TWI479259B - A temporary fixing agent for a semiconductor wafer, and a method of manufacturing the semiconductor device using the same - Google Patents

A temporary fixing agent for a semiconductor wafer, and a method of manufacturing the semiconductor device using the same Download PDF

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Hiromichi Sugiyama
Toshiharu Kuboyama
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Description

半導體晶圓之暫時固定劑及使用其之半導體裝置之製造方法
本發明係關於對半導體晶圓進行加工時用於暫時固定半導體晶圓的半導體晶圓之暫時固定劑，及使用其之半導體裝置之製造方法。
為了對半導體晶圓進行研磨或蝕刻等之加工，必須將半導體晶圓一時性地暫時固定，而提案有用於其之各種方法。例如，目前大多使用在於PET薄膜上設有接黏層之固定用薄膜上將半導體晶圓固定的方法。
此方法中，若將研削所使用之一般背研機器的研削精度(約1μm)與用於固定晶圓之一般BG(背研)帶之厚度精度(約5μm)加合，則超過所要求之厚度精度，而有於經研削之晶圓厚度上發生偏差之虞。
另外，對直通矽晶穿孔(Through Silicon Via)所使用之晶圓進行加工時，雖在附有BG帶之狀態下進行通孔或膜之形成，但此時之溫度高達150℃左右，而使BG帶之黏著力提升。又，由於用於膜形成之鍍敷藥液侵蝕BG帶之接黏層，而發生剝離。
另外，以化合物半導體為代表之脆弱晶圓，由於有因機械性研削而受到損傷的情形，故藉蝕刻進行薄化。此蝕刻中，若為以去除壓力為目的之程度的蝕刻量則無特別問題，但在進行數μm蝕刻時，有因蝕刻藥液使BG帶發生變質的情形。
另一方面，採用於表面平滑之支撐基材上經由固定材料進行固定的方法。例如，在以去除壓力之目的下進行蝕刻時，必須加熱至高溫，但由於PET薄膜無法耐受此種高溫，故在此情況係適合應用使用了支撐基材的方法。
於支撐基材之固定材料，提案有於高溫下發生軟化而使晶圓脫離變得容易的固定材料，或藉特定藥液而進行溶解的固定材料。
然而，此種材料係操作性差劣，於脫離後必須以藥液等洗淨殘留於半導體晶圓或裝置之內部的固定材料。
另外，在使半導體晶圓自支撐基材脫離時，有經薄化之晶圓無法耐受而破損之虞，而可預想到隨著半導體晶圓之薄型化，此可能性亦跟著增高。
雖與本發明之利用目的不同，但於例如專利文獻1及2中揭示了有關於半導體裝置之製造的聚合物。
如上述，關於用於對半導體晶圓進行加工之固定，期盼能有可進行高精度加工，可輕易脫離，且不易殘留於半導體晶圓上的暫時固定材料。
另外，期盼能有使對半導體晶圓之損傷減低，可進行高精度加工，且熱分解所需之時間可縮短的半導體裝置之製造方法。
[專利文獻1]日本專利特表2006-504853號公報
[專利文獻2]日本專利特表2006-503335號公報
本發明之目的在於提供一種使對半導體晶圓之損傷減低、可進行高精度加工、加工後之半導體晶圓之脫離容易的半導體晶圓之暫時固定劑，以及一種使對半導體晶圓之損傷減低、可進行高精度加工、且熱分解所需之時間可縮短的半導體裝置之製造方法。
根據本發明，提供一種半導體晶圓之暫時固定劑，係使用於為了對半導體晶圓進行加工而將半導體晶圓暫時固定於支撐基材上，於加工後藉由加熱使半導體晶圓自支撐基材脫離者。該半導體晶圓之暫時固定劑係含有於活性能量射線照射後50%重量減少溫度降低的樹脂成分。
另外，本發明之一態樣中，上述活性能量射線照射前後之50%重量減少溫度之差為20~100℃。
另外，根據本發明，提供一種半導體裝置之製造方法，係含有：於支撐基材上，將含有於活性能量射線照射後50%重量減少溫度降低的樹脂成分的半導體晶圓之暫時固定劑設置成薄膜狀的步驟；在上述支撐基材上之設有薄膜的面上載置半導體晶圓，將該半導體晶圓貼合至上述薄膜的步驟；對上述半導體晶圓進行加工之步驟；對上述薄膜照射活性能量射線的步驟；與將上述薄膜加熱而使上述半導體晶圓自上述支撐基材脫離的步驟。
