半导体装置制造用临时粘合用层叠体、和半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体装置制造用临时粘合用层叠体、以及半导体装置的制造方法。
【背景技术】
[0002] 以往，在IC、LSI等半导体器件的制造工艺中，通常在半导体硅晶片上形成大量的 IC芯片，通过切割制成单片。
[0003] 随着电子设备的进一步小型化和高性能化的需求，对于搭载于电子设备的IC芯 片还要求进一步的小型化和高集成化，但硅基板的面方向的集成电路的高集成化正在接近 极限。
[0004] 作为从IC芯片内的集成电路至IC芯片的外部端子的电连接方法，以往以来，引线 接合法广为人知，但为了实现IC芯片的小型化，近年来，已知在硅基板上设置贯通孔，将作 为外部端子的金属插头以在贯通孔内贯通的方式连接于集成电路的方法（所谓的形成硅 贯通电极（TSV)的方法）。然而，单独利用形成硅贯通电极的方法的情况下，无法充分应对 上述近年来对IC芯片的进一步高集成化的需求。
[0005] 鉴于以上情况，已知通过使IC芯片内的集成电路多层化来提高硅基板每单位面 积的集成度的技术。然而，集成电路的多层化增大IC芯片的厚度，因此构成IC芯片的部件 需要薄型化。作为这样的部件的薄型化，例如研究了硅基板的薄型化，不仅可以带来IC芯 片的小型化，而且可以使硅贯通电极的制造中的硅基板的贯通孔制造工序省力化，因而被 认为是有前景的。
[0006] 作为在半导体器件的制造工艺中使用的半导体硅晶片，已知具有约700~900 μπι 的厚度的半导体硅晶片，近年来，以IC芯片的小型化等为目的，尝试将半导体硅晶片的厚 度减薄至200 μπι以下。
[0007] 然而，厚度200 μπι以下的半导体硅晶片非常薄，进而使用其作为基材的半导体器 件制造用部件也非常薄，因此在对这种部件实施进一步处理或仅移动这种部件的情况等 中，难以稳定且不造成损伤地支撑部件。
[0008] 为了解决上述的问题，已知如下技术：利用有机硅粘合剂将在表面设置有器件的 薄型化前的半导体晶片与加工用支撑基板临时粘合，对半导体晶片的背面进行磨削而薄型 化后，对半导体晶片进行穿孔，设置硅贯通电极，之后使加工用支撑基板从半导体晶片脱离 (参见专利文献1)。认为根据该技术，能够同时实现半导体晶片的背面磨削时的耐磨削阻 力、在各向异性干式蚀刻工序等中的耐热性、在镀覆或蚀刻时的耐化学药品性、顺利与最终 加工用支撑基板剥离、和低被粘物污染性。
[0009] 另外，作为晶片的支撑方法，还已知如下构成的技术：其是利用支撑层系统支撑晶 片的方法，在晶片与支撑层系统之间插入通过等离子体堆积法得到的等离子体聚合物层作 为分离层，使得支撑层系统与分离层之间的粘合结合强于晶片与分离层之间的粘合结合， 从而在使晶片从支撑层系统脱离时，晶片容易从分离层脱离（参见专利文献2)。
[0010] 另外，已知使用聚醚砜和赋粘剂，进行临时粘合，通过加热解除临时粘合的技术 (专利文献3)。
[0011] 另外，还已知利用包含羧酸类和胺类的混合物进行临时粘合，通过加热解除临时 粘合的技术（专利文献4)。
[0012] 另外，已知如下技术：在对包含纤维素聚合物类等的粘合层进行加热的状态下，通 过对器件晶片和支撑基板进行压粘使之粘合，进行加热并沿横向滑动，由此使器件晶片从 支撑基板脱离（专利文献5)。
[0013] 另外，已知包含间规1，2-聚丁二烯与光聚合引发剂、粘合力因照射线的照射而变 化的粘合膜（专利文献6)。
[0014] 此外，已知如下技术：利用包含聚碳酸酯类的粘合剂将支撑基板和半导体晶片临 时粘合，对半导体晶片进行处理后，照射照射线，接着进行加热，由此使已处理的半导体晶 片从支撑基板脱离（专利文献7)。
[0015] 另外，已知如下技术：在将器件晶片的设置有微器件的器件面与支撑器件晶片的 载体基板临时粘合时，在器件面的中央区域与载体基板之间插入不有助于粘合的填充层， 利用粘合剂将器件面的周边部与载体基板之间临时粘合（专利文献8)。
[0016] 现有技术文献
[0017] 专利文献
[0018] 专利文献1 :日本特开2011-119427号公报
[0019] 专利文献2 :日本特表2009-528688号公报
[0020] 专利文献3 :日本特开2011-225814号公报
[0021] 专利文献4 :日本特开2011-052142号公报
