JP2007300081A - 接着剤付き半導体ウエハ、積層物及びこれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接着フィルムと半導体ウエハの回路面との間における気泡の巻き込みが抑制され未接着部分の少ない接着剤付き半導体ウエハ、積層物及びこれらの製造方法を提供する。
【解決手段】実施形態に係る接着剤付き半導体ウエハの製造方法は、基材１と基材１上に設けられた接着層２とを備える接着フィルム１０を、減圧下で、半導体ウエハ５の回路面５ａ上にラミネートするラミネート工程を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、接着剤付き半導体ウエハ、積層物及びこれらの製造方法に関する。

従来、ＩＣやＬＳＩとリードフレームとの接合にはＡｕ−Ｓｉ共晶合金、半田、銀ペースト、フィルム状接着剤等が用いられてきた。フィルム状接着剤を用いる場合、次のように使用することが多い。まず、ロールを用いて半導体ウエハより大きいフィルムを当該半導体ウエハに圧着してラミネートする。その後、フィルムの外周部をカットする。さらに、半導体ウエハをダイシングテープに貼り合わせた後、当該半導体ウエハをダイシングして、個片化する。個片化したチップの裏にはフィルム状接着剤が付いた状態である。さらに、フィルム状接着剤付きチップをダイシングテープからピックアップし、被着体、例えば、シリコン、リードフレーム、有機基板等へ直接接着させる（特許文献１参照）。
特許第３６０５６５１号公報

通常、上記ロールによる接着フィルムのラミネートは半導体ウエハの裏面に行われる。半導体ウエハの裏面は比較的平滑であり、表面粗さは数ミクロン程度である。一方、半導体ウエハの回路面（表面）には凹凸が形成されており、高さ数十ミクロンの凹凸が形成されていることが多い。このような半導体ウエハの回路面に接着フィルムをラミネートする場合、凹凸による気泡の巻き込みが多く発生する。また、このようにロールを用いて貼り付けされる接着フィルムは破断しにくいものが用いられる。

アルカリ現像可能な接着フィルムは、他の接着フィルムと比べ露光後のフィルム強度がもろく、破断しやすい。したがって、従来と同じ使用方法では、接着フィルムが作業工程中に欠ける恐れがある。また、アルカリ現像可能な接着フィルムを用いる場合、ウエハサイズで、半導体ウエハと被着体（例えばガラス）とを貼り合せる工程は新規の工程であり、アルカリ現像可能な接着フィルムを用いて半導体ウエハと被着体（例えばガラス）とをきれいに密着させる知見がほとんどない。

本発明は、上記事情に鑑みて為されたものであり、アルカリ現像可能な接着フィルムと半導体ウエハの回路面との間における気泡の巻き込みが抑制され未接着部分の少ない接着剤付き半導体ウエハ、積層物及びこれらの製造方法を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明の接着剤付き半導体ウエハの製造方法は、基材と前記基材上に設けられた接着層とを備える接着フィルムを、減圧下で、半導体ウエハの回路面上にラミネートするラミネート工程を含む。ここで、「減圧下」とは例えば３００Ｐａ以下を意味する。

本発明の接着剤付き半導体ウエハの製造方法では、低荷重で接着フィルムを半導体ウエハの回路面上にラミネートすることができる。よって、接着フィルムと回路面との間における気泡の巻き込みを抑制することができる。また、接着フィルムと半導体ウエハとの未接着部分を少なくすることができる。さらに、接着フィルムの厚みばらつきを小さくすることができる。

また、接着フィルムを１５０℃以下でラミネートすることが好ましい。ラミネートする際の温度が１５０℃を超えると、基材の耐熱性が低い場合に、シワ、よれが発生しやすくなる。なお、１５０℃を超える耐熱性を有する基材を用いる場合は問題ない。また、例えば、樹脂の流動性が高くなり、装置の汚染や、接着フィルム厚みの均一性が懸念される。さらに、例えば、樹脂に含まれる溶剤による発泡も懸念される。一方、ラミネートする際の温度が２５℃未満であると、例えば、十分な樹脂の流動性が得られず気泡の巻き込みが懸念される。用いる樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）以上の温度でラミネートすることが好ましい。

また、前記接着フィルムの外径が、前記半導体ウエハの外径より小さいことが好ましい。ここで、「外径」とは、形状が例えば円の場合には直径を意味する。

接着フィルムの外径が、半導体ウエハの外径と同等以上の場合、接着フィルムが装置に付着し、当該装置を汚染してしまう可能性がある。また、接着フィルムが剥離してしまう起点が生じやすい。よって、接着フィルムの外径は半導体ウエハの外径より小さいほうが良い。接着面積の観点から、接着フィルムの外径は半導体ウエハの外径より１ｍｍ〜４ｍｍ程小さいことが好ましい。

