TWI790004B

TWI790004B - 段差填補的保護膠帶以及研磨方法

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Publication number: TWI790004B
Application number: TW110143075A
Authority: TW
Inventors: 陳俊發; 黃啟華; 林欽楷; 李貞儒; 謝詩柔; 陳宣佑
Original assignee: 山太士股份有限公司
Priority date: 2021-11-18
Filing date: 2021-11-18
Publication date: 2023-01-11
Also published as: TW202321332A

Abstract

一種保護膠帶，包括基底、黏著層以及軟質層。軟質層位於基底與黏著層之間。軟質層的玻璃轉移溫度小於攝氏23度，且軟質層在攝氏23度的硬度小於肖氏硬度40A。

Description

段差填補的保護膠帶以及研磨方法

本發明是有關於一種保護膠帶，且特別是有關於一種包含軟質層的保護膠帶以及使用保護膠帶的晶圓的研磨方法。

隨著科技的發展，電子裝置往高效能、高密度、低功耗及小尺寸之方向發展，因此，廠商對半導體封裝的密度與積體度之需求快速增加。為了使半導體晶片符合廠商的需求，許多廠商致力於縮減晶片的厚度以使晶片變得更薄，並增加晶片的面積以提升晶片上之電路的積體度。

一般而言，藉由對晶圓執行研磨製程以縮減晶圓的厚度，進而縮減隨後形成之晶片的厚度。在對晶圓執行研磨製程時，通常會以膠帶保護晶圓正面的元件，並從晶圓的背面開始研磨。

本發明提供一種保護膠帶，對晶圓上之導電結構具有優秀的保護能力。

本發明提供一種晶圓的研磨方法，能改善晶圓上之導電結構在研磨後出現受損的問題。

本發明的一實施例提供一種保護膠帶，包括基底、黏著層以及軟質層。軟質層位於基底與黏著層之間。軟質層的玻璃轉移溫度小於攝氏23度，且軟質層在攝氏23度的硬度小於肖氏硬度40A。

在一些實施例中，黏著層的架橋密度大於軟質層的架橋密度。

在一些實施例中，軟質層具有黏性，且軟質層的黏性小於黏著層的黏性。

在一些實施例中，基底的材料包括聚對苯二甲酸乙二酯、聚烯烴、聚氯乙烯、聚氨酯、聚醯亞胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚碸、聚醚醯亞胺、聚醚醚酮或上述材料的組合。

在一些實施例中，軟質層的材料包括壓克力樹脂、聚氨酯樹脂、聚矽氧烷樹脂或上述材料的組合。

在一些實施例中，以原料合成軟質層，原料包括多異氰酸酯以及多元醇，其中多元醇包括聚酯多元醇及聚醚多元醇中的至少一者，且多元醇的重均分子量大於1,000。

在一些實施例中，以原料合成軟質層，原料包括多異氰酸酯以及多元醇，其中多異氰酸酯不含苯環。

在一些實施例中，多異氰酸酯包括氫化苯基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯以及六亞甲基二異氰酸酯中的至少一者。

在一些實施例中，軟質層在攝氏30度的彎曲模數小於1.14×10 ⁸Pa。

在一些實施例中，基底的厚度為25微米至188微米，軟質層的厚度為50微米至500微米，且黏著層的厚度為5微米至100微米。

本發明的一實施例提供一種晶圓的研磨方法，包括：提供晶圓，晶圓包括第一面以及相對於第一面的第二面，其中晶圓的第一面上包括多個導電結構；將保護膠帶貼於晶圓的第一面，並包覆導電結構；對晶圓的第二面執行研磨製程；再自晶圓的第一面移除保護膠帶。

在一些實施例中，於攝氏50度以下的溫度將保護膠帶貼於晶圓的第一面。

圖1是依照本發明的一實施例的一種保護膠帶的剖面示意圖。

請參考圖1，保護膠帶10包括基底12、黏著層16以及軟質層14。軟質層14位於基底12與黏著層16之間。在一些實施例中，在使用保護膠帶10前，保護膠帶10設置於離型層20上，其中黏著層16朝向離型層20。在欲使用保護膠帶10時，將保護膠帶10自離型層20撕起，接著再將保護膠帶10貼合至其他位置。