[0022] 专利文献5 :日本特表2010-506406号公报
[0023] 专利文献6 :日本特开2007-045939号公报
[0024] 专利文献7 :美国专利公开2011/0318938号说明书
[0025] 专利文献8 :日本特表2011-510518号公报
【发明内容】
[0026] 发明要解决的问题
[0027] 可是，在将设置有器件的半导体晶片的表面（即器件晶片的器件面）和支撑基板 (载体基板）通过包含在专利文献1等中已知的粘合剂的层进行临时粘合的情况下，为了稳 定支撑半导体晶片，对粘合剂层要求一定强度的粘合度。
[0028] 即，在将半导体晶片的器件面的整面与支撑基板通过粘合剂层进行临时粘合的情 况下，越想要使半导体晶片与支撑基板的临时粘合充分、稳定且不造成损伤地支撑半导体 晶片，则反而由于半导体晶片与支撑基板的临时粘合过强，在使半导体晶片从支撑基板脱 离时，越容易产生器件破损、或器件从半导体晶片脱离等不良情况。
[0029] 另外，如专利文献2那样，为了抑制晶片与支撑层系统的粘合变得过强，通过等离 子体堆积法在晶片与支撑层系统之间形成作为分离层的等离子体聚合物层的方法有如下 等问题：（1)通常，用于实施等离子体堆积法的设备成本大；（2)利用等离子体堆积法的层 形成在等离子体装置内的真空化、单体（monomer)的堆积方面需要时间；以及，（3)即便设 置包含等离子体聚合物层的分离层，也不容易在支撑供于加工的晶片时使晶片与分离层的 粘合结合充分，并且另一方面，不容易在解除晶片的支撑时控制成晶片容易从分离层脱离 的粘合结合。
[0030] 另外，如专利文献3、4和5所记载的那样，通过加热解除临时粘合的方法中容易产 生因长时间的加热导致器件破损的不良情况。
[0031] 另外，如专利文献6和7所记载的那样，照射照射线来解除临时粘合的方法中需要 使用可透过照射线的支撑基板。
[0032] 另外，如专利文献8那样，在载体上插入不有助于粘合的填充层的方法中，在形成 该填充层时需要经过包含多个阶段的工艺，在生产率方面有进一步改良的余地。
[0033] 本发明是鉴于上述背景而完成的，其目的在于提供半导体装置制造用临时粘合用 层叠体和半导体装置的制造方法，所述半导体装置制造用临时粘合用层叠体在对被处理部 件（半导体晶片等）实施机械性或化学性处理时，可以可靠且容易地临时支撑被处理部件， 并且即便在经过了高温下的工艺的情况下，也可以容易地解除对已处理部件的临时支撑而 不对已处理部件造成损伤。
[0034] 用于解决问题的手段
[0035] 本发明者为了解决上述课题，进行了深入研究，结果发现，在支撑体与被处理部件 之间设置包含剥离层和粘合性层的临时粘合用层叠体，在该临时粘合用层叠体中，对于剥 离层，通过设置具有特定软化点的第一剥离层和具有可溶于溶剂的树脂的第二剥离层，即 便在经过了高温下的工艺的情况下，也可以容易地解除对已处理部件的临时支撑，基于这 些见解，从而完成了本发明。即，本发明如下所述。
[0036] 具体来说，上述课题通过下述手段〈1>、更优选为〈2>~〈12>而得到解决。
[0037] 〈1> 一种半导体装置制造用临时粘合用层叠体，其是具有（A)剥离层和（B)粘合性 层的半导体装置制造用临时粘合用层叠体，其中，上述（A)剥离层具有：（al)具有200°C以 上的软化点且与（B)粘合性层邻接的第一剥离层；和（a2)具有固化后可在25°C于选自己 烷、庚烷、乙酸乙酯、丙酮、甲醇、乙醇、异丙醇、1，4_二噁烷、四氢呋喃、1-甲氧基-2-丙醇、 2-乙酰氧基-1-甲氧基丙烷、乙腈、甲乙酮、环己酮、甲苯、二甲亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、N， N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、氯仿、二氯甲烷、苯甲醚、二 甲苯和三甲苯中的溶剂的至少一种中溶解5质量％以上的树脂、且与上述（al)第一剥离层 邻接的第二剥离层。
[0038] 〈2>如〈1>所述的半导体装置制造用临时粘合用层叠体，其中，上述（al)第一剥离 层的软化点为200°C~450°C的范围内。
[0039] 〈3>如〈1>或〈2>所述的半导体装置制造用临时粘合用层叠体，其中，上述（al)第 一剥离层含有热塑性树脂。
