TWI808517B - 抑制形變的保護膠帶以及研磨方法 - Google Patents

Abstract

一種保護膠帶，包括基底、黏著層以及硬質層。硬質層位於基底與黏著層之間。硬質層的架橋密度大於黏著層的架橋密度。硬質層在攝氏23度的硬度大於肖氏硬度40A。

Description

抑制形變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硬質層的保護膠帶以及使用保護膠帶的晶圓的研磨方法，待晶圓研磨後能夠抑制晶圓的翹曲。

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，能改善晶圓在研磨後出現翹曲的問題。

本發明提供一種晶圓的研磨方法，能改善晶圓在研磨後出現翹曲的問題。

本發明的一實施例提供一種保護膠帶。保護膠帶包括基底、黏著層以及硬質層。硬質層位於基底與黏著層之間。硬質層的架橋密度大於黏著層的架橋密度。硬質層在攝氏23度的硬度大於肖氏硬度40A。

在一些實施例中，基底的柔韌性大於硬質層的柔韌性。

在一些實施例中，硬質層的玻璃轉移溫度大於攝氏20度，且黏著層的玻璃轉移溫度小於攝氏-20度。

在一些實施例中，硬質層的重均分子量大於黏著層的重均分子量。

在一些實施例中，硬質層的重均分子量為400,000至800,000g/mol，且黏著層的重均分子量為10,000至400,000g/mol。

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，硬質層的材料包括壓克力樹脂、聚氨酯樹脂、環氧樹脂、聚矽氧烷樹脂或上述材料的組合。

在一些實施例中，以原料合成硬質層，原料包括寡聚物、單體以及起始劑，其中寡聚物包括環氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯或其組合，單體包括單官能基單體、雙官能基單體、多官能基單體或其組合，且起始劑包括自由基型起始劑或陽離子型起始劑。

在一些實施例中，在硬質層的原料中，寡聚物的重量比大於或等於40wt%，單體的重量比為20 wt%至50 wt%，且起始劑的重量比小於或等於10wt%。

在一些實施例中，基底的厚度為25微米至188微米，硬質層的厚度為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；將保護膠帶貼於晶圓的第一面；對晶圓的第二面執行研磨製程；對晶圓的第二面執行蝕刻製程；再自晶圓的第一面移除保護膠帶。

基於上述，藉由硬質層的設置，能改善晶圓在研磨製程後出現翹曲的問題。

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以及硬質層14。硬質層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。

硬質層14位於基底12上。在一些實施例中，基底12的柔韌性大於硬質層14的柔韌性。硬質層14在攝氏23度的硬度大於肖氏硬度40A。換句話說，基底12選用相對柔韌的材料，而硬質層14選用相對剛硬的材料。

在一些實施例中，硬質層14的材料包括壓克力樹脂、聚氨酯樹脂、環氧樹脂、聚矽氧烷樹脂、上述材料的組合或其他合適的高分子材料。

硬質層14的厚度T2例如為50微米至500微米。在一些實施例中，硬質層14藉由塗佈、印刷、熱熔擠壓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，以原料合成硬質層14，原料包括寡聚物、單體以及起始劑。

合成硬質層14之原料中的寡聚物構成硬質層14的主體，且所述寡聚物決定了固化後之硬化層14的主要性能。在一些實施例中，在硬質層14的原料中，所述寡聚物的重量比大於或等於40wt%，例如40wt%至80wt%。在一些實施例中，在硬質層14的原料中。在一些實施例中，所述寡聚物包括環氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯或其組合。表1比較了不同的寡聚物所合成之硬質層14的特性。 表1

	環氧丙烯酸酯	聚酯丙烯酸酯	聚氨酯丙烯酸酯	聚醚丙烯酸酯
硬化速率	快	中	慢	中
柔韌性	中	中	好	差
彈性	差	好	好	好
耐化性	極好	中	好	中
硬度	高	中	低	低
耐黃變性	差	差	中	極好

由表1可以得知，為了獲得硬度相對較硬的硬質層14，寡聚物優選為環氧丙烯酸酯及/或聚酯丙烯酸酯。舉例來說，寡聚物選用一種或一種以上的環氧丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯，且寡聚物的重均分子量為1,000至100,000，且在硬質層14的原料中所述寡聚物的重量比大於40 wt%。基於上述，使硬質層14具有高剛性、高抗張強度以及耐磨性等優點。

需注意的是，表1提供了不同的寡聚物對硬質層14的特性的影響，但其並非用於限制本申請。實際上，硬質層14的特性還可能會因為其他因素而出現變化。

合成硬質層14之原料中的單體適用於調整黏度，且會參與聚合反應。原料中之單體的多寡也會影響固化後之硬化層14的性能。在一些實施例中，在硬質層14的原料中，所述單體的重量比為20 wt%至50 wt%。在一些實施例中，單體包括單官能基單體、雙官能基單體、多官能基單體或其組合。