また、半導体ウエハ上に一括して接着層をパターニングする場合、前記接着層が感光性を有することが好ましい。

この場合、フォトリソグラフィー法を用いて接着層をパターニングすることができる。

また、前記基材は光透過性を有し、上記接着剤付き半導体ウエハの製造方法は、前記ラミネート工程の後、フォトマスク及び前記基材を介して前記接着層に露光を施す露光工程と、前記露光工程の後、前記基材を前記接着層から剥離し、アルカリ現像液を用いて、前記接着層を現像する現像工程とを更に含むことが好ましい。

本発明の積層物の製造方法は、上記接着剤付き半導体ウエハの製造方法によって得られる接着剤付き半導体ウエハと、被着体とを減圧下で貼り合わせる工程を含む。

本発明の積層物の製造方法では、接着剤付き半導体ウエハと被着体との間における気泡の巻き込みを抑制することができる。また、接着剤付き半導体ウエハと被着体との未接着部分を少なくすることができる。

本発明の接着剤付き半導体ウエハは、本発明の接着剤付き半導体ウエハの製造方法によって得られる。

本発明の接着剤付き半導体ウエハでは、接着フィルムと半導体ウエハの回路面との間における気泡の巻き込みが抑制される。また、接着フィルムと半導体ウエハの回路面との未接着部分が少ない。

本発明の積層物は、本発明の積層物の製造方法によって得られる。

本発明の積層物では、接着剤付き半導体ウエハと被着体との間における気泡の巻き込みが抑制される。また、接着剤付き半導体ウエハと被着体との未接着部分が少ない。

本発明によれば、接着フィルムと半導体ウエハの回路面との間における気泡の巻き込みが抑制され未接着部分の少ない接着剤付き半導体ウエハ、積層物及びこれらの製造方法が提供される。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。

実施形態に係る接着剤付き半導体ウエハ及び積層物は、例えば以下のように製造される。

（接着フィルム準備工程）
図１に示されるように、接着フィルム１０ａを準備する。図１は、接着フィルムの一例を模式的に示す断面図である。図１に示される接着フィルム１０ａは、基材１と、基材１上に設けられた接着層２と、接着層２上に設けられたカバー３とを備える。接着フィルム１０ａはカバー３を備えなくてもよい。以下の工程では、カバー３を備えない接着フィルム１０（図２参照）を用いる。

基材１は光透過性を有することが好ましい。波長４００ｎｍ以下の光が基材１を透過することがより好ましい。基材１の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等を使用することができる。これらの中でも、耐熱性の観点から、１２０℃以上の耐熱性を有するＰＥＴやＰＰが特に好ましい。さらに、波長４００ｎｍ以下の光に対する基材１の透過率は高い方が好ましい。接着層２は接着剤組成物を含有する。接着剤組成物としては、例えば樹脂等を使用することができる。カバー３の材料としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）等を使用することができる。

（ラミネート工程）
接着フィルム準備工程の後、図２に示されるように、基材１と接着層２とを備える接着フィルム１０を、減圧下かつ１５０℃以下で、半導体ウエハ５の回路面５ａ上にラミネートする。接着フィルム１０は、接着層２と回路面５ａとが対向するようにラミネートされる。ここで、「減圧下」とは例えば３００Ｐａ以下を意味する。これにより、図３に示される接着剤付き半導体ウエハ２０が得られる。図２は、本実施形態に係る接着剤付き半導体ウエハの製造方法における一工程を示す断面図である。図３は、本実施形態に係る接着剤付き半導体ウエハを模式的に示す断面図である。ラミネート工程は、例えば、真空ラミネータ１６を用いて行われる。ラミネート工程では、真空ラミネータ１６の真空チャンバー１２内を減圧し、真空チャンバー１２内に設置され半導体ウエハ５を載置するためのステージ１４の温度を１５０℃以下に設定する。

半導体ウエハ５の回路面５ａには、例えば回路を形成するための配線等の凸部（バンプ）４が形成されている。接着層２の厚みは、凸部４の最大高さよりも大きいことが好ましい。凸部４の最大高さは、１〜１０μｍであることが好ましい。接着層２の厚みは、１０μｍ以上であることが好ましく、隣り合う凸部４間の埋め込み性を向上させるために３０μｍ以上であることがより好ましい。

