(57)【要約】光透過性支持体と、その光透過性支持体の上に配設された潜在剥離層と、その潜在剥離層の上に配設された接合層と、その接合層の上に配設された熱可塑性下塗層とを備える複合積層体が提供される。この複合積層体は、例えば、研削予定のシリコンウエハなど、加工予定の基板を更に含み得る。また、提供される積層体を製造するための方法が提供される。【選択図】図１
2015513211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性支持体と、
前記光透過性支持体の上に配設された潜在剥離層と、
前記潜在剥離層の上に配設された接合層と、
前記接合層の上に配設された熱可塑性下塗層と、を備える積層体。
【請求項２】
前記光透過性支持体はガラスを含む、請求項１に記載の積層体。
【請求項３】
前記潜在剥離層は光熱変換層を含む、請求項１に記載の積層体。
【請求項４】
前記潜在剥離層は、レーザー又はレーザーダイオードから発せられる化学線に暴露されると活性化される、請求項２に記載の積層体。
【請求項５】
前記光熱変換層は、吸光剤と、前記接合層に隣接して配設された熱分解性樹脂とを含む、請求項３に記載の積層体。
【請求項６】
前記吸光剤はカーボンブラックを含む、請求項５に記載の積層体。
【請求項７】
前記接合層は熱硬化性接着剤を含む、請求項１に記載の積層体。
【請求項８】
前記熱硬化性接着剤はアクリル接着剤を含む、請求項７に記載の積層体。
【請求項９】
前記熱可塑性下塗層はポリアリールスルホンを含む、請求項１に記載の積層体。
【請求項１０】
前記熱可塑性下塗層と接触する基板を更に備える、請求項１に記載の積層体。
【請求項１１】
前記基板は、シリコンウエハである研削予定の基板を含む、請求項１０に記載の積層体。
【請求項１２】
請求項１０に記載の積層体を製造するための方法であって、
前記熱可塑性下塗層を前記基板の上にコーティングする工程と、
所望により、前記コーティングが溶媒を含む場合に前記熱可塑性下塗層を乾燥させる工程と、
前記接合層を前記熱可塑性下塗層の上にコーティングする工程と、
所望により、前記接合層を硬化させる工程と、
前記光透過性支持体の上に前記潜在剥離層をコーティングする工程と、
前記潜在剥離層を前記接合層に積層する工程と、を含む方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の積層体を製造するための方法であって、
前記熱可塑性下塗層を前記光透過性支持体の上にコーティングする工程と、
所望により、前記コーティングが溶媒を含む場合に前記熱可塑性下塗層を乾燥させる工程と、
前記接合層を前記熱可塑性下塗層の上にコーティングする工程と、
所望により、前記接合層を硬化させる工程と、
前記基板の上に前記潜在剥離層をコーティングする工程と、
前記潜在剥離層を前記接合層に積層する工程と、を含む方法。
【請求項１４】
前記基板を加工する工程と、
前記光透過性支持体を通じて前記光熱変換層に照射して、前記光熱変換層を分解させ、それによって前記基板と前記光透過性支持体とを分離する工程と、
前記接合層を前記基板から引き剥がす工程と、
前記熱可塑性下塗層を基板から除去する工程と、を更に含む、請求項１２又は１３に記載の積層体を製造するための方法。
【請求項１５】
前記熱可塑性下塗層を除去する工程は、前記熱可塑性下塗層を溶媒で洗浄することを含む、請求項１４に記載の積層体を製造するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、加工中における一時的な基板支持に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な分野において、一時的に基板を支持体に固定することによって、加工が可能になり、あるいは改善される。一例として、基板の厚さを低減することがしばしば重大となる。特に、半導体産業においては、半導体パッケージの厚さを低減するという目的に応じると共に、チップ積層技術による高密度な製作に向けて、半導体ウエハの厚さを更に低減しようとする取り組みが進められている。厚さの低減は、パターン形成された回路を含んだ面とは反対の面の半導体ウエハのいわゆる裏面研削によって実施される。通常、裏面研削用の保護テープのみでウエハを保持しながら、ウエハの裏面又は表面を研削し、そのウエハを搬送する従来の技術において、研削されたウエハの厚さが一様でないこと、又は研削後にウエハが保護テープと共に反ることなどの問題により、厚さの低減は、実際には約１５０マイクロメートル（μｍ）の厚さまでしか達成され得ない。例えば、日本国公開特許公報第６−３０２５６９号で開示されている方法においては、ウエハが、感圧性のアクリル酸接着テープによってリング形態のフレーム上に保持され、フレーム上に保持されたこのウエハの裏面が研削され、ウエハは次の工程に搬送される。しかしながら、この方法では、上述した非一様性又は反りの問題に直面することなく獲得され得るウエハ厚さの現行の水準と比べて、顕著な改善が依然として達成されていない。
【０００３】
アクリル酸接着剤によって硬質な支持体にウエハをしっかりと固定している間に、ウエハの裏面を研削し、そのウエハを搬送する方法もまた提案されてきた。この方法には、そのような支持体を使用してウエハを支持することによって、裏面研削及び搬送の間にウエハの破損を防ぐ傾向がある。この方法によれば、ウエハを、上述の方法と比較してより薄い水準に加工することができるが、薄いウエハを、ウエハの破損を伴わずには支持体から分離することができず、したがって、この方法は実際的には、半導体ウエハを薄化する方法として用いられ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、例えばシリコンウエハの裏面研削などの加工中における一時的な基板支持のための方法及び材料であって、剥離に伴う問題を克服し得ると共に加工中にウエハを良好に支持し得る、方法及び材料が求められている。加工後に残留物を残すことなく基板が支持体から容易に取り除かれ得るように、無機又は有機コーティングのいずれかを含み得る一時的な基板支持体を提供することが求められている。また、バンプ又はポストのような基板表面構造に不要な応力を与えることなく、高い処理能力の剥離を可能にする加工が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様において、光透過性支持体と、その光透過性支持体の上に配設された潜在剥離層と、その潜在剥離層の上に配設された接合層と、その接合層の上に配設された熱可塑性下塗層とを備える、積層体（laminated body）又は積層物（laminated）が提供される。いくつかの実施形態において、支持体はガラスを含み得る。いくつかの実施形態において、潜在剥離層は、レーザー又はレーザーダイオードから発せられるような化学線に暴露されると活性化され得る光熱変換層を含み得る。いくつかの実施形態において、光熱変換層は、例えばケイ酸などの透明な充填剤を含み得る。いくつかの実施形態において、接合層は熱硬化性接着剤であってもよく、この熱硬化性接着剤はアクリルであってもよい。いくつかの実施形態において、熱可塑性下塗層がポリアリールスルホンを含み得る。提供される積層体は、熱可塑性下塗層と接触する、加工予定の基板を更に備え得る。いくつかの実施形態において、加工予定の基板はシリコンウエハを含み得る。
【０００６】
別の態様において、積層体を製造するための方法が提供され、この方法は、熱可塑性下塗層を基板の上にコーティングする工程と、所望により、コーティングが溶媒を含む場合に熱可塑性下塗層を乾燥させる工程と、所望により、接合層を硬化させる工程と、光透過性支持体の上に潜在剥離層をコーティングする工程と、光透過性支持体を接合層に積層する工程とを含む。熱可塑性下塗層又は接合層のコーティングには、スピンコーティング、スプレーコーティング、浸漬コーティング、スクリーン印刷、ダイコーティング、又はナイフコーティングが含まれ得る。
【０００７】
別の態様において、積層体を製造するための方法は、基板を加工する工程と、光透過性支持体を通じて光熱変換層に照射して、前記光熱変換層を分解させ、それによって前記基板と前記光透過性支持体とを分離する工程と、前記接合層を前記基板から引き剥がす工程と、熱可塑性下塗層を基板から除去する工程とを更に含む。熱可塑性下塗層は、熱可塑性下塗層を溶媒で洗浄することによって除去され得る。
【０００８】
本開示において、
「化学線」とは、光化学反応を発生させ得る任意の電磁線であって、紫外線、可視線、及び赤外線を含む、電磁線を指し、
「光透過性支持体」とは、相当量の（光化学反応を生じさせるのに十分な）化学線を透過させ得る材料を指し、
「潜在剥離層」とは、２種類の材料を互いに束ねるが、外的刺激に暴露されるとどちらか一方の材料への接着力を失い得る層を指し、
「熱可塑性」とは、可逆的に、加熱されると液体に変わり、冷却されると非常にガラス質の状態へと凝固するポリマーを指し、
