JP2006261482A - 半導体ウェハ表面保護フィルム及び該保護フィルムを用いる半導体ウェハの保護方法 - Google Patents

半導体ウェハ表面保護フィルム及び該保護フィルムを用いる半導体ウェハの保護方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 半導体ウェハが厚み200μm以下に薄層化された場合であっても、その破損を防止し得る半導体ウェハ表面保護フィルム及び該保護フィルムを用いた半導体ウェハの保護方法を提供する。
【解決手段】 流れ方向(MD)、横断方向(TD)共に、破断強度が5.0〜50.0MPaとなるフィルムの片表面を電子線照射、プラズマ照射などの表面改質することにより耐熱性を向上させた基材フィルムの片表面(表面改質の逆側)に粘着剤を塗布したことを特徴とする半導体ウェハ表面保護用粘着フィルムを使用し、一連の半導体製造フローを一つの粘着フィルムで加工可能にする半導体ウェハ表面保護方法。
【選択図】 なし

Description

本発明は、半導体ウェハ表面保護フィルム及び該保護フィルムを用いた半導体ウェハの保護方法に関する。詳しくは、半導体ウェハの回路非形成面の研削及び研削後の回路非形成面に対する加工処理における半導体ウェハの破損防止に有用で、生産性向上を図り得る半導体ウェハ表面保護フィルム及び該保護フィルムを用いる半導体ウェハの保護方法に関する。
半導体ウェハを加工する工程は、半導体ウェハの回路形成面(以下、ウェハ表面)に半導体ウェハ表面保護用粘着フィルムを貼り付ける工程、半導体ウェハの回路非形成面(以下、ウェハ裏面)を加工する工程、半導体ウェハ表面保護用粘着フィルムを剥離する工程、半導体ウェハを分割切断するダイシング工程、分割された半導体チップをリードフレームへ接合するダイボンディング工程を経た後、半導体チップを外部保護の為に樹脂で封止するモールド工程、等により構成されている。
従来の半導体ウェハ表面保護フィルムとしては、樹脂フィルムの片表面に粘着剤層を塗布した粘着フィルムが主流であるが、近年のウェハ薄層化技術に伴い、半導体ウェハ破損防止などの観点から、半導体ウェハの回路非形成面に対する研削及び加工処理の際も粘着フィルムを剥離することなく、半導体ウェハを粘着フィルムによりサポートするプロセスが提案されている(特開2001−372232、特開2002−012344)。さらに、加熱プロセス時も粘着フィルムを剥離せずに行うプロセスが提案されている(特開2002−075942)。しかしながら、これらの製造プロセスでは、半導体ウェハの薄肉化を行っており、半導体ウェハ自身の強度は非常に低下しているので、剛性フィルムを用いた粘着フィルムでは、サポート性或いは耐熱性には優れるが、粘着フィルム剥離時に大きな負荷がかかり、ウェハを破損してしまう危険性や粘着フィルムの剥離不良などの問題点が指摘されている。
近年益々、半導体チップの薄層化の要求が高まっており、厚みが20〜100μm程度のチップも望まれている。従って、このように薄層化された半導体ウェハであっても破損することなく、半導体ウェハ表面を保護した形態で高温プロセスが可能な半導体ウェハ表面保護フィルム及び該保護フィルムを用いた半導体ウェハの保護方法の提案が望まれている。
特開2001−372232 特開2002−012344 特開2002−075942
本発明の目的は、上記問題に鑑み、半導体ウェハが厚み200μm以下程度に薄層化され、また、砥石による研磨熱(約50〜60℃)以上に加熱するプロセスを含む工程を経た後であっても、半導体ウェハの破損を防止し得る半導体ウェハ表面保護フィルム及び該保護フィルムを用いる半導体ウェハ保護方法を提案することにある。
本発明者らは鋭意検討した結果、特定の破断強度を有するフィルムを表面改質し、耐熱性を向上させたフィルムを基材フィルムとして用いた半導体ウェハ表面保護フィルムが、前記課題を解決できることを見出し本発明に至った。
