TWI808534B - 晶圓處理用黏結膜 - Google Patents

Abstract

本發明公開晶圓處理用黏結膜，可獲得在晶圓處理製程中防止半導體晶片產生碰撞的效果。本發明的晶圓處理用黏結膜包括：多層基材；以及一第一黏結劑層，配置在該多層基材的一上表面，該多層基材形成一第二黏結劑層設置於一下部基材層與一上部基材層之間的一夾層式結構。

Description

晶圓處理用黏結膜

本發明涉及晶圓處理用黏結膜，應用於晶圓加工，例如，晶圓背磨等製程。更具體地，本發明涉及如下的晶圓處理用黏結膜，即，具有在晶圓處理製程中防止半導體晶片產生碰撞的優秀效果。

並且，本發明涉及在晶圓黏著有黏結膜的晶圓黏結膜組件。

最近，隨著技術的發展，逐漸需要半導體晶片的小型化及薄型化。

作為晶片薄型化的一個代表例子為經由研磨形成晶片的晶圓背面來減少厚度的方法。

最近，可經由研磨前切割製程（DBG，Dicing Before Grinding）來獲得薄型化的晶片，利用切割鑽刃在晶圓的表面形成凹槽後，在晶圓的背面進行研磨來從晶圓獲得劃片化的晶片。在使用晶圓背面研磨方法的情況下，由於同時進行晶圓的背面研磨及晶圓的劃片化，因此，可有效製造薄型化的半導體晶片。

通常，當進行晶圓的背面研磨時，為了維持半導體晶片，需在使黏結膜附著於晶圓表面的狀態下執行晶圓的背面研磨。這種黏結膜包含用於黏結基材和晶圓表面的黏結劑層，可在基材背面形成有具備緩衝效果的緩衝層或減震層，例如，氨基甲酸乙酯丙烯酸酯。

在由氨基甲酸乙酯丙烯酸酯形成緩衝層或減震層的情況下，經由能量射線固化形成。在這種能量射線固化方式中，由於包含具有雙鍵的官能基的高分子形成一個大分子，因此，存在因模量增加而導致緩衝效果降低的缺點。

發明所欲解決之問題：

本發明的目的在於，提供具有優秀的防晶片碰撞效果的晶圓處理用黏結膜。

並且，本發明的另一目的在於，提供適用於背面研磨製程等晶圓處理的晶圓黏結膜組件。

本發明所要實現的技術目的並不局限於以上提及的目的，本發明所屬技術領域的通常知識者可經由以下內容明確理解未提及的其他目的。

解決問題之技術手段：

為了實現上述目的，本發明實施例的晶圓處理用黏結膜包括：多層基材；以及一第一黏結劑層，配置在該多層基材的一上表面。該多層基材形成一第二黏結劑層設置於一上部基材層與一下部基材層之間的夾層式結構，該下部基材層及該上部基材層具有1000MPa以上的模量，該第二黏結劑層具有10MPa以下的模量。

該下部基材層和該上部基材層分別可包含選自由聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、全芳香族聚酯、聚醯亞胺、聚醯胺、聚碳酸酯、聚縮醛、改性聚苯醚、聚苯硫醚、聚碸、聚醚酮及雙向拉伸聚丙烯組成的群組中的一種以上。