「熱硬化性樹脂」又は「熱硬化性」とは、不可逆的に硬化する高分子材料を指す。
【０００９】
提供される積層体及びその積層体を作製する方法は、例えばシリコンウエハの裏面研削などの操作の間に基板の支持をもたらすものである。熱可塑性下塗層を使用すると、接合層を除去するための一貫した層が設けられることから、様々な化学的性質を有する基板が支持される。更に、提供される積層体は、不要な応力を基板に与えることなく、高い処理能力の剥離を可能にし得る。このことは、基板が薄いウエハである場合に特に重要である。
【００１０】
上記の概要は、本発明の開示した各々の実施形態又は全ての実現形態を説明することを意図したものではない。図面の簡単な説明及び以下の詳細な説明は、例示的な実施形態をより具体的に例示するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】提供される積層物の実施形態の側方断面図である。
【図２】提供される積層物の別の実施形態の側方断面図である。
【図３ａ】本開示において有用な真空貼り合わせ装置を示す横断面図である。
【図３ｂ】本開示において有用な真空貼り合わせ装置を示す横断面図である。
【図４】図４ａは、支持体を分離する工程及び接合層を引き剥がす工程を示す図であり、図４ａ’は、支持体を分離する工程及び接合層を引き剥がす工程を示す図である。図４ｂは、支持体を分離する工程及び接合層を引き剥がす工程を示す図であり、図４ｃは、支持体を分離する工程及び接合層を引き剥がす工程を示す図である。図４ｄは、支持体を分離する工程及び接合層を引き剥がす工程を示す図であり、図４ｅは、支持体を分離する工程及び接合層を引き剥がす工程を示す図である。
【図５】レーザービーム照射工程で使用され得る積層物固定装置の横断面図である。
【図６ａ】レーザー照射装置の斜視図である。
【図６ｂ】レーザー照射装置の斜視図である。
【図６ｃ】レーザー照射装置の斜視図である。
【図６ｄ】レーザー照射装置の斜視図である。
【図６ｅ】レーザー照射装置の斜視図である。
【図６ｆ】レーザー照射装置の斜視図である。
【図７ａ】ウエハと支持体とを分離する操作で使用されるピックアップの模式図である。
【図７ｂ】ウエハと支持体とを分離する操作で使用されるピックアップの模式図である。
【図８】どのようにして接合層がウエハから引き剥がされるかを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の説明において、添付の一連の図面を参照するが、それらの図面は説明の一部をなすものであり、また、いくつかの特定の実施形態を実例として示すものである。他の実施形態も企図され、本発明の範囲又は趣旨から逸脱することなく作製され得ることが理解されよう。したがって、以下の詳細な説明は限定的な意味で解釈されるべきではない。
【００１３】
特に明記しない限り、本明細書及び特許請求の範囲において用いられる、機構の大きさ、数量、及び物理特性を表すすべての数値は、いかなる場合にも「約」という用語で修飾されるものとして理解されるべきである。したがって、そうでない旨を明記しない限り、先の明細書及び添付の特許請求の範囲に記載された数値的指標は、本願において開示される教示を利用する当業者が得ようと求める所望の特性に応じて変化し得る概算値である。端点で表される数値範囲を用いることは、その範囲に包含されるすべての数値（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）及びその範囲内の任意の範囲を含む。
【００１４】
図１は、提供される積層体１００の実施形態の側方断面図である。積層体１００は基板１０２を有し、基板１０２は、研削予定の基板がシリコンウエハ又は半導体ウエハである場合、はんだボール又はバンプ１０４を有してもよい。熱可塑性下塗層１０６がウエハ１０２の回路面（はんだバンプ側面）に配設されており、図１に示すようにはんだバンプ１０４を封入してもよい。接合層１０８が熱可塑性下塗層１０６と接触しており、熱可塑性下塗層１０６と潜在剥離層１１０との間に配設されている。潜在剥離層１１０は、光透過性支持体１１２の上に配設されている。
【００１５】
図２は、提供される積層体２００の別の実施形態の側方断面図である。積層体２００は基板２０２を有し、基板２０２は、基板がシリコンウエハ又は半導体ウエハである場合、はんだボール又はバンプ２０４を有してもよい。熱可塑性下塗層２０６がウエハ２０２の回路面（はんだバンプ側面）に配設されており、図２に示すようにはんだバンプ２０４を封入してもよい。接合層２０８が熱可塑性下塗層２０６と接触しており、熱可塑性下塗層２０６と潜在剥離層２１０との間に配設されている。潜在剥離層２１０は、光透過性支持体２１２の上に配設されている。熱可塑性縁部除去エリア２１４は、可溶化プロセスから化学物質を保護するものであり、基板２０２の縁部で熱可塑性下塗層２０６を除去し、耐熱性接合層２０８をオーバーコーティングすることによって形成される。
【００１６】
積層体は光透過性支持体を有する。光透過性支持体は、レーザー又はレーザーダイオードから生じるような化学線エネルギーを伝達することが可能な材料である。潜在剥離層が光活性化される場合に潜在剥離層の分解を可能にするために、支持体の光透過性は、実際的な強度レベルの放射エネルギーが潜在剥離層へと透過するのを妨げない限りは制約されない。しかしながら、透過率は通常、例えば５０％以上である。光透過性支持体は通常、十分に高い剛性を有し、支持体の曲げ剛性は、典型的には２×１０−３（Ｐａ・ｍ３）以上、より一般的には３×１０−２（Ｐａ・ｍ３）以上である。有用な支持体の例には、ガラス板及びアクリル板が挙げられる。更に、潜在剥離層などの隣接層への接着強度を向上させるために、支持体は所望により、シランカップリング剤などで表面処理されてもよい。紫外線硬化型の光熱変換層又は接合層を使用する場合、支持体は通常、紫外線を透過させる。
【００１７】
支持体は、潜在剥離層が光活性化される場合、光熱変換層が照射されると、潜在剥離層内で発生した熱に暴露され得る。耐熱性、耐化学性、及び低膨張率を有する支持体が、提供される積層体に使用され得る。これらの特性を有する支持体材料の例には、パイレックス（PYREX）（登録商標）及びテンパックス（TEMPAX）として入手可能なホウケイ酸ガラス、並びにコーニング（CORNING）社のＥａｇｌｅ  ＸＧなどのアルカリ土類ホウアルミノケイ酸ガラスが挙げられる。
【００１８】
提供される積層体は、光透過性支持体の上に配設された潜在剥離層を有する。潜在剥離層は、外的刺激に応答して接着力が低下する材料又は材料の組み合わせを含んでいる。外的刺激は、加熱又は冷却、化学線への暴露、歪み、水分、酸、又は塩基などの化学剤への暴露であってもよい。一実施形態において、潜在剥離層は、積層体の使用温度よりも低いガラス転移温度Ｔｇを有する熱可塑性材料であってもよい。剥離が望まれるとき、積層体の温度は、潜在剥離層に接着力を失わせるように、潜在剥離層のＴｇ未満に低下される。他の実施形態において、潜在剥離層は、例えば米国特許第５，５０７，４６４号、同第６，１６２，５３４号、同第６，４１０，１３５号、同第６，５４１，０８９号、及び同第６，８２１，６１９号（すべてハメルスキ（Hamerski）又はハメルスキら）に開示されているものなど、歪みを加えられると剥離する材料を含み得る。いくつかの実施形態において、潜在剥離層は、潜在剥離層の接着力を低減し得る架橋を開始し得る、酸性触媒などの触媒を生成するために、例えば化学線又は熱を加えることによって架橋され得る熱硬化性材料であってもよい。例示的な触媒には、光酸発生剤、潜熱酸発生剤、又は当業者に周知の他の潜在触媒が含まれ得る。いくつかの実施形態において、潜在剥離層は光熱変換層であってもよい。
【００１９】
光熱変換層は、吸光剤及び熱分解性樹脂を含んでいる。光熱変換層にレーザービームなどの形態で加えられる放射エネルギーは、吸光剤に吸収され、熱エネルギーに変換される。急激に発生した熱エネルギーは光熱変換層の温度を上昇させ、その温度は、光熱変換層中の熱分解性樹脂（有機分）の熱分解温度に達し、結果として樹脂の熱分解を生じさせる。熱分解によって発生したガスは、光熱変換層内に気孔層（空隙など）を形成し、光熱変換層を２つの部分に分割し、それによって支持体と積層体に装着された任意の基板とが分離され得ると考えられる。好適な光熱変換層については、例えば米国特許第７，５３４，４９８号（ノダ（Noda）ら）に記載されている。
【００２０】
