CN1700411A - 半导体晶片表面保护膜及使用该保护膜的半导体晶片的保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种即使是半导体晶片被薄层化至厚度小于等于200μm的情况,也能够防止其破损的半导体晶片表面保护膜及使用该保护膜的半导体晶片的保护方法。本发明的半导体晶片表面保护用粘接膜,其为在基材膜的单表面形成有粘着剂层的半导体晶片表面保护用粘接膜,其特征在于,该基材膜含有贮存弹性模量在20℃~180℃温度范围内为1×107Pa~1×109Pa的层(A)。
Description
技术领域
本发明涉及半导体晶片表面保护膜、该保护膜的制造方法以及使用该保护膜的半导体晶片的保护方法。更详细地涉及磨削半导体晶片的电路未形成面及对磨削后的电路未形成面进行加工处理时有效防止半导体晶片破损、且能够提高生产率的半导体晶片表面保护膜、该保护膜的制造方法以及使用该保护膜的半导体晶片的保护方法。
背景技术
加工半导体晶片的工序经过对半导体晶片的电路形成面贴附半导体晶片表面保护用粘接膜的工序、加工半导体晶片的电路未形成面的工序、剥离半导体晶片表面保护用粘接膜的工序、分割切断半导体晶片的切割工序、将分割的半导体芯片接合到引线框的芯片焊接工序后,再进行将半导体芯片为了外部保护而用树脂密封的铸模工序等来构成。
以往的半导体晶片表面保护膜,主流为在树脂膜的单表面涂布粘着剂层的粘接膜,但近年来随着晶片薄层化技术的发展,从防止半导体晶片破损的角度考虑,提出了在磨削及加工处理半导体晶片的电路未形成面时也不用剥离粘接膜而由粘接膜支持半导体晶片的工艺(特开2001-372232、特开2002-012344)。进而,提出了加热工艺时也不用剥离粘接膜而进行的工艺(特开2002-075942)。并且,近年来由机械厂家提出了用一个机器进行晶片背面磨削工序、应力消除工序、向切割框的安装工序、胶带剥离工序的在线系统。但是,对应于这些加热工艺的粘接膜被指出存在弹性模量大引起的半导体晶片的破损及晶片输送不良、胶带切割不良、胶带剥离不良等问题。
近年来,半导体芯片的薄层化的要求越来越高,还期望厚度为20~100μm左右的芯片。从而,期望提出一种即使是如此被薄层化的半导体晶片也不会破损、并且以保护半导体晶片表面的形态进行高温工艺的半导体晶片表面保护膜及使用该保护膜的半导体晶片的保护方法。
发明内容
本发明的目的在于,鉴于上述问题而提供一种即使是半导体晶片被薄层化至厚度小于等于200μm的程度并加热到大于等于100℃的情况,也能够防止半导体晶片破损的半导体晶片表面保护膜、该保护膜的制造方法以及使用该保护膜的半导体晶片保护方法。
本发明人们进行潜心研究的结果,发现作为基材膜使用含有贮存弹性模量在20℃~180℃温度范围内为1×107Pa~1×109Pa的层(A)的膜的半导体晶片表面保护膜,可以解决上述课题,从而完成本发明。
即本发明的第一个发明是一种半导体晶片表面保护用粘接膜,其为在基材膜的单面表面形成有粘着剂层的半导体晶片表面保护用粘接膜,该基材膜含有贮存弹性模量在20℃~180℃温度范围内为1×107Pa~1×109Pa的层(A)。
如果所述粘着剂层在150℃时的贮存弹性模量至少为1×105Pa,且厚度为3~300μm,则在对半导体晶片的电路形成面粘贴半导体晶片保护用粘接膜的第一工序后加热半导体晶片的温度条件下,如在150℃左右的温度也能够充分发挥作为粘着剂的功能。并且,将半导体晶片保护用粘接膜从晶片的电路形成面(以下称为表面)剥离后,半导体晶片表面也不会发生残余胶等引起的污染。另外,从具有适当缓冲性的角度考虑也是优选的方案。
本发明的第二个发明是一种半导体晶片表面保护用粘接膜的制造方法,其特征在于,包括对基材膜的至少一层照射电磁波的工序、及在该基材膜的单表面形成粘着剂层的工序。
本发明的第三个发明是一种半导体晶片的保护方法,其特征在于,包括在半导体晶片的电路形成面隔着粘着剂层贴附所述半导体晶片表面保护用粘接膜的第一工序、磨削半导体晶片的电路未形成面的第二工序、及加工磨削后的半导体晶片的电路未形成面的第三工序。
根据使用本发明的使用了基材膜至少一层的贮存弹性模量在20℃~180℃温度范围内为1×107Pa~1×109Pa的基材膜的半导体晶片表面保护膜的一系列半导体的保护,即使是半导体晶片的厚度被薄层化至小于等于200μm的半导体晶片,也能够防止一系列工序中的半导体晶片的破损、污染等。
具体实施方式
下面,详细说明本发明。
本发明的半导体晶片表面保护膜是在含有至少一层贮存弹性模量在20℃~180℃温度范围内为1×107Pa~1×109Pa、优选为1×107Pa~5×108Pa的层(A)的基材膜的单表面形成有粘着剂层的半导体晶片表面保护膜。
如果在该温度范围贮存弹性模量不足1×107Pa,膜就会存在过软或具有粘附性等缺点,如果超过1×109Pa,膜就会过硬,存在膜切割性变差、磨削性变差、缓冲性变差、晶片加工装置内的机器人输送变得困难等缺点。
