JP4550680B2 - 半導体ウエハ固定用粘着テープ - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハを半導体素子に切断分離するダイシング工程に使用する半導体ウエハ固定用粘着テープ(ダイシングテープ)に関する。

大径の状態で製造されたシリコン、ガリウムヒ素等の半導体ウエハを半導体素子(チップ)に切断分離(ダイシング)し、各半導体素子をリードフレームや基板等の支持部材に接着(ダイボンディング)する工程として、近年、フィルム状接着剤いわゆるダイボンディングフィルムのウエハ裏面貼付け方式が多く採用されている。
ダイボンディングフィルムを用いて半導体装置を製造する場合、まず（１）半導体ウエハ裏面にダイボンディングフィルムを貼付け、（２）さらにダイボンディングフィルムの他面にダイシングテープを貼り合わせ、（３）その後前記ウエハからダイシングによって半導体素子をチップ化し、（４）チップ化したダイボンディングフィルム付き半導体素子をピックアップし（５）それを支持部材に接合(ダイボンディング)し、（６）その後加熱、硬化、ワイヤボンドなどの工程を経ることにより半導体装置が得られることとなる。

このダイボンディングフィルムは、ダイボンディングフィルム付き半導体素子を支持部材に接合するため、ダイボンディングフィルムを個片化する装置を必要とせず、従来のペースト用の組立装置をそのままあるいは熱盤を付加するなどの装置の一部を改良することにより使用できる。そのため、ダイボンディングフィルムを用いた組立方法の中で製造コストが比較的安く抑えられる方法として採用されている。
この工程で使用されるウエハ固定用にダイシングテープについては、種々提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
また更なる作業工程の簡略化が求められた場合には、ダイボンディングフィルムをダイシングテープ上に付設した一体型のシート(ダイシングダイボンディングシート)を作成し、これをウエハに貼り付ける方法が採用されている（例えば、特許文献３参照）。

特開平１０−７２５７３号公報 特開２００４−２２８４２０号公報 特開平８−５３６５５号公報

ここで上記の(３)ダイシング工程においては、半導体ウエハ及びダイボンディングフィルムがダイシングブレードにより切断されるブレードカット方式が用いられるのが一般的である。
この際ブレードは、ダイボンディングフィルムを完全に切断するためにダイシングテープへ２５μｍ〜３０μｍ程度切込んでいる。一般にダイシングテープの粘着剤層の厚さは１０μｍ、厚くとも２０μｍであるので、ブレードはダイボンディングフィルム付ウエハとともに粘着剤層を貫通し，基材フィルムの一部まで切断することとなる。
この時、ダイボンディングフィルム及びダイシングテープの切削屑がチップに多く付着し、後続する半導体組立工程でチップのピックアップ不良を始めとする不具合が発生してしまう問題があった。
また、これまで利用されているダイシングテープでは、高速で切断分離されたチップでは半導体素子に欠け（チッピング）や亀裂（クラック）［以後、単にチッピングという場合がある］が生じ、不良品を発生する問題があった。
これらの問題は昨今、重要な問題のうちの１つとして捉えられ、これまでにも種々検討が行われてきたが、未だ満足できる手段が無いのが現状である。
そこで、本発明は、ダイボンディングフィルム付ウエハをダイシングする際に切削屑がチップに付着せず、且つチッピングの少ない半導体ウエハ固定用の粘着テープを提供することを目的とする。

前述した課題を解決するために鋭意検討した結果、ダイシング時にダイシングブレードが粘着テープの基材フィルムまで切断するのを回避できるテープがよいことを見出した。
すなわち、本発明は、
（１）厚さ５０〜２００μｍの基材フィルム上に、放射線硬化型アクリル系粘着剤層が厚さ２５μｍ以上で形成されてなり、その粘着剤層を形成する粘着剤は６０℃〜１００℃における貯蔵弾性率Ｇ’が６．０×１０^４Ｐａ以上で１．０×１０ ^６ Ｐａより小さく、ダイボンディングフィルム付半導体ウエハのダイボンディングフィルムを、該粘着剤層に固定してダイシングする際に用いられることを特徴とする半導体ウエハ固定用粘着テープ、
を提供するものである。

本発明の半導体ウエハ固定用粘着テープを用いることで、ダイシングの際にはダイボンディングフィルム及びダイシングテープの切削屑をチップに付着させることなく除去でき、しかも半導体素子にチッピングが入ることを極力抑えることができ、ピックアップの工程ではチップを容易に粘着剤層から剥離させることができので、チップのダイボンディングを不具合なく可能とするものである。

