JP2005248018A - 半導体ウェハー固定用粘着テープ - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体ウェハー固定用粘着テープを提供する。
【解決手段】 基材フィルム上に被切断体を貼着固定するための粘着剤層が設けられたダイシング用粘着シートであって、前記基材フィルムが単層又は多層構造を有し、且つ該基材フィルムのうち少なくとも前記粘着層に接する層が、硬質樹脂成分をブレンドしてなる軟質アクリル樹脂組成物で構成されているダイシング用粘着シート。
【選択図】 なし

Description

本発明は、各種半導体を製造する工程において使用する粘着テープに関する。さらに詳しくいえば、例えば、パターンを形成した半導体ウェハーを一つ一つのパターン毎に切断し、素子として分割する際、半導体ウエハを固定するのに使用する半導体ウェハー固定用の粘着テープに関するものである。

図２〜５を参照しながら、従来のダイシング工程からピックアップ工程に至る工程を説明する。
図２中、図２−ａは、半導体ウェハー２が予じめ粘着シート１に貼着された状態を示す、粘着シートの断面図である。３は、ホルダーを示す。図２−ｂは、ダイシング工程を示す断面図であり、図２−ｃは、エキスパンド工程を示す断面図である。５は、引落量（ホルダー３を引き落とすことにより生じた、ホルダー底面からシート底面までの高さ）を示す。図２−ｄは、ピックアップ工程を示す断面図である。図３中、図３−ａは、エキスパンドを解き、たるんだ状態を示す断面図である。６は、たるみ量を示す。図３−ｂは、ダイシング後のウェハーをカセット７に一時収容した状態を示す断面図である。
シリコン、ガリウム、ヒ素などの半導体ウェハーは大径の状態で製造され、素子小片に切断分離（ダイシング）された後に次の工程であるピックアップ工程に移されている。この際、半導体ウェハー２は予じめ粘着シート１に貼着された状態（図２−ａ）で、ダイシングにより素子小片４に分割され（図２−ｂ）、エキスパンド（図２−ｃ）により全チップのピックアップもしくは一部チップのピックアップ（図２−ｄ）を行う。後者の場合、一度エキスパンドを解き（図３−ａ）、後日ピックアップするためにカセット７に収容しておく（図３−ｂ）。
図４は基材フィルム８上に粘着剤層９を塗布した従来の粘着シートの断面図である。半導体ウェハのダイシング工程からピックアップ工程に至る工程では、図４に示すような構成の粘着シートを用いる。基材フィルムは、ポリオレフィン系フィルムもしくは塩化ビニール等が用いられている。
図５は、ダイシングで得られたウェハー・チップについての拡大断面図である。
図５に示したように、通常、ダイシングではウェハー２とともに粘着剤層９を貫通し、基材フィルム８の一部まで切断する。このとき、基材フィルム８からダイシング屑１０が発生し、ウェハー・チップ４を汚染することがあった。ダイシング屑１０は糸状であり、そしてこの糸状の屑には粘着剤が付着している。このような糸状の屑がダイシングされたチップに付着すると容易には除去できないため、チップの歩留り率が低下する。

上記糸状屑発生の問題を解決する手段として、例えば、特許文献１には、基材としてエチレン−メタクリレート共重合体を用いる方法が提案されている。しかし、この方法では、糸状屑の発生は多少少なくなるものの、今後求められる高信頼性半導体のダイシングに耐え得るレベルからみると、まだ不十分である。また、特許文献２では、基材フィルムに１〜８０Ｍｒａｄの電子線又はγ線等の放射線を照射したフィルムを用いる方法が提案されている。しかし、この方法では、フィルム製造において多大なコストがかかり、価格面で好ましくない。さらに、特許文献３では、無延伸ポリプロピレン層上に粘着加工を施した粘着シートが提案されているが、無延伸ポリプロピレンではエキスパンドの際に基材が裂け易いため、基材が裂けないような限定されたエキスパンド条件内でしか使うことができず、一般的には十分な方法とは言い難い。

