JP2010135494A - ダイシングテープ - Google Patents

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【課題】貫通電極が形成された半導体ウエハを、素子小片に切断分離するダイシング工程の際はウエハを十分に保持し、素子小片をピックアップ工程の際には容易に剥離でき、且つピックアップ工程後にウエハ裏面およびウエハ裏面の電極に粘着剤が付着しにくいダイシングテープを提供する。
【解決手段】基材フィルム1上に粘着剤層2を有し、貫通電極4が形成された半導体ウエハ3を素子小片に分離切断するダイシング工程に用いられるダイシングテープであって、ウエハ裏面一面に上面が50±3μm×50±3μm、高さ10±3μmの突起を1mm2当り120〜150個有するシリコンウエハの縦10mm×横15mmの小片に対する、JIS Z 0237に基づく90°引き剥がし試験により測定された紫外線照射前の前記粘着剤層の粘着力が1〜1.5N/15mmであり、かつ大気雰囲気下の条件での紫外線照射の前後におけるJIS K 7127に基づく引張弾性率の差が3N/mm2以下であるダイシングテープ。
【選択図】図1

Description

本発明は、半導体デバイスを製造する工程において使用する粘着テープに関する。さらに詳しくは、貫通電極が形成された半導体チップの製造に好適に用いることができるダイシングテープに関する。
従来の電子・電気機器に用いられる半導体装置の製造方法では、基板上に設置した半導体チップをワイヤボンディングにより導電接続することが行われていた。近年、機器のさらなる小型化・薄型化・軽量化の要求に対して、これらの機器の内部に使用される半導体装置をはじめとする電子部品についても同様の要求がなされている。電子部品の小型化・高密度実装化への取り組みの一つとして、例えば半導体チップを積層して高密度実装を実現する三次元実装技術(例えば、特許文献1参照)が案出されている。これらに応える技術として、例えば、半導体チップの内部に貫通電極を形成し、インターポーザと呼ばれる実装用のチップに積層した半導体パッケージ構造が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
このような貫通電極が形成された半導体ウエハを、素子小片(半導体チップ)に切断分離し(ダイシング工程)それらをピックアップする工程(ピックアップ工程)にUV硬化型粘着テープを用いる場合、ダイシング工程時には、ウエハ裏面およびウエハ裏面の電極を十分に保持しなければならない。しかし、貫通電極が設けられた半導体ウエハでは、通常、一方又は両方の面に貫通電極が10〜15μm程度の高さに突出した突起部分がある。そのため、従来の貫通電極の無い半導体ウエハの加工用のタイシングテープを貼付しても、その突起部分に十分に追従できず、十分な保持力を得られなかった。一方、ピックアップ工程では容易に半導体チップが粘着テープから剥離できる性能が要求されるため、単にダイシングテープの粘着剤層の粘着力を大きく、保持力を大きくしただけでは、この要求に答えられない。また、個片化したチップの積層時の接触不良を引き起こす原因となりうるため、ピックアップ工程後にチップのウエハ裏面およびウエハ裏面の電極に粘着剤が付着しないことが求められている。
また、回路及び貫通電極が設けられた半導体ウエハに従来のタイシングテープを貼付しても、粘着剤層が充分に上記の突起部分に追従できず、その部分に「空間」が生じてしまうことがある。通常ダイシング工程においては、加工点の冷却と半導体表面の洗浄の目的で切削水が供給されるが、粘着剤層と貫通電極の突起部分との間に上記の空間があると、その空間に切磋水が侵入し、貫通電極を機械的または電気的に破損する恐れがあった。
これまで知られている貫通電極を有する半導体チップの製造に用いるダイシングテープとしては、例えば特許文献3に記載のダイシングテープが知れている。特許文献3に記載のダイシングテープは粘着剤層の厚みを一定範囲としたうえで、粘着剤層のゲル分率を一定の範囲にすると同時に、貯蔵弾性率を一定以上にしたダイシングテープである。しかし、ゲル分率と貯蔵弾性率の規定では、実際のダイシング工程における突起付半導体ウエハ保持力を正しく評価できるものとは言い難いものであった。
また、特許文献3に記載のダイシングテープでは、粘着剤層に刺激により気体を発生する気体発生剤を含有させることにより、剥離時に刺激を与えて、貫通電極を破損することなく剥離するようにしている。しかし、特別な気体発生剤を含有させるためコスト高になる上、ピックアップ工程において、通常は行われない、気体を発生させるための刺激を与えるための工程を必要とするものであった。
