CN115287004A - 一种用于半导体晶圆加工的胶带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于半导体晶圆加工的胶带及其制备方法，涉及功能薄膜技术领域。胶带的制备方法如下：在聚氯乙烯基膜的一面涂布离型树脂，经UV照射固化后，形成离型层；在聚氯乙烯基膜的另一面涂布隔离树脂，进行UV照射预固化，得到预固化隔离层；在预固化隔离层的表面涂布压敏胶树脂，进行UV照射固化，在聚氯乙烯基膜的另一面依次形成隔离层和压敏胶层，得到用于半导体晶圆加工的胶带；本发明的胶带的各功能层通过UV照射便可固化，无需进行加热烘烤过程，解决了聚氯乙烯基膜因发生热收缩而导致尺寸不稳定的问题，同时，在聚氯乙烯基膜和压敏胶层间设置了隔离层，可有效隔离聚氯乙烯基膜中的增塑剂向压敏胶层的迁移，从而避免污染晶圆的风险。
Description
技术领域
本发明涉及功能薄膜技术领域，尤其涉及一种用于半导体晶圆加工的胶带及其制备方法。
背景技术
基于“lift-off”原理的半导体晶圆加工工艺主要包含以下几个步骤：(1) 在晶圆衬底上涂上光刻胶层；(2)对负胶层进行图形化曝光，显影电路区域； (3)在衬底上表面蒸镀金属膜——电路区域直接蒸镀在衬底上，非电路区域则蒸镀在负胶上表面；(4)除去非电路区域的金属及负胶层。其中，上述步骤(4) 中去除金属的“撕金”工艺通常需要采用带有粘性的胶带对金属进行剥离操作，即在晶圆上表面覆盖粘贴胶带，随着胶带的揭除将负胶层上的金属一并剥除。
由于半导体晶圆加工的精细度很高，因此对胶带的品质也提出了较高的要求：一是胶带需要具有合适的粘性，过低则金属剥离不干净，过高则损害正常的电路金属线；二是剥离过程不会对晶圆造成残留污染；三是有良好的柔韧性和延展性；四是有良好的加工性和可操作性。
现有技术中，用于半导体晶圆加工用胶带通常采用柔性聚氯乙烯(PVC) 为基膜，通过在膜表面涂布压敏胶制成具有粘性的薄膜，但压敏胶涂布后需要热烘除去溶剂，加热会使PVC基膜发生收缩，影响其尺寸，所以通常采用转移涂布的方法，即先把压敏胶涂布在离型膜烘干后再转印到PVC上，工艺比较繁琐。此外，柔性PVC膜中通常含有大量增塑剂，随时间会转移到压敏胶层，在使用中会有污染晶圆的风险。
发明内容
针对背景技术提出的问题，本发明的目的在于提出一种用于半导体晶圆加工的胶带的制备方法，在制备过程中，各功能层通过UV照射便可固化，无需进行加热烘烤过程，解决了聚氯乙烯基膜因发生热收缩而导致尺寸不稳定的问题，同时，在聚氯乙烯基膜和压敏胶层间设置了隔离层，可有效隔离聚氯乙烯基膜中的增塑剂向压敏胶层的迁移，从而避免污染晶圆的风险。
本发明的另一目的在于提出一种用于半导体晶圆加工的胶带，从下到上依次包括离型层、聚氯乙烯基膜层、隔离层和压敏胶层，通过在聚氯乙烯基膜层和压敏胶层间设置了隔离层，可有效隔离聚氯乙烯基膜中的增塑剂向压敏胶层的迁移，从而避免污染晶圆的风险。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于半导体晶圆加工的胶带的制备方法，包括如下步骤：
(1)在聚氯乙烯基膜的其中一面涂布离型树脂，经UV照射固化后，在聚氯乙烯基膜的其中一面形成离型层，所述离型树脂的原料由氯乙烯、丙烯酸酯和有机硅共聚改性树脂组成；
(2)在聚氯乙烯基膜的另一面涂布隔离树脂，进行UV照射预固化，得到预固化隔离层，所述隔离树脂的原料由氯乙烯、多官能度丙烯酸酯和改性聚氨酯共聚改性树脂组成；
(3)在预固化隔离层的表面涂布压敏胶树脂，进行UV照射固化，在聚氯乙烯基膜的另一面依次形成隔离层和压敏胶层，得到用于半导体晶圆加工的胶带；所述压敏胶树脂的原料由丙烯酸酯和改性聚氨酯共聚改性树脂组成；
所述离型树脂、所述隔离树脂和所述压敏胶树脂分别为UV固化型树脂。
