JP2009065186A - 粘接着テープの基材フィルムの粘着力を制御する方法および粘接着テープ用基材フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】ダイシングフレームを貼合する部分において、ダイシングフレームへの粘転着剤の転着がなく、かつ、ウェハ貼合部分においてチップの剥離時に、粘接着剤層と基材フイルム界面で剥離性が優れる、粘接着テープの基材フィルムの粘接着力を制御する方法を提供する。
【解決手段】半導体ウェハダイシング−ダイボンド用粘接着テープの基材フィルムにおいて、コロナ放電、低圧水銀灯等のエネルギー線を照射する表面処理により、粘接着剤層に密着性を付与し、ウェハ貼合部分では粘接着剤層と基材フィルムの界面で剥離可能とし、ダイシングフレーム貼合部分では粘接着剤層とダイシングフレームの界面で剥離可能とする。基材フィルム１において、表面処理部２、非表面処理部３を設け、ダイシングフレーム貼着部４にダイシングフレームを貼着する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基材フィルムの少なくとも片面に粘着剤層を設け、粘着剤層側に通常のセパレータを設けてなる粘接着テープに用いられる基材フィルムに関するものである。さらに詳しくはシリコンウェハ等の半導体装置を製造するにあたりウェハ等を固定し、ダイシングし、さらにリードフレームや半導体チップと重ね合わせるための接着工程に使用される半導体ウェハ用ダイシング−ダイボンド用粘接着テープの基材フィルムの粘着力を制御する方法および粘接着テープ用基材フィルムに関するものである。

ＩＣなどの半導体装置の組立工程において、ウェハ等を固定し、ダイシングし、さらにリードフレームや半導体チップと重ね合わせるための接着工程に使用される、粘接着材層と基材フィルム層が剥離可能に構成される熱硬化性半導体ウェハ用ダイシング−ダイボンド用粘接着テープ（以下、ダイシング−ダイボンド用粘接着テープという）が種々提案されている（例えば、特許文献１及び２）。
上記特許文献に開示されている粘接着テープは、ダイシング後、チップ裏面に粘接着剤層を貼りつけた状態で基材フィルムから剥離し、リードフレーム等に接着した後加熱などにより硬化接着させるものであるため、粘接着剤層と基材フィルムとの間は剥離容易に積層されている。
一方、一般的に通常の粘着テープに用いられる基材フィルムは、粘着剤層の密着性を良好なものとするために、表面処理が行われている。具体的にはコロナ放電、低圧水銀灯等を用いた表面処理装置を利用し、照射されるエネルギーによって生成されるオゾンにより基材表面を酸化させて基材フィルムの表面改質を行うか、もしくは基材フィルム表面にプライマーと呼ばれる粘接着層との密着性を強固にするための材料を塗布する。
しかし、上記特許文献に記載されているダイシング−ダイボンド用粘接着テープはウェハ貼合部分となる粘接着剤層を基材フィルムから剥離容易とするためにこの表面改質を行わないのが特徴である。

そのため、ダイシング時にウェハの固定用として繰り返し用いられる治具（例えばダイシングフレーム）への粘接着剤層の粘接着剤の転着（粘接着剤の一部又は全部が被着体から完全に剥離せず被着体に残ることをいう）が発生する問題がある。また、粘接着剤の転着を防止するための対策として、転着防止を目的とした別の粘着テープを所定の形状に加工して貼り合わせる等の方法が挙げられるが、原料費、加工費ともにコストのかかるものであった。

特開平２−３２１８１号公報 特開平８−５３６５５号公報

したがって本発明は、ダイシングフレームを貼合する部分において、ダイシングフレームへの粘転着剤の転着がなく、かつ、ウェハ貼合部分においてチップの剥離時に、粘接着剤層と基材フィルム界面で剥離性が優れる、粘接着テープの基材フィルムの粘着力を制御する方法および粘接着テープ用基材フィルムを提供することを目的とする。

