KR20170042237A - 가접착 방법 및 박형 웨이퍼의 제조 방법 - Google Patents

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KR20170042237A
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미치히로 스고
마사히토 다나베
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신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

[과제] 가접착 및 박리가 용이하여, 박형 웨이퍼의 생산성을 높일 수 있는 가접착 방법을 제공한다.
[해결수단] 웨이퍼를 가접착재를 개재해서 지지체에 가접착시키는 방법이며, 가접착재로서, 25℃에 있어서의 저장 탄성률 E'가 1 내지 500㎫, 인장 파단 강도가 5 내지 50㎫인 열가소성 수지층 (A)와, 25℃에 있어서의 경화 후의 E'가 1 내지 1000㎫, 인장 파단 강도가 1 내지 50㎫인 열경화성 중합체층 (B)를 갖는 복합 가접착재층을 구비한 것을 사용하고, 표면에 액상 조성물 (A')를 사용해서 층 (A)를 형성한 웨이퍼와 필름 형상 수지 (B')를 라미네이트함으로써 층 (B)를 형성한 지지체를, 또는 표면에 조성물 (A')를 사용해서 층 (A)를 형성하고, 해당 층 (A) 상에 수지 (B')를 라미네이트함으로써 층 (B)를 형성한 웨이퍼와 지지체를 감압 하에서 가열해서 접합하는 공정과, 층 (B)를 열경화시키는 공정을 포함하는 가접착 방법.

Description

가접착 방법 및 박형 웨이퍼의 제조 방법{TEMPORARY ADHERING METHOD AND METHOD FOR MANUFACTURING THIN WAFER}
본 발명은 웨이퍼와 지지체의 가접착 방법 및 박형 웨이퍼의 제조 방법에 관한 것이다.
3차원의 반도체 실장은 한층 더한 고밀도, 대용량화를 실현하기 위해서 필수가 되고 있다. 3차원 실장 기술이란, 1개의 반도체 칩을 박형화하고, 또한 이것을 실리콘 관통 전극(TSV; through silicon via)에 의해 결선(結線)하면서 다층으로 적층해 가는 반도체 제작 기술이다. 이것을 실현하기 위해서는, 반도체 회로를 형성한 기판을 비회로 형성면(「이면」이라고도 한다) 연삭에 의해 박형화하고, 또한 이면에 TSV를 포함하는 전극 형성을 행하는 공정이 필요하다. 종래, 실리콘 기판의 이면 연삭 공정에서는, 연삭면의 반대측에 이면 보호 테이프를 붙여서, 연마 시의 웨이퍼 파손을 방지하고 있다. 그러나, 이 테이프는 유기 수지 필름을 지지 기재에 사용하고 있어, 유연성이 있는 반면, 강도나 내열성이 불충분해서, TSV 형성 공정이나 이면에서의 배선층 형성 공정을 행하기 위해서는 적합하지 않다.
따라서, 반도체 기판을 실리콘, 유리 등의 지지체에 접착층을 개재하여 접합함으로써, 이면 연삭, TSV나 이면 전극 형성의 공정에 충분히 견딜 수 있는 시스템이 제안되어 있다. 이때에 중요한 것이, 기판을 지지체에 접합할 때의 접착층이다. 이것은 기판을 지지체에 간극없이 접합할 수 있고, 후속 공정에 견딜 수 있을 만큼의 충분한 내구성이 필요하고, 또한 마지막으로 박형 웨이퍼를 지지체로부터 간편하게 박리할 수 있는 것이 필요하다. 이와 같이, 마지막으로 박리하는 점에서, 본 명세서에서는, 이 접착층을 가접착층(또는 가접착재층)이라 칭하기로 한다.
지금까지 공지의 가접착층과 그 박리 방법으로서는, 광 흡수성 물질을 포함하는 접착재에 고강도의 광을 조사하고, 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 등 고가의 장치가 필요하고, 또한 기판 1장당 처리 시간이 길어지는 등의 문제가 있었다. 또한 후자의 기술은 가열만으로 제어하기 때문에 간편한 반면, 200℃를 초과하는 고온에서의 열 안정성이 불충분하기 때문에, 적용 범위가 좁았다. 또한 이들 가접착층에서는, 고단차 기판의 균일한 막 두께 형성과, 지지체에의 완전 접착에도 적합하지 않았다.
또한, 실리콘 점착제를 가접착재층에 사용하는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 3). 이것은 기판을 지지체에 부가 경화형의 실리콘 점착제를 사용해서 접합하고, 박리 시에는 실리콘 수지를 용해, 혹은 분해하는 약제에 침지해서 기판을 지지체로부터 분리하는 것이다. 그 때문에 박리에 매우 장시간을 필요로 하여, 실제의 제조 프로세스에의 적용은 곤란했다. 또한, 웨이퍼 상에 수지층을 형성할 때, 액상 조성물을 스핀 코트하고, 용제를 제거함으로써 웨이퍼 상에 수지층을 형성하지만, 이 방법은 생산성의 저하, 비용 증가의 문제가 있었다.
또한 실리콘을 사용한 반도체용 접착제를 사용하는 기술도 제안되어 있지만(특허문헌 4), 경화 후의 탄성률이 매우 높으면, 접착제를 보호 필름 상에서 필름화할 때에 크랙이 발생해버려, 라미네이트의 공정을 실시할 수 없는 문제가 있었다.
일본특허공개 제2004-64040호 공보 일본특허공개 제2006-328104호 공보 미국 특허 제7541264호 명세서 일본특허공개 제2010-043211호 공보
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 가접착이 용이하고, 또한 고단차 기판의 균일한 막 두께로의 형성도 가능하고, TSV 형성, 웨이퍼 이면 배선 공정에 대한 공정 적합성이 높고, 나아가서는 CVD(화학적 기상 성장)와 같은 웨이퍼 열 프로세스 내성이 우수하고, 박리도 용이하여, 박형 웨이퍼의 생산성을 높일 수 있는 가접착 방법 및 박형 웨이퍼의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에서는, 표면에 회로면을 갖고, 이면을 가공해야 할 웨이퍼를 웨이퍼 가공용 가접착재를 개재해서 지지체에 가접착시키는 방법이며,
상기 웨이퍼 가공용 가접착재로서, 25℃에 있어서의 저장 탄성률 E'가 1 내지 500㎫, 인장 파단 강도가 5 내지 50㎫이고, 열가소성 수지층 (A)를 포함하는 제1 가접착층과, 25℃에 있어서의 경화 후의 저장 탄성률 E'가 1 내지 1000㎫, 인장 파단 강도가 1 내지 50㎫이고, 열경화성 중합체층 (B)를 포함하는 제2 가접착층의 2층 구조를 갖는 복합 가접착재층을 구비한 것을 사용하고,
상기 웨이퍼의 표면에 열가소성 수지를 포함하는 액상 조성물 (A')를 사용해서 상기 열가소성 수지층 (A)를 형성한 웨이퍼와, 상기 지지체 상에 열경화성 중합체를 포함하는 조성물을 필름 형상으로 형성한 필름 형상 수지 (B')를 라미네이트함으로써 상기 열경화성 중합체층 (B)를 형성한 지지체를 감압 하에서 가열해서 접합하거나, 또는 상기 웨이퍼의 표면에 상기 액상 조성물 (A')를 사용해서 상기 열가소성 수지층 (A)를 형성하고, 해당 수지층 (A) 상에 상기 필름 형상 수지 (B')를 라미네이트함으로써 상기 열경화성 중합체층 (B)를 형성한 웨이퍼와, 상기 지지체를 감압 하에서 가열해서 접합하는 공정과,
상기 열경화성 중합체층 (B)를 열경화시켜서, 상기 열가소성 수지층 (A)와 상기 열경화성 중합체층 (B)를 접착시키는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 가접착 방법을 제공한다.
이러한 가접착 방법이면, 웨이퍼와 지지체의 가접착이 용이하고, 또한 고단차 기판의 균일한 막 두께로의 형성도 가능하고, TSV 형성, 웨이퍼 이면 배선 공정에 대한 공정 적합성이 높고, 나아가서는 CVD 등의 열 프로세스 내성도 양호하고 또한 박리도 용이하여, 박형 웨이퍼의 생산성을 높일 수 있다.
또한, 상기 접합하는 공정에 있어서, 40 내지 200℃의 가열 하에서 접합을 행하는 것이 바람직하다.
이러한 가접착 방법이면, 웨이퍼를 웨이퍼 가공용 가접착재를 개재해서 지지체에 보다 확실하게 접합할 수 있다.
또한, 상기 열가소성 수지층 (A)를 비실리콘 열가소성 수지층으로 하는 것이 바람직하다.
이러한 비실리콘 열가소성 수지층을 구비하는 복합 가접착재층이면, 박형 웨이퍼 제작 후, 이 웨이퍼를 지지체로부터, 용이하게 박리, 세정할 수 있기 때문에, 깨지기 쉬운 박형 웨이퍼를 보다 용이하게 취급할 수 있다.
또한, 상기 열경화성 중합체층 (B)를 열경화성 실록산 변성 중합체층으로 하는 것이 바람직하다.
열경화성 실록산 변성 중합체층은, 내열성이 보다 우수하기 때문에 바람직하다. 또한, 열경화성 실록산 변성 중합체를 포함하는 조성물은 필름 형상 수지에의 성형이 용이하기 때문에, 열경화성 중합체층 (B)를 열경화성 실록산 변성 중합체층으로 함으로써, 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 열경화성 실록산 변성 중합체층을, 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, 1 분자 중에 평균하여 2개 이상의 메틸올기 또는 알콕시메틸올기를 갖는 페놀 화합물 및 1 분자 중에 평균하여 2개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 화합물에서 선택되는 임의의 1종 이상을 0.1 내지 50질량부 함유하는 조성물의 층으로 하는 것이 바람직하다.
Figure pat00001
[식 중, R1 내지 R4는 동일하거나 상이할 수 있는 탄소 원자수 1 내지 8의 1가 탄화수소기를 나타낸다. 또한, m은 1 내지 100의 정수이고, B는 양수, A는 0 또는 양수이다. 단, A+B=1이다. X는 하기 일반식 (2)로 표시되는 2가의 유기기이다.