これまでは、ウェハーの厚みは３５０〜５００μｍ程度が主流であった。ダイシング屑がウェハーの厚み以上の長さを持たなければ、ウェハー表面に残留することはなく、長さを持ったとしてもウェハー表面に出なければ、実質上ダイシング屑によるトラブルを回避することができた。
しかしながら、近年における集積度アップに伴ない、ウェハーの薄層化が進み、１００μｍ以下の厚みが主流になりつつあり、ダイシング屑によるウェハー上の汚染がより顕著になってきた。
さらに、ウェハーの大きさも５インチ、６インチが主流であったが、より多くのチップを製造できる８インチ、１２インチに移行しつつある。ウェハー厚が薄くなるにもかかわらず、ウェハーの面積が大きくなるため、図３−ａに示したように、ウェハーを貼合してダイシングした後、たるみやすくなる。実際の工程ではダイシング後（図２−ｂ）、ピックアップ（図２−ｃ）を行うが、ピックアップ工程はダイシング工程と比較すると、ピックアップ工程の方が律速となるため、ダイシング後、図３−ｂに示したようにウェハーをカセット７に一時収容する。しかし、図３−ａのたるみ量６が大きくなるとカセット７内に収容しきれなくなり(図３−ｂ)、製造工程に不具合が生じたり、さらにはチップ同士が接触して破損することもあった。
特開平５−１５６２１４号公報 特開平５−２１１２３４号公報 特開平１１−４３６５６号公報

本発明は、上記ダイシング屑発生の問題及びダイシング後のシートのたるみの問題を解決した半導体ウェハー固定用粘着テープを提供することを目的とする。

本発明者は、前記目的を達成するために鋭意検討した結果、基材フィルム材として硬質樹脂成分を混合した軟質アクリル樹脂組成物を用いることにより、ダイシング時の糸状屑の発生を防止できることを見出した。本発明はこの知見に基づきなされるに至ったものである。
すなわち、本発明は、
（１）基材フィルム上に被切断体を貼着固定するための粘着剤層が設けられたダイシング用粘着シートであって、前記基材フィルムが単層又は多層構造を有し、且つ該基材フィルムのうち少なくとも前記粘着層に接する層が、硬質樹脂成分をブレンドしてなる軟質アクリル樹脂組成物で構成されているダイシング用粘着シート、
（２）基材フィルム上に被切断体を貼着固定するための粘着剤層が設けられたダイシング用粘着シートであって、前記基材フィルムが単層又は多層構造を有し、且つ該基材フィルムのうち少なくとも前記粘着層に接する層が、硬質樹脂成分をブレンドしてなる軟質アクリル樹脂組成物と、水添スチレンブタジエンラバーとの混合物により構成されているダイシング用粘着シート、及び
（３）前記軟質アクリル樹脂組成物中に、前記水添スチレンブタジエンラバー２０〜５０質量％が混合されている（２）項記載のダイシング用粘着シート
を提供する。
ここで、硬質樹脂成分をブレンドしてなる軟質アクリル樹脂組成物とは、弾性率６０〜１４５ＭＰａ、好ましくは８０〜１３５ＭＰａを有する、メタクリル酸エステル及び／又はアクリル酸エステルと、スチレンとの共重合体を含む樹脂をいう。

本発明のダイシング用粘着シートは、ダイシング屑の発生を防止することができ、ダイシング粘着テープとしての一連の工程に問題なく用いられるとともに、大面積（例えば、８インチ、１２インチ）で薄い（１００μｍ厚以下）のウェハーを貼着させた場合に、たるみによる破損がないように保持できる。

図６は、ダイシング時の糸状屑の推定発生メカニズムを示す断面図である。
図６を参照して説明すると、ダイシング時の糸状屑の発生メカニズムは、概ね次の通りであると推定されている。すなわち、ウェハー２などのダイシングにおいては、通常３０，０００ｒｐｍ以上の高速で回転するダイシングブレード１１（丸刃）により、ウェハーがダイシングテープ（粘着シート）の表層部とともにダイシングされる。その際、図６に見られるように、高速回転するブレード１１によって基材フィルム表層部が摩擦熱で溶融状態になり切断されるため、溶融状態の基材樹脂がブレードに巻上がり１２が生じ、その後ダイシング装置の切削冷却水で該溶融樹脂が冷却固化し、糸状屑１０が生成するものと考えられる。

