JP2005056968A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ダイアタッチフィルムを用いた半導体装置の製造において、ダイシング工程中のチップの飛びと、ピックアップ工程でのダイシングテープとダイアタッチフィルムとの間の容易な剥離の両方を同時に可能にする新規な方法を提供する。
【解決手段】 本発明は、表面に粘着層を持つダイシングテープの粘着層面にダイアタッチフィルムを貼付し、次にダイアタッチフィルム面に半導体ウエハを加熱下で接着し、半導体ウエハをダイアタッチフィルム層と共に個々の半導体装置の単位で切断し、切断された個々の半導体装置をダイアタッチフィルム層と共に加熱下でダイシングテープから剥離することを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、ダイアタッチフィルムとダイシングテープとを用いて、半導体回路が形成されたウエハを各チップに切断（ダイシング）する方法における改良に関する。

半導体素子（チップ）は、従来より、多数の半導体装置をウエハの上に形成した後、それぞれの半導体素子（個片チップ）に切断（ダイシング）して、この切断されたチップを回路基板などの所定の位置に実装するという方法が採用されている。このダイシング工程においては、最近、ダイアタッチフィルムが使用されることが多くなっている。ダイアタッチフィルムを用いてダイシングを行なう半導体装置の製造プロセスの具体例を図面を参照して説明する。

図１は、感熱型のダイアタッチフィルムを用いた半導体装置の製造プロセスの一例を示す工程図である。まず、ダイシングテープ１の上にダイアタッチフィルム２を貼付する（図１（ａ））。ダイシングテープ１の表面には、予めアクリル樹脂などによる感圧型の粘着剤層が配置されており、ダイアタッチフィルム２をダイシングテープ１に押圧しながら貼付を行なうことにより、ダイシングテープ１とダイアタッチフィルム２とがしっかりと接着・固定される。次に、加熱しながらダイアタッチフィルム２の上に、半導体装置が形成されたウエハ３を接着する（図１（ｂ））。この際、接着時の加熱によってダイアタッチフィルム２が軟化して、ウエハ３がダイアタッチフィルム層２上にしっかりと接着・固定される。次に、ダイアタッチフィルム２上で固定されたウエハ３に対して、カッターによって下層のダイアタッチフィルム層２ごと切れ目５を入れることによって、ウエハ３を、個片チップ４に切り分ける（ダイシング：図１（ｃ））。次に、突上げ具６をダイシングテープ１の裏面に配置して、突上げ具６内に配置された突上げ針７によってダイアタッチフィルム層２を押し上げてダイアタッチフィルム２とダイシングテープ１との間を剥離させることによって、ダイアタッチフィルム２の層を有する半導体チップ４を分離する（ピックアップ：図４（ｄ））。ピックアップの際には、チップ４の取り上げ及び移送のために、吸引装置などを用いる。

図２に、他の手法による半導体装置の製造プロセスの一例を示す。図２に示すプロセスにおいては、まず、ダイアタッチフィルム２の上にウエハ３を載置する（図２（ａ））。この際、ダイアタッチフィルム２を加熱しながら作業を行なうことによって、ウエハ３をダイアタッチフィルム２に対してしっかりと接着・固定する。次に、ダイアタッチフィルム２の裏面に、感圧型の粘着剤層を有するダイシングテープ１を貼付する（図２（ｂ））。この際、ダイシングテープ１をダイアタッチフィルム２に押圧しながら貼付を行なうことによって、ダイシングテープ１とダイアタッチフィルム２とをしっかりと固定する。次に、図１の場合と同様に、カッターによる各チップ４へのダイシング（図２（ｃ））及びダイシングされたチップ４のピックアップ（図２（ｄ））を行なう。