在一些實施例中，所述單官能基單體例如為丙烯酸十酯（Isodecyl acrylate, IDA）或丙烯酸四氫呋喃甲酯（Tetrahydrofurfuryl acrylate, THFA），其中丙烯酸十酯與丙烯酸四氫呋喃甲酯的化學結構分別如下化學式1以及化學式2所示。 化學式1 化學式2

在一些實施例中，所述雙官能基單體例如為己二醇二丙烯酸酯（Hexanediol diacrylate, HDDA），其中己二醇二丙烯酸酯的化學結構如下化學式3。 化學式3

在一些實施例中，所述多官能基單體例如為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯（Trimethylolpropane Triacrylate , TMPTA）或二季戊四醇六丙烯酸酯（Dipentaerythritol Hexaacrylate, DPHA），其中三羥甲基丙烷三丙烯酸酯以及二季戊四醇六丙烯酸酯的化學結構分別如下化學式4以及化學式5。 化學式4 化學式5

表2比較了單體之官能基數量增加對所合成之硬質層14的特性之影響以及單體之鏈長增加對所合成之硬質層14的特性之影響。 表2

	聚合反應速率	硬度	收縮率	黏著性	柔韌性	耐化性
官能基數量增加	增加	增加	增加	減少	減少	增加
鏈長增加	減少	減少	減少	增加	增加	減少

由表2可以得知，為了獲得硬度相對較硬的硬質層14，單體優選為雙官能基及/或多官能基單體。舉例來說，單體選用一種或一種以上的雙官能基單體搭配多官能基單體，且在硬質層14的原料中，所述單體的重量比大於20 wt%。藉此進行配方的調控，並提升對底材的潤濕性。此外，在固化（例如UV固化）之後，結構的架橋密度得以被提升，並能賦予材料剛性，使固化後之硬質層14的硬度提升。

需注意的是，表2提供了調整單體對硬質層14的特性的影響，但其並非用於限制本申請。實際上，硬質層14的特性還可能會因為其他因素而出現變化。

合成硬質層14之原料中的起始劑適用於引發聚合與架橋反應。舉例來說，以一種或一種以上的起始劑使單體與寡聚物產生聚合與架橋反應。在一些實施例中，起始劑包括自由基型起始劑或陽離子型起始劑。在一些實施例中，在硬質層14的原料中，所述起始劑的重量比小於或等於10wt%，例如小於或等於9wt%、8wt%、7wt%、6wt%、5wt%、4wt%、3wt%、2wt%或1wt%。在一些實施例中，所述起始劑為光起始劑，且其適用於吸收紫外光而引發聚合反應，但本發明不以此為限。在其他實施例中，硬質層14可以為熱固型材料。

在一些實施例中，聚酯丙烯酸酯樹脂使用自由基型光起始劑，例如1-羥基環己基苯基甲酮（1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone），其化學結構如下化學式6。 化學式6

在一些實施例中，環氧丙烯酸酯樹脂使用陽離子型光起始劑，例如二苯基（4-苯硫基）苯基锍六氟銻酸鹽（Diphenyl (4-phenylthio) phenyl sulfonium hexafluoroantimonate）及/或(硫代二-4,1-亞苯基)雙(二苯鋶)二六氟亞胺酸鹽（(Thiodi-4,1-phenylene) bis (diphenylsulfonium) dihexafluoroatimonate），其化學結構分別如下化學式6與化學式7。 化學式6 化學式7

在一些實施例中，合成硬質層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。在一些實施例中，在硬質層14的原料中，所述添加劑的重量比為0wt%至10wt%，例如9wt%、8wt%、7wt%、6wt%、5wt%、4wt%、3wt%、2wt%或1wt%。

黏著層16位於硬質層14上。在一些實施例中，黏著層16的黏著性大於硬質層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硬質層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，硬質層14的架橋密度大於黏著層16的架橋密度，硬質層14的重均分子量大於黏著層16的的重均分子量，硬質層14的玻璃轉移溫度大於黏著層16的玻璃轉移溫度。

在一些實施例中，硬質層14的重均分子量為400,000至800,000g/mol，且黏著層16的重均分子量為10,000至400,000g/mol。在一些實施例中，硬質層14的玻璃轉移溫度大於攝氏20度，且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-60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提供一種硬質層14的合成配方。在實施例1中，合成硬質層14的原料包括寡聚物、單體、光起始劑以及添加劑，其中寡聚物的重量比大於50wt%，單體的重量比為20wt%至40wt%，光起始劑的重量比小於10wt%，且添加劑的重量比小於5wt%。

