CN101177597A - 喷水激光切割用粘合片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种粘合片，其在喷水激光切割中，通过使来自液体流的液体的透过性更加良好并且稳定化，在芯片或IC部件等的剥离时不会产生缺损等缺陷，并且能够进行极薄的半导体晶片或材料的加工。该喷水激光切割用粘合片在基材膜上叠层了粘合剂层，基材膜包括由纤维形成的网状物。

Description

喷水激光切割用粘合片
技术领域
本发明涉及喷水激光切割(ウオ一タ一ジエツトダイシング)用粘合片，更详细地说，涉及在通过喷水激光来切割半导体晶片和/或半导体相关材料时为了进行固定而使用的喷水激光切割用粘合片。
背景技术
以往，半导体晶片和半导体相关材料等通过使用旋转刀片来切割，并分离为芯片和IC部件。在该切割工序中，通常，为了固定半导体晶片等而将半导体晶片粘接在粘合片上，并且，晶片等被切割为芯片状后，通过拾取从粘合片上剥离下来。
但是，在该方法中，由于切割刀片产生的物理应力，引起切飞(ダイフライ)或产生裂纹、碎片等缺陷，从而产生使这些芯片等的品质降低、该切割方法的生产性也降低这样的问题。特别是，近年来，由于需要电子装置小型化、薄膜化，因而成为更加严重的问题。
因此，作为代替使用切割刀片的半导体晶片等的切割技术，提出了使用激光束的切割方法，特别是使用由液体喷射引导的激光束进行的切断、穿孔、熔接、刻印和剥离等的材料加工方法(例如专利文献1)。在该方法中，由于晶片等只暴露于来自上方的水流，因而可以防止旋转刀片带来的物理应力而引起的切飞等。
另外，在使用该激光技术的切割方法中，存在由于利用水流而引起的芯片等容易从固定它们的粘合片上剥落的问题，对此，提出了可以适用于喷水激光切割的粘合片(例如，专利文献2)。
专利文献1：WO95/32834号
专利文献2：特开2001-316648号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于提供一种粘合片，该粘合片通过在喷水激光切割中使来自液体流的液体的透过性更加良好并且稳定化，在芯片或IC部件等的剥离时不会产生缺损等缺陷，并且能够进行极薄的半导体晶片或材料的加工。
解决课题的方法
本发明的喷水激光切割用粘合片是在基材膜上叠层了粘合剂层而形成的，其特征在于，基材膜包括由纤维形成的网状物。
在该喷水激光切割用粘合片中，基材膜优选由包括单丝或复丝的纤维制成织物而形成、或具有3～90％的空隙率、或具有10μm2～3.0mm2大小的孔、或断裂伸长率为100％以上、或具有超过0.1N/20mm的拉伸强度。
发明效果
采用本发明的喷水激光切割用粘合片，通过使用包含网孔的膜作为基材膜，对于非织造布和实施了穿孔加工的片，可以在比较大的尺寸下确保孔的大小和孔面积，因此，可以提供在喷水激光切割时，可以稳定地维持来自液体流的液体的透过性，并可以防止在芯片或IC部件等上引起切飞，或者产生裂纹、碎片等缺陷，能够进行极薄的半导体晶片或材料的加工的粘合片。
具体实施方式
本发明的喷水激光切割用粘合片主要包括基材膜和设置于其上的粘合剂层。这里，所谓喷水激光切割用粘合片是指在使用由液体流(通常为水流)引导的激光束的切割中使用，并且可以在切割时使来自该液体流的液体从粘合片的一侧表面流向另一侧表面的粘合片，所述液体例如是从粘合剂层侧直接或间接地向粘合片上供给规定压力以上的液体流时的液体。此时的规定压力通常可以为几MPa左右以上。
作为基材膜，可列举由纤维制成的织物(即，网状膜)等。作为该纤维，可列举聚合物纤维、合成纤维、天然纤维、无机纤维等。作为聚合物纤维，可列举含有合成树脂，例如聚乙烯和聚丙烯等聚烯烃(具体地，低密度聚乙烯、直链低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、拉伸聚丙烯、未拉伸聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物等)、聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯、EVA、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚酰胺、缩醛树脂、聚苯乙烯、聚砜、聚碳酸酯、尼龙、氟树脂、苯乙烯-丁二烯共聚物等橡胶成分的聚合物等；作为合成纤维，可列举聚合物纤维、人造丝或乙酸纤维素等；作为天然纤维，可列举棉、丝绸或羊毛等；作为无机纤维，可列举玻璃纤维或碳纤维等。