在一些實施例中，基底12的材料包括聚對苯二甲酸乙二酯（Polyethylene terephthalate, PET）、聚烯烴（Polyolefins, PO）、聚氯乙烯（Polyvinyl chloride, PVC）、聚氨酯（Polyurethane, PU）、聚醯亞胺（Polyimide, PI）、聚萘二甲酸乙二醇酯（Polyethylene naphthalate, PEN）、聚醚碸（Polyethersulfones, PES）、聚醚醯亞胺（Polyetherimide, PEI）、聚醚醚酮（Polyetheretherketone, PEEK）、上述材料的組合或其他合適的材料。在基底12為聚氨酯的實施例中，基底12可以選用熱塑性聚氨酯，但本發明不以此為限。

基底12的厚度T1例如為25微米至188微米。在一些實施例中，基底12例如為可以捲曲的材料層，且基底12的製造方式例如包括抽出成型、塗佈或其他合適的製程。

軟質層14位於基底12上。在一些實施例中，基底12的剛性大於軟質層14的剛性。軟質層14的硬度在室溫（攝氏23度）下小於肖氏硬度40A，例如在室溫（攝氏23度）下小於肖氏硬度30A或小於肖氏硬度20A。換句話說，軟質層14選用相對柔軟的材料，而基底12選用相對硬挺的材料。在一些實施例中，軟質層14在攝氏30度的彎曲模數小於1.14×10 ⁸Pa。

軟質層14的厚度T2例如為50微米至500微米。在一些實施例中，軟質層14藉由塗佈、印刷或其他合適的製程而直接形成於基底12上。在一些實施例中，軟質層14的玻璃轉移溫度小於室溫（攝氏23度），因此，使用塗佈或印刷的方式就可以形成軟質層14，不需要使用熱熔擠壓的方式形成軟質層14。

在一些實施例中，軟質層14的材料包括壓克力樹脂、聚氨酯樹脂、聚矽氧烷樹脂或上述材料的組合。在一些實施例中，軟質層14包括非烯烴系共聚物。在一些實施例中，軟質層14包括熱塑性聚合物。在一些實施例中，軟質層14的密度為1,180~1,120 kg/m ³。在一些實施例中，軟質層14可具備抗靜電的功能。舉例來說，軟質層14包含導電高分子，且軟質層14的阻抗為10 ⁹Ω/□至10 ¹¹Ω/□。

在一些實施例中，軟質層14為聚氨酯樹脂。以包括主樹脂以及架橋劑的原料合成軟質層14，其中主樹脂例如為多元醇，而架橋劑例如為多異氰酸酯。

多元醇包括聚酯多元醇（Polyester Polyol）及聚醚多元醇（Polyether polyol）中的至少一者。一般而言，聚酯多元醇之耐熱性質較佳，而聚醚多元醇則耐水性較佳。

聚酯多元醇是以二元酸和二元醇所反應而成，較容易因應需求而調整製程，以獲得預期的物性。聚酯多元醇的特色是包括分子量分布窄、一般色數淺、含水率低、酸價低等優點。以聚酯多元醇所合成之聚氨酯樹脂具有外觀及物性較佳的優點。

在一些實施例中，使用具有下列化學式1之結構的聚酯多元醇作為合成軟質層14的原料。化學式1的聚酯多元醇為2(丁二醇)與己二酸的聚合物。化學式1

聚醚多元醇為多元胺、多元醇或其他含有活性氫的有機化合物與氧化烯烴開環聚合而成。合成聚醚多元醇的主要原料包括環氧烷類（如環氧丙烷（Propylene oxide，PO）或環氧乙烷（Ethylene oxide，EO））。合成聚醚多元醇的特色是包括黏度低、彈性大等優點。

在一些實施例中，使用具有下列化學式2(二甘醇(Diethylene Glycol))之結構的聚醚多元醇作為合成軟質層14的原料。化學式2

在一些實施例中，合成軟質層14所用之多元醇的重均分子量大於1,000，藉此獲得硬度較小且較柔軟之軟質層14。在一些實施例中，多元醇的重均分子量大於5,000或大於10,000。