本發明之半導體晶圓之暫時固定劑，係發揮減低對半導體晶圓之損傷、可進行高精度加工、加工後之半導體晶圓之脫離容易的效果。又，使用了該半導體晶圓之暫時固定劑的半導體裝置之製造方法，係發揮減低對半導體晶圓之損傷、可進行高精度加工、且熱分解所需之時間可縮短的效果。
 [用語定義]
本發明中，所謂曝光前後之50%重量減少溫度，係指失去50%重量的溫度。
另外，5%重量減少溫度及95%重量減少溫度，係分別指失去5%及95%之重量的溫度。
本發明中，所謂活性能量射線係指包括紫外線、可見光線、紅外線之電子束。
上述活性能量射線之種類，由於不需特別裝置而較簡便，故上述活性能量射線較佳為紫外或可見光。
其次，說明本發明之半導體晶圓之暫時固定劑的一實施形態。
[半導體晶圓之暫時固定劑]
本實施形態之半導體晶圓之暫時固定劑，係使用於為了對半導體晶圓進行加工而將半導體晶圓暫時固定於支撐基材上，於加工後藉由加熱使半導體晶圓自支撐基材脫離者；其係含有於活性能量射線照射後50%重量減少溫度降低的樹脂成分。
由上述構成所形成的半導體晶圓之暫時固定劑，由於含有藉活性能量射線照射而使50%重量減少溫度降低的樹脂成分，故藉由活性能量射線之照射可使暫時固定劑之熱分解溫度降低，可發揮使加工後之半導體晶圓之脫離容易，且暫時固定劑不易殘留於半導體晶圓上的效果。
另外，由於可在表面平滑並具有充分精確度的支撐基材上形成為薄膜，故可發揮研磨等之高加工精確度。
上述樹脂成分更佳係活性能量射線照射前後之50%重量減少溫度之差為20~100℃
藉此，可更加提升使半導體晶圓加工後之半導體晶圓之脫離容易，且暫時固定劑不易殘留於半導體晶圓上的效果。
另外，由於藉由於半導體晶圓加工後照射活性能量射線可使暫時固定劑之熱分解溫度降低，故可更加提升防止加工後半導體晶圓因熱歷程而受到損傷的效果。
另外，關於上述樹脂成分，上述活性能量射線照射後之95%重量減少溫度與5%重量減少溫度之差較佳為1℃≦(95%重量減少溫度)-(5%重量減少溫度)≦200℃。
藉此，可使暫時固定劑之熱分解所需的溫度範圍變窄，可縮短熱分解所需之時間，並可進一步提升抑制對半導體晶圓之損傷的效果。
另外，加工後之半導體晶圓之脫離容易，且可進一步提升使暫時固定劑不易殘留於半導體晶圓上的效果。
再者，由於能較廣地確保可穩定使用之溫度區域，故可在將半導體晶圓暫時固定於支撐基材之下，供於各種加工步驟。
另外，由於在表面平滑並具有充分精度之支撐基材上形成為薄膜，故可更加提升研磨等之高加工精度的效果。
另外，關於上述樹脂成分，上述活性能量射線照射後之95%重量減少溫度與5%重量減少溫度之差更佳為80℃≦(95%重量減少溫度)-(5%重量減少溫度)≦150℃。
藉此，可縮短熱分解所需之時間，並可進一步提升能較廣地確保可穩定使用之溫度區域的效果。
另外，上述暫時固定劑較佳係含有藉由上述活性能量射線之照射以施加能量而產生活性種的活性劑，在該活性種之存在下，上述樹脂成分之分解溫度降低。
(樹脂成分)
樹脂成分若為在活性劑存在下，藉活性能量射線之照射而熱分解溫度降低者，則無特別限定。
上述樹脂成分較佳係在上述活性種存在下，上述樹脂成分之主鏈進行熱切斷。其理由在於，由於可有效地降低暫時固定劑之熱分解溫度，故可有效地防止半導體晶圓因熱歷程所受到的損傷，再者，由於上述樹脂成分之主鏈進行熱切斷，成為低分子成分而揮發，故暫時固定劑不易殘留於半導體晶圓上。
上述樹脂成分，較佳係在上述活性種存在下，促進上述樹脂成分之熱閉環反應。其理由在於，由於上述樹脂成分進行熱閉環，而使上述樹脂成分更有效地容易進行熱分解。
上述樹脂成分較佳係於主鏈具有脂肪族4級之碳原子。其理由在於，在使樹脂成分進行熱分解時可提升來自樹脂成分之中間體的穩定性。
上述樹脂成分較佳係於主鏈具有雜原子。其理由在於，由於鍵結電子容易移動，故促進主鏈之熱分解及熱閉環反應，而容易發生樹脂成分之熱分解。
另外，上述樹脂成分較佳係具有與主鏈之雜原子鄰接的3級碳原子。其理由在於，可促進使樹脂成分熱分解時之來自樹脂成分之中間體的穩定性，並使鍵結電子容易移動，而促進主鏈之熱分解及熱閉環反應。