吸光剤は、使用波長で化学線を吸収し得る。放射エネルギーは通常、３００〜１１，０００ナノメートル（ｎｍ）、典型的には３００〜２，０００ｎｍの波長を有するレーザービームであり、その具体的な例には、１，０６４ｎｍの波長で発光するＹＡＧレーザー、５３２ｎｍの波長の第２高調波発生ＹＡＧレーザー、７８０〜１，３００ｎｍの波長の半導体レーザーが挙げられる。吸光剤はレーザービームの波長によって様々であるが、使用され得る吸光剤の例には、カーボンブラックと、黒鉛粉末と、鉄、アルミニウム、銅、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、亜鉛及びテルルなどの微粒子の金属粉末と、チタン−ブラックなどの金属酸化物粒子と、芳香族ジアミノ系金属錯体、脂肪族ジアミン系金属錯体、芳香族ジチオール系金属錯体、メルカプトフェノール系金属錯体、スクアリリウム系化合物、シアニン系染料、メチン系染料、ナフトキノン系染料、アントラキノン系染料などの染料及び顔料とを挙げることができる。吸光剤は、蒸着された金属フィルムを含めてフィルムの形態をなしてよい。これらの吸光剤のうちで、カーボンブラックが特に有用であるが、それは、カーボンブラックは照射後に基板を支持体から分離するのに必要な力を相当に低減し、分離を加速させるからである。
【００２１】
光熱変換層内の吸光剤の濃度は、吸光剤の種類、粒子状態（構造）及び分散度によって異なるが、その濃度は通常、約５ｎｍ〜５００ｎｍの粒径を有する一般的なカーボンブラックの場合、５体積百分率（ｖｏｌ％）〜７０ｖｏｌ％である。濃度が５ｖｏｌ％未満である場合、光熱変換層の発熱は、熱分解性樹脂の分解には不十分となり得るが、濃度が７０ｖｏｌ％を超える場合、光熱変換層は皮膜形成能に乏しいものとなり、他の層への接着に容易に失敗することになり得る。接合層として使用される接着剤が紫外線硬化型接着剤である場合、カーボンブラックの量が過度に多ければ、接着剤を硬化させるための紫外線の透過率が低下する。したがって、紫外線硬化型接着剤を接合層として使用する場合、カーボンブラックの量は６０ｖｏｌ％以下であるべきである。照射後に支持体を取り外す時の力を低減し、それによって研削中の光熱変換層の摩耗（洗浄水中の研磨剤による摩耗など）を防止するために、カーボンブラックは通常、２０ｖｏｌ％〜６０ｖｏｌ％、より典型的には３５ｖｏｌ％〜５５ｖｏｌ％の量で光熱変換層中に含まれている。
【００２２】
使用され得る熱分解性樹脂の例には、ゼラチン、セルロース、セルロースエステル（例えば、セルロースアセテート、ニトロセルロース）、ポリフェノール、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエステル、ポリオルトエステル、ポリアセタール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、塩化ビニリデンとアクリロニトリルとの共重合体、ポリ（メタ）アクリレート、ポリ塩化ビニル、シリコーン樹脂、及びポリウレタン単位を備えるブロックコポリマーが挙げられる。これらの樹脂は、個別に使用されても、それらのうちの２つ以上の組み合わせで使用されてもよい。樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は通常、熱分解性樹脂の熱分解の結果としての気孔層の形成が原因で光熱変換層が分離された時点で光熱変換層の再接着を防止するために、室温（２０℃）以上であり、Ｔｇは、より典型的には、再接着を防止するために、１００℃以上である。光透過性支持体がガラスである場合、ガラスと光熱変換層との間の接着力を増加させるために、ガラス表面のシラノール基に水素結合することが可能な極性基（例えば、−ＣＯＯＨ、−ＯＨ）を分子中に有する熱分解性樹脂が使用され得る。更に、化学エッチングなどの化学溶液処理を必要とする用途において、耐化学性を光熱変換層に付与するために、熱処理の際に自己架橋することが可能な官能基を分子中に有する熱分解性樹脂、紫外光又は可視光によって架橋されることが可能な熱分解性樹脂、又はそれらの前駆体（例えば、単量体及び／又はオリゴマーの混合物）が使用され得る。光熱変換層を感圧接着性の光熱変換層として形成するために、熱分解性樹脂に使用され得るように、ポリ（メタ）アクリレートなどから形成された感圧接着性重合体が用いられ得る。
【００２３】
光熱変換層は、所望により、透明な充填剤を含んでいてもよい。透明な充填剤は、熱分解性樹脂の熱分解の結果として生じた気孔層の形成が原因で光熱変換層が分離されると、光熱変換層の再接着を防止するように働く。したがって、基板の研削とそれに続く照射の後に、基板と支持体とを分離するのに必要な力が更に低減され得る。更に、再接着が防止され得るので、熱分解性樹脂の選択における幅が拡大される。透明な充填剤の例には、シリカ、タルク、及び硫酸バリウムが挙げられる。透明な充填剤の使用は、紫外線硬化型接着剤が接合層として使用されるとき、特に有利である。これは現在のところ、以下の理由によるものと考えられている。カーボンブラックなどの粒子状の吸光剤が使用されるとき、その吸光剤は、分離のための力を低減する機能を有し、また紫外光の透過を途絶させようと機能する。したがって、紫外線硬化型接着剤が接合層として使用されるとき、硬化は満足に進行しないこともあり、あるいは非常に長い時間を要することもある。そのような場合、透明な充填剤が使用されると、基板と支持体は、紫外線硬化型接着剤の硬化を妨害することなく、照射後に容易に分離され得る。透明な充填剤の量は、カーボンブラックなどの粒子状の吸光剤が使用されるとき、吸光剤との総量で決定され得る。光熱変換層中の粒子状の吸光剤（例えばカーボンブラック）と透明な充填剤との総量は、光熱変換層の体積を基準として、典型的には５ｖｏｌ％〜７０ｖｏｌ％である。総量がこの範囲内であれば、基板と支持体との分離のための力は十分に低減され得る。しかしながら、分離のための力はまた、粒子状の吸光剤及び透明な充填剤の形状によっても影響を受ける。より具体的には、分離のための力は、粒子の形状がほぼ球形など、比較的、単純である場合よりも、粒子の形状が複雑である場合（より複雑な構造の結果として生じる粒子状態）に、少量の充填剤でより効果的に低減されることもある。
【００２４】
粒子状の吸光剤と透明な充填剤との総量は、場合によっては「上部充填剤体積濃度（top filler volume concentration）」（ＴＦＶＣ）に基づいて決定され得る。これはつまり、粒子状の吸光剤と透明な充填剤との混合物が乾燥状態で放置され、熱分解性樹脂が、気孔の体積のみを充填する量で充填剤と混合されるときのような充填剤体積濃度を意味する。つまり、熱分解性樹脂が、粒子状の吸光剤と透明な充填剤との混合物中にある気孔の体積のみを充填する量で充填剤と混合されるときのＴＦＶＣは、１００％の上部充填剤体積濃度である。光熱変換層中の粒子状の吸光剤と透明な充填剤との総量は、典型的には上部充填剤体積濃度の８０％以上、より典型的には９０％以上である。更なる説明において、充填剤（例えばカーボンブラック及び透明な充填剤）の全体積百分率は「Ａ」で表され、上部充填剤体積濃度、つまりＴＦＶＣ（充填剤の気孔体積を充填する樹脂を備えた充填剤の全体積百分率）は「Ｂ」で表され、Ａ／Ｂは通常、８０％超（より典型的にはＡ／Ｂ＞９０％）である。
【００２５】
理論に束縛されるものではないが、光熱変換層中の吸光剤（例えばカーボンブラック）が、透明な支持体を通じて照射されたレーザーエネルギーを吸収し、それを熱に変換し、それによって母材樹脂が分解され、ガス又は気孔が発生すると、現在考えられている。その結果として、気孔がこの層を２つの層などの各部に分離し、次いで半導体ウエハが支持体から解放される。気孔によって分離された表面は、時間を経て各表面に再接触し得る。表面はカーボンブラック粒子並びに残留樹脂を有し、この樹脂は熱分解によって分子量を低減されている。再接触（例えば再接着）において、この残留樹脂は接着力を増加させ得る。他方で、光熱変換層だけでなく、接着剤層もが軟質であるとき、再接触面積は比較的大きくなり得るが、それによって、接着が広範囲に及び、損傷又は破損を伴わずに超薄化ウエハを支持体から剥離することが非常に困難となる。本発明においては、Ａ／Ｂ＞８０％、典型的にはＡ／Ｂ＞９０％に設定することにより、剥離表面上の残留樹脂は減少する。それにより、再接触で発生する接着力は最小化され得る。更に、Ａ／Ｂ＞８０％又は９０％を満たすように透明な充填剤を使用することに加えて、カーボンブラックの量を増加させることにより、少なくとも、光熱変換層に望まれる厚さを、またそれと同時に、接着剤層が紫外線硬化型のものである時に望まれるような紫外線透過性を保つことができる。このように、総量をこの範囲内にすることで、熱可塑性下塗層を備えた基板と支持体とが照射後に容易に分離される。
【００２６】
光熱変換層の厚さは約０．５μｍとなり得る。この厚さが薄すぎる場合、隣接する接着剤層が剥離表面に部分的に暴露されることが起こり得るが、それにより、特に接着剤層が比較的軟質であるとき、剥離表面の接着力が上昇することがあり、この結果、超薄化ウエハの除去（破損を伴わない）が困難となり得る。
【００２７】