該下部基材層及該上部基材層的材質可以為聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）。

該第二黏結劑層的玻璃化轉變溫度可以為10℃以下。

該第二黏結劑層可包含熱固性丙烯酸類黏結劑。

該第二黏結劑層可具有100μm以下的厚度。

在該上部基材層的上表面、該上部基材層的下表面及該下部基材層的上表面中的至少一面還可額外形成有一底漆層。

為了實現上述目的，在本發明實施例的晶圓黏結膜元件中，可在形成有多個半導體晶片的晶圓的表面黏著有如上所述的黏結膜。

對照先前技術之功效：

本發明的晶圓處理用黏結膜可包括多層基材，該多層基材為夾層式結構，第二黏結劑層設置於多個基材層之間，該基材層具有1000MPa以上的高模量，該第二黏結劑層具有10MPa以下的低模量。在晶圓背磨等晶圓處理製程中，具有1000MPa以上的高模量的多個基材層提供用於支撐晶圓的充分模量。並且，低模量的第二黏結劑層可進一步有效減少在晶圓背磨等晶圓處理製程中由高模量的多個基材層所傳遞的衝擊，因此，可防止產生半導體晶片的碰撞並防止產生裂紋。

並且，當第二黏結劑層具有10MPa以下的低模量和10℃以下的低玻璃化轉變溫度時，可提供較高的衝擊減少效果。

並且，當第二黏結劑層具有10MPa以下的低模量和100μm以下的厚度時，可防止在晶圓背面研磨等晶圓處理製程中產生黏結膜的變形或第二黏結膜的脫離。

本發明的目的、特定優點及新特徵可藉由與附圖相關的詳細說明和較佳實施例而變得更加明確。本說明書中的“一面”、“另一面”“雙面”等術語僅用於對一個結構要素和其他結構要素進行區分，結構要素並不限定於上述術語。以下，在說明本發明的過程中，將省略有可能不必要地混淆本發明的主旨的有關公知技術的詳細說明。

以下，參照附圖，針對本發明的晶圓處理用黏結膜進行詳細說明。

在本發明中，晶圓處理不僅包括晶圓背磨製程，而且，可包括切割製程、劃片化半導體晶片的拾取製程等。

圖1為簡要示出本發明實施例的晶圓處理用黏結膜的剖視圖。

參照圖1，本發明的晶圓處理用黏結膜可包括：多層基材110；以及第一黏結劑層120，配置在多層基材的上表面。

多層基材：

多層基材110包括下部基材層111、上部基材層112及第二黏結劑層115。第二黏結劑層115配置在下部基材層111與上部基材層112之間。在本發明的晶圓處理用黏結膜中，多層基材形成第二黏結劑層115配置在下部基材層111與上部基材層112之間的夾層式結構。

下部基材層111和上部基材層112可由高模量的材質製成。更具體地，下部基材層111及上部基材層112具有1000MPa以上的模量，例如，可具有1200MPa以上、1500MPa以上、2000MPa以上、3000MPa以上的模量。模量以23℃測定值為基準。本發明的特徵在於，在黏結晶圓的一側，上部基材層112及下部基材層111均由高模量的材料製成。

當上部基材層112及下部基材層111的模量相對較低時，換言之，在小於1000MPa的情況下，可因晶圓或劃片化的半導體晶片的支撐力降低而導致在背面研磨製程中有可能產生半導體晶片的碰撞。但是，本發明可提供如下效果：藉由高模量的下部基材層111及上部基材層112來充分提高晶圓或劃片化的半導體晶片的支撐力，並且，可防止在晶圓背面研磨等晶圓處理製程中產生半導體晶片的碰撞。

並且，當下部基材層111及上部基材層112的模量相對較高時，在向黏結膜附著晶圓或從晶圓黏結膜剝離晶圓或半導體晶片的情況下，可減少晶圓或半導體晶片所受到的應力。

下部基材層111及上部基材層112分別可包含由聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚萘二甲酸乙二醇（PEN）、聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、全芳香族聚酯等聚酯、聚醯亞胺（PI）、聚醯胺（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚縮醛、改性聚苯醚、聚苯硫醚、聚碸、聚醚酮、雙向拉伸聚丙烯（Oriented Poly-propylene）組成的群組中的一種以上。

較佳地，下部基材層111和上部基材層112的材質可相同。作為一個例子，該下部基材層111及上部基材層112可以為聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）材質。由於聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）可具有1000MPa以上的模量，因此，非常適用於下部基材層111及上部基材層112。