上記問題を解決するために鋭意検討した結果、ウェハ貼合部分とダイシングフレーム貼合部分において、基材フィルムの表面処理を異なる条件とすることにより、ウェハ貼合部分についてはチップの剥離時に粘接着剤層と基材フィルム界面で剥離でき、かつダイシングフレーム部分では粘接着層とダイシングフレーム界面で剥離可能である粘接着テープの基材フィルムの粘接着剤に対する密着性を調整し、部分的に、粘接着テープの基材フィルムの粘着力を制御することが可能であることを見出し、この知見に基づき本発明をなすに至った。
すなわち本発明は、
（１）基材フィルムの少なくとも片面に単一の層を構成した粘接着剤層を設け、粘接着剤層側にセパレータを設けてなる、半導体装置を製造する接着工程に使用される半導体ウェハダイシング−ダイボンド用粘接着テープの前記基材フィルムにおいて、表面処理により、部分的に、粘接着テープの基材フィルムの粘着力を制御する方法、
（２）基材フィルムの少なくとも片面に粘接着剤層を設けてなる、半導体装置を製造する接着工程に使用される半導体ウェハダイシング−ダイボンド用粘接着テープの前記基材フィルムにおいて、表面処理により、部分的に、基材フィルムの粘着力を制御する方法、及び、
（３）少なくとも片面に粘接着剤層を設け、半導体装置を製造するに接着工程に使用される半導体ウェハダイシング−ダイボンド用粘接着テープに用いられる基材フィルムであって、前記基材フィルムの粘着力を表面処理により部分的に制御した粘接着テープ用基材フィルム、を提供するものである。
本発明で半導体装置とは、ＩＣ等、半導体チップをリードフレーム等の支持部材に接着し、樹脂封止したものなどをいう。

本発明の方法および基材フィルムは、ダイシングの際にはダイシングテープとして使用でき、マウントの際には接着剤として使用できるダイシング−ダイボンド用粘接着テープを提供でき、この粘接着テープはダイシングフレームを貼合する部分に転着防止層を設ける必要が無く、ピック・アップ時にはチップ裏面に粘接着剤層を転着して剥離できる。また本発明によれば、ダイシングフレームに粘接着剤が貼着しないテープを作業性良く提供することが可能となる。

本発明は、粘接着テープにおいて、粘接着剤を塗布する前に基材フィルムにあらかじめ粘接着剤層と基材フィルムとの間の密着性の異なる（表面処理の有無や、処理の程度などによる）部分を設けておき、その後粘接着剤層を塗布することで、ウェハ貼合部分については剥離時に前記テープの粘接着剤層と基材フィルムとの界面で剥離でき、かつダイシングフレーム部分では粘接着層とダイシングフレームとの界面で剥離可能とする粘接着テープの基材フィルムの粘着力を制御する方法および粘接着テープ用基材フィルムに関するものである。
本発明は、粘接着テープに用いる基材フィルムの表面エネルギーを、ウェハを貼合する部分とダイシングフレームを貼合する部分で異なるようにする。このように表面エネルギーの異なるものとすることにより、ウェハ貼合部分では粘接着剤層と基材フィルムの界面で剥離可能であり、ダイシングフレーム貼合部分では粘接着剤層とダイシングフレームの界面での剥離が可能でかつダイシングフレームを汚染せず、作業性よく生産可能となる。ここで表面エネルギーは表面と粘接着剤の接着性の尺度として用いる。表面エネルギーは、接着性を直接測定できるものではないが、粘着剤の分野においては表面エネルギーと接着性の関係は経験的に知られており、基材フィルムの表面エネルギーが低い程、粘接着性が低くなる。

本発明の具体的な実施の形態としては、粘接着テープに使用する基材フィルムにおいて、ウェハが貼合される部分の基材フィルム面を除いて粘接着剤層の密着性を付与する表面処理を施し、該基材フィルム上に粘接着剤層を形成することにより行われる。
図１にこのようにして得られた基材フィルム１の状態を示す。図中２が基材フィルム１上の非表面処理部、３は表面処理部である。３はウェハが貼合される部分を示し、４はダイシングフレームを貼合する部分（一点鎖線で示すリング状の部分）である。ダイシングフレームはＡのようにリング内側が表面処理部と非表面処理部の境界とぴったり一致していてもよいし、Ｂのように、リング内側の径が非表面処理部より大径で、表面処理部に乗っている態様でもよい。
一般に基材フィルムとして用いるポリエチレンなどのオレフィン系樹脂は、表面処理を施さない状態での表面エネルギーが約３０ｍＮ／ｍであり、粘接着剤層が容易に剥離できるものであるが、表面処理により５０ｍＮ／ｍ以上とすることが可能である。通常本発明においては基材フィルムに対し、表面処理していない場合に比べ、表面処理により表面エネルギーを１０ｍＮ／ｍ以上高くするのが好ましく、より好ましくは１５ｍＮ／ｍ〜２０ｍＮ／ｍだけ高くする。ダイシングフレームは、材質や表面処理により異なるが約４０ｍＮ／ｍであり、シリコンウェハは約６０ｍＮ／ｍであり、粘接着剤層は概ね４０〜８０ｍＮ／ｍである。表面エネルギーの評価としては、ＪＩＳ Ｋ ６７６８：１９９９（プラスチック―フィルム及びシート―ぬれ張力試験方法）にて行うことができる。

