(57)【要約】      （修正有）【課題】低いＣＴＥ、特にシリコンのＣＴＥに近いＣＴＥを有するガラスと、ダイシング性能または切断性能が良好な該ガラス製のガラスウェハーを提供する。【解決手段】以下のモル％での組成：ＳｉＯ２：６０〜８５、Ａｌ２Ｏ３：１〜１７、Ｂ２Ｏ３：８〜２０、Ｎａ２Ｏ：０〜５、Ｋ２Ｏ：０〜５、ＭｇＯ：０〜１０、ＣａＯ：０〜１０、ＳｒＯ：０〜１０、ＢａＯ：０〜１０を有する低脆性の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスであって、特にウェハーレベルパッケージング（ＷＬＰ）用途での使用に向けた低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスにおいて、多面体１つあたりの非架橋酸素の平均数（ＮＢＯ）は、−０．２以上であり、比Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３は、０．５以上であり、ここで、前記ＮＢＯは、ＮＢＯ＝２×Ｏｍｏｌ／（Ｓｉｍｏｌ＋Ａｌｍｏｌ＋Ｂｍｏｌ）−４と定義される、低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラス。【選択図】図３
2020128339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下のモル％での組成：
【化１】
2020128339.tif 000008
を有する低脆性の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスであって、特にウェハーレベルパッケージング（ＷＬＰ）用途での使用に向けた低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスにおいて、
多面体１つあたりの非架橋酸素の平均数（ＮＢＯ）は、−０．２以上であり、比Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３は、０．５以上であり、ここで、前記ＮＢＯは、ＮＢＯ＝２×Ｏｍｏｌ／（Ｓｉｍｏｌ＋Ａｌｍｏｌ＋Ｂｍｏｌ）−４と定義される、低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラス。
【請求項２】
無アルカリガラスであり、以下のモル％での組成：
【化２】
2020128339.tif 000009
を有する、請求項１記載の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラス。
【請求項３】
アルカリ含有ガラスであり、以下のモル％での組成：
【化３】
2020128339.tif 000010
を有する、請求項１記載の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラス。
【請求項４】
前記多面体１つあたりの非架橋酸素の平均数（ＮＢＯ）は、−０．１８以上であり、好ましくは−０．１６以上であり、かつ／または前記比Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３は、０．８以上であり、好ましくは１．０以上である、請求項１から３までのいずれか１項記載の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラス。
【請求項５】
前記多面体１つあたりの非架橋酸素の平均数（ＮＢＯ）は、−０．１以下であり、かつ前記比Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３は、１０以下である、請求項１から４までのいずれか１項記載の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラス。
【請求項６】
脆性指数ＨＶ／ＫＩＣは、１２μｍ−１／２以下であり、好ましくは１０μｍ−１／２以下であり、さらに好ましくは８μｍ−１／２以下であり、ここで、ＨＶはビッカース硬さを指し、ＫＩＣは、前記ボロアルミノシリケートガラスの破壊靭性を指す、請求項１から５までのいずれか１項記載の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラス。
【請求項７】
Ｌｉ２Ｏを実質的に含有しない、請求項１から６までのいずれか１項記載の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラス。
【請求項８】
前記熱膨張係数（ＣＴＥ）は、２．０ｐｐｍ／Ｋ〜４．０ｐｐｍ／Ｋの範囲にあり、好ましくは２．６ｐｐｍ／Ｋ〜３．８ｐｐｍ／Ｋの範囲にある、請求項１から７までのいずれか１項記載の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラス。
【請求項９】
５５０℃超、好ましくは６５０℃超、さらに好ましくは７００℃超の転移温度Ｔｇを有する、請求項１から８までのいずれか１項記載の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラス。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項記載の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラス製のガラスキャリアウェハー。
【請求項１１】
１．２ｍｍ以下、好ましくは０．７ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．３５ｍｍ以下の厚さを有する、請求項１０記載のガラスキャリアウェハー。