特開2002−50738号公報 特開2005−236245号公報 特開2006−202926号公報
本発明は、貫通電極が形成された半導体ウエハを、素子小片に切断分離するダイシング工程の際にはウエハを十分に保持し、素子小片をピックアップするピックアップ工程の際には素子小片を容易に剥離でき、且つピックアップ工程後に素子小片のウエハ裏面およびウエハ裏面の電極に粘着剤が付着しにくいダイシングテープを提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定の擬似裏面突起ウエハ小片に対する粘着力を特定の値とし、かつ紫外線硬化前後の弾性率の差を特定の値以下とすることでダイシング工程の際はウエハを十分に保持し、ピックアップ工程の際には容易に素子小片を剥離でき、且つピックアップ工程後にウエハ裏面およびウエハ裏面の電極に粘着剤を付着させないことができることを見出した。また、粘着剤として、特定の共重合体を用いることで、上記の特性が得ることができること見出した。本発明はこの知見に基づきなされたものである。
すなわち本発明は、
(1)基材フィルム上に紫外線硬化型粘着剤層を有し、貫通電極が形成された半導体ウエハを素子小片に分離切断するダイシング工程に用いられるダイシングテープであって、ウエハ裏面一面に、上面が50±3μm×50±3μmの広さで、高さ10±3μmの突起を1mm当り120〜150個有するシリコンウエハであって、縦10mm×横15mmの小片に対するJIS Z 0237に基づく90°引き剥がし試験により測定された紫外線照射前の前記粘着剤層の粘着力が1〜1.5N/15mmであり、かつ、大気雰囲気下の条件での紫外線照射の前後における、JIS K 7127に基づく引張弾性率が3N/mm以下であることを特徴とするダイシングテープ、
(2)前記粘着剤層が(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー50〜70mol%、ヒドロキシ基含有アクリルモノマー20〜40mol%、カルボキシ基含有アクリルモノマー2〜5mol%からなる共重合体を用いてなること特徴とする(1)項記載のダイシングテープ、および
(3)基材フィルム上に紫外線硬化型粘着剤層を有し、貫通電極が形成された半導体ウエハを素子小片に分離切断するダイシング工程に用いられるダイシングテープであって、前記粘着剤層がアクリル酸2−エチルヘキシル50〜70mol%、アクリル酸ヒドロキシエチル20〜40mol%、メタクリル酸2〜5mol%からなる共重合体を用いてなること特徴とするダイシングテープ
を提供するものである。
本発明のダイシングテープは、貫通電極が形成された半導体ウエハを、素子小片に切断分離するダイシング工程の際はウエハを十分に保持し、素子小片をピックアップする工程の際には容易に剥離でき、且つピックアップ工程後にウエハ裏面およびウエハ裏面の電極に粘着剤が付着しにくい紫外線硬化型粘着テープであり、効率よく製造可能なものである。また、ピックアップ工程において特別の工程を必要とせずに、容易かつ良好に素子小片を剥離させることができる。
本発明のダイシングテープは、基材フィルム上に粘着剤層を有し、貫通電極が形成された半導体ウエハを素子小片に分離切断する、ダイシング工程において半導体ウエハを固定するのに用いられる。具体的にはダイシング工程からダイシング工程で半導体ウエハが分離切断された素子小片(半導体チップ)をピックアップするピックアップ工程(PU工程)まで用いられるものである。図1は、基材フィルム1上に粘着剤層2を有してなる本発明のダイシングテープを、貫通電極4が形成された半導体ウエハ3に貼合した状態の1例を模式的に示す断面図である。図中、4aは半導体ウエハ3の裏面側の貫通電極4が突出した突起を示している。また、本発明において、粘着剤層2は紫外線(UV)硬化型の粘着剤層である。
好ましい実施態様においては、本発明のダイシングテープは、ウエハ裏面一面に上面が50±3μm×50±3μm、高さ10±3μmの突起を1mm当り120〜150個有するシリコンウエハの縦10mm×横15mmの小片に対する、JIS Z 0237に基づく90°引き剥がし試験により測定された紫外線照射前の粘着剤層の粘着力が1〜1.5N/15mm、かつ大気雰囲気下の条件でのUV照射の前後における、JIS K 7127に基づく弾性率が3N/mm以下である。
上記のウエハ裏面一面に、上面が50±3μm×50±3μm、高さ10±3μmの角柱状突起を1mm当り120〜150個有するシリコンウエハ(以下、「擬似裏面突起ウエハ」という)を用いて、JIS Z 0237に基づく90°引き剥がし試験により粘着力を測定することで、これまで直接評価することが困難であった、貫通電極が形成され、裏面に突起部を有する半導体ウエハに対する粘着テープ(粘着剤層)の粘着力を高精度に評価することができる。
