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JP2014088523A - 半導体装置製造用接着シート及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置製造用接着シート及び半導体装置の製造方法 Download PDF

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JP2014088523A
JP2014088523A JP2012240292A JP2012240292A JP2014088523A JP 2014088523 A JP2014088523 A JP 2014088523A JP 2012240292 A JP2012240292 A JP 2012240292A JP 2012240292 A JP2012240292 A JP 2012240292A JP 2014088523 A JP2014088523 A JP 2014088523A
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Daisuke Uenda
大介 宇圓田
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Nitto Denko Corp
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Abstract

【課題】半導体ウェハを台座に良好に固定できるとともに、半導体ウェハから台座を容易に分離できる半導体装置製造用接着シートを提供する。
【解決手段】半導体ウェハを台座に固定するために用いられる半導体装置製造用接着シートであって、第1接着剤層と、多数の貫通孔を有する構造体及び/又は不織布状の構造体を骨格とする第2の層とを有し、前記第2の層の接着力が、前記第1接着剤層の接着力より低いことを特徴とする半導体装置製造用接着シートに関する。
【選択図】図6

Description

本発明は、半導体装置製造用接着シート及び半導体装置の製造方法に関する。
従来、半導体装置の製造工程において、台座上に半導体ウェハを仮固定した後、半導体ウェハに対してバックグラインドなどの所定の処理を行い、その後、半導体ウェハから台座を分離するといった工程が行なわれることがある。このような工程では、半導体ウェハから台座を容易に分離できることが重要である。
台座上に半導体ウェハを仮固定する方法として、液状の接着剤を使用することが知られている。液状の接着剤はスピンコートにより半導体ウェハ又は台座に塗布される。
特許文献1には、第1基板としてのデバイスウェハと第2基板としてのキャリアー基板とを強い接着結合を形成しない充填層を介して圧着するとともに、充填層の周縁に対して接合素材を充填して硬化することによりエッジボンドを形成して、第1基板と第2基板とを接着する方法が開示されている。
また、特許文献2には、イミド、アミドイミドおよびアミドイミド−シロキサンのポリマーおよびオリゴマーからなる群の中から選択される、オリゴマーおよびポリマーからなる群の中から選択される化合物を含む接合用組成物層を介して第1の基板と第2の基板とを接合する方法が開示されている。
特表2011−510518号公報 特表2010−531385号公報
特許文献1に記載の充填層や特許文献2に記載の接合用組成物層は、スピンコート等により塗布されている。しかしながら、接着に必要な厚さ10μm以上の層を塗布により形成すると、一般的に塗布面が粗くなり、凹凸追従性が悪く、所望の接着力が得られず、半導体ウェハを台座に充分に固定できない場合がある。
また、スピンコートにより塗布する場合、材料の大半が無駄になるといった問題がある。また、材料が接着用の粘度の高いものであるため、スピンコーターの汚れを取り除くには、労力を要する。
本発明は前記問題点に鑑みなされたものであり、半導体ウェハを台座に良好に固定できるとともに、半導体ウェハから台座を容易に分離できる半導体装置製造用接着シートを提供することを目的とする。また、該半導体装置製造用接着シートを用いた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
本願発明者は、下記の構成を採用することにより、前記の課題を解決できることを見出して本発明を完成させるに至った。
本発明は、半導体ウェハを台座に固定するために用いられる半導体装置製造用接着シートであって、第1接着剤層と、多数の貫通孔を有する構造体及び/又は不織布状の構造体を骨格とする第2の層とを有し、前記第2の層の接着力が、前記第1接着剤層の接着力より低い半導体装置製造用接着シートに関する。
前記接着シートはシート状であるため、スピンコートのように材料を無駄にすることがない。また、スピンコーターの汚れを取り除く必要がなく装置メンテナンスが容易である。前記接着シートはシート状であるため、スピンコートにより接着剤層を形成する場合に比べ、第1接着剤層表面を均一に形成でき、第1接着剤層の接着力を良好なものにできる。
前記接着シートは第1接着剤層を有するため半導体ウェハを台座に良好に固定できる。一方、第1接着剤層よりも接着力の低い第2の層を有するため、外力により、半導体ウェハから台座を容易に分離できる。
また、第2の層は、多数の貫通孔を有する構造体及び/又は不織布状の構造体を骨格とする層であり、例えば、金網などのメッシュ、不織布などにより形成できる。このため、接着シートの製造にあたり接着材料として第1接着剤層の接着剤組成物を用意すればよく、特許文献1のように充填層とエッジボンドの2種類の接着剤を用意する必要がない。
本発明において、第1接着剤層の接着力、及び第2の層の接着力とは、温度23±2℃、剥離速度300mm/minの条件下でのシリコンウェハに対する90°ピール剥離力をいう。なお、第1接着剤層が、イミド化や熱硬化等を行なうことにより接着させるものである場合、シリコンウェハに固定した状態(例えば、イミド化後や熱硬化後)における90°ピール剥離力をいう。第2の層についても同様である。具体的には実施例に記載の方法で測定できる。
