JP2005290091A

JP2005290091A - 半導体ウエハ固定用粘着テープ

Info

Publication number: JP2005290091A
Application number: JP2004104156A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Hattori; 聡服部; Yasumasa Morishima; 泰正盛島; Shinichi Ishiwatari; 伸一石渡
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP4629992B2

Abstract

【課題】
ダイシング時には十分な接着力を持つダイシングテープとして使用でき、ダイシング後は容易に剥離できる粘着テープを提供する。
【解決手段】
粘着剤中に開環重合反応を生じ体積膨張を起こす環状化合物を加えることにより、放射線照射もしくは加熱等の外部刺激によって硬化するとともに粘着剤層の体積膨張を起こすことで、被着体に損傷なく容易に剥離することができる半導体ウエハ固定用粘着テープを提供する。

Description

本発明は、半導体ウェハを研削加工し薄膜化する工程、あるいは素子小片に切断する工程において使用する粘着剤と粘着テープに関するものである。

ＩＣなどの半導体装置の組立工程は、パターン形成後の半導体ウェハ等を個々のチップに切断分離（ダイシング）する工程と、チップを基板等にマウントする工程を有する。
ダイシング工程では、半導体ウェハをあらかじめ粘着テープに貼り付けて固定した後、回転丸刃によりチップ形状に沿ってダイシングを行い、マウント工程は、チップを粘着テープから剥離（ピックアップ）させ、基板等にマウントするダイレクトピックアップ方式が取られている。
上記ダイシング工程では、回転丸刃を用いて半導体ウエハを切断する時に回転丸刃の冷却と切断屑の除去を目的として、2kg/cm²程度の水圧下で洗浄水を回転丸刃と半導体ウエハに放水する。このため、ダイシング加工時の素子固定粘着力は回転丸刃による切断衝撃力に耐えると同時に、この水圧に耐え得るだけの力が必要とされ、粘着テープの粘着力は強いほど良い。

一方、ダイシング後のピックアップ工程においては、素子が粘着テープから容易に剥離できる性質が要求される。すなわち、ダイシング工程時とピックアップ工程時それぞれの素子固定粘着力を素子小片の大きさに合わせて制御しなければならず、粘着テープの粘着力を素子小片の大きさに合わせて設定する必要がある。また、近年の集積度が増大したLSI用の素子等では25mm²あるいはそれ以上の大きさがあり、一つ一つの素子固定粘着力が大きく、粘着テープからのピックアップが困難となっている。
そのため、例えば紫外線のような光、または電子線のような電離性放射線（以下、総称して放射線と言う）を透過する支持体と、この支持体上に塗工された放射線照射により硬化する性質を有する粘着剤層とからなる粘着テープが開発されている。この粘着テープはダイシング時には強力な素子固定粘着力を有し、半導体ウエハを素子小片に切断分離後、支持体側より放射線照射を行ない放射線硬化性粘着剤層を硬化させて、素子固定粘着力を低下させ、ピックアップを容易にするものである。
これらの放射線硬化型粘着テープは放射線透過性の支持体上に放射線硬化性粘着剤を塗工した半導体ウエハ固定用粘着テープであって、その粘着剤中に含まれる放射線重合性化合物を放射線照射によって硬化させ粘着剤に三次元網状化構造を与えて、その流動性を低下させ、粘着力を低下させる原理に基づくものである。

しかしながら、半導体ウエハ固定用粘着テープに貼合すべき半導体ウエハの表面性状は、鏡面またはこれに近いものばかりではない。ウエハ表面は研削処理あるいはエッチング処理、または金蒸着などメタル蒸着等の特殊処理が施されるのが一般的であり、素子固定粘着力はウエハの表面状態により著しく変動する。放射線照射後においても素子固定粘着力は素子小片の貼合面状態により変動し、剥離性の制御を困難にする。
さらには、貼合される半導体ウェハの厚みもますます薄くなり、100umより薄いものが取り扱われるようになってきている。そのため、損傷を防止するためにもピックアップ時の易剥離性の要求が大きくなっている。
また、半導体ウエハは、ダイシング工程に先立ち、所定の厚さに薄くする為、ウエハ裏面をバックサイドグラインダーと呼ばれる装置により研削加工し薄膜化される。
その際、研削ダスト等からの汚染を防ぐとともに研削加工時の衝撃によるウエハの破損を防ぐために、半導体ウエハの表面に保護用粘着テープを貼り合わせる。研削加工終了後は、当該ウエハ表面に貼り合わされた保護用粘着テープを剥離し、ダイシング加工が施される。このような保護用粘着テープにおいても半導体ウエハの薄膜化に伴い、易剥離性が求められている。
特開昭６０−２５２６８１遠藤剛，金澤昭彦，三田文雄，日本接着学会誌，ＶＯＬ３９，ＮＯ．３，（２００３）