すなわち、第一の発明は、基材フィルムの片表面に粘着剤を塗布した半導体ウェハ表面保護用粘着フィルムであって、該基材フィルムが、縦方向(MD)および横方向(TD)の破断強度がそれぞれ5.0〜50.0MPaであるフィルムの片表面を放射線照射又はプラズマ照射により表面改質したフィルムであり、該フィルムの表面改質していない面に粘着剤を塗布したことを特徴とする半導体ウェハ表面保護用粘着フィルムである。
第二の発明は、基材フィルムの片表面に粘着剤層を塗布した半導体ウェハ表面保護用粘着フィルムであって、該基材フィルムが、縦方向(MD)および横方向(TD)の破断強度がそれぞれ5.0〜50.0MPaであるフィルムの片表面に耐熱性樹脂層を積層したフィルムであり、該フィルムの耐熱性樹脂層を形成していない面に粘着剤を塗布したことを特徴とする半導体ウェハ表面保護用粘着フィルムである。
第三の発明は、半導体ウェハの回路形成面に粘着剤層を介して前記の粘着フィルムを貼り付ける第一工程、半導体ウェハの回路非形成面を研削する第二工程、及び半導体ウェハの回路非形成面を加工する第三工程、該粘着フィルムを貼り付けたままダイシングし、該粘着フィルムを伸張することによって、半導体ウェハチップから粘着フィルムを剥離する工程を含むことを特徴とする半導体ウェハの保護方法である。
本発明によれば、厚みが200μm以下に薄層化された半導体ウェハであっても、上記一連の工程における半導体ウェハの破損などを防止できる効果を奏する。
本発明の粘着フィルムを用いて半導体ウエハを保護することにより、半導体ウェハの裏面研削からダイシング工程まで一つの粘着フィルムで全加工でき、200μm以下に薄層化された半導体ウェハであっても、一連の工程における半導体ウェハの破損、汚染などを防止することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の半導体ウェハ表面保護フィルムは、基材フィルムとして縦方向(MD)、横方向(TD)の破断強度がいずれも5.0〜50.0MPa、好ましくは、10.0〜50.0MPaであるフィルムを使用し、該フィルムの片表面を放射線照射、プラズマ照射や耐熱性樹脂の積層などにより表面改質することにより耐熱性を向上させ、該フィルムの表面改質していない面に粘着剤を塗布した粘着フィルムである。
基材フィルムの粘着剤非塗布側に電子線等の放射線を照射することによりフィルムの架橋密度を制御でき、照射前の融点より高い温度領域でも融解しない耐熱性を付与することができる。また、あるガス雰囲気下でフィルムの粘着剤非塗布側にプラズマ処理することにより、表層に高分子層の膜を形成し、耐熱性を向上させることもできる。或いは、フッ素樹脂等の耐熱性樹脂を塗布或いはラミネートすることにより耐熱性樹脂層を形成し耐熱性を向上させることもできる。その後、耐熱性樹脂層を形成していない面に粘着剤層を形成し保護フィルムを製造することができる。さらには、基材フィルムを作成し、その片面に粘着剤層を形成した保護フィルムに各加工を施し、粘着フィルムの耐熱性を向上させることもできる。
基材フィルムの厚みは、フィルム自体の強度、ウェハ表面の凹凸や加工プロセスでの作業性(自動貼り付け機、剥離機)を考慮し、適切な厚みを選択することが好ましい。基材フィルムの厚みは、20μm〜300μm程度が好ましい。厚みが薄くなり過ぎると、フィルム自身の強度が弱くなるとともに、ウェハ表面上の突起状物に対して粘着フィルムが十分に追従することができるが、突起状物による形状が粘着フィルムの最外層に発現し、ウェハの裏面を研削する際に、突起状物に起因したディンプルが発生することがある。厚みが厚くなり過ぎると、粘着フィルムの作製が困難であり、例え粘着フィルムの作成が可能であっても、粘着フィルムの剥離時など、フィルムが厚いほど、粘着フィルムとウェハとの剥離界面に大きな負荷が掛かり、ウェハ破損などが懸念される。延いては、このようなウェハ破損は、生産性に影響を与え、製造コストの増加につながる。
基材フィルムの表面改質のための処理設備としては、NHVコーポレーションや岩崎電気株式会社の電子線照射装置、河村産業株式会社のプラズマ処理装置などが挙げられる。