前記貫通孔及び前記不織布状の構造体の多孔が接着剤組成物により充填されていることが好ましい。この場合、接着剤組成物が半導体ウェハ又は台座と接触する面積を、貫通孔を有する構造体の開口率や不織布状の構造体の密度などによってコントロールでき、低接着力の第2の層を容易に形成できる。
前記半導体装置製造用接着シートの少なくとも周辺部が前記第1接着剤層により形成されていることが好ましい。
前記接着シートの周辺部が第1接着剤層により形成されているため、この部分において良好に固定できる。
前記周辺部よりも内側の中央部が、前記第1接着剤層と前記第2の層との積層により形成されていることが好ましい。前記構成によれば、第1接着剤層のみからなる面で、半導体ウェハ又は台座を強固に固定できる。第1接着剤層及び第2の層を有する面で、半導体ウェハ又は台座を良好に固定できる。
また、前記接着シートは、第1接着剤層が周辺部に形成されているため、第1接着剤層を切断したり、第1接着剤層の接着力を低下させたりし易く、分離を容易に行うことができる。
前記接着シートは、前記周辺部よりも内側の中央部が、前記第2の層により形成されていることも好ましい。前記構成によれば、第1接着剤層及び第2の層を有する面で、半導体ウェハ又は台座を良好に固定できる。また、前記接着シートは、第1接着剤層が周辺部に形成されているため、第1接着剤層を切断したり、第1接着剤層の接着力を低下させたりし易く、分離を容易に行うことができる。
また、前記接着シートは、前記第1接着剤層と、前記第2の層との積層により形成されていることも好ましい。
本発明はまた、前記半導体装置製造用接着シートを用いて半導体ウェハを台座に固定する工程と、前記半導体ウェハから前記台座を分離する工程とを含む半導体装置の製造方法に関する。
本発明によれば、半導体ウェハを台座に良好に固定できるとともに、半導体ウェハから台座を容易に分離できる。
実施形態1の接着シートの断面図である。 実施形態1の接着シートの平面図である。 多数の貫通孔を有する構造体の平面図である。 第3の層を備える接着シートの断面図である。 実施形態2の接着シートの断面図である。 実施形態2の接着シートの平面図である。 実施形態3の接着シートの断面図である。 実施形態1の接着シートを用いて半導体ウェハを台座に固定した様子を示す模式図である。
[接着シート]
本発明の半導体装置製造用接着シートは、第1接着剤層と、多数の貫通孔を有する構造体及び/又は不織布状の構造体を骨格とする第2の層とを有し、前記第2の層の接着力が、前記第1接着剤層の接着力より低い。
以下、本発明の接着シートについて図面を参照しつつ説明する。
[実施形態1]
図1は、実施形態1の接着シート5の断面図である。図1に示すように、接着シート5は、周辺部54が第1接着剤層50により形成されるとともに、周辺部54よりも内側の中央部53が、第1接着剤層50と多数の貫通孔を有する構造体及び/又は不織布状の構造体を骨格とする第2の層51との積層により形成されている。すなわち、接着シート5は、第2の層51と、第2の層51上に第2の層51の上面及び側面を覆う態様で積層された第1接着剤層50とを有する。第2の層51の接着力は、第1接着剤層50の接着力よりも低い。
第1接着剤層50のみからなる面で、半導体ウェハ又は台座を強固に固定できる。第1接着剤層50及び第2の層51を有する面で、半導体ウェハ又は台座を良好に固定できる。
接着シート5は、接着力が低い第2の層51を有するため、例えば、第1接着剤層50を切断したり、接着力を低下させることで、外力により、半導体ウェハから台座を容易に分離できる。接着シート5は、第1接着剤層50が周辺部54に形成されているため、第1接着剤層50を切断したり、第1接着剤層50の接着力を低下させたりし易く、分離を容易に行うことができる。
接着シート5の厚さは特に限定されず、例えば、10μm以上であり、好ましくは50μm以上である。10μm以上であると、半導体ウェハ表面の凹凸に追従でき、隙間なく接着シートを充填できる。また、接着シート5の厚さは、例えば、500μm以下であり、好ましくは300μm以下である。500μm以下であると、厚みのばらつきや加熱時の収縮・膨張を抑制又は防止できる。
中央部53における第1接着剤層50の厚さは適宜設定できるが、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは0.5μm以上、更に好ましくは1μm以上である。また、該厚さは、好ましくは300μm以下であり、より好ましくは200μm以下である。
また、中央部53における第2の層51の厚さは適宜設定できる。
図2は、実施形態1の接着シート5の平面図である。図2に示すように、接着シート5は、平面視したときの形状が円形である。
接着シート5の直径は特に限定されない。例えば、接着シート5の直径は、台座の直径に対して+1.0〜−1.0mmが好ましい。
また、接着シート5を平面視したとき、第2の層51の形状が円形である。接着シート5を平面視したときの第2の層51の面積は、接着シート5を平面視したときの接着シート5の面積に対して、好ましくは10%以上、より好ましくは20%以上、更に好ましくは50%以上である。10%以上であると、周辺部54に形成された第1接着剤層50を切断したり、接着力を低下させたりし易く、半導体ウェハから台座を分離し易い。また、第2の層51の面積は、好ましくは99.95%以下、より好ましくは99.9%以下である。99.95%以下であると、半導体ウェハを台座に強固に固定できる。
第1接着剤層50の接着力は、例えば、温度23±2℃、剥離速度300mm/minの条件下でのシリコンウェハに対する90°ピール剥離力が、0.30N/20mm以上であることが好ましく、0.40N/20mm以上であることがより好ましい。0.30N/20mm以上であると、半導体ウェハを台座に良好に保持でき、バックグラインドなどを良好に行うことができる。また、該90°ピール剥離力の上限は、特に限定されず、大きいほど好ましいが、例えば、30N/20mm以下、好ましくは20N/20mm以下である。
