JP6103817B2 - 基材の処理方法、積層体、仮固定材、仮固定用組成物および半導体装置 - Google Patents
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Landscapes
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Description
[3]前記仮固定材が2層からなる、前記[2]の基材の処理方法。
[5]前記工程(3)の剥離時の温度における、前記仮固定材の2層の粘度の差が1000Pa・s以上である、前記[3]または[4]の基材の処理方法。
[7]2層以上の層を有し、溶融温度が最も高い層を一面側の最外層として有し、かつ他面側の最外層を有する仮固定材と、前記一面側の最外層と接するように前記仮固定材上に配置された基材と、前記他面側の最外層と接するように前記仮固定材上に配置された支持体とを有する積層体。
本発明において仮固定材とは、半導体ウエハなどの基材を加工(例:ダイシング、裏面研削、フォトファブリケーション(例:レジストパターンの形成、メッキ等による金属バンプ形成、化学気相成長等による膜形成、RIEなどによる加工))や移動(例:ある装置から別の装置へ基材を移動)するに際して、支持体から基材がずれて動かないように基材を仮固定するために用いられる仮固定材のことである。
〈溶融温度が高い熱可塑性樹脂(H)〉
溶融温度が高い熱可塑性樹脂(H)としては、例えば、シクロオレフィン系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリイミド系樹脂、およびこれらの2種以上の混合樹脂が挙げられる。これらの中でも、シクロオレフィン系樹脂が好ましい。
熱可塑性樹脂(H)の好適例であるシクロオレフィン系樹脂としては、例えば、環状オレフィンと非環状オレフィンとの付加共重合体、1種または2種以上の環状オレフィンの開環メタセシス重合体、前記開環メタセシス重合体を水素化して得られる重合体が挙げられる。このようなシクロオレフィン系樹脂の合成方法は従来公知である。
環状オレフィンと非環状オレフィンとの付加共重合体は、例えば、式(I)で表される構成単位と、非環状オレフィンに由来する構成単位(非環状オレフィンの重合性二重結合の反応に基づく構成単位)とを有する重合体である。
1種または2種以上の環状オレフィンの開環メタセシス重合体は、例えば、式(II)で表される構成単位を有する重合体であり、前記開環メタセシス重合体を水素化して得られる重合体は、例えば、式(III)で表される構成単位を有する重合体である。
熱可塑性樹脂(H)の好適例であるポリエーテル系樹脂としては、例えば、ポリエーテルスルホンが挙げられる。ポリエーテルスルホンは、金属やガラスなどの基材との密着性や接着性に優れ、また、耐熱性、耐薬品性、化学的安定性、機械強度および難燃性に優れる。
熱可塑性樹脂(H)の好適例であるポリカーボネート系樹脂としては、例えば、ポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネート、1,2−ポリブチレンカーボネート、1,3−ポリブチレンカーボネート、1,4−ポリブチレンカーボネート、cis−2,3−ポリブチレンカーボネート、trans−2,3−ポリブチレンカーボネート、α,β−ポリイソブチレンカーボネート、α,γ−ポリイソブチレンカーボネート、cis−1,2−ポリシクロブチレンカーボネート、trans−1,2−ポリシクロブチレンカーボネート、cis−1,3−ポリシクロブチレンカーボネート、trans−1,3−ポリシクロブチレンカーボネート、ポリヘキセンカーボネート、ポリシクロプロペンカーボネート、ポリシクロヘキセンカーボネート、ポリ(メチルシクロヘキセンカーボネート)、ポリ(ビニルシクロヘキセンカーボネート)、ポリジヒドロナフタレンカーボネート、ポリヘキサヒドロスチレンカーボネート、ポリシクロヘキサンプロピレンカーボネート、ポリスチレンカーボネート、ポリ(3−フェニルプロピレンカーボネート)、ポリ(3−トリメチルシリロキシプロピレンカーボネート)、ポリ(3−メタクリロイロキシプロピレンカーボネート)、ポリパーフルオロプロピレンカーボネート、ポリノルボルネンカーボネート、ポリ(1,3−シクロヘキシレンカーボネート)、およびこれらの2種以上の組合せが挙げられる。