於此，所謂雜原子係指氫及碳以外的原子。
上述樹脂成分較佳係主鏈之重複原子數為5~7。其理由在於，若重複原子數為5~7，則容易形成環狀構造(5~7員環)，使樹脂成分容易熱分解。
上述樹脂成分較佳為於主鏈具有X-C(=O)-Y構造。於此，X及Y分別為氧原子、氮原子、硫原子之任一者。其理由在於，由於鍵結電子容易移動，故促進主鏈之熱分解及熱閉環反應，容易發生樹脂成分之熱分解。
上述樹脂成分較佳係於主鏈具有1級或2級之碳原子，於該碳原子之側鏈上鍵結著官能基。其理由在於藉官能基可促進主鏈的熱分解。
另外，上述官能基較佳為羰基、硫羰基、甲醛基、乙醛基之任一者。其理由在於可更有效地促進主鍵之熱分解。
上述樹脂成分較佳為聚碳酸酯系樹脂、聚酯系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、聚醚系樹脂、聚胺基甲酸酯系樹脂、(甲基)丙烯酸酯系樹脂之任一者。其理由在於，在活性劑存在下可有效地降低熱分解溫度。
另外，上述暫時固定劑更佳係含有感光性之聚碳酸酯系樹脂、乙烯基系樹脂、(甲基)丙烯酸系樹脂。
作為感光性之聚碳酸酯系樹脂，係指以下之聚碳酸酯系樹脂與上述活性劑的組合。
作為上述聚碳酸酯系樹脂並無特別限定，可舉例如：聚碳酸丙烯酯、聚碳酸乙烯酯、1,2-聚碳酸丁烯酯、1,3-聚碳酸丁烯酯、1,4-聚碳酸丁烯酯、順-2,3-聚碳酸丁烯酯、反-2,3-聚碳酸丁烯酯、α,β-聚碳酸異丁烯酯、α,γ-聚碳酸異丁烯酯、順-1,2-聚碳酸環丁烯酯、反-1,2-聚碳酸環丁烯酯、順-1,3-聚碳酸環丁烯酯、反-1,3-聚碳酸環丁烯酯、聚碳酸己烯酯、聚碳酸環戊烯酯、聚碳酸環己烯酯、聚(碳酸甲基環己烯酯)、聚(碳酸乙烯基環己烯酯)、聚碳酸二氫萘酯、聚碳酸六氫苯乙烯酯、聚碳酸環己烷丙烯酯、聚碳酸苯乙烯酯、聚(碳酸3-苯基丙烯酯)、聚(碳酸3-三甲基矽烷氧基丙烯酯)、聚(碳酸3-甲基丙烯醯氧基丙烯酯)、聚碳酸全氟丙烯酯、聚碳酸降烯酯、以及此等之2種以上的組合。
此等之中，尤其是在活性劑存在下，由於可更有效地降低熱分解溫度，故較佳為聚碳酸丙烯酯、聚碳酸環己烯酯、聚碳酸丁烯酯。
作為上述乙烯基系樹脂並無特別限定，可舉例如聚苯乙烯、聚α-甲基苯乙烯等之苯乙烯衍生物的聚合物，聚(乙基乙烯基醚)、聚(丁基乙烯基醚)、聚乙烯基甲醛等之聚乙烯基醚類或其衍生物，以及此等之2種以上的組合。
此等之中，基於藉活性能量射線之照射可更有效地降低熱分解溫度、且作業性優越的理由，特佳為聚α-甲基苯乙烯。
作為上述(甲基)丙烯酸系樹脂並無特別限定，可舉例如選自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯等的(甲基)丙烯酸系單體之共聚物等。
此等之中，基於藉活性能量射線之照射可更有效地降低熱分解溫度、且作業性優越的理由，特佳為聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯。
上述樹脂成分之重量平均分子量(Mw)較佳為1,000~1,000,000，特佳為5,000~800,000。藉由將重量平均分子量設為上述下限值以上，則於薄膜形成步驟中，可提升暫時固定劑對半導體晶圓或支撐體的濕潤性，並可得到提升成膜性的效果。又，藉由設為上述上限值以下，則可提升與構成暫時固定劑之各種成分的相溶性或對各種溶劑之溶解性，並可得到提升加熱步驟中暫時固定劑之熱分解性的效果。
上述樹脂成分較佳係依暫時固定劑之總量之10%~100%的比例予以配合。更佳係依30%~100%之比例予以配合。藉由將樹脂成分含量設為上述下限值以上，則於後述之脫離步驟後，可防止暫時固定劑殘留於半導體晶圓或支撐體上。
另外，上述暫時固定劑較佳係含有藉上述活性能量射線之照射以施加能量而產生活性種之活性劑，於該活性種之存在下使上述樹脂成分之分解溫度降低。
(活性劑)