第1接着剤層50を構成する接着剤組成物としては特に限定されないが、イミド基を有し、且つ、少なくとも一部にエーテル構造を有するジアミンに由来する構成単位を有するポリイミド樹脂を好適に使用できる。また、シリコーン樹脂も好適に使用できる。なかでも、耐熱性、耐薬性、糊残り性という点から、前記ポリイミド樹脂が好ましい。
前記ポリイミド樹脂は、一般的に、その前駆体であるポリアミド酸をイミド化(脱水縮合)することにより得ることができる。ポリアミド酸をイミド化する方法としては、例えば、従来公知の加熱イミド化法、共沸脱水法、化学的イミド化法等を採用することができる。なかでも、加熱イミド化法が好ましい。加熱イミド化法を採用する場合、ポリイミド樹脂の酸化による劣化を防止するため、窒素雰囲気下や、真空中等の不活性雰囲気下にて加熱処理を行なうことが好ましい。
前記ポリアミド酸は、適宜選択した溶媒中で、酸無水物とジアミン(エーテル構造を有するジアミンと、エーテル構造を有さないジアミンの両方を含む)とを実質的に等モル比となるように仕込み、反応させて得ることができる。
前記エーテル構造を有するジアミンは、エーテル構造を有し、且つ、アミン構造を有する端末を少なくとも2つ有する化合物である限り、特に限定されない。例えば、グリコール骨格を有するジアミンなどが挙げられる。
前記グリコール骨格を有するジアミンとしては、例えば、ポリプロピレングリコール構造を有し、且つ、アミノ基を両末端に1つずつ有するジアミン、ポリエチレングリコール構造を有し、且つ、アミノ基を両末端に1つずつ有するジアミン、ポリテトラメチレングリコール構造を有し、且つ、アミノ基を両末端に1つずつ有するジアミン等のアルキレングリコールを有するジアミンを挙げることができる。また、これらのグリコール構造の複数を有し、且つ、アミノ基を両末端に1つずつ有するジアミンを挙げることができる。
前記エーテル構造を有するジアミンの分子量は、100〜5000の範囲内であることが好ましく、150〜4800であることがより好ましい。前記エーテル構造を有するジアミンの分子量が100〜5000の範囲内であると、低温での接着力が高く、且つ、高温において剥離性を奏する第1接着剤層50をえやすい。
前記ポリイミド樹脂の形成には、エーテル構造を有するジアミン以外に、エーテル構造を有さないジアミンを併用することもできる。エーテル構造を有さないジアミンとしては、脂肪族ジアミンや芳香族ジアミンを挙げることができる。エーテル構造を有さないジアミンを併用することにより、被着体との密着力をコントロールすることができる。エーテル構造を有するジアミンと、エーテル構造を有さないジアミンとの配合割合は、モル比で、100:0〜10:90の範囲内にあることが好ましく、より好ましくは、100:0〜20:80であり、さらに好ましくは、99:1〜30:70である。前記エーテル構造を有するジアミンと前記エーテル構造を有さないジアミンとの配合割合が、モル比で、100:0〜10:90の範囲内にあると、高温での熱剥離性により優れる。
前記脂肪族ジアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、1,8−ジアミノオクタン、1,10−ジアミノデカン、1,12−ジアミノドデカン、4,9−ジオキサ−1,12−ジアミノドデカン、1,3−ビス(3−アミノプロピル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン(α、ω−ビスアミノプロピルテトラメチルジシロキサン)などが挙げられる。前記脂肪族ジアミンの分子量は、通常、50〜1,000,000であり、好ましくは100〜30,000である。
芳香族ジアミンとしては、例えば、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルプロパン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)−2,2−ジメチルプロパン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン等が挙げられる。前記芳香族ジアミンの分子量は、通常、50〜1000であり、好ましくは100〜500である。前記脂肪族ジアミンの分子量、及び、前記芳香族ジアミンの分子量は、GPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー)により測定し、ポリスチレン換算により算出された値(重量平均分子量)をいう。
前記酸無水物としては、例えば、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、4,4’−オキシジフタル酸二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物(6FDA)、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ピロメリット酸二無水物、エチレングリコールビストリメリット酸二無水物等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記酸無水物と前記ジアミンを反応させる際の溶媒としては、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、シクロペンタノン等を挙げることができる。これらは、単独で使用してもよく、複数を混合して用いてもよい。また、原材料や樹脂の溶解性を調整するために、トルエンや、キシレン等の非極性の溶媒を適宜、混合して用いてもよい。
前記シリコーン樹脂としては、例えば、過酸化物架橋型シリコーン系粘着剤、付加反応型シリコーン系粘着剤、脱水素反応型シリコーン系粘着剤、湿気硬化型シリコーン系粘着剤等が挙げられる。前記シリコーン樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。前記シリコーン樹脂を用いると、耐熱性が高くなり、高温下における貯蔵弾性率や粘着力が適切な値となり得る。前記シリコーン樹脂の中でも、不純物が少ない点で、付加反応型シリコーン系粘着剤が好ましい。