熱可塑性樹脂(H)の好適例であるポリイミド系樹脂は、耐熱性に優れる。ポリイミド系樹脂としては、特表2010−513385号公報に記載のポリイミド系樹脂が挙げられる。
溶融温度が低い熱可塑性樹脂(L)としては、例えば、石油樹脂、ノボラック樹脂、およびこれらの混合物が挙げられる。これらの中でも、熱可塑性樹脂(H)との相溶性をコントロールするのが容易なため、石油樹脂が好ましい。
熱可塑性樹脂(L)の好適例である石油樹脂としては、例えば、C5系石油樹脂、C9系石油樹脂、C5系/C9系混合石油樹脂、シクロペンタジエン系樹脂、ビニル置換芳香族化合物の重合体、オレフィンとビニル置換芳香族化合物との共重合体、シクロペンタジエン系化合物とビニル置換芳香族化合物との共重合体、これらの水素添加物、およびこれらの混合物が挙げられる。これらの中でも、C5系石油樹脂、C9系石油樹脂、C5系/C9系混合石油樹脂、シクロペンタジエン系樹脂、ビニル置換芳香族化合物の重合体、およびこれらの混合物が好ましい。C5系石油樹脂としては脂肪族系樹脂が好ましく、C9系石油樹脂としては脂環族系樹脂が好ましい。これらの中でも、C9系石油樹脂、シクロペンタジエン系樹脂、およびこれらの混合物が特に好ましい。
熱可塑性樹脂(H)の好適例であるノボラック樹脂は、例えば、フェノール類とアルデヒド類とを触媒(例:シュウ酸)の存在下で縮合させることにより得ることができる。
ノボラック樹脂の好ましい具体例としては、フェノール/ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂、クレゾール/ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂、フェノール−ナフトール/ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂が挙げられる。
本発明の仮固定材は、上述のとおり溶融温度が調整された各層を有する。このような仮固定材は、目的とする各層の溶融温度に応じた、上述の熱可塑性樹脂(H)および(L)を適宜配合してなる仮固定用組成物を準備し、当該数種の組成物を用いて対応する各層を形成することにより、製造することができる。
本発明の仮固定材は、例えば300℃以下という温度で基材を仮固定できるとともに、高温環境下(例:225℃以上、具体的には225〜300℃)でも、基材の処理時に基材を保持(若しくは保護)しうる保持力を維持できる。保持力は、例えば剪断接着力で評価される。
本発明の基材の処理方法は、(1)2層以上の層を有し、溶融温度が最も高い層を一面側の最外層として有する仮固定材(すなわち、上述の仮固定材)を介して、支持体に基材を、前記溶融温度が最も高い層と前記基材とが接するように仮固定することにより、積層体を得る工程、(2)前記基材を加工し、および/または前記積層体を移動する工程、ならびに(3)前記仮固定材を加熱することにより、支持体から基材を剥離する工程をこの順で有する。以下、前記各工程をそれぞれ、工程(1)、工程(2)、工程(3)ともいう。
工程(1)では、例えば、(1-1)支持体および/または必要に応じて表面処理した基材の表面に本発明の仮固定材である多層の仮固定材層を形成し、前記仮固定材層を介して基材と支持体とを貼り合せることにより、あるいは(1-2)支持体の表面に本発明の仮固定材である多層の仮固定材層を形成し、前記仮固定材層上に基材を形成することにより、基材を支持体上に仮固定することができる。ここで、基材と接する層は溶融温度が最も高い層である。また、前記一面側の最外層以外の層のうち少なくとも1層は、溶融温度が前記一面側の最外層の溶融温度よりも小さい層であることが好ましい。本発明では、このように要求物性に応じた機能を各層に有する仮固定材を用いることで、歩留まりよく基材を処理することができる。