光熱変換層は、所望により、他の添加剤を含んでいてもよい。例えば、熱分解性樹脂をモノマー又はオリゴマーの形式でコーティングし、その後に樹脂を重合化又は硬化させることによって層を形成する場合、その層は光重合開始剤を含んでもよい。また、ガラスと光熱変換層との間の接着力を増加させるためにカップリング剤を添加すること（全体ブレンド法、すなわち、カップリング剤は、予備表面処理剤としてではなく、配合物中の添加剤として使用される）、及び化学耐性を改善するために架橋剤を添加することも、それぞれの目的に有効である。更に、光熱変換層の分解による分離を促進するために、低温ガス発生剤が含められてもよい。使用され得る低温ガス発生剤の代表的な例には、起泡剤及び昇華剤（sublimating agent）が挙げられる。起泡剤の例には、炭酸水素ナトリウム、炭酸アンモニウム、炭化水素アンモニウム、炭酸亜鉛、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチルニトリル（azobisisobutylonitrile）、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ｐ−トルエンスルホニルヒドラジン、及びｐ，ｐ−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）が挙げられる。昇華剤の例には、２−ジアゾ−５，５−ジメチルシクロヘキサン−１，３−ジオン、樟脳、ナフタレン、ボルネオール、ブチルアミド、バレルアミド、４−ｔ−ブチルフェノール、フラン−２−カルボン酸、無水コハク酸、１−アダマンタノール及び２−アダマンタノンが挙げられる。
【００２８】
光熱変換層は、カーボンブラックなどの吸光剤と熱分解性樹脂と溶媒とを混合して前駆コーティング溶液を調製し、この溶液を支持体にコーティングし、それを乾燥させることによって形成され得る。また、光熱変換層は、吸光剤と、熱分解性樹脂の前駆材料としてのモノマー又はオリゴマーと、所望により光重合開始剤などの添加剤と、必要に応じて溶媒とを混合して、熱分解性樹脂の溶液の代わりに前駆コーティング溶液を調製し、その溶液を支持体にコーティングし、それを乾燥及び重合化／硬化させることによっても形成され得る。溶液を支持体にコーティングするために、スピンコーティング、ダイコーティング、及びロールコーティングなど、硬質な支持体にコーティングするのに好適な、一般的なコーティング法が用いられ得る。両面テープに光熱変換層を形成する場合、光熱変換層は、ダイコーティング、グラビアコーティング、及びナイフコーティングなどのコーティング法を用いることによって、フィルム上に形成され得る。
【００２９】
一般に、光熱変換層の厚さは、支持体と基板との分離が熱硬化性下塗層で可能となる限りは限定されないが、典型的には０．１μｍ以上である。厚さが０．１μｍ未満である場合、十分な光吸収に必要な吸光剤の濃度が高くなり、これによって皮膜形成能が劣化し、その結果、隣接層への接着が失敗することがある。それに対し、光熱変換層の熱分解による分離を可能にするのに必要な吸光剤の濃度が一定に保たれながらも、光熱変換層の厚さが５μｍ以上である場合、光熱変換層（又はその前駆体）の光透過性は低くなる。
【００３０】
提供される積層体は、潜在剥離層の上に配設された接合層を有する。接合層は、潜在剥離層と熱可塑性下塗層との間に位置し、かつそれらに接触する材料である。接合層は、潜在剥離層と熱可塑性下塗層の両方に接着するものであり、典型的には接着剤である。接合層は、エポキシ、ポリエステル、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエーテル、又は天然若しくは合成ゴムなどの熱可塑性材料であってよい。接合層は、架橋されるか若しくは架橋可能であってもよく、あるいは架橋されないか若しくは架橋可能でなくてもよい。接合層はまた、硬化性ポリマー又は接着剤などの熱硬化性材料であってもよい。提供される積層体の発明品において接合層として使用され得る接着剤の例には、ゴム、エラストマーなどを溶媒に溶解させることによって入手されるゴム系接着剤、エポキシ、ウレタンなどを基にした一液型熱硬化性接着剤、エポキシ、ウレタン、アクリルなどを基にした二液型熱硬化性接着剤、ホットメルト接着剤、アクリル、エポキシなどを基にした紫外線（ＵＶ）又は電子線硬化型接着剤、並びに水分散型接着剤が挙げられる。光重合開始剤と、所望により添加剤を、（１）ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート若しくはポリエステルアクリレートなど、重合可能なビニル基を有するオリゴマー、及び／又は（２）アクリル若しくはメタクリルモノマーに添加することによって得られる紫外線硬化型接着剤が、好適に使用される。いくつかの実施形態において、接合層は、硬化型（メタ）アクリレートポリマーを備え得る。添加剤の例には、増粘剤、可塑剤、分散剤、充填剤、難燃剤、及び熱安定剤が挙げられる。
【００３１】
提供される積層物が、熱可塑性下塗層と接触する基板を更に備える実施形態において、その基板は、例えば、通常の方法では薄化するのが困難な脆弱材料であってもよい。その例には、ケイ素及びガリウムヒ素などの半導体ウエハ、水晶ウエハ、サファイア、及びガラスなどが挙げられる。研削予定の基板は、回路面と裏面とを有し得る。表側の面は、トレース、集積回路、電子部品、及び、例えばはんだボール又はバンプなどの導電性接続部を有し得る。また、ピン、ソケット、電気パッドなどの他の電気的接続装置が回路面に含まれ得る。
【００３２】
接合層は、研削予定の基板を光熱変換層を通じて支持体に固定するために使用され得る。光熱変換層の分解によって基板と支持体とが分離された後、接合層を上に有する基板が得られる。したがって、接合層は、引き剥がしなどによって、基板から容易に分離されるはずである。このようにして、接合層は、基板を支持体に固定するためには十分に高く、それでいて基板から分離するためには十分に低い接着強度を有する。本発明において接合層として使用され得る接着剤の例には、ゴム、エラストマーなどを溶媒に溶解させることによって得られるゴム系接着剤、エポキシ、ウレタンなどを基にした一液型熱硬化性接着剤、エポキシ、ウレタン、アクリルなどを基にした二液型熱硬化性接着剤、ホットメルト接着剤、アクリル、エポキシなどを基にした紫外線（ＵＶ）又は電子線硬化型接着剤、並びに水分散型接着剤が挙げられる。光重合開始剤と、所望により添加剤を、（１）ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート若しくはポリエステルアクリレートなど、重合可能なビニル基を有するオリゴマー、及び／又は（２）アクリル若しくはメタクリルモノマーに添加することによって得られる紫外線硬化型接着剤が、好適に使用される。
【００３３】
硬化型の（メタ）アクリレートポリマー、硬化型の（メタ）アクリレート接着剤の改質剤、及び光開始剤に加えて、接合層はまた、例えば反応性希釈剤を含み得る。接着接合層は例えば、約１０重量％〜約７０重量％の範囲の量で反応性希釈剤を含み得る。反応性希釈剤は、硬化される組成物の粘度及び／又は物性を調節するために使用され得る。好適な反応性希釈剤の例には、単官能価及び多官能価の（メタ）アクリレートモノマー（例えば、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、フェノキシエチルアクリレート）、ビニルエーテル（例えば、ブチルビニルエーテル）、ビニルエステル（例えばビニルアセテート）、並びにスチレンモノマー（例えばスチレン）が挙げられる。
【００３４】
加工予定の基板は、片面に回路パターンなどの凹凸を一般に有し得る、シリコンウエハなどの半導体ウエハであってもよい。研削予定の基板の凹凸に接合層を充填し、接合層の厚さを一様にするために、接合層に使用される接着剤は通常、コーティング及び積層の間は液体状態にあり、また通常、コーティング及び積層操作の温度（例えば２５℃）で１０，０００センチポアズ（ｃｐｓ）未満の粘度を有する。この液体接着剤は通常、後述する様々な方法の中でも、スピンコーティングによってコーティングされる。接合層の厚さを一様にし、更には加工速度を上記の理由で高速にすることができる紫外線硬化型接着剤又は可視光線硬化型接着剤が通常、使用される。
【００３５】
接着剤の貯蔵弾性率は通常、溶媒型接着剤の場合は接着剤の溶媒を除去した後に、硬化型接着剤の場合は硬化した後に、あるいは、熱溶融型接着剤の場合は標準温度で凝固した後に、使用条件下にて、２５℃で１００メガパスカル（ＭＰａ）以上、５０℃で１０ＭＰａ以上となり得る。この弾性率では、研削予定の基板は、研削の間に掛かる応力が原因で反ること又は歪むことを防止され得ると共に、超薄基板へと一様に研削され得る。本明細書で用いられる貯蔵弾性率又は弾性率は、例えば、周波数１Ｈｚ、歪み０．０４％、及び温度ランプ速度５℃／分の引張様式で、２２．７ｍｍ×１０ｍｍ×５０μｍの接着剤サンプル寸法に対して測定され得る。この貯蔵弾性率は、リオメトリクス社（Rheometrics, Inc.）によって製造されているＳＯＬＩＤＳ  ＡＮＡＬＹＺＥＲ  ＲＳＡ  ＩＩ（商品名）を使用して測定され得る。