作為上述活性劑並無特別限定，可舉例如光酸產生劑、光鹼產生劑等。作為光酸產生劑並無特別限定，可舉例如：肆(五氟苯基)硼酸-4-甲基苯基[4-(1-甲基乙基)苯基]錪(DPI-TPFPB)、參(4-第三丁基苯基)鋶肆(五氟苯基)硼酸(TTBPS-TPFPB)、參(4-第三丁基苯基)鋶六氟磷酸(TTBPS-HFP)、三苯基鋶三氟甲磺酸(TPS-Tf)、雙(4-第三丁基苯基)錪三氟甲磺酸(DTBPI-Tf)、三(TAZ-101)、三苯基鋶六氟銻酸(TPS-103)、三苯基鋶雙(全氟甲烷磺醯基)醯亞胺(TPS-N1)、二(對第三丁基)苯基錪、雙(全氟甲烷磺醯基)醯亞胺(DTBPI-N1)、三苯基鋶、三(全氟甲烷磺醯基)甲基化物(TPS-C1)、二(對第三丁基苯基)錪參(全氟甲烷磺醯基)甲基化物(DTBPI-C1)，及此等之2種以上的組合。
此等之中，基於有效率地降低上述樹脂成分之熱分解溫度的理由，特佳為肆(五氟苯基)硼酸-4-甲基苯基[4-(1-甲基乙基)苯基]錪(DPI-TPFPB)。
作為上述光鹼產生劑並無特別限定，可舉例如5-苄基-1,5-氮雜聯環(4.3.0)壬烷、1-(2-硝基苯甲醯基胺甲醯基)咪唑等。
此等之中，基於有效率地使上述樹脂成分之熱分解溫度降低的理由，特佳為5-苄基-1,5-氮雜聯環(4.3.0)壬烷及其之衍生物。
上述活性劑較佳係依暫時固定劑總量之0.01%~50%之比例予以調配。更佳為依0.1%~30%之比例予以調配。
藉由設為上述下限值以上，則可穩定地降低上述樹脂成分之熱分解溫度，而藉由設為上述上限值以下，則可有效地防止暫時固定劑以殘渣殘留於半導體晶圓或支撐基板上。
作為感光性之聚碳酸酯系樹脂的組合，特佳為碳酸丙烯酯、1,4-聚碳酸丁烯酯或碳酸新戊基酯，作為活性劑為肆(五氟苯基)硼酸-4-甲基苯基[4-(1-甲基乙基)苯基]錪(DPI-TPFPB)。
此時，較佳係樹脂成分為暫時固定劑總量之30%~100%，活性劑為暫時固定劑總量之0.1%~30%，暫時固定劑之重量平均分子量(Mw)為5,000~800,000。其理由在於確保對半導體晶圓或支撐體之濕潤性、暫時固定劑之成膜性、與構成暫時固定劑之各種成分間的相溶性或對各種溶劑之溶解性、以及加熱步驟中之暫時固定劑之熱分解性。
上述聚碳酸酯系樹脂認為係由於在上述活性劑之存在下，形成為聚碳酸酯系樹脂之主鏈容易進行熱切斷的構造，或形成聚碳酸酯系樹脂本身容易發生熱分解的熱閉環構造(熱閉環反應)，故可降低熱分解溫度。
下述反應式(1)表示聚碳酸丙烯酯樹脂之主鏈的熱切斷及熱閉環構造的形成機制。
首先，上述活性劑由來的H+ ，將聚碳酸丙烯酯樹脂之羰基氧進行質子化，再使極性過渡狀態轉移而產生不穩定的互變異性中間體[A]及[B]。
其次，於主鏈之熱切斷的情況，中間體[A]斷片化成丙酮及CO2 。
在熱閉環構造的形成(a或b)的情況，中間體[B]生成碳酸丙烯酯，碳酸丙烯酯斷片化為CO2 及環氧丙烯。
[化1]
另外，上述暫時固定劑亦可含有溶媒。作為溶媒並無特別限定，可舉例如：、十氫萘、礦物精類等之烴類；苯甲醚、丙二醇單甲基醚、二丙二醇甲基醚、二乙二醇單乙基醚、二甘二甲醚等之醇/醚類，碳酸乙烯酯、醋酸乙酯、醋酸正丁酯、乳酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙酯、丙二醇單甲基醚乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、碳酸丙烯酯、γ-丁內酯等之酯/內酯類，環戊酮、環己酮、甲基異丁基酮、2-庚酮等之酮類，N-甲基-2-吡啶酮等之醯胺/內醯胺類等。藉由使暫時固定劑含有溶媒，則可使暫時固定劑之黏度容易調整，容易於半導體晶圓或支撐基材上形成暫時固定劑之薄膜。
上述溶媒之含量並無特別限定，較佳為5~98重量%，特佳為10~95重量%。
再者，上述暫時固定劑亦可含有光自由基起始劑。作為光自由基起始劑並無特別限定，藉由使暫時固定劑含有光自由基起始劑，並藉由經過曝光‧顯影步驟，則可於既定位置上形成暫時固定劑。
