JP4529357B2 - 接着シート、ならびにこれを用いた半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接着シート、ならびにこれを用いた半導体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子と半導体素子搭載用支持部材の接合には銀ペーストが主に使用されていた。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、接着剤層の膜厚の制御困難性、および接着剤層のボイド発生などにより前記要求に対処しきれなくなってきている。そのため、前記要求に対処するべく、近年、シート状の接着剤が使用されるようになってきた。
【０００３】
この接着剤シートは、個片貼付け方式あるいはウエハ裏面貼付け方式において使用されている。前者の個片貼付け方式の接着剤シートを用いて半導体装置を製造する場合、リール状の接着剤シートをカッティングあるいはパンチングによって個片に切り出した後、その個片を半導体素子支持部材に接着し、そこへダイシング工程によって個片化された半導体素子を接合して半導体素子付き支持部材を作製し、その後必要に応じてワイヤボンド工程、封止工程などを経ることによって半導体装置が得られることとなる。しかし、前記個片貼付け方式の接着剤シートを用いるためには、これを切り出して支持部材に接着する専用の組立装置が必要であることから、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。
【０００４】
一方、後者のウエハ裏面貼付け方式の接着剤シートを用いて半導体装置を製造する場合、まず半導体ウエハの裏面に接着剤シートを貼付け、さらに接着剤シートの他面にダイシングテープを貼り合わせ、その後前記ウェハからダイシングによって半導体素子を個片化し、個片化した接着剤シート付き半導体素子をピックアップし、それを支持部材に接合し、その後の加熱、硬化、ワイヤボンドなどの工程を経ることにより半導体装置が得られることとなる。このウエハ裏面貼付け方式の接着剤シートによれば、接着剤シートを個片化する装置を必要とせず、従来の銀ペースト用の組立装置をそのままあるい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、接着剤シートを用いた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。
【０００５】
しかしながら、上記ウエハ裏面貼付け方式の接着剤シートを用いる方法にあっては、前記ダイシング工程までに接着剤シートを貼付する工程、ダイシングテープを貼付する工程の２つの貼付工程が必要であったことから、作業工程の簡略化が求められていた。そこで、接着剤シートをあらかじめダイシングテープ上に付設しておき、これをウエハに貼り付ける方法が提案されている。（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２２６７９６号公報
【特許文献２】
特開２００２−１５８２７６号公報
【特許文献３】
特開平２−３２１８１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、接着剤シートがあらかじめダイシングテープ上に付設された接着シートは、ダイシングテープの粘着剤層と接着剤シートが接している状態で保管されるため、時間と共にこれら界面のピール強度が変化することがあり、安定した界面剥離強度を設定することが困難であり、そのため、チップのピックアップ工程での不良が増大することがわかった。
【０００８】
このようにピール強度が時間経過とともに変化することは、ダイシングテープの粘着剤層に接着剤シートが付設された接着シートで初めてみられた課題であり、この原因としては、ダイシングテープの粘着剤層、および接着剤シートに含まれる低分子量樹脂成分の界面付近での拡散、それぞれの層の混和が考えられる。
【０００９】
上記を鑑みて、本発明は、ダイシング工程ではダイシングテープとして作用し、半導体素子と支持部材との接合工程では接続信頼性に優れる接着剤シートとして使用でき、さらには、長期保管した後に使用しても、安定した基材シートと接着剤層の界面剥離強度が得られる接着シートを提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、半導体素子搭載用支持部材に熱膨張係数の差が大きい半導体素子を実装する場合に要求される耐熱性を有し、かつ作業性に優れる接着シートを提供することを目的とする。
【００１１】
さらに、本発明は、上記接着シートを用いた半導体装置および製造工程を簡略化できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも接着剤層と粘着性を有する基材シートとが積層された接着シートであって、接着剤層と基材シートのタック強度、および接着剤層表面近傍に存在する低分子量樹脂成分の含有量を調節することによって、上記課題を解決した。
【００１３】
すなわち、本発明は、下記（１）〜（１０）に記載の事項に関する。
【００１４】
（１）高分子量樹脂成分と重量平均分子量３０００以下の低分子量樹脂成分とを主成分とする接着剤層、および粘着性を有する基材シートが少なくとも積層された接着シートであって、
１）接着剤層は、表面近傍１μｍに存在する低分子量樹脂成分の含有比率ａが４０重量％未満であり、２５℃における５．１ｍｍΦプローブ測定によるタック強度Ａが０．００１〜０．３Ｎであり、６０℃における５．１ｍｍΦプローブ測定によるタック強度Ｂが０．５Ｎ以上であり、かつ（タック強度Ｂ／タック強度Ａ）＞４を満たし、
２）少なくとも基材シートの接着剤層と接する層の、放射線照射前の２５℃における５．１ｍｍΦプローブ測定によるタック強度αが０．０５〜５Ｎであり、放射線照射後の２５℃における５．１ｍｍΦプローブ測定によるタック強度βが０〜４．９５Ｎであることを特徴とする接着シート。