接着フィルム１０の外径ｄ１は、半導体ウエハ５の外径ｄ２より小さいことが好ましい。ここで、「外径」とは、形状が例えば円の場合には直径を意味する。接着層２が軟らかく流動し易い場合には、接着層２の材料がはみ出ることに起因する真空ラミネータ１６の汚染を抑制する観点から、接着フィルム１０の外径ｄ１は、半導体ウエハ５の外径ｄ２よりも小さいことが好ましい。

（露光工程）
ラミネート工程の後、図４に示されるように、フォトマスク３０及び基材１を介して接着層２に光Ｌを照射する。これにより、接着層２に露光を施す。図４は、本実施形態に係る接着剤付き半導体ウエハの製造方法における一工程を示す断面図である。基材１は、光Ｌに対する光透過性を有する。接着層２は、光Ｌに対する感光性を有する。光Ｌは平行光であることが好ましい。光Ｌは波長４００ｎｍ以下の光を含むことが好ましい。フォトマスク３０は、光Ｌを透過させる光透過部３０ａと、光Ｌを遮断する遮光部３０ｂとを有する。

（現像工程）
露光工程の後、基材１を接着層２から剥離し、アルカリ現像液を用いて、接着層２を現像する。これにより、図５に示されるように、半導体ウエハ５の回路面５ａ上に形成されたパターン２ａを有する接着剤付き半導体ウエハ４０が得られる。図５は、本実施形態に係る接着剤付き半導体ウエハを模式的に示す断面図である。パターン２ａは、開口２ｂを有する。例えば接着層２がネガ型の感光性樹脂からなる場合、アルカリ現像液は、光Ｌが照射されなかった部分（未露光部）を溶解させる。その結果、開口２ｂが形成される。アルカリ現像液の濃度等は特に制限されない。パターン２ａを形成した後、純水を用いてパターン２ａを洗浄してもよい。洗浄の際には、純水と超音波とを併用してもよい。

本実施形態の接着剤付き半導体ウエハの製造方法では、低温かつ低荷重で接着フィルム１０を半導体ウエハ５の回路面５ａ上にラミネートすることができる。よって、接着フィルム１０と回路面５ａとの間における気泡の巻き込みを抑制することができる。また、接着フィルム１０と半導体ウエハ５との未接着部分を少なくすることができる。さらに、半導体ウエハ５の薄型化や半導体ウエハ５の耐熱性の低下が進んでも、気泡の巻き込みを抑制し、未接着部分を少なくすることができる。

ラミネートする際の温度が１５０℃を超えると、基材１の耐熱性が低い場合に、シワ、よれが発生しやすくなる。なお、１５０℃を超える耐熱性を有する基材１を用いる場合は問題ない。また、例えば、樹脂の流動性が高くなり、装置の汚染や、接着フィルム１０厚みの均一性が懸念される。さらに、例えば、樹脂に含まれる溶剤による発泡も懸念される。一方、ラミネートする際の温度が２５℃未満であると、例えば、十分な樹脂の流動性が得られず気泡の巻き込みが懸念される。用いる樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）以上の温度でラミネートすることが好ましい。

また、接着フィルム１０の外径ｄ１が、半導体ウエハ５の外径ｄ２より小さいと、接着フィルムによる装置の汚染や、接着フィルムが装置等に接触することによる接着フィルムの剥離が起こらなくなる。

また、接着層２が感光性を有すると、フォトリソグラフィー法を用いて接着層２をパターニングすることができる。さらに、基材１が光透過性を有し、露光工程及び現像工程を実施すると、半導体ウエハ５全面にパターン２ａを形成できる。従来、チップ１個ずつに接着層を付けていたが、半導体ウエハ５全面にパターン２ａを形成することにより生産性が大きく向上する。

（貼り合わせ工程）
現像工程の後、図６に示されるように、接着剤付き半導体ウエハ４０と被着体６とを減圧下で貼り合わせる。具体的には、接着剤付き半導体ウエハ４０の回路面５ａと被着体６とを貼り合わせる。これにより、図７に示される積層物５０が得られる。図６は、本実施形態に係る積層物の製造方法における一工程を示す断面図である。図７は、本実施形態に係る積層物を模式的に示す断面図である。貼り合わせ工程は、例えば、真空ラミネータ１６を用いて行われる。貼り合わせ工程では、真空ラミネータ１６の真空チャンバー１２内を減圧し、真空チャンバー１２内に設置され半導体ウエハ５を載置するためのステージ１４の温度を２００℃以下に設定することが好ましい。