下部基材層111及上部基材層112的模量可調節，例如，在合成聚對苯二甲酸乙二醇酯的過程中，可經由減少共聚合成分中的乙烯成分的含量來提高基材層的模量。

雖然下部基材層111及上部基材層112可具有相同厚度，但並不限定於此。下部基材層111及上部基材層112可分別具有約10μm～150μm的厚度。另一方面，在本發明中，雖然下部基材層111及上部基材層112具有較高的模量，但是，當下部基材層111及上部基材層112的厚度相對較厚時，尤其，若上部基材層112的厚度太厚，則難以抵擋在背面研磨等晶圓處理過程中產生的衝擊。因此，較佳地，下部基材層111及上部基材層112的厚度應定為150μm以下。

另一方面，下部基材層111和/或上部基材層112可包含少量的各種添加劑，例如，偶聯劑、可塑劑、防靜電劑、抗氧化劑等。

第二黏結劑層：

在本發明中，第二黏結劑層115的模量為10MPa以下。作為一個例子，滿足這種條件的第二黏結劑層115可由熱固性丙烯酸類黏結劑製成。可經由將包含樹脂及熱固化劑的組合物進行熱固化來製備熱固性丙烯酸類黏結劑。

通常的能量射線聚合性氨基甲酸乙酯丙烯酸酯減震層因能量射線固化而導致層整體由一個巨大高分子形成，因此，具有較高的模量，這種高模量有可能阻礙減震。相反，應用於本發明的第二黏結劑層115可由熱固性丙烯酸類黏結劑製成，由於具有10MPa以下的低模量，因此，可具有更優秀的減震能力。另一方面，第二黏結劑層115的模量或玻璃化轉變溫度可基於樹脂的組成、固化劑的含量等而變得不同。

例如，在熱固性丙烯酸類黏結劑中，樹脂可以為丙烯酸酯化合物。可用於熱固性丙烯酸類黏結劑的丙烯酸酯化合物有（甲基）丙烯酸酯、具有4個以上碳原子的（甲基）丙烯酸烷基酯、非氨基甲酸乙酯類多官能（甲基）丙烯酸酯等。

可用於熱固性丙烯酸類黏結劑的固化劑有異氰酸酯類交聯劑、碳二亞胺類交聯劑、惡唑啉類交聯劑、環氧類交聯劑、氮丙啶類交聯劑、過氧化物等。相對於100重量份的樹脂，固化劑的含量可達到0.1重量份～2重量份，但並不限定於此。

在本發明中，下部基材層111及上部基材層112具有1000MPa以上的高模量，可經由在其多個基材層之間形成10MPa以下的低模量的第二黏結劑層115來充分發揮減震功能。例如，隨著因在晶圓背面研磨製程中產生的壓縮及前端應力而導致多個半導體晶片產生振動或移動，多個半導體晶片可相互碰撞。但是，本發明可經由在高模量的下部基材層111和上部基材層112之間形成低模量的第二黏結劑層115來減少衝擊，從而可防止這種半導體晶片產生碰撞。

如上所述，第二黏結劑層115具有10MPa以下的模量，較佳為0.01MPa以上且5MPa以下，更佳地，可具有0.05MPa以上且5MPa以下的模量。當第二黏結劑層的模量大於10MPa時，由於緩衝效果很差，因而會因無法緩衝在進行研磨的過程中精油高模量的基材傳遞的衝擊，因此，有可能在晶圓產生裂紋並難以防止晶片碰撞。另一方面，當該第二黏結劑層的模量小於0.01MPa時，由於黏結劑的固化度過於低下，因此，隨著黏結劑因在晶圓背磨時的熱量和壓力而流入到晶圓，可使得晶圓受到污染並導致加工後的晶圓的厚度精準度不佳。