【請求項１２】
前記ガラスキャリアウェハーのダイシング後の最大エッジチッピングサイズは、３０μｍ以下であり、好ましくは２０μｍ以下であり、さらに好ましくは１０μｍ以下である、請求項１０または１１記載のガラスキャリアウェハー。
【請求項１３】
請求項１０から１２までのいずれか１項記載のガラスキャリアウェハーと、該ガラスキャリアウェハーに特に接着層によって接合されたシリコン基板とを含む、接合物品。
【請求項１４】
請求項１０から１３までのいずれか１項記載のガラスキャリアウェハーの、好ましくはウェハーレベルパッケージング（ＷＬＰ）用途での、特にマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）のシリコン基板を処理するためのキャリアウェハーとしての使用。
【請求項１５】
前記シリコン基板は、特に接着層により前記ガラスキャリアウェハーに接着している、請求項１４記載の使用。
【請求項１６】
前記シリコン基板の処理は、該シリコン基板を前記ガラスウェハーに接着した状態のまま該ガラスキャリアウェハー面からダイシングすることを含む、請求項１４または１５記載の使用。
【請求項１７】
前記シリコン基板をダイシングする前に、該シリコン基板にダイシングフィルム、特にダイシングテープを貼付する、請求項１４から１６までのいずれか１項記載の使用。
【請求項１８】
少なくともＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３およびＢ２Ｏ３を含有する低脆性の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスを提供する方法であって、特に請求項１から９までのいずれか１項記載の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスを提供する方法において、該方法は、低い脆性指数ＨＶ／ＫＩＣ、特に１２μｍ−１／２未満の脆性指数ＨＶ／ＫＩＣを達成するために、所与の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスの組成のＮＢＯ数を調節し、かつＢ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の比を調節することによって前記組成を変更することを含み、ここで、前記ＮＢＯ数は、ＮＢＯ＝２×Ｏｍｏｌ／（Ｓｉｍｏｌ＋Ａｌｍｏｌ＋Ｂｍｏｌ）−４と定義される方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、ガラスキャリアウェハーとして使用するための低脆性の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスに関する。本発明はまた、該低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラス製のガラスキャリアウェハー、およびシリコン基板を処理するためのガラスキャリアウェハーとしてのその使用に関する。本発明はさらに、低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスを提供する方法に関する。
【０００２】
発明の背景
例えば半導体チップや半導体ダイといった固体電子デバイスは、典型的には、例えばシリコン、ゲルマニウムまたはガリウム／ヒ化物といった半導体材料から作製される。こうしたデバイスの１つの表面上に、例えば周辺部の周りに形成された入出力パッドを伴って回路が形成される。
【０００３】
多数の小型電子消費者製品には、例えばノートブック、スマートフォン、デジタルカメラ、モデム、グローバル・ポジショニング・システムおよび電子時計が挙げられる。消費者による小型の製品サイズやロープロファイル製品への需要の急速な高まりが、より効率的に高歩留まりで製造することができる、より小型で、より薄型で、より高出力の半導体デバイスを構築する方法の探索の推進力となっている。したがって、多数の小型電子機器をこれから普及させ得るには、安価で超薄型のコンパクトなデバイスの開発が必要である。
【０００４】
例えば、ウェハーをスライシング加工により個々の回路（ダイ）にしてからそれらをパッケージングする従来の方法とは対照的に、例えば集積回路をウェハーの一部の状態のまま気密パッケージングする技術として、ウェハーレベルパッケージング（ｗａｆｅｒ−ｌｅｖｅｌ−ｐａｃｋａｇｉｎｇ：ＷＬＰ）が広く適用されている。得られるパッケージは、実質的にダイと同じサイズである。行われる作製プロセスを、最初から顧客への出荷まで１つのシリコンデバイスによって能率化することを目的として、ＷＬＰによって、ウェハーの作製、パッケージング、試験およびバーンインをウェハーレベルで統合することが可能となる。ＷＬＰが、最終的な作製コストや得られるデバイスの寸法に関する主要な構成要素であり得ることは、容易に認識される。
【０００５】
例えばシリコン基板のシンニング加工やバックグラインド加工のためのキャリアウェハーとして、半導体産業では、再使用可能なガラスキャリアウェハーが広く適用されている。こうしたガラスは、例えば処理時にガラスキャリアウェハーとシリコン基板との間で熱膨張性の均衡が崩れることに起因して生じるクラックや反りを防止することを目的として、例えばシリコン材料などの半導体基板材料の熱膨張係数（ＣＴＥ）に十分近いＣＴＥを有することが望ましい。例えば米国特許第５，５９９，７５３号明細書（ＵＳ  ５，５９９，７５３  Ａ、Ｊｅｎａｅｒ  Ｇｌａｓｗｅｒｋ  ＧｍｂＨ）および米国特許第５，６１０，１０８号明細書（ＵＳ  ５，６１０，１０８  Ａ、Ｓｃｈｏｔｔ  Ｇｌａｓｗｅｒｋｅ）に記載されたガラスは、４〜６ｐｐｍ／Ｋの熱膨張係数（ＣＴＥ）を有し、したがってＣＴＥの不一致ゆえ、シリコン基板用のガラスキャリアウェハーとしては適さない。例えば米国特許第５，５４７，９０４号明細書（ＵＳ  ５，５４７，９０４  Ａ、Ｓｃｈｏｔｔ  ＡＧ）に提案されている他のホウケイ酸ガラスはＬｉ２Ｏを含有しており、これは、シリコン基板がリチウムイオンによって汚染される可能性があることから、半導体産業では好ましくない。