层(A)从在高温也不会具有粘附性等角度考虑优选一部分交联,使凝胶分率大于等于70%,更优选大于等于80%。
作为层(A)的形成方法,可以如由挤压成形等制作在180℃的贮存弹性模量不足1×107Pa的基材膜后,通过对该膜进行电磁波照射或等离子体处理,使贮存弹性模量在20℃~180℃温度范围处于1×107Pa~1×109Pa范围。然后,可以在其单面形成粘着剂层来制造保护膜。并且,也可以是制作基材膜后,对在其单面形成有粘着剂层的保护膜进行电磁波照射或等离子体处理来制造。当基材膜由两层或其以上构成时,可以在制作膜后,通过电磁波照射或等离子体处理其膜,使贮存弹性模量在20℃~180℃温度范围内成为1×107Pa~1×109Pa,并与未进行电磁波照射或等离子体处理的膜贴合来制造。
基材膜的厚度会影响到膜自身的强度,并且还会影响到背面加工时的晶片破损防止,因此优选根据晶片的表面段差、是否有冲击电极等来选择适宜的厚度。基材膜的厚度优选为20μm~300μm的程度。如果厚度过薄,则膜自身的强度减弱的同时,粘接膜对于晶片表面状的突起状物质无法充分地密合,对突起状物质的密合性就会不充分,磨削晶片背面时,对应于突起状物质的晶片背面可能会产生小凹陷。如果厚度过厚,则粘接膜的制作将变得困难,会影响生产率而导致制造成本增加。
作为构成层(A)的树脂,可以举出如聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸烷基酯共聚物(烷基的碳原子数为1~4)、乙烯-α烯烃共聚物、丙烯-α烯烃共聚物、聚丙烯等聚烯烃;聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯;聚酯弹性体、氨酯系等。层(A)是如通过对将这些树脂用浇铸成膜、吹塑成膜等而成膜的膜进行电磁波照射或等离子体处理来得到。
电磁波是指γ射线、X射线、紫外线、电子束等,作为照射装置,电子束照射装置可以举出株式会社NHV康普来森公司(コ一ポレ一シヨン社)制造的幕帘式电子束(エリアビ一ム)型电子束照射装置EBC-300-60或EBC200-100、扫描型电子束照射装置EPS-750等。
关于照射条件,加速电压优选根据膜厚度和需要进行处理的深度选择适当的加速电压。加速电压优选大于等于50kV。关于照射量,优选根据需要得到的膜的物性选择适当的照射量。照射量优选为50kGy~1000kGy。
基材膜由两层或其以上构成的情况,作为与所述层(A)粘合的膜,优选未进行电磁波照射的膜,具体讲,可以举出由聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸烷基酯共聚物(烷基的碳原子数为1~4)、乙烯-α-烯烃共聚物、丙烯-α-烯烃共聚物、聚丙烯等聚烯烃;聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯;聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜、聚乙烯、聚丙烯、氨酯、液晶及这些的混合树脂构成的树脂膜。
本发明中用于形成半导体晶片保护用粘接膜的粘着剂层的粘着剂,优选在半导体晶片的电路形成面粘贴半导体晶片保护用粘接膜的第一工序后加热半导体晶片的温度条件下,如在120℃左右的温度,也能够充分地发挥作为粘着剂的功能的物质。具体讲,可以举出丙烯酸系粘着剂、硅系粘着剂等。粘着剂层的厚度优选为3~300μm。粘着剂层优选把半导体晶片保护用粘接膜从晶片的电路形成面(以下叫做表面)剥离后,不在半导体晶片表面产生残余胶等引起的污染。
粘着剂层尤其优选为通过具有反应性官能团的交联剂、过氧化物、放射线等而高密度交联的物质,以使其即使经过了在半导体晶片的电路形成面粘贴半导体晶片保护用粘接膜后的加热工序,也不会使粘着力过分增大,并且不会增加半导体晶片表面的污染。进一步优选在半导体晶片的电路形成面粘贴半导体晶片保护用粘接膜后加热时,即使是在温度大于等于150℃的条件下进行加热处理,也不会出现由于粘着力上升而引起剥离不良的现象,并且不发生残余胶现象。因此,粘着剂层优选在150℃时的贮存弹性模量至少为1×105Pa。贮存弹性模量越高越好,但通常其上限为1×108Pa左右。
作为形成具有上述特性的粘着剂层的方法,举例说明使用丙烯酸系粘着剂的方法。粘着剂层,通过使用丙烯酸系粘着剂,以及用于提高凝聚力、调节粘着力的在一个分子中具有两个或两个以上官能团的交联剂的溶液或乳液来形成,所述丙烯酸系粘着剂是含有各自特定量的(甲基)丙烯酸烷基酯单体单元、具有能够与交联剂反应的官能团的单体单元、双官能性单体单元的乳化聚合共聚物。以溶液使用时,从由乳化聚合得到的乳液通过盐析等分离丙烯酸系粘着剂后,用溶剂等再溶解来使用。丙烯酸系粘着剂由于多数情况为分子量充分大、对溶剂的溶解性低、或者不溶解,因此从成本角度考虑也优选直接使用乳液。