另一方面，該第二黏結劑層115可具有100μm以下的厚度。例如，當第二黏結劑層的厚度大於100μm時，隨著低模量的第二黏結劑層因晶圓背磨時黏結膜受到的應力而產生變形，可導致維持在黏結膜上的晶片產生移動，或者，有可能因處理時的衝擊而導致第二黏結劑層產生分離。即，可導致研磨後的厚度均勻度不佳。因此，較佳地，第二黏結劑層的厚度應為100μm以下，更佳地，可以為5μm～70μm。

並且，該第二黏結劑層115的玻璃化轉變溫度（Tg）可以為10℃以下，較佳地，玻璃化轉變溫度可達到－40℃～10℃之間，更佳地，玻璃化轉變溫度可達到－35℃～10℃之間，最佳地，玻璃化轉變溫度可達到－30℃～8℃之間。這種第二黏結劑層可經由低玻璃化轉變溫度而具備強力的黏結力，最終，當研磨時，即使在從常溫到最高90℃的溫度條件下執行晶圓背磨，也可防止產生第一基材與第二基材分離的現象。但是，當玻璃化轉變溫度過於低下時，即，在小於－40℃的情況下，隨著黏結劑因晶圓背磨時的熱量和壓力而流入到晶圓，可導致晶圓受到污染。

第一黏結劑層：

圖1所示的第一黏結劑層120為與晶圓黏結的部分。

對於第一黏結劑層120並無特別限制，只要在常溫條件下具備適當黏結性即可，可應用多種黏結劑，例如，公知的紫外線（UV）黏結劑等。

對於第一黏結劑層120的厚度並無特別限制，例如，可以為10μm～100μm。

圖2為簡要示出本發明另一實施例的晶圓處理用黏結膜的剖視圖。

參照圖2，在多層基材的上部基材層112的上表面還可額外包含底漆層113。這種底漆層113可用於提高第一黏結劑層120與多層基材110之間的附著力。

底漆層113形成在上部基材層112的上表面，即，可在形成第一黏結劑層120的一面形成單獨的層。作為另一例，底漆層113可經由上部基材層112的上表面的改性而成。

作為一個例子，雖然圖2示出底漆層113形成在上部基材層112的上表面，但是，本發明並不限定於此，底漆層也可形成在上部基材層112的下表面或下部基材層111的上表面。

晶圓的處理可在將本發明的黏結膜附著在晶圓表面的狀態下執行。

以下，針對晶圓背面研磨製程的例子進行說明。首先，經由雷射切割、等離子切割等方式在黏結有本發明的黏結膜的晶圓中形成槽或改性區域。這可在晶圓表面中進行，也可在背面中進行。隨後，經由研磨製程執行晶圓背磨並基於槽或改性區域劃片成多個晶片，從而剝離黏結膜。

實施例：

以下，為了進一步幫助理解本發明，將公開較佳實施例。但是，以下實施例僅用於理解本發明而提供，本發明的內容並不限定於以下實施例。

1．第二黏結劑層用黏結樹脂的製備

向配置有冷卻管、氮氣引入管、溫度計及攪拌器的反應容器放入120份的乙酸乙酯，並經由將裝置內部的空氣置換成氮氣來使得其內部不含氧氣後，將容器的內部溫度提升至75℃。將0.05份的偶氮二異丁腈（聚合引發劑）全部添加於溶解5份的乙酸乙酯的溶液後，維持74℃～76℃的內部溫度，同時，向反應體系滴加具有表1所示的組成成分的單體混合物2小時。並且，經由在內部溫度為74℃～76℃的條件下維持5小時來完成反應。最後，經由添加乙酸乙酯來調節（甲基）丙烯酸類樹脂的濃度變為40％，從而製備樹脂。

測定所製備的樹脂的重均分子量（Mw）、數均分子量（Mn）及玻璃化轉變溫度（Tg）。所製備的樹脂的分子量（Mw及Mn）可經由如下方法進行。在GPC裝置（模型名稱：AGILENT-1200）中串聯配置柱，在使用四氫呋喃作為洗脫液、試樣濃度為5mg/mL、試樣導入量為100μL、溫度為40℃、流速為1mL/分鐘的條件下，基於標準聚苯乙烯換算進行測定。