【００３６】
光硬化型接着剤が、研削予定の基板上で硬化すると、研削中における基板と接合層との境界面の最高到達温度（通常は４０℃〜７０℃、例えば５０℃）での貯蔵弾性率は、典型的には９．０×１０７Ｐａ以上、より典型的には３．０×１０８Ｐａ以上となる。貯蔵弾性率がこの範囲内にあると、研削中に研削工具で垂直方向に押圧することで、研削予定の基板（シリコンウエハ）に損傷を与える程度にまで、接合層の局所的な変形を生じることが防止される。これらの条件のすべてを満たす光硬化型接着剤の例が、２０１１年９月３０日出願の米国特許出願第１３／２４９，５０１号（ラーソン（Larson）ら）、名称「低剥離性接着剤（Low Peel Adhesive）」に開示されている。
【００３７】
接合層の厚さは、研削予定の基板の研削に要求される厚さの均一性、及び支持体を積層体から除去した後に接合層をウエハから引き剥がすのに必要な引き裂き強度を確保することができ、基板表面の凹凸を十分に和らげることができる限り、特に制約を受けない。接合層の厚さは通常、約１０μｍ〜約１５０μｍ、典型的には約２５μｍ〜約１００μｍである。
【００３８】
接合層が硬化型の（メタ）アクリレートポリマーを備えるとき、その接合層は、ある量の接着改質剤を更に含み得る。接合層は、約０．１重量％超の量又は約６．０重量％未満の量で、硬化型の（メタ）アクリレート接着改質剤を含み得る。いくつかの実施形態において、硬化型の（メタ）アクリレート接着改質剤は、（メタ）アクリレート基又はメタクリレート基の少なくとも一方で置換されたシリコーンポリマーであってもよい。通常、硬化型の（メタ）アクリレート接着改質剤は、硬化前に、硬化型の（メタ）アクリレートポリマー中に可溶となり得る。加えて、硬化型の（メタ）アクリレート接着改質剤と硬化型の（メタ）アクリレートポリマーとの組み合わせの粘度は、周囲温度で約１０，０００センチポアズ未満、より好ましくは５，０００センチポアズ未満となり得る。例えば、硬化型の（メタ）アクリレート接着改質剤は、サイテックインダストリーズ社（Cytec Industries）（ニュージャージー州ウエストパターソン（West Paterson））のＥＢＥＣＲＹＬ  ３５０、サートマー社（Sartomer Company）（ペンシルバニア州エクストン（Exton））のＣＮ９８００、又はエボニックインダストリーズ社（Evonik Industries）（ドイツ国エッセン（Essen））から入手可能なＴＥＧＯ  ＲＡＤ  ２２５０、ＴＥＧＯ  ＲＡＤ  ２５００、ＴＥＧＯ  ＲＡＤ  ２６５０、若しくはＴＥＧＯ  ＲＡＤ  ２７００などの（メタ）アクリレート改質シリコーンポリマーであってもよい。
【００３９】
提供される積層体は、接合層の上に配設された熱可塑性下塗層を有する。接合層（典型的には接着剤層）はこの熱可塑性下塗層と接触する。熱可塑性下塗層は、その下塗層が接触する任意の基板に隣接して、低ガス放出又は非ガス放出層を設ける。提供される熱可塑性下塗層は、有機及び無機基板材料に対して実質的に不活性（非反応性）であるべきであり、比較的高い温度、例えば２６０℃の鉛フリーリフロー条件に対して安定となり得る。熱可塑性下塗層は、有機基板材料と無機基板材料の両方に対して高い接着力を有するべきである。
【００４０】
熱可塑性下塗層はまた、基板の供給元に応じた多様に変化する基板表面に代わって、また基板が回路素子を有するウエハである場合は、ウエハの回路面上のはんだボール又はバンプなどの任意の回路素子に代わって、熱硬化性接着剤が接触するための共通の表面材料を設けることができる。熱可塑性下塗層は、所望により熱吸収（赤外（ＩＲ）吸収）材料を充填され得る層をなして、層間剥離工程の間にウエハ表面をレーザーによる劣化から保護し得る。熱可塑性下塗層は、熱硬化性の接合層が引き剥がされた後に塊状であるいは微細な残留物として清浄可能な溶剤溶性の表面をなすことができ、したがって、熱硬化性の接合層から移る可能性が低減又は排除される。最後に、図２に示すような縁部の除去と化学的に安定な熱硬化性の接合層材料を用いたオーバーコーティングとによって、熱可塑性下塗層を除去するために使用される可溶化プロセスの化学薬品からの保護がもたらされ得る。
【００４１】
熱可塑性下塗層は、基板表面に均一に塗布され得るものであり、かつ、半導体製造業で要求される、例えば、温度、圧力（低圧など）、溶媒暴露、酸又は塩基暴露のプロセス条件に耐え得る任意の熱可塑性材料を含み得る。熱可塑性下塗層に適した例示的な材料には、ニュージャージー州フローハムパーク（Florham Park）のＢＡＳＦ社から商標表記ＵＬＴＲＡＳＯＬ  Ｅ  ２０２０  Ｐ  ＰＯＬＹＡＲＹＬＥＴＨＥＲＳＯＬＦＯＮＥとして入手可能なものなどのポリアリールエーテルスルホンが挙げられる。他の材料には、サウジアラビア国リヤド（Riyadh）のサビック社（Sabic）から入手可能なＵＬＴＥＭ又はＥＸＴＥＭ、同様にサビック社から入手可能なＳＩＬＴＥＭなどのシリコーン変性ポリエーテルイミド、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）及びポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）が挙げられる。
【００４２】
提供される積層体の製造の間、空気などの望ましくない異物が層の間に侵入するのを防止することが重要となり得る。例えば、空気が層の間に侵入した場合、積層物の厚さの均一性が損なわれ、研削予定の基板は薄い基板にまで研削され得なくなる。図１に示す積層体１００を製造する場合、例えば以下の方法が検討され得る。まず、光熱変換層１１０の前駆コーティング溶液が、当該技術分野で知られている方法のうちのいずれかによって光透過性支持体１１２にコーティングされ、乾燥され、紫外光などの照射によって硬化される。その後に、硬化型アクリレート接着剤（熱硬化性接合層１０８）が、硬化した光熱変換層１１０の表面と、基板１０２の上の非アース面又は回路面に配設された熱可塑性接着剤１０６の表面との一方又は両方にコーティングされ得る。光熱変換層１１０と熱可塑性下塗層１０６／基板１０２とが硬化型アクリレート接着剤によって結合され、次いでこの硬化型アクリレート接着剤が、例えば支持体側から紫外光を照射することによって硬化されて熱硬化性接合層１０８を形成し、それによって積層物が形成され得る。そのような積層物の形成は通常、空気が層の間に侵入するのを防止するために、減圧下で実施される。これは、例えば、例えば米国特許第６，２２１，４５４号（カズタ（Kazuta）ら）に記載されているような真空貼り合わせ装置を改造することによって達成され得る。
【００４３】
積層体は、基板がウエハである場合、基板の研削中に水の侵入を受けず、基板の落下を生じさせないために、層同士の間に接着強度を有し、研削された基板の粉塵を含んだ水流（スラリー）によって光熱変換層が摩耗されることを防止するために、耐摩耗性を有するように設計され得る。上記のように形成された積層物を用意する工程と、基板を所望の厚さに研削する工程と、光熱変換層を分解させ、それによって研削された基板を光透過性支持体から分離するために、光透過性支持体を通じて放射エネルギーを光熱変換層に印加する工程と、接合層を基板から引き剥がす工程とを含む方法によって、薄化基板が製造され得る。提供される積層体は、裏面の研削以外の操作のために基板を保持するために使用され得る。考えられる積層体の他の用途には、真空コーティングを含めたコーティング、蒸着、エッチング、ストリッピング、化学処理、焼鈍、研磨、応力除去、接合又は結合、所望による測定及び電気試験の間に基板を保持することが含まれ得る。
【００４４】
一態様において、本開示の方法は、図面を参照することによって以下に説明される。以下で、レーザービームが放射エネルギー源として使用され、シリコンウエハが、研削予定の基板として使用されているが、本開示はそれらに限定されない。
【００４５】
図３ａ及び３ｂは、本開示の一実施形態の積層物を生産するのに好適な真空貼り合わせ装置の横断面図である。真空貼り合わせ装置３２０は、真空チャンバ３２１と、真空チャンバ３２１内に設けられた支持部３２２であって、研削予定の基板３０２（シリコンウエハ）か又は支持体３０５のいずれか一方が配設される、支持部３２２と、真空チャンバ３２１内に設けられ、支持部３２２の上方部分で垂直方向に移動可能な保持／解放手段３２３であって、支持体３０５又はシリコンウエハ３０２のうちの他方を保持する、保持／解放手段３２３とを備える。真空チャンバ３２１は、パイプ３２４を介して減圧装置３２５に連結されており、真空チャンバ３２１内部の圧力が低減され得るようになっている。保持／解放手段３２３は、垂直方向に上下に移動可能なシャフト３２６と、シャフト３２６の遠位端部に設けられた接触表面部３２７と、接触表面部３２７の周囲に設けられた板ばね３２８と、各板ばね３２８から延びる保持クロー３２９とを有している。図３ａに示すように、板ばね３２８が真空チャンバ３２１の上面と接触するとき、板ばね３２８は圧縮され、保持クロー３２９は、支持体３０５又はウエハ３０２を周縁部で保持するように、垂直方向に方向付けられる。他方で、図３ｂに示すように、シャフト３２６が押し下げられ、支持体３０５又はウエハ３０２が、それぞれ支持部に配設されたウエハ３０２又は支持体３０５に近接するとき、保持クロー３２９が板ばね３２８と共に解放されて、支持体３０５とウエハ３０２とが重なり合う。