しかしながら、このような半導体素子の大型化・半導体ウェハの薄膜化は、半導体素子の粘着テープからのピックアップや半導体ウェハからの保護テープの剥離を困難にする。また、半導体素子の表面性状によって、粘着テープとの粘着力が変化することによって半導体素子のピックアップの作業性を悪化させ、生産性が低下するという問題を生じる。
本発明は、粘着テープにおいて、半導体素子しもしくは半導体ウェハを固定する際には必要な粘着力を有し、それらを剥離する際には容易に剥離することができる粘着テープを提供することを目的とする。

このような従来の粘着テープの剥離性の問題点を克服するため種々検討を重ねた結果、粘着剤が放射線照射もしくは加熱によって開環重合反応を生じて体積膨張をおこす環状化合物を含むことによって、ウェハ固定時には必要な粘着力を有し、ウェハもしくは素子を剥離する際には放射線もしくは熱などの刺激によって粘着剤を硬化・体積膨張させることによって容易に剥離できることを見出した。
特に、放射線硬化性のアクリル系ベース樹脂を用いる粘着剤に開環重合反応を起こす環状化合物を加えることにより、粘着剤が放射線照射によって硬化するとともに、体積膨張し、被着体との易剥離性が得られることを見出した。また、放射線硬化性のアクリル系粘着剤では放射線照射時の硬化によって一般的には体積収縮をおこすが、放射線照射によって体積膨張を起こす材料を添加することにより、粘着剤全体の体積収縮を抑制することによって被着体との密着性を低下させ、易剥離性を向上できる。
すなわち本発明は、
（１）基材フィルム上に粘着剤層を有してなる粘着テープであって、前記粘着剤層に放射線照射もしくは加熱によって開環重合反応を生じて体積膨張をおこす環状化合物を含むことを特徴とする粘着テープ、
（２）前記粘着剤層は放射線硬化性アクリル系ベース樹脂と、放射線照射によって開環重合反応を生ずる環状化合物とを主成分とすることを特徴とする（１）記載の粘着テープ、
（３）基材フィルム上に、放射線照射もしくは加熱によって体積膨張を生ずる層と、体積収縮を生ずる層とが積層された粘着剤層を有してなることを特徴とする粘着テープ、
（４）半導体ウェハの固定に使用される粘着剤であって、アクリル系ベース樹脂と開環重合によって体積膨張をおこす環状化合物を有し、放射線の照射によって硬化し粘着力が低下することを特徴とする粘着剤、を提供するものである。
なおここで放射線とは紫外線のような光線、または電子線などの電離性放射線をいう。また、「主成分とする」とは粘着剤層の５０重量％以上がアクリル系ベース樹脂と、開環重合反応を生ずる環状化合物で構成されているものである。

本発明の半導体固定用粘着テープを用いれば、半導体ウエハもしくは半導体素子を固定する際には十分に固定することができる粘着力を有し、剥離時には、粘着剤層を硬化させ、かつ、体積収縮を抑制することによって、半導体ウエハの表面性状やウェハ厚みにかかわらず安定した低粘着力が得られ、半導体ウェハもしくは半導体素子を粘着テープから容易に剥離することができるという優れた効果を奏する。

本発明の粘着テープは少なくとも基材フィルムと粘着剤層から構成される粘着テープであって、粘着剤層に外部刺激によって開環重合を生じ体積膨張をおこす環状化合物を含むものである。重合を開始させる外部刺激としては放射線照射もしくは加熱がある。本発明の粘着テープの粘着剤層に用いられるアクリル系ベース樹脂はアクリル酸またはメタクリル酸のエステルを主な構成単位とする単独重合体またはアクリル酸またはメタクリル酸あるいはそのエステルあるいはその酸アミドなどおよびその他の共重合性コモノマーとの共重合体またはこれら重合体の混合物である。そのモノマーおよびコモノマーとしては例えばアクリル酸もしくはメタクリル酸のアルキルエステル、例えばメチルエステル、エチルエステル、ブチルエステル、２−エチルヘキシルエステル、オクチルエステル、グリシジルエステル、ヒドロキシメチルエステル、２−ヒドロキシエチルエステル、ヒドロキシプロピルエステル、およびアクリル酸もしくはメタクリル酸のアミドおよびＮ−置換アミド例えばＮ−ヒドロキシメチルアクリル酸アミドもしくはメタクリル酸アミドなどがあげられる。これに必要に応じてポリイソシアネート化合物またはアルキルエーテル化メラミン化合物の如き架橋剤が配合されたものを使用できる。特に放射線照射によって硬化するアクリル系粘着剤をもちいた場合には、放射線照射によってアクリル系粘着剤が硬化しそれに伴う粘着力の低下と、環状化合物の開環重合に伴う体積膨張によって、より易剥離性の効果を奏する。

