JP2004123963A

JP2004123963A - 接着シート

Info

Publication number: JP2004123963A
Application number: JP2002291992A
Authority: JP
Inventors: Teiichi Inada; 稲田　禎一; Hiroyuki Kawakami; 川上　広幸; Takashi Masuko; 増子　崇; Michio Uruno; 宇留野　道生; Takayuki Matsuzaki; 松崎　隆行
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2002-10-04
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】剥離強度が時間経過とともに変化しない接着シートを提供する。
【解決手段】粘着性を有する基材フィルムの片面にフィルム状接着剤層を積層してなる接着シートであって、積層後に−５０℃〜１００℃で、１〜５００時間保持し、その後の基材フィルムとフィルム状接着剤の放射線照射前及び放射線照射後の剥離力の変化が室温、１週間放置後に５％以下であることを特徴とする接着シート。
【選択図】　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接着シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子と半導体素子搭載用支持部材の接合には銀ペーストが主に使用されていた。しかし、近年の半導体素子の小型化・高性能化に伴い、使用される支持部材にも小型化・細密化が要求されるようになってきている。こうした要求に対して、銀ペーストでは、はみ出しや半導体素子の傾きに起因するワイヤボンディング時における不具合の発生、接着剤層の膜厚の制御困難性、および接着剤層のボイド発生などにより前記要求に対処しきれなくなってきている。そのため、前記要求に対処するべく、近年、フィルム状の接着剤が使用されるようになってきた。
【０００３】
このフィルム状接着剤は、個片貼付け方式あるいはウェハ裏面貼付け方式において使用されている。前者の個片貼付け方式のフィルム状接着剤を用いて半導体装置を製造する場合、リール状のフィルム状接着剤をカッティングあるいはパンチングによって個片に切り出した後その個片を支持部材に接着し前記フィルム状接着剤付き支持部材にダイシング工程によって個片化された半導体素子を接合して半導体素子付き支持部材を作製し；その後必要に応じてワイヤボンド工程、封止工程などを経ることによって半導体装置が得られることとなる。しかし、前記個片貼付け方式のフィルム状接着剤を用いるためには、フィルム状接着剤を切り出して支持部材に接着する専用の組立装置が必要であることから、銀ペーストを使用する方法に比べて製造コストが高くなるという問題があった。
【０００４】
一方、後者のウェハ裏面貼付け方式のフィルム状接着剤を用いて半導体装置を製造する場合、まず半導体ウェハの裏面にフィルム状接着剤を貼付けさらにフィルム状接着剤の他面にダイシングテープを貼り合わせ；その後前記ウェハからダイシングによって半導体素子を個片化し；個片化したフィルム状接着剤付き半導体素子をピックアップしそれを支持部材に接合し；その後の加熱、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。このウェハ裏面貼付け方式のフィルム状接着剤は、フィルム状接着剤付き半導体素子を支持部材に接合するためフィルム状接着剤を個片化する装置を必要とせず、従来の銀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、フィルム状接着剤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注目されている。
【０００５】
しかしながら、ウェハ裏面貼付け方式のフィルム状接着剤を用いる方法にあっては、前記ダイシング工程までに、フィルム状接着剤とダイシングテープを貼付するといった２つの貼付工程が必要であったことから、作業工程の簡略化が求められており、フィルム状接着剤をダイシングテープ上に付設し、これをウェハに貼り付ける方法が提案されている。（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２２６７９６号公報
【特許文献２】
特開２００２−１５８２７６号公報
【特許文献３】