【００４６】
真空貼り合わせ装置３２０を使用して、提供される積層体は以下のようにして製造され得る。まず、上述のように、光熱変換層が支持体３０５の上に設けられる。それとは別に、積層予定のウエハが用意される。ウエハ３０２と支持体３０５の光熱変換層の一方又は両方に、接合層を形成するための接着剤が熱可塑性下塗層（図示せず）と共に塗布される。このようにして用意された支持体３０５とウエハ３０２が、図３ａに示すように真空貼り合わせ装置３２０の真空チャンバ３２１内に配設され、減圧装置によって圧力が低減され、シャフト３２６が押し下げられて、図３ｂに示すようにウエハが層状化又は積層され、所望により接着剤が空気にさらされた後に硬化されて、提供される積層体が得られる。
【００４７】
所望の水準まで研削された後、積層体は除去され、後の工程に搬送され、ここで、レーザービームの照射によるウエハと支持体との分離、及びウエハからの接合層の引き剥がしが実施される。図４ａ〜４ｅは、支持体を分離する工程及び接合層を引き剥がす工程の図面である。まず、ダイシングする最終工程を考慮することにより、ダイ接合テープ４４１が所望により、積層体４０１のウエハ側の研削面上に配設される（図４ａ）か、あるいはダイ接合テープ４４１は配設されず（図４ａ’）、その後、ダイシングテープ４４２とダイシングフレーム４４３が配設される（図４ｂ）。その後に、レーザービーム４４４が、積層体の光透過性支持体の側に照射される（図４ｃ）。レーザービームの照射後、支持体４０５が取り上げられて、支持体４０５がウエハ４０２（図４ｄ）及び熱可塑性下塗層４０６から分離される。最後に、接合層４０３が引き剥がしによって分離されて、熱可塑性下塗層４０６を上に配設された薄化シリコンウエハ４０２（図４ｅ）が得られる。熱可塑性下塗層４０６は、溶媒洗浄によって除去され得る。熱可塑性下塗層を除去するのに有用な方法及び装置が、例えば、２０１１年６月２日に出願され、「基板を洗浄するための方法及び装置（Method and Device for Cleaning Substrate）」と題された未公開の日本国特許出願第２０１１−１２４３７５号（サイトウ（Saito））に開示されている。
【００４８】
図５は、例えば、本開示の一態様におけるレーザービームなどを用いて照射する工程で使用され得る積層物固定装置の横断面図である。積層体５０１は、支持体が固定装置５５０に対して上側の面となるように、固定プレート５５１上に装着される。固定プレート５５１は、焼結金属又は表面粗さを有する金属などの多孔質金属から作られている。真空装置（図示せず）によって固定プレート５５１の下方部から圧力が低減され、それにより、積層体５０１が、固定プレート５５１上への吸引で固定される。真空吸引力は通常、その後の、支持体を分離する工程及び接合層を引き剥がす工程において落下を生じないように十分に強いものである。このようにして固定された積層物に照射するためにレーザービームが使用される。レーザービームを発するために、光熱変換層に吸収される光の波長で光熱変換層内の熱分解性樹脂の分解を生じさせるのに十分高い出力を有するレーザービーム源が選択され、そのため、分解生成ガスを発生させることができ、支持体とウエハとを分離することができる。例えば、ＹＡＧレーザー（１，０６４ｎｍの波長）、第２高調波ＹＡＧレーザー（波長：５３２ｎｍ）及び半導体レーザー（波長：７８０ｎｍ〜１，３００ｎｍ）が使用され得る。
【００４９】
レーザー照射装置としては、レーザービームを走査して照射表面上に所望のパターンを形成することができ、かつレーザー出力とビーム移動速度を設定することが可能な装置が選択される。また、照射材料（積層物）の加工品質を安定化させるために、大きな焦点深度を有する装置が選択される。焦点深度は、装置の設計における寸法精度によって変動するものであり、特に限定されないが、焦点深度は通常、３０μｍ以上である。図６ａ〜６ｆは、本開示において使用され得るレーザー照射装置の斜視図を示している。図６ａのレーザー照射装置６６０は、Ｘ軸とＹ軸とで構成される二軸構成を有する検流計を備えたものであり、レーザー発振器６６１から発振されたレーザービームがＹ軸の検流計６６２によって反射され、更にＸ軸の検流計６６３によって反射され、このビームが、固定プレート上に配設された積層体６０１に照射されるように設計されている。照射位置は、検流計６６２及び６６３の方向によって決まる。図６ｂのレーザー照射装置６６０は、一軸の検流計又は多面鏡６６４と、走査方向に直交する方向に移動可能なステージ６６６とを備えている。レーザー発振器６６１からのレーザービームが検流計又は多面鏡６６４によって反射され、更に保持ミラー６６５によって反射され、このレーザービームは、可動ステージ６６６上の積層体６０１上へと方向付けられる。照射位置は、検流計又は多面鏡６６４の方向と可動ステージ６６６の位置によって決まる。図６ｃに示す装置において、レーザー発振器６６１は、ＸとＹの二軸方向に移動する可動ステージ６６６上に装着され、レーザービームは、積層体６０１の表面全体に照射される。図６ｄの装置は、固定レーザー発振器６６１と、ＸとＹの二軸方向に移動する可動ステージ６６６とを備えている。図６ｅの装置は、レーザー発振器６６１が、一軸方向に移動し得る可動ステージ６６６’上に装着され、積層体６０１が、可動ステージ６６６’に直交する方向に移動し得る可動ステージ６６６’’上に装着されるような構成を有している。
【００５０】
レーザー照射によって積層体６０１のウエハが損傷を受ける懸念がある場合、急勾配のエネルギー分布形状を有し、隣接領域へのエネルギーの漏洩を低減した、シルクハット状のビーム形状（図６ｆを参照されたい）が通常、形成される。このビーム形状は、任意の既知の方法で、例えば、（ａ）音響光学装置によってビームを偏向させる方法、屈折／回折を用いてビームを形成する方法、又は、（ｂ）アパーチャ又はスリットを使用して両端で広がり部分を切断する方法によって変更され得る。
【００５１】
レーザー照射エネルギーは、レーザー出力、ビーム走査速度、及びビーム直径によって決まる。例えば、用いられ得るレーザー出力は、限定されるものではないが、０．３ワット（Ｗ）〜１００Ｗであり、走査速度は０．１メートル／秒（ｍ／ｓ）〜４０ｍ／ｓであり、ビーム直径は５μｍ〜３００μｍ以上である。この工程の速度を増加させるために、レーザー出力が増強され、それによって走査速度が増加される。走査の回数は、ビーム直径が大きくなるにつれて更に減少され得るので、ビーム直径は、レーザー出力が十分に高いときに増加されてもよい。
【００５２】
レーザー照射の後、支持体はウエハから分離され、またこの操作のために、真空を用いる一般的なピックアップが使用される。ピックアップは、遠位端部に吸引装置を有する真空装置に連結された円柱状の部材である。図７ａ及び７ｂは、ウエハと支持体との分離操作において有用なピックアップの模式図である。図７ａの場合、ピックアップ７７０は一般に、光透過性支持体７０５の中央にあり、概ね垂直な方向にピックアップしており、それによって支持体を引き剥がす。また、図７ｂに示すように、ピックアップ７７０は、光透過性支持体７０５の縁部にあり、圧縮空気（Ａ）を側方から吹き付けてウエハ７０２と光透過性支持体７０５との間に空気を入れながら引き剥がすことによって、支持体はより容易に引き剥がされ得る。
【００５３】
支持体を除去した後、ウエハ上の接合層が除去される。図８は、どのようにして接合層が引き剥がされるかを示す模式図である。熱硬化性の接合層８０３を除去するため、接着テープ８８０が使用され得る。接着テープ８８０は、熱可塑性下塗層８０６と接合層との間の接着剤結合と比べて、熱硬化性の接合層８０３とのより強力な接着剤結合を生じ得る。そのような接着テープ８８０が、熱硬化性の接合層８０３の上に接着するように置かれ、次いで矢印の方向に引き剥がされ得るが、それによって熱硬化性の接合層８０３は、準備された基板８０２から除去される。
【００５４】
最終工程において、熱可塑性下塗層は、溶媒洗浄によって基板から除去され得る。典型的な溶媒には、例えば、混合溶媒として３／１の重量比をなすＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド／１，３−ジオキソランが挙げられる。通常、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、プロピレンカーボネート、及びシクロヘキサノンなどの双極性非プロトン溶媒が使用され得る。