【０００６】
このようなガラスキャリアウェハーの用途とは異なり、ＷＬＰ用途や、それ以外のガラスの切断が必要とされる用途に向けたガラスには、良好なダイシング性能を示すことも求められる。シリコンと類似した低いＣＴＥを有する無アルカリアルミノシリケートガラスは、他の点ではガラスキャリアウェハーとして適してはいるものの、切断性能やダイシング性能の点では不十分である場合が多い。したがって、単に半導体キャリアウェハー用途に適しているだけではなく、例えば高いダイシング歩留まりを保証する高いダイシング性能や高い切断性能をも示すガラスを提供することが、当技術分野で求められている。
【０００７】
発明の説明
したがって本発明の一目的は、従来技術の欠点を克服するガラスを提供することである。特に本発明の一目的は、低いＣＴＥ、特にシリコンのＣＴＥに近いＣＴＥを有するガラスと、ダイシング性能または切断性能が良好な該ガラス製のガラスウェハーとを提供することである。本発明のもう１つの目的は、半導体産業での使用に適し、特にＷＬＰ用途やＭＥＭＳ用途に適したガラスおよび該ガラス製のガラスキャリアウェハーを提供することである。本発明のもう１つの目的は、コスト効率の高い半導体デバイス製造を可能にする、半導体産業での使用に向けたガラスまたは該ガラス製のガラスウェハーを提供することである。本発明のもう１つの目的は、ダイシング歩留まりの高い、特にＷＬＰ用途やＭＥＭＳ用途での使用に向けたガラスおよびガラスウェハーを提供することである。
【０００８】
本目的は、独立請求項に記載の低ＣＴＥガラス、ガラスキャリアウェハー、使用および方法によって解決される。各態様の好ましい実施形態は、従属請求項に記載されている。本明細書による「低ＣＴＥガラス」とは、総じて、４．０ｐｐｍ／Ｋ以下のＣＴＥを有するガラスをいう。
【０００９】
本発明は、ガラス組成物の硬度を低くして破壊靭性を高くすることが、（エッジチッピング特性によって評価した場合の）ガラスウェハーのダイシング品質やダイシング性能の重要なファクターであるという洞察に基づいている。本発明は、所与のボロアルミノシリケートガラス組成物の「網目修飾体」と「網目形成体」との比と、「酸化アルミニウム」に対する「酸化ホウ素」の比とを同時に調節することによって所望の特性を得ることができるという驚くべき洞察に基づいている。
【００１０】
したがって本発明は、以下のモル％での組成：
【化１】
2020128339.tif 000003
を有する低脆性の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスであって、特にウェハーレベルパッケージング（ＷＬＰ）用途での使用に向けた低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスにおいて、
多面体１つあたりの非架橋酸素の平均数（ＮＢＯ）は、−０．２以上であり、比Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３は、０．５以上であり、ここで、前記ＮＢＯは、ＮＢＯ＝２×Ｏｍｏｌ／（Ｓｉｍｏｌ＋Ａｌｍｏｌ＋Ｂｍｏｌ）−４と定義される低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスに関する。
【００１１】
平均数であるＮＢＯおよび／またはＢ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の比が特定の値を上回る増加を示すと、脆性の点での限定的なさらなる向上しか得られず、したがって、得られるダイシング性能の顕著な向上はもはや得られないものと考えられる。さらに、ＮＢＯ数および／またはＢ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３比が高すぎるとＣＴＥの不一致性が高まることから、例えばＷＬＰ用途におけるシリコンとの接合に適さないガラスとなる可能性がある。必要とされる大半の用途については、平均数であるＮＢＯが好ましくは−０．１以下であり、かつＢ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の比が好ましくは１０以下であれば、ダイシング性能に関して有利な特性を示すと同時に、ＣＴＥがシリコンと十分に一致しているため処理時のシリコンとの接合が可能であるガラス組成物が得られることが判明した。しかし、特定の用途に応じて、例えばＣＴＥをシリコンと一致させる必要がない場合には、ＮＢＯおよびＢ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の値がこれらの上限を上回っていても、有利なガラス組成物を提供できるものと理解されるべきである。
【００１２】
ガラスの構造を考慮する際には、ＮＢＯ（Ｎｏｎ−Ｂｒｉｄｇｉｎｇ  Ｏｘｙｇｅｎ、非架橋酸素）という概念が広く用いられている。ＮＢＯは、特定の化学組成に起因するガラスの網目構造を表すパラメーターであるとみなすことができる。驚くべきことに、本明細書に記載の低ＣＴＥガラスのＮＢＯによって示される網目構造が、ＨＶ／ＫＩＣとして表される脆性指数に、そしてひいてはガラスのダイシング性能に、有利に影響し得ることが判明した。
