JP2016194013A - 接着シートロール及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤層に巻き跡が転写されることを抑制し、被着体に接着剤層を貼り付ける際に空気の巻き込みによるボイドの発生を十分に抑制することが可能な接着シートロールを提供すること。【解決手段】巻き芯１２１と、巻き芯１２１の外周面に巻きつけられ、剥離基材１と剥離基材1の表面に部分的に設けられた接着剤層２とを含んで構成された接着シート１４０と、を有し、前記接着シートは、前期剥離基材及び分散配置された接着剤層を覆う粘着フィルム層を有した、接着シートロールである。また、前記巻き芯と、前記巻き芯の両端部に、前記接着シートロールの端面の面積と同じか、もしくはそれ以上の面積を持つ支持部材と、を含んで構成された巻き芯の外周面に巻きつけられた接着シートロールである。【選択図】図６

Description

本発明は、接着シートロール及び半導体装置に関する。

従来、半導体素子と半導体素子搭載用の支持部材との接合には銀ペーストが主に使用されている。しかし、近年の半導体素子の小型化・高性能化に伴い、使用される支持部材にも小型化・細密化が要求されるようになってきている。こうした要求に対して、銀ペーストでは、はみ出しや半導体素子の傾きに起因するワイヤボンディング時における不具合の発生、銀ペーストからなる接着剤層の膜厚の制御困難性、及び接着剤層のボイド発生などにより上記要求に対処しきれなくなってきている。

そのため、上記要求に対処するべく、近年、フィルム状の接着剤が使用されるようになってきた。このフィルム状接着剤は、個片貼付け方式あるいはウェハ裏面貼付け方式において使用されている。フィルム状接着剤を用いて個片貼付け方式により半導体装置を作製する場合には、まず、ロール状（リール状）に巻き取られたフィルム状接着剤をカッティング又はパンチングによって任意のサイズに切り出し、フィルム状接着剤の個片を得る。この個片を、半導体素子搭載用の支持部材に貼り付け、フィルム状接着剤付き支持部材を得る。その後、ダイシング工程によって個片化した半導体素子をフィルム状接着剤付き支持部材に接合（ダイボンド）して半導体素子付き支持部材を作製する。更に、必要に応じてワイヤボンド工程、封止工程等を経ることにより半導体装置を作製する。

しかし、個片貼付け方式においてフィルム状接着剤を用いる場合には、フィルム状接着剤を切り出して支持部材に接着するための専用の組立装置が必要であるため、銀ペーストを使用する方法に比べて製造コストが高くなるという問題があった。

一方、フィルム状接着剤を用いてウェハ裏面貼付け方式により半導体装置を作製する場合には、まず、半導体ウェハの回路面とは反対側の面（裏面）にフィルム状接着剤を貼付け、更にフィルム状接着剤の半導体ウェハ側と反対側の面にダイシングテープを貼り合わせる。次に、ダイシングによって半導体ウェハ及びフィルム状接着剤を個片化し、フィルム状接着剤付き半導体素子を得る。得られたフィルム状接着剤付き半導体素子をピックアップし、それを半導体素子搭載用の支持部材に接合（ダイボンド）する。その後、加熱、硬化、ワイヤボンド等の工程を経ることにより半導体装置を作製する。

このフィルム状接着剤を用いたウェハ裏面貼付け方式は、フィルム状接着剤付き半導体素子を支持部材に接合するため、フィルム状接着剤を個片化するための専用の装置を必要とせず、従来の銀ペースト用の組立装置をそのまま又は熱盤を付加するなどの装置の一部を改良することにより使用できる。そのため、フィルム状接着剤を用いた半導体装置の組立方法の中で製造コストが比較的安く抑えられる方法として注目されている。

しかし、フィルム状接着剤を用いた上記のウェハ裏面貼付け方式においては、半導体ウェハのダイシングを行うまでに、フィルム状接着剤を半導体ウェハに貼付する工程とダイシングテープをフィルム状接着剤に貼付する工程との２つの貼付工程が必要である。そこで、このプロセスを簡略化するために、フィルム状接着剤とダイシングテープとを貼り合わせ、一枚で両方の機能を併せ持つ接着シート（ダイボンドダイシングシート）が開発されている（例えば、特許文献１参照）。このような接着シートは、例えば、剥離基材／接着剤層／粘着フィルムの三層構造を有している。