所製備的樹脂的玻璃化轉變溫度（Tg）可經由如下方法進行，在測定溫度範圍為－80℃～50℃及升溫速度為10℃/分鐘的條件下，利用TA Instruments公司的動態機械分析儀Q-800裝置進行測定。用於製備第二黏結劑層的單體混合物的單體組成成分（重量百分比）、所製備的樹脂的重均分子量（Mw）、分子量分佈（Mw/Mn）及玻璃化轉變溫度（Tg）如表1所示。

表1

區分	單體組成成分（重量百分比）	重均分子量（Mw）	分子量分佈（Mw/Mn）	玻璃化轉變溫度（Tg）
BA	EHA	MA	HEA	AA
樹脂1	42	10	30	5	13	72萬	5.2	－25
樹脂2	20	10	55	7	8	60萬	4.8	－13
樹脂3	20	35	38	5	2	28萬	6.4	－37

BA：丙烯酸正丁酯

EHA：丙烯酸2-乙基己酯

MA：甲基丙烯酸酯

HEA：丙烯酸2-羥乙酯

AA：丙烯酸

2．黏結膜的製備

經由在表3所記載的上部基材與下部基材之間塗敷黏結劑組合物並進行熱固化來形成第二黏結劑層，該黏結劑組合物包含表2所示的組成成分。

表2

	樹脂1	樹脂2	樹脂3	固化劑	添加劑	填充劑
實施例1	100			2
實施例2	100			1
實施例3		100		2
實施例4			100	0.3	0.1
實施例5		100		2
比較例1		100		1
比較例2			100	0.3
比較例3	100			1		20

在表2中，作為固化劑使用了U-CAT 5003（San Apro製造），作為添加劑使用了KBM-403（Shinyetsu製造）環氧矽烷偶聯劑，作為填充劑使用了SFP-30M（平均粒徑為0.7μm）（電化學工業有限公司製造）二氧化矽。

隨後，經由相同的紫外線黏結劑在上部基材的上表面形成第一黏結劑層來製備多個黏結膜樣品。

3．黏結膜的背面研磨特性評估

在所製備的多個黏結膜黏結包含320個半導體晶片的晶圓後，在相同條件下執行研磨，隨後，針對研磨後的晶圓厚度均勻度、是否浸入有沉澱物及晶片角龜裂特性進行評估。

表3中的針對研磨後厚度均勻度及是否浸入有沉澱物的評估在以下條件下執行。

A：研磨後的晶圓的厚度偏差小於10μm

B：研磨後的晶圓的厚度偏差大於10μm

C：未產生沉澱物浸入

D；產生沉澱物浸入

表3

	上部基材厚度（μm）	下部基材厚度（μm）	第二黏結劑層厚度（μm）	用於第二黏結劑層的樹脂	上部基材模量（MPa）	下部基材模量（MPa）	第二黏結劑層模量（MPa）	第二黏結劑層的玻璃化轉變溫度（℃）	研磨後的厚度均勻度	是否浸入有沉澱物的評估	晶片角龜裂（龜裂晶片/晶片總數）
實施例1	PET（25）	PET（50）	40	樹脂1	2700	2700	0.25	-6.5	A	C	0/320
實施例2	PET（38）	PET（50）	20	樹脂1	2700	2700	0.1	-12.5	A	C	0/320
實施例3	PI（25）	OPP（50）	60	樹脂2	3200	1200	1.3	7	A	C	0/320
實施例4	PET（25）	PET（50）	50	樹脂3	2700	2700	0.005	-31	B	C	63/320
實施例5	PET（38）	PET（50）	150	樹脂2	2700	2700	1.3	7	B	C	24/320
比較例1	PE（25）	PET（50）	40	樹脂2	350	2700	0.25	-1	B	D	263/320
比較例2	OPP（50）	PE（25）	60	樹脂3	1200	350	0.005	-31	B	D	320/320
比較例3	PET（38）	PET（50）	100	樹脂1	2700	4000	150	-125	B	D	241/320