【００１３】
ガラスの網目構造は、以下に定義される４つのパラメーターＸ、Ｙ、ＺおよびＲにより特徴付けることができる：
Ｘ＝多面体１つあたりの非架橋酸素の平均数、すなわちＮＢＯ；
Ｙ＝多面体１つあたりの架橋酸素の平均数；
Ｚ＝多面体１つあたりの全酸素平均数；および
Ｒ＝酸素の総数と網目形成体の総数との比。
【００１４】
Ｒは、低ＣＴＥガラスのモル組成から導出可能である。これら４つのパラメーターＸ、Ｙ、ＺおよびＲは、以下の式にしたがって算出可能である：
Ｒ＝Ｏｍｏｌ／（Ｓｉｍｏｌ＋Ａｌｍｏｌ＋Ｂｍｏｌ）      （１）
Ｙ＝２Ｚ−２Ｒ      （２）
Ｘ＝２Ｒ−Ｚ      （３）
シリケートの場合：
Ｚ＝４      （４）。
【００１５】
式（１）、（３）および（４）から、
Ｘ＝２×Ｏｍｏｌ／（Ｓｉｍｏｌ＋Ａｌｍｏｌ＋Ｂｍｏｌ）−４      （５）
と結論付けることができる。
【００１６】
しかしＮＢＯの影響を考慮しただけでは、ＮＢＯ値が比較的高い場合には、ガラスの硬度が低くなり、破壊靭性が高くなる可能性がある。したがって、これと同時に比Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３を比較的高い値に調節することで、ガラス網目の修飾に対するホウ素の影響によりガラスの耐引掻性を高め得ることが、本発明の洞察の１つである。ＮＢＯとＢ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の双方を同時に、本発明により与えられる限度にしたがって調節することによって、ガラスの良好なダイシング性能を達成できることが判明した。
【００１７】
好ましい一実施形態において、多面体１つあたりの非架橋酸素の平均数は、−０．１８以上であり、好ましくは−０．１６以上であり、かつ／または比Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３は、０．８以上であり、好ましくは１．０以上である。
【００１８】
好ましくは、ガラスは無アルカリガラスであり、以下のモル％での組成：
【化２】
2020128339.tif 000004
を有する。
【００１９】
本明細書による「無アルカリ」とは、アルカリ含有量が０．０１モル％未満であることを意味する。
【００２０】
もう１つの好ましい実施形態において、ガラスはアルカリ含有ガラスであってもよく、以下のモル％での組成：
【化３】
2020128339.tif 000005
を有する。
【００２１】
好ましい一実施形態において、本発明による低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスは、１２μｍ−１／２以下、好ましくは１０μｍ−１／２以下、さらに好ましくは８μｍ−１／２以下の脆性指数ＨＶ／ＫＩＣを有する。ここで、ＨＶとはビッカース硬さを指し、ＫＩＣとはガラスの破壊靭性を指す。この場合の破壊靭性ＫＩＣとは、ガラス中のわずかなクラックが成長し始める臨界応力拡大係数を表す。
【００２２】
ビッカース硬さＨＶ（ＭＰａ）は、ガラスウェハーの表面に角錐圧子を用いて０．２ｋｇｆの力を印加し、ＨＶ＝１．８×Ｐ／ａ２によりＨＶを算出することによって求められ、ここで、Ｐは、圧子での試験荷重（ＭＰａ）であり、ａは、圧痕の対角線の半分の長さ（μｍ）を表す。次いで、破壊靭性（単位：ＭＰａ・ｍ１／２）を、以下の式：ＫＩＣ＝０．１６×（ｃ／ａ）−３／２（ＨＶ・ａ１／２）により算出し、ここで、ａは、圧痕の対角線の半分の長さ（μｍ）であり、ｃは、圧痕によって生成されたクラックの半分の長さ（μｍ）である。相応して、この硬さをこの破壊靭性で除すことにより、脆性を求めることができる。
【００２３】
本発明による低ＣＴＥガラスを半導体産業において使用する場合、リチウムイオンによるシリコン基板の汚染を防止するためには、該低ＣＴＥガラスがＬｉ２Ｏを実質的に含有しないことが好ましい。本明細書による「実質的に含有しない」とは、含有量が０．０１モル％未満であることを意味する。
【００２４】
もう１つの好ましい実施形態において、低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスは、２．０ｐｐｍ／Ｋ以上４．０ｐｐｍ／Ｋ以下の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する。好ましくは、該ガラスのＣＴＥは、２．６ｐｐｍ／Ｋ〜３．８ｐｐｍ／Ｋの範囲にある。総じて、該ガラスのＣＴＥは、該低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラス製のガラスキャリアウェハーと該ガラスキャリアウェハーに接合されたシリコン基板との間のＣＴＥの不一致に起因して生じうる反りやクラックを防止するために、シリコン基板のＣＴＥに近いことが好ましい。
【００２５】
好ましい一実施形態において、低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスは、５５０℃超、好ましくは６５０℃超、さらに好ましくは７００℃超の転移温度Ｔｇを有する。
【００２６】