上記のようなダイアタッチフィルムを用いた半導体装置の製造プロセスにおいては、ダイシングテープ１とダイアタッチフィルム２との間の粘着力を厳密に調整する必要があった。即ち、ダイシングテープとダイアタッチフィルムとは、ダイシング工程においてはしっかりと固定されているいることが必要である一方で、ピックアップ工程においては容易に剥離できることが必要である。ダイシングテープとダイアタッチフィルムとの間の粘着力が弱いと、カッターによるダイシングの際に、切断されたチップがカッターの回転によってダイシングテープ１から剥がれて飛散してしまうという問題がある。また、逆にこれらの間の粘着力が強すぎると、ピックアップ工程においてダイアタッチフィルムとダイシングテープとの間が剥離できないためにチップのピックアップができなかったり、或いは、特に薄厚チップの場合には、ピックアップの際の突上げ針による押し上げによってチップが変形して破損してしまう（割れてしまう）といった問題があった。したがって、厚さ１００μm以下の薄い半導体チップの製造には、上述の方法では対応できなかった。

このようなダイシング工程とピックアップ工程のそれぞれでの相反する要求に対応するために、紫外線硬化型の粘着剤層を配したダイシングテープを用いた半導体装置の製造方法が提案されている。その一例を図３に示す。図３に示す半導体装置の製造方法においては、まず、感圧型の粘着剤層を有するダイシングテープ１の上にダイアタッチフィルム２を押圧することによって接着・固定する（図３（ａ））。図３に示すプロセスにおいては、この接着層を、感圧型で且つ紫外線照射によって硬化する性質を有する材料によって形成する。ダイアタッチフィルム２の接着の後、加熱しながら、ダイアタッチフィルム２の上にウエハ３を載置して、接着・固定する(図３（ｂ））。続いてダイシング（図３（ｃ））を行なった後、ダイシングテープ１の裏面から紫外線（ＵＶ光）８を照射する（図３（ｄ））。これによって、ダイシングテープ１上の粘着剤層を硬化させて粘着力を低下させた後、突上げ具６の突上げ針７によってダイアタッチフィルムを押し上げて、ダイシングテープ１の粘着剤層とダイアタッチフィルム２との間を剥離させることによって、半導体チップ４をピックアップする（図３（ｅ））。

この方法によれば、ダイシング工程が終了した後にダイシングテープとダイアタッチフィルムとの間の粘着力を低下させることで、ダイシングの際のチップの飛びを抑制しながら、同時にピックアップ工程を容易に行なうことができる。しかしながら、この工程ではＵＶ照射を行なわなければならず、装置の構成や工程の増加などの面でコストアップが避けられない。また、製造する半導体チップの種類によっては、ＵＶ照射によってその性能が著しく悪化してしまうものがあり、このような半導体チップの製造には本方法を採用することができない。更に、ダイシングテープ表面に配置するＵＶ硬化型樹脂粘着剤層の種類によっては、ＵＶ照射によって樹脂粘着剤層とダイアタッチフィルム中の未硬化の樹脂とが反応してしまい、所期の目的とは逆にダイシングテープとダイアタッチフィルムとの間の粘着力が増大して、ピックアップが困難又は不可能になってしまう場合もあった。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決し、ダイアタッチフィルムを用いた半導体装置の製造において、ダイシング工程中のチップの飛びと、ピックアップ工程でのダイシングテープとダイアタッチフィルムとの間の容易な剥離の両方を同時に可能にする新規な方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明は、表面に粘着剤層を持つダイシングテープの粘着剤層面にダイアタッチフィルムを貼付し、次にダイアタッチフィルム面に半導体ウエハを加熱下で接着し、半導体ウエハをダイアタッチフィルム層と共に個々の半導体装置の単位で切断し、切断された個々の半導体装置をダイアタッチフィルム層と共に加熱下でダイシングテープから剥離することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。

本発明において、ダイシングテープとしては、表面に粘着剤層を有する従来公知の任意材質のダイシングテープを好ましく用いることができる。例えば、基材としてポリ塩化ビニル又はポリオレフィンのテープに、粘着剤層として、アクリル系ポリマーなどのような当該技術において公知の任意の感圧粘着型樹脂層を形成したものなどを、ダイシングテープとして本発明において使用することができる。粘着剤層の厚さは、１〜２０μmが好ましく、５〜１０μmがより好ましい。