【００１５】
（２）基材シートが、基材層および該基材層の少なくとも片面に積層された粘着剤層を有するものであることを特徴とする上記（１）記載の接着シート。
【００１６】
（３）粘着剤層はアクリルモノマ、アクリルオリゴマあるいはその重合体を主成分としたものであることを特徴とする上記（２）記載の接着シート。
【００１７】
（４）接着剤層、粘着剤層および基材層が、基材層／粘着剤層／接着剤層の順で積層されていることを特徴とする上記（２）または（３）記載の接着シート。
【００１８】
（５）接着剤層の表面近傍１μｍの低分子量樹脂成分の含有比率ａと中心部の低分子量樹脂成分の含有比率ｂが、ｂ＞ａ×１．２を満たすことを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の接着シート。
【００１９】
（６）高分子量樹脂成分の重量平均分子量が５万以上であり、かつそのＴｇ（ガラス転移温度）が−５０℃以上７０℃以下であることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の接着シート。
【００２０】
（７）接着剤層が、低分子量樹脂成分としてエポキシ樹脂とその硬化剤１００重量部、高分子量樹脂成分としてグリシジル（メタ）アクリレート０．５〜１０重量部を含み、重量平均分子量が５万以上であり、かつＴｇ（ガラス転移温度）が−５０℃以上７０℃以下であるエポキシ基含有アクリル系共重合体５０〜９００重量部を含むことを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の接着シート。
【００２１】
（８）上記（１）〜（７）のいずれかに記載の接着シートを用いて、半導体素子と半導体素子搭載用支持部材とを接着したことを特徴とする半導体装置。
【００２２】
（９）上記（１）〜（７）のいずれかに記載の接着シートの接着剤層面に半導体ウエハを貼り付ける工程、半導体ウエハを接着シートとともに固定し、これを所定の大きさにダイシングし、半導体素子を形成する工程、接着剤層と基材シートの界面で剥離し、接着剤層付き半導体素子を得る工程、および接着剤層付き半導体素子と半導体素子搭載用支持部材とを接着剤層を介して所定位置に接着する工程、を含む半導体装置の製造方法。
【００２３】
（１０）ダイシング後、接着剤層と基材シートの界面で剥離する前に、基材シート側から放射線を照射する工程を有することを特徴とする上記（９）記載の半導体装置の製造方法。
【００２４】
上記のように、本発明の接着シートによれば、ダイシング工程では、半導体素子が飛散しない程度に十分な粘着力を有し、半導体素子ピックアップ時には各素子を傷つけることがない、低い粘着力を有する、という相反する要求を満足するダイシングテープとして作用し、ダイボンド工程では、半導体素子と支持部材との接続信頼性を優れたものとする接着剤シートとして作用することが可能であり、したがって、ダイシングおよびダイボンドの各工程を一枚の接着シートで完了することができ、半導体装置の製造工程を簡略化することができる。
【００２５】
さらに、本発明の接着シートによれば、接着剤層の表面近傍に存在する低分子量樹脂成分の含有比率ａが低減され、かつ基材シートおよび接着剤層のタック強度が調整されているため、基材シートと接着剤層界面の剥離強度の経時増加が低減され、可使期間を大幅に延ばすことができる。
【００２６】
なお、本発明において、「タック強度」とは、粘接着剤層の粘接着性の指標となるものであって、例えば、ＲＨＥＳＣＡ社製タッキング試験機を用いて、ＪＩＳＺ０２３７−１９９１に記載の方法により引き剥がし速度１０ｍｍ／ｓ、接触荷重１００ｇｆ／ｃｍ２、接触時間１ｓの条件で測定することにより得られる値である。
【００２７】
また、本発明において、「重量平均分子量」とは、後に評価方法の欄で説明するようにゲルパーミュエーションクロマトグラフィーで測定し、標準ポリスチレン検量線を用いて換算した値を示す。
【００２８】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の接着シートは、高分子量樹脂成分と重量平均分子量３０００以下の低分子量樹脂成分を主成分として含む接着剤層と、粘着性を有する基材シートが少なくとも積層された接着シートである。
【００３０】
上記接着剤層中の高分子量樹脂成分としては、例えば、ポリイミド、（メタ）アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フェノキシ樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂等が挙げられるが、特に限定されない。好ましくは、重量平均分子量が５万以上であり、かつＴｇ（ガラス転移点）が−５０℃以上７０℃以下であるものを用いる。Ｔｇが−５０℃より低いと、室温のタック強度が大きすぎ、基材フィルムとの剥離が困難になる。また、Ｔｇが７０℃を越えると、６０℃のタック強度が低く、ウエハへの貼付が困難になる。
【００３１】
上記接着剤層中の重量平均分子量３０００以下の低分子量樹脂成分としては、加熱により、熱硬化性を有するものが、耐熱性が高い点で好ましい。このような樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、フェノール樹脂等があるが、耐熱性が高い点で、エポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂は、硬化して接着作用を有するものであれば、特に限定されず、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシなどの二官能エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂やクレゾールノボラック型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂などを使用することができる。また、多官能エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、複素環含有エポキシ樹脂または脂環式エポキシ樹脂など、一般に知られているものを適用することができる。これらの樹脂は、単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用することができる。