異氰酸酯是由異氰酸衍生出的酯，且其根據分子中酯基的數量可以分為單異氰酸酯、二異氰酸酯等。在一些實施例中，二異氰酸酯被用於作為合成軟質層14的原料。在一些實施例中，異氰酸酯包括脂肪族及芳香族。

在一些實施例中，使用具有下列化學式3之結構的脂肪族的異氰酸酯（氫化苯基甲烷二異氰酸酯（Hydrogenate diphenylmethane 4,4 diisocyanate，H12MDI））作為合成軟質層14的原料。化學式3

在一些實施例中，使用具有下列化學式4之結構的脂肪族的異氰酸酯（異佛爾酮二異氰酸酯（Isophorone diisocyanate，IPDI））作為合成軟質層14的原料。化學式4

在一些實施例中，使用具有下列化學式5之結構的脂肪族的異氰酸酯（六亞甲基二異氰酸酯（Hexamethylene diisocyanate，HDI））作為合成軟質層14的原料。化學式5

在一些實施例中，使用具有下列化學式6之結構的芳香族的異氰酸酯（4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯（4,4’-Methylene diphenyl diisocyanate，4,4'-MDI））作為合成軟質層14的原料。化學式6

在一些實施例中，使用具有下列化學式7之結構的芳香族的異氰酸酯（甲苯二異氰酸酯（2,6-diisocyanato-1-methyl-benzene，2,6-TDI））作為合成軟質層14的原料。化學式7

在一些實施例中，合成軟質層14所用之多異氰酸酯不含苯環（例如氫化苯基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯或六亞甲基二異氰酸酯），藉此獲得硬度較小之軟質層14。

在一些實施例中，合成軟質層14之原料還包括添加劑。添加劑例如為表面活性劑、穩定劑、染料、溶劑或其他材料。

黏著層16位於軟質層14上。在一些實施例中，黏著層16的黏著性大於軟質層14的黏著性。黏著層16例如為感壓膠。

在一些實施例中，黏著層16的材料包括壓克力樹脂、聚氨酯樹脂、聚矽氧烷樹脂、上述材料的組合或其他合適的高分子材料。

黏著層16的厚度T3例如為5微米至100微米。在一些實施例中，黏著層16藉由塗佈、印刷或其他合適的製程而直接形成於軟質層14上。

黏著層16適用於使保護膠帶10與被貼物（例如晶圓）黏合。黏著層16與其他材料黏合的方式包括物理吸附（Adsorption）、擴散、靜電吸附、機械性交互鎖扣（Mechanical interlocking）以及化學鍵結。物理吸附例如藉由包括凡德瓦爾力或氫鍵吸附。擴散例如是在溫度高於黏著層16之玻璃轉移溫度時，黏著層16與被貼物之界面產生之互相擴散的現象。機械性交互鎖扣例如是於被貼物表面進行物理處理或化學處理，以使被貼物的表面粗糙化，使黏著層16得以卡合於被貼物的粗糙的表面。

為了使黏著層16能較佳的與被貼物黏合，黏著層16的剛性不能太高，使黏著層16得以填入被貼物的表面上的所有細縫，以提升黏著層16與被貼物的表面之間的接觸面積。

在本實施例中，黏著層16的架橋密度大於軟質層14的架橋密度。

在一些實施例中，黏著層16的重均分子量為200,000至400,000g/mol。在一些實施例中，黏著層的玻璃轉移溫度小於攝氏-20度，例如攝氏-20度至攝氏-40度。

離型層20可以為任何一種離型材料。舉例來說，離型層20為對苯二甲酸乙二酯（Polyethylene terephthalate, PET）、聚烯烴（polyolefins, PO）或離型紙。離型層20的厚度T4例如為25微米至175微米。

實施例 1

實施例1提供一種軟質層14的合成配方。在實施例1中，合成軟質層14的原料包括主樹脂、架橋劑、溶劑以及添加劑，其中主樹脂的重量比大於65wt%，架橋劑的重量比為10wt%至20wt%，溶劑的重量比為10wt%至20wt%，且添加劑的重量比小於5wt%。