一方、接着剤層と被着体との接着強さとしては、熱力学的接着仕事を求めることによりその指標とすることができる。熱力学的接着仕事Ｗａは下記の式で求められる。
Ｗａ＝２（γ_１・γ_２）^０．５
（γ_１：接着剤の表面エネルギー、γ_２：被着体の表面エネルギー）
よって、基材フィルムに表面処理を施すことにより、基材フィルム／粘接着剤の熱力学的接着仕事がダイシングフレーム／粘接着剤の熱力学的接着仕事を上回るため、ダイシングフレームと粘接着剤の貼合面で剥離させることが可能となる。

図２に本発明のダイシング−ダイボンド粘接着テープの使用状態を断面図で模式的に示す。図中、１０がダイシング−ダイボンド用粘接着テープを示し、１１は図１に示すような、表面処理をしない部分を残した基材フィルム、１２は粘着剤層、１３はダイシングした半導体チップ群であり、前記の基材フィルム１１の非表面処理部に対応した位置に接着されている。１４はダイシング溝を示す。図中１５は、半導体チップ１３が下面に接着剤１２が付着して、基材フィルム１１から剥離してピック・アップされた半導体を示す。１６はダイシングフレームである。

本発明において、粘接着剤層と被着体の界面で剥離させるためには、粘接着剤の破壊エネルギーが、１００００Ｎ／ｍ以上であることが好ましく、１５０００Ｎ／ｍ以上であることがより好ましい。破壊エネルギーが低すぎると、剥離時に粘接着剤が凝集破壊してしまい、粘接着剤層の一部が被着体に残る場合があるからである。
この、粘接着剤の破壊エネルギーは、粘接着剤の引張試験（ＪＩＳ Ｚ０２３７−２０００）にて測定したデータを元に求めたものである。この方法において破断点まで伸張させたときに得られる曲線の積分値（曲線とベースラインに囲まれる面積に相当する）が粘接着剤の破壊エネルギーである。
また、基材フィルムの表面処理方法（易接着処理方法）としては、コロナ放電、低圧水銀灯等のエネルギー線を用いた表面処理装置を利用する方法が挙げられる。通常、基材フィルムの表面処理は、ロール状に巻かれたフィルムを一次元的に配置されたエネルギー線源に対して垂直方向に一定速度で繰り出して行うことで行われる。

本発明に用いられる基材フィルムへの表面処理法は、上記の方法を利用して行うことができるが、基材フィルムの特定の面がエネルギー線に曝されないように遮蔽物を設けることにより、表面処理を施さない部分を設ける方法によって行われる。
このような表面処理法としては、基材フィルムを部分的かつ基材フィルムの長さ方向に対して断続的に表面処理を施さない部分を設けることが可能であれば限定されるものではないが、具体例としては、基材フィルムを繰り出す速度と連動して遮蔽面積を変更可能な遮蔽物を設けてエネルギー線を遮蔽する方法や、基材フィルムを繰り出す速度と連動してエネルギー線が照射される面積を変更することにより行うこと等が挙げられる。

基材フィルムに表面処理がなされないように遮蔽する各部分の面積は、テープ加工時や貼合時のずれを考慮して、被着体であるシリコンウェハの外径より大きく、ダイシングフレームの切り抜き部分（内径）より小さくすることが好ましい。なお、通常シリコンウェハ及びダイシングフレームの切抜き部分は円形であるが、表面処理の工程等簡略化等の理由により必ずしも円形である必要は無く、シリコンウェハに貼合する部分は上記の表面処理が施されておらず、ダイシングフレームに貼合する部分が表面処理されていれば、その形状、及び表面処理範囲は限定されない。
なお、基材フィルムの表面処理の有無については、目視で確認することができないので、例えば基材フィルム面に表面処理状態が確認できるようにマーキングを施すことができる。マーキング方法については、例えばインクジェットやレーザー等のマーキング装置を使用して、フィルムの繰り出しと遮蔽物の動きに連動して印字する方法などが挙げられる。このマーキングをもとに、シリコンウェハやダイシングフレームを所定の位置に貼合することが可能である。