作为用于本发明的丙烯酸系粘着剂,可以举出把丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、或它们的混合物作为主要单体(下面,叫做单体(A)),与含有具有能够与交联剂反应的官能团的共聚单体的单体混合物共聚而得到的物质。
单体(A)可以举出具有碳原子数1~12左右的烷基的丙烯酸烷基酯、或甲基丙烯酸烷基酯(下面,将它们统称为(甲基)丙烯酸烷基酯)。优选具有碳原子数1~8的烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯。具体讲,可以举出丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯等。这些可以单独使用,也可以混合两种或其以上使用。单体(A)的用量优选在成为粘着剂原料的全部单体总量中通常以10~98.9重量%的范围含有。更优选为85~95重量%。通过使单体(A)的用量处于上述范围,能够得到含有(甲基)丙烯酸烷基酯单体单元(A)10~98.9重量%,优选85~95重量%的聚合物。
作为形成具有能够与交联剂反应的官能团的单体单元(B)的单体(B),可以举出丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、中康酸、柠康酸、富马酸、马来酸、衣康酸单烷基酯、中康酸单烷基酯、柠康酸单烷基酯、富马酸单烷基酯、马来酸单烷基酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、叔丁基氨基乙基丙烯酸酯、叔丁基氨基乙基甲基丙烯酸酯等。优选丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺等。可以将它们的一种与上述主要单体共聚,也可以共聚两种或两种以上。具有能够与交联剂反应的官能团的单体(B)的用量优选在成为粘着剂原料的全部单体的总量中通常以1~40重量%的范围含有。进一步优选为1~10重量%。这样,能够得到具有组成与单体组成几乎相同的构成单元(B)的聚合物。
进一步,粘着剂层优选调节粘着力和剥离性,以使其在半导体晶片的背面加工、及对半导体晶片的电路形成面粘贴半导体保护用粘接膜后的加热工序时等的温度条件下,也能够充分发挥作为粘着剂的功能。作为其方案,为了维持乳液粒子的凝聚力优选也考虑粒子体的交联方式。
对于乳液粒子,为了使贮存弹性模量即使在150℃~200℃的温度条件下也大于等于1×105Pa,优选通过共聚双官能性单体(C)而改善交联方式,以维持凝聚力。能够良好地共聚的单体可以举出如甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸烯丙酯、二乙烯基苯、甲基丙烯酸乙烯酯、丙烯酸乙烯酯、以及例如两个末端为二丙烯酸酯或二甲基丙烯酸酯且主链的结构为丙二醇型(日本油脂株式会社制造,商品名:PDP-200、PDP-400、ADP-200、ADP-400)、四亚甲基醇型(日本油脂株式会社制造,商品名:ADT-250、ADT-850)及它们的混合型(日本油脂株式会社制造,商品名:ADET-1800、ADPT-4000)的物质等。
乳化聚合双官能性单体(C)时,其用量优选在全部单体中以0.1~30重量%的量含有。更优选为0.1~5重量%。这样能够得到具有组成与单体组成几乎相同的构成单元(C)的聚合物。
除了构成上述粘着剂的主要单体和具有能够与交联剂反应的官能团的共聚单体以外,还可以共聚具有表面活性剂性质的特定的共聚单体(下面称为聚合性表面活性剂)。共聚性表面活性剂在具有能够与主要单体及共聚单体进行共聚的性质的同时,乳化聚合时还起到乳化剂的作用。使用通过使用聚合性表面活性剂进行乳化聚合的丙烯酸系粘着剂的情况,通常不会产生表面活性剂引起的对半导体晶片表面的污染。还有,对于因粘着剂层而产生轻微污染的情况,也能够通过水洗半导体晶片表面来容易地去除。
作为这种聚合性表面活性剂,可以举出如在壬基酚聚氧乙烯醚的苯环中引入了聚合性的1-丙烯基的物质(第一工业制药株式会社制造,商品名:阿可阿龙(アクアロン)RN-10、RN-20、RN-30、RN-50等)、在壬基酚聚氧乙烯醚的硫酸酯的铵盐的苯环中引入了聚合性的1-丙烯基的物质(第一工业制药株式会社制造,商品名:阿可阿龙(アクアロン)HS-10、HS-20等)、及在分子内具有聚合性双键的磺基琥珀酸二酯系(花王株式会社制造,商品名:拉泰牧路(ラテムル)S-120A、同S-180A等)等。进-步也可以根据需要共聚醋酸乙烯酯、丙烯腈、苯乙烯等具有聚合性双键的单体。