また、本発明において、ダイアタッチフィルムとしては、好ましくは２５℃〜８０℃の軟化開始点、より好ましくは３０℃〜５０℃の軟化開始点を有する熱硬化性樹脂フィルムや、未硬化の熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とのブレンドによるフィルムなどを使用することができる。軟化点が上記の範囲よりも高い樹脂をダイアタッチフィルムとして使用すると、半導体ウエハをダイアタッチフィルム面に加熱接着する際にダイアタッチフィルムとダイシングテープとの間の所期の密着性が得られず、ダイシングの際のチップの飛びを招くので好ましくない。また、ダイアタッチフィルムとして、シリカフィラーなどを添加したものを使用することもできる。具体的には、本発明において使用することのできるダイアタッチフィルムは、官能基を有するゴム状オリゴマー若しくはゴム状ポリマーと、未硬化のエポキシ樹脂とのブレンド、或いは当該ブレンドにシリカフィラーを添加した材料などによって構成することができる。また、ダイアタッチフィルムの厚さは、５〜５０μmが好ましく、１０〜３０μmがより好ましい。

次に本発明方法を具体的に説明する。図４は、本発明の一態様にかかる半導体装置の製造方法を説明する工程図である。本発明方法においては、まず、上記に説明した、表面に粘着剤層を有するダイシングテープ１の粘着剤層面にダイアタッチフィルム２を押圧して貼付する（図４（ａ））。ダイシングテープとダイアタッチフィルムとの貼付けは、通常は常温で行なう。次に、ダイアタッチフィルム面２に半導体ウエハ３の裏面（半導体装置が形成されていない方の面）を加熱下で接着する。この接着時の加熱温度は、ダイアタッチフィルムの軟化点以上の温度であることが好ましい。このように、ダイアタッチフィルム面への半導体ウエハの接着を、ダイアタッチフィルムの軟化点以上の温度で行なうことにより、ダイアタッチフィルムとダイシングテープ上の粘着剤との間に分子間力が働いて、ダイアタッチフィルムとダイシングテープとの間の常温での密着力が向上すると考えられる。但し、この際の加熱温度はダイアタッチフィルムの硬化温度よりも低くなければならない。好ましくは、ダイアタッチフィルム面への半導体ウエハの接着は、ダイアタッチフィルムの硬化温度よりも１０℃低い温度からこれよりも５０℃低い温度までの範囲、より好ましくはダイアタッチフィルムの硬化温度よりも２０℃低い温度からこれよりも４０℃低い温度までの範囲の温度で行なうことが好ましい。

次に、ダイアタッチフィルム２を介してダイシングテープ１上に固定された半導体ウエハ３を、個々の半導体装置（個片チップ）の単位で切断する（図４（ｃ）：ダイシング）。ダイシングは、ダイシングカッター若しくはダイシングブレードによって、半導体ウエハ３に対して、ダイアタッチフィルム層２ごと切れ目５を入れることによって行なう。ダイシングは通常、常温で行なう。本発明方法においては、前段の工程（ｂ）をダイアタッチフィルムの軟化点以上の温度での加熱下で行なうことによって、ダイアタッチフィルムとダイシングテープとの間の常温での密着力が向上しているので、ダイシング工程の際にカッターの刃の回転によって切断された個々の半導体装置（個片チップ）がダイシングテープから剥がれて飛散することがなく、効率よくダイシングを行なうことができる。

次に、ダイシング工程で切断された半導体装置（個片チップ）４をダイアタッチフィルム層２と共にダイシングテープから剥離することによって、個々の半導体装置（個片チップ）４を取り上げる（図４（ｄ）：ピックアップ）。ピックアップは、例えば、ダイシングテープ１の裏面に突上げ具６を配置し、突上げ具６内部の突上げ針７によって個片チップ４をダイアタッチフィルム層ごと持ち上げることによって行なうことができる。本発明方法は、このピックアップ工程を加熱下で行なうことを特徴とする。加熱温度は、ダイアタッチフィルムの軟化開始点から軟化点より３０℃高い温度までの範囲の温度が好ましく、ダイアタッチフィルムの軟化軟化開始点よりも５℃高い温度から軟化開始点よりも２０℃高い温度までの範囲の温度がより好ましい。