上述光自由基起始劑，係藉由照射化學射線而分解為2種或以上之化合物，上述化合物之一種以上若為具有自由基之化合物，則無特別限定，可舉例如：雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦(Ciba Specialty Chemicals公司製Irgacure(註冊商標)819)、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-啉基苯基)-丁酮-1(Ciba Specialty Chemicals公司製Irgacure 369)、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮(Ciba Specialty Chemicals公司製Irgacure 651)、2-甲基-1[4-(甲硫基)-苯基]-2-啉丙烷-1-酮(Ciba Specialty Chemicals公司製Irgacure 907)、苯偶姻乙基醚(Aldrich公司製BEE)、2-甲基-4’-(甲硫基)-2-啉基-丙基酮、2,2’-二甲氧基-2-苯基-苯乙酮(Ciba Specialty Chemicals公司製Irgacure 1300)、2,6-雙(4-疊氮化亞苄基)-4-乙基環己酮(BAC-E)等。
上述光自由基起始劑之含量係相對於上述樹脂成分100重量份，較佳為0.1~10重量份、特佳0.5~5重量份。
上述暫時固定劑中，亦可與光自由基起始劑一起含有表現或增大光自由基起始劑之反應性之機能的增感劑。
作為上述增感劑並無特別限定，可舉例如蒽、菲、甘油、苯并芘、1,2-苯并二氫蒽、紅螢烯、芘、酮、陰丹士林、硫-9-酮、2-異丙基-9H-硫-9-酮、4-異丙基-9H-硫 -9-酮、1-氯-4-丙氧基-9-氧硫及此等之混合物。此種增感劑之含量係相對於上述光酸產生劑等之活性劑或光自由基起始劑之總量100重量份，較佳為100重量份以下，更佳為20重量份以下。
另外，上述暫時固定劑亦可含有抗氧化劑。上述抗氧化劑係具有防止不需要之酸之發生或樹脂組成物之自然氧化的機能。
作為上述抗氧化劑並無特別限定，可適合使用例如由紐約州達里鎮(Tarrytown)之Ciba Fine Chemicals公司可取得之Ciba IRGANOX(註冊商標)1076或Ciba IRGAFOS(註冊商標)168。
另外，作為其他之抗氧化劑，亦可使用Ciba Irganox 129、Ciba Irganox 1330、Ciba Irganox 1010、Ciba Cyanox(註冊商標)1790、Ciba Irganox 3114、Ciba Irganox 3125等。
上述抗氧化劑之含量係相對於上述樹脂成分100重量份，較佳為0.1~10重量份、更佳0.5~5重量份。
另外，上述暫時固定劑中，視需要亦可含有酸捕捉劑、丙烯酸系、聚矽氧系、氟系、乙烯基系等之均平劑、矽烷偶合劑、稀釋劑等之添加劑等。
作為上述矽烷偶合劑並無特別限定，可舉例如3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、對苯乙烯基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-甲基丙烯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、雙(三乙氧基丙基)四硫化物、3-異氰酸丙基三乙氧基矽烷等，可單獨使用或混合使用2種以上。
藉由使上述暫時固定劑含有矽烷偶合劑，則可提升與半導體晶圓或支撐基材的密黏性。
作為上述稀釋劑並無特別限定，可舉例如氧化環己烯或α-氧化蒎烯等之環醚化合物，[亞甲基雙(4,1-伸苯基氧基亞甲基)]雙環氧乙烷等之芳香族環醚，1,4-環己烷二甲醇二乙烯基醚等之環脂肪族乙烯基醚化合物等。
藉由使上述暫時固定劑含有稀釋劑，則可提升暫時固定劑之流動性，於薄膜形成步驟中，可提升暫時固定劑對半導體晶圓或支撐基材的濕潤性。
[半導體裝置之製造方法]
其次，說明本發明半導體裝置之製造方法的一實施形態。
本實施形態之半導體裝置之製造方法，係包括半導體晶圓之加工，含有：於支撐基材上，將含有於活性能量射線照射後50%重量減少溫度降低的樹脂成分的半導體晶圓之暫時固定劑設置成薄膜狀的步驟；在上述支撐基材上之設有薄膜的面上載置半導體晶圓，將該半導體晶圓貼合至上述薄膜的步驟；對上述半導體晶圓進行加工之步驟；對上述薄膜照射活性能量射線的步驟；與將上述薄膜加熱而使上述半導體晶圓自上述支撐基材脫離的步驟。
由上述構成所構成之半導體裝置之製造方法，由於含有藉活性能量射線之照射而使50%重量減少溫度降低的樹脂成分，故可藉由活性能量射線之照射而降低暫時固定劑之熱分解溫度，使加工後之半導體晶圓之脫離容易，且發揮固定劑不易殘留於半導體晶圓上的效果。因此，可減低對半導體晶圓之損傷，且可縮短熱分解所需之時間。