这里所说的织物，通常是指经纱和纬纱以直角或规定的角度相交，与相邻的线比较紧密地连成平面的组织，可举出各种组织。基材膜优选由聚烯烃制成或包含由聚烯烃制成的层。由此，可以确保对激光切割的适当的强度和扩展性2个特性。这些可以制成一层或两层以上的多层结构。在单层的情况下，可以降低对水的阻抗，水的透过性更加良好。另外，这些纤维可以是单丝或复丝的任一种。通过使用丝而形成，对水的润湿性提高，脱水变得良好。为了使网孔的平均孔大小均匀，优选为单丝。纤维径优选直径为10～150μm左右，从液体的透过性的观点看，更加优选25～80μm左右。
基材膜中的网孔的开口径优选为5～800μm左右，特别是在假定被加工物为1mm以下的小芯片尺寸的情况下，更优选为5～500μm左右。所谓开口径，在网孔为大致圆形的情况下是指其直径，为多边形等的情况下是指其一边的长度。从其它观点看，网孔的大小为例如10μm2～3.0mm2左右，优选为25μm2左右以上、100μm2左右以上、1000μm2左右以上、0.1mm2左右以上，并且优选为3.0mm2左右以下、2.0mm2左右以下、1.1mm2左右以下。
另外，网状膜可以实施电晕放电处理、火焰处理、等离子体处理、溅射蚀刻处理或底涂(例如底漆(primer))、氟处理等表面处理；采用药剂的脱脂处理等，用以提高与粘合剂的粘合性。其中，优选实施底涂处理。从防止片的破损或半导体晶片等的加工中的切断，同时抑制制造成本的观点看，包含网孔膜的基材膜的厚度优选为10～400μm，更优选为30～250μm。
本发明的基材膜优选断裂伸长率超过100％，更优选为150％。这是因为通过基材膜伸长，在切割工序后，可以容易地从粘合片上拾取芯片等。
而且，基材膜优选拉伸强度超过0.1N/20mm，更优选高于0.3N/20mm。这是为了避免粘合片本身的破损和/或切断。
断裂伸长率和拉伸强度例如可以使用长度5.0cm、宽度20mm的试样通过拉伸试验机测定。进行试验时的拉伸速度在室温下为300mm/分(基于ASTM D1000)。断裂伸长率可以如下算出。
断裂伸长率＝(断裂时的长度-原来长度)/(原来长度)×100％，拉伸强度是断裂时的测定值。
粘合剂层由涂布在基材膜一面上的粘合剂层构成。该粘合剂可以是压敏型、热敏型、光敏型中的任意一种类型，但优选通过能量线照射而固化的类型的粘合剂。由此，可以容易地从被加工物上剥离下来。作为能量线，例如可以利用紫外线、可见光线、红外线等各种波长的能量线，但由于在切割中使用的激光束是400nm以下的激发波长或400nm以上的激发波长的激光等，因此优选使用不会由于照射所使用的切割装置的激光束而发生固化的粘合剂，所述400nm以下的激发波长的激光，例如：激发波长为248nm的KrF准分子激光、308nm的XeCI准分子激光、YAG激光的第三高次谐波(355nm)、第四高次谐波(266nm)；所述400nm以上的激发波长的激光，例如：可吸收经由多光子吸收过程得到的紫外线区域的光且可利用多光子吸收消融(abraion)进行20μm以下宽度的切割加工等的波长为750～800nm附近的钛蓝宝石激光等脉冲宽度为1e-9秒(0.000000001秒)以下的激光等。
作为粘合剂层的形成材料，可以使用含有橡胶类聚合物、(甲基)丙烯酸类聚合物等的公知的粘合剂，特别优选(甲基)丙烯酸类聚合物。由此，在制成光敏型粘合剂时，即使不添加用于能量线固化的特别的单体/低聚物成分等，也可以进行固化。
作为橡胶类聚合物，例如可以是天然橡胶(例如聚异戊二烯等)、合成橡胶(例如苯乙烯-丁二烯橡胶、聚丁二烯类、丁二烯-丙烯腈类、氯丁二烯类橡胶等)的任一种。
作为构成(甲基)丙烯酸类聚合物的单体成分，例如可举出，具有甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、异丁基、戊基、异戊基、己基、庚基、环己基、2-乙基己基、辛基、异辛基、壬基、异壬基、癸基、异癸基、十一烷基、月桂基、十三烷基、十四烷基、硬脂基、十八烷基以及十二烷基等碳原子数30以下，优选碳原子数4～18的直链或支链烷基的丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯。这些(甲基)丙烯酸烷基酯既可以单独使用也可以同时使用两种以上。