特開平２−３２１８１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
フィルム状接着剤をダイシングテープ上に付設し、これをウエハに貼り付ける方法ではダイシングフィルムの粘着剤層が粘接着性を有するフィルム状接着剤と接するため、その間の剥離力が時間経過とともに変化することがあり、安定した剥離強度を設定することが困難であり、そのため、チップのピックアップ工程での不良が増大するなどの課題があった。このように剥離力が時間経過とともに変化することは、ダイシングフィルムの粘着剤層が粘接着性を有するフィルム状接着剤が接するこのようなフィルムで初めてみられた課題である。この原因としては、ダイシングフィルムの粘着剤層、フィルム状接着剤に含まれる低分子量成分の界面付近での拡散、それぞれの層の混和が考えられるが、このようなフィルムでは、２種の樹脂層が接することは不可避である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は以下の記載事項に関する。
＜１＞　粘着性を有する基材フィルムの片面にフィルム状接着剤層を積層してなる接着シートであって、積層後に−５０℃〜１００℃で、１〜５００時間保持し、その後の基材フィルムとフィルム状接着剤の放射線照射前及び放射線照射後の剥離力の変化が室温、１週間放置後に５％以下であることを特徴とする接着シート。
＜２＞　下記工程（１）〜（４）
（１）半導体ウエハの片面に接着シートをラミネートする工程、（２）ウエハ及び接着シートの一部を切断する工程、（３）接着剤と基材フィルム間で剥離し、半導体素子を接着シートが付設された状態で個片に切り離す工程、（４）半導体搭載用支持部材と半導体素子とを付設された接着剤を介して加熱、加圧、接着する工程を含む半導体装置の製造方法に用いられるダイシングシートの機能とダイボンドシートの機能を備えることを特徴とする前記＜１＞記載の接着シート。
＜３＞　下記工程（１）〜（５）
（１）半導体ウエハの片面に接着シートをラミネートする工程（２）ウエハ及び接着シートの一部を切断する工程（３）放射線を照射する工程（４）接着剤と基材フィルム間で剥離し、半導体素子を接着シートが付設された状態で個片に切り離す工程（５）半導体搭載用支持部材と半導体素子とを付設された接着剤を介して加熱、加圧、接着する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法に用いられるダイシングシートの機能とダイボンドシートの機能を備えることを特徴とする前記＜１＞又は＜２＞記載の接着シート。
以上のような構成を有することから、本発明によれば剥離強度が時間経過とともに変化しない接着シートが提供される。
さらに、本発明によれば、前記効果に加えてさらにダイシング工程ではダイシングテープとして作用し、半導体素子と支持部材との接合工程では接続信頼性に優れる接着シートが提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の接着シートは、半導体装置を製造する際に用いた場合、ダイシング時には半導体素子が飛散しない粘着力を有し、その後のピックアップ時には各素子を傷つけることがないような粘着力を有するものである。そのため、本発明の接着シートを用いて半導体装置を製造すれば、ダイシングおよびダイボンドの各工程を、一枚の接着シートで完了することができる。また、本発明の接着シートは、半導体素子搭載用支持部材に熱膨張係数の差が大きい半導体素子を実装する場合に要求される耐熱性および耐湿性を有するものである。以下本発明についてより詳細に説明していく。
【００１０】
＜基材層＞
本発明の接着シートに用いられる基材層としては、半導体装置を製造する際のダイシング工程においてダイシングシートに求められる特性を有するものであれば特に制限されることなく従来公知のものを使用することができる。
基材層としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリイミドフィルムなどのプラスチックフィルム等が挙げられる。また、必要に応じてプライマー塗布、ＵＶ処理、コロナ放電処理、研磨処理、エッチング処理等の表面処理を行っても良い。
【００１１】
基材層が粘着性を有していてもよく、また、基材層の片面に粘着剤層を設けても良い。これは、樹脂組成物において特に低分子量成分（テルペン化合物等の粘着付与剤）の比率、高分子量成分のＴｇを調整することによって得られる適度なタック強度を有する樹脂組成物を塗布乾燥することで形成可能である。
【００１２】
＜粘着剤層＞