【００３２】
さらに、エポキシ樹脂を用いる場合の硬化剤としては、通常用いられている公知の硬化剤を使用することができる。例えば、アミン類、ポリアミド、酸無水物、ポリスルフィド、三フッ化ホウ素、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ，ビスフェノールＳのようなフェノール性水酸基を１分子中に２個以上有するビスフェノール類、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂またはクレゾールノボラック樹脂などのフェノール樹脂などが挙げられる。特に吸湿時の耐電食性に優れる点で、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂またはクレゾールノボラック樹脂などのフェノール樹脂が好ましい。
【００３３】
また、本発明の接着剤層においては、その表面近傍１μｍに存在する重量平均分子量３０００以下の低分子量樹脂成分の含有比率ａが４０重量％未満であることが必要である。表面近傍１μｍに存在する重量平均分子量３０００以下の低分子量樹脂成分の含有比率ａを４０重量％未満とすることで、基材シートと接着剤層界面の剥離強度（ピール強度）の経時的な上昇を抑制することができ、接着シートの可使期間の延長に寄与することとなる。
【００３４】
さらに、接着剤層中心部における重量平均分子量３０００以下の低分子量樹脂成分の含有比率ｂが接着剤層表面近傍１μｍにおける重量平均分子量３０００以下の低分子量樹脂成分の含有比率ａに対して大きいことが好ましく、ｂ＞ａ×１．２を満たすことがより好ましい。これによれば、接着剤層の耐熱性をより向上させることが可能となる。このような条件を満たす樹脂組成物として、表面に選択的に析出する高分子量樹脂と重量平均分子量３０００以下の低分子量樹脂の混合物が挙げられる。なお、接着剤層の表面近傍１μｍにおける重量平均分子量３０００以下の低分子量樹脂成分の含有比率ａは、接着剤層表面、裏面を深さ１μｍになるように切削試験機（ダイプラウィンテス製、サイカス）で切削した後、得られた試料のテトラヒドロフラン溶液をゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて測定する。標準ポリスチレン検量線を用いて換算した重量平均分子量３０００以下の低分子量樹脂成分について、ピークの同定、テトラヒドロフラン溶液中の濃度とピーク高さの相関関係を得ることにより、その比率を算出することができる。また、「接着剤層中心部」とは、（接着剤層の膜厚）／２±２μｍの範囲を指し、当該中心部における重量平均分子量３０００以下の低分子量樹脂成分の含有比率ｂは、接着剤層中心部を含有比率ａと同様の方法で切削し、同様の方法で算出することができる。
【００３５】
また、本発明の接着シートの接着剤層は、２５℃における５．１ｍｍΦプローブ測定によるタック強度Ａが０．００１〜０．３Ｎであり、６０℃における５．１ｍｍΦプローブ測定によるタック強度Ｂが０．５Ｎ以上であり、かつ（タック強度Ｂ／タック強度Ａ）＞４を満たすことが必要である。タック強度Ａを０．００１〜０．３Ｎとすることでタック強度の経時的増加を抑制し、タック強度Ｂを０．５Ｎ以上とすることで、ウエハへの貼付を容易なものとした。また、（タック強度Ｂ／タック強度Ａ）＞４を満たすことで、室温と６０℃のタック強度の差が大きくなり、６０℃付近の温度で容易にウェハにラミネートすることが可能となる。
【００３６】
接着剤層のタック強度を所望の範囲に調節する方法としては、接着剤層の室温における流動性を上昇させること、高分子量樹脂成分のＴｇ（ガラス転移点）を低下させることにより、接着強度及びタック強度も上昇する傾向があり、流動性を低下させる、あるいは高分子量樹脂成分のＴｇを増大すれば接着強度及びタック強度も低下する傾向があることを利用すればよい。樹脂成分のうち、特に低分子量樹脂成分（タッキファイヤ等）の比率、高分子量樹脂成分のＴｇを調整することによって所望のタック強度を得ることができる。例えば、流動性を上昇させる場合には、可塑剤の含有量の増加、粘着付与材の含有量の増加等の方法がある。逆に流動性を低下させる場合には、前記化合物の含有量を減らせばよい。前記可塑剤としては、例えば、単官能のアクリルモノマ、単官能エポキシ樹脂、液状エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系のいわゆる希釈剤等が挙げられる。
【００３７】
また、接着剤層に適当なタック強度を付与し、シート状での取扱い性を良好なものとするために、硬化促進剤、フィラー、カップリング剤、触媒等の添加剤をさらに添加してもよい。さらに、必要に応じて耐熱性や吸水性等の物性を調整、向上させる添加剤を添加してもよい。
【００３８】
硬化促進剤としては、特に制限はなく、例えば、イミダゾール類等が挙げられる。具体的には、例えば、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテート等が挙げられ、これらは単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。上記硬化促進剤の添加量は樹脂成分１００重量部に対して、１０重量部以下が好ましく、１重量部以下がより好ましい。添加量が１０重量部を超えると保存安定性が低下する傾向がある。