本発明の具体的な実施の形態について述べる。
本発明の半導体ウエハ固定用粘着テープは、ダイボンディングフィルム付ウエハをダイシングする際に用いられる粘着テープである。この粘着テープは、基材フィルム上に放射線硬化型アクリル系粘着剤層が形成されてなるダイシングテープであって、上記テープの粘着剤層が２５μｍ以上の厚さを有する。そして、その粘着剤の６０℃〜１００℃における貯蔵弾性率Ｇ’が６．０×１０^４Ｐａ以上である。その上限には制限はないが、あまり大きくなりすぎないように１．０×１０^６Ｐａより小さくする。
なお、ここで放射線とは、紫外線のような光線、または電子線などの電離性放射線を言う。

本発明の粘接着剤層を形成する放射線硬化型アクリル系粘着剤成分としては、放射線照射によって三次元網状化しうるものであれば特に制限は無く、例えば、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸−２−エチルヘキシル、メタクリル酸−２−エチルヘキシル、ペンテニルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、オリゴエステルアクリレート、スチレン、ジビニルベンゼン、４−ビニルトルエン、４−ビニルピリジン、Ｎ−ビニルピロリドン、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、１，３−アクリロイルオキシ−２−ヒドロキシプロパン、１，２−メタクリロイルオキシ−２−ヒドロキシプロパン、メチレンビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、トリス（β−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートのトリアクリレート、イソシアネート化合物、ウレタン（メタ）アクリレート化合物、ジアミン及びイソシアネート化合物、尿素メタクリレート化合物、側鎖にエチレン性不飽和基を有する放射線重合性共重合体が挙げられる。

他にも、ポリエステル型またはポリエーテル型などのポリオール化合物と多価イソシアナート化合物（例えば、２，４−トリレンジイソシアナート、２，６−トリレンジイソシアナート、１，３−キシリレンジイソシアナート、１，４−キシリレンジイソシアナート、ジフェニルメタン４，４−ジイソシアナートなど）を反応させて得られる末端イソシアナートウレタンプレポリマーに、ヒドロキシル基を有するアクリレートあるいはメタクリレート（例えば、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、ポリエチレングリコールメタクリレートなど）を反応させて得られるウレタンアクリレート系オリゴマーが挙げられる。
これらの放射線硬化成分は、単独で又は２種類以上を組み合わせても、使用することができる。

また、本発明の放射線硬化型アクリル系粘着剤には、紫外線等により硬化させる光重合開始剤を含有させることもできる。光重合開始剤としては、例えばイソプロピルベンゾインエーテル、イソブチルベンゾインエーテル、ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、クロロチオキサントン、ドデシルチオキサントン、ジメチルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシメチルフェニルプロパン等を挙げることができる。これら光重合開始剤の配合量は、アクリル系粘着剤成分１００質量部に対して０．０１〜５質量部が好ましい。

さらに、本発明の粘着テープの粘着剤については、６０℃〜１００℃における貯蔵弾性率Ｇ’が６．０×１０^４Ｐａ以上、好ましくは貯蔵弾性率Ｇ’が８．０×１０^４Ｐａ以上、さらに好ましくは１．０×１０^５Ｐａ以上である。そして、その貯蔵弾性率Ｇ’は高くても１．０×１０^６Ｐａ程度のものが望ましい。
６０℃〜１００℃における貯蔵弾性率Ｇ’が６．０×１０^４Ｐａ以上である場合には、ダイシング時にダイボンディングフィルムを鋭く切断することができ、チッピングが入りにくく、ダイボンディングフィルム付半導体チップのきれいな切断面を得ることができる。
貯蔵弾性率Ｇ’が６．０×１０^４Ｐａ未満である場合には、切削抵抗によって半導体チップに微小なチッピングが発生してしまうことを抑制することができなくなる。

本発明における半導体ウエハ固定用粘着テープの基材フィルムは通常、プラスチック、ゴムなどを用いるのが好ましく、放射線を透過する限りにおいて特に制限されるものでは無いが、光透過性の良いものを選択する必要がある。
このような基材として選択し得るポリマーの例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリブテン−１、ポリ−４−メチルペンテン−１、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、アイオノマーなどのα−オレフィンの単独重合体または共重合体あるいはこれらの混合物、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート等のエンジニアリングプラスチック、ポリウレタン、スチレン−エチレン−ブテンもしくはペンテン系共重合体、ポリアミド−ポリオール共重合体等の熱可塑性エラストマーが挙げられる。
また、基材フィルムはこれらの群から選ばれる２種以上の材料が混合されたものでもよく、これらが単層又は複層化されたものでもよい。