在實施例1中，寡聚物包括雙酚A環氧二丙烯酸酯（Bisphenol A Epoxy Diacrylate）以及聚酯二丙烯酸酯（Polyester diacrylate），單體包括丙烯酸四氫呋喃甲酯（Tetrahydrofurfuryl acrylate, THFA）以及己二醇二丙烯酸酯（Hexanediol diacrylate, HDDA），光起始劑包括1-羥基環己基苯基甲酮（1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone）以及苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦（phenyl bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide），且添加劑為γ-巰丙基三甲氧基矽烷（γ-Mercaptopropyltrimethoxysilane）。

圖2A至圖2E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2A，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（例如錫球）或其他材料。

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。

請參考圖2B，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。

在一些實施例中，由於硬質層14在攝氏23度的硬度大於肖氏40A，硬質層14可以抑制晶圓W在研磨製程後出現翹曲的問題。在一些實施例中，晶圓W在研磨製程後的翹曲小於3mm。此外，保護膠帶10的設置可以提升研磨製程的均勻性，降低總厚度差異（Total Thickness Variation，TTV）。

請參考圖2C，在研磨製程後，對晶圓W的第二面S2執行蝕刻製程。蝕刻製程例如是藉由氫氟酸、硫酸、磷酸、硝酸、鹽酸或上述溶液的混合液作為蝕刻液以粗化晶圓W的第二面S2。在本實施例中，保護膠帶10具有耐化學藥品（蝕刻液）性，因此，蝕刻液不容易在蝕刻製程中滲入保護膠帶10與晶圓W之間的界面，且保護膠帶10不容易在蝕刻製程中出現膨潤的問題。

請參考圖2D，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。

請參考圖2E，形成金屬材料TM於晶圓W的第二面S2上。在一些實施例中，金屬材料TM例如包括鎳鈀金、鎳金、鈦/鎳釩/銀或其他合適的材料。在一些實施例中，形成金屬材料TM的方法包括濺鍍。金屬材料TM適用於散熱與導電，且可以用於降低晶圓W的電阻抗。

在本實施例中，在移除保護膠帶10後才形成金屬材料TM，但本發明不以此為限。在其他實施例中，在形成金屬材料TM後才移除保護膠帶10，且保護膠帶10可以用於避免晶圓W在形成金屬材料TM的製程（例如濺鍍製程）中出現翹曲的問題。

在一些實施例中，在形成金屬材料TM後，對晶圓W執行單分割製程或其他製程，以獲得預期的半導體裝置（例如包括電源晶片（Power IC）、功率金氧半電晶體（Power MOSFET）、絕緣柵雙極電晶體（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）、三維晶片（3DIC）、發光二極體（LED）或其他電子元件）。

10:保護膠帶 12:基底 14:硬質層 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 TM:金屬材料 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2A至圖2E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:硬質層

16:黏著層

20:離型層

T1,T2,T3:厚度

Claims (11)

1. 一種保護膠帶，包括：基底；黏著層；以及硬質層，位於所述基底與所述黏著層之間，其中所述硬質層的架橋密度大於所述黏著層的架橋密度，且所述硬質層在攝氏23度的硬度大於肖氏硬度40A，其中以原料合成所述硬質層，所述原料包括寡聚物、單體以及起始劑，其中在所述硬質層的所述原料中，所述寡聚物的重量比大於或等於40wt%，所述單體的重量比為20wt%至50wt%，且所述起始劑的重量比小於或等於10wt%，且其中所述寡聚物的重均分子量為1,000至100,000。
2. 如請求項1所述的保護膠帶，其中所述基底的柔韌性大於所述硬質層的柔韌性。
3. 如請求項1所述的保護膠帶，其中所述硬質層的玻璃轉移溫度大於攝氏20度，且所述黏著層的玻璃轉移溫度小於攝氏-20度。
4. 如請求項1所述的保護膠帶，其中所述硬質層的重均分子量大於所述黏著層的重均分子量。
5. 如請求項4所述的保護膠帶，其中所述硬質層的重均分子量為400,000至800,000g/mol，且所述黏著層的重均分子量為10,000至400,000g/mol。
6. 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。
7. 如請求項1所述的保護膠帶，其中所述硬質層的材料包括壓克力樹脂、聚氨酯樹脂、環氧樹脂、聚矽氧烷樹脂或上述材料的組合。
8. 如請求項1所述的保護膠帶，其中所述寡聚物包括環氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯或其組合，所述單體包括單官能基單體、雙官能基單體、多官能基單體或其組合，且所述起始劑包括自由基型起始劑或陽離子型起始劑。
9. 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，所述硬質層的厚度為50微米至500微米，且所述黏著層的厚度為5微米至100微米。
10. 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；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；對所述晶圓的所述第二面執行研磨製程；對所述晶圓的所述第二面執行蝕刻製程；以及 在所述蝕刻製程之後，自所述晶圓的所述第一面移除所述保護膠帶。
11. 如請求項10所述的晶圓的研磨方法，更包括：形成金屬材料於所述晶圓的所述第二面上，且在形成所述金屬材料之後，自所述晶圓的所述第一面移除所述保護膠帶。

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