なお本発明に用いる基材フィルムとして、表面を表面処理部と非表面処理部とに区分した例を示したが（図１参照）、表面処理してあっても、表面処理の程度により基材フィルム上に粘接着剤に対する密着性が他の部分より十分に低い部分が形成されていればよい。したがって２種類の表面処理部があり、両者の間の粘接着剤に対する密着性が異なるという態様でもよい。
本発明に用いられる基材フィルムとしては、公知のものを使用することができるが、カルボキシル基、水酸基等の極性基を有していないものが好適に用いられる。例えば、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、ポリブテンなどのα−オレフィンの単独重合体または共重合体、スチレン−エチレン−ブテンもしくはペンテン系共重合体等の熱可塑性エラストマーが挙げられ、これらの群から選ばれる２種以上が混合されたものもしくは複層化されたものでもよい。なお、複層で用いる場合には粘接着剤層と接触する部分が上記の樹脂から選ばれるものであればその他の層は上記樹脂に限定されるものではなく、上記樹脂とのアクリル酸共重合体やアイオノマー等極性基を有する樹脂、あるいはポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル等のエンジニアリングプラスチック、またはポリウレタン、等を用いることができる。
基材フィルムの厚みは特に制限はないが、５０〜２００μｍが好ましく用いられる。

また、本発明に用いる粘接着剤については、
（１）エチルアクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレートから１種類もしくは複数種と、アクリル酸もしくはメタクリル酸、２−ヒドロキシエチルアクリレートを主成分とした共重合体と、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレートから１種類もしくは複数種と、グリシジルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレートを主成分とした共重合体の混合物もしくはそれらの架橋物
（２）エチルアクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレートから１種類もしくは複数種と、アクリル酸、もしくはメタクリル酸、２−ヒドロキシエチルアクリレートを主成分とした共重合体と、エポキシ樹脂の混合物など公知の粘接着剤が挙げられるが、上に挙げられる例に限定されるものではなが、前述のとおり粘接着剤の破壊エネルギーが１００００Ｎ／ｍ以上であることが好ましい。
粘接着剤層の乾燥時の厚さはチップのサイズ、チップの積層枚数などによって異なるが、好ましくは２〜５０μｍ、より好ましくは５〜３０μｍである。

また、放射線硬化性粘着剤を紫外線照射によって硬化させる場合には必要に応じて、光重合開始剤、例えば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、ジエチルチオキサントン、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を使用することができる。これら光重合開始剤の配合量はアクリル系共重合体１００重量部に対して０．０１〜５重量部が好ましい。
上記粘接着剤には、ダイボンド後の導電性、熱伝導性の付与を目的として金属製微粉末やその他導電性もしくは熱伝導性に優れる材料を添加することも可能である。
また、上記粘接着剤には、熱安定性向上を目的として金属酸化物やガラス等の微粉末を添加することも可能である。

本発明のダイシング−ダイボンド用粘接着テープは、ウェハ等を固定し、ダイシングし、さらにリードフレームや半導体チップと重ね合わせるための接着工程に使用される。

次に、本発明を実施例に基づき、更に詳細に説明する。尚、以下の各例中での特性は、次のように試験した。
（イ）粘接着剤の剥離性評価
後記の実施例及び比較例の粘接着テープ（２５０ｍｍ×３００ｍｍ）をダイシングフレーム（ディスコ製ＤＴＦ２−６−１）及び６インチシリコンウェハ＃２０００研磨面に貼合し、テープを２５ｍｍ幅に切断し、１時間放置後紫外線を照射した後、シリコンウェハ貼合面、ダイシングフレーム貼合面それぞれの剥離力を測定した。
なお、剥離力は剥離角度９０゜、剥離速度５０ｍｍ／ｍｉｎにて行った。紫外線照射量は高圧水銀灯で２００ｍＪ／ｃｍ^２とした。
また、粘接着剤の被着体への転着の有無を目視にて確認した。

評価基準は次のとおりである。
（対シリコンウェハ面）
シリコンウェハに粘接着層剤が転写されたもの・・・・・・・○
シリコンウェハに粘接着層剤が転写されないもの・・・・・・×
（対ダイシングフレーム面）
ダイシングフレームに粘接着剤の糊残りがあったもの・・・×
ダイシングフレームに念接着剤の糊残りが無いもの・・・・○
（ロ）粘接着剤層の破壊エネルギー
粘接着剤層を基材フィルムから剥がし、２５ｍｍ幅×１００μｍ厚さ×１５０ｍｍ長さに加工し、高圧水銀灯で２００ｍＪ／ｃｍ^２照射したサンプルについて、引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎにて引張試験を行い、破壊エネルギーを測定した。