[0040] 〈4>如〈3>所述的半导体装置制造用临时粘合用层叠体，其中，上述热塑性树脂为 选自聚醚砜树脂、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂、聚苯并咪唑树脂、聚苯醚树脂、聚苯硫醚树脂、 聚酰胺酰亚胺树脂和聚醚酮树脂中的至少一种热塑性树脂。
[0041] 〈5>如〈1>~〈4>的任一项所述的半导体装置制造用临时粘合用层叠体，其中，上 述（a2)第二剥离层所含的树脂为选自聚碳酸酯树脂、聚氨酯树脂和烃系树脂中的至少一 种。
[0042] 〈6>如〈1>~〈5>的任一项所述的半导体装置制造用临时粘合用层叠体，其中，上 述（B)粘合性层包含粘结剂、聚合性单体、和在光聚合引发剂和热聚合引发剂中的至少一 种。
[0043] 〈7>如〈1>~〈6>的任一项所述的半导体装置制造用临时粘合用层叠体，其中，上 述（al)第一剥离层的厚度为1~10 μ m，上述（a2)第二剥离层的厚度为20~100 μ m。
[0044] 〈8> -种半导体装置的制造方法，其是具有下述已处理部件的半导体装置的制造 方法，所述制造方法具有：
[0045] 使被处理部件的第1面和基板以隔着〈1>~〈7>中任一项所述的半导体装置制造 用临时粘合用层叠体的方式粘合的工序；
[0046] 对上述被处理部件实施在180°C~370°C的范围中具有最高到达温度的加热处 理，得到已处理部件的工序；和
[0047] 将上述已处理部件从上述粘合层脱离的工序，
[0048] 其中，上述第一剥离层是具有比上述加热处理中的最高到达温度更高的软化点的 层。
[0049] 〈9>如〈8>所述的半导体装置的制造方法，其中，在使上述被处理部件的第1面和 上述基板隔着上述临时粘合用层叠体进行粘合的工序之前，还具有对上述临时粘合用层叠 体的粘合性层照射活性光线或放射线、或者热的工序。
[0050] 〈10>如〈8>或〈9>所述的半导体装置的制造方法，其中，在将上述被处理部件从上 述临时粘合用层叠体脱离的工序之后，还具有利用剥离溶剂除去残留于上述被处理部件的 上述临时粘合用层叠体的工序。
[0051] 〈11>如〈8>~〈10>的任一项所述的半导体装置的制造方法，其中，上述剥离溶剂 包含烃系溶剂和醚溶剂中的至少一种。
[0052] 〈12>如〈11>所述的半导体装置的制造方法，其中，上述剥离溶剂包含环戊烷、正 己烷、环己烷、正庚烷、柠檬烯、对薄荷烷、四氢呋喃（THF)、1，3-二氧戊环、苯甲醚中的至少 一种。
[0053] 〈13> -种包含剥离溶剂的试剂盒，其包含：包含热塑性树脂的剥离层形成用组合 物；和包含固化后可在25°C于选自己烧、庚烧、乙酸乙酯、丙酮、甲醇、乙醇、异丙醇、1，4_二 噁烷、四氢呋喃、1-甲氧基-2-丙醇、2-乙酰氧基-1-甲氧基丙烷、乙腈、甲乙酮、环己酮、甲 苯、二甲亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡 咯烷酮、氯仿、二氯甲烷、苯甲醚、二甲苯和三甲苯中的溶剂的至少一种中溶解5质量％以 上的树脂的粘合性层形成用组合物。
[0054] 〈14>如〈13>所述的试剂盒，其还含有包含选自烃系溶剂和醚溶剂中的至少一种 的剥离溶剂。
[0055] 发明效果
[0056] 根据本发明，可以提供半导体装置制造用临时粘合用层叠体和半导体装置的制造 方法，所述半导体装置制造用临时粘合用层叠体在对被处理部件实施机械性或化学性处理 时，可以可靠且容易地临时支撑被处理部件，并且即便在经过了高温下的工艺的情况下，也 可以解除对已处理部件的临时支撑而不对已处理部件造成损伤。
【附图说明】
[0057] 图1A、图IB和图IC分别是对粘合性支撑体与器件晶片之间的临时粘合进行说明 的示意性截面图、表示被利用粘合性支撑体临时粘合的器件晶片的示意性截面图、以及表 示被利用粘合性支撑体临时粘合的器件晶片被薄型化后的状态的示意性截面图。
[0058] 图2是本发明的实施方式中的粘合性支撑体的示意性俯视图。
[0059] 图3是本发明的实施方式中的粘合性支撑体的示意性俯视图。
[0060] 图4是本发明的实施方式中的粘合性支撑体的一个方案的示意性俯视图。
[0061]图5是本发明的实施方式中的粘合性支撑体的一个方案的示意性俯视图。
[0062] 图6是本发明的实施方式中的粘合性支撑体的一个方案的示意性俯视图。