基材フィルムとしては、ポリオレフィン系共重合体やウレタン樹脂等をフィルム状に成形したものを使用することができる。
基材フィルムの片表面に粘着剤塗布液を塗布する方法としては、従来公知の塗布方法、例えば、ロールコーター法、リバースロールコーター法、グラビアロール法、バーコート法、コンマコーター法、ダイコーター法等が採用できる。塗布された粘着剤の乾燥条件には特に制限はないが、一般的には、80〜200℃の温度範囲において、10秒〜10分間乾燥することが好ましい。更に好ましくは、80〜170℃において、15秒〜5分間乾燥する。架橋剤と粘着剤との架橋反応を十分に促進させるために、粘着剤塗布液の乾燥が終了した後、保護粘着フィルムを40〜80℃において5〜300時間程度加熱してもよい。剥離フィルムに粘着剤を塗布して基材フィルムに転写してもよい。
本発明に係わる半導体ウェハ用粘着フィルムの粘着剤層を形成する粘着剤は、半導体ウェハの裏面に生じた破砕層を除去する工程での温度条件下でも、粘着剤として充分機能するもので、アクリル系粘着剤、シリコン系粘着剤が好ましい。その厚みは3〜100μmであることが好ましい。粘着フィルム剥離時には、半導体ウェハの回路形成面上を汚染していないことが好ましい。
特に、ウェットエッチング、プラズマエッチング及びポリッシングといった裏面処理プロセスにより高温に曝された後、粘着力が大きくなり過ぎないように、また、ウェハ表面の汚染が増加しないように、反応性官能基を有する架橋剤、過酸化物、放射線等により高密度に架橋されたものであることが好ましい。更に、粘着力の上昇に伴う剥離不良及び糊残りが発生しなことが好ましい。
本発明に係わる半導体ウェハ表面保護フィルムを用いた半導体ウェハの製造方法としては、先ず、前記の半導体ウェハ表面保護フィルムを、粘着剤を介して半導体ウェハの表面に貼り付ける第一工程、及び半導体ウェハの裏面を研削する第二工程、該粘着フィルムを剥離することなしに半導体ウェハの裏面に対して、ダイボンディング用接着フィルムの貼り付け、或いはメタルスパッタ等の高温条件を伴う加工工程を経て、該粘着フィルムを剥離することなく、ダイシング工程により、半導体ウェハを切断し、その後、該粘着フィルム自身を伸張することにより、粘着フィルムを剥離してチップを得る工程を含む半導体ウェハの製造方法が挙げられる。
第一工程の半導体ウェハ表面保護用粘着フィルムの貼り付けにおいては、半導体ウェハと同径にカットすることも考えられるが、ダイシング後、該粘着フィルムを伸張する工程を考慮すれば、リングフレームなどに貼り付けて加工することがより好ましい態様である。
第二工程の半導体ウェハ裏面を研削する方法としては、半導体ウェハの裏面を機械的に研削する方法、ウェットエッチング方法、プラズマエッチング方法及びポリッシング方法が挙げられる。第二工程として主に砥石による機械的な研削のみでも可能であるが、半導体ウェハをより薄層化する場合には、機械的に研削した後、エッチングやポリッシングによりウェハ裏面に生じた破砕層を除去する工程と組み合わせることが好ましい。
第三工程の加工では、該粘着フィルムを剥離することなしに、ダイボンディング用接着フィルムを貼り付ける工程、半導体ウェハの裏面にメタルをスパッタする工程、或いは、半導体ウェハ裏面にボール電極となるバンプを付設するといった工程が実施される。
第四工程では、該粘着フィルムを剥離することなく、ダイシングし、粘着フィルムを伸長することによって、粘着フィルムを剥離する工程が実施される。これにより、従来使用されてきたダイシングテープへの貼り替えなどの工程を省くことができ、工程の合理化や半導体ウェハの破損防止に繋がる。
本発明の半導体ウェハ保護方法が適用できる半導体ウェハとして、シリコンウェハに限らず、ゲルマニウム、ガリウム−ヒ素、ガリウム−リン、ガリウム−ヒ素−アルミニウム等のウェハが挙げられる。
以下、実施例を示して本発明についてさらに詳細に説明する。本発明はこれら実施例に限定されるものではない。尚、実施例に示した各種特性値は下記の方法で測定した。