作为丙烯酸系粘着剂的聚合反应机理,可以举出自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合等。如果考虑粘着剂的制造成本、单体的官能团的影响以及对半导体晶片表面的离子的影响等,优选由自由基聚合进行聚合。由自由基聚合进行聚合时,作为自由基聚合引发剂,可以举出过氧化苯甲酰、过氧化乙酰、过氧化异丁酰、过氧化辛酰、过氧化二叔丁基、过氧化二叔戊基等有机过氧化物;过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠等无机过氧化物;2,2’-偶氮二异丁腈、2,2’-偶氮二(2-甲基丁腈)、4,4’-偶氮二(4-氰基戊酸)等偶氮化合物。
由乳化聚合法进行聚合时,这些自由基聚合引发剂中,优选水溶性的过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠等无机过氧化物;同样为水溶性的4,4’-偶氮二(4-氰基戊酸)等分子内具有羧基的偶氮化合物。如果考虑对半导体晶片表面的离子的影响,更优选过硫酸铵、4,4’-偶氮二(4-氰基戊酸)等分子内具有羧基的偶氮化合物。特别优选4,4’-偶氮二(4-氰基戊酸)等分子内具有羧基的偶氮化合物。
用于本发明的在一个分子中具有两个或两个以上交联性官能团的交联剂,是为了与丙烯酸系粘着剂所具有的官能团反应来调节粘着力和凝聚力而使用。交联剂可以举出山梨糖醇聚缩水甘油醚、聚甘油聚缩水甘油醚、季戊四醇聚缩水甘油醚、二甘油聚缩水甘油醚、甘油聚缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚等环氧系化合物;四甲撑二异氰酸酯、六甲撑二异氰酸酯、三羟甲基丙烷的甲苯二异氰酸酯三加成物、聚异氰酸酯等异氰酸酯系化合物、三羟甲基丙烷-三-β-乙撑亚胺基丙酸酯、四羟甲基丙烷-三-β-乙撑亚胺基丙酸酯、N,N’-二苯基甲烷-4,4’-双(1-乙撑亚胺羧酰胺)、N,N’-六甲撑-1,6-双(1-乙撑亚胺羧酰胺)、N,N’-甲苯-2,4-双(1-乙撑亚胺羧酰胺)、三羟甲基丙烷-三-β-(2-甲基乙撑亚胺)丙酸酯等乙撑亚胺系化合物;N,N,N’,N’-四缩水甘油基间二甲苯二胺、1,3-双(N,N’-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷的四官能性环氧系化合物及六甲氧基羟甲基三聚氰胺等三聚氰胺系化合物。这些可以单独使用,也可以并用两种或两种以上。
交联剂的含量通常优选为交联剂中的官能团数不多于丙烯酸系粘着剂中的官能团数的程度的范围。但是,如在交联反应生成新的官能团的情况或交联反应慢的情况等,也可以根据需要过量含有。优选的含量为,对于100重量份丙烯酸系粘着剂,含有0.1~15重量份交联剂。如果含量过少,则粘着剂层的凝聚力不充分,在150℃时弹性模量将低于1×105Pa,耐热特性降低。因此,导致容易产生粘着剂层引起的残余胶、粘着力增高、把保护用粘接膜从半导体晶片表面剥离时自动剥离机发生剥离故障、完全损坏半导体晶片等现象。如果含量过多,则粘着剂层与半导体晶片表面的密合力减弱,在半导体晶片背面磨削工序中,磨削屑将进入到半导体晶片表面与粘着剂层之间,导致半导体晶片破损或污染半导体晶片表面。
用于本发明的粘着剂涂布液,除了上述的共聚了特定双官能性聚合物的丙烯酸系粘着剂以及交联剂以外,还可以为了调节粘着特性而在不影响本发明目的的范围内适当含有松香系、萜烯系树脂等粘着性赋予剂、各种表面活性剂等。并且,涂布液为乳液的情况,也可以在不影响本发明目的的范围内适当添加二乙二醇单烷基醚等成膜助剂。用作成膜助剂的二乙二醇单烷基醚及其衍生物,如果在粘着剂层中大量存在,则有可能污染半导体晶片表面至无法清洗的程度。因此,优选使用具有在粘着剂涂布液的干燥温度时挥发的性质的物质,尽量减少粘着剂层中的残留量。
本发明的半导体晶片保护用粘接膜的粘着力,可以斟酌半导体晶片的加工条件、半导体晶片的直径、背面磨削后的半导体晶片的厚度等来适当调节。如果粘着力过低,则保护用粘接膜对半导体晶片表面的粘贴将会困难,或者保护用粘接膜的保护性能不够充分,导致半导体晶片破损、半导体晶片表面产生磨削屑等引起的污染。还有,如果粘着力过高,则实施半导体晶片的背面加工后,把保护用粘接膜从半导体晶片表面剥离时,可能会有自动剥离机发生剥离故障等剥离作业性下降或半导体晶片破损等问题。通常换算成对SUS304-BA板的粘着力为5~500g/25mm,优选为10~300g/25mm。
作为在基材膜或剥离膜的单表面涂布粘着剂涂布液的方法,可以采用以往公知的涂布方法,如辊涂法、逆转辊涂法、凹版辊涂法、棒涂法、点涂法、浸涂法(die coat)等。对所涂布粘着剂的干燥条件没有特别限制,一般优选为80~200℃的温度范围,优选干燥10秒~10分钟。进一步优选在80~170℃干燥15秒~5分钟。为了充分地促进交联剂与粘着剂的交联反应,也可以在结束粘着剂涂布液的干燥后,把保护粘接膜在40~80℃加热5~300小时左右。粘着剂层的厚度优选为3~300μm范围。