本発明方法においては、ピックアップ工程を加熱下で行なうことにより、上述の工程（ｂ）での加熱によって高められたダイアタッチフィルムとダイシングテープの粘着剤との間の分子間力が弱められることにより、ダイシングテープとダイアタッチフィルム層との間の密着力が低下する。これにより、ピックアップ工程をスムーズに行なうことができ、ピックアップ時のチップの割れなどの問題を排除することができる。

ピックアップ工程を加熱下で行なうのは、例えば、突上げ具のホルダーに加熱部材を装着したり、或いは熱風ヒーターなどを配置することによって行なうことができる。
ピックアップしたダイアタッチフィルム層付の半導体装置は、そのまま回路基板などの所定の位置に載置して、ダイアタッチフィルムの硬化温度まで加熱することによって、所定の位置に接着・固定することができる。

また、本発明は、ダイシングテープとダイアタッチフィルムとが積層されている所謂「ダイシング・ダイアタッチ一体型フィルムを用いた場合にも適用することができる。即ち、本発明の他の態様は、粘着剤層を間に挟んで積層されたダイシングテープ層とダイアタッチフィルム層とを有する多層テープのダイアタッチフィルム面に半導体ウエハを加熱下で接着し、半導体ウエハをダイアタッチフィルム層と共に個々の半導体装置の単位で切断し、切断された個々の半導体装置をダイアタッチフィルム層と共に加熱下でダイシングテープから剥離することを特徴とする半導体装置の製造方法に関する。この場合、ダイアタッチフィルム層として、８０℃以下の軟化開始点を有する材質のものを使用することが好ましい。

以下の実施例により、本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の記載によって限定されるものではない。なお、以下の実験において、ピール強度は９０°剥離によるピール強度で、測定速度は５０mm/minであった。

実施例１
図４（ａ）で示されるように、アクリル系ポリマーから構成される粘着剤層を有するポリ塩化ビニル製のダイシングテープ１の粘着剤層面に、熱硬化性エポキシ樹脂から構成されるダイアタッチフィルム２（エイブルスティック社製ABLEFLEX 5220、厚さ３０μm、軟化点４２℃）を常温で張り合わせた（工程ａ）。次に、図４（ｂ）で示されるように、ダイアタッチフィルム面に、シリコンウエハ３（厚さ５０μm）を８０℃で貼付けた（工程ｂ）。図４（ｃ）で示されるように、ダイシングテープ１上に載置されたシリコンウエハ３に、ダイアタッチフィルム層２ごとカッターで切れ目５を入れることによって、各個片チップ４（ダイサイズ４×４mm）へのダイシングを行なった（工程ｃ）。４×４mmのダイサイズでのダイシングにおいて、チップの飛びは全く起こらなかった。ダイシングが終了したら、図４（ｄ）で示すように、ダイシングテープ１の裏面に突上げ具６を配置し、突上げ具内部の突上げ針７によって、切断された個片チップ４をダイアタッチフィルム層２ごと押し上げることによって、ダイアタッチフィルム層２を有する半導体装置（個片チップ）４をピックアップした（工程ｄ）。この際、突上げ具６のホルダー９に装着した加熱部材によって５０℃に加熱しながらピックアップを行なった。ピックアップ工程では、ダイシングテープ１とダイアタッチフィルム２との間が速やかに剥離して、個片チップを容易にピックアップすることができた。

工程（ｂ）でダイアタッチフィルム層２とシリコンウエハ３とを８０℃で接着したものについて、ダイアタッチフィルム層２とダイシングテープ１との間のピール強度（常温）を測定したところ、０．３N/10mmであった。同じものを、５０℃に加熱して同様にダイアタッチフィルム層２とダイシングテープ１との間のピール強度を測定したところ、０．０４N/10mmに低下していた。

比較例１
上記実施例１の工程ｃでダイシングされた個片チップを、常温で、突上げ具６内部の突上げ針７によってダイアタッチフィルム層２ごと押し上げることによって、ダイアタッチフィルム層２を有する半導体装置（個片チップ）４をピックアップしようとしたところ、チップが割れてしまい、ピックアップをすることはできなかった。