Figure pat00002
(식 중, Z는
Figure pat00003
중 어느 하나에서 선택되는 2가의 유기기이고, N은 0 또는 1이다. 또한, R5, R6은 각각 탄소 원자수 1 내지 4의 알킬기 또는 알콕시기이고, 서로 동일하거나 상이할 수 있다. k는 0, 1, 2 중 어느 하나이다)]
이러한 열경화성 실록산 변성 중합체층이면, 내열성이 한층 더 우수하기 때문에 바람직하다.
또한, 상기 열경화성 실록산 변성 중합체층을, 하기 일반식 (3)으로 표시되는 반복 단위를 갖는 중량 평균 분자량이 3,000 내지 500,000인 실록산 결합 함유 중합체 100질량부에 대하여, 가교제로서 1 분자 중에 평균하여 2개 이상의 페놀기를 갖는 페놀 화합물 및 1 분자 중에 평균하여 2개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 화합물에서 선택되는 임의의 1종 이상을 0.1 내지 50질량부 함유하는 조성물의 층으로 하는 것이 바람직하다.
Figure pat00004
[식 중, R1 내지 R4는 동일하거나 상이할 수 있는 탄소 원자수 1 내지 8의 1가 탄화수소기를 나타낸다. 또한, m은 1 내지 100의 정수이고, B는 양수, A는 0 또는 양수이다. 단, A+B=1이다. 또한, Y는 하기 일반식 (4)로 표시되는 2가의 유기기이다.
Figure pat00005
(식 중, V는
Figure pat00006
중 어느 하나에서 선택되는 2가의 유기기이고, p는 0 또는 1이다. 또한, R7, R8은 각각 탄소 원자수 1 내지 4의 알킬기 또는 알콕시기이고, 서로 동일하거나 상이할 수 있다. h는 0, 1, 2 중 어느 하나이다)]
이러한 열경화성 실록산 변성 중합체층이면, 내열성이 한층 더 우수하기 때문에 바람직하다.
또한, 상기 열경화성 중합체층 (B)의 열경화 후에 있어서의 25㎜폭의 폴리이미드 시험편의 180° 필 박리력을 2gf 이상 50gf 이하로 하는 것이 바람직하다.
이러한 필 박리력을 갖는 열경화성 중합체층 (B)이면, 웨이퍼 연마 시에 웨이퍼의 어긋남이 발생할 우려가 없고, 박리가 용이하기 때문에 바람직하다.
또한 본 발명에서는, (a) 상기 본 발명의 가접착 방법을 사용하여, 상기 웨이퍼 가공용 가접착재를 개재해서 상기 지지체에 가접착된 상기 웨이퍼의 이면을 연삭 또는 연마하는 공정과,
(b) 상기 웨이퍼의 이면에 가공을 실시하는 공정과,
(c) 상기 가공을 실시한 웨이퍼를 상기 웨이퍼 가공용 가접착재 및 상기 지지체로부터 박리하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 박형 웨이퍼의 제조 방법을 제공한다.
이러한 박형 웨이퍼의 제조 방법이면, 본 발명에 있어서의 2층 구조를 갖는 가접착재층을, 웨이퍼와 지지체의 접합에 사용함으로써, 이 가접착재층을 사용해서 관통 전극 구조나, 범프 접속 구조를 갖는 박형 웨이퍼를 용이하게 제조할 수 있다.
또한, 상기 공정 (c) 후에, (d) 상기 가공을 실시한 웨이퍼의 박리면에 대해 세정을 행하는 공정을 행하는 것이 바람직하다.
이러한 박형 웨이퍼의 제조 방법이면, 박리하는 공정 (c) 후에, 웨이퍼의 표면에 열가소성 수지층 (A)가 잔존하는 경우에도, 열가소성 수지층 (A)가 완전히 제거된 웨이퍼를 얻을 수 있다.
또한, 상기 공정 (c)에 있어서, 상기 박리를 행하기 전에, 상기 가공을 실시한 웨이퍼 전체를 용제 안에 침지시키는 것이 바람직하다.
이와 같이 웨이퍼 전체를 용제 안에 침지시킴으로써, 웨이퍼 상의 외주 부분의 가접착재가 팽윤, 용해하기 때문에, 웨이퍼로부터 웨이퍼 가공용 가접착재 및 지지체를 박리하는 것이 용이하게 된다.
또한, 상기 공정 (d)에 있어서, 2유체(流體) 세정을 사용해서 상기 세정을 행하는 것이 바람직하다.
2유체 세정은 고압으로 세정을 행할 수 있기 때문에, 2유체 세정을 사용해서 세정을 행함으로써, 단시간에 잔존 수지를 제거하는 것이 가능하다.
본 발명에 있어서의 복합 가접착재층은 2층 구조를 갖고, 특히 열경화성 중합체층 (B)를 기판 접합용 지지층으로서 사용함으로써, 수지의 열분해가 발생하지 않는 것은 물론, 특히 200℃ 이상의 고온 시에서의 수지의 유동도 발생하지 않고, 내열성이 높기 때문에, 폭넓은 반도체 성막 프로세스에 적용할 수 있다. 또한, 박형 웨이퍼 제작 후, 이 웨이퍼를 지지체로부터 예를 들어 실온에서 용이하게 박리할 수 있기 때문에, 깨지기 쉬운 박형 웨이퍼라 하더라도 파손을 방지해서 용이하게 제조할 수 있다.
또한, 필름 형상 수지 (B')를 라미네이트함으로써 열경화성 중합체층 (B)를 열가소성 수지층 (A) 또는 지지체 상에 형성하고, 그 후 감압 하에서 가열해서 접합을 행하기 때문에, 웨이퍼의 요철 등의 단차에 의해 웨이퍼측의 접합 계면 등에 보이드가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기와 같이 열경화성 중합체층 (B)를 형성하고, 접합을 행하기 때문에, 단차를 갖는 웨이퍼에 대해서도 막 두께 균일성이 높은 가접착재층을 형성할 수 있고, 이 막 두께 균일성 때문에, 용이하게 50㎛ 이하의 균일한 박형 웨이퍼를 얻는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기와 같이 열경화성 중합체층 (B)를 형성하기 때문에, 스핀 코트에 의한 수지의 손실(비용)을 저감하고, 막 두께의 평탄성을 향상시켜서, 백 린스 등의 웨이퍼 세정액이 불필요하게 되기 때문에 폐액량을 저감할 수 있다. 이들의 경우, 열경화성 중합체층 (B)로서 열경화성 실록산 변성 중합체층을 사용함으로써 CVD 내성이 보다 우수한 가접착재층을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 가접착 방법에 있어서의 접합하는 공정에서 얻어지는 웨이퍼 가공체의 일례를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
상기한 바와 같이 가접착이 용이하고, 또한 고단차 기판의 균일한 막 두께로의 형성도 가능하고, TSV 형성, 웨이퍼 이면 배선 공정에 대한 공정 적합성이 높고, 나아가서는 CVD와 같은 웨이퍼 열 프로세스 내성이 우수하고, 박리도 용이하여, 박형 웨이퍼의 생산성을 높일 수 있는 가접착 방법 및 박형 웨이퍼의 제조 방법이 요구되고 있다.
본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해서 예의 검토를 행하였다. 그 결과, 표면에 회로면을 갖고, 이면을 가공해야 할 웨이퍼를 웨이퍼 가공용 가접착재를 개재해서 지지체에 가접착시키는 방법이며,
상기 웨이퍼 가공용 가접착재로서, 25℃에 있어서의 저장 탄성률 E'가 1 내지 500㎫, 인장 파단 강도가 5 내지 50㎫이고, 열가소성 수지층 (A)를 포함하는 제1 가접착층과, 25℃에 있어서의 경화 후의 저장 탄성률 E'가 1 내지 1000㎫, 인장 파단 강도가 1 내지 50㎫이고, 열경화성 중합체층 (B)를 포함하는 제2 가접착층의 2층 구조를 갖는 복합 가접착재층을 구비한 것을 사용하고,
상기 웨이퍼의 표면에 열가소성 수지를 포함하는 액상 조성물 (A')를 사용해서 상기 열가소성 수지층 (A)를 형성한 웨이퍼와, 상기 지지체 상에 열경화성 중합체를 포함하는 조성물을 필름 형상으로 형성한 필름 형상 수지 (B')를 라미네이트함으로써 상기 열경화성 중합체층 (B)를 형성한 지지체를 감압 하에서 가열해서 접합하거나, 또는 상기 웨이퍼의 표면에 상기 액상 조성물 (A')를 사용해서 상기 열가소성 수지층 (A)를 형성하고, 해당 수지층 (A) 상에 상기 필름 형상 수지 (B')를 라미네이트함으로써 상기 열경화성 중합체층 (B)를 형성한 웨이퍼와, 상기 지지체를 감압 하에서 가열해서 접합하는 공정과,
상기 열경화성 중합체층 (B)를 열경화시켜서, 상기 열가소성 수지층 (A)와 상기 열경화성 중합체층 (B)를 접착시키는 공정
을 포함하는 가접착 방법이 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시켰다.
이하, 본 발명의 가접착 방법에 있어서의 접합하는 공정에서 얻어지는 적층체를 웨이퍼 가공체라고도 기재한다. 도 1은, 본 발명의 가접착 방법에 있어서의 접합하는 공정에서 얻어지는 웨이퍼 가공체의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 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 복합 가접착재층(2)을 구비하고, 이 복합 가접착재층(2)이 열가소성 수지층 (A)(제1 가접착층)와, 열경화성 중합체층 (B)(제2 가접착층)의 2층 구조로 이루어지고, 제1 가접착층이 웨이퍼(1)의 표면에 박리 가능하게 접착되고, 제2 가접착층이 지지체(3)에 박리 가능하게 접착되어 있는 것이다.
또한, 본 발명의 가접착 방법에 있어서의 웨이퍼 가공용 가접착재는, 상기 (A)와 (B)의 적층체를 포함하는 것이다.