使用本发明的半导体晶片表面保护膜的半导体晶片的制造方法,首先顺次实施把所述半导体晶片表面保护膜贴附到半导体晶片的电路形成面(下面叫做表面)的第一工序、及磨削半导体晶片的电路未形成面(下面叫做背面)的第二工序,接着实施在不剥离该表面保护膜的情况下对半导体晶片的背面贴附芯片焊接(die bonding)用粘接膜的工序、或叫做金属溅射及金属合金化的高温条件的第三工序。对其后的工序没有特别限制,可以举出如顺次实施剥离半导体晶片表面保护膜的工序、分割切断半导体晶片的切割工序、把半导体芯片为了外部保护而用树脂密封的铸模工序等的半导体的制造方法。
作为第二工序的磨削电路未形成面的方法,可以举出机械磨削半导体晶片背面的方法、湿式蚀刻法、等离子体蚀刻法及抛光法。
作为第二工序也可以仅进行主要靠磨石的机械磨削,但使半导体晶片进一步薄层化时,机械磨削后,优选组合根据蚀刻或抛光去除晶片背面产生的破碎层的应力消除工序。
该第三工序的加工中,在不剥离保护膜的情况下实施贴附芯片焊接用粘接膜的工序、贴附切割用胶带(dicing tape)与芯片焊接用粘接膜一体型胶带的工序、或者在半导体晶片背面溅射金属后将金属合金化这种高温条件下的加工。然后,从半导体晶片表面剥离保护膜。还有,根据需要剥离保护膜后,对半导体晶片表面实施水洗、等离子体清洗等处理。
半导体晶片的加工前的厚度由半导体晶片的直径、种类等而适当决定,半导体晶片背面加工后的半导体晶片的厚度是由所得芯片的尺寸、电路的种类等而适当决定。
在半导体晶片表面贴附保护膜的操作虽然也有手工进行的情况,但一般是由辊形的安装有保护膜的叫做自动粘贴机的装置进行。作为这种自动粘贴机,可以举出如高鸟(タカトリ)株式会社制造的ATM-1000B型、ATM-1100型、TEAM-100型;帝国精机株式会社制造的STL系列型;日东精机株式会社制造的DR8500型、DR3000系列型、林泰克(リンテツク)株式会社制造的RAD3500系列等。
作为用于贴附芯片焊接用粘接膜的工序的装置,可以举出如高鸟株式会社制造的ATM-8200型、DM-800型等。作为芯片焊接用粘接膜,可以举出在聚酯系、聚丙烯系膜的表面涂布由聚酰亚胺树脂与热固性树脂的混合物构成的漆,而形成粘着剂层的芯片焊接用粘接膜。此时,也可以根据需要在聚酰亚胺树脂与热固性树脂的混合物中混合添加剂。通过使用轧辊,将芯片焊接用粘接膜加热贴附到半导体晶片背面,成为带有粘接剂的半导体晶片。
对于半导体晶片的背面,各自结束第二、第三工序后,从半导体晶片表面剥离保护膜。这一系列操作虽然也有由手工进行的情况,但一般是使用叫做自动剥离机的装置进行。作为这种自动剥离机可以举出高鸟(タカトリ)株式会社制造的ATRM-2000B型、ATRM-2100型;帝国精机株式会社制造的STP系列型;日东精机株式会社制造的HR8500系列型等。还有,出于提高剥离性的目的,优选根据需要进行加热剥离。并且,还提出了用一个机器生产线进行非电路面磨削工序以后的工序的在线系统。
本发明的保护膜的粘着剂面的粘附性可以斟酌半导体晶片的加工条件、半导体晶片的直径、背面磨削后的半导体晶片的厚度、第三工序中的加热诸多条件等来适当调节。如果粘附性过低,则对半导体晶片表面的保护膜的贴附将会困难,或者保护膜的保护性能不够充分,导致半导体晶片破损、半导体晶片表面产生磨削屑等引起的污染。还有,如果粘附性过高,则实施半导体晶片的背面加工后,把保护膜从半导体晶片表面剥离时,可能会有自动剥离机发生剥离故障等剥离作业性下降或破损半导体晶片等现象。
本发明的半导体晶片表面保护膜的制造方法及使用该保护膜的半导体晶片的保护方法为如上所述,但从防止半导体晶片表面的污染的观点出发,优选全部原材料的制造方法、保存、涂布及干燥环境、以及电子束照射环境能够维持美国联邦标准209b中规定的1,000级或小于此的洁净度。
作为本发明的半导体晶片保护方法适用的半导体晶片,并不局限于硅片、还可以举出锗、镓-砷、镓-磷、镓-砷-铝等晶片。
下面,举出实施例进一步详细说明本发明。但本发明并不局限于这些实施例。实施例中表示的各种特性值是用下述方法测定的。
1.各种特性的测定方法
1-1.粘着力测定(N/25mm)
除了下述规定的条件以外,全部按照JIS Z-0237-1991中规定的方法测定。在23℃的氛围下,把试样用保护膜贴附到5cm×20cm的SUS304-BA板(JISG-4305-1991标准)的表面,放置1小时。夹持试样的一端,测定以剥离角度180度、剥离速度300mm/min从SUS304-BA板的表面剥离试样时的应力,换算成25mm宽。
1-2.贮存弹性模量(Pa)
制作粘接膜的基材的粘弹性测定用样品。样品被切断为长35mm宽10mm的长方形,使用动态粘弹性测定装置(莱欧麦托利库斯(レオメトリツクス)公司制造,RMS-11型),测定20~200℃时的贮存弹性模量。测定频率定为1Hz,应变为0.1%。
通过把粘接膜的粘着剂层部分层积至厚度1mm,来制作粘弹性测定用样品。将样品切断为直径8mm的圆形,使用动态粘弹性测定装置(莱欧麦托利库斯公司制造,RMS-800型),测定150℃及200℃时的贮存弹性模量。测定频率定为1Hz,应变为0.1~3%。