本発明のもう１つの態様において、本発明の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスは、ガラスウェハーとして提供される。このガラスウェハーは好ましくは、０．０５ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲内の厚さを有し、好ましくは０．１ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲内の厚さを有する。より全般的には、このガラスウェハーは好ましくは、１．２ｍｍ以下、０．７ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下、０．３５ｍｍ以下、０．１ｍｍ以下または０．０５ｍｍ以下の厚さを有する。好ましく選択される厚さは、１００μｍ、２００μｍ、２５０μｍ、４００μｍ、５００μｍ、５５０μｍ、７００μｍまたは１０００μｍである。このガラスウェハーの表面寸法は好ましくは、約１５ｃｍ、約２０ｃｍもしくは約３０ｃｍであるか、または特定の要求にしたがって、好ましくは約６インチ、約８インチもしくは約１２インチである。このガラスウェハーの形状は、矩形であっても円形であってもよく、また楕円形であってもよい。特定の用途に必要な場合は、これ以外の形状や寸法を適用することもできる。
【００２７】
好ましい一実施形態において、ガラスキャリアウェハーは、ダイシング後に、３０μｍ以下の、好ましくは２０μｍ以下の、さらに好ましくは１０μｍ以下の、最大エッジチッピングサイズを有する。多くの用途では、最大エッジチッピングサイズが３０μｍであれば十分であり得る。しかし、ダイシング後にチッピングが生じずに利用することのできる有効面積をさらに増加させること、そしてひいては最大エッジチッピングサイズをさらに減少させることが、総じて好ましい。
【００２８】
ダイシングは好ましくは、樹脂ブレード、ダイヤモンド粒子ブレードまたは複合ブレードでの切断によって達成される。この場合のブレードは好ましくは、例えば５６ｍｍの直径、０．１５ｍｍの厚さ、５ｍｍ／ｓの送り速度および２０ｋｒｐｍの回転速度を有する。しかし、これ以外のブレードおよび／またはプロセスパラメーターを選択した場合にも、本発明によるガラスは有利な特性を示すものと理解されるべきである。最大エッジチッピングサイズに関する上記の値は、当業者がルーチン作業により決定することのできる最適化されたダイシングパラメーターによって得ることのできる値であると理解される。
【００２９】
本発明はさらに、かかるガラスキャリアウェハーと、該ガラスキャリアウェハーに特に接着剤によって接合されたシリコン基板とを含む接合物品に関する。用途に剥離が必要である場合には、この接着剤は例えばＵＶ感受性であることができ、ＵＶ放射線の照射によってこれを失活させることができる。このことは、例えばシリコン基板のシンニング加工および／またはバックグラインド加工時のシリコン基板の処理方法にこのガラスキャリアウェハーが使用される場合に有利であり得る。所与のガラス組成物のＮＢＯを調節することは、かかるガラスキャリアウェハーの透過率や耐ソラリゼーション性の点でも有利であり得ることが明らかになっている（例えばＰＣＴ／ＣＮ２０１５／０７１１５９参照）。
【００３０】
しかし、本発明による低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスおよび該低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラス製のガラスキャリアウェハーは、好ましくはウェハーレベルパッケージング（ＷＬＰ）用途での、およびまたは特にマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）のシリコン基板を処理するためのガラスキャリアウェハーとして使用されることが好ましい。ＷＬＰとは、ウェハーを個々の回路（ダイ）に切断してからそれらをパッケージングする従来の方法とは対照的に、例えば集積回路をウェハーの一部の状態のままパッケージングする技術をいう。ＭＥＭＳとは、電気的素子および機械的素子を含む小型集積デバイスまたは小型集積システムをいう。これらの素子のサイズは、サブマイクロメートルからミリメートルレベルまでの範囲にある場合もあり、特定のシステムにおいては１からわずかな数までの、場合によっては数千または数百万までの、いずれかの数である場合もある。ＷＬＰプロセスは、ＭＥＭＳの製造において特に有利である。
【００３１】
ガラスキャリアウェハーの好ましい使用において、該ガラスキャリアウェハーに接合されたシリコン基板の処理は、該シリコン基板を該ガラスウェハーに接着した状態のまま該ガラスキャリアウェハー面からダイシングすることを含む。この場合、第１の切断は、シリコン基板を切断せずにガラスウェハー面からガラスウェハーを通って例えば接着層へと行うことができる。次いで、第２の切断を、好ましくはより薄い切断ブレードを用いて第１の切断の溝において行うことができ、これにより、シリコン基板を、切断されたガラスキャリアウェハーになおも接着した状態のままダイへと分離させる。好ましくは、ダイシング前に、例えば第２の切断を行う前に、シリコン基板にダイシングフィルム、特にダイシングテープを貼付する。このダイシングフィルムは総じて、第２の切断の間にそのまま残される。
【００３２】
上記のダイシングを単一の切断ステップで達成することもできる複合切断ブレードを利用してもよいことに留意されたい。例えばダイシング歩留まりやブレード寿命の制御に関していくつかの問題があるため、当技術分野では、２つの切断ステップを有する上述のダイシング方法が依然として好ましい。異なる材料に対して別々の切断ブレードを使用することによって、例えばプロセスパラメーターやブレード条件をより良好に制御することができるとともに、これらを、切断すべきそれぞれの材料に適合させることができる。
【００３３】