比較例２
ダイアタッチフィルム面２への、シリコンウエハ３（厚さ５０μm）の貼付け（工程ｂ）を常温で行なった他は、実施例１と同様に半導体装置の製造実験を行なったところ、４×４mmサイズのダイシング工程の際に、切断されたチップの幾つかがカッターの回転によってダイシングテープから剥がれて飛散する現象が見られた。工程ｂで得られた積層体のダイシングテープ１とダイアタッチフィルム層２との間のピール強度（常温）を測定したところ、０．１N/10mmであった。

比較例３
熱硬化性エポキシ系のダイアタッチフィルムの代りに、軟化点が２００℃以上のポリイミドフィルムを用いた他は、実施例１と同様の実験を行なった。工程（ｂ）でダイアタッチフィルム層２とシリコンウエハ３とを８０℃で接着したものについて、ダイアタッチフィルム層２とダイシングテープ１との間のピール強度（常温）を測定したところ、０．１３N/10mmと低かった。４×４mmサイズのダイシング工程の際に、切断されたチップの幾つかがカッターの回転によってダイシングテープから剥がれて飛散する現象が見られた。軟化点が高いダイアタッチフィルムを用いた場合には、加熱接着によるダイアタッチフィルム層とダイシングテープとの間の接着が不十分で、ダイシング工程における個片チップの固定が十分でないことが分かる。

本発明によれば、ダイアタッチフィルムを用いたダイシング工程において、半導体ウエハの接着を加熱下で行なうことで、ダイシングテープの粘着剤層とダイアタッチフィルム層との間の分子間力を向上させてダイアタッチフィルムとダイシングテープとの間の常温での密着力を増大させることにより、カッターによるダイシングの際にはしっかりとウエハを固定してカッターの回転によるチップの飛びを防止すると共に、ピックアップの際には、突上げ具によるチップの押出し工程を加熱下で行なうことで、ダイアタッチフィルム層を軟化させてダイシングテープの粘着剤層とダイアタッチフィルム層との間の分子間力を弱めてダイアタッチフィルムとダイシングテープとの間の密着力を低下させて、ピックアップをスムーズに行なうことが可能である。

感熱型のダイアタッチフィルムを用いた半導体装置の製造プロセスの一例を示す工程図である。 感熱型のダイアタッチフィルムを用いた半導体装置の製造プロセスの他の例を示す工程図である。 紫外線硬化型の接着層を配したダイシングテープを用いた半導体装置の製造プロセスの一例を示す工程図である。 本発明の一態様にかかる半導体装置の製造プロセスの一例を示す工程図である。

Claims (5)

1. 表面に粘着剤層を持つダイシングテープの粘着剤層面にダイアタッチフィルムを貼付し、次にダイアタッチフィルム面に半導体ウエハを加熱下で接着し、半導体ウエハをダイアタッチフィルム層と共に個々の半導体装置の単位で切断し、切断された個々の半導体装置をダイアタッチフィルム層と共に加熱下でダイシングテープから剥離することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 粘着剤層を間に挟んで積層されたダイシングテープ層とダイアタッチフィルム層とを有する多層テープのダイアタッチフィルム面に半導体ウエハを加熱下で接着し、半導体ウエハをダイアタッチフィルム層と共に個々の半導体装置の単位で切断し、切断された個々の半導体装置をダイアタッチフィルム層と共に加熱下でダイシングテープから剥離することを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. ダイアタッチフィルム面に半導体ウエハを接着する工程を、ダイアタッチフィルムの軟化点以上の温度での加熱下で行なう請求項１又は２に記載の方法。
4. 切断された個々の半導体装置をダイアタッチフィルム層と共にダイシングテープから剥離する工程を、ダイアタッチフィルムの軟化開始点から軟化開始点より３０℃高い温度までの範囲の温度での加熱下で行なう請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. ８０℃以下の軟化開始点を有する熱硬化性樹脂製のダイアタッチフィルムを使用する請求項１〜４のいずれかに記載の方法。

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