第1接着剤層50を構成する接着剤組成物は、他の添加剤を含有していてもよい。このような他の添加剤としては、例えば、難燃剤、シランカップリング剤、イオントラップ剤などが挙げられる。難燃剤としては、例えば、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、臭素化エポキシ樹脂などが挙げられる。シランカップリング剤としては、例えば、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランなどが挙げられる。イオントラップ剤としては、例えば、ハイドロタルサイト類、水酸化ビスマスなどが挙げられる。このような他の添加剤は、1種のみであっても良いし、2種以上であっても良い。
第2の層51は、多数の貫通孔56を有する構造体57及び/又は不織布状の構造体を骨格とする。図3は、多数の貫通孔56を有する構造体57の平面図である。図3に示すように、貫通孔56は、構造体57の厚さ方向(接着シート5の厚さ方向ともいえる)に貫通している。
多数の貫通孔56を有する構造体57の開孔率を調整することで、第2の層51の接着力を調整できる。具体的には、貫通孔56が後述の接着剤組成物により充填されている場合、開孔率を大きくすることで接着力を高くでき、開口率を小さくすることで接着力を低くできる。
構造体57の開孔率は、好ましくは5%以上であり、より好ましくは8%以上、更に好ましくは10%以上である。5%以上であると、貫通孔56に充填した接着剤組成物が被着体に到達でき、第2の層51の接着力を調整することが可能となる。
また、開孔率は、好ましくは98%以下であり、より好ましくは95%以下であり、更に好ましくは90%以下である。98%以下であると、第1接着剤層50と同じ接着剤組成物を貫通孔56に充填した場合でも、第2の層51の接着力を第1接着剤層50に比べて低くできる。
構造体57において、貫通孔56の形状(接着シート5を平面視したときの貫通孔56の形状)は特に限定されず、例えば、円形、楕円形、多角形等が挙げられる。貫通孔56の形状は全て同じであってもよく、異なっていてもよい。
接着シート5を平面視したとき、ひとつの貫通孔56の大きさ(面積)は、好ましくは70μm以上、より好ましくは100μm以上である。また、好ましくは20mm以下、より好ましくは7mm以下である。なお、貫通孔56の大きさは全て同じであってもよく、異なっていてもよい。
多数の貫通孔56を有する構造体57及び不織布状の構造体の材料は特に限定されない。例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、ランダム共重合ポリプロピレン、ブロック共重合ポリプロピレン、ホモポリプロレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル(ランダム、交互)共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド、ポリアミド、全芳香族ポリアミド、ポリフェニルスルフイド、アラミド(紙)、ガラス、ガラスクロス、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、セルロース系樹脂、シリコーン樹脂、紙等が挙げられる。また、鉄、銅、ニッケル、タングステン、アルミ、金、銀、銅、真鍮、丹銅、燐青銅、ニクロム、モネルメタル、ブロンズ、ステンレス(SUS)等の金属材料が挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。なかでも、多数の貫通孔56を有する構造体57である場合、耐熱性の点から、金属材料、前述のポリイミド樹脂、前述のシリコーン樹脂が好ましく、SUS、アルミがより好ましい。不織布状の構造体の場合、耐熱性、汚染性の点から、前述のポリイミド樹脂、前述のシリコーン樹脂、金属材料が好ましい。
多数の貫通孔56を有する構造体57及び不織布状の構造体の接着力は、低いほど好ましい、例えば、温度23±2℃、剥離速度300mm/minの条件下でのシリコンウェハに対する90°ピール剥離力が0.30N/20mm未満であることが好ましく、0.20N/20mm以下であることがより好ましく、0.10N/20mm以下であることが更に好ましい。0.30N/20mm未満であると、第2の層51を容易に剥離できる。該90°ピール剥離力の下限は、例えば、0N/20mm以上であり、0.001N/20mm以上である。
なお、多数の貫通孔56を有する構造体57及び不織布状の構造体が、イミド化や熱硬化等を行なうことにより接着させるものである場合、前記90°ピール剥離力は、シリコンウェハに固定した状態(例えば、イミド化後や熱硬化後)における90°ピール剥離力をいう。具体的には実施例に記載の方法で測定できる。
貫通孔56及び不織布状の構造体の多孔は、接着剤組成物により充填されていてもよく、充填されていなくともよい。構造体57の開口率や不織布状の構造体の密度などをコントロールすることによって低接着力の第2の層を容易に形成できるという点から、充填されていることが好ましい。
貫通孔56や不織布の多孔を充填する接着剤組成物としては特に限定されず、例えば、前述のポリイミド樹脂、前述のシリコーン樹脂などが挙げられる。
第2の層51の接着力は、第1接着剤層50の接着力よりも低い。第2の層51の接着力は、例えば、温度23±2℃、剥離速度300mm/minの条件下でのシリコンウェハに対する90°ピール剥離力が0.30N/20mm未満であることが好ましく、0.20N/20mm以下であることがより好ましい。0.30N/20mm未満であると、第2の層51を容易に剥離できる。該90°ピール剥離力の下限は、低いほど好ましいが、好ましくは0N/20mm以上であり、より好ましくは0.001N/20mm以上、更に好ましくは0.01N/20mm以上、特に好ましくは0.10N/20mm以上である。