进一步的，在所述步骤(1)中，按质量百分数计算，所述离型树脂的原料由4～11％的氯乙烯、57～78％的丙烯酸酯和18～32％的有机硅共聚改性树脂组成。
进一步的，在所述步骤(2)中，按质量百分数计算，所述隔离树脂的原料由5～10％的氯乙烯、62～80％的多官能度丙烯酸酯和10～33％的改性聚氨酯共聚改性树脂组成。
进一步的，所述多官能度丙烯酸酯中单体平均官能度数量为2～6。
进一步的，在所述步骤(2)中，在聚氯乙烯基膜的另一面涂布隔离树脂，进行UV照射预固化，使隔离树脂的交联度达到30～50％，得到预固化隔离层。
进一步的，在所述步骤(3)中，按质量百分数计算，所述压敏胶树脂的原料由80～95％的丙烯酸酯和5～20％的改性聚氨酯共聚改性树脂组成。
进一步的，在所述步骤(1)、所述步骤(2)和所述步骤(3)中，UV照射的强度为100～180W/cm，能量密度400～1000mJ/cm2。
一种用于半导体晶圆加工的胶带，使用上述的用于半导体晶圆加工的胶带的制备方法制备得到，从下到上依次包括离型层、聚氯乙烯基膜层、隔离层和压敏胶层。
上述技术方案具有以下有益效果：
1、本技术方案用于半导体晶圆加工的胶带的所有功能涂层，即离型层、隔离层和压敏胶层的材料均采用UV固化型树脂，通过UV照射便可固化，无需进行加热烘烤过程，避免了常规技术中的加热烘烤过程，避免了聚氯乙烯基膜因发生热收缩而导致尺寸不稳定的问题。同时，本技术方案在聚氯乙烯基膜和压敏胶层间设置了隔离层，隔离层的原料中包括高交联密度的多官能度丙烯酸酯，可有效隔离聚氯乙烯基膜中的增塑剂向压敏胶层的迁移，避免在粘贴晶圆的时候析出增塑剂或影响压敏胶的内聚力，从而避免污染晶圆的风险。
2、由于隔离树脂的原料由氯乙烯、多官能度丙烯酸酯和改性聚氨酯共聚改性树脂组成，压敏胶树脂的原料由丙烯酸酯和改性聚氨酯共聚改性树脂组成；隔离树脂采用和压敏胶树脂相近的树脂，使二者有良好的相容性，步骤(2)和步骤(3)利用分步固化的方法，可使压敏胶树脂和隔离树脂形成部分渗透缠绕的作用，加强了压敏胶层的粘基力，避免在撕金过程中造成胶层剥离而污染晶圆。
具体实施方式
下面结合具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。
一种用于半导体晶圆加工的胶带的制备方法，包括如下步骤：
(1)在聚氯乙烯基膜的其中一面涂布离型树脂，经UV照射固化后，在聚氯乙烯基膜的其中一面形成离型层，所述离型树脂的原料由氯乙烯、丙烯酸酯和有机硅共聚改性树脂组成；
(2)在聚氯乙烯基膜的另一面涂布隔离树脂，进行UV照射预固化，得到预固化隔离层，所述隔离树脂的原料由氯乙烯、多官能度丙烯酸酯和改性聚氨酯共聚改性树脂组成；
(3)在预固化隔离层的表面涂布压敏胶树脂，进行UV照射固化，在聚氯乙烯基膜的另一面依次形成隔离层和压敏胶层，得到用于半导体晶圆加工的胶带；所述压敏胶树脂的原料由丙烯酸酯和改性聚氨酯共聚改性树脂组成；
所述离型树脂、所述隔离树脂和所述压敏胶树脂分别为UV固化型树脂。
现有技术中，用于半导体晶圆加工用胶带通常采用聚氯乙烯(PVC)为基膜，通过在膜表面涂布压敏胶制成具有粘性的薄膜，但压敏胶涂布后需要热烘除去溶剂，加热会使PVC基膜发生收缩，影响其尺寸，所以通常采用转移涂布的方法，即先把压敏胶涂布在离型膜烘干后再转印到PVC上，工艺比较繁琐，此外，柔性聚氯乙烯膜中通常含有大量增塑剂，随时间会转移到压敏胶层，在使用中会有污染晶圆的风险。