また、このような接着シートを、半導体素子を構成するウェハの形状にあらかじめ加工しておく方法（いわゆるプリカット加工）が知られている（例えば特許文献２参照）。かかるプリカット加工は、使用されるウェハの形状に合わせて樹脂層（接着剤層及び粘着フィルム）を打ち抜き、ウェハを貼り付ける部分以外の樹脂層を剥離しておく方法である。

プリカット加工が施された接着シートは、例えば、図２（ａ）に示すような構造を有している。また、図２（ｂ）は図２（ａ）の接着シート１２０のＸ−Ｘ端面図であり、剥離基材１上に接着剤層２が積層され、その上にさらに粘着フィルム層３が、剥離基材１側が粘着性を有する面となるようにして積層されている。なお、粘着フィルム層３は接着剤層２を覆い、且つ、接着剤層２の周囲で剥離基材１に接するように積層されており、これにより、半導体ウェハのダイシングを行う際に、半導体ウェハの外周部のウェハリングに粘着フィルム層３を貼り付けて接着シート１２０を固定することができるようになっている。

かかるプリカット加工を施す場合、上記の接着シートは一般的に、フィルム状接着剤において接着剤層をウェハ形状に合わせてプリカット加工し、それとダイシングテープとを貼り合わせた後、このダイシングテープに対してウェハリング形状に合わせたプリカット加工を施すか、又は、あらかじめウェハリング形状にプリカット加工したダイシングテープを、プリカット加工したフィルム状接着剤と貼り合わせることによって作製される。

上記プリカット加工が施された接着シート１２０は、通常、例えば図３に示すような外径が一定な円筒状の巻き芯１１１に巻きつけられ、図２（ｃ）に示すように、ロール状の接着シートロール１３０として提供される。このような、接着シート１２０を巻き芯１１１に巻きつけた接着シートロール１３０としては、例えば、巻き芯１１１の接着シート１２０に対する接触面積を大きくすることを目的として、所定の直径を有する巻き芯１１１を用いた接着シートロール１３０が開示されている（例えば特許文献３等参照）。

特開平７−４５５５７号公報 実公平６−１８３８３号公報 国際公開２０１０／０６４３７６号パンフレット

しかしながら、上記のように、図２に示す接着シート１２０のようなプリカット加工が施された接着シート１２０を、上記巻き芯１１１等の外径が一定な従来の円筒状の巻き芯１１１に巻きつけた接着シートロール１３０では、以下のような不具合が生じることを本発明者らは見出した。すなわち、上記プリカット加工が施された接着シート１２０においては、図２（ｂ）に示すように、部分的に接着剤層２と粘着フィルム層３とを積層するため、接着剤層２と粘着フィルム層３との積層部分が他の部分よりも厚くなる。そのため、接着シートロール１３０の直径が大きくなったり、巻き取り時の張力が高くなったりした場合、図４（ａ）に示すように、接着剤層２の部分に他の接着剤層２の巻き跡１２が転写され、図４（ａ）のＹ−Ｙ端面図である図４（ｂ）に示すように、フィルムの平滑性が損なわれることがある。また、接着剤層２の厚みが厚くなった場合、巻き跡１２が更に転写されやすくなる。これら巻き跡１２の転写により接着シート１２０に平滑性の欠陥があると、接着シート１２０を半導体ウェハへ貼り付けた時に半導体ウェハと接着剤層２との間に空気を巻き込み、半導体装置組み立て方法上、不具合が生じることがある。

なお、接着シートとしては、図１（ａ）及び図１（ａ）のＸ−Ｘ端面図である図１（ｂ）に示すように、ウェハ形状に合わせてプリカット加工された接着剤層２及び粘着フィルム層３の外方にも粘着フィルム層が形成された接着シート１００、及び接着シート１００が巻き芯１１１に巻きつけられた接着シートロール１１０も知られているが、この場合にも、上記と同様に、接着シート１００が従来の巻き芯１１１に巻きつけられると、接着剤層２に巻き跡１２が転写され、半導体装置組み立て方法上の不具合が生じることがある。

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、接着剤層への巻き跡の転写が抑制され、被着体に接着剤層を貼り付ける際に空気の巻き込みによるボイドの発生が抑制される接着シートロール、及びこれを用いた半導体装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、巻き芯と、前記巻き芯の外周面に巻きつけられ、剥離基材と前記剥離基材の表面に、長さ方向に部分的に形成れた接着剤層が分散配置された接着シートと、を有し、前記接着シートは、前記剥離基材及び分散配置された接着剤層を覆う粘着フィルム層を有した、接着シートロールを提供する。