【００３９】
また、フィラーとしては、特に制限はなく、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ほう酸アルミウイスカ、窒化ほう素、結晶性シリカ、非晶性シリカ等が挙げられ、フィラーの形状は特に制限されるものではない。これらのフィラーは単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。中でも、熱伝導性向上のために、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ほう素、結晶性シリカ、非晶性シリカが好ましい。また、溶融粘度の調整やチキソトロピック性の付与の目的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、結晶性シリカ、非晶性シリカなどが好ましい。フィラーの使用量は、樹脂成分１００重量部に対して、２０〜６００重量部が好ましい。２０重量部未満だと添加効果が得られない傾向があり、６００重量部を超えると、接着剤層の貯蔵弾性率の上昇、接着性の低下、ボイド残存による電気特性の低下等の問題を起こす傾向がある。
【００４０】
また、カップリング剤としては、例えば、シラン系、チタン系、アルミニウム系等が挙げられ、中でも効果が高い点でシラン系カップリング剤が好ましい。
【００４１】
上記カップリング剤の使用量は、その効果や耐熱性及びコストの面から、樹脂成分１００重量部に対して、０．１〜１０重量部とすることが好ましく、０．１〜３重量部とすることがより好ましい。
【００４２】
また、本発明の接着シートの接着剤層は、上記のような高分子量樹脂成分および低分子量樹脂成分を主成分とするが、それぞれの含有量としては、高分子量樹脂成分が２０〜８０重量部、低分子量樹脂成分が２０〜８０重量部であることが好ましい。
【００４３】
また、本発明の接着シートの接着剤層は、好ましくは、低分子量樹脂成分としてエポキシ樹脂とその硬化剤１００重量部、および高分子量樹脂成分としてグリシジル（メタ）アクリレート０．５〜１０重量部を含み、重量平均分子量が５万以上であり、かつＴｇ（ガラス転移温度）が−５０℃以上７０℃以下であるエポキシ基含有アクリル系共重合体５０〜９００重量部を含む樹脂組成物により形成される。
【００４４】
本発明の接着シートに用いる基材シートは、粘着性を有することが必要であり、さらに、放射線照射前の２５℃における５．１ｍｍΦプローブ測定によるタック強度αが０．０５〜５Ｎであり、放射線照射後の２５℃における５．１ｍｍΦプローブ測定によるタック強度βが０〜４．９５Ｎの条件を満たすことが必要である。
【００４５】
粘着性を有する基材シートとしては、例えば、基材シート自身が粘着性を有するものや粘着性を持たない基材層の片面に粘着剤層を積層してなるもの等が含まれるが、取り扱い性等の観点からは後者を用いることが好ましい。その場合、基材層／粘着剤層／接着剤層の順で積層されていることが好ましい。さらに、放射線照射前後の基材シートのタック強度αおよびβの条件は、粘着剤層がこれを満たせばよい。したがって、基材シートまたは基材シートの粘着剤層には、放射線重合性化合物や光重合開始剤等の、放射線により硬化反応が進行する、もしくは硬化反応を促進させる化合物が含まれている必要がある。このような化合物としては、紫外線や電子ビームなどの放射線が照射されると重合・硬化する公知の化合物であればよく、特に限定されない。
【００４６】
上記基材層としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリイミドフィルムなどのプラスチックフィルム等が挙げられる。また、プライマー塗布、ＵＶ処理、コロナ放電処理、研磨処理、エッチング処理等の表面処理が行われていても良い。
【００４７】
上記のような基材層となるプラスチックフィルムの片面に、適度なタック強度を有する樹脂組成物（粘着剤）を塗布乾燥することで粘着性を有する基材シートを得ることができる。粘着剤層に用いる樹脂としては、特に限定されないが、アクリルモノマ、アクリルオリゴマあるいはその重合体を主成分としたものであることが好ましい。また、接着剤層を形成する前述の各種成分が含まれていてもよい。
【００４８】
本発明の接着シートの接着剤層および基材シートの厚みは、特に制限はないが、接着剤層、基材シートともに５〜２５０μｍが好ましい。５μｍより薄いと応力緩和効果が乏しくなる傾向があり、２５０μｍより厚いと経済的でなくなる上に、半導体装置の小型化の要求に応えられない。また、基材シートに粘着剤層を形成する場合には、その厚みが０．１〜５０μｍであることが好ましい。０．１μｍより小さいとダイシング時の粘着力が十分でなくなる傾向があり、５０μｍより厚いとダイシング時に半導体素子が傷つき易くなる傾向がある。
【００４９】
基材シート上に接着剤層を積層する方法としては、特に限定されないが、予め離型処理などを施したフィルム上に、上記のような接着剤層を形成する樹脂組成物を溶剤に溶解あるいは分散した接着剤樹脂ワニスを塗布、加熱し溶剤を除去し、これを基材シートと積層させることにより行うことが好ましい。
【００５０】
上記のワニス化に用いることのできる溶剤としては、特に限定されないが、フィルム作製時の揮発性などを考慮すると、例えば、メタノール、エタノール、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−ブトキシエタノール、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレンなどの比較的低沸点の溶媒を使用するのが好ましい。また、塗膜性を向上させるなどの目的で、たとえば、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、シクロヘキサノンなどの比較的高沸点の溶媒を使用することもできる。これらの溶媒は、単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用することができる。