第2の層51の接着力は、構造体57の開口率や不織布状の構造体の密度、貫通孔56や不織布の多孔に充填する接着剤組成物の種類、構造体57の材料等によって調整できる。
図4に示すように、接着シート5は、他の層が形成されたものであってもよい。図4は、第3の層55を備える接着シート5の断面図である。図4の接着シート5は、周辺部54及び中央部53にわたって、第3の層55が形成されている。第3の層55の接着力は、第1接着剤層50の接着力よりも低い。
第3の層55のみからなる面を半導体ウェハ又は台座に貼り付けた場合、接着シート5を容易に剥離できる。また、半導体ウェハ又は台座への糊残りを無くすことができ、洗浄工程を省略できる。
第3の層55の接着力は、第1接着剤層50の接着力よりも低ければ、特に制限されない。例えば、温度23±2℃、剥離速度300mm/minの条件下でのシリコンウェハに対する90°ピール剥離力が、0.30N/20mm未満であることが好ましく、0.20N/20mm以下であることがより好ましい。0.30N/20mm未満であると、糊残りなく剥離でき、半導体ウェハ等の洗浄工程を省略できる。また、該90°ピール剥離力の下限は、特に限定されず、例えば、0N/20mm以上であり、好ましくは0.001N/20mm以上である。0N/20mm以上であると、半導体ウェハを台座に保持できる。
第3の層55を構成する材料としては、第3の層55の接着力が、第1接着剤層50の接着力よりも低くなるように選択する限り、特に限定されず、例えば、前述のポリイミド樹脂、前述のシリコーン樹脂を好適に使用できる。なかでも、耐熱性、耐薬性、糊残り性という点から、前記ポリイミド樹脂が好ましい。
接着シート5の製造方法は特に限定されない。例えば、多数の貫通孔56を有する構造体57及びその周囲(構造体57の周囲の領域)に、第1接着剤層50を形成するための組成物を含む溶液を塗布して、貫通孔56を前記溶液で充填するとともに構造体57上及び構造体57の周囲に塗布層を形成することにより製造できる。この方法では、構造体57の周囲に形成された塗布層が周辺部54の第1接着剤層50となる。
なお、第2の層51が不織布状の構造体を骨格とする場合、不織布状の構造体及びその周囲に、第1接着剤層50を形成するための組成物を含む溶液を塗布して、不織布状の構造体の多孔を前記溶液で充填するとともに構造体上及び構造体の周囲に塗布層を形成することにより製造できる。この方法では、構造体の周囲に形成された塗布層が周辺部54の第1接着剤層50となる。
塗布する溶液の粘度は適宜設定できる。塗布量は適宜設定すればよい。
[実施形態2]
本発明の接着シートは、接着シート5の形状に限定されない。図5は、実施形態2の接着シート6の断面図である。図6は、実施形態2の接着シート6の平面図である。図5、6に示すように、接着シート6は、周辺部64が第1接着剤層60により形成されるとともに、周辺部64よりも内側の中央部63が、多数の貫通孔66を有する構造体を骨格とする第2の層61により形成されている。第2の層61の接着力は、第1接着剤層60の接着力よりも低い。
なお、第2の層61は不織布状の構造体を骨格とするものでもよい。
第1接着剤層60及び第2の層61を有する面で、半導体ウェハ又は台座を良好に固定できる。
接着シート6は、接着力が低い第2の層61を有するため、例えば、第1接着剤層60を切断したり、接着力を低下させることで、外力により、半導体ウェハから台座を容易に分離できる。接着シート6は、第1接着剤層60が周辺部64に形成されているため、第1接着剤層60を切断したり、第1接着剤層60の接着力を低下させたりし易く、分離を容易に行うことができる。
接着シート6の厚さは特に限定されず、例えば、実施形態1の接着シート5で例示したものが挙げられる。
図6に示すように、接着シート6は、平面視したときの形状が円形である。接着シート6の直径は特に限定されず、例えば、実施形態1の接着シート5で例示したものが挙げられる。また、接着シート6を平面視したときの第2の層61の面積は特に限定されず、例えば、実施形態1の接着シート5で例示したものが挙げられる。
第1接着剤層60の接着力としては、第1接着剤層50で例示したものが挙げられる。
第1接着剤層60の説明は、第1接着剤層50の内容と同様である。
第2の層61の接着力としては、第2の層51で例示したものが挙げられる。
第2の層61の説明は、第2の層51の内容と同様である。
接着シート6の製造方法は特に限定されない。例えば、多数の貫通孔66を有する構造体及びその周囲(構造体の周囲の領域)に、第1接着剤層60を形成するための組成物を含む溶液を塗布して、貫通孔66を前記溶液で充填するとともに構造体の周囲に塗布層を形成することにより製造できる。この方法では、構造体の周囲に形成された塗布層が周辺部64の第1接着剤層60となる。
なお、第2の層61が不織布状の構造体を骨格とする場合、不織布状の構造体及びその周囲に、第1接着剤層60を形成するための組成物を含む溶液を塗布して、不織布状の構造体の多孔を前記溶液で充填するとともに構造体の周囲に塗布層を形成することにより製造できる。この方法では、構造体の周囲に形成された塗布層が周辺部64の第1接着剤層60となる。
塗布する溶液の粘度は適宜設定できる。塗布量は適宜設定すればよい。
[実施形態3]
本発明の接着シートは、接着シート5、6の形状に限定されない。図7は、実施形態3の接着シート7の断面図である。図7に示すように、接着シート7は、第1接着剤層70と、多数の貫通孔を有する構造体及び/又は不織布状の構造体を骨格とする第2の層71との積層により形成されている。第2の層71の接着力は、第1接着剤層70の接着力よりも低い。
接着シート7は、第1接着剤層70を有するため半導体ウェハを台座に良好に固定できる。また、第1接着剤層70よりも接着力の低い第2の層71を有するため、外力により、半導体ウェハから台座を容易に分離できる。例えば、第1接着剤層70と第2の層71との境界に切り込みを入れて分離する方法等が挙げられる。