また本発明は、前記巻き芯と、前記巻き芯の両端部に、前記接着シートロールの端面の面積と同じか、もしくはそれ以上の面積を持つ支持部材と、を含んで構成された巻き芯の外周面に巻きつけられた、請求項１に記載の接着シートロールを提供する。

また本発明は、前記巻き芯と、前記巻き芯の両端部に、前期接着シートロールの端面の面積と同じか、もしくはそれ以上の面積を持つ支持部材と、を含んで構成された巻き芯を用いて製造された請求項１に記載の接着シートロールを提供する。

本発明はまた、上記本発明の接着シートロールを用いて製造された半導体装置を提供する。

本発明によれば、接着剤層への巻き跡の転写が抑制され、被着体に接着剤層を貼り付ける際に空気の巻き込みによるボイドの発生が抑制される接着シートロール、及びこれを用いた半導体装置を提供することができる。

（ａ）は、従来の接着シート１００の一例を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ端面図であリ、（ｃ）は、（ａ）に示す接着シート１００を円筒状の巻き芯に巻きつけてなる接着シートロール１１０を示す模式図である。 （ａ）は、従来の接着シート１２０の他の一例を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ端面図であリ、（ｃ）は、（ａ）に示す接着シート１２０を円筒状の巻き芯１１１に巻きつけてなる接着シートロール１３０を示す模式図である。 従来の巻き芯１１１を示す模式図である。 （ａ）は、図２に示す従来の接着シート１２０に巻き跡１２が転写されている様子を示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のＹ−Ｙ端面図である。 本発明の巻き芯１２１及び支持部材２００の一実施形態を模式的に示す（ａ）斜視図及び（ｂ）断面図である。 本発明の一実施形態における接着シートロール１５０を模式的に示す斜視図である。 本発明の支持部材の種々の実施形態を模式的に示す平面図である。

本明細書において「〜」を用いて示された数値範囲は、その前後に記載される数値をそれぞれ最小値および最大値として含む範囲を示すものとする。
また本明細書において「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。

本発明の接着シートロールは、巻き芯と、前記巻き芯の両端部に、前記接着シートロールの端面の面積と同じか、もしくはそれ以上の面積を持つ支持部材とを含んで構成された巻き芯の外周面に巻きつけられた接着シートと、を有し、接着シートは、剥離基材と、前記剥離基材の表面に長手方向に部分的に形成された接着剤層が分散配置されている。さらに前記接着シートは、前期剥離基材及び分散配置された接着剤層を、粘着フィルム層で覆っている。

ここで「接着シートの長手方向」とは、接着シートが巻き芯に巻きつけられる方向であり、接着シートが巻き芯に巻きつけられたときに重なって巻きつけられる方向である。また「接着シートの短手方向」は、前記接着シートの長手方向と垂直な方向であり、巻き芯の軸と平行な方向である。以下、接着シートの長手方向及び接着シートの短手方向を、それぞれ、単に「長手方向」及び「短手方向」と称する場合がある。

本発明の接着シートロールは、上記構成であることにより、接着剤層への巻き跡の転写が抑制され、被着体に接着剤層を貼り付ける際に空気の巻き込みによるボイドの発生が抑制される。
具体的には、本発明の接着シートロールに用いられた接着シートは、上記の通り、剥離基材の表面に部分的に接着剤層が設けられている。そして、そのような接着シートを巻き芯に巻きつけてロール状にすると、接着剤層が設けられている部分は接着剤層の厚み分厚くなるのに対し、接着剤層が設けられていない部分は、接着剤層の厚みの分、剥離基材間に隙間が生じることになる。そのため、例えば従来のように、外径が軸方向において一定な巻き芯を用いた場合は、他の部分に比べて接着剤層が形成されている部分に巻取りの圧力が集中すると考えられる。そして、接着剤層が形成されている部分に圧力が集中すると、前記長手方向における接着剤層の端部の段差が、他の接着剤層に食い込んで転写され、巻き跡が発生すると考えられる。

これに対して本発明では、接着シートが巻かれる巻き芯の両端部に、前記接着シートロールの端面の面積と同じか、もしくはそれ以上の面積を持つ支持部材が装着された巻き芯を使用することで、巻き芯に巻きつけるための張力を弱く設定した際に発生するフィルムの巻きズレを抑制することができる。またこの張力を弱くすることにより、接着剤層が形成されている部分にかかる圧力は軽減されると考えられる。そのため、上記巻き跡が生じにくくなり、接着シートの接着剤層を半導体ウェハ等の被着体に貼り付ける際に、空気の巻き込みによるボイド等が発生することを十分に抑制することができる。
また、接着シートロールの巻き芯に支持部材が付いていることで、ロール運搬時の取り扱い、半導体装置での取り扱い時において、外部からの衝撃を抑制する、フィルムの巻きズレを抑制するといった効果も得られる。