本発明の接着シートに用いられる粘着剤層としては、半導体装置を製造する際のダイシング工程においてはダイシングシートとしての特性を有し、かつ加熱及び放射線照射の少なくともいずれか一方により接着剤層から剥離可能であるものであるものであれば特に制限されることなく従来公知のものを使用することができる。
粘着剤層としては、例えば、アクリルゴム、天然ゴム、ニトリルブタジエンゴムなどの高分子量成分と粘着付与剤などを混合したものを用いることができる。
【００１３】
＜接着剤層＞
本発明の接着シートに用いられる接着剤層としては、半導体装置を製造する際のダイシング工程においてはダイシングシートとしての特性を有し、かつ加熱及び放射線照射の少なくともいずれか一方により接着剤層から剥離可能であり、さらにダイボンディング工程においてはダイボンディングシートとしての特性を有するものであれば特に制限されることなく従来公知のものを使用することができる。
接着剤層としては、適当なタック強度を有しシート状での取扱い性が良好であることから、熱硬化性成分及び高分子量成分を含有していることが好ましい。また、上記の他に硬化促進剤、触媒、添加剤、フィラー、カップリング剤、高分子量成分等を含んでも良く、高分子量成分としてはポリイミド、（メタ）アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フェノキシ樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１４】
熱硬化性成分としては、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、フェノール樹脂及びその硬化剤等があるが、耐熱性が高い点で、エポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂は、硬化して接着作用を有するものであれば特に限定されない。ビスフェノールＡ型エポキシなどの二官能エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂やクレゾールノボラック型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂などを使用することができる。また、多官能エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、複素環含有エポキシ樹脂または脂環式エポキシ樹脂など、一般に知られているものを適用することができる。
【００１５】
接着剤層の厚みは、特に制限はないが、接着剤層、基材ともに５〜２５０μｍが好ましい。５μｍより薄いと応力緩和効果が乏しくなる傾向があり、２５０μｍより厚いと経済的でなくなる上に、半導体装置の小型化の要求に応えられない。
【００１６】
＜製造方法＞
本発明の接着シートは、前記の基材層又は粘着剤層の上に、従来公知の手法に従って、接着剤層を積層することにより得られる。この積層方法や積層条件は、剥離強度が時間経過とともに変化しないものであれば特に限定されないが、例えば予めフィルム状に形成した接着剤層をラミネートする方法が挙げられる。このようにして積層する条件としては２０℃〜１００℃、圧力０．０１〜１００ＭＰａであることが好ましい。以下の条件を満たすように接着シートを製造することがさらに好ましい。
基材フィルム上にフィルム状接着剤を積層した後、積層後に−５０℃〜１００℃で、１〜５００時間保持（アニール）し、基材フィルム上にフィルム状接着剤の剥離力が安定化することが好ましい。アニールの温度、時間は基材フィルム上にフィルム状接着剤の軟化点やそれぞれに含まれる成分の拡散速度をもとに決定する必要があるが、アニール後に剥離力が安定化していることを確認することが好ましく、安定化の確認方法としては、アニール後に２５℃で初期、１週間の剥離力を測定し、その差が５０％以内である必要がある。
【００１７】
＜使用方法＞
続いて、本発明に係る接着シートの使用方法について図１〜図７を参照しながら説明するが、本発明の使用方法が以下の方法に限定されないことはいうまでもない。尚、図中同一の機能を有するものについては同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１８】
図１には基材フィルム１と粘着剤層２と接着剤層３とを備える接着シート２０が開示されており、図２には前記構成要件に加えてさらに剥離性シート４を備える接着シート３０が開示されている。
これらの接着シート１０、２０をダイシングテープとして使用する場合、まず接着シート２０、３０の前記接着剤層３とウェハ表面が密着するようにして所定の作業台上に載置する。