值得说明的是，本技术方案用于半导体晶圆加工的胶带的所有功能涂层，即离型层、隔离层和压敏胶层的材料均采用UV固化型树脂，通过UV照射便可固化，无需进行加热烘烤过程，避免了常规技术中的加热烘烤过程，避免了聚氯乙烯基膜因发生热收缩而导致尺寸不稳定的问题。同时，本技术方案在聚氯乙烯基膜和压敏胶层间设置了隔离层，隔离层的原料中包括高交联密度的多官能度丙烯酸酯，可有效隔离聚氯乙烯基膜中的增塑剂向压敏胶层的迁移，避免在粘贴晶圆的时候析出增塑剂或影响压敏胶的内聚力，从而避免污染晶圆的风险，而且，由于隔离树脂的原料由氯乙烯、多官能度丙烯酸酯和改性聚氨酯共聚改性树脂组成，压敏胶树脂的原料由丙烯酸酯和改性聚氨酯共聚改性树脂组成；隔离树脂采用和压敏胶树脂相近的树脂，使二者有良好的相容性，步骤 (2)和步骤(3)利用分步固化的方法，可使压敏胶树脂和隔离树脂形成部分渗透缠绕的作用，加强了压敏胶层的粘基力，避免在撕金过程中造成胶层剥离而污染晶圆。
采用本技术方案的胶带不仅能解决现有聚氯乙烯基膜因发生热收缩而导致尺寸不稳定的问题，而且能解决现有用于半导体晶圆加工的胶带在使用中会有污染晶圆的风险的问题。
具有的，在聚氯乙烯基膜背对隔离层的一面设置有离型层，能够防止交代在收卷时，压敏胶层粘连背面，使得在使用过程中更容易解卷，方便使用，离型层由UV固化离型树脂所组成，具体是由氯乙烯、丙烯酸酯和有机硅共聚改性树脂组成，离型层中的含氯组分与聚氯乙烯基膜具有良好的相容性，提高离型层在聚氯乙烯基膜上的附着力，丙烯酸酯提供离型层力学骨架支撑，有机硅树脂提供离型层表面润滑性，能够降低表层离型力。
优选的，本技术方案中的聚氯乙烯基膜的原料选自南亚塑胶工业股份有限公司PVC BG系列的产品或华苏塑料有限公司的产品，选用以上产品使得聚氯乙烯基膜的拉伸强度≥20MPa，断裂伸长率≥250％，而且聚氯乙烯基膜具有力学各向同性，即沿不同方向对其进行拉伸，其拉伸强度偏差不超过10％，延伸率偏差不超过5％。
进一步的说明，在所述步骤(1)中，按质量百分数计算，所述离型树脂的原料由4～11％的氯乙烯、57～78％的丙烯酸酯和18～32％的有机硅共聚改性树脂组成。
值得说明的是，按质量百分数计算，本即使方案中，离型树脂的原料由 4～11％的氯乙烯、57～78％的丙烯酸酯和18～32％的有机硅共聚改性树脂组成，通过各原料的协调作用，使得离型层离型力低于5gf/25mm，从而可以防止在收卷时压敏胶层粘连背面，根据压敏胶层的粘接力大小控制离型树脂的各原料的含量，通过增加有机硅共聚改性树脂的含量，可以降低离型力，同时，通过离型层的交联度可以降低离型力。若离型树脂中氯乙烯比例过低，则离型层对聚氯乙烯基膜的附着力差，会增大离型层迁移至压敏胶层的风险；若氯乙烯的比例过高会影响离型效果和交联度，若UV离型剂中有机硅树脂含量过低不能满足离型力要求，过高会造成成本过大且影响交联聚合度；丙烯酸酯作为力学骨架支撑，若丙烯酸酯的含量过低会使离型层缺乏韧性和强度，若丙烯酸酯的含量过高，则相当于另外两种功能材料比例减少，会影响离型效果和附着力。
进一步的说明，在所述步骤(2)中，按质量百分数计算，所述隔离树脂的原料由5～10％的氯乙烯、62～80％的多官能度丙烯酸酯和10～33％的改性聚氨酯共聚改性树脂组成。
具体来说，隔离层的设置是为了防止PVC基材中的增塑剂迁移至压敏胶层，而导致晶圆污染。隔离层中的隔离树脂为UV固化型树脂，具体的，隔离树脂由氯乙烯、多官能度丙烯酸酯和改性聚氨酯共聚改性树脂组成，其中，氯乙烯提供对PVC基材层良好的相容性，提高隔离层在基材上的附着力，多官能度丙烯酸酯作为隔离层的力学骨架支撑以及交联位点，形成致密交联结构起隔离作用，改性聚氨酯树脂用以调节隔离层的柔韧性和粘弹性。
按质量百分数计算，隔离树脂的原料由5～10％的氯乙烯、62～80％的多官能度丙烯酸酯和10～33％的改性聚氨酯共聚改性树脂组成，采用给配方能确保隔离层的交联度为不低于70％，若氯乙烯的含量过低会使隔离层对PVC基材附着力低，若氯乙烯的含量过高会增加对增塑剂的吸附力，不利于隔离效果；多官能度丙烯酸酯含量过低会使交联度偏低，不能满足隔离要求，太高会使隔离层缺乏韧性，易在卷曲时造成破裂从而影响隔离效果；若改性聚氨酯共聚改性树脂含量太低，会影响隔离层的韧性，同时隔离层的粘弹性不好也会影响压敏胶层在其上的附着，若改性聚氨酯共聚改性树脂的含量过高，则隔离层偏软、极性偏高，不能有效隔绝增塑剂迁移。