이 웨이퍼 가공용 가접착재에 있어서의 제1 가접착층은, 25℃에 있어서의 저장 탄성률 E'가 1 내지 500㎫, 인장 파단 강도가 5 내지 50㎫인 것이다. 저장 탄성률 E'가 1㎫ 미만이면 열가소성 수지층 (A)의 박리성이 저하된다. 저장 탄성률 E'가 500㎫를 초과하면, 적층체에 있어서의 웨이퍼의 이면 연삭성이 나빠지고, 나아가서는 CVD 내성이 얻어지지 않는다. 또한, 열가소성 수지층 (A)의 표면에 크랙이 발생할 우려가 있다. 인장 파단 강도가 5㎫ 미만이면 박리성이 저하된다. 인장 파단 강도가 50㎫를 초과하면, 강성이 높아 결함을 많이 발생시켜서, 접착 특성이 얻어지지 않는다.
또한, 이 웨이퍼 가공용 가접착재에 있어서의 제2 가접착층은, 25℃에 있어서의 경화 후의 저장 탄성률 E'가 1 내지 1000㎫, 인장 파단 강도가 1 내지 50㎫인 것이다. 경화 후의 저장 탄성률 E'가 1㎫ 미만이면 웨이퍼의 이면 연마 시에 웨이퍼의 박리가 발생할 우려가 있다. 경화 후의 저장 탄성률 E'가 1000㎫를 초과하면, 웨이퍼의 요철 등의 단차에 의해 웨이퍼측의 접합 계면 등에 보이드가 발생할 우려가 있다. 경화 후의 인장 파단 강도가 1㎫ 미만이면 웨이퍼의 이면 연마 시에 웨이퍼의 박리가 발생할 우려가 있다. 경화 후의 인장 파단 강도가 50㎫를 초과하면, 웨이퍼의 요철 등의 단차에 의해 웨이퍼측의 접합 계면 등에 보이드가 발생할 우려가 있다.
제1 가접착층의 저장 탄성률 E'는, 바람직하게는 5 내지 300㎫의 범위이며, 보다 바람직하게는 5 내지 100㎫의 범위이며, 더욱 바람직하게는 10 내지 80㎫의 범위이다. 제1 가접착층의 인장 파단 강도는, 바람직하게는 10 내지 50㎫의 범위이다. 경화 후의 제2 가접착층의 저장 탄성률 E'는, 바람직하게는 5 내지 800㎫의 범위이며, 보다 바람직하게는 10 내지 800㎫의 범위이며, 더욱 바람직하게는 10 내지 600㎫의 범위이다. 경화 후의 제2 가접착층의 인장 파단 강도는, 바람직하게는 5 내지 40㎫의 범위이다. 이러한 웨이퍼 가공용 가접착재를 사용하면, 웨이퍼의 이면 연삭 시에 있어서, 웨이퍼의 박리나 웨이퍼 균열이 보다 발생하기 어려워져서, 보다 안정적으로 웨이퍼를 가공할 수 있다.
여기서, 본 발명에 있어서의 저장 탄성률 E' 및 인장 파단 강도의 측정 방법에 대해서 설명한다. 본 발명에서는, 열가소성 수지층 (A) 및 열경화성 중합체층 (B)를 각각 필름화했을 때의 저장 탄성률 및 인장 파단 강도를 측정한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
[복합 가접착재층]
먼저, 본 발명의 가접착 방법에 사용되는 복합 가접착재층(웨이퍼 가공용 가접착재)을 구성하는 각 층에 대해서 설명한다.
-제1 가접착층 (A)/열가소성 수지층-
열가소성 수지층 (A)는, 열가소성 수지를 포함하는 층이다. 열가소성 수지층 (A)로서는, 오르가노폴리실록산을 갖지 않는 열가소성 수지를 포함하는 비실리콘 열가소성 수지층(열가소성 오르가노폴리실록산 비함유 중합체층)이 바람직하다. 단차를 갖는 실리콘 웨이퍼 등에의 적용성의 점에서, 양호한 스핀 코트성을 갖는 비실리콘 열가소성 수지가 열가소성 수지층을 형성하는 재료로서 특히 적합하게 사용되며, 특히 유리 전이 온도 -80 내지 120℃ 정도의 비실리콘 열가소성 수지가 바람직하고, 예를 들어 올레핀계 열가소성 엘라스토머, 폴리부타디엔계 열가소성 엘라스토머, 스티렌계 열가소성 엘라스토머, 스티렌·부타디엔계 열가소성 엘라스토머, 스티렌·폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머 등을 들 수 있고, 특히 내열성이 우수한 수소 첨가 폴리스티렌계 엘라스토머가 적합하다. 구체적으로는 터프테크(아사히카세이케미컬즈), 에스폴렉스 SB 시리즈(스미토모가가꾸), 라발론(미쯔비시가가꾸), 셉톤(구라레), DYNARON(JSR) 등을 들 수 있다. 또한 제오넥스(닛본제온)로 대표되는 시클로올레핀 중합체 및 TOPAS(닛본 폴리플라스틱)로 대표되는 환상 올레핀 공중합체를 들 수 있다.
상기한 바와 같이 비실리콘 열가소성 수지가 비실리콘 열가소성 엘라스토머인 것이 바람직하다. 이러한 비실리콘 열가소성 엘라스토머를 포함하는 층을 구비하는 복합 가접착재층이면, 박형 웨이퍼 제작 후, 이 웨이퍼를 지지체로부터 용이하게 박리할 수 있기 때문에, 깨지기 쉬운 박형 웨이퍼를 보다 용이하게 취급할 수 있다.
또한, 이 열가소성 수지에는, 그의 내열성 향상의 목적에서 산화 방지제나, 코팅성 향상을 위해 계면 활성제나, 박리성 향상을 위해 이형제를 첨가할 수 있다. 산화 방지제의 구체예로서는, 디-t-부틸페놀 등이 적합하게 사용된다. 계면 활성제의 예로서는, 불소 실리콘계 계면 활성제 X-70-1102(신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 제조) 등이 적합하게 사용된다. 이형제의 예로서는 KF-96(신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 제조) 등이 적합하게 사용된다.
-제2 가접착층 (B)/열경화성 중합체층-
열경화성 중합체층 (B)는, 열경화성 중합체를 포함하는 층이다. 열경화성 중합체층 (B)로서는, 열경화성 실록산 변성 중합체층이 바람직하다. 구체적으로는, 하기 일반식 (1) 혹은 (3)으로 표시되는 열경화성 실록산 변성 중합체를 주성분으로 하는 실록산 함유 조성물의 층이 바람직하다.
일반식 (1)의 중합체(페놀성 실록산 중합체):
하기 일반식 (1)로 표시되는 반복 단위를 갖는 중량 평균 분자량이 3,000 내지 500,000, 바람직하게는 10,000 내지 100,000인 실록산 결합 함유 중합체.
Figure pat00007
[식 중, R1 내지 R4는 동일하거나 상이할 수 있는 탄소 원자수 1 내지 8의 1가 탄화수소기를 나타낸다. 또한, m은 1 내지 100의 정수이고, B는 양수, A는 0 또는 양수이다. 단, A+B=1이다. X는 하기 일반식 (2)로 표시되는 2가의 유기기이다.
Figure pat00008
(식 중, Z는
Figure pat00009
중 어느 하나에서 선택되는 2가의 유기기이고, N은 0 또는 1이다. 또한, R5, R6은 각각 탄소 원자수 1 내지 4의 알킬기 또는 알콕시기이고, 서로 동일하거나 상이할 수 있다. k는 0, 1, 2 중 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. 또한, A는 바람직하게는 0 내지 0.9, B는 바람직하게는 0.1 내지 1이다. 또한, A가 0보다 큰 경우에는, A는 바람직하게는 0.1 내지 0.7, B는 바람직하게는 0.3 내지 0.9이다.
일반식 (3)의 중합체(에폭시 변성 실록산 중합체)
하기 일반식 (3)으로 표시되는 반복 단위를 갖는 중량 평균 분자량이 3,000 내지 500,000인 실록산 결합 함유 중합체.
Figure pat00010
[식 중, R1 내지 R4는 동일하거나 상이할 수 있는 탄소 원자수 1 내지 8의 1가 탄화수소기를 나타낸다. 또한, m은 1 내지 100의 정수이고, B는 양수, A는 0 또는 양수이다. 단, A+B=1이다. 또한, Y는 하기 일반식 (4)로 표시되는 2가의 유기기이다.
Figure pat00011
(식 중, V는
Figure pat00012
중 어느 하나에서 선택되는 2가의 유기기이고, p는 0 또는 1이다. 또한, R7, R8은 각각 탄소 원자수 1 내지 4의 알킬기 또는 알콕시기이고, 서로 동일하거나 상이할 수 있다. h는 0, 1, 2 중 어느 하나이다)]
이 경우, R1 내지 R4, m, A 및 B의 구체예는 상기 일반식 (1)과 마찬가지이다.
상기 일반식 (1) 또는 (3)의 열경화성 실록산 변성 중합체를 주성분으로 하는 열경화성의 실록산 함유 조성물은, 그의 열경화를 위해서, 일반식 (1)의 페놀성 실록산 중합체의 경우에는, 포르말린 또는 포르말린-알코올에 의해 변성된 아미노 축합물, 멜라민 수지, 요소 수지, 1 분자 중에 평균하여 2개 이상의 메틸올기 또는 알콕시메틸올기를 갖는 페놀 화합물 및 1 분자 중에 평균하여 2개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 화합물에서 선택되는 임의의 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 그의 다량체(예를 들어 2량체, 3량체 등의 올리고머체)를 공지의 방법에 따라서 포름알데히드와 원하는 분자량이 될 때까지 부가 축합 중합시켜서 얻을 수 있다. 또한, 이들은 1종 또는 2종 이상을, 혼합해서 사용할 수 있다.
또한, 포르말린 또는 포르말린-알코올에 의해 변성된 요소 수지(축합물)의 제조는, 예를 들어 공지의 방법에 따라서 원하는 분자량의 요소 축합물을 포르말린으로 메틸올화해서 변성하고, 또는 이것을 또한 알코올로 알콕시화해서 변성해서 행해도 된다. 포르말린 또는 포르말린-알코올에 의해 변성된 요소 수지의 구체예로서는, 예를 들어 메톡시메틸화 요소 축합물, 에톡시메틸화 요소 축합물, 프로폭시 메틸화 요소 축합물 등을 들 수 있다. 또한, 이들은 1종 또는 2종 이상을, 혼합해서 사용할 수 있다.
또한, 1 분자 중에 평균하여 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, 혼합해서 사용할 수 있다.