第1接着剤層70の厚さは特に限定されず、例えば、10μm以上であり、好ましくは50μm以上である。10μm以上であると、半導体ウェハ表面の凹凸を追従でき、接着シート7を隙間なく充填できる。また、第1接着剤層70の厚さは、例えば、500μm以下であり、好ましくは300μm以下である。500μm以下であると、厚みのばらつきや加熱時の収縮・膨張を抑制又は防止できる。
第2の層71の厚さは特に限定されず、例えば、1μm以上であり、好ましくは5μm以上である。1μm以上であると、台座との貼り合せが容易である。また、第2の層71の厚さは、例えば、500μm以下であり、好ましくは300μm以下である。500μm以下であると、厚みのばらつきや加熱時の収縮・膨張を抑制又は防止できる。
なお、接着シート7を平面視したときの形状は特に限定されないが、通常、円形である。
第1接着剤層70の接着力としては、第1接着剤層50で例示したものが挙げられる。
第1接着剤層70の説明は、第1接着剤層50の内容と同様である。
第2の層71の接着力は、例えば、温度23±2℃、剥離速度300mm/minの条件下でのシリコンウェハに対する90°ピール剥離力が0.30N/20mm未満であることが好ましく、0.20N/20mm以下であることがより好ましい。0.30N/20mm未満であると、半導体ウェハから台座を容易に分離できる。一方、該90°ピール剥離力の下限は、好ましくは0.001N/20mm以上であり、より好ましくは0.005N/20mm以上、更に好ましくは0.010N/20mm以上である。0.001N/20mm以上であると、半導体ウェハを台座に良好に固定でき、バックグラインドなどを良好に行うことができる。
第2の層71の説明は、第2の層51の内容と同様である。
接着シート7の製造方法は特に限定されない。例えば、多数の貫通孔を有する構造体に、第1接着剤層70を形成するための組成物を含む溶液を塗布して、貫通孔を前記溶液で充填するとともに構造体上に塗布層を形成することにより製造できる。
なお、第2の層71が不織布状の構造体を骨格とする場合、不織布状の構造体に、第1接着剤層70を形成するための組成物を含む溶液を塗布して、不織布状の構造体の多孔を前記溶液で充填するとともに構造体上に塗布層を形成することにより製造できる。
塗布する溶液の粘度は適宜設定できる。塗布量は適宜設定すればよい。
以上の説明では、平面視したときの形状が円形である接着シート5〜7を説明した。しかし、該形状は特に限定されず、多角形、楕円形等、他の形状でもよい。
また、平面視したとき、第2の層51、61、71の形状が円形である接着シート5〜7を説明した。しかし、該形状は特に限定されず、多角形、楕円形等、他の形状でもよい。
本発明の半導体装置製造用接着シートは、半導体ウェハを台座に固定するために用いられる。具体的には、後述の半導体装置の製造方法に好適に使用できる。
[半導体装置の製造方法]
本発明の半導体装置の製造方法は、接着シートを用いて半導体ウェハを台座に固定する工程と、半導体ウェハから台座を分離する工程とを含む。
以下の説明では、実施形態1の接着シート5を用いた場合について説明する。図8は、実施形態1の接着シート5を用いて半導体ウェハ3を台座1に固定した様子を示す模式図である。
まず、接着シート5を用いて半導体ウェハ3を台座1に固定する工程を行う。具体的には、接着シート5の第1接着剤層50及び第2の層51が表出している面を台座1に貼り付け、接着シート5の第1接着剤層50のみが表出している面を半導体ウェハ3の回路形成面に貼り付ける。
半導体ウェハ3としては特に限定されず、例えば、ゲルマニウムウエハ、ガリウム−ヒ素ウエハ、ガリウム−リンウエハ、ガリウム−ヒ素−アルミニウムウエハ、サファイアウェハ等の化合物半導体ウェハなどが挙げられる。なかでも、シリコンウェハが好ましい。
半導体ウェハ3として、回路形成面及び非回路形成面を有するものを使用する。また、シリコン貫通電極(through−silicon via)を有するものを好適に使用できる。通常、シリコン貫通電極を有するシリコンウェハは、後述のバックグラインドにより薄型化されるため、台座1に固定し、強度を補強することが望ましいからである。
半導体ウェハ3の厚さは特に限定されないが、例えば、400〜1200μmであり、好ましくは450〜1000μmである。
半導体ウェハ3の直径は特に限定されないが、例えば、75〜450mmである。このような半導体ウェハ3としては、市販の200mmウェハ、300mmウェハなどを使用できる。
台座1としては、特に限定されないが、シリコンウェハ、SiCウェハ、GaAsウェハ等の化合物ウェハ、ガラスウェハ、SUS、6−4Alloy,Ni箔、Al箔等の金属箔等が挙げられる。平面視で、丸い形状を採用する場合は、シリコンウェハ又はガラスウェハが好ましい。また、平面視で矩形の場合は、SUS板、又は、ガラス板が好ましい。
また、台座1として、例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、ランダム共重合ポリプロピレン、ブロック共重合ポリプロピレン、ホモポリプロレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル(ランダム、交互)共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、全芳香族ポリアミド、ポリフェニルスルフイド、アラミド(紙)、ガラス、ガラスクロス、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、セルロース系樹脂、シリコーン樹脂、紙等を用いることもできる。
台座1は、単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用しても良い。台座1の厚みは、特に限定されないが、例えば、通常10μm〜20mm程度である。
台座1の直径は特に限定されないが、例えば、100〜450mmである。このような台座1としては、市販の200mmウェハ、300mmウェハなどを使用できる。