尚、本発明に係る接着シートの上面に剥離性シートが設けられている場合には、その剥離性シートを剥離除去した後に、接着シートの前記接着剤層３を上向きにして所定の作業台上に載置する。
【００１９】
次に、図３に示すようにして、この接着剤層３の上面にダイシング加工すべき半導体ウェハＡを貼着する。この際のラミネートは、通常２０℃〜２００℃の間で行われるが、ウェハのそりが少ない点で、２０℃〜１３０℃が好ましく、基材フィルムの伸びが小さい点で、２０℃〜８０℃がさらに好ましく、６０℃周辺がさらに好ましい。
【００２０】
続いて、この貼着状態で半導体ウェハＡにダイシング、洗浄、乾燥の工程が加えられる。この際、接着剤層３により半導体ウェハＡは接着シートに充分に粘着保持されているので、上記各工程の間に半導体ウェハＡが脱落することはない。尚、図４にはダイシングカッター６を用いてウェハＡをダイシングすることで太線で示される切込みが設けられ、そして半導体素子Ａ１、Ａ２、Ａ３が得られることが示されている。
【００２１】
次に、発明の理解を容易にするために図示されていないが、接着シート２０に対して加熱及び放射線照射の少なくともいずれか一方を行い、接着シート２０の一部又は大部分を重合硬化させる。そして、粘着剤層２と接着剤層３との間の接着力を低下させる。
【００２２】
前記加熱条件及び放射線の照射条件は、粘着剤層２と接着剤層３との間の接着力が低下して、半導体素子Ａ１、Ａ２、Ａ３を傷つけることなくピックアップできるものであれば特に制限なく従来公知の手法によって当業者によって適宜定められ得るものである。
尚、接着シートに照射する放射線は、１５０〜７５０ｎｍの波長域を持つ活性光線であり、紫外線、遠紫外線、近紫外線、可視光線、電子線、赤外線、近赤外線などがある。例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプを使用して０．０１〜１００００Ｊ／ｃｍ^２の照射することができる。また、加熱温度は、通常４０℃〜１７０℃であり、好ましくは４０℃〜８０℃であり、加熱は熱風炉、高周波加熱炉などによってなされる。
【００２３】
その後、図５に示されるようにしてピックアップすべき半導体素子Ａ１、Ａ２、Ａ３を例えば吸引コレット４によりピックアップする。この際、吸引コレット４に換えて又は吸引コレット４と併用するようにして、ピックアップすべき半導体素子Ａ１、Ａ２、Ａ３を基材フィルム１の下面から、図中仮想線で示されるように針扞８により突き上げることもできる。
半導体素子Ａ１と接着剤層３との間の粘着力は、接着剤層３と粘着剤層２との間の粘着力よりも大きいため、半導体素子Ａ１のピックアップを行うと、接着剤層３が半導体素子Ａ１の下面に付着した状態で剥離する（図７参照）。
【００２４】
次いで、半導体素子Ａ１、Ａ２、Ａ３を接着剤層３を介して半導体素子搭載用支持部材５に載置し加熱する。加熱により接着剤層３は接着力が発現し、半導体素子Ａ１、Ａ２、Ａ３と半導体素子搭載用支持部材５との接着が完了する（図８参照）。
【００２５】
以上説明してきた本発明の接着シートは、ダイシング工程終了後、接着シート２０に対して加熱及び放射線照射の少なくともいずれか一方を行い、接着シート２０を重合硬化し、接着剤層３と粘着剤層２界面の接着力を低下させて半導体素子のピックアップを可能にするものである。そのため、半導体装置を製造する際のダイシング工程において本発明の接着シートを用いることにより、接着剤層と、粘着剤層とが容易に剥離することとなる結果、接着剤層を付した半導体素子を好適にピックアップすることができる。
尚、以上の使用例では、基材フィルム１と粘着剤層２と接着剤層３とを備える接着シート２０を用いて説明したが、基材フィルム１と接着剤層３とを備える接着シートにあっても、前記と同様に使用できることは当業者であれば容易に推測できるであろう。
【００２６】
以上本発明について説明してきたが、本発明の接着シートの１態様として、ダイシング工程ではダイシングテープとして、半導体素子と支持部材の接合工程では接続信頼性に優れる接着剤として使用することができ、また、半導体搭載用支持部材に半導体素子を実装する場合に必要な耐熱性、耐湿性を有し、かつ作業性に優れる接着シートが提供される。また、本発明の接着シートを使用して半導体装置を製造することにより、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いてより詳細に説明する。本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２８】