1.フィルム物性
1−1.基材フィルムの破断強度
破断強度の測定はJIS K6781に準拠して測定した。
1−2.フィルムの耐熱性
ホットプレートの上にフィルムを直接接触させて、溶解した温度により評価した。
(実施例1)
MD/TDの破断強度が、5.5/11.5MPaのエチレン−酢酸ビニル共重合体のフィルム(厚み195μm)の片表面に、電子線照射を実施した。照射後のフィルムの耐熱性は、ホットプレート上の外観から180℃程度と推定できる。粘着剤の塗布に関しては、アクリル系粘着剤を用い、剥離フィルムの片表面に該塗布液をリバースロールコーター法にて塗布し、80〜200℃の温度範囲において10秒〜10分間乾燥した後、基材フィルムと積層した。該粘着フィルムを用いて、シリコンウェハに貼り付け、裏面研削によりシリコン部の厚み仕上げを75μmとした後、150℃のホットプレート上にテープ付きウェハを設置し、ウェハ破損などを確認した。また、該粘着フィルムをリードフレームと合わせてシリコンウェハに貼り付け、上記同様150℃のホットプレート上にテープ付きウェハを設置し、ウェハ破損などを確認した後、一連のダイシング工程を実施した。評価結果を表1に記載する。
(実施例2)
MD/TDの破断強度が、49.5/22.5MPaのエチレン−酢酸ビニル共重合体のフィルム(厚み195μm)の片表面に、電子線照射を実施した。フィルムの耐熱性は、ホットプレート上の外観から180℃と推定できる。粘着剤の塗布に関しては、アクリル系粘着剤を用い、剥離フィルムの片表面に該塗布液をリバースロールコーター法にて塗布し、80〜200℃の温度範囲において10秒〜10分間乾燥した後、基材フィルムと積層した。該粘着フィルムを用いて、シリコンウェハに貼り付け、シリコン部の厚み仕上げを75μmとした後、150℃のホットプレート上にテープ付きウェハを設置し、ウェハ破損などを確認した。また、該粘着フィルムをリードフレームと合わせてシリコンウェハに貼り付け、上記同様150℃のホットプレート上にテープ付きウェハを設置し、ウェハ破損などを確認した後、一連のダイシング工程を実施した。評価結果を表1に記載する。
(実施例3)
MD/TDの破断強度が、12.5/5.5MPaのエチレン−酢酸ビニル共重合体のフィルム(厚み195μm)の片表面に、電子線照射を実施した。フィルムの耐熱性は、ホットプレート上の外観から180℃と推定できる。粘着剤の塗布に関しては、アクリル系粘着剤を用い、剥離フィルムの片表面に該塗布液をリバースロールコーター法にて塗布し、80〜200℃の温度範囲において10秒〜10分間乾燥した後、基材フィルムと積層した。該粘着フィルムを用いて、シリコンウェハに貼り付け、シリコン部の厚み仕上げを75μmとした後、150℃のホットプレート上にテープ付きウェハを設置し、ウェハ破損などを確認した。また、該粘着フィルムをリードフレームと合わせてシリコンウェハに貼り付け、上記同様150℃のホットプレート上にテープ付きウェハを設置し、ウェハ破損などを確認した後、一連のダイシング工程を実施した。評価結果を表1に記載する。
(実施例4)
MD/TDの破断強度が、20.5/49.5MPaのエチレン−酢酸ビニル共重合体のフィルム(厚み195μm)の片表面に、電子線照射を実施した。フィルムの耐熱性は、ホットプレート上の外観から180℃と推定できる。粘着剤の塗布に関しては、アクリル系粘着剤を用い、剥離フィルムの片表面に該塗布液をリバースロールコーター法にて塗布し、80〜200℃の温度範囲において10秒〜10分間乾燥した後、基材フィルムと積層した。該粘着フィルムを用いて、シリコンウェハに貼り付け、シリコン部の厚み仕上げを75μmとした後、150℃のホットプレート上にテープ付きウェハを設置し、ウェハ破損などを確認した。また、該粘着フィルムをリードフレームと合わせてシリコンウェハに貼り付け、上記同様150℃のホットプレート上にテープ付きウェハを設置し、ウェハ破損などを確認した後、一連のダイシング工程を実施した。評価結果を表1に記載する。