1-3.基材膜的凝胶分率
凝胶分率是按照JIS K6769测定。选取比基材重0.3g或0.3g以上的粘接膜作为样品,并测定该样品及含有其的不锈钢金属网的重量。然后,根据膜的材质,聚烯烃是在沸腾二甲苯中、聚酯系膜是在邻氯苯酚中浸泡8小时或8小时以上。将该样品在90℃干燥8小时或8小时以上。测定干燥后的样品的重量。
此时,
1-4.半导体晶片的破损(片数)
表示半导体晶片的背面磨削工序、芯片焊接用粘接膜贴附工序、金属溅射、金属合金化工序及保护膜剥离工序中的半导体晶片的破损片数。
2.半导体晶片表面保护膜的制造例
2-1.实施例1
对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的膜(厚度195μm)用株式会社NHV康普来森公司制造的幕帘式电子束型电子束照射装置EBC200-100将电子束以200kV加速电压照射200kGy的量。基材膜的凝胶分率(%)在照射前为0%,照射后为85.4%。基材膜的贮存弹性模量在20℃时为9.0×107Pa,在180℃时为1.3×107Pa。制作涂布有在150℃时的贮存弹性模量为5.5×105Pa的粘着剂20μm(干燥厚度)的粘着保护膜1。粘着保护膜1的粘着力为1.0N/25mm。
2-2.实施例2
对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的膜(厚度195μm)将电子束以200kV加速电压照射300kGy的量。基材膜的凝胶分率(%)在照射前为0%,照射后为90.2%。基材膜的贮存弹性模量在20℃时为1.0×108Pa,在180℃时为1.5×107Pa。
制作涂布有在150℃时的贮存弹性模量为5.5×105Pa的粘着剂20μm(干燥厚度)的粘着保护膜2。粘着保护膜2的粘着力为1.0N/25mm。
2-3.实施例3
对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的膜(厚度195μm)将电子束以200kV加速电压照射400kGy的量。基材膜的凝胶分率(%)在照射前为0%,照射后为93.0%。基材膜的贮存弹性模量在20℃时为1.2×108Pa,在180℃时为1.6×107Pa。
涂布在150℃时的贮存弹性模量为5.5×105Pa的粘着剂20μm(干燥厚度),制作粘着保护膜3。粘着保护膜3的粘着力为1.0N/25mm。
2-4.实施例4
对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的膜(厚度195μm)将电子束以200kV加速电压照射500kGy的量。基材膜的凝胶分率(%)在照射前为0%,照射后为94.3%。基材膜的贮存弹性模量在20℃时为1.3×108Pa,在180℃时为1.7×107Pa。
涂布在150℃时的贮存弹性模量为5.5×105Pa的粘着剂20μm(干燥厚度),制作粘着保护膜4。粘着保护膜4的粘着力为1.0N/25mm。
2-5.实施例5
对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的膜(厚度195μm)将电子束以200kV加速电压照射500kGy的量。基材膜的凝胶分率(%)在照射前为0%,照射后为94.3%。基材膜的贮存弹性模量在20℃时为1.3×108Pa,在180℃时为1.7×107Pa。
然后,层压聚酯膜(厚度为50μm,凝胶分率为0%)。制作在该层压膜的聚酯面涂布有在150℃时的贮存弹性模量为5.5×105Pa的粘着剂20μm(干燥厚度)的粘着保护膜5。粘着保护膜5的粘着力为0.9N/25mm。
2-6.实施例6
聚酯弹性体(东丽杜邦公司制造,制品名为海特莱鲁(ハイトレル)5557)的膜(厚度195μm),基材膜的凝胶分率(%)为0%。基材膜的贮存弹性模量在20℃时为1.0×108Pa,在180℃时为2.0×107Pa。
涂布在150℃时的贮存弹性模量为5.5×105Pa的粘着剂20μm(干燥厚度),制作粘着保护膜6。粘着保护膜6的粘着力为1.0N/25mm。
2-7.比较例1
对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的膜(厚度195μm)不照射电子束(凝胶分率为0%,基材膜的贮存弹性模量在20℃时为9.0×107Pa,在80℃时为9.5×106Pa,而在180℃时而无法测定(因膜熔融)。制作涂布有在150℃时的贮存弹性模量为5.5×105Pa的粘着剂20μm(干燥厚度)的粘着保护膜7。粘着保护膜7的粘着力为1.0N/25mm。
2-8.比较例2
对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的膜(厚度195μm)将电子束以200kV加速电压照射100kGy的量。基材膜的凝胶分率(%)在照射前为0%,照射后为68.6%。基材膜的贮存弹性模量在20℃时为9.5×107Pa,在180℃时为9.0×106Pa。