作为除上述以外的单体成分，例如可举出丙烯酸、甲基丙烯酸、(甲基)丙烯酸羧乙酯、(甲基)丙烯酸羧戊酯、衣康酸、马来酸、富马酸以及巴豆酸等含有羧基的单体、马来酸酐或衣康酸酐等酸酐单体、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、(甲基)丙烯酸6-羟己酯、(甲基)丙烯酸8-羟辛酯、(甲基)丙烯酸10-羟癸酯、(甲基)丙烯酸12-羟基月桂酯以及(甲基)丙烯酸(4-羟甲基环己基)甲酯等含有羟基的单体；苯乙烯磺酸、烯丙基磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酰胺丙磺酸、磺丙基(甲基)丙烯酸酯以及(甲基)丙烯酰氧基萘磺酸等含有磺酸基的单体；2-羟乙基丙烯酰基磷酸酯等含有磷酸基的单体；(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸N-羟甲基酰胺、(甲基)丙烯酸烷基氨基烷基酯(例如，甲基丙烯酸二甲基氨乙酯、甲基丙烯酸叔丁基氨乙酯等)、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰基吗啉、醋酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯腈等。这些单体成分既可以单独使用，也可以同时使用两种以上。
另外，为了(甲基)丙烯酸类聚合物的交联，可以任意使用多官能单体。作为多官能单体，例如可举出己二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇单羟基五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯以及聚氨酯(甲基)丙烯酸酯等。这些多官能单体既可以单独使用，也可以同时使用两种以上。从粘合特性等观点看，多官能单体的使用量优选为所有单体成分的30重量％以下，更优选为20重量％以下。
另外，优选使用具有碳-碳双键等能量线固化性官能团的单体和/或低聚物。
作为单体/低聚物，例如可举出，聚氨酯(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇单羟基五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯以及1，4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯等。它们既可以单独使用，也可以同时使用两种以上。它们的配合量没有特别限制，但如果考虑到粘合性，则相对于100重量份构成粘合剂的(甲基)丙烯酸类聚合物等基础聚合物，优选为5～500重量份左右，更优选为70～150重量份左右。
另外，在构成光敏型粘合剂时，优选使用光聚合引发剂。作为光聚合引发剂，例如可举出4-(2-羟基乙氧基)苯基(2-羟基-2-丙基)甲酮、α-羟基-α，α-甲基苯乙酮、甲氧基苯乙酮、2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2，2-二乙氧基苯乙酮、1-羟基环己基苯基酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙烷-1等苯乙酮类化合物；苯偶姻乙醚、苯偶姻异丙醚、甲氧苯甲酰甲基醚(anisoinmethyl ether)等苯偶姻醚类化合物；2-甲基-2-羟丙基苯酮等α-酮醇类化合物；苄基二甲基酮缩醇等酮缩醇类化合物；2-萘磺酰氯等芳香族磺酰氯类化合物；1-苯酮-1，1-丙二酮-2-(邻乙氧羰基)肟等光学活性肟类化合物；二苯甲酮、苯酰安息香酸、3，3’-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮等二苯甲酮类化合物；噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-甲基噻吨酮、2，4-二甲基噻吨酮、异丙基噻吨酮、2，4-二氯噻吨酮、2，4-二乙基噻吨酮、2，4-二异丙基噻吨酮等噻吨酮类化合物；樟脑醌、卤化酮、酰基氧化膦(acyl phosphinoxide)以及酰基膦酸酯等。它们既可以单独使用，也可以同时使用两种以上。光聚合引发剂的配合量相对于100重量份构成粘合剂的基础聚合物，优选为0.1～10重量份左右，更优选为0.5～5重量份左右。