(実施例5)
MD/TDの破断強度が、12.5/13.5MPaのエチレン−酢酸ビニル共重合体のフィルム(厚み195μm)の片表面に、プラズマ処理を実施した。フィルムの耐熱性は、ホットプレート上の外観から160℃と推定できる。粘着剤の塗布に関しては、アクリル系粘着剤を用い、剥離フィルムの片表面に該塗布液をリバースロールコーター法にて塗布し、80〜200℃の温度範囲において10秒〜10分間乾燥した後、基材フィルムと積層した。該粘着フィルムを用いて、シリコンウェハに貼り付け、シリコン部の厚み仕上げを75μmとした後、150℃のホットプレート上にテープ付きウェハを設置し、ウェハ破損などを確認した。また、該粘着フィルムをリードフレームと合わせてシリコンウェハに貼り付け、上記同様150℃のホットプレート上にテープ付きウェハを設置し、ウェハ破損などを確認した後、一連のダイシング工程を実施した。評価結果を表1に記載する。
(実施例6)
MD/TDの破断強度が、12.5/13.5MPaのエチレン−酢酸ビニル共重合体のフィルム(厚み195μm)の片表面に、フッ素樹脂(三菱樹脂製フルオロージュ;厚み5μm)をラミネートした。フィルムの耐熱性は、ホットプレート上の外観から180℃と推定できる。粘着剤の塗布に関しては、アクリル系粘着剤を用い、剥離フィルムの片表面に該塗布液をリバースロールコーター法にて塗布し、80〜200℃の温度範囲において10秒〜10分間乾燥した後、基材フィルムと積層した。該粘着フィルムを用いて、シリコンウェハに貼り付け、シリコン部の厚み仕上げを75μmとした後、150℃のホットプレート上にテープ付きウェハを設置し、ウェハ破損などを確認した。また、該粘着フィルムをリードフレームと合わせてシリコンウェハに貼り付け、上記同様150℃のホットプレート上にテープ付きウェハを設置し、ウェハ破損などを確認した後、一連のダイシング工程を実施した。評価結果を表1に記載する。
(比較例1)
MD/TDの破断強度が、4.5/12.5MPaのエチレン−酢酸ビニル共重合体のフィルム(厚み195μm)の片表面に、電子線照射を実施した。フィルムの耐熱性は、ホットプレート上の外観から180℃と推定できる。粘着剤の塗布に関しては、アクリル系粘着剤を用い、剥離フィルムの片表面に該塗布液をリバースロールコーター法にて塗布し、80〜200℃の温度範囲において10秒〜10分間乾燥した後、基材フィルムと積層した。該粘着フィルムを用いて、シリコンウェハに貼り付け、シリコン部の厚み仕上げを75μmとした後、150℃のホットプレート上にテープ付きウェハを設置し、ウェハ破損などを確認した。また、該粘着フィルムをリードフレームと合わせてシリコンウェハに貼り付け、上記同様150℃のホットプレート上にテープ付きウェハを設置し、ウェハ破損などを確認した後、一連のダイシング工程を実施した。評価結果を表2に記載する。
(比較例2)
MD/TDの破断強度が、52.5/19.5MPaのエチレン−酢酸ビニル共重合体のフィルム(厚み195μm)の片表面に、電子線照射を実施した。フィルムの耐熱性は、ホットプレート上の外観から180℃と推定できる。粘着剤の塗布に関しては、アクリル系粘着剤を用い、剥離フィルムの片表面に該塗布液をリバースロールコーター法にて塗布し、80〜200℃の温度範囲において10秒〜10分間乾燥した後、基材フィルムと積層した。該粘着フィルムを用いて、シリコンウェハに貼り付け、シリコン部の厚み仕上げを75μmとした後、150℃のホットプレート上にテープ付きウェハを設置し、ウェハ破損などを確認した。また、該粘着フィルムをリードフレームと合わせてシリコンウェハに貼り付け、上記同様150℃のホットプレート上にテープ付きウェハを設置し、ウェハ破損などを確認した後、一連のダイシング工程を実施した。評価結果を表2に記載する。
(比較例3)