以下の条件で前記製造方法に準じて接着シートを作製した。
プラスチックフィルムの基材層と粘着剤層を有するフィルムとしてＵＣ−１６３Ｍ−８０（古河電工製、商品名　膜厚８０μｍ）を用い、接着剤層としてＨＳ−２３２（日立化成工業（株）製、商品名）を用いた。これらをホットロールラミネータ（Ｄｕ　Ｐｏｎｔ製Ｒｉｓｔｏｎ）でラミネート（温度４０℃、線圧１５Ｎ／ｃｍ）した。
その後、目視にて外観検査を行い、１ｍ^２あたりの直径５μｍ以上の空隙の個数を積算したところ３０個であった。
【００２９】
前記使用方法の欄に記載した使用方法に準じて半導体ウェハのダイシングを行い、半導体素子及び接着シートと、厚み２５μｍのポリイミドフィルムを基材に用いた配線基板とを貼り合せた半導体装置サンプル（片面にはんだボールを形成）を作製し、その後耐熱性及び耐湿性を調べた。
耐熱性の評価方法には、耐リフロークラック性と耐温度サイクル試験を適用した。耐リフロークラック性の評価は、サンプル表面の最高温度が２４０℃でこの温度を２０秒間保持するように温度設定したＩＲリフロー炉にサンプルを通し、室温で放置することにより冷却する処理を２回繰り返したサンプル中のクラックを目視と超音波顕微鏡で視察した。
試料１０個すべてでクラックの発生していないものを○とし、１個以上発生していたものを×とした。耐温度サイクル性は、サンプルを−５５℃雰囲気に３０分間放置し、その後１２５℃の雰囲気に３０分間放置する工程を１サイクルとして、１０００サイクル後において超音波顕微鏡を用いて剥離やクラック等の破壊が試料１０すべてで発生していないものを○、１個以上発生したものを×とした。得られた結果を表１に示す。
【表１】

表１から、本発明の接着シートは耐熱性及び耐湿性に優れ、ダイシング時の半導体素子飛びも無く、ピックアップ性も良好であることが分かった。
【００３０】
【発明の効果】
以上のような構成を有することから、本発明によれば剥離強度が時間経過とともに変化しない接着シートが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る接着シートの一例の断面図である。
【図２】本発明に係る接着シートの別の例の断面図である。
【図３】本発明に係る接着シートに半導体ウェハを貼着した状態を示す図である。
【図４】本発明に係る接着シートを半導体ウェハのダイシング工程に用いた場合の説明図である。
【図５】半導体素子をピックアップする工程を示す図である。
【図６】ピックアップされた半導体素子と接着剤層を示す図である。
【図７】半導体素子を半導体素子搭載用支持部材に熱圧着した状態を示す図である。
【符号の説明】
１…基材フィルム（基材層）
２…粘着剤層
３…接着剤層
４…剥離性シート
５…半導体素子搭載用支持部材
６…ダイシングカッター
７…吸引コレット
８…針扞
１２…異物
１３…空隙
２０、３０…接着シート
Ａ…半導体ウェハ
Ａ１、Ａ２、Ａ３…半導体素子

Claims

粘着性を有する基材フィルムの片面にフィルム状接着剤層を積層してなる接着シートであって、積層後に−５０℃〜１００℃で、１〜５００時間保持し、その後の基材フィルムとフィルム状接着剤の放射線照射前及び放射線照射後の剥離力の変化が室温、１週間放置後に５％以下であることを特徴とする接着シート。
下記工程（１）〜（４）
（１）半導体ウエハの片面に接着シートをラミネートする工程、（２）ウエハ及び接着シートの一部を切断する工程、（３）接着剤と基材フィルム間で剥離し、半導体素子を接着シートが付設された状態で個片に切り離す工程、（４）半導体搭載用支持部材と半導体素子とを付設された接着剤を介して加熱、加圧、接着する工程を含む半導体装置の製造方法に用いられるダイシングシートの機能とダイボンドシートの機能を備えることを特徴とする請求項１記載の接着シート。
下記工程（１）〜（５）
（１）半導体ウエハの片面に接着シートをラミネートする工程（２）ウエハ及び接着シートの一部を切断する工程（３）放射線を照射する工程（４）接着剤と基材フィルム間で剥離し、半導体素子を接着シートが付設された状態で個片に切り離す工程（５）半導体搭載用支持部材と半導体素子とを付設された接着剤を介して加熱、加圧、接着する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法に用いられるダイシングシートの機能とダイボンドシートの機能を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の接着シート。