而且，为了提高基础聚合物的重均分子量，可以任意添加交联剂。作为交联剂，可举出多异氰酸酯化合物、环氧化合物、氮杂环丙烷化合物、三聚氰胺树脂、尿素树脂、酸酐化合物(無水化合物)、多胺、含有羧基的聚合物等。它们既可以单独使用，也可以同时使用两种以上。使用交联剂时，考虑到不会使剥离粘合力过度降低，其使用量相对于100重量份基础聚合物，通常优选为0.01～5重量份左右。
另外，除上述成分以外，可以任意含有以往公知的增粘剂、防老剂、填充剂、防老剂、着色剂等添加剂。
丙烯酸类聚合物的制备例如可以使用溶液聚合法、乳液聚合法、本体聚合法、悬浮聚合法等公知的方法使一种或两种以上的单体或它们的混合物进行聚合。其中优选溶液聚合法。这里使用的溶剂例如可举出醋酸乙酯、甲苯等极性溶剂。溶液浓度通常为20～80重量％左右。
在聚合物的制备中，可以使用聚合引发剂。作为聚合引发剂，可以举出，过氧化氢、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化物等过氧化物类。优选单独使用，但也可以与还原剂组合制成氧化还原类聚合引发剂使用。作为还原剂，例如可举出，亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、铁、铜、钴盐等离子化的盐、三乙醇胺等胺类、醛糖、酮糖等还原糖等。另外，可以使用2，2’-偶氮双-2-甲基丙基脒酸盐、2，2’-偶氮双-2，4-二甲基戊腈、2，2’-偶氮双-N，N’-二亚甲基异丁基脒酸盐、2，2’-偶氮二异丁腈、2，2’-偶氮双-2-甲基-N-(2-羟乙基)丙酰胺等偶氮化合物。它们既可以单独使用，也可以同时使用两种以上。
反应温度通常为50～85℃左右，反应时间为1～8小时左右。
从防止对被加工物的污染等观点看，丙烯酸类聚合物特别优选低分子量物质的含量少者，丙烯酸类聚合物的数均分子量优选为30万以上，更优选为80万～300万左右。
粘合剂层的厚度可以在不会从被加工物上剥离的范围内适宜调整，但从能够确保充分的粘合强度，同时在从片上取下半导体晶片等后，可防止在该晶片等的背面残存不需要的粘合剂残渣，另外，由于粘结层的切断而能够使水容易地通过的观点考虑，粘合剂层的厚度优选1～50μm左右，更加优选3～20μm左右。由此，可以将在切割时由于照射激光束或液体流引起的振动而导致的粘合剂层的共振控制在最小限度，并可以抑制振幅，防止芯片的裂纹、碎片等。另外，可以确实地进行切割时的被加工物的固定。
另外，如后所述，粘合剂层与基材膜一样，优选含有穿孔。穿孔可以通过关于基材膜的后述方法中的任一种方法形成，优选通过与基材膜的穿孔同时形成，从而使基材膜和粘合剂层的穿孔大致一致。
本发明的粘合片可以利用该技术领域公知的片的制造方法形成。例如，首先，准备基材膜。接着将粘合剂与基材膜叠层。这时，既可以直接在基材膜上涂布，或者利用转移涂布方法叠层，也可以在基材膜上压延叠层粘合剂，所述转移涂布方法是：将粘合剂涂布在涂布了剥离剂的处理材料(プロセス材料)上，干燥后，在基材膜上叠层该粘合剂。这些涂布方法可以利用例如反向辊涂布法、凹版涂布法、帘式涂布法、口模涂布法、挤出以及其它在工业上应用的涂布法等各种方法。另外，准备的基材膜可以以基材膜的状态具有穿孔，也可以在基材膜上涂布粘合剂后形成。
本发明的粘合片优选具有1.5N/20mm以上、更优选3N/20mm以上的粘合强度。而且，优选不足10N/20mm、更优选不足8N/20mm。即，随着切割技术向使用喷水激光技术的变迁，对切割用粘合片的粘合力的临界意义发生了变化，其结果，即使通过较弱的粘合力，也可以在切割时确保晶片等的良好粘结，同时，可以防止芯片或部件从粘合片上剥离。此外，由于初期粘合力的降低，可以降低拾取时的芯片或IC部件等的缺损等缺陷。特别是，在光敏型粘合剂的情况下，可以有效且迅速、简便地降低照射能量线后的粘合剂的粘合力。另外，能量线照射后的粘合强度优选不足0.2N/20mm，更优选不足0.18N/20mm。