本発明のダイシング用粘着シートでは、上記のように基材フィルム材として硬質樹脂成分をブレンドしてなる軟質アクリル樹脂組成物を用いると、ブレードとの摩擦熱でも溶融状態の基材樹脂がブレードで巻き上げられかけても、すぐに切れてしまい、糸状屑の発生が顕著に抑制される。
本発明において、硬質樹脂成分をブレンドしてなる軟質アクリル樹脂組成物とは、メタクリル酸エステル及び／又はアクリル酸エステルと、スチレンとの共重合体を含む樹脂であって、軟質樹脂成分と、硬質樹脂成分とを混合してなるものである。ここで、軟質樹脂成分は、弾性率１〜１０ＭＰａ、好ましくは３〜８ＭＰａを有する、炭素数５〜１３のメタクリル酸エステル及び／又は炭素数４〜１２のアクリル酸エステルと、スチレンとの共重合体である。具体的には、炭素数５〜１３のメタクリル酸アルキルエステル５５〜８５質量部及び／又は炭素数４〜１２のアクリル酸アルキルエステル１０〜３５質量部と、スチレン５〜２５質量部との共重合体が挙げられ、上記アルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、２−エチルヘキシル基等を挙げることができる。

この中でも、メタクリル酸メチル６０〜８０質量部と、アクリル酸ブチル１５〜３０質量部とスチレン１０〜２０質量部とを共重合したものが特に好ましい。
上記軟質樹脂成分の質量平均分子量は特に制限はないが、４０００〜５０００の範囲である。

硬質樹脂成分は、弾性率１５０〜２５０ＭＰａ、好ましくは１８０〜２２０ＭＰａを有する、炭素数４〜１３のメタクリル酸エステル及び／又はアクリル酸エステルの共重合体であって、具体的には、炭素数５〜１３のメタクリル酸アルキルエステル７０〜９０質量部及び／又は炭素数４〜１２のアクリル酸アルキルエステル１０〜３０質量部の共重合体が挙げられ、当該アルキル基の具体例は、前述した軟質樹脂成分についての説明で挙げたものと同様である。メタクリル酸メチル８０〜８５質量部とアクリル酸ブチル１５〜２０質量部とを共重合したものであることが好ましい。
上記硬質樹脂成分の質量平均分子量は特に制限はないが、３００００〜３０００００の範囲である。

上記軟質樹脂成分と上記硬質樹脂成分との混合方法は、ドライブレンド、ウェットブレンド等の常法により行うことができる。
上記軟質樹脂成分と上記硬質樹脂成分との混合比は、軟質樹脂成分５０〜９５質量％、硬質樹脂成分５０〜５質量％が好ましく、軟質樹脂成分７０〜９０質量％、硬質樹脂成分３０〜１０質量％がさらに好ましい。

硬質樹脂成分の有する強靭さと軟質樹脂成分の有する柔軟さとにより、８インチ、１２インチといった大きなウェハーを保持しても、たるみを抑えることができウェハーの破損を防ぐことができる。また、図２−ｃに示したようなエキスパンド工程でもチップ間隔を十分開くことができる。チップ間隔をより開かせるために、基材を多層構造とし、粘着層と接する層にブレードで切断される部分まで上記軟質アクリル樹脂組成物を用い、それ以外は別の樹脂を用いても良い。ブレードの切り込み量は通常、ダイシングテープ（ダイシング用粘着シート）を３０μｍ切り込むので、糊層（粘着剤層）が１０μｍとすると、軟質アクリル樹脂組成物を用いた層は２０μｍ以上で構成するのが好ましい。

水添スチレンブタジエンラバー（以後、ＨＳＢＲと記載）も上記軟質アクリル樹脂組成物同様、糸状屑の発生が顕著に抑制される。そこで、より高エキスパンド性を必要とする場合、上記軟質アクリル樹脂組成物中に、ＨＳＢＲ２０〜５０質量％を混合して用いても良い。ＨＳＢＲを２０質量％ブレンドすると、より顕著なエキスパンド性の向上が図れる。ただし、ＨＳＢＲを５０質量％以上ブレンドすると前記軟質アクリル樹脂組成物の強靭さが失われてしまうため、８インチ、１２インチといった大きなウェハーを保持したとき、図３−ａのように、ウェハーを貼合してダイシングした後、たるみやすくなり、一時保管するカセット７の中に収容しきれなくなることもある(図３−ｂ)。したがって、大きなウェハーを保持する場合、ＨＳＢＲを５０質量％以下に抑えた方が好ましい。