한편, 일반식 (3)의 에폭시 변성 실록산 중합체의 경우에는, 1 분자 중에 평균하여 2개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 화합물 혹은 1 분자 중에 평균하여 2개 이상의 페놀기를 갖는 페놀 화합물 중 어느 1종 이상을 가교제로서 함유한다.
여기서, 일반식 (1) 및 (3)에 사용되는 다관능 에폭시기를 갖는 에폭시 화합물로서는, 특별히 그 제약은 없지만, 특히, 2관능, 3관능, 4관능 이상의 다관능 에폭시 수지, 예를 들어 닛본가야꾸(주) 제조의 EOCN-1020, EOCN-102S, XD-1000, NC-2000-L, EPPN-201, GAN, NC6000이나 하기 식과 같은 가교제를 함유할 수 있다.
Figure pat00013
열경화성 실록산 변성 중합체가, 상기 일반식 (3)의 에폭시 변성 실록산 중합체의 경우에는, 그 가교제로서, m, p-계 크레졸 노볼락 수지, 예를 들어 아사히유키자이고교 제조 EP-6030G나, 3관능 페놀 화합물, 예를 들어 혼슈 화학 제조 Tris-P-PA나, 4관능성 페놀 화합물, 예를 들어 아사히유키자이고교 제조 TEP-TPA 등을 들 수 있다.
가교제의 배합량은, 열경화성 실록산 변성 중합체 100질량부에 대하여 0.1 내지 50질량부, 바람직하게는 0.1 내지 30질량부, 더욱 바람직하게는 1 내지 20질량부이고, 2종 또는 3종 이상을 혼합해서 배합해도 된다.
또한, 열경화성 실록산 변성 중합체 100질량부에 대하여, 산 무수물과 같은 경화 촉매를 10질량부 이하 함유시켜도 된다.
또한, 내열성을 더욱 높이기 위해서, 열경화성 실록산 변성 중합체 100질량부에 대하여, 공지의 산화 방지제, 실리카 등의 필러를 50질량부 이하 첨가해도 된다. 또한, 도포 균일성을 향상시키기 위해서, 계면 활성제를 첨가해도 된다.
실록산 함유 조성물 중에 첨가할 수 있는 산화 방지제의 구체예로서는, 테트라키스[메틸렌-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시하이드로신나메이트)]메탄(상품명: 아데카스탭 AO-60) 등의 힌더드 페놀계 화합물을 들 수 있다.
열경화성 중합체층 (B)는, 열경화 후에 있어서의 25㎜폭의 폴리이미드 시험편의 180° 필 박리력이, 통상 2gf 이상 또한 50gf 이하이고, 바람직하게는 3gf 이상 30gf 이하이고, 더욱 바람직하게는 5gf 이상 20gf 이하이다. 2gf 이상이면 웨이퍼 연마 시에 웨이퍼의 어긋남이 발생할 우려가 없고, 50gf 이하이면 웨이퍼의 박리가 용이하게 되기 때문에 바람직하다. 또한, 웨이퍼 가공체를 용제에 침지시키고 나서 웨이퍼 가공용 가접착재 및 지지체를 박리하는 처리를 행한 경우, 상기 필 박리력이 70gf 이하이면 웨이퍼 가공용 가접착재 및 지지체를 용이하게 박리할 수 있다.
[가접착 방법]
이어서, 상기 웨이퍼 가공용 가접착재를 사용하는 본 발명의 가접착 방법의 각 공정에 대해서 설명한다.
[접합하는 공정]
이 공정은, 상기 웨이퍼 가공용 가접착재를 개재해서 웨이퍼와 지지체를 감압 하에서 가열해서 접합하는 공정이다. 구체적인 접합 방법으로서는, 웨이퍼의 표면에 액상 조성물 (A')를 사용해서 열가소성 수지층 (A)를 형성한 웨이퍼와, 지지체 상에 필름 형상 수지 (B')를 라미네이트함으로써 열경화성 중합체층 (B)를 형성한 지지체를 접합하는 방법, 웨이퍼의 표면에 액상 조성물 (A')를 사용해서 열가소성 수지층 (A)를 형성하고, 해당 수지층 (A) 상에 필름 형상 수지 (B')를 라미네이트함으로써 열경화성 중합체층 (B)를 형성한 웨이퍼와, 지지체를 접합하는 방법이 있다. 여기서, 액상 조성물 (A')는, 열가소성 수지를 포함하는 액상 조성물이다. 필름 형상 수지 (B')는, 상술한 열경화성 중합체를 포함하는 조성물을 필름 형상으로 형성한 것이다.
이 공정에서 사용되는 웨이퍼는, 한쪽 면이 회로 형성면이고, 다른 쪽 면이 회로 비형성면인 웨이퍼이다. 본 발명을 적용할 수 있는 웨이퍼는, 통상, 반도체 웨이퍼이다. 해당 반도체 웨이퍼의 예로서는, 실리콘 웨이퍼 뿐만 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㎛, 보다 전형적으로는 625 내지 775㎛이다.
지지체로서는, 실리콘 웨이퍼나 유리판, 석영 웨이퍼 등의 기판이 사용 가능하지만, 하등 제약은 없다. 본 발명에 있어서는, 지지체를 통해서 가접착재층에 방사 에너지선을 조사할 필요는 없고, 지지체는 광선 투과성을 갖지 않는 것이어도 된다.
열가소성 수지층 (A)는, 액상 조성물 (A')를 사용해서 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판 등의 표면에 형성된다. 상기한 바와 같이 액상 조성물 (A')는 열가소성 수지를 포함하는 것이지만, 예를 들어 열가소성 수지를 용제에 용해함으로써 액상의 조성물로 할 수 있다. 이 경우, 스핀 코트, 스프레이 코트, 롤 코트 등의 방법으로, 웨이퍼의 표면에 액상 조성물 (A')를 도포하고, 프리베이크를 행함으로써, 웨이퍼의 표면에 열가소성 수지층 (A)를 형성할 수 있다. 또한, 액상 조성물 (A')를 필름 형상으로 형성하고, 이 필름을 웨이퍼의 표면에 라미네이트하고, 프리베이크를 행하는 것으로, 웨이퍼의 표면에 열가소성 수지층 (A)를 형성할 수도 있다.
이 용제로서는, 탄화수소계 용제, 바람직하게는 노난, p-멘탄, 피넨, 이소옥탄, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등을 들 수 있지만, 그 코팅성의 점에서, 노난, p-멘탄, 이소옥탄, 메시틸렌이 보다 바람직하다.
이때, 형성되는 막 두께에 제약은 없지만, 그 기판 상의 단차에 따라서 수지 피막을 형성하는 것이 바람직하고, 적합하게는, 0.5 내지 50㎛, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 10㎛의 막 두께로 웨이퍼의 표면에 열가소성 수지층 (A)가 형성된다.
열경화성 중합체층 (B)는, 필름 형상 수지 (B')를 라미네이트함으로써, 웨이퍼의 표면에 형성된 열가소성 수지층 (A) 상 또는 지지체 상에 형성한다. 이에 의해, 스핀 코트에 의한 수지의 손실(비용)을 저감하고, 막 두께의 평탄성을 향상시켜서, 백 린스 등의 웨이퍼 세정액이 불필요하게 되기 때문에 폐액량을 저감할 수 있다.
상기 필름 형상 수지 (B')는, 상술한 열경화성 중합체를 포함하는 조성물을 필름 형상으로 형성하는 것으로 얻는다. 열경화성 중합체를 포함하는 조성물을 필름 형상으로 형성할 때, 그 외의 임의 성분으로서 이 열경화성 중합체를 포함하는 조성물을 용해시키는 유기 용제를 사용할 수 있다. 즉, 열경화성 중합체를 포함하는 조성물은 무용제로 사용해도 되지만, 후술하는 바와 같이 유기 용제에 용해 또는 분산시켜서, 용액 또는 분산액(조성물 용액)으로서 제조하고 나서 사용해도 된다.
이 유기 용제로서는, N,N-디메틸아세트아미드, 메틸에틸케톤, N,N-디메틸포름아미드, 시클로헥사논, 시클로펜타논, N-메틸-2-피롤리돈, 톨루엔, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 아세톤, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 등을 들 수 있고, 바람직하게는 메틸에틸케톤, 시클로펜타논, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 들 수 있다. 이들 유기 용제는 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
필름 형상 수지 (B')의 두께는, 특별히 제한은 없지만, 10㎛ 이상 200㎛ 이하인 것이 바람직하고, 나아가 20㎛ 이상 120㎛ 이하가 보다 바람직하다. 막 두께가 10㎛ 이상인 경우에는, 웨이퍼 박형화의 연삭 공정에 충분히 견딜 수 있고, 200㎛ 이하인 경우에는, TSV 형성 공정 등의 열처리 공정에서 수지 변형을 발생할 우려가 없어, 실용에 견딜 수 있기 때문에 바람직하다.
이 필름 형상 수지 (B')에는 보호층을 적층할 수 있다. 해당 보호층은, 나중에 설명하는 것을 사용할 수 있다. 이러한 필름 형상 수지 (B') 및 보호층을 구비하는 필름(보호층을 갖는 수지 필름)은 이하에 나타내는 방법으로 제조할 수 있다.
[보호층을 갖는 수지 필름의 제조 방법]
미리, 상술한 열경화성 중합체, 상술한 가교제, 필요에 따라, 그 외의 임의 성분 및 유기 용제를 혼합해서 액상으로 제조한 수지 조성물 용액을 제작하고, 해당 수지 조성물 용액을 다이 코터, 리버스 롤 코터, 콤마 코터 등을 사용하여, 보호층(보호 필름, 박리 필름)에 도포한다. 상기 수지 조성물 용액이 도포된 보호층을 인라인 드라이어에 통과시켜서, 80 내지 160℃에서 2 내지 20분간에 걸쳐서 유기 용제를 제거함으로써 건조시키고, 계속해서 롤 라미네이터를 사용해서 별도의 보호층과 압착하고, 적층함으로써, 보호층을 갖는 수지 필름을 얻을 수 있다. 또한, 압착 조건으로서는, 특별히 제한은 없지만, 온도 50 내지 100℃, 선압 0.5 내지 5kgf/㎝, 속도 0.1 내지 5m/min으로 라미네이트하는 것이 바람직하다.