接着剤層の形状としては、図１の従来の接着シートロール１１０では、接着剤層２の形状が円形であるが、本発明では、これに限られず、接着剤層２を貼り付ける被着体の形状に応じて適宜選択される。具体的には、例えば、円形、ウェハ形状（円の外周の一部が直線である形状）、四角形、五角形、六角形、八角形が挙げられるが、現在のダイシング工程前の半導体素子の形状を考慮すると円形もしくは円形に順ずる形状が好ましい。

また、本発明では、粘着フィルム層の形状についても、ウェハリングと密着させることが可能な形状であれば特に制限はなく、円形のほか、四角形、五角形、六角形、八角形、菱形形状、星型などが挙げられる。現在のウェハリングの形状及び半導体素子の形状を考慮すると、粘着フィルム層の平面形状は、円形もしくは円形に順ずる形状であることが好ましい。更に、半導体素子との貼付けを考慮すると、接着剤層の平面形状と似た平面形状であることが好ましい。

本発明の接着シートの製造法の部分的に層を形成する方法としては、特に制限がなく、剥離基材に部分的に層を形成するのが容易な方法が好ましい。部分的に接着剤層を形成するために容易な方法としては、接着剤層を剥離基材に塗布する際にあらかじめ部分的にワニス等の原材料を分布させておく方法や剥離基材に何らかのコーティングをしてワニス等の原材料をコーティング部から妨げるようにし接着剤層を塗布するなどの方法が挙げられるが、作業の簡便さを考慮すると、あらかじめ剥離基材の全面に接着剤層を塗布法により形成し、打ち抜き加工を施して不要部分を取り除く方法がより好ましい。

＜巻き芯＞
巻き芯に用いる材料は、接着シートを巻きつけることが可能であれば特に限定されない。例えば、金属製のもの、プラスチック製のもの等が挙げられる。また支持部材としても同様に、金属製のもの、プラスチック製のもの等が挙げられる。

図５に示すように、巻き芯１２１とその両端部に付く支持部材２００は、一体となっているもの、それぞれの部材に分かれていて着脱できるものが形状として考えられるが、作業の簡便さや部材の保管・管理の簡便さを考慮すると、着脱できるものの方がより好ましい。また、作業に支障がない場合であれば、巻き芯１２１の片端のみに支持部材２００が装着されているものを使用することもできる。

巻き芯に付随する支持部材の形状は、前記接着シートロールの端面の面積と同じか、もしくはそれ以上の面積であれば特に制限はなく、図７に示すように、円形のほか、四角形、五角形、六角形、八角形、菱形形状、星型等が挙げられるが、接着シートロールの端面の形状を考慮すると、円形もしくは円形に準ずる形状が好ましい。

巻き芯の形状は、軸方向に垂直な断面が円形である円筒状に限定されず、例えば前記断面が楕円形であってもよく、多角形であってもよい。また軸方向にそって前記断面が一様である必要は無く、巻き芯基材の軸方向端部と軸方向中央部とで形状が異なっていてもよい。ただし、接着シートを長手方向全体にわたって均一に巻きつけ、かつ、巻き跡を抑制する観点から、巻き芯の軸方向に垂直な断面が円形であることが望ましい。

巻き芯の外径としては特に限定されないが、例えば７．５ｃｍ以上１０ｃｍ以下の範囲が挙げられ、巻き芯基材の厚みとしては、例えば巻き芯の耐久性の観点から２ｍｍ以上の範囲が挙げられる。一方、巻き芯の内径については、特に限定されないが、接着シートロールをセットする際の取り扱いの利便性という観点から、巻き芯の軸方向端部の内径と軸方向中央部の内径とが同じであることが望ましい。

＜接着シートロールの作製方法＞
図５に示す巻き芯１２１の外周面に、上記接着シートを巻きつけることで、接着シートロールが作製される。
具体的には、例えば、図６に示すように、接着シート１４０の長手方向端部において、剥離基材１の接着剤層２及び粘着フィルム層３が形成された面を、巻き芯１２１の外周部に接触させるように、接着シート１４０を巻きつけることで、接着シートロール１５０が作製される。
接着シート１４０を巻き芯１２１に巻きつける力（巻き取り張力）としては、例えば接着シート１４０の短手方向における幅が２９ｃｍである場合において、５Ｎ以上５０Ｎ以下が挙げられる。