貼り付け(固定)方法は特に限定されないが、圧着が好ましい。圧着は、通常、圧着ロール等の押圧手段により押圧しながら行われる。圧着の条件としては、例えば、20〜300℃、0.001〜10MPa、0.001〜10mm/secが好ましい。圧着時間は、通常0.1〜10分である。
圧着後、必要に応じて、第1接着剤層50をイミド化する。これにより、半導体ウェハ3を台座1に良好に固定できる。イミド化は従来公知の方法で行うことができ、例えば、150〜500℃、0.5〜5時間の条件でイミド化できる。
なお、第1接着剤層50のイミド化に加えて、貫通孔や不織布の多孔に充填された接着剤組成物をイミド化してもよく、多数の貫通孔を有する構造体又は不織布状の構造体をイミド化してもよい。
次いで、前記半導体ウェハ3をバックグラインドする。バックグラインドは、従来公知の方法で行うことができる。
バックグラインドした半導体ウェハの厚さは、例えば、1〜300μmであり、好ましくは5〜100μmである。
バックグラインドした後、半導体ウェハ3の非回路形成面(バックグラインドされた面)は加工することができる。加工方法としては、電極形成、金属配線形成、保護膜形成等が挙げられる。なお、当該加工により、シリコン貫通電極が形成されてもよい。
バックグラインドや加工などを行った後、半導体ウェハ3から台座1を分離する。
分離方法は特に限定されないが、第1接着剤層50を切断して分離する方法、第1接着剤層50の接着力を低下させて分離する方法が好適である。
切断方法は特に限定されず、例えば、接着シート5の側面から内側に向かって第1接着剤層50に切り込みを入れて第1接着剤層50を切断する方法が挙げられる。切断は、カッターやレーザー等従来公知の方法で行うことができる。
第1接着剤層50の接着力を低下させる方法は特に限定されず、溶剤により第1接着剤層50を溶解させる方法、加熱により接着力が低下する材料で第1接着剤層50を形成しておき、加熱により接着力を低下させる方法などが挙げられる。
以上の説明では、接着シート5を用いて半導体ウェハ3を台座1に固定する方法として、接着シート5の第1接着剤層50及び第2の層51が表出している面を台座1に貼り付け、接着シート5の第1接着剤層50のみが表出している面を半導体ウェハ3の回路形成面に貼り付ける方法を説明した。しかし、接着シート5を用いて半導体ウェハ3を台座1に固定する方法は特に限定されず、接着シート5の第1接着剤層50のみが表出している面を台座1に貼り付け、接着シート5の第1接着剤層50及び第2の層51が表出している面を半導体ウェハ3の回路形成面に貼り付ける方法などであってもよい。
また、半導体ウェハ3として、回路形成面及び非回路形成面を有するもの使用する場合について説明した。しかし、回路形成面及び非回路形成面を有するものに限定されず、両面が非回路形成面のものなどでもよい。
以下、本発明に関し実施例を用いて詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
実施例で使用した成分について説明する。
PMDA:ピロメリット酸二無水物(分子量:218.1)
DDE:4,4‘−ジアミノジフェニルエーテル(分子量:200.2)
D−4000:ハインツマン製のポリエーテルジアミン(分子量:4023.5)
DMAc:N,N−ジメチルアセトアミド
NMP:N−メチル−2−ピロリドン
D−2000:ハインツマン製のポリエーテルジアミン(分子量:1990.8)
BPDA:3,3´,4,4´−ビフェニルテトラカルボン酸ニ無水物
PPD:p−フェニレンジアミン
セパレータ(片面がシリコーン系剥離剤にて処理された長尺ポリエステルフィルム)
実施例1
窒素気流下の雰囲気において、1257gのDMAc中に、D−4000 365g、DDE 74g、及び、PMDA 100gを70℃で混合して反応させた後、室温(23℃)になるまで冷却し、第1接着剤溶液を得た。
表1の配合に従った点以外は第1接着剤溶液と同様の方法で第2接着剤溶液を得た。第2接着剤溶液を、セパレータに塗布し、90℃で3分間乾燥させ、第2接着剤溶液の塗布層を有するシートを作製した後、シート厚さ方向の貫通孔を多数形成し、孔あきシートを得た。孔あきシートを平面視したときの貫通孔の形状が円形であり、孔あきシートを平面視したときの各貫通孔の面積は、78.5μmであった。各貫通孔の直径は10μmであった。開口率は50%であった。
孔あきシート及びその周囲(孔あきシートの周囲の領域)に第1接着剤溶液を塗布し、貫通孔を第1接着剤溶液で充填するとともに、第1接着剤溶液の塗布層を形成した。その後、90℃で3分間乾燥させ、図1、2に示す実施形態1の形状の接着シートを得た。
接着シート全体の直径は200mm、厚さは100μmであった。
第2の層の直径は196mm、第2の層の厚さは1μmであった。
接着シートの中央部における第1接着剤層の厚さは99μmであった。
実施例2
表1の配合に従った点以外は実施例1と同様の方法で、第1接着剤溶液を得た。
孔あきシートに代えて、開孔率80%のアルミメッシュを使用した点以外は実施例1と同様の方法で、図1、2に示す実施形態1の形状の接着シートを得た。
接着シート全体の直径は200mm、厚さは120.5μmであった。
第2の層の直径は198mm、第2の層の厚さは0.5μmであった。
接着シートの中央部における第1接着剤層の厚さは120μmであった。
実施例3
表1の配合に従い第1接着剤溶液及び第2接着剤溶液を得た点、孔あきシートを平面視したときの貫通孔の形状が三角形である点、各貫通孔の面積が7.0mmである点、及び開口率が10%である点以外は、実施例1と同様の方法で、図1、2に示す実施形態1の形状の接着シートを得た。
接着シート全体の直径は200mm、厚さは100μmであった。
第2の層の直径は197mm、第2の層の厚さは1μmであった。
接着シートの中央部における第1接着剤層の厚さは99μmであった。
比較例1
表1の配合に従った点以外は実施例1と同様の方法で、第1接着剤溶液を得た。