这里，粘合强度是在测定温度为23±3℃、剥离角度180°、剥离速度300mm/分(基于ASTM D1000)的条件下，在Si镜状晶片上测定时的值。
实施例
以下详细地说明本发明的喷水激光切割用粘合片的实施例。
(粘合剂层的形成)
在醋酸乙酯中，通过常规方法使60重量份丙烯酸甲酯、35重量份丙烯酸2-乙基己酯、5重量份丙烯酸共聚。由此，得到含有重均分子量为70万的丙烯酸类共聚物的溶液。
接着，在含有丙烯酸类共聚物的溶液中，添加100重量份使季戊四醇三丙烯酸酯和二异氰酸酯反应而得到的紫外线固化性低聚物(在25℃下的粘度为10Pa·sec)、3重量份光聚合引发剂(商品名“イルガキユア651”、チバ·スペシヤルテイ一·ケミカルズ公司制造)和2重量份多异氰酸酯化合物(商品名“コロネ一トL”、日本聚氨酯公司制造)，得到丙烯酸类紫外线固化型粘合剂溶液。
实施例
使用线径20μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的平均网孔开口径为30μm□(开孔面积30％)、50μm□(开孔面积55％)、100μm□(开孔面积85％)，平均厚度分别为45μm的网状膜作为基材，涂布上述制造的粘合剂，使厚度为10μm，制作激光加工用粘合片。
比较例1
在空隙率60％的聚丙烯制成的厚度80μm的非织造布上涂布上述得到的粘合剂，使厚度为10μm，制作粘合片。
比较例2
在空隙率80％的聚丙烯制成的厚度80μm的非织造布上涂布上述得到的粘合剂，使厚度为10μm，制作粘合片。
(评价)
使用实施例和比较例制作的粘合片切割硅晶片，比较加工时的芯片飞散数和芯片缺损的发生量。
算出在以下的切割条件下切割时的芯片飞散率(％)。
激光波长：1064nm
切割速度：50mm/s
激光直径：50μm
喷水压：40MPa
芯片大小：1mm×1mm
晶片大小：13.7cm(5英寸)
晶片厚度：150μm
芯片飞散的评价由正方形的1mm□芯片的飞散数算出。芯片的缺损由从芯片的截面方向观察在深度方向产生25μm以上的缺损的芯片数的比例算出。
[表1]
  基材膜   开口径/空隙率   芯片飞散率   芯片缺损发生率
实施例 网孔   30μm(30％)50μm(50％)100μm(85％)   0％(0/约14500个)0％(0/约14500个)0％(0/约14500个)   11.5％(23/200个)8.0％(16/200个)7.0％(14/200个)
比较例1   非织造布   60％   5.7％(862/约14500个)   23％(46/200个)
比较例2   非织造布   80％   2.3％(332/约14500个)   19％(38/200个)
由表1可知，基材膜包含网孔时，与非织造布相比，不管空隙率如何，均可以抑制芯片飞散率和芯片缺损发生率两者。特别是，来自于水流的水容易地将粘合片抽出，从而可以充分确保粘合剂和芯片间的粘合性，并确认了不会发生芯片飞散。
另一方面，在比较例1中，尽管空隙率比较大，但水的抽出不稳定，不能充分确保粘合剂和芯片间的粘合性，发生芯片飞散，同时还发生起因于粘合性降低的芯片的缺损。
工业实用性
本发明的喷水激光切割用粘合片不仅可以利用于由液体流导向的激光束能够进行切割的对象，即半导体相关材料(例如半导体晶片、BGA封装材料、印刷电路、陶瓷板、液晶装置用玻璃部件、片材、电路基板、玻璃基板、陶瓷基板、金属基板、半导体激光的发光/受光元件基板、MEMS基板或半导体封装材料等)等，而且对于所有种类的材料，都可以在广泛的范围内使用。

Claims (6)

1.一种喷水激光切割用粘合片，该粘合片是在基材膜上叠层粘合剂层而形成的，其中，基材膜包括由纤维形成的网状物。
2.权利要求1所述的喷水激光切割用粘合片，其中，基材膜是由包括单丝或复丝的纤维制成织物而形成的。
3.权利要求1所述的喷水激光切割用粘合片，其中，基材膜具有3～90％的空隙率。
4.权利要求1所述的喷水激光切割用粘合片，其中，基材膜具有10μm2～3.0mm2大小的孔。
5.权利要求1所述的喷水激光切割用粘合片，其中，基材膜的断裂伸长率为100％以上。
6.权利要求1所述的喷水激光切割用粘合片，其中，基材膜具有超过0.1N/20mm的拉伸强度。
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