또한, 다른 형태로서, 동일하거나 또는 상이한 보호층을 갖는 수지 필름을 2개 이상 준비하고, 각각의 수지 필름으로부터 서로 적층해야 할 필름 형상 수지 (B')가 노출되도록 보호층을 박리하여, 양 수지 필름의 필름 형상 수지 (B')끼리를 적층시킴으로써, 다층의 수지 필름으로 형성되는 복합 필름을 얻을 수도 있다. 적층 시에는, 30 내지 120℃에서 가온하면서 필름끼리를 적층시키는 것이 바람직하다. 또한, 상이한 필름 형상 수지 (B')를 2개 이상 적층시키는 경우에는, 필요에 따라 박리력이 다른 보호층(보호 필름/박리 필름)을 사용할 수 있다.
보호층(보호 필름/박리 필름)
상기 보호층은, 필름 형상 수지 (B')의 형태를 손상시키지 않고 박리할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 웨이퍼용 보호 필름 및 박리 필름으로서 활용하는 것이며, 통상, 폴리에틸렌(PE) 필름, 폴리프로필렌(PP) 필름, 폴리메틸펜텐(TPX) 필름, 이형 처리를 실시한 폴리에스테르 필름 등의 플라스틱 필름 등을 들 수 있다. 또한, 박리력은 50 내지 300mN/min이 바람직하고, 두께는 25 내지 100㎛, 바람직하게는 38 내지 75㎛이다.
필름 형상 수지 (B')를 사용한 웨이퍼의 라미네이트 방법에 대해서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 보호층을 갖는 수지 필름 상에 붙여진 한쪽의 보호층을 박리하고, 롤 라미네이터 등 예를 들어 (주)타카토리 제조의 진공 라미네이터(제품명: TEAM-100RF)를 사용하여, 진공 챔버 내를 진공도 50 내지 1,000㎩, 바람직하게는 50 내지 500㎩, 예를 들어 250㎩로 설정하고, 80 내지 200℃, 바람직하게는 80 내지 130℃, 예를 들어 100℃에서 다른 쪽의 보호층이 붙여진 보호층을 갖는 수지 필름을 열가소성 수지층 (A)를 갖는 웨이퍼, 또는 지지체 상에 일괄해서 밀착시키고, 상압으로 되돌린 후, 상기 웨이퍼를 실온까지 냉각하고 상기 진공 라미네이터로부터 꺼내서, 다른 쪽의 보호층을 박리함으로써 행할 수 있다.
열가소성 수지층 (A) 및 열경화성 중합체층 (B)를 형성할 때의 프리베이크의 온도 조건은 특별히 한정되지 않지만, 그 용제의 휘발 조건에 따라, 80 내지 200℃, 바람직하게는 100 내지 180℃의 온도에서, 프리베이크를 행하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 열경화성 중합체층 (B)를 형성할 때에는, 상기와 같이 해서 라미네이트된 필름 형상 수지 (B')를 100 내지 180℃에서 1 내지 5분간의 조건으로 가열 건조하여, 열경화성 중합체층 (B)를 형성할 수 있다.
상기 층 (A), (B)가 형성된 웨이퍼 및 지지체는, 층 (A), (B)를 개재하여, 접합된 기판으로서 형성된다. 이때, 바람직하게는 40 내지 200℃, 보다 바람직하게는 60 내지 180℃의 온도 영역에서, 이 온도로 감압 하에, 이 기판을 균일하게 압착함으로써, 웨이퍼가 지지체와 접합한 웨이퍼 가공체(적층체 기판)가 형성된다. 또한, 상기 감압의 조건으로서는, 감압 하이면 되지만, 바람직하게는 0.01 내지 500㎩, 보다 바람직하게는 0.01 내지 100㎩이다. 또한, 압착 조건은, 바람직하게는 0.1 내지 50kN이다.
웨이퍼 접합 장치로서는, 시판되는 웨이퍼 접합 장치, 예를 들어 EVG사의 EVG520IS, 850TB 등을 들 수 있다.
[접착시키는 공정]
이 공정은, 열경화성 중합체층 (B)를 열경화시켜서, 열가소성 수지층 (A)와 열경화성 중합체층 (B)를 접착시키는 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, 열경화성 중합체층 (B)의 경화를 행한다.
[박형 웨이퍼의 제조 방법]
이어서, 본 발명의 박형 웨이퍼의 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 발명의 박형 웨이퍼의 제조 방법은 (a) 내지 (c)의 공정을 갖는다. 또한, 필요에 따라, (d) 내지 (g)의 공정을 갖는다. 본 발명의 박형 웨이퍼의 제조 방법에 의해 얻어지는 박형 웨이퍼의 두께는, 전형적으로는 5 내지 300㎛, 보다 전형적으로는 10 내지 100㎛이다.
[공정 (a)]
공정 (a)는, 상기 본 발명의 가접착 방법을 사용하여, 웨이퍼 가공용 가접착재를 개재해서 지지체에 가접착된 웨이퍼의 이면을 연삭 또는 연마하는 공정, 즉 상기 본 발명의 가접착 방법에 있어서의 접착시키는 공정을 행한 후의 웨이퍼 가공체의 웨이퍼 이면측을 연삭 또는 연마하여, 해당 웨이퍼의 두께를 얇게 해 가는 공정이다. 웨이퍼 이면의 연삭 가공 방식에는 특별히 제한은 없고, 공지의 연삭 방식이 채용된다. 연삭은 웨이퍼와 지석(다이아몬드 등)에 물을 뿌려서 냉각하면서 행하는 것이 바람직하다. 웨이퍼 이면을 연삭 가공하는 장치로서는, 예를 들어 (주)디스코 제조 DAG-810(상품명) 등을 들 수 있다. 또한, 웨이퍼 이면측을 CMP 연마해도 된다.
[공정 (b)]
공정 (b)는, 웨이퍼의 이면에 가공을 실시하는 공정, 즉 이면 연삭에 의해 박형화된 웨이퍼의 회로 비형성면에 가공을 실시하는 공정이다. 이 공정에는 웨이퍼 레벨에서 사용되는 여러 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 레지스트 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 (c)]
공정 (c)는, 공정 (b)에서 가공을 실시한 웨이퍼를 웨이퍼 가공용 가접착재 및 지지체로부터 박리하는 공정, 즉 박형화한 웨이퍼에 다양한 가공을 실시한 후, 다이싱하기 전에 웨이퍼를 웨이퍼 가공용 가접착재 및 지지체로부터 박리하는 공정이다. 이 박리 공정은, 일반적으로 실온으로부터 60℃ 정도의 비교적 저온의 조건에서 실시되고, 웨이퍼 가공체의 웨이퍼 또는 지지체의 한쪽을 수평하게 고정해 두고, 다른 쪽을 수평 방향으로부터 일정한 각도로 들어올리는 방법 및 연마된 웨이퍼의 연삭면에 보호 필름을 붙여서, 웨이퍼와 보호 필름을 필 방식으로 웨이퍼 가공체로부터 박리하는 방법 등을 들 수 있다.
본 발명에는, 이들 박리 방법을 모두 적용 가능하다. 물론 상기 방법에는 한정되지 않는다. 이들 박리 방법은, 통상, 실온에서 실시된다.
또한, 상기 (c) 가공을 실시한 웨이퍼를 웨이퍼 가공용 가접착재 및 지지체로부터 박리하는 공정은,
(e) 가공을 실시한 웨이퍼의 가공면(이면)에 다이싱 테이프를 접착하는 공정과,
(f) 다이싱 테이프면을 흡착면에 진공 흡착하는 공정과,
(g) 흡착면의 온도가 10℃ 내지 100℃의 온도 범위에서, 웨이퍼 가공용 가접착재 및 지지체를, 가공을 실시한 웨이퍼로부터 리프트 오프로 박리하는 공정
을 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 웨이퍼 가공용 가접착재 및 지지체를, 가공을 실시한 웨이퍼로부터 용이하게 박리할 수 있고, 또한 후의 다이싱 공정을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 공정 (c)에 있어서, 가공을 실시한 웨이퍼를 웨이퍼 가공용 가접착재 및 지지체로부터 박리하기 전에, 가공을 실시한 웨이퍼 전체를 용제 안에 침지시키는 것이 바람직하다. 이에 의해, 웨이퍼 상의 외주 부분의 가접착재가 팽윤, 용해하기 때문에, 웨이퍼로부터 웨이퍼 가공용 가접착재 및 지지체를 박리하는 것이 용이하게 된다.
이 용제로서는, 복합 가접착재층 중의 열가소성 수지층 (A)를 팽윤, 용해시키는 세정액이면 모두 사용 가능하고, 구체적으로는, 펜탄, 헥산, 시클로헥산, 데칸, 이소노난, p-멘탄, 피넨, 이소도데칸, 리모넨, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등을 들 수 있다. 이들 용제는 1종 단독이어도 되고 2종 이상 조합해서 사용해도 된다.
또한, 상기 (c) 가공을 실시한 웨이퍼를 웨이퍼 가공용 가접착재 및 지지체로부터 박리하는 공정 후에,
(d) 가공을 실시한 웨이퍼의 박리면에 대해 세정을 행하는 공정을 행하는 것이 바람직하다. 공정 (c)에 의해 지지체로부터 박리된 웨이퍼의 회로 형성면에는, 열가소성 수지층 (A)가 일부 잔존해 있는 경우가 있고, 해당 열가소성 수지층 (A)의 제거는, 예를 들어 웨이퍼를 세정함으로써 행할 수 있다.
이 공정 (d)에서는, 복합 가접착재층 중의 열가소성 수지층 (A)를 용해하는 세정액이면 모두 사용 가능하고, 구체적으로는, 펜탄, 헥산, 시클로헥산, 데칸, 이소노난, p-멘탄, 피넨, 이소도데칸, 리모넨, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등을 들 수 있다. 이들 용제는 1종 단독이어도 되고 2종 이상 조합해서 사용해도 된다. 또한, 제거하기 어려운 경우에는, 상기 용제에 염기류, 산류를 첨가해도 된다. 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 위해서, 기존의 계면 활성제를 첨가해도 된다.