上記ＨＳＢＲは特に制限はないが、スチレン５〜４０質量％と、（水素添加された）ブタジエン６０〜９５質量％との共重合体であることが好ましい。水素添加の程度は特に制限はない。
ＨＳＢＲの分子構造は、直鎖状、分岐状、放射状あるいはこれらの任意の組合せのいずれであってもよいし、分子鎖中のスチレンまたは（水添）ブタジエン由来の繰り返し単位の分布がランダム、テーパード（分子鎖に沿ってモノマー成分が増加または減少するもの）、ブロック状またはこれらの任意の組合せでなっていてもよい。
上記軟質アクリル樹脂組成物中に、ＨＳＢＲを混合する方法は特に制限はないが、上記軟質樹脂成分と上記硬質樹脂成分との混合方法で挙げたものと同様な任意の方法により混合してよい。

本発明に係るウェハー固定用粘着シート（すなわち、本発明のダイシング用粘着シート）としては、たとえば、図１―ａに示すような基材フィルム１３上に粘着剤層１４を形成した、単層構造のテープである。粘着テープの使用前にはこの粘着剤層を保護するため、図１−ｂに示すように粘着剤層の上面にセパレーター１５を仮粘着しておくことが好ましい。
基材フィルムを単層にする場合は、前述の軟質アクリル樹脂組成物を用いる。多層にする場合は、前記粘着層に接する層以外にはポリオレフィン系樹脂からなるフィルムが用いられ、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン−メチル（メタ）アクリル酸エステル、エチレン−エチル（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン−アイオノマー共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリブテン、エラストマー等の樹脂が用いられる。
これらポリオレフィン系樹脂は単独で用いてもよく、また２種以上をブレンドして用いてもよい。
基材フィルムの厚さは、通常３０〜３００μｍであり、より好ましくは５０〜２００μｍである。

次に、本発明において粘着剤層に用いられる粘着剤としては、特に制限はないが、アクリル系粘着剤を用いることが好ましい。また、放射線反応性を付与するために、必要に応じ、アクリル系粘着剤中に炭素−炭素２重結合を持ったモノマー、オリゴマー、ポリマーや光反応開始剤等の添加剤を処方し用いることもできる。このような粘着剤自体は任意のものを用いることができ、例えば特開平１−２４９８７７号、特願平５−１９６７６８号、特開昭６３−１７９８０号各公報などに記載のものを用いることができる。

粘着テープへの放射線照射は、基材フィルムの粘着剤層が設けられていない面から行なうことが好ましい。したがって、前述のように、放射線としてＵＶを用いる場合には基材フィルムは光透過性であることが必要であるが、放射線として電子線を用いる場合には基材フィルムは必ずしも光透過性である必要はない。

以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例及び比較例
表１に示すように作製した各基材フィルム（厚さ１００μｍ）の表面に粘着剤の粘着性向上のためコロナ処理を施した後、アクリル系粘着剤を樹脂層の表面に乾燥後１０μｍの厚さになるよう塗工し、図１−ａに示すものと同様の単層構造の粘着テープを作成した。
基材フィルム使用樹脂の弾性率を以下に示す。なお、弾性率はＪＩＳ Ｋ ７１２７（プラスチックフィルム及びシートの引張試験方法）の引張試験方法に準拠し測定される。基材上に粘着剤層が形成された粘着テープを幅２５ｍｍ長さ１００ｍｍの形状の試験片にし、２３±２℃の温度，５０±５％の湿度、５０ｍｍの標線間距離及びつかみ間距離３００ｍｍ／ｍｉｎの速度で試験を行い、引張応力−ひずみ曲線の初めの直線部分を用いて式Ｅｍ＝Δσ／Δεで規定されるものであって、機械加工方法（ＭＤ）における測定値と、該機械加工方向に直交する横断方向（ＴＤ）における測定値との平均値である。ここで、Ｅｍ：ヤング率（引張弾性率，Ｐａ）、Δσ：同じ２点間のひずみの差である。また、伸びにおける応力の値（モジュラス値）も同様の引張試験により測定し、式σ＝Ｆ／Ａで規定されるものである。ここで、σ：応力の値（Ｐａ）、Ｆ：その時の荷重（Ｎ）、Ａ：試験片の最小断面積（ｍ^２）である。
弾性率
クラレ株式会社製ＳＡ−ＦＲ４０１（商品名） ８５ＭＰａ
クラレ株式会社製ＳＡ−ＦＲ６０１（商品名） １３０ＭＰａ
三井デュポン株式会社製ハイラミン１７０６
（商品名） １００ＭＰａ
三井デュポン株式会社製ニュクレルＡＮ４２１４Ｃ
（商品名） ２５ＭＰａ
ＪＳＲ社製ダイナロン１３２０Ｐ （商品名） ４ＭＰａ