本低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスは、本発明のもう１つの態様において、少なくともＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３およびＢ２Ｏ３を含有する低脆性の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスを提供する方法であって、特に本明細書に記載の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスを提供する方法において、該方法は、低い脆性指数ＨＶ／ＫＩＣ、特に１２μｍ−１／２未満の脆性指数ＨＶ／ＫＩＣを達成するために、所与の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスの組成のＮＢＯ数を調節し、かつＢ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の比を調節することによって前記組成を変更することを含み、ここで、前記ＮＢＯ数は、ＮＢＯ＝２×Ｏｍｏｌ／（Ｓｉｍｏｌ＋Ａｌｍｏｌ＋Ｂｍｏｌ）−４と定義される方法が提供されることを示す。好ましくは、この方法は、ＮＢＯ数が下限を上回るように調節することを含み、この下限は、好ましくは−０．２である。さらに好ましくは、この方法は、Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３比が下限を上回るように調節することを含み、特にＢ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３比が０．５の下限を上回るように調節することを含む。
【００３４】
本発明の目的、特徴および利点を、以下に記載される実施例および実施形態により付属の図面を参照してより詳細に説明する。本発明の説明に用いる例示的な図を、以下に概略的に示す。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１に、ウェハーレベルパッケージング（ＷＬＰ）用途における例示的なダイシングプロセスを断面図で示す。
【図２】図２に、切断後にエッジチッピングを示すガラスウェハーの切断エッジの概略図を示す。
【図３】図３に、いくつかの例示的なガラス組成物についてのＮＢＯ対脆性のグラフを示す。
【図４】図４に、いくつかの例示的なガラス組成物についてのＮＢＯ対最大エッジチッピングサイズのグラフを示す。
【図５】図５に、いくつかの例示的なガラス組成物についての比Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３対脆性のグラフを示す。
【図６】図６に、いくつかの例示的なガラス組成物についての比Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３対最大エッジチッピングサイズのグラフを示す。
【図７】図７に、−０．１６２のＮＢＯを有する本発明によるガラス試料の切断エッジの拡大図を示す。
【図８】図８に、−０．１４０のＮＢＯを有する本発明によるガラス試料の切断エッジの拡大図を示す。
【図９】図９に、−０．１２９のＮＢＯを有する本発明によるガラス試料の切断エッジの拡大図を示す。
【００３６】
これらの図における寸法およびアスペクト比は正確な縮尺ではなく、より良好に視覚化するために部分的にサイズを大きくしてある。これらの図面における対応する要素は、総じて同一の参照番号により参照される。
【００３７】
図面および例の詳細な説明
図１に、ウェハーレベルパッケージング（ＷＬＰ）用途における例示的なダイシングプロセスを示す。シリコン基板２は、接着層３を介してガラスウェハー１に接着されている。ガラスウェハー１は、厚さｔを有する。第１の切断ステップでは、第１の幅ｗ１を有する第１のブレード４でガラスウェハー１を切断する。この場合の切断は、接着層３には延びているが、シリコン基板２には延びていない。この切断は、回転ブレード４により達成される。
【００３８】
第１のブレード４による切断が確立されてから、第２のブレード５による第２の切断を行う。この第２のブレード５は、第１のブレード４の幅ｗ１より小さい第２の幅ｗ２を有する。この第２の切断を、第１の切断ステップで生じた切断溝の内部で行う。この第２の切断ブレード５の幅ｗ２の方が小さいため、この第２の切断ステップを、ガラスウェハー１に影響を与えずに行うことができる。この第２の切断は、シリコン基板２を通って延び、好ましくはダイシングテープ６へと延びる。このダイシングテープ６は、今や完全に分離されたダイがばらばらになるのを防ぐ。このダイシングテープ６は、第２の切断ステップの前、第１の切断ステップの前または第１の切断ステップの後に貼付される。
【００３９】
切断後、ガラスウェハー１は、図２に図示されるように新たな切断エッジ１０を有する。この切断エッジ１０は通常は、第１の切断プロセスの結果としてある程度のエッジチッピング１１を示す。このようなエッジチッピング１１によって例えば伝播クラックが生じる可能性があり、こうしたクラックによって、切断やさらなる処理の間に最終的にはガラスウェハー１の破損が生じる。さらにエッジチッピング１１によって、ダイシング後に有効に利用することのできる領域Ａが減少する。したがって、エッジチッピング１１を低減することによって、ダイシング歩留まりを高めることができる。総じて、特徴的な最大エッジチッピングサイズＣを特定することができ、これは例えば、使用する切断ブレードや他の切断パラメーター、例えばブレードの送り速度や回転速度に依存する。しかし所与の切断パラメーターセットについて、ガラスウェハー１に特定のガラス材料を使用することによって、最大エッジチッピングサイズＣを低減することができる。
【００４０】
したがって本発明によるガラス製のガラスウェハー１によって、エッジチッピングの傾向が低くなり、したがって以下の例から分かるように高いダイシング歩留まりが可能となる。