貼り合わせの際の温度は、２００℃以下であることが好ましく、パターン２ａの流動性や被着体６及び半導体ウエハ５の耐熱性及び熱ストレスの観点から１５０℃以下であることがより好ましく、１２０℃以下であることが特に好ましい。貼り合わせの際の真空度は、特に制限されないが、気泡が抜け易いので高い方が好ましい。被着体６としては、例えば、ガラス基板等の無機基板、シリコン基板等の半導体基板、樹脂基板等の有機基板等が挙げられる。

本実施形態の積層物の製造方法では、接着剤付き半導体ウエハ４０と被着体６との間における気泡の巻き込みを抑制することができる。また、接着剤付き半導体ウエハ４０と被着体６との未接着部分を少なくすることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
波長４００ｎｍ以下の光を少なくした環境において、真空ラミネータＴＥＡＭ−１００（タカトリ（株）製）を用いて、アルカリ現像可能な接着フィルムＤＦ−ＯＰ１（接着層厚み５０μｍ）（日立化成工業（株）製）を、６インチの半導体ウエハの表面上にラミネートした。具体的には、まず、接着フィルムＤＦ−ＯＰ１のカバー（ポリエチレンフィルム）を剥がして得られる接着フィルムを真空ラミネータＴＥＡＭ−１００にセットした。その後、接着フィルムを半導体ウエハ外径より１．５ｍｍ小さいサイズに切断した後、吸着し、真空チャンバー内へ搬送した。一方、半導体ウエハも真空チャンバー内のホットステージにセットし、真空チャンバーを閉じて、真空チャンバー内の圧力が１００Ｐａとなるように減圧した。ホットステージの温度は８０℃とした。続いて、真空チャンバー内において半導体ウエハ上に接着フィルムをラミネートした。その後、真空チャンバー内の圧力を常圧に戻して接着フィルム付き半導体ウエハを取り出した。このようにして、ラミネートを完了した。

接着フィルム付き半導体ウエハの接着フィルム上にフォトマスクを設置し、露光機を用いてフォトマスクを介して露光量１０００ｍＪの光を接着フィルムに照射した。その後、フォトマスクを取り外し、接着フィルムのポリプロピレンフィルムを剥離除去した。この時点で接着層厚みをダイヤルゲージ（MITUTOYO製ID-C112）で測定したところ、ウエハ中央部では厚みが５０±１μｍであり、ウエハ周辺部（ウエハエッジから内側に３ｍｍから２ｃｍまでの範囲）でもウエハ中央部と同じ５０±１μｍであった。さらに、アルカリ現像液（水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）２．３８％）を用いて接着フィルム付き半導体ウエハを２分間現像した。続いて、純水を用いて接着フィルム付き半導体ウエハを３分間洗浄した後、脱水することにより、パターン形成された接着フィルム付き半導体ウエハを作製した。150℃/10分乾燥後、さらに、真空プレス機WSM-300M（タカトリ（株）製）を用いて、パターン形成された接着フィルム付き半導体ウエハに、半導体ウエハと同じサイズの６インチのガラス板を減圧下（250Pa）で、120℃/0.8MPa/120secの条件で貼り合わせた。このようにして積層物を作製した。

接着フィルム付き半導体ウエハの表面を顕微鏡により観察したところ、気泡の巻き込みは見られなかった。また、パターン形成された接着フィルム付き半導体ウエハとガラス板とを貼り合わせてなる積層物において、接着フィルムとガラス板との間に気泡の巻き込みは見られなかった。また、接着フィルムとガラス板との未接着部分を少なくすることにより、接着フィルムとガラス板とを均一に密着することができた。

（比較例１）
波長４００ｎｍ以下の光を少なくした環境において、ロールラミネータDAM812M（タカトリ（株）製）を用いて、アルカリ現像可能な接着フィルムＤＦ−ＯＰ１（日立化成工業（株）製）を、６インチの半導体ウエハの表面上にラミネートした。具体的には、まず、接着フィルムＤＦ−ＯＰ１のカバー（ポリエチレンフィルム）を剥がして得られるロール状接着フィルムをロールラミネータにセットした。一方、半導体ウエハもホットステージにセットした。ホットステージの温度は８０℃とした。続いて、１０Ｎ／ｃｍ、５ｍｍ／ｓｅｃの条件で、半導体ウエハ上に接着フィルムをラミネートした。このようにして、ラミネートを完了した。