【００５１】
また、フィラーを添加した接着剤層となる樹脂組成物をワニス化する場合、フィラーの分散性を考慮して、らいかい機、３本ロール、ボールミル及びビーズミルなどを使用するのが好ましく、また、これらを組み合わせて使用することもできる。また、フィラーと低分子量樹脂成分の原料をあらかじめ混合した後、高分子量樹脂成分の原料を配合することによって、混合する時間を短縮することもできる。また、ワニスとした後、真空脱気等によってワニス中の気泡を除去することもできる。
【００５２】
上記フィルムへの接着剤樹脂ワニスの塗布方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、ナイフコート法、ロールコート法、スプレーコート法、グラビアコート法、バーコート法、カーテンコート法、プレス法、ホットロールラミネート法等が挙げられるが、連続的に製造でき、効率が良い点でホットロールラミネート方法が好ましい。
【００５３】
次に、本発明の接着シートの使用方法を図面を用いてより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。図１〜図８を参照しながら説明するが、図中同一の機能を有するものについては同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
図１には基材層１ａと粘着剤層１ｂからなる基材シート１、および接着剤層２とを備える接着シート１０が開示されており、図２には前記構成要件に加えてさらに剥離性シート３を備える接着シート１１が開示されている。
【００５５】
接着シート１０をダイシングテープとして使用する場合、まず接着シート１０の接着剤層２を上向きにして所定の作業台上に載置する。接着シート１１を用いる場合には、剥離性シート３を剥離除去した後に、接着シートの接着剤層２を上向きにして所定の作業台上に載置する。
【００５６】
次に、接着剤層２の上面にダイシング加工すべき半導体ウエハＡを貼着する（図３参照）。この際のラミネート温度は通常２０℃〜２００℃の間で行われるが、ウエハのそりが少ない点で、２０℃〜１３０℃が好ましく、基材シートの伸びが小さい点で、２０℃〜８０℃がさらに好ましい。
【００５７】
続いて、ダイシングカッター６を用いて半導体ウエハＡをダイシングし、これを洗浄、乾燥することで、半導体素子Ａ１、Ａ２、Ａ３を得る（図４参照）。この間、接着シートの接着剤層２により半導体ウエハＡは十分に保持されているので、半導体ウエハＡや切り出された半導体素子が脱落することはない。
【００５８】
次に、図６および図７に示されるようにしてピックアップすべき半導体素子Ａ１、Ａ２、Ａ３を例えば吸引コレット４によりピックアップする。この際、吸引コレット４に換えて又は吸引コレット４と併用するようにして、ピックアップすべき半導体素子Ａ１、Ａ２、Ａ３を基材シート１の下面から、例えば針扞等により突き上げることもできる。半導体素子Ａ１と接着剤層２との間の接着強度は、接着剤層２と基材シートの粘着剤層１ｂとの間の粘着力よりも大きいため、半導体素子Ａ１のピックアップを行うと、その下面に接着剤層２が付着した接着剤層付き半導体素子Ａ１を得ることができる。
【００５９】
また、図４に示すダイシング後、半導体素子をピックアップする前に、図５に示すように、放射線Ｂを接着シートの粘着剤層１ｂに照射し、放射線重合性を有する粘着剤層１ｂの一部又は大部分を重合硬化せしめることもできる。この際、放射線照射と同時あるいは放射線照射後に硬化反応を促進する目的で加熱を併用しても良い。粘着剤層１ｂに放射線を照射することで、粘着剤層１ｂと接着剤層２界面の接着強度を低減することができ、その結果、容易にかつ確実に半導体素子のピックアップを行うことが可能となる。なお、接着シートへの放射線照射は、基材層１ａの粘着剤層１ｂが設けられていない面から行うことが好ましく、その場合、放射線として紫外線を用いる場合には基材層１ａは光透過性である必要があるが、放射線として電子線を用いる場合には基材層１ａは必ずしも光透過性である必要はない。
【００６０】
次いで、ピックアップした接着剤層付き半導体素子Ａ１、Ａ２、Ａ３を、接着剤層２を介して半導体素子搭載用支持部材５に載置し、接着させる（図８参照）。この際に加熱することで接着剤層２はより大きな接着強度を発現し、半導体素子Ａ１、Ａ２、Ａ３と半導体素子搭載用支持部材５との接着を確かなものとすることができる。
【００６１】
【実施例】
低分子量樹脂成分としてＹＤ８１２５（東都化成（株）製商品名、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、エポキシ当量１７５）１５重量部、その硬化剤としてＹＤＣＮ７０３（東都化成（株）商品名、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量２１０）４５重量部、吸水率を低減し耐熱性を付与するミレックスＸＬＣ−２Ｌ（三井化学（株）製商品名、ザイロック樹脂、水酸基当量１６９）５０重量部、高分子量樹脂成分としてＨＴＲ−８６０Ｐ−３（帝国化学産業（株）商品名、エポキシ基含有アクリルゴム、重量平均分子量：８０万、示差走査熱量計（ＤＳＣ）により、昇温速度１０℃／分の条件で測定したＴｇ：−７℃）２５０重量部、硬化促進剤としてキュアゾール２ＰＺ−ＣＮ（四国化成工業（株）製商品名、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール）０．５重量部、カップリング剤としてＮＵＣ Ａ−１８７（日本ユニカー（株）商品名、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）０．７重量部からなる樹脂組成物にシクロヘキサノンを加えて攪拌混合し、真空脱気した接着剤樹脂ワニスを、厚さ５０μｍの離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、１４０℃で５分間加熱乾燥して、膜厚が２５μｍのＢステージ状態の剥離フィルム付き接着剤層を得た。これをホットロールラミネータ（Ｄｕ Ｐｏｎｔ製Ｒｉｓｔｏｎ）により基材シートであるダイシング用ＵＶテープ（古河電工（株）製 ＵＣ−３５３ＥＰ−１１０、タック強度α＝１Ｎ、タック強度β＝０．２Ｎ）にラミネートして接着シートを得た。