参考例１
（粘接着剤の調製）
粘接着剤１
エチルアクリレート、メタクリル酸、２−ヒドロキシエチルアクリレートがモル比で８０：５：１５からなる重量平均分子量２３万のアクリル系共重合体に２−イソシアネートエチルメタクリレートを２−ヒドロキシエチルアクリレートに対してモル比で６０％付加反応させた紫外線硬化性アクリル系共重合体１００重量部とエチルアクリレート、グリシジルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレートがモル比で８０：１０：１０からなる重量平均分子量１４万のアクリル系共重合体に２−イソシアネートエチルメタクリレートを２−ヒドロキシエチルアクリレートに対してモル比で６０％付加反応させた紫外線硬化性アクリル系共重合体１００重量部を混合し、アクリル系粘接着剤を得た。この粘接着剤の破壊エネルギーは２２１５３Ｎ／ｍであった。
粘接着剤２
粘接着剤１のアクリル系粘接着剤１００質量部とエポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製エピコート１００２）３００質量部を混合して粘接着剤を得た。この粘接着剤の破壊エネルギーは７４４０Ｎ／ｍであった。

実施例および比較例
（基材フィルムの調製）
基材フィルム１
厚さ１００μｍの高密度ポリエチレン製基材フィルム（表面エネルギー３０ｍＮ／ｍ、２５０ｍｍ×３００ｍｍ）に直径１７０ｍｍ（６インチウェハを想定）のコロナ処理を施こされていない部分を設けるようにコロナ処理を行い作成した。このもののコロナ処理部の表面エネルギーは４５ｍＮ／ｍであった。
基材フィルム２
厚さ１００μｍの高密度ポリエチレン製基材フィルム（２５０ｍｍ×３００ｍｍ）全面にコロナ処理を施し表面エネルギー４５ｍＮ／ｍのフィルムを作成した。
基材フィルム３
基材フィルム１で用いた厚さ１００μｍの高密度ポリエチレン製基材フィルム（２５０ｍｍ×３００ｍｍ）にコロナ処理を施さず作成した。

実施例１
基材フィルム１に粘接着剤１を乾燥時の厚さ２０μｍになるよう塗工して粘接着テープを得た。
実施例２
基材フィルム１に粘接着剤２を乾燥時の厚さが２０μｍになるよう塗工して粘接着テープを得た。
比較例１
基材フィルム２に粘接着剤１を乾燥時の厚さ２０μｍになるよう塗工して粘接着テープを得た。
比較例２
基材フィルム２に粘接着剤２を乾燥時の厚さ２０μｍになるよう塗工して粘接着テープを得た。
比較例３
基材フィルム３に粘接着剤１を乾燥時の厚さ２０μｍになるよう塗工して粘接着テープを得た。
比較例４
基材フィルム３に粘接着剤２を乾燥時の厚さ２０μｍになるよう塗工して粘接着テープを得た。
前記の方法で各粘接着テープを試験し、その結果を下記表１に示した。

上記表１の結果より明らかなように、実施例はフラットフレームに粘接着剤の転着がなく剥離でき、シリコンウェハに転着させることができたが、比較例はフレーム、シリコンウェハともに転着したり、糊残りが見られ良好な結果を得ることができなかった。

本発明の基材フィルムの好ましい態様を示す斜視図である。 本発明による粘接着テープの使用状態を示す模式的断面図である。

符号の説明

１ 基材フィルム
２ 非表面処理部
３ 表面処理部
４ ダイシングフレーム貼合部
１０ ダイシング−ダイボンド用粘接着テープ
１１ 基材フィルム
１２ 粘接着剤層
１３ 半導体チップ
１４ ダイシング溝
１５ 半導体チップ＋粘接着剤層
１６ ダイシングフレーム

Claims (3)

1. 基材フィルムの少なくとも片面に単一の層を構成した粘接着剤層を設け、粘接着剤層側にセパレータを設けてなる、半導体装置を製造する接着工程に使用される半導体ウェハダイシング−ダイボンド用粘接着テープの前記基材フィルムにおいて、表面処理により、部分的に、粘接着テープの基材フィルムの粘着力を制御する方法。
2. 基材フィルムの少なくとも片面に粘接着剤層を設けてなる、半導体装置を製造する接着工程に使用される半導体ウェハダイシング−ダイボンド用粘接着テープの前記基材フィルムにおいて、表面処理により、部分的に、粘接着テープの基材フィルムの粘着力を制御する方法。
3. 少なくとも片面に粘接着剤層を設け、半導体装置を製造する接着工程に使用される半導体ウェハダイシング−ダイボンド用粘接着テープに用いられる基材フィルムであって、該基材フィルムの粘着力を表面処理により部分的に制御した粘接着テープ用基材フィルム。

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