本発明においては、上記のような粘着剤に膨張性開環重合反応を起こす環状化合物が含有される。この開環重合反応を起こす環状化合物は、モノマー、オリゴマーまたはこれらの混合物であっても差し支えない。
これらの環重合反応を起こす環状化合物としては、環状カーボナイト、スピロオルトエステル（ＳＯＥ）、ビシクロオルトエステル（ＢＯＥ）、ビシクロオルトエステル（ＢＯＥ）、ビニルシクロプロパノン環状アセタールなどが挙げられる。
環状カーボナートには、例えば式１〜５に示すもの等がある。また、チオカーボナートにおいても、開環重合に伴う体積膨張が見られ、例えば式６に示すものがある。

式１

式２

式３

式４

式５

式６

スピロオルトエステル（ＳＯＥ）では、式７、式８に示すものがある。

式７

式８

ビシクロオルトエステル（ＢＯＥ）では、例えば式９に示すものがある。

式９

スピロオルトカーボナート（ＳＯC）では、例えば式１０〜１５に示すものがある。

式１０

式１１

式１２

式１３

式１４

式１５

ビニルシクロプロパノン環状アセタールでは、式１６に示すものがある。

式１６

なお本発明の粘着剤には放射線硬化性化合物として上記の化合物に、放射線硬化性の他の化合物例えば脂肪族のポリオールのアクリレートまたはメタクリレートなどの１種以上を併用することができる。これらの化合物を例示すれば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチロールプロパン、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、などのアクリル酸またはメタクリル酸エステルなど、またはこれらのオリゴマーなどである。
なお本発明の粘着剤には、イソシアネート系の硬化剤を添加することが好ましい。添加効果は紫外線等の放射線照射前の初期粘着力を所望の大きさに保持することである。
なお本発明の粘着テープを紫外線照射によって硬化させる場合には、光重合開始剤を１種あるいは２種以上を粘着剤層に添加することによって、硬化反応時間または紫外線照射量が少なくても効率よく硬化反応を進行させ、素子固定粘着力を低下させることが出来る。
さらに本発明に用いられる粘着剤には必要に応じてタッキファイヤー、粘度調整剤、界面活性剤などあるいはその他の改質剤および慣用成分を配合することができる。

本発明に用いられる膨張性開環重合反応を起こす環状化合物の開環重合はカチオン重合やラジカル重合によって進行する。加熱もしくは放射線照射によってカチオンやラジカルを発生する重合開始剤を添加することによって開環重合を進行させることができる。例えば環状カーボナートでは、式１７に示す開環重合を生ずる。

式１７

カチオン重合開始剤としては、各種のオニウム塩、例えばヘキサフロロホスフェートやテトラフロロボロレート、アリルジアゾニウム塩、ジアリルヨードニウム塩、トリアリルヨードニウム塩などの芳香族ヨードニウム塩PF6, AsF6, SbF6のようなアニオンをもつスルホニウム塩等がある。ラジカル重合開始剤としてはイソプロピルベンゾインエーテル、イソブチルベンゾインエーテル、ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、クロロチオキサントン、ドデシルチオキサントン、ジメチルチオキサントン、ジエチルオキサントン、ベンジルジメチルケタール、α−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシメチルフェニルプロパン等があり、カチオン重合開始剤と併用することもできる。
また、式１８、式１９に示すように、紫外線を照射すると，ラジカル種とイオン種が発生する開始剤を用いても良い。