【００４１】
例
以下の表１に、本発明による１１個の例示的なガラス組成を示す。例１２〜１４に、本発明の範囲に包含されない例示的な比較ガラスを示す。例１〜５および７〜１１には無アルカリガラスの組成を示し、例６にはアルカリ含有ガラスを記載する。
【００４２】
【表１】
2020128339.tif 000006
表１：本発明による例１〜１１および比較例１２〜１４の組成物
【００４３】
以下の表２に、表１による例１〜１１および比較例１２〜１４のガラス組成の選択された関連パラメーターを列挙する。
【００４４】
【表２】
2020128339.tif 000007
表２：本発明によるガラス例１〜１１および比較例１２〜１４の構造パラメーター、特性および性能
【００４５】
本発明によるこれらの例１〜１１は、（丸められた）−０．２から−０．１２までのＮＢＯ数の範囲にわたっている。この場合のＢ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の比は、（丸められた）０．６から約１．６までの範囲にある。ガラス転移温度は、（丸められた）５６０℃から７１５℃までの範囲にある。表２から分かるように、すべてのガラス試料１〜１１のビッカース硬さＨＶは、（丸められた）５２５５ＭＰａから５７２５ＭＰａまでの範囲にあり、破壊靭性ＫＩＣは、０．４５ＭＰａ・ｍ１／２から０．８８ＭＰａ・ｍ１／２までの範囲にある。得られる脆性はＨＶ／ＫＩＣとして定義され、これは６．５μｍ−１／２から１１．９μｍ−１／２までの範囲にある。
【００４６】
比較例１２〜１４は、−０．２未満のＮＢＯ数および０．５未満の比Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３を有する。
【００４７】
表２にはまた、ガラス試料の切断時に得られたチッピング性能を右端の欄に示す。図２に図示されるように、ここでの「チッピングサイズ」とは、最大チッピングサイズＣを指す。試料を、直径５６ｍｍ、幅ｗ１  ０．１５ｍｍのソフト６００メッシュダイシングブレードで、送り速度５ｍｍ／ｓ、回転速度２０ｋｒｐｍで切断した。チッピング性能は、これらのダイシングパラメーターにはそれほど依存しないことが判明し、当技術分野で例えばＷＬＰ用途で通常適用される範囲のダイシングパラメーターの場合と同等の結果が認められた。
【００４８】
ガラス試料の厚さｔは、例１〜１４のすべてのガラス組成物について０．５ｍｍであった。−０．２以上の値であるいずれのＮＢＯ数についても、得られる最大エッジチッピングサイズは３０μｍ以下であるのに対して、比較例１２〜１４の最大エッジチッピングサイズは３０μｍを上回ることが明らかに見て取れる。
【００４９】
図３に、ＮＢＯ数に対する脆性ＨＶ／ＫＩＣの値を示し、一方で図４に、チッピングサイズについての相応する値を示す。図５および図６に、Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の比に対する相応するグラフを示す。いずれのプロットからも、関連するパラメーターであるＮＢＯおよびＢ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３に応じて脆性およびチッピングサイズが減少する傾向にあることが明らかに示されており、−０．２のＮＢＯ値および０．５の比Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３で、脆性指数ＨＶ／ＫＩＣが１２μｍ−１／２（破線）を上回る値からこれを下回る値へと移行し、最大チッピングサイズが３０μｍ（破線）を上回る値からこれを下回る値へと移行する。
【００５０】
図７〜９に、表１による例７、９および１０の選択された試料の切断ブレードの拡大図を示す。図７に、ＮＢＯが−０．１６２である例７によるガラスの試料を示す。この図から分かるように、最大エッジチッピングサイズは１４．４２μｍであり、これは、表２では１４μｍに丸められている。同様に図８には、表１の例９によるガラスの試料を示す。これは、ＮＢＯが−０．１４０であり、得られた最大エッジチッピングサイズが１２．２５μｍである。図９に、例１０によるガラスの試料を示す。これは、ＮＢＯが−０．１２９であり、最大エッジチッピングサイズが９．４８μｍである。これに対応する表２の最大エッジチッピングサイズの値は、それぞれ最も近い整数に丸めたものである。
【図１】
2020128339.tif 000011
【図２】
2020128339.tif 000012
【図３】
2020128339.tif 000013
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2020128339.tif 000018
【図９】
2020128339.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】令和2年6月19日(2020.6.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下のモル％での組成：
【化１】
2020128339.tif 000020
を有し、かつ、Ｌｉ２Ｏを含有しない、低脆性の、ガラスウェハー用低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスであって、特にウェハーレベルパッケージング（ＷＬＰ）用途での使用に向けた、前記低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスにおいて、