半導体ウエハからはみ出した接着フィルムをカッターにより除去した後、接着フィルム付き半導体ウエハの接着フィルム上にフォトマスクを設置し、露光機を用いてフォトマスクを介して露光量１０００ｍＪの光を接着フィルムに照射した。その後、フォトマスクを取り外し、接着フィルムのポリプロピレンフィルムを剥離除去した。この時点で接着層厚みをダイヤルゲージ（MITUTOYO製ID-C112）で測定したところ、ウエハ中央部では厚みが４９±１μｍであり、ウエハ周辺部（ウエハエッジから内側に３ｍｍから２ｃｍまでの範囲）では４９±５μｍであった。さらに、アルカリ現像液（水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）２．３８％）を用いて接着フィルム付き半導体ウエハを２分間現像した。続いて、純水を用いて接着フィルム付き半導体ウエハを３分間洗浄した後、脱水することにより、パターン形成された接着フィルム付き半導体ウエハを作製した。しかしながら、半導体ウエハエッジ部上の接着フィルムでは工程中に一部剥がれが生じた。150℃/10分乾燥後、さらに、真空プレス機WSM-300M（タカトリ（株）製）を用いて、パターン形成された接着フィルム付き半導体ウエハに、半導体ウエハと同じサイズの６インチのガラス板を減圧下（250Pa）で、130℃/0.8MPa/120secの条件で貼り合わせた。このようにして積層物を作製した。

接着フィルム付き半導体ウエハの表面を顕微鏡により観察したところ、気泡の巻き込みが見られた。この気泡の巻き込みは、半導体ウエハの凸部の一方の側面（ラミネートが進行する方向に位置する側面）上に多く見られた。また、パターン形成された接着フィルム付き半導体ウエハとガラス板とを貼り合わせてなる積層物において、接着フィルムとガラス板との間に気泡の巻き込みが多く見られた。特にガラスエッジ部周辺に未接着部がリング状に見られた。

（実施例２）
接着フィルムの外径を半導体ウエハの外径と同じにしたこと以外は実施例１と同様にして実験を行った。その結果、接着フィルム付き半導体ウエハの表面を顕微鏡により観察したところ、気泡の巻き込みは見られなかった。また、パターン形成された接着フィルム付き半導体ウエハとガラス板とを貼り合わせてなる積層物において、接着フィルムとガラス板との間に気泡の巻き込みは見られなかった。また、接着フィルムとガラス板との未接着部分を少なくすることにより、接着フィルムとガラス板とを均一に密着することができた。しかしながら、半導体ウエハエッジ部上の接着フィルムに剥がれが生じた。

実験結果を表１にまとめて示す。

接着フィルムの一例を模式的に示す断面図である。 本実施形態に係る接着剤付き半導体ウエハの製造方法における一工程を示す断面図である。 本実施形態に係る接着剤付き半導体ウエハを模式的に示す断面図である。 本実施形態に係る接着剤付き半導体ウエハの製造方法における一工程を示す断面図である。 本実施形態に係る接着剤付き半導体ウエハを模式的に示す断面図である。 本実施形態に係る積層物の製造方法における一工程を示す断面図である。 本実施形態に係る積層物を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１…基材、２…接着層、５…半導体ウエハ、５ａ…回路面、６…被着体、１０，１０ａ…接着フィルム、２０，４０…接着剤付き半導体ウエハ、３０…フォトマスク、５０…積層物、Ｌ…光。

Claims (7)

1. 基材と前記基材上に設けられた接着層とを備える接着フィルムを、減圧下で、半導体ウエハの回路面上にラミネートするラミネート工程を含む、接着剤付き半導体ウエハの製造方法。
2. 前記接着フィルムの外径が、前記半導体ウエハの外径より小さい、請求項１に記載の接着剤付き半導体ウエハの製造方法。
3. 前記接着層が感光性を有する、請求項１又は２に記載の接着剤付き半導体ウエハの製造方法。
4. 前記基材は光透過性を有し、
   前記ラミネート工程の後、フォトマスク及び前記基材を介して前記接着層に露光を施す露光工程と、
   前記露光工程の後、前記基材を前記接着層から剥離し、アルカリ現像液を用いて、前記接着層を現像する現像工程と、
   を更に含む、請求項３に記載の接着剤付き半導体ウエハの製造方法。
5. 請求項４に記載の接着剤付き半導体ウエハの製造方法によって得られる接着剤付き半導体ウエハと、被着体とを減圧下で貼り合わせる工程を含む、積層物の製造方法。
6. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の接着剤付き半導体ウエハの製造方法によって得られる、接着剤付き半導体ウエハ。
7. 請求項５に記載の積層物の製造方法によって得られる、積層物。

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