进一步的说明，所述多官能度丙烯酸酯中单体平均官能度数量为2～6。
值得指出的是，官能度丙烯酸酯中单体平均官能度数量过低使隔离层的交联度偏低，不能满足隔离要求，本技术方案中单体平均官能度数量为2～6，能有效提高隔离层的交联度。
进一步的说明，在所述步骤(2)中，在聚氯乙烯基膜的另一面涂布隔离树脂，进行UV照射预固化，使隔离树脂的交联度达到30～50％，得到预固化隔离层。
值得指出的是，在聚氯乙烯基膜的另一面涂布隔离树脂，进行UV照射预固化，通过控制固化时间，使隔离树脂的交联度达到30～50％，在进行UV照射预固化中，若隔离树脂交联度过低，则无法满足步骤(3)中隔离层最终的交联度不低于70％的要求，而且，若进行UV照射预固化时固化不充分，会导致下一工序的涂布平整性；在进行UV照射预固化中，若隔离树脂的交联度过高，则下一工序中的压敏胶树脂难以渗透至隔离层，使压敏胶层的内聚力下降，在粘贴晶圆时有残胶风险。
具体的，在预固化隔离层的表面涂布压敏胶树脂，然后进行UV照射固化得到压敏胶层，也相当于对隔离树脂进行第二次UV照射固化，经UV固化后，隔离层的交联度不低于70％，且压敏胶层的聚合度不低于90％。
进一步的说明，在所述步骤(3)中，按质量百分数计算，所述压敏胶树脂的原料由80～95％的丙烯酸酯和5～20％的改性聚氨酯共聚改性树脂组成。
值得说明的是，压敏胶层用于对晶圆金属产生粘接力，在使用时，将胶带的压敏胶面粘贴于晶圆表面，通过揭除胶带将晶圆表面非电路区域的金属剥离，按质量百分数计算，压敏胶树脂的原料由80～95％的丙烯酸酯和5～20％的改性聚氨酯共聚改性树脂组成，通过限定丙烯酸酯和聚氨酯的比例，使得压敏胶层对金属的粘接力为90-300gf/25mm，粘接力过低，则在撕金过程中金属剥离不干净，过高则会损害正常的电路金属线。
在压敏胶树脂中丙烯酸酯主要起压敏作用，适当加入少量改性聚氨酯共聚改性树脂不仅可以提高对隔离层的附着力，防止剥离时胶层脱离，而且可以提高压敏胶层的内聚强度，降低残胶风险，同时可以改善压敏胶层的耐候性和耐水性等。
进一步的说明，在所述步骤(1)、所述步骤(2)和所述步骤(3)中， UV照射的强度为100～180W/cm，能量密度400～1000mJ/cm2。
一种用于半导体晶圆加工的胶带，使用上述的用于半导体晶圆加工的胶带的制备方法制备得到，从下到上依次包括离型层、聚氯乙烯基膜层、隔离层和压敏胶层。
实施例1-5
一种用于半导体晶圆加工的胶带，从下到上依次包括离型层、聚氯乙烯基膜层、隔离层和压敏胶层，用于半导体晶圆加工的胶带的制备方法包括如下步骤：
(1)在聚氯乙烯基膜的其中一面涂布离型树脂，经UV照射固化后，在聚氯乙烯基膜的其中一面形成离型层，按质量百分数计算，离型树脂的原料由 4～11％的氯乙烯、57～78％的丙烯酸酯和18～32％的有机硅共聚改性树脂组成；
(2)在聚氯乙烯基膜的另一面涂布隔离树脂，进行UV照射预固化，得到预固化隔离层，按质量百分数计算，隔离树脂的原料由5～10％的氯乙烯、62～80％的多官能度丙烯酸酯和10～33％的改性聚氨酯共聚改性树脂组成，其中，多官能度丙烯酸酯中单体平均官能度数量为4；
(3)在预固化隔离层的表面涂布压敏胶树脂，进行UV照射固化，在聚氯乙烯基膜的另一面依次形成隔离层和压敏胶层，得到用于半导体晶圆加工的胶带；按质量百分数计算，压敏胶树脂的原料由80～95％的丙烯酸酯和5～20％的改性聚氨酯共聚改性树脂组成；
其中，在步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中，UV照射的强度为150W/cm，能量密度700mJ/cm2。
具体的，按质量百分数计算，实施例1-5中离型树脂的原料组成、隔离树脂的原料组成和压敏胶树脂的原料组成如下表1所示：