工程(2)は、上記のように支持体上に仮固定された基材を加工し、および/または得られた積層体を移動する工程である。移動工程は、基材(例:半導体ウエハ)をある装置から別の装置へ支持体とともに移動する工程である。また、上記のようにして支持体上に仮固定された基材の加工処理としては、例えば、基材の薄膜化(例:裏面研削);エッチング加工、スパッタ膜の形成、メッキ処理およびメッキリフロー処理などから選ばれる一以上の処理を含むフォトファブリケーション;ならびにダイシングが挙げられる。
(iv)絶縁層への導体の拡散を防ぐ目的で、TiWおよびTiNなどからなるバリア層をスパッタにより形成する。次に、銅などからなるシード層をスパッタにより形成する。
基材の加工処理または移動後は、仮固定材の加熱処理により、支持体から基材を剥離する。このように、加熱処理により、仮固定材の各層のうち少なくとも支持体側最外層の接着力を低減させながら、支持体と基材とをその仮固定面(支持体の表面)に略水平方向にずらすなどの剪断処理(通常0.01〜5N/cm2、好ましくは0.01〜0.5N/cm2)により、支持体から基材を剥離すればよく、あるいは、支持体の表面に対して垂直方向に基材を剥離すればよい。
本発明の積層体は、2層以上の層を有し、溶融温度が最も高い層を一面側の最外層として有し、かつ他面側の最外層を有する仮固定材(すなわち、上述の仮固定材)と、前記一面側の最外層(基材側最外層)と接するように前記仮固定材上に配置された基材と、前記他面側の最外層(支持体側最外層)と接するように前記仮固定材上に配置された支持体とを有する。当該積層体は、例えば、上述の基材の処理方法の過程で形成される。
本発明の半導体装置は、本発明の基材の処理方法によって得られる。上述の仮固定材は半導体素子等の半導体装置の剥離時に容易に除去されるため、前記半導体素子等の半導体装置は仮固定材による汚染(例:シミ、焦げ)が極めて低減されたものとなっている。また、本発明の半導体装置は、基材自体や基材が有する各部材の破損・損耗が極めて低減されたものとなっている。
1.仮固定材の準備
1−1.仮固定用組成物
仮固定材を形成するための組成物として、下記仮固定用組成物を用いた。
100質量部のシクロオレフィン重合体(商品名「Zeonex 480R」、日本ゼオン(株)製)と、400質量部のメシチレンとを混合することにより、仮固定用組成物1を調製した。
50質量部のシクロオレフィン重合体(商品名「Zeonex 480R」、日本ゼオン(株)製)と、50質量部の水添C9系石油樹脂(商品名「アルコンP−140」、荒川化学工業(株)製)と、400質量部のメシチレンとを混合することにより、仮固定用組成物2を調製した。
1−2.仮固定用組成物および仮固定材各層の溶融温度の測定
シリコンウエハ上に上記仮固定用組成物1を塗布して塗膜を形成し、次いで前記塗膜をホットプレートを用いて250℃で10分間加熱し、800μmの膜(仮固定材層1)を形成した。レオメーター(装置名「AR−G2 レオメーター」、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製、振動数=0.08Hz)を用いて、粘度が10,000Pa・sとなる温度(溶融温度)を測定したところ、250〜260℃であった。
2.評価
[実験例1](図2参照)
仮固定用組成物1を、スピンコート法で、Cuスパッタ膜上に高さ20μmのCuピラーバンプ20のパターンを有するシリコンウエハ10上に塗布し、ホットプレートを用いて250℃で10分間加熱し、厚さ40μm(Cuスパッタ膜上に形成された塗膜の厚さ)の塗膜(仮固定材層31)を形成した。