第1接着剤溶液を、セパレータに塗布し、90℃で3分間乾燥させ、第1接着剤からなる単層の接着シートを得た。接着シートは円形であり、直径200mm、厚さ150μmであった。
[第1接着剤層の接着力の測定]
接着シートの第1接着剤層(第1接着剤溶液の塗布層)のみからなる面を8インチシリコンウェハに貼り合せ、300℃で1.5時間の条件で窒素雰囲気中でイミド化させ、シリコンウェハ付き接着シートを得た。
シリコンウェハ付き接着シートを20mm幅、100mm長さに加工し、引張試験機(島津製作所製、オートグラフAGS−H)を用い、温度23℃、300mm/分にて90°ピール評価を行った。結果を表1に示す。
[孔あきシート及びアルミメッシュ(多数の貫通孔を有する構造体)の接着力の測定]
実施例1、3
実施例1、3の孔あきシートを8インチシリコンウェハに貼り合せ、300℃で1.5時間の条件で窒素雰囲気中でイミド化させ、シリコンウェハ付き孔あきシートを得た。
シリコンウェハ付き孔あきシートを20mm幅、100mm長さに加工し、引張試験機(島津製作所製、オートグラフAGS−H)を用い、温度23℃、300mm/分にて90°ピール評価を行った。結果を表1に示す。
実施例2
アルミメッシュを8インチシリコンウェハに貼り合せてシリコンウェハ付きアルミメッシュを得た。得られたシリコンウェハ付きアルミメッシュを20mm幅、100mm長さに加工し、引張試験機(島津製作所製、オートグラフAGS−H)を用い、温度23℃、300mm/分にて90°ピール評価を行った。結果を表1に示す。
[第2の層の接着力の測定]
接着シートから第2の層(孔あきシート又はアルミメッシュと、それらの貫通孔に充填された第1接着剤とからなる第2の層)を切り出し、切り出した第2の層を8インチシリコンウェハに貼り合せ、300℃で1.5時間の条件で窒素雰囲気中でイミド化させ、シリコンウェハ付き第2の層を得た。
シリコンウェハ付き第2の層を20mm幅、100mm長さに加工し、引張試験機(島津製作所製、オートグラフAGS−H)を用い、温度23℃、300mm/分にて90°ピール評価を行った。結果を表1に示す。
[プロセス耐性評価]
実施例1〜3
実施例1〜3の接着シートの第1接着剤層及び第2の層が表出している面を台座(直径200mm、厚さ726μmのシリコンウエハ)に貼り付けた。貼り付けは、温度90℃、圧力0.1MPaのロールラミネートにより行った。
次に、台座付き接着シートの接着シート面を、直径200mm、厚さ725μmのシリコンウエハの回路形成面に貼り付けた。貼り付けは、温度90℃、圧力0.1MPaで行った。貼り付け後、300℃で1.5時間、窒素雰囲気下で接着シートをイミド化した。これにより、台座、接着シート及びシリコンウェハが順次積層された積層体を得た。
得られた積層体を用いてバックグラインドを行い、バックグラインド中にシリコンウェハを充分に固定でき良好にバックグラインドできた場合を○、シリコンウェハを充分に固定できずバックグラインドできなかった場合を×として評価した。
比較例1
実施例1〜3と同様の方法により積層体を得て、プロセス耐性を評価した。
結果を表1に示す。
[剥離性評価]
前記プロセス耐性評価と同様の方法により、台座、接着シート及びシリコンウェハが順次積層された積層体を得た。
トムソン刃を用いて、接着シート層の側面から内側向かって切り込みを入れた。切り込みは、第2の層に達するまで行った。切り込みの後、積層体の上側(シリコンウェハ側)に配置した真空ピンセットを用いて、シリコンウェハを上方向に吸着した。吸着できた場合を○、吸着できなかった場合を×として評価した。結果を表1に示す。
Figure 2014088523
1 台座
3 半導体ウェハ
5 接着シート
50 第1接着剤層
51 第2の層
53 中央部
54 周辺部
55 第3の層
56 貫通孔
57 多数の貫通孔を有する構造体
6 接着シート
60 第1接着剤層
61 第2の層
63 中央部
64 周辺部
66 貫通孔
7 接着シート
70 第1接着剤層
71 第2の層

Claims (7)

  1. 半導体ウェハを台座に固定するために用いられる半導体装置製造用接着シートであって、
    第1接着剤層と、多数の貫通孔を有する構造体及び/又は不織布状の構造体を骨格とする第2の層とを有し、
    前記第2の層の接着力が、前記第1接着剤層の接着力より低いことを特徴とする半導体装置製造用接着シート。
  2. 前記貫通孔及び前記不織布状の構造体の多孔が接着剤組成物により充填されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置製造用接着シート。
  3. 前記半導体装置製造用接着シートの少なくとも周辺部が前記第1接着剤層により形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置製造用接着シート。
  4. 前記周辺部よりも内側の中央部が、前記第1接着剤層と前記第2の層との積層により形成されていることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置製造用接着シート。
  5. 前記周辺部よりも内側の中央部が、前記第2の層により形成されていることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置製造用接着シート。
  6. 前記第1接着剤層と、前記第2の層との積層により形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置製造用接着シート。
  7. 請求項1〜6のいずれか1に記載の半導体装置製造用接着シートを用いて半導体ウェハを台座に固定する工程と、
    前記半導体ウェハから前記台座を分離する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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