[0063] 图7是本发明的实施方式中的粘合性支撑体的一个方案的示意性俯视图。
[0064] 图8是本发明的实施方式中的粘合性支撑体的一个方案的示意性俯视图。
[0065]图9是本发明的实施方式中的粘合性支撑体的一个方案的示意性俯视图。
[0066]图10是本发明的实施方式中的粘合性支撑体的一个方案的示意性俯视图。
[0067]图11是本发明的实施方式中的粘合性支撑体的一个方案的示意性俯视图。
[0068]图12是本发明的实施方式中的粘合性支撑体的一个方案的示意性俯视图。
[0069]图13对以往的粘合性支撑体与器件晶片的临时粘合状态的解除进行说明的示意 性截面图。
【具体实施方式】
[0070] 以下，详细说明本发明的实施方式。
[0071] 本说明书中的基团（基、原子团）的表述中，未标明取代和无取代的表述包括没有 取代基以及具有取代基。例如，"烷基"不仅为没有取代基的烷基（无取代烷基），也包括具 有取代基的烷基（取代烷基）。
[0072] 本说明书中的"活性光线"或"放射线"是指包括例如可见光、紫外线、远紫外线、 电子束、X射线等。另外，本发明中，"光"是指活性光线或放射线。
[0073] 另外，本说明书中的"曝光"只要没有特别声明，就不仅指利用以汞灯、紫外线、准 分子激光为代表的远紫外线、X射线、EUV光等进行的曝光，还包括利用电子束和离子束等 粒子束进行的描绘。
[0074] 需要说明的是，本说明书中，"（甲基）丙烯酸酯"表示丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯， "（甲基）丙烯酸系"表示丙烯酸系和甲基丙烯酸系，"（甲基）丙烯酰"表示丙烯酰基和甲 基丙烯酰基。另外，本说明书中，"单体（单量体）"和"单体（monomer)"是相同意义。本发 明中的单体区别于低聚物和聚合物，是指重均分子量为2, 000以下的化合物。本说明书中， 聚合性化合物是指具有聚合性基团的化合物，可以是单体也可以是聚合物。聚合性基团是 指参与聚合反应的基团。
[0075] 需要说明的是，在以下说明的实施方式中，对于已在所参照的附图中说明的部件 等，通过在图中标注同一符号或对应的符号来简化或省略说明。
[0076] 本发明的半导体装置制造用临时粘合用层叠体（以下也仅称作"临时粘合用层叠 体"）的特征在于，其是具有（A)剥离层和（B)粘合性层的半导体装置制造用临时粘合用层 叠体，其中，上述（A)剥离层具有：(al)具有200°C以上的软化点、与（B)粘合性层邻接的第 一剥离层；和（a2)具有固化后可在25°C于选自己烷、庚烷、乙酸乙酯、丙酮、甲醇、乙醇、异 丙醇、1，4-二噁烷、四氢呋喃、1-甲氧基-2-丙醇、2-乙酰氧基-1-甲氧基丙烷、乙腈、甲乙 酮、环己酮、甲苯、二甲亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷 酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、氯仿、二氯甲烷、苯甲醚、二甲苯和三甲苯中的溶剂的至少一种中 溶解5质量％以上的树脂、与上述（al)第一剥离层邻接的第二剥离层。
[0077] 本发明中的半导体装置制造用临时粘合用层叠体优选用于具有进行加热处理的 工序的半导体装置的制造中。
[0078] 根据本发明中的半导体装置制造用临时粘合用层叠体，可以得到如下所述的半导 体装置制造用临时粘合用层叠体，所述半导体装置制造用临时粘合用层叠体在对被处理部 件实施机械性或化学性处理时，可以可靠且容易地临时支撑被处理部件，并且即便在经过 了高温下的工艺的情况下，也可以解除对已处理部件的临时支撑而不对已处理部件造成损 伤。
[0079] 本发明中的半导体装置制造用临时粘合用层叠体优选用于形成硅贯通电极。对于 硅贯通电极的形成在后文中详述。
[0080] <⑷剥离层>
[0081] 剥离层具有与粘合性层邻接的第一剥离层（al)和与第一剥离层邻接的第二剥离 层（a2)。即，本发明中，按第一剥离层、第二剥离层、粘合性层的顺序层叠。第一剥离层（al) 和第二剥离层（a2)各自可以为1层，各自也可以设置2层以上。
[0082] <<第一剥离层>>
[0083] 本发明中，出于提高剥离性的目的使用第一剥离层。因此，要求第一剥离层对热、 化学品