式１８

式１９

本発明に使用される基材としてはプラスチック、ゴムなどが好ましく用いられ、放射線照射にて放射線硬化性粘着剤を硬化させる場合には、照射する放射線の種類に応じてその放射線に対して透過性の良いものを使用する必要がある。一般的に、粘着剤の硬化には紫外線が使用されるため、紫外線透過性の良いものが望ましい。このような基材として使用しうるポリマーの例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリブテン−１、ポリ−４−メチルペンテン−１、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、アイオノマーなどのα−オレフィンの単独重合体または共重合体あるいはこれらの混合物、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−エチレン共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−エチレン−酢酸ビニル共重合体などの塩化ビニル系重合体あるいは共重合体、フッ化ビニル−エチレン共重合体、フッ化ビニリデン−エチレン共重合体、FEP、PFAなどのフッ素系ポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート等のエンジニアリングプラスチック等があげられる。この支持体の形状はシートまたはフィルム状が一般的であり、その厚さは10〜200uｍ程度とするのが良い。この基材上の粘着剤層の厚さは特に制限はないが２〜50uｍが望ましい。

以下、実施例を用いて詳細に説明する。
なお、本発明は以下の実施例に限定されるものでない。
実施例１
アクリル系ベース樹脂（２−エチルヘキシルアクリレートとｎ−ブチルアクリレートとの共重合体）１００重量部にポリイソシアネート化合物３重量部、膨張性開環重合を行う環状化合物として式１に示すカーボナート６０重量部、架橋性を向上させるためのグリシジルエーテルを５重量部、および光重合開始剤としてアリルスルホニウム塩１重量部とを混合して、放射線硬化性粘着剤を調製した。この粘着剤を厚さ50uｍのポリエチレンテレフタレートフィルムの片面に乾燥後の粘着剤層の厚さが15uｍとなるように塗工し、加熱乾燥してウエハ固定用粘着テープを得た。
比較例１
粘着剤の組成を、開環重合を行う環状化合物とグリシジルエーテルに代えて、光反応性官能基を有するアクリル系オリゴマーを60重量部としたほかは、実施例１同様に、アクリル系ベース樹脂（２−エチルヘキシルアクリレートとｎ−ブチルアクリレートとの共重合体）100重量部にポリイソシアネート化合物３重量部、アリルスルホニウム塩１重量部とを混合して調整した粘着剤をもちい、実施例１と同様にウエハ固定用粘着テープを得た。
評価方法
上記の実施例および比較例の粘着テープについて、下記のようにピックアップ成功率を評価した。直径５インチ、厚さ７５μｍのシリコンウエハに粘着テープを貼合し、１０×１０ｍｍにダイシングした後、乾燥後高圧水銀灯（80w/cm）下に10秒間曝し、ダイボンディングマシーンでピックアップピンによる突き上げ高さを０．３ｍｍにした場合と、０．５ｍｍにした場合とでピックアップ試験を行い、ピックアップチップ１００個でのピックアップ成功率を求めた。
実施例および比較例でのピックアップ試験の結果を表１に示す。
比較例１ではピックアップ時の抵抗力が大きく、一部のチップはピックアップできない。しかし上記実施例１では、問題なく容易にピックアップすることができる。

その他の実施形態
第２の粘着剤の調整
アクリル系ベース樹脂（２−エチルヘキシルアクリレートとｎ−ブチルアクリレートとの共重合体）１００重量部にポリイソシアネート化合物３重量部、グリシジルエーテルを５重量部、α―ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン１質量部とを混合して、放射線硬化性粘着剤を調製した。
この粘着剤を厚さ50uｍのポリエチレンテレフタレートフィルムの片面に乾燥後の粘着剤層の厚さが1０uｍとなるように塗工し、さらにその上に、実施例１で用いた膨張性開環重合をおこす化合物を含む粘着剤を乾燥後の厚さ１０μｍとなるように塗工し、加熱乾燥してウエハ固定用粘着テープを得た。このテープを用いても、良好なピックアップ特性を得ることができる。

本発明の粘着テープは、半導体ウェハ研削時の保護テープや半導体ウェハのダイシング時の半導体固定用粘着テープとして使用することができる。

Claims

基材フィルム上に粘着剤層を有してなる粘着テープであって、前記粘着剤層に放射線照射もしくは加熱によって開環重合反応を生じて体積膨張をおこす環状化合物を含むことを特徴とする粘着テープ。
前記粘着剤層は放射線硬化性アクリル系ベース樹脂と、放射線照射によって開環重合反応を生ずる環状化合物とを主成分とすることを特徴とする請求項１記載の粘着テープ。
基材フィルム上に、放射線照射もしくは加熱によって体積膨張を生ずる層と、体積収縮を生ずる層とが積層された粘着剤層を有してなることを特徴とする粘着テープ。
半導体ウェハの固定に使用される粘着剤であって、アクリル系ベース樹脂と開環重合によって体積膨張をおこす環状化合物を有し、放射線の照射によって硬化し粘着力が低下することを特徴とする粘着剤。