【００６２】
次いで、この接着シートを１日、３０日、９０日間放置した後のそれぞれの特性について、以下のような方法により評価を行った。
【００６３】
得られた接着シートの接着剤層に厚さ１５０μｍの半導体ウェハを貼付け、これをダイシング装置上に載置、固定し、１００ｍｍ／ｓｅｃの速度で５ｍｍ×５ｍｍに半導体ウエハをダイシングした。ここで、ダイシング時にチップ（半導体素子）が飛んだ確率（％／１００チップ）でダイシング時のチップ飛びを評価した。結果を表１に示す。
【００６４】
その後、ピックアップ装置にて接着剤層付き半導体素子をピックアップし、これを半導体素子搭載用支持部材である厚み２５μｍのポリイミドフィルム上に貼り合せ、半導体装置サンプル（片面にはんだボールを形成）とした。このサンプルについてその耐熱性を調べた。耐熱性の評価は、耐リフロークラック性と耐温度サイクル性試験により評価した。耐リフロークラック性試験は、サンプル表面の最高温度が２４０℃でこの温度を２０秒間保持するように温度設定したＩＲリフロー炉にサンプルを通し、室温で放置することにより冷却する処理を２回繰り返したサンプル中のクラックを目視と超音波顕微鏡で視察した。試料１０個すべてでクラックの発生していないものを○とし、１個以上発生していたものを×とした。また、耐温度サイクル性の試験は、サンプルを−５５℃雰囲気に３０分間放置し、その後１２５℃の雰囲気に３０分間放置する工程を１サイクルとして、１０００サイクル後において超音波顕微鏡を用いて剥離やクラック等の破壊を判断した。試料１０個すべてでこれら不具合が発生していないものを○、１個以上発生したものを×とした。結果を表１に示す。
【００６５】
一方、上記ダイシング後に、上記半導体装置サンプルの作製とは別に、（株）オーク製作所製ＵＶ−３３０ ＨＱＰ−２型露光機を使用して、５００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で上記接着シートの基材シートを露光し、ピックアップ装置にて接着剤層付き半導体素子をピックアップした。ここで、ピックアップダイボンダ−により接着剤層付き半導体素子をピックアップしたときの成功率（％／１００チップ）で接着剤層付き半導体素子のピックアップ性を評価した。結果を表１に示す。
【００６６】
【表１】
【００６７】
表１から、本発明の接着シートは耐熱性に優れ、ダイシング時のチップ飛びも無く、ピックアップ性も良好であることが分かる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、ダイシング工程ではダイシングテープとして作用し、半導体素子と支持部材との接合工程では接続信頼性に優れる接着剤シートとして使用できる接着シートを提供することができ、さらには、長期保管した後にこれを使用しても、基材シートと接着剤層の界面剥離強度が安定した接着シートを提供することができる。つまり、その可使期間が従来と比較して大幅に延長された接着シートを提供することができる。
【００６９】
また、本発明の接着シートは、半導体素子搭載用支持部材に熱膨張係数の差が大きい半導体素子を実装する場合に要求される耐熱性を有し、かつ作業性に優れる接着シートである。
【００７０】
さらに、本発明の接着シートを用いて、半導体装置を製造することでその工程を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る接着シートの一例の断面図である。
【図２】本発明に係る接着シートの別の例の断面図である。
【図３】本発明に係る接着シートに半導体ウエハを貼着した状態を示す図である。
【図４】本発明に係る接着シートを半導体ウエハのダイシング工程に用いた図である。
【図５】本発明に係る接着シートに基材層側から放射線を照射した状態を示す図である。
【図６】本発明に係る接着シートから半導体素子をピックアップする工程を示す図である。
【図７】ピックアップされた接着剤層付き半導体素子を示す図である。
【図８】半導体素子を半導体素子搭載用支持部材に熱圧着した状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 基材シート
１ａ 基材シート中の基材層
１ｂ 基材シート中の粘着剤層
２ 接着剤層
３ 離性シート
４ 吸引コレット
５ 半導体素子搭載用支持部材
６ ダイシングカッター
１０、１１ 接着シート
Ａ 半導体ウエハ
Ａ１、Ａ２、Ａ３…半導体素子
Ｂ 放射線
【発明の属する技術分野】
本発明は、接着シート、ならびにこれを用いた半導体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子と半導体素子搭載用支持部材の接合には銀ペーストが主に使用されていた。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、接着剤層の膜厚の制御困難性、および接着剤層のボイド発生などにより前記要求に対処しきれなくなってきている。そのため、前記要求に対処するべく、近年、シート状の接着剤が使用されるようになってきた。
【０００３】