另外，由於可在表面平滑且具有充分精度之支撐基材上形成為薄膜，故可發揮研磨等之高加工精確度的效果。
尚且，於本實施形態之半導體裝置之製造方法中，可應用上述暫時固定劑作為半導體晶圓之暫時固定劑。亦即，本實施形態之半導體裝置之製造方法中所使用的暫時固定劑，係具有上述暫時固定劑的特徵。
以下說明上述半導體裝置之製造方法的各步驟。
(薄膜形成步驟)
首先，為了將半導體晶圓固定於既定支撐基材上，而經由將暫時固定劑之薄膜設於支撐基材或半導體晶圓上的步驟。暫時固定劑之薄膜可設於支撐基材及半導體晶圓之任一者上。
作為將暫時固定劑設成薄膜狀的方法，由於可使用旋塗法、噴塗法、印刷法、薄膜轉印法、狹縫塗佈法、掃描塗佈法等之公知方法而進行，故有不需投資新設備的優點。
尚且，作為將暫時固定劑設成薄膜狀的方法，較佳為旋塗法，其由於可形成均勻且平坦之薄膜，故較佳。
(貼合步驟)
其次，經由在支撐基材或半導體晶圓上之設有薄膜的面上載置上述支撐基材或半導體晶圓，將上述支撐基材或半導體晶圓貼合至上述薄膜的步驟。貼合時可使用真空壓製機、黏晶機等之裝置。
(加工步驟)
其次，經由對於藉暫時固定劑固定於支撐基材上的半導體晶圓進行加工的步驟。
半導體晶圓之加工係半導體晶圓之背面研磨、通孔之形成、壓力釋放用之蝕刻、光刻、塗佈、蒸鍍等。
本實施形態之半導體裝置之製造方法中，由於可於表面平滑且具有充分精確度的支撐基材上形成為薄膜，故可發揮高加工精確度的效果。
(活性能量射線照射步驟)
其次，經由對薄膜狀之暫時固定劑照射活性能量射線的步驟。
於此照射步驟中，藉由對暫時固定劑照射活性能量射線，則由暫時固定劑中之活性劑產生活性種。然而，藉該活性種使樹脂成分之熱分解溫度降低。
尚且，此照射步驟亦可於加工步驟前進行。
(加熱步驟)
其次，經由將薄膜狀之暫時固定劑進行加熱去除的步驟。
薄膜狀之暫時固定劑係由於藉由上述照射步驟使熱分解溫度降低，故可依較習知加熱步驟之加熱溫度更低的溫度予以去除。因此，可減低對半導體晶圓的損傷，且可縮短熱分解所需之時間。
(脫離步驟)
其次，經由使半導體晶圓自支撐基材脫離的步驟。
於此，所謂脫離係指使半導體晶圓自支撐基材剝離之操作。例如，此操作有如於對支撐基材表面呈垂直之方向上脫離的方法，或對支撐基材表面呈水平之方向上使其滑動脫離的方法，或自半導體晶圓單側使半導體晶圓浮起脫離的方法。
於脫離步驟後，視需要亦可將殘留於半導體晶圓或支撐基材之暫時固定劑去除。作為殘留之暫時固定劑之去除方法並無特別限定，可舉例如電漿處理、藥液浸漬處理、研磨處理、加熱處理等。
本實施形態之半導體裝置之製造方法中，由於使暫時固定劑低分子化，故可無壓力地進行脫離，發揮不易發生半導體晶圓之破損等效果。
另外，由於經低分子化之暫時固定劑之成分在加熱時蒸散，故可發揮使暫時固定劑不易殘留於半導體晶圓上的效果。因此，可使洗淨等之後步驟簡單化，亦有提升操作性的優點。
以上，列舉實施形態說明了本發明之半導體晶圓之暫時固定劑及使用其之半導體裝置之製造方法的具體例，但本發明並不限定於此等。
[實施例]
以下，針對本發明之半導體晶圓之暫時固定劑及半導體裝置之製造方法的詳細內容，使用實施例進行說明，但本發明並不限定於以下實施例。
[暫時固定劑之製作] (實施例1)
實施例1中，係使用以下化合物製作暫時固定劑。
<1,4-聚碳酸丁烯酯之合成>
於具備攪拌機、原料填裝口及氮氣導入口之三口燒瓶中，加入1,4-丁二醇(168g，1.864mol)與碳酸二乙酯(264.2g，2.236mol)，於氮環境下以90~100℃進行加熱，溶解混合物。接著，加入20%乙氧化鈉乙醇溶液(80ml，0.186mol)後，於氮環境下，以90~100℃攪拌1小時。其後，將反應容器內減壓至30kPa左右，於90~100℃下1小時，於120℃下1小時。其後，再於0.1kPa之真空下，於150℃攪拌1小時，於180℃攪拌2小時。
將上述所得之反應物溶解於四氫呋喃(2L)中，進行過濾，去除觸媒殘渣。其後，將該濾液投入至蒸餾水/甲醇=1/9之溶液(20L)中，回收沉澱物，再以蒸餾水/甲醇=1/9之溶液(10L)充分洗淨，得到125g之1,4-聚碳酸丁烯酯(產率48%)。
所合成之1,4-聚碳酸丁烯酯藉GPC測定重量平均分子量，結果為35,000。