本実施態様においては、縦10mm×横15mmの擬似裏面突起ウエハに対するJIS Z 0237に基づく90°引き剥がし試験により測定された粘着力は、1〜1.5N/15mmであり、好ましくは1.2〜1.5N/15mmである。粘着力が小さすぎると、ダイシング工程の際、半導体を十分に保持できない、また、大きすぎる場合には、後述するUV照射の前後における、JIS K 7127に基づく弾性率の差とも関連するが、ピックアップ性が悪くなる。
上記の擬似裏面突起ウエハは、例えば通常のシリコンウエハのミラー面に、通常のダイシング装置を用いて、切断深さを10μmに設定した切溝を、50μm間隔で十字に設けることで形成することができる。
本実施態様においては、上記の粘着力に加えて、UV照射の前後における、JIS K 7127に基づく引張弾性率が3N/mm以下であり、好ましくは2.5N/mm以下であり、さらに好ましくは0〜2N/mm以下である。ピックアップ工程時で容易に半導体チップがダイシングテープから剥離でき、かつウエハ(チップ)裏面およびウエハ裏面の電極へ粘着剤が付着しにくくなる指標として、粘着テープのUV前後の引張弾性率の差を用いることができる。UV硬化型粘着テープは、粘着剤が硬化収縮するためUV照射後はテープの引張弾性率は減少する。その減少の程度は硬化収縮の程度と相関するため、UV照射後の引張弾性率の低下が大きすぎる(粘着剤層の収縮が大きすぎる)と、粘着剤層2に埋め込まれた電極4をしっかりと掴んでしまうためピックアップ性が悪化する。また同時に電極4への粘着剤の付着(糊残り)が起こりやすくなる。
本発明においては、粘着力およびUV照射前後の引張弾性率の差を上記の範囲とすることで、素子小片に切断分離するダイシング工程の際はウエハを十分に保持し、素子小片のピックアップ工程の際には容易に剥離でき、かつ、ピックアップ工程後にウエハ裏面およびウエハ裏面の電極に粘着剤が付着しないUV硬化型粘着テープのダイシングテープとすることができる。
上記の粘着力および弾性率を有する粘着剤層としては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー50〜70mol%、ヒドロキシ基含有アクリルモノマー20〜40mol%、カルボキシ基含有アクリルモノマー2〜5mol%で構成されるアクリル系共重合体を用いて形成された粘着剤層が挙げられる。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマーとしては、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチルなどが挙げられ、アクリル酸2−エチルヘキシルが好ましい。(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマーの上記共重合体における含有量は50〜80mol%、好ましくは60〜75mol%、さらに好ましくは65〜70mol%である。
ヒドロキシ基含有アクリルモノマーとしては、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシプロピルなどが挙げられ、アクリル酸ヒドロキシエチルが好ましい。ヒドロキシ基含有アクリルモノマーの上記共重合体における含有量は20〜40mol%、好ましくは23〜35mol%、さらに好ましくは25〜30mol%である。
カルボキシ基含有アクリルモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸などが挙げられ、メタクリル酸が好ましい。カルボキシ基含有アクリルモノマーの上記共重合体における含有量は1〜5mol%、好ましくは1.2〜3mol%、さらに好ましくは1.5〜2mol%である。
上記のアクリル系共重合体は、上記のモノマーを各構成比で混合し、通常の重合手段により重合することができる。各モノマーの構成比を上記の範囲としたアクリル系共重合体を用いることで、粘着剤層の粘着力およびUV照射前後の引張弾性率の差を本発明で規定する範囲とすることができ、よって、ダイシングの際の保持力と、ピックアップ性と、糊残り防止性とに優れたものとすることができる。
本発明の好ましい実施態様の基材フィルム上に紫外線硬化型粘着剤層を有し、貫通電極が形成された半導体ウエハを素子小片に分離切断するダイシング工程に用いられるダイシングテープは、粘着剤層がアクリル酸2−エチルヘキシル50〜80mol%、アクリル酸ヒドロキシエチル20〜40mol%、メタクリル酸2〜5mol%からなる共重合体を用いてなるものである。