この接着剤シートは、個片貼付け方式あるいはウエハ裏面貼付け方式において使用されている。前者の個片貼付け方式の接着剤シートを用いて半導体装置を製造する場合、リール状の接着剤シートをカッティングあるいはパンチングによって個片に切り出した後、その個片を半導体素子支持部材に接着し、そこへダイシング工程によって個片化された半導体素子を接合して半導体素子付き支持部材を作製し、その後必要に応じてワイヤボンド工程、封止工程などを経ることによって半導体装置が得られることとなる。しかし、前記個片貼付け方式の接着剤シートを用いるためには、これを切り出して支持部材に接着する専用の組立装置が必要であることから、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。
【０００４】
一方、後者のウエハ裏面貼付け方式の接着剤シートを用いて半導体装置を製造する場合、まず半導体ウエハの裏面に接着剤シートを貼付け、さらに接着剤シートの他面にダイシングテープを貼り合わせ、その後前記ウェハからダイシングによって半導体素子を個片化し、個片化した接着剤シート付き半導体素子をピックアップし、それを支持部材に接合し、その後の加熱、硬化、ワイヤボンドなどの工程を経ることにより半導体装置が得られることとなる。このウエハ裏面貼付け方式の接着剤シートによれば、接着剤シートを個片化する装置を必要とせず、従来の銀ペースト用の組立装置をそのままあるい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、接着剤シートを用いた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。
【０００５】
しかしながら、上記ウエハ裏面貼付け方式の接着剤シートを用いる方法にあっては、前記ダイシング工程までに接着剤シートを貼付する工程、ダイシングテープを貼付する工程の２つの貼付工程が必要であったことから、作業工程の簡略化が求められていた。そこで、接着剤シートをあらかじめダイシングテープ上に付設しておき、これをウエハに貼り付ける方法が提案されている。（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２２６７９６号公報
【特許文献２】
特開２００２−１５８２７６号公報
【特許文献３】
特開平２−３２１８１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、接着剤シートがあらかじめダイシングテープ上に付設された接着シートは、ダイシングテープの粘着剤層と接着剤シートが接している状態で保管されるため、時間と共にこれら界面のピール強度が変化することがあり、安定した界面剥離強度を設定することが困難であり、そのため、チップのピックアップ工程での不良が増大することがわかった。
【０００８】
このようにピール強度が時間経過とともに変化することは、ダイシングテープの粘着剤層に接着剤シートが付設された接着シートで初めてみられた課題であり、この原因としては、ダイシングテープの粘着剤層、および接着剤シートに含まれる低分子量樹脂成分の界面付近での拡散、それぞれの層の混和が考えられる。
【０００９】
上記を鑑みて、本発明は、ダイシング工程ではダイシングテープとして作用し、半導体素子と支持部材との接合工程では接続信頼性に優れる接着剤シートとして使用でき、さらには、長期保管した後に使用しても、安定した基材シートと接着剤層の界面剥離強度が得られる接着シートを提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、半導体素子搭載用支持部材に熱膨張係数の差が大きい半導体素子を実装する場合に要求される耐熱性を有し、かつ作業性に優れる接着シートを提供することを目的とする。
【００１１】
さらに、本発明は、上記接着シートを用いた半導体装置および製造工程を簡略化できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも接着剤層と粘着性を有する基材シートとが積層された接着シートであって、接着剤層と基材シートのタック強度、および接着剤層表面近傍に存在する低分子量樹脂成分の含有量を調節することによって、上記課題を解決した。
【００１３】
すなわち、本発明は、下記（１）〜（１０）に記載の事項に関する。
【００１４】
（１）高分子量樹脂成分と重量平均分子量３０００以下の低分子量樹脂成分とを主成分とする接着剤層、および粘着性を有する基材シートが少なくとも積層された接着シートであって、
１）接着剤層は、表面近傍１μｍに存在する低分子量樹脂成分の含有比率ａが４０重量％未満であり、２５℃における５．１ｍｍΦプローブ測定によるタック強度Ａが０．００１〜０．３Ｎであり、６０℃における５．１ｍｍΦプローブ測定によるタック強度Ｂが０．５Ｎ以上であり、かつ（タック強度Ｂ／タック強度Ａ）＞４を満たし、
２）少なくとも基材シートの接着剤層と接する層の、放射線照射前の２５℃における５．１ｍｍΦプローブ測定によるタック強度αが０．０５〜５Ｎであり、放射線照射後の２５℃における５．１ｍｍΦプローブ測定によるタック強度βが０〜４．９５Ｎであることを特徴とする接着シート。
【００１５】
（２）基材シートが、基材層および該基材層の少なくとも片面に積層された粘着剤層を有するものであることを特徴とする上記（１）記載の接着シート。
【００１６】
（３）粘着剤層はアクリルモノマ、アクリルオリゴマあるいはその重合体を主成分としたものであることを特徴とする上記（２）記載の接着シート。
【００１７】
（４）接着剤層、粘着剤層および基材層が、基材層／粘着剤層／接着剤層の順で積層されていることを特徴とする上記（２）または（３）記載の接着シート。
【００１８】
（５）接着剤層の表面近傍１μｍの低分子量樹脂成分の含有比率ａと中心部の低分子量樹脂成分の含有比率ｂが、ｂ＞ａ×１．２を満たすことを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の接着シート。
【００１９】