多面体１つあたりの非架橋酸素の平均数（ＮＢＯ）は、−０．２以上であり、比Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３は、０．５以上であり、ここで、前記ＮＢＯは、ＮＢＯ＝２×Ｏｍｏｌ／（Ｓｉｍｏｌ＋Ａｌｍｏｌ＋Ｂｍｏｌ）−４と定義される、前記低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラス。
【請求項２】
無アルカリガラスであり、以下のモル％での組成：
【化２】
2020128339.tif 000021
を有する、請求項１記載の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラス。
【請求項３】
アルカリ含有ガラスであり、以下のモル％での組成：
【化３】
2020128339.tif 000022
を有する、請求項１記載の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラス。
【請求項４】
前記多面体１つあたりの非架橋酸素の平均数（ＮＢＯ）は、−０．１８以上であり、好ましくは−０．１６以上であり、かつ／または前記比Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３は、０．８以上であり、好ましくは１．０以上である、請求項１から３までのいずれか１項記載の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラス。
【請求項５】
前記多面体１つあたりの非架橋酸素の平均数（ＮＢＯ）は、−０．１以下であり、かつ前記比Ｂ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３は、１０以下である、請求項１から４までのいずれか１項記載の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラス。
【請求項６】
脆性指数ＨＶ／ＫＩＣは、１２μｍ−１／２以下であり、好ましくは１０μｍ−１／２以下であり、さらに好ましくは８μｍ−１／２以下であり、ここで、ＨＶはビッカース硬さを指し、ＫＩＣは、前記ボロアルミノシリケートガラスの破壊靭性を指す、請求項１から５までのいずれか１項記載の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラス。
【請求項７】
前記熱膨張係数（ＣＴＥ）は、２．０ｐｐｍ／Ｋ〜４．０ｐｐｍ／Ｋの範囲にあり、好ましくは２．６ｐｐｍ／Ｋ〜３．８ｐｐｍ／Ｋの範囲にある、請求項１から６までのいずれか１項記載の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラス。
【請求項８】
５５０℃超、好ましくは６５０℃超、さらに好ましくは７００℃超の転移温度Ｔｇを有する、請求項１から７までのいずれか１項記載の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラス。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項記載の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラス製のガラスウェハー。
【請求項１０】
１．２ｍｍ以下、好ましくは０．７ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．３５ｍｍ以下の厚さを有する、請求項９記載のガラスウェハー。
【請求項１１】
前記ガラスウェハーのダイシング後の最大エッジチッピングサイズは、３０μｍ以下であり、好ましくは２０μｍ以下であり、さらに好ましくは１０μｍ以下である、請求項９又は１０に記載のガラスウェハー。
【請求項１２】
前記ガラスウェハーが、ガラスキャリアウェハーである、請求項９〜１１のいずれかに記載のガラスウェハー。
【請求項１３】
請求項９から１１までのいずれか１項記載のガラスウェハーと、該ガラスウェハーに特に接着層によって接合されたシリコン基板とを含む、接合物品。
【請求項１４】
請求項９から１１までのいずれか１項記載のガラスウェハーの、ウェハーレベルパッケージング（ＷＬＰ）用途でのシリコン基板を処理するためのキャリアウェハーとしての使用。
【請求項１５】
前記シリコン基板は、特に接着層により前記ガラスウェハーに接着している、請求項１４に記載の使用。
【請求項１６】
前記シリコン基板の処理は、該シリコン基板を前記ガラスウェハーに接着した状態のまま該ガラスウェハー側からダイシングすることを含む、請求項１４又は１５に記載の使用。
【請求項１７】
前記シリコン基板をダイシングする前に、該シリコン基板にダイシングフィルム、特にダイシングテープを貼付する、請求項１４から１６までのいずれか１項記載の使用。
【請求項１８】
請求項１から８までのいずれか１項記載の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスを提供する方法において、該方法は、１２μｍ−１／２未満の脆性指数ＨＶ／ＫＩＣを達成するために、所与の低ＣＴＥボロアルミノシリケートガラスの組成のＮＢＯ数を調節し、かつＢ２Ｏ３／Ａｌ２Ｏ３の比を調節することによって前記組成を変更することを含み、ここで、前記ＮＢＯ数は、ＮＢＯ＝２×Ｏｍｏｌ／（Ｓｉｍｏｌ＋Ａｌｍｏｌ＋Ｂｍｏｌ）−４と定義される方法。
【外国語明細書】
2020128339.tif 000023
2020128339.tif 000024
2020128339.tif 000025
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