MD/TDの破断強度が、12.5/4.5MPaのエチレン−酢酸ビニル共重合体のフィルム(厚み195μm)の片表面に、電子線照射を実施した。フィルムの耐熱性は、ホットプレート上の外観から180℃と推定できる。粘着剤の塗布に関しては、アクリル系粘着剤を用い、剥離フィルムの片表面に該塗布液をリバースロールコーター法にて塗布し、80〜200℃の温度範囲において10秒〜10分間乾燥した後、基材フィルムと積層した。該粘着フィルムを用いて、シリコンウェハに貼り付け、シリコン部の厚み仕上げを75μmとした後、150℃のホットプレート上にテープ付きウェハを設置し、ウェハ破損などを確認した。また、該粘着フィルムをリードフレームと合わせてシリコンウェハに貼り付け、上記同様150℃のホットプレート上にテープ付きウェハを設置し、ウェハ破損などを確認した後、一連のダイシング工程を実施した。評価結果を表2に記載する。
(比較例4)
MD/TDの破断強度が、22.5/50.5MPaのエチレン−酢酸ビニル共重合体のフィルム(厚み195μm)の片表面に、電子線照射を実施した。フィルムの耐熱性は、ホットプレート上の外観から180℃と推定できる。粘着剤の塗布に関しては、アクリル系粘着剤を用い、剥離フィルムの片表面に該塗布液をリバースロールコーター法にて塗布し、80〜200℃の温度範囲において10秒〜10分間乾燥した後、基材フィルムと積層した。該粘着フィルムを用いて、シリコンウェハに貼り付け、シリコン部の厚み仕上げを75μmとした後、150℃のホットプレート上にテープ付きウェハを設置し、ウェハ破損などを確認した。また、該粘着フィルムをリードフレームと合わせてシリコンウェハに貼り付け、上記同様150℃のホットプレート上にテープ付きウェハを設置し、ウェハ破損などを確認した後、一連のダイシング工程を実施した。評価結果を表2に記載する。
Figure 2006261482



Figure 2006261482

Claims (7)

  1. 基材フィルムの片表面に粘着剤を塗布した半導体ウェハ表面保護用粘着フィルムであって、該基材フィルムが、縦方向(MD)および横方向(TD)の破断強度がそれぞれ5.0〜50.0MPaであるフィルムの片表面を放射線照射又はプラズマ照射により表面改質したフィルムであり、該フィルムの表面改質していない面に粘着剤を塗布したことを特徴とする半導体ウェハ表面保護用粘着フィルム。
  2. 基材フィルムが、ポリオレフィン系共重合体を含むことを特徴とする請求項1記載の半導体ウェハ表面保護用粘着フィルム。
  3. 基材フィルムの片表面に粘着剤層を塗布した半導体ウェハ表面保護用粘着フィルムであって、該基材フィルムが、縦方向(MD)および横方向(TD)の破断強度がそれぞれ5.0〜50.0MPaであるフィルムの片表面に耐熱性樹脂層を積層したフィルムであり、該フィルムの耐熱性樹脂層を形成していない面に粘着剤を塗布したことを特徴とする半導体ウェハ表面保護用粘着フィルム。
  4. 半導体ウェハの回路形成面に粘着剤層を介して請求項1〜3いずれかに記載の粘着フィルムを貼り付ける第一工程、半導体ウェハの回路非形成面を研削する第二工程、及び半導体ウェハの回路非形成面を加工する第三工程、該粘着フィルムを貼り付けたままダイシングし、該粘着フィルムを伸張することによって、半導体ウェハチップから粘着フィルムを剥離する工程を含むことを特徴とする半導体ウェハの保護方法。
  5. 前記第一工程が、リングフレームを用いることを特徴とする請求項4記載の半導体ウェハの保護方法。
  6. 前記第二工程が、砥石による機械的研削工程、ウェットエッチング工程、プラズマエッチング工程及びポリッシング工程から選ばれた少なくとも一工程を含むことを特徴とする請求項4記載の半導体ウェハの保護方法。
  7. 前記第三工程が、半導体ウェハの回路非形成面にダイボンドフィルムを貼り付ける工程、メタルスパッタリングする工程、半導体ウェハの回路非形成面を加熱処理する工程から選ばれた少なくとも一工程を含むことを特徴とする請求項4記載の半導体ウェハの保護方法。
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