在實施例1中，主樹脂為由己二酸（AA）以及1,4-丁二醇（1,4-BG）等材料合成的聚酯多元醇。架橋劑為六亞甲基二異氰酸酯（Hexamethylene diisocyanate，HDI）。溶劑為甲苯（Toluene）以及乙酸乙酯（Ethyl acetate）。添加劑為流平劑以及消泡劑，其中流平劑為聚醚改性聚⼆甲基矽氧烷，而消泡劑為聚合物。

實施例 2

實施例2提供一種軟質層14的合成配方。在實施例2中，合成軟質層14的原料包括主樹脂、架橋劑、溶劑以及添加劑，其中主樹脂的重量比大於55wt%，架橋劑的重量比為15wt%至25wt%，溶劑的重量比為15wt%至25wt%，且添加劑的重量比小於5wt%。

在實施例2中，主樹脂為由己二酸以及乙二醇（EG）等材料合成的聚酯多元醇。架橋劑為4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯（4,4’-Methylene diphenyl diisocyanate，4,4'-MDI）。溶劑為甲苯以及乙酸乙酯。添加劑為流平劑以及消泡劑，其中流平劑為聚醚改性聚⼆甲基矽氧烷，而消泡劑為聚合物。

實施例 3

實施例3提供一種軟質層14的合成配方。在實施例3中，合成軟質層14的原料包括主樹脂、架橋劑、溶劑以及添加劑，其中主樹脂的重量比大於65wt%，架橋劑的重量比為10wt%至20wt%，溶劑的重量比為10wt%至20wt%，且添加劑的重量比小於5wt%。

在實施例3中，主樹脂為由己二酸、丁二醇（BG）、甲基丙二醇（MPO）等材料合成的聚酯多元醇。架橋劑為異佛爾酮二異氰酸酯（Isophorone diisocyanate，IPDI）。溶劑為甲苯以及乙酸乙酯。添加劑為流平劑以及消泡劑，其中流平劑為聚醚改性聚⼆甲基矽氧烷，而消泡劑為聚合物。

圖2為包含實施例1至3的軟質層與比較例1（市售之研磨膠帶）的彎曲模數與溫度的關係圖。

由圖2可以得知，實施例1至3的軟質層在攝氏30度的彎曲模數小於1.14×10 ⁸Pa。另外，實施例1至3的軟質層從攝氏30度至攝氏100度的彎曲模數大致上不會變化很多，不像比較例1的研磨膠帶在攝氏50度至攝氏70度的範圍內出現彎曲模數的明顯變化。

基於上述，使用實施例1至3的軟質層的保護膠帶可以在室溫直接進行貼合，不需要額外的加熱製程就能使軟質層具有足夠低的彎曲模數，使保護膠帶可以更好的包覆晶圓的表面。

圖3A至圖3C是依照本發明的一實施例的一種晶圓的研磨方法的剖面示意圖。

請參考圖3A，提供晶圓W，晶圓W包括第一面S1以及相對於第一面S1的第二面S2。在本實施例中，晶圓W的第一面S1形成有導電結構C，導電結構C例如為金屬或其他材料。在一些實施例中，導電結構C為直徑小於75微米的小錫球、直徑介於75微米至125微米的中錫球或直徑大於125微米的大錫球。在一些實施例中，晶圓W的第一面S1上包括直徑彼此相同或不同的多個導電結構C。

在本實施例中，以滾輪R將保護膠帶10貼於晶圓W的第一面S1，並包覆導電結構C。更具體地說，保護膠帶10的黏著層16貼於晶圓W的第一面S1，並包覆導電結構C。在本實施例中，保護膠帶10的具體結構可以參考圖1以及圖1的相關說明，於此不再贅述。

在本實施例中，於攝氏50度以下的溫度（例如室溫）將保護膠帶10貼於晶圓W的第一面S1。保護膠帶10中的軟質層14經擠壓後變形，使黏著層16與導電結構C之間的接觸面積得以提升。

請參考圖3B，對晶圓W的第二面S2執行研磨製程。舉例來說，以研磨裝置G研磨晶圓W的第二面S2。在一些實施例中，研磨製程例如為化學機械研磨、物理研磨或其他研磨製程。