本発明の半導体ウエハ固定用粘着テープの基材フィルム厚は、特に制限されるものではないが、５０〜２００μｍの範囲のものが好ましい。薄すぎると貼合時のハンドリング性を損なう場合があり、また、厚すぎると高強度のためテープの剥離がしにくくなる。
また、粘着テープの粘着剤層の厚さは、２５μｍ以上、好ましくは３０μｍ以上であり、厚すぎると放射線硬化反応が進行しにくくなるので、厚くても５０μｍ程度以下とする。
層厚が薄すぎると、先にも記載したように基材フィルムを切断してしまうこととなり、本発明の目的を達成できなくなる。
なお、本発明の粘着テープには、粘着剤層側にポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)系、ポリエチレン系、その他剥離処理フィルム等周知のセパレーターを設ける。

本発明の粘着テープの被着体となるダイボンディングフィルムには種々あり、どのように製造されたものでもよく、特に限定されるものでは無い。その粘着剤に使用されるものは、公知のポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルイミド樹脂、フェノキシ樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、塩素化ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコンオリゴマー系等を挙げることができる。

次に、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。
放射線重合性炭素−炭素二重結合を有するアクリル系ポリマーＡ（ヨウ素価１、分子量２０万Ｍｗ、水酸基価３５ｍｇＫＯＨ／ｇ、酸価６ｍｇＫＯＨ／ｇ、Ｔｇ＝−２０℃）またはアクリル系ポリマーＢ（ヨウ素価１、分子量７０万Ｍｗ、水酸基価３５ｍｇＫＯＨ／ｇ、酸価６ｍｇＫＯＨ／ｇ、Ｔｇ＝−６５℃）１００質量部、ポリイソシアネート系硬化剤（日本ポリウレタン（株）製、商品名 コロネートＬ）３質量部に、光重合開始剤（２,２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン）２．５質量部を配合し、それぞれ粘着剤Ａおよび粘着剤Ｂを調製した。厚さ８０μｍのエチレン−酢酸ビニル共重合体フィルム上に乾燥膜厚が２０μｍあるいは３０μｍとなるようにそれぞれ上記粘着剤を塗布した後１１０℃で２分間乾燥し、半導体ウエハ固定用粘着テープを作成した。
ダイボンディングフィルムは、厚さ４０μｍのポリイミドを主成分とする接着剤フィルム（日立化成工業（株）製、商品名ＤＦ４０２−４０Ｂ１）を用いた。
なお、調製した粘着剤Ａおよび粘着剤Ｂの動的粘弾性を測定し、貯蔵弾性率Ｇ’を測定した。ずり方式の粘弾性装置（レオメトリックス製ＡＲＥＳ）により、周波数１Ｈｚ、昇温速度５℃／分の条件で測定を行い、７０℃の値を表１に示した。

このようにして作成された半導体ウエハ固定用粘着テープについて特性の評価試験を行った。各特性は次のように試験評価した。
６インチベアウエハ（肉厚１００μｍ）にダイボンディングフィルムを加熱貼合し、作成した粘着テープを常温貼合した後、ウエハをダイシングした。
（ダイシング条件）
ダイシング装置：ＤＩＳＣＯ社製、ＤＡＤ−３４０（商品名）
回転丸刃：ＤＩＳＣＯ社製、ＮＢＣ−ＺＨ２０５０−２７ＨＥＤＤ（商品名）
刃回転数：４０,０００ｒｐｍ
切削速度：１００ｍｍ／ｓ
切削水流量：２０ｍｌ／ｓ
粘着テープにおける切込み深さ：３０μｍ
ダイシングサイズ：５ｍｍ×５ｍｍ
１）ダイシング後のチップへの切削屑付着の有無の確認
ダイシング後のチップを無作為に５０個取り出し、その側面を顕微鏡（×２００）観察し、チップ側面への切削屑付着の有無を調べた。
２）ダイシング時のチッピング・クラックの評価
ダイシング後のチップを無作為に５０個取り出し顕微鏡（×２００）観察し、チップ側面に発生したチッピング（クラックを含む）の最大の長さを１辺ずつ測定し、その平均値を求めた。チッピングの長さはチップ端部からの深さとした。
各試験例の評価結果を次表に示した。

表１から明らかなように、比較例１では切削屑の付着の点では満足できるものであるが、チッピングの発生が大きく、また比較例２では切削屑の付着があり、ピックアップ不良やチップ外観の点で不十分である。
これに対し、実施例１は切削屑の付着およびチッピングの発生防止の両方で満足できるものである。

Claims (1)

1. 厚さ５０〜２００μｍの基材フィルム上に、放射線硬化型アクリル系粘着剤層が厚さ２５μｍ以上で形成されてなり、その粘着剤層を形成する粘着剤は６０℃〜１００℃における貯蔵弾性率Ｇ’が６．０×１０^４Ｐａ以上で１．０×１０ ^６ Ｐａより小さく、ダイボンディングフィルム付半導体ウエハのダイボンディングフィルムを、該粘着剤層に固定してダイシングする際に用いられることを特徴とする半導体ウエハ固定用粘着テープ。