表1实施例1-5的原料组成
具体的，通过胶带的常规检测方法检测实施例1-5中制备得到的用于半导体晶圆加工的胶带中离型层离型力、隔离层的交联度和压敏胶层对金属的粘接力，检测结果如下表2所示：
表2实施例1-5的检测结果
从表2的检测结果可知，实施例1-5制备得到的胶带中离型层的离型力均低于5gf/25mm，而且在实施例3-5中，离型层的离型力仅为1.5～3gf/25mm，可以有效防止在收卷时压敏胶层粘连背面；同时实施例1-5制备得到的胶带中隔离层的交联度均大于70％，可以满足隔离要求；从检测结果可以看出，实施例 1-5制备得到的胶带中压敏胶层对金属的粘接力为165～225gf/25mm，在撕金过程中可以有效地将金属剥离，同时不会损害正常的电路金属线。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于半导体晶圆加工的胶带的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在聚氯乙烯基膜的其中一面涂布离型树脂，经UV照射固化后，在聚氯乙烯基膜的其中一面形成离型层，所述离型树脂的原料由氯乙烯、丙烯酸酯和有机硅共聚改性树脂组成；
(2)在聚氯乙烯基膜的另一面涂布隔离树脂，进行UV照射预固化，得到预固化隔离层，所述隔离树脂的原料由氯乙烯、多官能度丙烯酸酯和改性聚氨酯共聚改性树脂组成；
(3)在预固化隔离层的表面涂布压敏胶树脂，进行UV照射固化，在聚氯乙烯基膜的另一面依次形成隔离层和压敏胶层，得到用于半导体晶圆加工的胶带；所述压敏胶树脂的原料由丙烯酸酯和改性聚氨酯共聚改性树脂组成；
所述离型树脂、所述隔离树脂和所述压敏胶树脂分别为UV固化型树脂。
2.根据权利要求1所述的用于半导体晶圆加工的胶带的制备方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，按质量百分数计算，所述离型树脂的原料由4～11％的氯乙烯、57～78％的丙烯酸酯和18～32％的有机硅共聚改性树脂组成。
3.根据权利要求1所述的用于半导体晶圆加工的胶带的制备方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，按质量百分数计算，所述隔离树脂的原料由5～10％的氯乙烯、62～80％的多官能度丙烯酸酯和10～33％的改性聚氨酯共聚改性树脂组成。
4.根据权利要求3所述的用于半导体晶圆加工的胶带的制备方法，其特征在于，所述多官能度丙烯酸酯中单体平均官能度数量为2～6。
5.根据权利要求4所述的用于半导体晶圆加工的胶带的制备方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，在聚氯乙烯基膜的另一面涂布隔离树脂，进行UV照射预固化，使隔离树脂的交联度达到30～50％，得到预固化隔离层。
6.根据权利要求1所述的用于半导体晶圆加工的胶带的制备方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，按质量百分数计算，所述压敏胶树脂的原料由80～95％的丙烯酸酯和5～20％的改性聚氨酯共聚改性树脂组成。
7.根据权利要求1所述的用于半导体晶圆加工的胶带的制备方法，其特征在于，在所述步骤(1)、所述步骤(2)和所述步骤(3)中，UV照射的强度为100～180W/cm，能量密度400～1000mJ/cm2。
8.一种用于半导体晶圆加工的胶带，其特征在于，使用权利要求1-8任意一项所述的用于半导体晶圆加工的胶带的制备方法制备得到，从下到上依次包括离型层、聚氯乙烯基膜层、隔离层和压敏胶层。
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