紫外線硬化型粘着剤層2は、好ましくは上記のアクリル系共重合体と放射線重合性化合物とを主成分としてなるものである。放射線重合性化合物とは、例えば紫外線の照射によって三次元網状化しうる分子内に光重合性炭素−炭素二重結合を少なくとも2個以上有する低分子量化合物が広く用いられる。具体的には、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、1,4−ブチレングリコールジアクリレート、1,6ヘキサンジオールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレートや、オリゴエステルアクリレート等が広く適用可能である。
さらに本発明のダイシングテープに用いられるUV硬化性の粘着剤層2には必要に応じて光重合開始剤、粘着付与剤、粘着調整剤、界面活性剤などを配合することができる。
粘着剤層中の上記の共重合体の含有量は50〜100質量%であることが好ましく、70〜90質量%がさらに好ましい。
粘着剤層の厚さは好ましくは50〜15μm、より好ましくは35〜15μm、更に好ましくは25〜15μmである。粘着剤層が薄すぎると、電極の突起4a(通常ウエハ裏面側の表面から突起4aの先端までは10〜15μm)を覆うことができない、あるいは覆ったとしても、突起4aとで形成される凹凸に追従できず、突起4aと粘着剤層2の間に空間が生じ、ダイシング加工の際に切削水や切削屑が浸入しやすくなってしまう。また、逆に厚すぎるとダイシング加工時においてチッピングが大きくなり、半導体素子の品質が低下する。
基材フィルム1としては、粘着剤層を硬化させるために用いるUVは通常基材フィルム1側から照射されるのでUV透過性であることが求められること以外は、特に限定されるものではなく、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、およびポリブテンのようなポリオレフィン、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およびエチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体のようなエチレン共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、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などが挙げられ、ポリオレフィンが好ましい。
基材フィルムの厚さは、特に制限するものではないが、好ましくは50〜300μmであり、より好ましくは70〜200μm、特に好ましくは80〜100μmである。
基材フィルム上に粘着剤層を形成する方法は特に限定はなく、例えば、重合体を含む組成物を通常用いられる塗布方法によって基材フィルム上に塗布、乾燥させて形成すればよい。
基材フィルムの粘着剤層が設けられる側の表面には、粘着剤層との接着性を向上させるためにコロナ処理、あるいはプライマー層を設ける等の処理を適宜施してもよい。
本発明のダイシングテープを用いて、貫通電極が形成された半導体ウエハを、貫通電極の無い半導体ウエハの通常のダイシングおよびピックアップと同様にして、ダイシングおよびピックアップを行うことができる。
次に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1)
アクリル酸2−エチルヘキシル(69mol%)、アクリル酸ヒドロキシエチル(29mol%)、メタクリル酸(2mol%)の共重合体100質量部に対して、光重合開始剤光重合開始剤として日本チバガイギー社製:イルガキュアー184を2.5質量部加え、放射線硬化性粘着剤である樹脂組成物を調製した。この樹脂組成物を厚さ80μmのポリオレフィンのフィルム上に、乾燥膜厚が15mとなるように塗布、乾燥して粘着剤層をし、実施例1のダイシングテープを作製した。
(実施例2)
用いる共重合体をアクリル酸2−エチルヘキシル(63mol%)、アクリル酸ヒドロキシエチル(34mol%)、メタクリル酸(3mol%)の共重合体に代えた以外は、実施例1と同様にして、実施例2のダイシングテープを作製した。
(実施例3)
用いる共重合体をアクリル酸2−エチルヘキシル(58mol%)、アクリル酸ヒドロキシエチル(38mol%)、メタクリル酸(4mol%)の共重合体に代えた以外は、実施例1と同様にして、実施例3のダイシングテープを作製した。
(比較例1)