【００５５】
最後に、薄化ウエハが、ダイ接合テープの有無にかかわらず、ダイシングテープ又はダイフレームに固定された状態で残る。このウエハは、通常の方式でダイシングされ、それによってチップが完成する。しかしながら、ダイシングは、レーザー照射の前に実施されてもよい。そのような場合、ウエハを支持体に付着させた状態に残しながらダイシング工程を実施し、次いで、ダイシングされた領域のみをレーザー照射にかけ、ダイシング部分のみで支持体を分離することも可能である。本開示は、研削されたウエハを、光熱変換層を上に設けられた光透過性支持体の上に、接合層を用いて再移送することによって、ダイシングテープを使用せずにダイシング工程に別々に適用されてもよい。
【００５６】
提供される積層体は、基板が加工にさらされている間に基板を保持するために使用され得る。そのような加工には、例えば、裏面研削、真空コーティングを含めたコーティング、蒸着、エッチング、ストリッピング、化学処理、焼鈍、研磨、応力除去、接合又は結合、所望による測定及び電気試験を挙げることができる。企図される加工は、約１５０℃超、約２００℃超、又は更には約３００℃超の温度に基板を暴露し得るものである。
【００５７】
本明細書で開示する方法は、先行技術の方法よりも高温のプロセスに積層体をさらすものである。半導体ウエハの製造において、本方法は、次の加工工程を可能にする。そのような１つの例示的な加工工程が、例えば、電気接点のための金属付着処理などのスパッタリング技術であってもよい。そのような別の例示的な加工工程は、例えば、ビアを基板に形成するための反応性イオンエッチングなどのドライエッチング技術であってもよい。そのような別の例示的な加工工程が、例えば、ウエハへの追加層の接合などの熱圧着であってもよい。本開示の実施形態は、依然として接合層を研削基板（ウエハ）から容易に除去できるようにする一方で、積層物がこれらの加工工程にさらされ得るがために有利である。いくつかの実施形態において、硬化した接着剤接合層を備える積層物は、２００℃、更には２５０℃の温度にさらされ得る。本開示の実施形態がもたらすこととして、接着剤は、少なくとも１時間にわたって少なくとも２５０℃に加熱され、依然としてその機械的結着性と接着性とを維持し得ると同時に、基板から清浄に除去されることが可能である。
【００５８】
いくつかの実施形態において、薄い熱可塑性下塗層が、処理される基板の回路（裏面）に張り付けられてもよく、熱可塑性下塗層は、図２に示すように縁部から除去されてもよく、また下塗層は乾燥されてもよい。その後に、大量の熱硬化性の接合層が、下塗層の上でこれをスピンコーティングし、硬化させることによって張り付けられ得る。薄い熱可塑性下塗層を使用することで、低ガス放出又は非ガス放出層がウエハ表面（回路面）に隣接して設けられ、この低ガス放出又は非ガス放出層は、有機及び無機ウエハ表面材料に対して実質的に不活性（非反応性）であり、比較的高い温度、例えば２６０℃超の鉛フリーリフローに対して安定である。熱可塑性下塗層は、ウエハの供給元及びウエハの回路面上のはんだボール又はバンプなどの任意の回路素子によって多様に異なるウエハ表面に代わって、熱硬化性接着剤が接触するための共通の表面材料を設け得る。熱可塑性下塗層は、所望により熱吸収（赤外（ＩＲ）吸収）材料を充填され得る層をなして、層間剥離工程の間にウエハ表面をレーザーによる劣化から保護し得る。熱可塑性下塗層は、熱硬化性の接合層が引き剥がされた後に塊状であるいは微細な残留物として除去可能な溶剤溶性の表面をなすことができ、したがって、熱硬化性の接合層から移る可能性が低減又は排除される。最後に、縁部の除去と化学的に安定な熱硬化性の接合層材料を用いたオーバーコーティングとによって、熱可塑性下塗層を除去するために使用される可溶化処理用の化学薬品からの保護がもたらされ得る。いくつかの実施形態において、熱可塑性下塗層は光透過性支持体の上にコーティングされることができ、熱硬化性の接合層は次いで、熱可塑性下塗層に張り付けられることができ、潜在剥離層は基板の上にコーティングされることができ、コーティングされた支持体と基板とは、潜在剥離層が接合層に積層されるように積層されることができる。所望により、熱可塑性下塗層は、コーティングが溶媒を含む場合に乾燥されてもよく、また所望により、接合層は積層の前又は後に硬化されてもよい。
【００５９】
本開示は、例えば以下の用途において有効である。
【００６０】
１．高密度実装用の積層型ＣＳＰ（チップスケールパッケージ）
本開示は、例えば、複数の大規模集積（ＬＳＩ）装置及び受動部品が単一のパッケージに収容されて多機能又は高性能を実現するシステムインパッケージと呼ばれる装置形態で有用であり、積重ね型マルチチップパッケージと呼ばれる。本開示によれば、２５μｍ以下のウエハが、これらの装置に対して高収率で確実に製造され得る。
【００６１】
２．高機能及び高速処理を必要とする貫通型ＣＳＰ
この装置において、各チップは貫通電極によって接続され、それにより、配線の長さが短縮され、電気特性が改善される。貫通電極を形成するための貫通孔の形成、及びその貫通孔への銅の埋め込みなどの技術的問題を解決するために、チップは、厚さを更に低減され得る。そのような構成を有するチップを、本開示の積層物を使用して後に形成する場合、絶縁フィルムとバンプ（電極）がウエハの裏面に形成されることがあり、積層物は熱と薬品に対する耐性を必要とする。この場合でも、上述の支持体、光熱変換層、及び接合層が選択されると、本開示は有効に用いられ得る。
【００６２】
３．熱放射効率、電気特性、及び安定性を改善した薄型化合物半導体（例えばＧａＡｓ）
シリコンと比べて電気特性（高電子移動度、直接遷移型のバンド構造）が有利であるがために、ガリウムヒ素などの化合物半導体が高性能個別チップ、レーザーダイオードなどに使用されている。本開示の積層物を使用し、それによってチップの厚さを低減することで、チップの熱放散効率が向上し、性能が改善される。現在、厚さの低減及び電極の形成のための研削操作は、グリース又はレジスト材料を使用して、半導体ウエハを支持体としてのガラス基板に接合することによって実施されている。したがって、加工の完了後にウエハをガラス基板から分離するために、接合材料は溶媒によって溶解されてもよい。これは、分離に数日以上を要し、廃液を処理しなければならないという問題を伴う。これらの問題は、本開示の積層物が使用されると解決され得る。
【００６３】
４．生産性を向上させるための大型ウエハへの適用
大型ウエハ（例えば、１２インチ（３０．５ｃｍ）径のシリコンウエハ）の場合、ウエハと支持体とを容易に分離することが非常に重要である。この分離は、本開示の積層体が使用されると容易に実施されることができ、したがって、本開示はこの分野にも適用され得る。
【００６４】
５．薄型水晶ウエハ
水晶ウエハの分野において、ウエハの厚さの低減は、振動周波数を増加させるために必要となる。この分離は、本開示の積層物が使用されると容易に実施されることができ、したがって、本開示はこの分野にも適用され得る。
【００６５】
６．液晶ディスプレイ用の薄型ガラス
液晶ディスプレイの分野において、ガラスの厚さの低減は、ディスプレイの重量を低減するために望まれ、ガラスは均一な厚さをなすことが望まれる。この分離は、本開示の積層物が使用されると容易に実施されることができ、したがって、本開示はこの分野にも適用され得る。
【００６６】
本発明の目的及び利点について以下の実施例によって更に説明するが、これらの実施例において記載した特定の材料及びその量、並びに他の条件及び詳細は、本発明を不当に限定するように解釈されるべきではない。
【実施例】
【００６７】
試験方法
引き剥がし力の測定
裏面を研削し、ガラス支持体をウエハ試験片から剥離した後、ウエハ試験片上のＥＰ２０２０Ｐコーティングと接着剤配合物Ａとの間の引き剥がし力を測定するために、引き剥がし力の測定を実施した。詳細については実施例１を参照されたい。ミネソタ州イーデンプレーリー（Eden Prairie）のＭＴＳシステムズ社（MTS System Corp.）から入手可能な、３０ｋＮの能力を有するＩＮＳＩＧＨＴ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ  ＴＥＳＴＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ  ３０ＥＬ、８２０．０３０−ＥＬで引き剥がし力の測定を行った。ミネソタ州セントポール（St. Paul）のスリーエム社（3M Company）から入手可能なＷＡＦＥＲ  ＤＥ−ＴＡＰＩＮＧ  ＴＡＰＥ  ３３０５の一片を、ウエハ試験片上の接着剤配合物Ａの表面に積層した。テープの約７５ｍｍのつまみが試験片の縁部から延びるように、テープの寸法を定めた。安全カミソリの刃を使用して、約２５ｍｍ離れた２本の平行な切れ目をテープとその下の接着剤に作った。引張り試験器のベースプレート固定具内の装着プレートに試験片を装着した。次いで７５ｍｍのテープのつまみを引張り試験器の上方固定具に取り付けた。前記固定具は、９０度の引き剥がし試験が１２５ｍｍ／分の速度で実施され得るように垂直ロードセルに連結されていた。