세정 방법으로서는, 상기 액을 사용해서 패들로의 세정을 행하는 방법, 스프레이 분무로의 세정 방법, 세정액 조에 침지하는 방법 등 공지의 방법을 들 수 있지만, 그 중에서도 2유체 세정을 사용해서 세정을 행하는 것이 바람직하다. 2유체 세정은 고압으로 세정을 행할 수 있기 때문에, 단시간에 잔존 수지를 제거하는 것이 가능하다. 이때, 혼합시키는 가스는 질소가 바람직하고, 세정 시간은 5초 내지 10분 정도, 나아가 10초 내지 5분 정도가 바람직하다.
세정 시의 온도는 10 내지 80℃, 바람직하게는 15 내지 65℃가 적합하고, 필요하다면, 이들 용해액으로 층 (A)를 용해한 뒤, 최종적으로 수세 또는 알코올(바람직하게는 탄소수 1 내지 5)에 의한 린스를 행하고, 건조 처리시켜서, 박형 웨이퍼를 얻는 것도 가능하다.
[실시예]
이하, 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[수지 용액 제작예 1]
수소 첨가 폴리스티렌계 열가소성 수지 셉톤 8007(구라레 제조) 16g을 p-멘탄 184g에 용해하여, 8질량%의 셉톤 8007의 p-멘탄 용액을 얻었다. 얻어진 용액을 0.2㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 비실리콘 열가소성 수지의 p-멘탄 용액 (A'-1)을 얻었다.
[수지 용액 제작예 2]
수소 첨가 폴리스티렌계 열가소성 수지 셉톤 4033(구라레 제조) 24g을 p-멘탄 176g에 용해하여, 12질량%의 셉톤 4033의 p-멘탄 용액을 얻었다. 얻어진 용액을 0.2㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 비실리콘 열가소성 수지의 p-멘탄 용액 (A'-2)를 얻었다.
[수지 용액 제작예 3]
수소 첨가 폴리스티렌계 열가소성 수지 셉톤 4033(구라레 제조) 10g과 수소 첨가 폴리스티렌계 열가소성 수지 터프테크 H1043(아사히카세이 제조) 10g을 p-멘탄 180g에 용해하여, 10질량%의 셉톤 4033 및 터프테크 H1043 혼합품의 p-멘탄 용액을 얻었다. 얻어진 용액을 0.2㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 비실리콘 열가소성 수지의 p-멘탄 용액 (A'-3)을 얻었다.
[수지 용액 제작예 4]
수소 첨가 폴리스티렌계 열가소성 수지 터프테크 H1043(아사히카세이 제조) 10g을 p-멘탄 190g에 용해하여, 5질량%의 터프테크 H1043의 p-멘탄 용액을 얻었다. 얻어진 용액을 0.2㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 비실리콘 열가소성 수지의 p-멘탄 용액 (A'-4)를 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)로 표시되는 오르가노하이드로겐실록산 90.8g, 톨루엔 135g, 염화백금산 0.04g을 넣고, 80℃로 승온했다. 그 후, 1,4-비스(디메틸실릴)벤젠 (M-5) 13.6g을 1시간에 걸쳐서 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 50,000이었다. 또한, 이 수지 용액 50g에, 가교제로서 에폭시 가교제인 EOCN-1020(닛본가야꾸(주) 제조)을 7.5g, 경화 촉매로서, 와코쥰야꾸고교(주) 제조, BSDM(비스(tert-부틸술포닐)디아조메탄)을 0.2g, 또한 산화 방지제로서, 테트라키스[메틸렌-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시하이드로신나메이트)]메탄(상품명: 아데카스탭 AO-60)을 0.1g 첨가하고, 1㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 실록산 함유 조성물 용액 (B"-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 250g에 용해 후, 화합물 (M-3) 121.0g, 화합물 (M-4) 21.5g을 첨가하여, 60℃로 가온했다. 그 후, 카본 담지 백금 촉매(5질량%) 1g을 투입하고, 내부 반응 온도가 65 내지 67℃로 승온하는 것을 확인 후, 90℃까지 더 가온하여, 3시간 숙성했다. 계속해서 실온까지 냉각 후, 메틸이소부틸케톤(MIBK) 250g을 첨가하여, 본 반응 용액을 필터로 가압 여과하는 것으로 백금 촉매를 제거했다. 이 수지 용액 중의 용제를 감압 증류 제거함과 함께, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 150g을 첨가하여, 고형분 농도 60질량%의 PGMEA를 용제로 하는 수지 용액을 얻었다. 이 수지 용액 중의 수지 분자량을 GPC에 의해 측정하면, 폴리스티렌 환산으로 중량 평균 분자량 45,000이었다. 또한 이 수지 용액 100g에 4관능 페놀 화합물인 TEP-TPA(아사히유키자이고교 제조)를 9g, 테트라히드로 무수 프탈산(신니혼리까(주) 제조, 리카시드 HH-A) 0.2g을 첨가하고, 1㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 실록산 함유 조성물 용액 (B"-2)를 얻었다.
[수지 합성예 3]
교반기, 온도계, 질소 치환 장치 및 환류 냉각기를 구비한 5L 플라스크 내에 에폭시 화합물 (M-2) 84.1g을 톨루엔 170g에 용해 후, 화합물 (M-3) 60.5g, 화합물 (M-4) 24.2g을 첨가하여, 60℃로 가온했다. 그 후, 카본 담지 백금 촉매(5질량%) 1g을 투입하고, 내부 반응 온도가 65 내지 67℃로 승온하는 것을 확인 후, 90℃까지 더 가온하여, 3시간 숙성했다. 계속해서 실온까지 냉각 후, 메틸이소부틸케톤(MIBK) 170g을 첨가하여, 본 반응 용액을 필터로 가압 여과하는 것으로 백금 촉매를 제거했다. 이 수지 용액 중의 용제를 감압 증류 제거함과 함께, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 110g을 첨가하여, 고형분 농도 60질량%의 PGMEA를 용제로 하는 수지 용액을 얻었다. 이 수지 용액 중의 수지 분자량을 GPC에 의해 측정하면, 폴리스티렌 환산으로 중량 평균 분자량 42,000이었다. 또한 이 수지 용액 100g에 4관능 페놀 화합물인 TEP-TPA(아사히유키자이고교 제조)를 9g, 테트라히드로 무수 프탈산(신니혼리까(주) 제조, 리카시드 HH-A) 0.2g을 첨가하고, 1㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 실록산 함유 조성물 용액 (B"-3)을 얻었다.
[수지 합성예 4]
교반기, 온도계, 질소 치환 장치 및 환류 냉각기를 구비한 5L 플라스크 내에 에폭시 화합물 (M-2) 84.1g을 톨루엔 150g에 용해 후, 화합물 (M-3) 30.3g, 화합물 (M-4) 25.5g을 첨가하여, 60℃로 가온했다. 그 후, 카본 담지 백금 촉매(5질량%) 1g을 투입하고, 내부 반응 온도가 65 내지 67℃로 승온하는 것을 확인 후, 90℃까지 더 가온하여, 3시간 숙성했다. 계속해서 실온까지 냉각 후, 메틸이소부틸케톤(MIBK) 150g을 첨가하여, 본 반응 용액을 필터로 가압 여과하는 것으로 백금 촉매를 제거했다. 이 수지 용액 중의 용제를 감압 증류 제거함과 함께, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 90g을 첨가하여, 고형분 농도 60질량%의 PGMEA를 용제로 하는 수지 용액을 얻었다. 이 수지 용액 중의 수지 분자량을 GPC에 의해 측정하면, 폴리스티렌 환산으로 중량 평균 분자량 35,000이었다. 또한 이 수지 용액 100g에 4관능 페놀 화합물인 TEP-TPA(아사히유키자이고교 제조)를 9g, 테트라히드로 무수 프탈산(신니혼리까(주) 제조, 리카시드 HH-A) 0.2g을 첨가하고, 1㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 실록산 함유 조성물 용액 (B"-4)를 얻었다.
[수지 합성예 5]
교반기, 온도계, 질소 치환 장치 및 환류 냉각기를 구비한 5L 플라스크 내에 에폭시 화합물 (M-2) 84.1g을 톨루엔 120g에 용해 후, 화합물 (M-3) 9.1g, 화합물 (M-4) 26.5g을 첨가하여, 60℃로 가온했다. 그 후, 카본 담지 백금 촉매(5질량%) 1g을 투입하고, 내부 반응 온도가 65 내지 67℃로 승온하는 것을 확인 후, 90℃까지 더 가온하여, 3시간 숙성했다. 계속해서 실온까지 냉각 후, 메틸이소부틸케톤(MIBK) 120g을 첨가하여, 본 반응 용액을 필터로 가압 여과하는 것으로 백금 촉매를 제거했다. 이 수지 용액 중의 용제를 감압 증류 제거함과 함께, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 75g을 첨가하여, 고형분 농도 60질량%의 PGMEA를 용제로 하는 수지 용액을 얻었다. 이 수지 용액 중의 수지 분자량을 GPC에 의해 측정하면, 폴리스티렌 환산으로 중량 평균 분자량 28,000이었다. 또한 이 수지 용액 100g에 4관능 페놀 화합물인 TEP-TPA(아사히유키자이고교 제조)를 9g, 테트라히드로 무수 프탈산(신니혼리까(주) 제조, 리카시드 HH-A) 0.2g을 첨가하고, 1㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 실록산 함유 조성물 용액 (B"-5)를 얻었다.
[비교 수지 합성예 1]
교반기, 온도계, 질소 치환 장치 및 환류 냉각기를 구비한 5L 플라스크 내에 에폭시 화합물 (M-2) 84.1g을 톨루엔 110g에 용해 후, 화합물 (M-4) 26.9g을 첨가하여, 60℃로 가온했다. 그 후, 카본 담지 백금 촉매(5질량%) 1g을 투입하고, 내부 반응 온도가 65 내지 67℃로 승온하는 것을 확인 후, 90℃까지 더 가온하여, 3시간 숙성했다. 계속해서 실온까지 냉각 후, 메틸이소부틸케톤(MIBK) 110g을 첨가하여, 본 반응 용액을 필터로 가압 여과하는 것으로 백금 촉매를 제거했다. 이 수지 용액 중의 용제를 감압 증류 제거함과 함께, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 70g을 첨가하여, 고형분 농도 60질량%의 PGMEA를 용제로 하는 수지 용액을 얻었다. 이 수지 용액 중의 수지 분자량을 GPC에 의해 측정하면, 폴리스티렌 환산으로 중량 평균 분자량 25,000이었다. 또한 이 수지 용액 100g에 4관능 페놀 화합물인 TEP-TPA(아사히유키자이고교 제조)를 9g, 테트라히드로 무수 프탈산(신니혼리까(주) 제조, 리카시드 HH-A) 0.2g을 첨가하고, 1㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 실록산 함유 조성물 용액 (B"-6)을 얻었다.
