 평균 분자량이 3,000 내지 500,000인 실록산 결합 함유 중합체 100질량부에 대하여, 가교제로서 포르말린 또는 포르말린-알코올에 의해 변성된 아미노 축합물, 멜라민 수지, 요소 수지, 1분자 중에 2개 이상의 메틸올기 또는 알콕시메틸올기를 갖는 페놀 화합물 및 1분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 화합물로부터 선택되는 어느 1종 이상을 0.1 내지 50질량부 함유하는 조성물을 포함하는 중합체층인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공체.
    Figure 112022096654514-pat00025

    [식 중 R1 내지 R4는 동일할 수도 상이할 수도 있는 탄소 원자수 1 내지 8의 1가 탄화수소기를 나타낸다. 또한, m은 1 내지 100의 정수이며, B는 양수, A는 0 또는 양수이다. 단 A+B=1이다. X는 각각 독립적으로 하기 일반식 (2)로 표시되는 2가의 유기기, 혹은 1,3-디비닐테트라메틸디실록산이며, 반복 단위 중, X가 하기 일반식 (2)로 표시되는 2가의 유기기인 반복 단위가 반드시 존재한다.
    Figure 112022096654514-pat00026

    (식 중 Z는
    Figure 112022096654514-pat00027

    의 어느 하나로부터 선택되는 2가의 유기기이며, N은 0 또는 1이다. 또한 R5, R6은 각각 탄소 원자수 1 내지 4의 알킬기 또는 알콕시기이며, 서로 동일할 수도 상이할 수도 있다. k는 0, 1, 2의 어느 하나이다.)]
  12. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 열 경화성 중합체층 (C)가, 하기 일반식 (3)으로 표시되는 반복 단위를 갖는 중량 평균 분자량이 3,000 내지 500,000인 실록산 결합 함유 중합체 100질량부에 대하여, 가교제로서 1분자 중에 2개 이상의 페놀기를 갖는 페놀 화합물 및 1분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 화합물로부터 선택되는 어느 1종 이상을 0.1 내지 50질량부 함유하는 조성물을 포함하는 중합체층인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공체.
    Figure 112022096654514-pat00028

    [식 중 R1 내지 R4는 동일할 수도 상이할 수도 있는 탄소 원자수 1 내지 8의 1가 탄화수소기를 나타낸다. 또한, m은 1 내지 100의 정수이며, B는 양수, A는 0 또는 양수이다. 단, A+B=1이다. 또한, Y는 각각 독립적으로 하기 일반식 (4)로 표시되는 2가의 유기기, 혹은 1,3-디비닐테트라메틸디실록산이며, 반복 단위 중, Y가 하기 일반식 (4)로 표시되는 2가의 유기기인 반복 단위가 반드시 존재한다.
    Figure 112022096654514-pat00029

    (식 중 V는
    Figure 112022096654514-pat00030

    의 어느 하나로부터 선택되는 2가의 유기기이며, p는 0 또는 1이다. 또한 R7, R8은 각각 탄소 원자수 1 내지 4의 알킬기 또는 알콕시기이며, 서로 동일할 수도 상이할 수도 있다. h는 0, 1, 2의 어느 하나이다.)]
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