用いる共重合体をアクリル酸2−エチルヘキシル(52mol%)、アクリル酸ヒドロキシエチル(43mol%)、メタクリル酸(5mol%)の共重合体に代えた以外は、実施例1と同様にして、比較例1のダイシングテープを作製した。
(比較例2)
用いる共重合体をアクリル酸2−エチルヘキシル(50mol%)、アクリル酸ヒドロキシエチル(48mol%)、メタクリル酸(2mol%)の共重合体に代えた以外は、実施例1と同様にして、比較例2のダイシングテープを作製した。
(比較例3)
用いる共重合体をアクリル酸2−エチルヘキシル(75mol%)、アクリル酸ヒドロキシエチル(22mol%)、メタクリル酸(3mol%)の共重合体に代えた以外は、実施例1と同様にして、比較例2のダイシングテープを作製した。
試験例
上記の実施例および比較例のダイシングテープを以下の評価試験を行った。
(UV前粘着力)
JIS Z 0237に準拠して、シリコンウエハの上面が50μm×50μmの広さで、高さ10μmの突起を約30μm間隔で1mm当り120〜150個有する面に、実施例および比較例のダイシングテープを貼合し、ウエハ−ダイシングテープ間の剥離力を紫外線照射前で測定した。試験は90°剥離、剥離速度300mm/分で行った。
(UV前後弾性率の差)
23±2℃の温度、0±5%の湿度、幅25mm、標線間距離及びつかみ間距離50mm、300mm/minの速度で引張試験を行ない、機械加工方向(MD)における測定値より引張弾性率を求めた。
UV照射後の評価については、ダイシングテープに基材フィルム側から紫外線を高圧水銀灯により200mJ/cm2照射した後に同様の試験を行った。
(電極に対する追従性)
高さ10μmの電極の突起が形成された半導体ウエハの裏面に実施例および比較例のダイシングテープを貼着した後、ダイサーを用いて10×10mmのチップに個辺化した際において、ウエハ裏面に切削水の浸入がなかった場合を○、切削水の浸入があった場合を×とした。
(ピックアップ(PU)性)
上記電極に対する追従性試験で個辺化した半導体チップをダイスピッカーによりピックアップする試験を行った。ピックアップできた場合を○、ピックアップできなかった場合を×とした。
(糊残り)
上記ピックアップ性試験でピックアップしたチップのへの粘接着剤の糊残りの有無を目視で確認を行った。
その際、チップ裏面または電極への粘着剤の糊残りが無い場合を「○」、糊残りがあった場合を「×」として判定を行った。
以上の評価試験結果を表1に示す。
Figure 2010135494
表1に示されるように、実施例1〜3のテープでは、電極に対する追従性、およびピックアップ性に優れ、糊残りもないのであった。一方、比較例1では電極に対する追従性に劣るものであった。また、比較例2では電極に対する追従性に劣り、また、糊残りが存在した。比較例3ではピックアップ性に劣り、糊残りも発生していた。
本発明のダイシングテープを、貫通電極が形成された半導体ウエハに貼合した状態の1例を模式的に示す断面図である。
符号の説明
1 基材フィルム
2 粘着剤層
3 半導体ウエハ
4 貫通電極
4a 裏面側の突起

Claims (3)

  1. 基材フィルム上に紫外線硬化型粘着剤層を有し、貫通電極が形成された半導体ウエハを素子小片に分離切断するダイシング工程に用いられるダイシングテープであって、ウエハ裏面一面に上面が50±3μm×50±3μm、高さ10±3μmの突起を1mm当り120〜150個有するシリコンウエハの縦10mm×横15mmの小片に対する、JIS Z 0237に基づく90°引き剥がし試験により測定された紫外線照射前の前記粘着剤層の粘着力が1〜1.5N/15mmであり、かつ、大気雰囲気下の条件での紫外線照射の前後における、JIS K 7127に基づく引張弾性率の差が3N/mm以下であることを特徴とするダイシングテープ。
  2. 前記粘着剤層が(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー50〜70mol%、ヒドロキシ基含有アクリルモノマー20〜40mol%、カルボキシ基含有アクリルモノマー2〜5mol%からなる共重合体を用いてなること特徴とする請求項1記載のダイシングテープ。
  3. 基材フィルム上に紫外線硬化型粘着剤層を有し、貫通電極が形成された半導体ウエハを素子小片に分離切断するダイシング工程に用いられるダイシングテープであって、前記粘着剤層がアクリル酸2−エチルヘキシル50〜70mol%、アクリル酸ヒドロキシエチル20〜40mol%、メタクリル酸2〜5mol%からなる共重合体を用いてなること特徴とするダイシングテープ。
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