[비교 수지 합성예 2]
교반기, 온도계, 질소 치환 장치 및 환류 냉각기를 구비한 5L 플라스크 내에 에폭시 화합물 (M-2) 28.0g을 톨루엔 130g에 용해 후, 화합물 (M-3) 100.9g, 화합물 (M-4) 4.5g을 첨가하여, 60℃로 가온했다. 그 후, 카본 담지 백금 촉매(5질량%) 1g을 투입하고, 내부 반응 온도가 65 내지 67℃로 승온하는 것을 확인 후, 90℃까지 더 가온하여, 3시간 숙성했다. 계속해서 실온까지 냉각 후, 메틸이소부틸케톤(MIBK) 130g을 첨가하여, 본 반응 용액을 필터로 가압 여과하는 것으로 백금 촉매를 제거했다. 이 수지 용액 중의 용제를 감압 증류 제거함과 함께, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 80g을 첨가하여, 고형분 농도 60질량%의 PGMEA를 용제로 하는 수지 용액을 얻었다. 이 수지 용액 중의 수지 분자량을 GPC에 의해 측정하면, 폴리스티렌 환산으로 중량 평균 분자량 52,000이었다. 또한 이 수지 용액 100g에 4관능 페놀 화합물인 TEP-TPA(아사히유키자이고교 제조)를 9g, 테트라히드로 무수 프탈산(신니혼리까(주) 제조, 리카시드 HH-A) 0.2g을 첨가하고, 1㎛의 멤브레인 필터로 여과하여, 실록산 함유 조성물 용액 (B"-7)을 얻었다.
Figure pat00014
(보호층을 갖는 수지 필름의 형성)
필름 코터로서 다이 코터를 사용하고, 하기 E7304를 박리 필름(1)으로서 사용하여, 수지 합성예 1 내지 5 및 비교 수지 합성예 1 내지 2에 나타내는 수지 조성물 용액을 박리 필름 상에 도포했다. 계속해서, 100℃로 설정된 열풍 순환 오븐(길이 4m)을 5분간 통과시킴으로써, 막 두께 50 내지 60㎛의 필름 형상 수지를 상기 박리 필름 (1) 상에 형성했다.
다음에 필름 형상 수지 상에서부터, 폴리에틸렌 필름(두께 100㎛)을 라미네이트 롤을 사용해서 선 압력 10N/㎝로 접합하여, 박리 필름/필름 형상 수지 ((B'-1) 내지 (B'-7))/보호 필름을 포함하는 보호층을 갖는 수지 필름을 제작했다.
(박리 필름/보호 필름)
박리 필름: E7304(도요보세끼(주) 제조 폴리에스테르, 두께 75㎛, 박리력 200mN/50㎜)
보호 필름: 폴리에틸렌 필름(100㎛)
[실시예 1 내지 2, 4 내지 8 및 비교예 1 내지 4]
표면에 높이 10㎛, 직경 40㎛의 구리 포스트가 전체면에 형성된 직경 200㎜ 실리콘 웨이퍼(두께: 725㎛)에 열가소성 수지를 포함하는 용액 ((A'-1) 내지 (A'-4))를 스핀 코트 후, 핫 플레이트에서, 150℃에서 5분간 가열함으로써, 층 (A)에 대응하는 재료 ((A-1) 내지 (A-4))를 표 1에 나타내는 막 두께로, 웨이퍼 범프 형성면에 성막했다. 한편, 직경 200㎜(두께: 500㎛)의 유리판을 지지체로 해서 준비했다. 보호층을 갖는 수지 필름의 보호 필름을 박리하고, 진공 라미네이터((주)타카토리 제조, 제품명: TEAM-100RF)를 사용하여, 진공 챔버 내를 진공도 250㎩로 설정하고, 110℃에서, 필름 형상 수지 ((B'-1) 내지 (B'-7))을 일괄해서 상기 지지체에 부착했다. 상압으로 되돌린 후, 상기 지지체를 25℃로 냉각해서 상기 진공 라미네이터로부터 꺼내서, 나머지 박리 필름을 박리했다. 또한, 비교예 4에서는, 필름 형상 수지를 라미네이트하는 대신에, 조성물 용액 (B"-5)를 지지체 상에 스핀 코트에 의해 형성했다.
그 후, 핫 플레이트에 의해 150℃에서 5분간 가열함으로써, 층 (B)에 대응하는 재료 ((B-1) 내지 (B-7))을 표 1 중에 기재된 막 두께로 유리 지지체 상에 형성했다. 이와 같이 해서 얻어진 층 (A)를 갖는 웨이퍼와, 층 (B)를 갖는 유리판을 각각, 수지면이 맞추어지도록 하기 감압 조건 하에서, 표 1에 기재된 접착 온도로 접합하여, 웨이퍼 가공체를 제작했다.
[실시예 3]
실시예 3에서는, 상기 웨이퍼에 열가소성 수지를 포함하는 용액 (A'-2)를 스핀 코트 후, 핫 플레이트에서, 150℃에서 5분간 가열함으로써, 층 (A)에 대응하는 재료 (A-2)를 표 1에 나타내는 막 두께로, 웨이퍼 범프 형성면에 성막한 후, 보호층을 갖는 수지 필름의 보호 필름을 박리하고, 진공 라미네이터((주)타카토리 제조, 제품명: TEAM-100RF)를 사용하여, 진공 챔버 내를 진공도 250㎩로 설정하고, 110℃에서, 필름 형상 수지 (B'-1)을 일괄해서 상기 웨이퍼에 부착하여, 상압으로 되돌린 후, 상기 지지체를 25℃로 냉각해서 상기 진공 라미네이터로부터 꺼내서, 나머지 박리 필름을 박리했다.
그 후, 핫 플레이트에 의해 150℃에서 5분간 가열하여, 층 (B)에 대응하는 재료 (B-1)을 층 (A)를 갖는 웨이퍼 상에 형성했다. 이와 같이 해서 얻어진 층 (A) 및 층 (B)를 갖는 웨이퍼와, 지지체의 유리판을 각각, 감압 하, 표 1에 기재된 접착 온도로 접합하여, 웨이퍼 가공체를 제작했다.
각 실시예 및 비교예에 있어서의 200㎜의 웨이퍼 접합은, EVG사의 웨이퍼 접합 장치 EVG520IS를 사용해서 행하였다. 접착 온도는 표 1에 기재된 값, 접합 시의 챔버 내 압력은 10-3mbar 이하, 하중은 5kN, 1분간으로 실시했다.
또한, 여기서, 기판 접착 후의 이상을 판별하기 위해서 지지체로서 유리판을 사용했지만, 웨이퍼 등의 광을 투과하지 않는 실리콘 기판도 사용 가능하다.
그 후, 이 접합된 기판에 대하여, 하기 시험을 행하여, 실시예 및 비교예의 결과를 표 1에 나타냈다. 또한, 하기의 순서로 평가를 실시했지만, 도중에, 이상(판정이 「×」)으로 된 시점에서, 그 이후의 평가를 중지했다. 평가를 중지한 경우를, 표 1에 「-」로 나타냈다.
저장 탄성률 E'는 JIS K 7244에 준거하여, 인장 파단 강도는 JIS K 7127에 준거해서 각각 측정했다.
-접착성 시험-
상기와 같이 해서 접합을 행한 후, 일단, 180℃에서 1시간 오븐을 사용해서 기판을 가열하여, 층 (B)의 경화를 실시한 뒤, 실온까지 냉각하고, 그 후의 계면 접착 상황을 육안 및 광학 현미경 각각으로 확인하여, 계면에서의 기포 등의 이상이 발생하지 않은 경우를 양호라 평가해서 「○」로 나타내고, 이상이 발생한 경우를 불량이라 평가해서 「×」로 나타냈다.
-이면 연삭 내성 시험-
그라인더(DISCO 제조, DAG810)로 다이아몬드 지석을 사용해서 실리콘 웨이퍼의 이면 연삭을 행하였다. 최종 기판 두께 50㎛까지 그라인드한 후, 광학 현미경(100배)으로 크랙, 박리 등의 이상의 유무를 조사했다. 이상이 발생하지 않은 경우를 양호라 평가해서 「○」로 나타내고, 이상이 발생한 경우를 불량이라 평가해서 「×」로 나타냈다.
-CVD 내성 시험-
실리콘 웨이퍼를 이면 연마한 후의 가공체를 CVD 장치에 도입하고, 2㎛의 SiO2막의 생성 실험을 행하고, 그 때의 외관 이상의 유무를 조사했다. 외관 이상이 발생하지 않은 경우를 양호라 평가해서 「○」로 나타내고, 보이드, 웨이퍼 팽창, 웨이퍼 파손 등의 외관 이상이 발생한 경우를 불량이라 평가해서 「×」로 나타냈다. CVD 내성 시험의 조건은, 이하와 같다.
장치명: 플라즈마 CVD PD270STL(사무코사 제조)
RF500W, 내압 40㎩
TEOS(테트라에틸오르토실리케이트): O2=20sccm:680sccm
-박리성 시험-
기판의 박리성은, 이하의 방법으로 평가했다. 먼저, CVD 내성 시험을 끝낸 웨이퍼 가공체의 50㎛까지 박형화한 웨이퍼측에 다이싱 프레임을 사용해서 다이싱 테이프를 붙이고, 이 다이싱 테이프면을 진공 흡착에 의해, 흡착판에 세트했다. 그 후, 실온에서, 유리의 한 점을 핀셋으로 들어 올림으로써, 유리 기판을 박리했다. 이때, 박리 전 처리로서 p-멘탄에 실온에서 5분간 침지시킨 기판의 박리성도 검토했다. 50㎛의 웨이퍼를 깨뜨리지 않고 박리할 수 있는 경우를 「○」로 나타내고, 균열 등의 이상이 발생한 경우를 불량이라 평가해서 「×」로 나타냈다.