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＞
接着シートとして、ダイシングダイボンディング一体型フィルム（日立化成株式会社製）、型番：ＨＲ−５１０４−２５、剥離基材の厚さ：３８μｍ、剥離基材の短手方向における幅：２９ｃｍ、接着剤層の厚さ：２５μｍ、接着剤層の形状：円形、接着剤層の直径：２３．５ｃｍ、粘着フィルム層の厚さ：１１０μｍ、粘着フィルム層の形状：円形、粘着フィルムの直径：２７ｃｍ、粘着フィルム層の間隔（粘着フィルム層の中心とその隣に位置する粘着フィルム層の中心との距離）：２７．９ｃｍを用いた。なお、上記ダイシングダイボンディング一体型フィルムにおいては、剥離基材の前記短手方向中心部に、前記長手方向に沿って１列に、等間隔に接着剤層及び粘着フィルム層が形成されている。

巻き芯としては、図５に示す巻き芯１２１を用いて、ダイシングダイボンディング一体型フィルムであるＨＲ−５１０４−２５（日立化成株式会社製、商品名）を、巻き取り装置を使用して、接着シート１６００枚分（すなわち、接着剤層の１６００枚分に相当する分であり、前記長手方向における接着シートの長さ４６０ｍ）を巻き、図６に示すロール状の接着シートロール１５０を得た。

＜比較例＞
巻き芯として、図３に示す外径が一定であり、支持部材のない巻き芯１１１を用いた以外は、実施例１と同様にして、接着シートロールを得た。

＜評価方法＞
巻き取り装置を使用して、接着シートを巻き芯に巻きつける力（巻き取り張力）を振って得られた接着シートロールの、巻き芯に対する巻きずれを確認した。また上記で得られた接着シートロールを、６時間放置した後、接着シートロールの接着剤層について、巻き跡の転写を確認した。
確認方法としては、巻き芯に対する巻きずれについては、得られた接着シートロールの側面と巻き芯の端部からのずれ量を金尺で測定し、１ｍｍ未満のものを○、１ｍｍ以上のものを×として評価した。巻き跡の転写については、確認する接着剤層を粘着フィルム層とともに剥離基材から剥離し、４００μｍ厚の半導体ウェハ（シリコンウェハ）を熱板温度７０℃の条件でラミネートし、ラミネート後のウェハと接着シートの間に空気を巻き込んでいないものを○、空気を巻き込んでいるものを×として評価した。表１に評価結果を示す。

表１に示されるように、比較例は、巻きずれについては、１２Ｎまでは見られなかったが１０Ｎでは見られ、また巻き跡については、１２Ｎまではラミネート後のウェハと接着シートの間に空気の巻き込みが確認できたが、１０Ｎでは空気の巻き込みは見られなかった。これに対し、実施例は、巻きずれについては、１０Ｎまで見られず、また巻き跡については、１２Ｎまではラミネート後のウェハと接着シートの間に空気の巻き込みが確認できたが、１０Ｎでは空気の巻き込みは見られなかった。よって、本発明の接着シートロールは、従来の巻き芯を用いて巻いた接着シートロールに比較して、巻きずれを抑えること、また巻き跡を抑え、ウェハと接着シートの間の空気の巻き込みを抑えることが確認された。

１・・・剥離基材
２・・・接着剤層
３・・・粘着フィルム層
１１１、１２１・・・巻き芯
１２・・・巻き跡
１００、１２０、１４０・・・接着シート
１１０、１３０、１５０・・・接着シートロール
２００・・・支持部材

Claims (4)

1. 巻き芯と、前記巻き芯の外周面に巻きつけられ、剥離基材と前記剥離基材の表面に、長さ方向に部分的に形成れた接着剤層が分散配置された接着シートと、を有し、前記接着シートは、前期剥離基材及び分散配置された接着剤層を覆う粘着フィルム層を有した、接着シートロール。
2. 前記巻き芯と、前記巻き芯の両端部に、前記接着シートロールの端面の面積と同じか、もしくはそれ以上の面積を持つ支持部材と、を含んで構成された巻き芯の外周面に巻きつけられた、請求項１に記載の接着シートロール。
3. 前記巻き芯と、前記巻き芯の両端部に、前記接着シートロールの端面の面積と同じか、もしくはそれ以上の面積を持つ支持部材と、を含んで構成された巻き芯を用いて製造された請求項１に記載の接着シートロール。
4. 請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の接着シートロールを用いて製造された半導体装置。

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