然后,制作涂布有在150℃时的贮存弹性模量为5.5×105Pa的粘着剂20μm(干燥厚度)的粘着保护膜8。粘着保护膜8的粘着力为1.0N/25mm。
2-9.比较例3
聚对苯二甲酸乙二醇酯的膜(厚度100μm)的基材膜的贮存弹性模量在20℃时为4.0×109Pa,在180℃时为1.5×109Pa。
然后,制作涂布有在150℃时的贮存弹性模量为5.5×105Pa的粘着剂20μm(干燥厚度)的粘着保护膜9。粘着保护膜9的粘着力为1.0N/25mm。
3.半导体晶片的保护方法
3-1.实施例7
将粘着保护膜1、2、3、4、5、6贴附到组装有集成电路的10片半导体硅片(直径为8英寸,厚度为600μm,划片线深度为8μm,划片线宽度为100μm)的电路形成面的整个表面,用磨削机(迪思科(デイスコ)制造,DFG-860型)把半导体晶片的背面磨削至晶片厚度为100μm后,以半导体晶片贴附有保护膜的状态,在150℃将芯片焊接用粘接膜(日立化成株式会社制造,商品名为海阿塔齐(ハイアタツチ))贴附到半导体晶片背面(高鸟株式会社制造,DM-800型)。其结果,对于贴附有各自保护膜的半导体晶片10片,背面磨削及芯片焊接用粘接膜贴附时,保护膜1、2、3、4、5、6中发生半导体晶片破裂的为零片。保护膜的剥离工序(日东精机株式会社制造,HR8500II)中,没有发生半导体晶片的破裂。将所得结果示于表1。
3-2.高热及真空条件下的保护膜的评价
将保护膜1、2、3、4、5、6加热贴附到组装了集成电路的10片半导体硅片(直径为8英寸,厚度为600μm,划片线深度为8μm,划片线宽度为100μm)的电路形成面的整个表面,用磨削机(迪思科制造,DFG-860型)把半导体晶片的背面磨削至晶片厚度成100μm后,以半导体晶片贴附有保护膜的状态,输送到真空加温式干燥机(TOYOSEISAKUSYO制造,V-30型)。在小于等于1×10-5Torr的真空度保持10分钟,确认保护膜的外观及半导体晶片的破损情况。接着,在保持小于等于1×10-5Torr的真空度的状态下,将温度上升至200℃,确认保护膜的外观和半导体晶片的破损情况。在真空及200℃的高温条件下,没有看到保护膜1、2、3、4、5、6的外观不良和半导体晶片的破裂(评价为○)。将所得结果示于表1。
3-3.比较例4
将保护膜7、8、9贴附到组装了集成电路的10片半导体硅片(直径为8英寸,厚度为600μm,划片线深度为8μm,划片线宽度为100μm)的电路形成面的整个表面,用磨削机(迪思科制造,DFG-860型)把半导体晶片的背面磨削至晶片厚度为100μm后,以半导体晶片贴附有保护膜的状态,在150℃将芯片焊接用粘接膜(日立化成株式会社制造,商品名为海阿塔齐)贴附到半导体晶片背面(高鸟株式会社制造,DM-800型)。其结果,贴附了保护膜9的晶片由于保护膜的切割不良而导致背面磨削后的半导体晶片破裂了3片。其他贴附了保护膜的晶片则没有破损。进而,贴附芯片焊接用粘接膜时没有发生贴附保护膜9的剩余晶片的破裂,但保护膜7时由于膜溶解而半导体晶片破裂了10片,保护膜8时由于膜溶解而半导体晶片破裂了3片。没有破裂的剩余晶片在保护膜的剥离工序(日东精机株式会社制造,HR8500II型)中没有发生半导体晶片的破裂。将所得结果示于表1。
3-4.高热及真空条件下的保护膜的评价
将保护膜7、8、9贴附到组装了集成电路的10片半导体硅片(直径为8英寸,厚度为600μm,划片线深度为8μm,划片线宽度为100μm)的电路形成面的整个表面,用磨削机(迪思科制造,DFG-860型)把半导体晶片的背面磨削至晶片厚度为100μm。贴附保护膜8的晶片在磨削后有3片由于膜切割不良而破裂。然后,把未破裂的晶片以半导体晶片贴附有保护膜的状态,输送到真空加热式干燥机(TOYOSEISAKUSYO制造,V-30型)。在小于等于1×10-5Torr的真空度保持10分钟,确认保护膜的外观及半导体晶片的破损情况,其结果没有看到保护膜7、8、9的外观不良和半导体晶片的破损。接着,在保持小于等于1×10-5Torr的真空度的状态下,将温度上升至200℃,确认保护膜的外观和半导体晶片的破损情况的结果,保护膜7在大于等于100℃时10片全部能够看到保护膜上浮,保护膜8在大于等于100℃时10片中有5片能够看到保护膜上浮,而保护膜9在大于等于100℃时7片中没有看到保护膜上浮。并且,保护膜7、8在200℃时10片全部能够看到保护膜上浮(评价为×),而保护膜9在200℃时有7片没有看到保护膜上浮。将所得结果示于表1。
表1
粘接膜1 | 粘接膜2 | 粘接膜3 | 粘接膜4 | 粘接膜5 | |
树脂膜 | 乙烯-醋酸乙烯酯 | 乙烯-醋酸乙烯酯 | 乙烯-醋酸乙烯酯 | 乙烯-醋酸乙烯酯 | 乙烯-醋酸乙烯酯+聚酯 |
接下页
表1,接上页
膜厚度(μm) | 195 | 195 | 195 | 195 | EVA195+聚酯50 |