<暫時固定劑之製作>
將所得之1,4-聚碳酸丁烯酯100g、作為活性劑之Rhodosil PhotoPhotoinitiator 2074(FABA)(Rhodia Japan(股)公司製，Rhodorsil Phoinitiator 2074)5g、作為增感劑之1-氯-4-丙氧基-9-氧硫(英國Lambson公司製，SPEEDCURE CPTX(商品名))1.5g溶解於苯甲醚(溶劑)958.5g中，製作樹脂濃度10%之暫時固定劑。
(實施例2)
實施例2中，係使用以下化合物製作暫時固定劑。
<聚碳酸新戊酯之合成>
於具備攪拌機、原料填裝口及氮氣導入口之三口燒瓶中，加入新戊二醇(194.2g，1.864mol)與碳酸二乙酯(308.2g，2.610mol)，於氮環境下以120℃進行加熱，溶解混合物。
接著，加入20%乙氧化鈉乙醇溶液(80ml，0.186mol)後，於氮環境下，以120℃攪拌2小時。其後，將反應容器內減壓至30kPa左右，於120℃攪拌1小時。其後，再於0.1kPa之真空下，於120℃攪拌3小時。
將上述所得之反應物溶解於四氫呋喃(2L)中，進行過濾，去除觸媒殘渣。其後，將該濾液投入至水/甲醇=1/9之溶液(24L)中，回收沉澱物，再以水/甲醇=1/9之溶液(10L)充分洗淨，得到110.6g之聚碳酸新戊酯(產率46%)。
所合成之聚碳酸新戊酯藉GPC測定重量平均分子量，結果為12,000。
<暫時固定劑之製作>
將所得之聚碳酸新戊酯100g、作為活性劑之Rhodosil PhotoPhotoinitiator 2074(FABA)(Rhodia Japan(股)公司製，Rhodorsil Phoinitiator 2074)5g、作為增感劑之1-氯-4-丙氧基-9-氧硫(英國Lambson公司製，SPEEDCURE CPTX(商品名))1.5g溶解於苯甲醚(溶劑)958.5g中，製作樹脂濃度10%之暫時固定劑。
針對上述實施例1及2之暫時固定劑，藉TG/DTA裝置(型號：6200型，Seiko Instruments公司製)測定暫時固定劑之曝光前後之50%重量減少溫度、曝光後之5%重量減少溫度及95%重量減少溫度(環境氣體：氮，升溫速度：5℃/分鐘)。
於此，曝光後之暫時固定劑係使用旋塗器將實施例所得之暫時固定劑塗佈(旋轉數：1,200rpm，時間：30秒)於8吋透明玻璃上，接著，依120℃、5分鐘之條件進行預烘烤，其次，使用遮罩對準曝光機(型號：MA-8，SUSS MicroTec公司製)，藉寬帶光源(G射線+H射線+i射線)對由暫時固定劑所形成之薄膜進行曝光(曝光量：以i射線換算為500mj/cm2 )而製作。
其次，使用上述實施例之暫時固定劑，進行半導體裝置之製造。
首先，使用旋塗器，將實施例所得之暫時固定劑塗佈至8吋透明玻璃上(旋轉數：1,200rpm，時間：30秒)，接著，於加熱板上，依120℃、5分鐘之條件進行預烘烤，形成由厚5μm之暫時固定劑所形成的薄膜。
其次，使用基板保持器(型號SB-8e，SUSS MicroTec公司製)，將8吋矽晶圓(厚725μm)經由以暫時固定劑所形成之薄膜暫時固定於8吋透明玻璃上(環境氣體：10-2 mbar，溫度：160℃，負重：10kN，時間：1分鐘)。
其次，使用遮罩對準曝光機(型號：MA-8，SUSS MicroTec 公司製)，藉寬帶光源(G射線+H射線+i射線)對由暫時固定劑所形成之薄膜進行曝光(曝光量：以i射線換算為500mj/cm2 )而製作。
其次，將於8吋透明玻璃上暫時固定了8吋矽晶圓之樣本投入至烘爐中，進行既定溫度、時間之處理，而進行暫時固定劑之熱分解。
實施例1之暫時固定劑係依200℃、30分鐘進行熱分解。又，實施例2之暫時固定劑係依250℃、30分鐘進行熱分解。
最後，將進行了熱分解之樣本自烘爐取出，於8吋透明玻璃與8吋矽晶圓之間隙中放入小鑷子，進行8吋矽晶圓之脫離。此時，由於使用實施例1及2之暫時固定劑，故8吋矽晶圓無破損，可輕易地脫離。
如此，若使用本發明之暫時固定劑，則在半導體裝置之製造方法時，可輕易地脫離，且可縮短熱分解所需之時間。因此，可減低對半導體晶圓的損傷。

Claims (21)