請參考圖3C，自晶圓W的第一面S1移除保護膠帶10。舉例來說，以紫外光照射保護膠帶10以減低保護膠帶10的黏性，接著利用移除膠帶30將保護膠帶10自晶圓W的第一面S1移除。在本實施例中，保護膠帶10具有易撕除以及不殘膠的優點，因此，撕除保護膠帶10不會導致晶圓W破損。此外，由於保護膠帶10能夠有效防止研磨屑與研磨液滲入晶圓W的第一面S1，且保護膠帶10也不殘留於晶圓W上，因此不需要對晶圓W執行額外的清洗製程。

在一些實施例中，對晶圓W執行單分割製程或其他製程，並封裝切割晶圓W後所得到的晶片，以獲得預期的半導體裝置（例如包括塑膠球陣列封裝（Plastic Ball Grid Array Package，PBGA）、陶瓷球陣列封裝（Ceramic Ball Grid Array，CBGA）、載帶球陣列封裝（Tape Ball Grid Array，TBGA）、晶片級封裝（Chip Scale Package，CSP）、覆晶封裝（Flip Chip）或其他電子元件）。

10:保護膠帶 12:基底 14:軟質層 16:黏著層 20:離型層 30:移除膠帶 C:導電結構 G:研磨裝置 R:滾輪 S1:第一面 S2:第二面 T1, T2, T3:厚度 W:晶圓

圖1是依照本發明的一實施例的一種保護膠帶的剖面示意圖。圖2為本發明的一些實施例的軟質層與比較例1之研磨膠帶的彎曲模數與溫度的關係圖。圖3A至圖3C是依照本發明的一實施例的一種晶圓的研磨方法的剖面示意圖。

10:保護膠帶

12:基底

14:軟質層

16:黏著層

20:離型層

T1,T2,T3:厚度

Claims

一種保護膠帶，包括：基底；黏著層；以及軟質層，位於所述基底與所述黏著層之間，其中所述軟質層的玻璃轉移溫度小於攝氏23度，且所述軟質層在攝氏23度的硬度小於肖氏硬度40A，其中以原料合成所述軟質層，所述原料包括作為架橋劑的多異氰酸酯以及作為主樹脂的多元醇，其中所述多元醇包括聚酯多元醇及聚醚多元醇中的至少一者，且所述多元醇的重均分子量介於1,000至10,000。
如請求項1所述的保護膠帶，其中所述黏著層的架橋密度大於所述軟質層的架橋密度。
如請求項1所述的保護膠帶，其中所述軟質層具有黏性，且所述黏著層的黏性大於所述軟質層的黏性。
如請求項1所述的保護膠帶，其中所述基底的材料包括聚對苯二甲酸乙二酯、聚烯烴、聚氯乙烯、聚氨酯、聚醯亞胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚碸、聚醚醯亞胺、聚醚醚酮或上述材料的組合。
如請求項1所述的保護膠帶，其中所述軟質層的材料包括壓克力樹脂、聚氨酯樹脂、聚矽氧烷樹脂或上述材料的組合。
如請求項1所述的保護膠帶，其中所述多異氰酸酯不含苯環。
如請求項6所述的保護膠帶，其中所述多異氰酸酯包括氫化苯基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯以及六亞甲基二異氰酸酯中的至少一者。
如請求項1所述的保護膠帶，其中所述軟質層在攝氏30度的彎曲模數小於1.14×10⁸Pa。
如請求項1所述的保護膠帶，其中所述基底的厚度為25微米至188微米，所述軟質層的厚度為50微米至500微米，且所述黏著層的厚度為5微米至100微米。
一種晶圓的研磨方法，包括：提供晶圓，所述晶圓包括第一面以及相對於所述第一面的第二面，其中所述晶圓的所述第一面上包括多個導電結構；將請求項1至請求項9中的任一項所述的保護膠帶貼於所述晶圓的所述第一面，並包覆所述導電結構；對所述晶圓的所述第二面執行研磨製程；以及自所述晶圓的所述第一面移除所述保護膠帶。
如請求項10所述的晶圓的研磨方法，其中於攝氏50度以下的溫度將所述保護膠帶貼於所述晶圓的所述第一面。