电子束照射量(kGy) | 200 | 300 | 400 | 500 | 500 |
膜凝胶分率(%) | 85.4 | 90.2 | 93.0 | 94.3 | 94.3 |
膜贮存弹性模量(Pa)(20℃时) | 9.0×107 | 1.0×108 | 1.2×108 | 1.3×108 | 1.3×108 |
膜贮存弹性模量(Pa)(180℃时) | 1.3×107 | 1.5×107 | 1.6×107 | 1.7×107 | 1.7×107 |
粘着厚度(μm) | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
粘附性(N/25mm) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 0.9 |
磨削时破裂(片) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
芯片焊接用粘接膜贴附时破裂(片) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
耐热及真空下的保护膜外观 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
综合评价 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
表2
粘接膜6 | 粘接膜7 | 粘接膜8 | 粘接膜9 | |
树脂膜 | 聚酯弹性体 | 乙烯-醋酸乙烯酯 | 乙烯-醋酸乙烯酯 | 聚对苯二甲酸乙二醇酯 |
膜厚度(μm) | 195 | 195 | 195 | 100 |
电子束照射量(kGy) | 0 | 0 | 100 | 0 |
膜凝胶分率(%) | 0 | 0 | 68.6 | 0 |
接下页
表2,接上页
膜贮存弹性模量(Pa)(20℃时) | 1.0×108 | 9.0×107 | 9.5×107 | 3.0×109 |
膜贮存弹性模量(Pa)(180℃时) | 2.0×107 | - | 9.0×106 | 1.5×109 |
粘着厚度(μm) | 20 | 20 | 20 | 20 |
粘附性(N/25mm) | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
磨削时破裂(片) | 0 | 0 | 0 | 3 |
芯片焊接用粘接膜贴附时破裂(片) | 0 | 10 | 3 | 0 |
耐热及真空下的保护膜外观 | ○ | × | × | ○ |
综合评价 | ○ | × | × | × |
Claims (10)
1.一种半导体晶片表面保护用粘接膜,其为在基材膜的单表面形成有粘着剂层的半导体晶片表面保护用粘接膜,其特征在于,该基材膜含有贮存弹性模量在20℃~180℃温度范围内为1×107Pa~1×109Pa的层(A)。
2.根据权利要求1所述的半导体晶片表面保护用粘接膜,其特征在于,所述层(A)部分性交联而凝胶分率大于等于70%。
3.根据权利要求1所述的半导体晶片表面保护用粘接膜,其特征在于,所述层(A)通过电磁波照射而部分交联,且其凝胶分率大于等于70%。
4.根据权利要求1所述的半导体晶片表面保护用粘接膜,其特征在于,所述粘着剂层在150℃时的贮存弹性模量至少为1×105Pa,且厚度为3~300μm。
5.根据权利要求2所述的半导体晶片表面保护用粘接膜,其特征在于,基材膜的至少一层为未照射电磁波的层。
6.一种半导体晶片表面保护用粘接膜的制造方法,其特征在于,包括对基材膜的至少一层照射电磁波的工序、及在该基材膜的单表面形成粘着剂层的工序。
7.根据权利要求6所述的半导体晶片表面保护用粘接膜的制造方法,其特征在于,包括对基材膜的至少一层照射电磁波而使凝胶分率大于等于70%的工序、及在该基材膜的单表面形成粘着剂层的工序。
8.一种半导体晶片的保护方法,其特征在于,包括在半导体晶片的电路形成面经由粘着剂层而贴附权利要求1所述的半导体晶片表面保护用粘接膜的第一工序、磨削半导体晶片的电路未形成面的第二工序、及加工磨削后的半导体晶片的电路未形成面的第三工序。
9.根据权利要求8所述的半导体晶片的保护方法,其特征在于,第二工序含有选自利用磨石的机械磨削工序(mechnical grinding process)、湿式蚀刻工序(wet etching process)、等离子体蚀刻工序(plasma etching)以及抛光工序(polishing process)中的至少一个工序。
10.根据权利要求9所述的半导体晶片的保护方法,其特征在于,第三工序含有选自贴附芯片焊接膜(die bonding film)的工序、溅射金属的工序、及溅射金属后合金化的工序中的至少一个工序。
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