-세정 제거성 시험-
상기 박리성 시험 종료 후의 다이싱 테이프를 개재해서 다이싱 프레임에 장착된 200㎜ 웨이퍼(CVD 내성 시험 조건에 노출된 것)를, 접착층을 위로 해서 스핀 코터에 세트하고, 세정 용제로서 메시틸렌을 사용하여, 세정 방법으로서 5분간 분무, 1분간 분무, 또는 1분간 2유체 세정(질소 혼합)을 각각을 행하고, 웨이퍼를 회전시키면서 이소프로필알코올(IPA)을 분무로 린스를 행하였다. 또한, 2유체 세정은 Suss제 Delta12L을 사용해서 행하였다. 그 후, 외관을 관찰해서 잔존하는 접착재 수지의 유무를 육안으로 체크했다. 수지의 잔존이 확인되지 않는 것을 양호라 평가해서 「○」로 나타내고, 부분적으로 수지의 잔존이 확인된 것을 부분적 불량이라 해서 「△」로 나타내고, 웨이퍼 전체면에 수지의 잔존이 확인된 것을 불량이라 평가해서 「×」로 나타냈다.
-필 박리력 시험-
직경 200㎜ 실리콘 웨이퍼(두께: 725㎛)에 열가소성 수지를 포함하는 용액 ((A'-1) 내지 (A'-4))를 스핀 코트 후, 핫 플레이트에서, 150℃에서 5분간 가열함으로써, 층 (A)에 대응하는 재료 ((A-1) 내지 (A-4))를 표 1에 나타내는 막 두께로, 웨이퍼 범프 형성면에 성막했다. 그 후, 필름 형상 수지((B'-1) 내지 (B'-7))를, 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 층 (A) 상에, 라미네이트하고, 또한 그 후, 150℃에서 3분간, 핫 플레이트 상에서 가열하여 층 (B)에 대응하는 재료 ((B-1) 내지 (B-7))을 50 내지 60㎛ 막 두께로 형성했다. 그 후 오븐에서 180℃에서 1시간에 걸쳐서 층 (B)를 경화시켰다. 또한, 비교예 4에서는, 필름 형상 수지를 라미네이트하는 대신에, 조성물 용액 (B"-5)를 층 (A) 상에 스핀 코트에 의해 형성했다.
그 후, 상기 웨이퍼의 층 (B) 상에 150㎜길이×25㎜폭의 폴리이미드 테이프를 5개 부착하고, 테이프가 붙여져 있지 않은 부분의 가접착재층을 제거했다. 시마즈 세이사꾸쇼사의 AUTOGRAPH(AG-1)를 사용해서 300㎜/분의 속도로 테이프의 일단부로부터 180° 박리로 120㎜ 박리하고, 그때에 가해지는 힘의 평균(120㎜ 스트로크×5회)을, 그 가접착층(A/B)의 박리력으로 했다.
Figure pat00015
또한, 표 1 중 Sx는 투입한 전체 중량에 대한 실록산의 양을 의미한다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 요건을 충족시키는 실시예 1 내지 8에서는, 가접착 및 박리가 용이한 것을 알 수 있다. 한편, 층 (A)의 저장 탄성률 E'가 500㎫를 초과하는 비교예 1에서는, 층 (A) 도포 후, 막 표면에 크랙이 발생했다. 층 (B)의 저장 탄성률 E'가 1000㎫를 초과하고, 인장 파단 강도가 50㎫를 초과하는 비교예 2에서는, 접합 후, 광학 현미경 관찰로부터 보이드가 확인되었다. 층 (B)의 인장 파단 강도가 1㎫ 미만인 비교예 3에서는 이면 연마 시에 박리가 발생했다. 층 (B)를 스핀 코트에 의해 형성한 비교예 4에서는, 접합 후에 광학 현미경 관찰로부터 보이드가 확인되었다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태는 예시이며, 본 발명의 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지며, 마찬가지의 작용 효과를 발휘하는 것은 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
1 : 웨이퍼(디바이스 웨이퍼)
2 : 복합 가접착재층
(A) : 열가소성 수지층(제1 가접착층)
(B) : 열경화성 중합체층(제2 가접착층)
3 : 지지체

Claims (11)

  1. 표면에 회로면을 갖고, 이면을 가공해야 할 웨이퍼를 웨이퍼 가공용 가접착재를 개재해서 지지체에 가접착시키는 방법이며,
    상기 웨이퍼 가공용 가접착재로서, 25℃에 있어서의 저장 탄성률 E'가 1 내지 500㎫, 인장 파단 강도가 5 내지 50㎫이고, 열가소성 수지층 (A)를 포함하는 제1 가접착층과, 25℃에 있어서의 경화 후의 저장 탄성률 E'가 1 내지 1000㎫, 인장 파단 강도가 1 내지 50㎫이고, 열경화성 중합체층 (B)를 포함하는 제2 가접착층의 2층 구조를 갖는 복합 가접착재층을 구비한 것을 사용하고,
    상기 웨이퍼의 표면에 열가소성 수지를 포함하는 액상 조성물 (A')를 사용해서 상기 열가소성 수지층 (A)를 형성한 웨이퍼와, 상기 지지체 상에 열경화성 중합체를 포함하는 조성물을 필름 형상으로 형성한 필름 형상 수지 (B')를 라미네이트함으로써 상기 열경화성 중합체층 (B)를 형성한 지지체를 감압 하에서 가열해서 접합하거나, 또는 상기 웨이퍼의 표면에 상기 액상 조성물 (A')를 사용해서 상기 열가소성 수지층 (A)를 형성하고, 해당 수지층 (A) 상에 상기 필름 형상 수지 (B')를 라미네이트함으로써 상기 열경화성 중합체층 (B)를 형성한 웨이퍼와, 상기 지지체를 감압 하에서 가열해서 접합하는 공정과,
    상기 열경화성 중합체층 (B)를 열경화시켜서, 상기 열가소성 수지층 (A)와 상기 열경화성 중합체층 (B)를 접착시키는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 가접착 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 접합하는 공정에 있어서, 40 내지 200℃의 가열 하에서 접합을 행하는 것을 특징으로 하는 가접착 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열가소성 수지층 (A)를 비실리콘 열가소성 수지층으로 하는 것을 특징으로 하는 가접착 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열경화성 중합체층 (B)를 열경화성 실록산 변성 중합체층으로 하는 것을 특징으로 하는 가접착 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 열경화성 실록산 변성 중합체층을, 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, 1 분자 중에 평균하여 2개 이상의 메틸올기 또는 알콕시메틸올기를 갖는 페놀 화합물 및 1 분자 중에 평균하여 2개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 화합물에서 선택되는 임의의 1종 이상을 0.1 내지 50질량부 함유하는 조성물의 층으로 하는 것을 특징으로 하는 가접착 방법.
    Figure pat00016

    [식 중, R1 내지 R4는 동일하거나 상이할 수 있는 탄소 원자수 1 내지 8의 1가 탄화수소기를 나타낸다. 또한, m은 1 내지 100의 정수이고, B는 양수, A는 0 또는 양수이다. 단, A+B=1이다. X는 하기 일반식 (2)로 표시되는 2가의 유기기이다.
    Figure pat00017

    (식 중, Z는
    Figure pat00018

    중 어느 하나에서 선택되는 2가의 유기기이고, N은 0 또는 1이다. 또한, R5, R6은 각각 탄소 원자수 1 내지 4의 알킬기 또는 알콕시기이고, 서로 동일하거나 상이할 수 있다. k는 0, 1, 2 중 어느 하나이다)]
  6. 제4항에 있어서, 상기 열경화성 실록산 변성 중합체층을, 하기 일반식 (3)으로 표시되는 반복 단위를 갖는 중량 평균 분자량이 3,000 내지 500,000인 실록산 결합 함유 중합체 100질량부에 대하여, 가교제로서 1 분자 중에 평균하여 2개 이상의 페놀기를 갖는 페놀 화합물 및 1 분자 중에 평균하여 2개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 화합물에서 선택되는 임의의 1종 이상을 0.1 내지 50질량부 함유하는 조성물의 층으로 하는 것을 특징으로 하는 가접착 방법.
    Figure pat00019

    [식 중, R1 내지 R4는 동일하거나 상이할 수 있는 탄소 원자수 1 내지 8의 1가 탄화수소기를 나타낸다. 또한, m은 1 내지 100의 정수이고, B는 양수, A는 0 또는 양수이다. 단, A+B=1이다. 또한, Y는 하기 일반식 (4)로 표시되는 2가의 유기기이다.
    Figure pat00020

    (식 중, V는
    Figure pat00021

    중 어느 하나에서 선택되는 2가의 유기기이고, p는 0 또는 1이다. 또한, R7, R8은 각각 탄소 원자수 1 내지 4의 알킬기 또는 알콕시기이고, 서로 동일하거나 상이할 수 있다. h는 0, 1, 2 중 어느 하나이다)]
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열경화성 중합체층 (B)의 열경화 후에 있어서의 25㎜폭의 폴리이미드 시험편의 180° 필 박리력을 2gf 이상 50gf 이하로 하는 것을 특징으로 하는 가접착 방법.
  8. (a) 제1항 또는 제2항에 기재된 가접착 방법을 사용하여, 상기 웨이퍼 가공용 가접착재를 개재해서 상기 지지체에 가접착된 상기 웨이퍼의 이면을 연삭 또는 연마하는 공정과,
    (b) 상기 웨이퍼의 이면에 가공을 실시하는 공정과,
    (c) 상기 가공을 실시한 웨이퍼를 상기 웨이퍼 가공용 가접착재 및 상기 지지체로부터 박리하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 박형 웨이퍼의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 공정 (c) 후에, (d) 상기 가공을 실시한 웨이퍼의 박리면에 대해 세정을 행하는 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 박형 웨이퍼의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 공정 (c)에 있어서, 상기 박리를 행하기 전에, 상기 가공을 실시한 웨이퍼 전체를 용제 안에 침지시키는 것을 특징으로 하는 박형 웨이퍼의 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 공정 (d)에 있어서, 2유체(流體) 세정을 사용해서 상기 세정을 행하는 것을 특징으로 하는 박형 웨이퍼의 제조 방법.
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