仮固定用組成物1を、スピンコート法で、Cuスパッタ膜上に高さ20μmのCuピラーバンプ20のパターンを有するシリコンウエハ10上に塗布し、ホットプレートを用いて250℃で10分間加熱し、厚さ80μm(Cuスパッタ膜上に形成された塗膜の厚さ)の塗膜(仮固定材30)を形成し、仮固定材30を有するシリコンウエハを得た。
・剪断力1:500μm/秒の速度、250℃で1N/cm2以下。
・剪断力2:500μm/秒の速度、250℃で2N/cm2。
・剪断力3:500μm/秒の速度、250℃で3N/cm2。
20・・・バンプ
30・・・仮固定材(仮固定材層)
31・・・基材側最外層(溶融温度が最も高い層)
32・・・支持体側最外層
33・・・中間層
30a・・一面側(基材側の面)
30b・・他面側(支持体側の面)
40・・・支持体(ガラス基板)
50・・・チップ
Claims (13)
- (1)2層以上の層を有し、溶融温度が最も高い層を一面側の最外層として有する仮固定材を介して、支持体に基材を、前記溶融温度が最も高い層と前記基材とが接するように仮固定することにより、積層体を得る工程、
(2)前記基材を加工し、および/または前記積層体を移動する工程、ならびに
(3)前記仮固定材を、仮固定材の他面側の最外層の溶融温度(以下「Tm」ともいう。)以上Tm+200℃以下の温度で加熱することにより、支持体から基材を剥離する工程
をこの順で有する基材の処理方法。 - (1)2層以上の層を有し、溶融温度が最も高い層を一面側の最外層として有する仮固定材を介して、支持体に基材を、前記溶融温度が最も高い層と前記基材とが接するように仮固定することにより、積層体を得る工程、
(2)前記基材を加工し、および/または前記積層体を移動する工程、ならびに
(3)前記仮固定材を150〜350℃で加熱することにより、支持体から基材を剥離する工程
をこの順で有する基材の処理方法。 - 前記仮固定材の他面側の最外層の溶融温度が、前記一面側の最外層の溶融温度よりも小さい、請求項1または2の基材の処理方法。
- 前記仮固定材が2層からなる、請求項3の基材の処理方法。
- 溶融温度が最も高い層である前記一面側の最外層の膜厚を1とするとき、前記他面側の最外層の膜厚が0.1〜10である、請求項4の基材の処理方法。
- 前記工程(3)の剥離時の温度における、前記仮固定材の2層の粘度の差が1000Pa・s以上である、請求項4または5の基材の処理方法。
- 前記仮固定材の各層を形成する主成分樹脂が同種の樹脂である、請求項1〜6のいずれか一項の基材の処理方法。
- 前記工程(3)において、剪断処理により前記支持体から前記基材を剥離する、請求項1〜7のいずれか一項の基材の処理方法。
- 前記剪断処理を、0.01〜5N/cm 2 の条件で行う、請求項8の基材の処理方法。
- (4)剥離後の基材を溶剤で洗浄する工程
をさらに有する、請求項1〜9のいずれか一項の基材の処理方法。 - 前記溶融温度が最も高い層が、シクロオレフィン系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂およびポリイミド系樹脂から選択される少なくとも1種の熱可塑性樹脂を含有する仮固定用組成物より形成された層である、請求項1〜10のいずれか一項の基材の処理方法。
- 前記溶融温度が最も高い層以外の層が、シクロオレフィン系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂およびポリイミド系樹脂から選択される少なくとも1種の熱可塑性樹脂と、石油樹脂およびノボラック樹脂から選択される少なくとも1種の熱可塑性樹脂とを含有する仮固定用組成物より形成された層である、請求項1〜11のいずれか一項の基材の処理方法。
- 請求項1〜12のいずれか一項の基材の処理方法により基材を加工して半導体装置を製造する、半導体装置の製造方法。
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