ベアウェハー（肉厚１００μｍ）を粘着テープに貼合し、以下のダイシング条件にてダイシングを行った。
（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）
回転丸刃 回転数：３０，０００ｒｐｍ
切削速度：１００ｍｍ／ｓ
切削水流量：２０ｍｌ／ｓ
ダイシングサイズ：５ｍｍ角
粘着テープにおける回転丸刃の切り込み深さ：３０μｍ

評価（Ｉ）〜（III）した結果を表１に示す。
（Ｉ）ウェハー（６インチ、１００μｍ厚）上のダイシング屑数（ひげ発生数）：ダイシング後（図２−ｂに示す状態で）、ウェハー上の異物を顕微鏡（１００倍）で観察し、異物（ダイシング屑）の個数をカウントした。
（II）たるみ量：１２インチ（１００μｍ厚）のウェハーをダイシングテープに貼着させホルダーにセットしダイシングした後、図３−ａのたるみ量６（すなわち、ウェハー・チップの重みにより生じた、シートのたるみの底からホルダーの水平底面までの高さ）を測定する。
◎：０〜５ｍｍ未満
○：５〜１０ｍｍ未満
△：１０ｍｍ以上

（III）エキスパンド性
ダイシング用粘着シートに６インチウェハーをマウントし、ダイシングを行った（チップサイズは５ｍｍ角）。紫外線照射（５００ｍＪ／ｍ^２）後、シートをダイボンダー（ＮＥＣマシナリー製ＣＰＳ−１００ＦＭ）でホルダー３を１０ｍｍ引き下げて（図２−ｃの引落量５：１０ｍｍ）切り込み溝幅の拡がった量を測定した。
△：０〜５０μｍ未満
○：５０〜１００μｍ未満
◎：１００〜２００μｍ

表１から明らかなように、比較例１及び２の粘着シートはダイシング屑（ひげ）が発生しており、比較例２のシートは、ダイシング後のウェハー・チップの重みにより生じた、シートのたるみが大きかった。一方、本発明の粘着シートはいずれも、ダイシング屑が発生せず、かつ、たるみ・エキスパンド性とも優れていた。

図１−ａは、単層構造を有する基材フィルム上に粘着剤層を形成した粘着テープの断面図である。図１−ｂは、粘着剤層の上面にセパレーターを仮粘着した粘着テープの断面図である。 図２は、ダイシング工程からピックアップ工程に至る工程を説明する、粘着テープの断面図である。 図３−ａは、エキスパンドを解き、たるんだ状態を示す粘着テープの断面図である。図３−ｂは、ダイシング後のウェハーをカセットに一時収容した状態を示す粘着テープの断面図である。 図４は、従来の粘着テープの一例を示す断面図である。 図５は、ダイシングで得られたウェハー・チップについての拡大断面図である。 図６は、ダイシング時の糸状屑の推定発生メカニズムを説明する、粘着テープの断面図である。

符号の説明

１ ダイシング用粘着シート
２ ウェハー
３ ホルダー
４ ウェハー・チップ（素子小片）
５ 引落量
６ たるみ量
７ カセット
８ 基材フィルム
９ 粘着剤層
１０ ダイシング屑（糸状屑）
１１ ダイシングブレード
１２ 溶融樹脂の巻き上がり
１３ 基材フィルム
１４ 粘着剤層
１５ セパレーター

Claims (3)

1. 基材フィルム上に被切断体を貼着固定するための粘着剤層が設けられたダイシング用粘着シートであって、前記基材フィルムが単層又は多層構造を有し、且つ該基材フィルムのうち少なくとも前記粘着層に接する層が、硬質樹脂成分をブレンドしてなる軟質アクリル樹脂組成物で構成されているダイシング用粘着シート。
2. 基材フィルム上に被切断体を貼着固定するための粘着剤層が設けられたダイシング用粘着シートであって、前記基材フィルムが単層又は多層構造を有し、且つ該基材フィルムのうち少なくとも前記粘着層に接する層が、硬質樹脂成分をブレンドしてなる軟質アクリル樹脂組成物と、水添スチレンブタジエンラバーとの混合物により構成されているダイシング用粘着シート。
3. 前記軟質アクリル樹脂組成物中に、前記水添スチレンブタジエンラバー２０〜５０質量％が混合されている請求項２記載のダイシング用粘着シート。

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