參照表3，在上部基材及下部基材的模量為1000MPa以上且第二黏結劑層的模量為10MPa以下的實施例1至實施例5的試片中，產生晶片角龜裂相對較少。相反，在基材的模量小於1000MPa的比較例1及比較例2的試片及在第二黏結劑層的模量為10MPa以上的比較例3的試片中，產生晶片角龜裂相對較多。

並且，在實施例1至實施例5中，實施例1至實施例3的試片在研磨後的厚度均勻度評估層面上具有尤為優秀的特性。即，相比於第二黏結劑層的模量為0.005MPa的實施例4及第二黏結劑層的厚度大於100μm的實施例的試片，實施例1至實施例3中的試片在研磨後的厚度均勻度評估層面上具有相對優秀的特性。

如上所述，本發明的晶圓處理用黏結膜包括多層基材，該多層基材形成低模量的第二黏結劑層設置於多個基材層之間的夾層式結構。可經由高模量的多個基材層提供充分模量來獲得防止在晶圓背磨等晶圓處理製程中產生晶片碰撞的效果，並且，可經由低模量的第二黏結劑層來提供充分的緩衝效果。

以上，雖然說明了本發明，但是，本發明並不限定於本說明書中所公開的實施例，顯而易見的是，本發明所屬技術領域的通常之是者可在本發明的技術思想範圍內進行多種修改。並且，應當理解的是，即使在說明本發明實施例的過程中未明確說明的本發明結構的作用效果也包含可經由相應結構進行預測的效果。

110:基材 111:下部基材層 112:上部基材層 113:底漆層 115:第二黏結劑層 120:第一黏結劑層

圖1為簡要示出本發明實施例的晶圓處理用黏結膜的剖視圖。

圖2為簡要示出本發明另一實施例的晶圓處理用黏結膜的剖視圖。

110:基材

111:下部基材層

112:上部基材層

115:第二黏結劑層

120:第一黏結劑層

Claims (7)

1. 一種晶圓處理用黏結膜，其中，包括：一多層基材；以及一第一黏結劑層，配置在該多層基材的一上表面，該多層基材形成一第二黏結劑層設置於一上部基材層與一下部基材層之間的夾層式結構，該下部基材層和該上部基材層具有1000MPa以上的模量，該第二黏結劑層具有介於0.005至1.3MPa之間的模量，以及該第二黏結劑層的玻璃化轉變溫度介於-35及10℃之間。
2. 如請求項1之晶圓處理用黏結膜，其中，該下部基材層和該上部基材層分別包含選自由聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、全芳香族聚酯、聚醯亞胺、聚醯胺、聚碳酸酯、聚縮醛、改性聚苯醚、聚苯硫醚、聚碸、聚醚酮及雙向拉伸聚丙烯組成的群組中的一種以上。
3. 如請求項2之晶圓處理用黏結膜，其中，該下部基材層和該上部基材層的材質為聚對苯二甲酸乙二醇酯。
4. 如請求項1之晶圓處理用黏結膜，其中，該第二黏結劑層包含熱固性丙烯酸類黏結劑。
5. 如請求項1之晶圓處理用黏結膜，其中，該第二黏結劑層具有100μm以下的厚度。
6. 如請求項1之晶圓處理用黏結膜，其中，在該上部基材層的一上表面、該上部基材層的一下表面和該下部基材層的一上表面中的至少一面還額外形成有一底漆層。
7. 一種晶圓黏結膜元件，其中，在形成有多個半導體晶片的一晶圓的一表面黏附有如請求項1至6中任一項所述的黏結膜。