  1. 一種半導體晶圓之暫時固定劑，係使用於為了對半導體晶圓進行加工而將半導體晶圓暫時固定於支撐基材上，於加工後藉由加熱而使半導體晶圓自支撐基材脫離者；其含有於活性能量射線照射後，50%重量減少溫度降低，且上述活性能量射線之照射前後之50%重量減少溫度的差為20~100℃的樹脂成分；上述樹脂成分係於主鏈具有X-C(=O)-Y構造(於此，X及Y分別為氧原子、氮原子、硫原子之任一者)。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體晶圓之暫時固定劑，其中，上述樹脂成分中，上述活性能量射線照射後之95%重量減少溫度與5%重量減少溫度之差為1℃≦(95%重量減少溫度)-(5%重量減少溫度)≦200℃。
  3. 如申請專利範圍第1項之半導體晶圓之暫時固定劑，其中，上述樹脂成分中，上述活性能量射線照射後之95%重量減少溫度與5%重量減少溫度之差為80℃≦(95%重量減少溫度)-(5%重量減少溫度)≦150℃。
  4. 如申請專利範圍第1項之半導體晶圓之暫時固定劑，其中，含有藉上述活性能量射線之照射以施加能量而產生活性種的活性劑，於該活性種之存在下，使上述樹脂成分之分解溫度降低。
  5. 如申請專利範圍第4項之半導體晶圓之暫時固定劑，其 中，於上述活性種之存在下，上述樹脂成分之主鏈進行熱切斷。
  6. 如申請專利範圍第4項之半導體晶圓之暫時固定劑，其中，於上述活性種之存在下，促進上述樹脂成分之熱閉環反應。
  7. 如申請專利範圍第1項之半導體晶圓之暫時固定劑，其中，上述樹脂成分係於主鏈具有脂肪族4級之碳原子。
  8. 如申請專利範圍第1項之半導體晶圓之暫時固定劑，其中，上述樹脂成分係於主鏈具有雜原子。
  9. 如申請專利範圍第8項之半導體晶圓之暫時固定劑，其中，上述樹脂成分係具有與主鏈之雜原子鄰接的3級碳原子。
  10. 如申請專利範圍第1項之半導體晶圓之暫時固定劑，其中，上述樹脂成分係主鏈之重複原子數為5~7。
  11. 如申請專利範圍第1項之半導體晶圓之暫時固定劑，其中，上述樹脂成分係於主鏈具有1級或2級之碳原子，於該碳原子之側鏈上鍵結著官能基。
  12. 如申請專利範圍第11項之半導體晶圓之暫時固定劑，其中，上述官能基為羰基、硫羰基、甲醛、乙醛之任一者。
  13. 如申請專利範圍第1項之半導體晶圓之暫時固定劑，其中，上述樹脂成分為聚碳酸酯系樹脂、聚胺基甲酸酯系樹脂之任一種。
  14. 如申請專利範圍第13項之半導體晶圓之暫時固定劑，其中，上述聚碳酸酯系樹脂為聚碳酸丙烯酯、聚碳酸環己烯酯、聚碳酸丁烯酯之任一者。
  15. 如申請專利範圍第4項之半導體晶圓之暫時固定劑，其中，上述活性種為酸或鹼。
  16. 如申請專利範圍第1項之半導體晶圓之暫時固定劑，其中，上述活性能量射線為紫外或可見光。
  17. 如申請專利範圍第1項之半導體晶圓之暫時固定劑，其中，上述半導體晶圓之暫時固定劑含有感光性之聚碳酸酯系樹脂。
  18. 一種半導體裝置之製造方法，係含有：於支撐基材上，將含有於活性能量射線照射後50%重量減少溫度降低，且上述活性能量射線之照射前後之50%重量減少溫度的差為20~100℃之樹脂成分的半導體晶圓之暫時固定劑之薄膜，設於支撐基材或半導體晶圓上的步驟；在上述支撐基材或半導體晶圓上之設有薄膜的面上載置上述支撐基材或半導體晶圓，將該支撐基材或半導體晶圓貼合至上述薄膜的步驟；對上述半導體晶圓進行加工之步驟；與將上述薄膜加熱而使上述半導體晶圓自上述支撐基材脫離的步驟；上述樹脂成分係於主鏈具有X-C(=O)-Y構造(於此，X及 Y分別為氧原子、氮原子、硫原子之任一者)。
  19. 如申請專利範圍第18項之半導體裝置之製造方法，其中，上述半導體晶圓之暫時固定劑係含有藉上述活性能量射線之照射以施加能量而產生活性種的活性劑，於該活性種之存在下，使上述樹脂成分之分解溫度降低。
  20. 如申請專利範圍第18或19項之半導體裝置之製造方法，其中，上述樹脂成分為聚碳酸酯系樹脂、聚胺基甲酸酯系樹脂的任一者。
  21. 如申請專利範圍第20項之半導體裝置之製造方法，其中，上述聚碳酸酯系樹脂為聚碳酸丙烯酯、聚碳酸環己烯酯、聚碳酸丁烯酯之任一者。
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