【００６８】
光学測定
フロリダ州ダニーディン（Dunedin）のオーシャンオプティクス社（Ocean Optics）からＮＩＲＱＵＥＳＴ  ５１２−２．５の商標表記で入手可能な近赤外線分光計を使用して、カーボンブラック充填Ｅ２０２０Ｐポリアリールエーテルスルホンコーティングの光学測定を行った。Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド／１，３−ジオキソラン（２／１）溶媒溶液中の１０％（ｗ／ｗ）のカーボンブラック充填Ｅ２０２０Ｐポリアリールエーテルスルホンを剥離ライナーにコーティングした。このコーティング溶液の調製に関する詳細については、実施例２を参照されたい。１５０℃で５分間乾燥させた後、コーティングは約２０マイクロメートル厚となった。剥離ライナーをコーティングから取り除き、コーティングを分光計のエミッタとディテクタとの間に置いた。フィルムの透過率を測定した。
【００６９】
【表１】
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【００７０】
（実施例１）
混合溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドと１，３−ジオキソランとの２／１重量比の混合物中のＥＰ２０２０Ｐの２０％（ｗ／ｗ）溶液を調製した。ＥＰ２０２０Ｐが溶解し、溶液が完全に混合した後、シリンジを使用して、約２ｃｍ３の溶液をウエハ試験片、つまり、はんだボールバンプ付きの半導体ウエハの１００ｍｍ×１００ｍｍ片上に置いた。ウエハ片は、それぞれ直径約８５マイクロメートルのはんだボールの規則的配列を持つ、平坦なポリイミド表面を備えていた。２５秒間にわたって１，０００ｒｐｍのスピンコーティングによって、溶液を試験片に均一にコーティングした。ポリマー溶液でコーティングされたウエハ試験片を５分間にわたって１５０℃のオーブンで加熱して、コーティングを乾燥させた。
【００７１】
約２ｃｍ３の接着剤、接着剤配合物Ａを、シリンジによって試験片の乾燥ＥＰ２０２０Ｐ表面に付けた。２５秒間にわたって９７５ｒｐｍのスピンコーティングによって、接着剤を試験片に均一にコーティングした。結果として得られる、接着剤コーティング付きのウエハ試験片を、ウエハ支持システムボンダ、モデル番号ＷＳＳ  ８１０１Ｍ（カリフォルニア州フリーモント（Freemont）のタツモ社（Tazmo Co., LTD.）から入手可能）を使用して、直径１５１ｍｍ×厚さ０．７ｍｍのガラス支持体に接合した。ガラス支持体は、１マイクロメートル未満の厚さの光熱変換層、ＪＳ−５０００−００１２−５（日本国東京の住友スリーエム社（Sumitomo 3M Ltd.）から入手可能）を含むものであった。長さ６インチ（１５．２ｃｍ）のフュージョンシステムズ社（Fusion Systems）製Ｄバルブ、３００ワット／インチ（１１８．１Ｗ／ｃｍ）を使用して、接着剤配合物Ａ接着剤を２０秒間にわたって紫外線硬化させた。
【００７２】
通常の技術を用いて、ウエハ試験片の裏面を５０マイクロメートルの厚さまで研削した。接合したウエハと支持体との積重ね体を、利用者による裏面の熱サイクルを再現するように、６０分間にわたって２２０℃で加熱老化させた。ウエハ又はガラス支持体の層間剥離も、ポリアリールエーテルスルホンと接着剤配合物Ａ層との分離も観察されなかった。Ｐｏｗｅｒｌｉｎｅ  Ｅ  Ｓｅｒｉｅｓレーザー、１，０６４ｎｍ  ＹＡＧレーザー（ドイツ国シュツットガルト（Stuttgart）のロフィンジナーテクノロジーズ社（Rofin-Sinar Technologies, Inc.）から入手可能）を使用して、ウエハ支持システムデマウンタ、モデル番号ＷＳＳ  ８１０１Ｄ（カリフォルニア州フリーモント（Freemont）のタツモ社（Tazmo Co., LTD.）から入手可能）でウエハと支持体との積重ね体にレーザーラスターを行った。ラスタを、１６ワットの出力、２０００ｍｍ／ｓのラスタ速度で、ラスタピッチを２００マイクロメートルとして実施した。光熱変換層が分解され、ガラス支持体がウエハ試験片から除去された。
【００７３】
通常のテープ引き剥がしの方法を用いて、接着剤配合物Ａの接着剤をポリアリールエーテルスルホン層から分離した。平均引き剥がし力は１．２２Ｎ／２５ｍｍであったが、これは、市販のデボンダ工具で正常に自動で引き剥がすのに必要な引き剥がし力に対応する。３／１の重量比をなす混合溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド／１，３−ジオキソランを使用して、Ｅ２０２０Ｐポリアリールエーテルスルホンコーティングをウエハ基板表面から溶媒洗浄したところ、残存するポリアリールエーテルスルホンのない清浄なウエハ表面が得られた。スピン・スプレー技術を用いて洗浄を実施したが、このスピン・スプレー技術は、ウエハを約５００ｒｐｍで回転させながら、イリノイ州コールシティ（Coal City）のシカゴエアロゾル社（Chicago Aerosol）から入手可能なＰＲＥＶＡＬ噴霧器を使用して溶媒をウエハの表面にスプレーするというものであった。
【００７４】
（実施例２）
以下を除いて実施例１で説明したものと類似したＥ２０２０Ｐ溶液を、実施例２にコーティングした。ウエハ試験片に、Ｅ２０２０Ｐポリアリールエーテルスルホン、カーボンブラック、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド／１，３−ジオキソラン（２／１）溶媒溶液をコーティングした。１６部の溶媒に４部のＥ２０２０Ｐを加え、これらを混合してＥ２０２０Ｐを溶解させ、続いて２部のカーボンブラックを添加した。２，２５０ｒｐｍで動作する、サウスカロライナ州ランドラム（Landrum）のＦｌａｃｋＴｅｋ社（FlackTek Inc.）から入手可能なＨａｕｓｃｈｉｌｄ  ＳＰＥＥＤＭＩＸＥＲ  ＤＡＣ  ６００  ＦＶを使用して、４分間にわたってカーボンブラック−ポリアリールエーテルスルホン溶液を混合した。カーボンブラック−ポリアリールエーテルスルホン溶液をウエハ試験片にスピンコーティングした後、５分間にわたって１５０℃のオーブンに試験片を置くことによって、コーティングを乾燥させた。コーティング厚さは約２０マイクロメートルであった。この厚さで、コーティングは、１，０６４ｎｍ  ＹＡＧレーザー波長の約９９．９％の赤外線遮断、すなわち約０．１％の透過をもたらす。次いで、実施例１で説明したものと同じ溶媒とスピン・スプレー技術を用いて、カーボンブラック充填Ｅ２０２０Ｐポリアリールエーテルスルホンコーティングをウエハ基板表面から溶媒洗浄した。この溶媒洗浄により、残留するカーボンブラック又はポリアリールエーテルスルホンのない清浄なウエハ表面が得られた。
【００７５】
本発明に対する様々な修正形態及び代替形態が、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、当業者には明らかとなろう。理解されたいこととして、本発明が、本明細書に記載した説明のための実施形態及び実施例によって不適当に限定されることは意図されておらず、また、そのような実施例及び実施形態は、本願に記載した特許請求の範囲によってのみ限定されるよう意図された本発明の範囲と共に、単に一例として提示したものである。本開示で引用したすべての参考文献は、参照によってそのすべてが本明細書に組み込まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ−１】
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【図４ａ−２】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
2015513211.tif 000013
【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
2015513211.tif 000018
【図６ｅ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
2015513211.tif 000021
【図８】
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【図６ｆ】
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【国際調査報告】
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