（６）高分子量樹脂成分の重量平均分子量が５万以上であり、かつそのＴｇ（ガラス転移温度）が−５０℃以上７０℃以下であることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の接着シート。
【００２０】
（７）接着剤層が、低分子量樹脂成分としてエポキシ樹脂とその硬化剤１００重量部、高分子量樹脂成分としてグリシジル（メタ）アクリレート０．５〜１０重量部を含み、重量平均分子量が５万以上であり、かつＴｇ（ガラス転移温度）が−５０℃以上７０℃以下であるエポキシ基含有アクリル系共重合体５０〜９００重量部を含むことを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の接着シート。
【００２１】
（８）上記（１）〜（７）のいずれかに記載の接着シートを用いて、半導体素子と半導体素子搭載用支持部材とを接着したことを特徴とする半導体装置。
【００２２】
（９）上記（１）〜（７）のいずれかに記載の接着シートの接着剤層面に半導体ウエハを貼り付ける工程、半導体ウエハを接着シートとともに固定し、これを所定の大きさにダイシングし、半導体素子を形成する工程、接着剤層と基材シートの界面で剥離し、接着剤層付き半導体素子を得る工程、および接着剤層付き半導体素子と半導体素子搭載用支持部材とを接着剤層を介して所定位置に接着する工程、を含む半導体装置の製造方法。
【００２３】
（１０）ダイシング後、接着剤層と基材シートの界面で剥離する前に、基材シート側から放射線を照射する工程を有することを特徴とする上記（９）記載の半導体装置の製造方法。
【００２４】
上記のように、本発明の接着シートによれば、ダイシング工程では、半導体素子が飛散しない程度に十分な粘着力を有し、半導体素子ピックアップ時には各素子を傷つけることがない、低い粘着力を有する、という相反する要求を満足するダイシングテープとして作用し、ダイボンド工程では、半導体素子と支持部材との接続信頼性を優れたものとする接着剤シートとして作用することが可能であり、したがって、ダイシングおよびダイボンドの各工程を一枚の接着シートで完了することができ、半導体装置の製造工程を簡略化することができる。
【００２５】
さらに、本発明の接着シートによれば、接着剤層の表面近傍に存在する低分子量樹脂成分の含有比率ａが低減され、かつ基材シートおよび接着剤層のタック強度が調整されているため、基材シートと接着剤層界面の剥離強度の経時増加が低減され、可使期間を大幅に延ばすことができる。
【００２６】
なお、本発明において、「タック強度」とは、粘接着剤層の粘接着性の指標となるものであって、例えば、ＲＨＥＳＣＡ社製タッキング試験機を用いて、ＪＩＳＺ０２３７−１９９１に記載の方法により引き剥がし速度１０ｍｍ／ｓ、接触荷重１００ｇｆ／ｃｍ２、接触時間１ｓの条件で測定することにより得られる値である。
【００２７】
また、本発明において、「重量平均分子量」とは、後に評価方法の欄で説明するようにゲルパーミュエーションクロマトグラフィーで測定し、標準ポリスチレン検量線を用いて換算した値を示す。
【００２８】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の接着シートは、高分子量樹脂成分と重量平均分子量３０００以下の低分子量樹脂成分を主成分として含む接着剤層と、粘着性を有する基材シートが少なくとも積層された接着シートである。
【００３０】
上記接着剤層中の高分子量樹脂成分としては、例えば、ポリイミド、（メタ）アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フェノキシ樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂等が挙げられるが、特に限定されない。好ましくは、重量平均分子量が５万以上であり、かつＴｇ（ガラス転移点）が−５０℃以上７０℃以下であるものを用いる。Ｔｇが−５０℃より低いと、室温のタック強度が大きすぎ、基材フィルムとの剥離が困難になる。また、Ｔｇが７０℃を越えると、６０℃のタック強度が低く、ウエハへの貼付が困難になる。
【００３１】
上記接着剤層中の重量平均分子量３０００以下の低分子量樹脂成分としては、加熱により、熱硬化性を有するものが、耐熱性が高い点で好ましい。このような樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、フェノール樹脂等があるが、耐熱性が高い点で、エポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂は、硬化して接着作用を有するものであれば、特に限定されず、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシなどの二官能エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂やクレゾールノボラック型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂などを使用することができる。また、多官能エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、複素環含有エポキシ樹脂または脂環式エポキシ樹脂など、一般に知られているものを適用することができる。これらの樹脂は、単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用することができる。
【００３２】
さらに、エポキシ樹脂を用いる場合の硬化剤としては、通常用いられている公知の硬化剤を使用することができる。例えば、アミン類、ポリアミド、酸無水物、ポリスルフィド、三フッ化ホウ素、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ，ビスフェノールＳのようなフェノール性水酸基を１分子中に２個以上有するビスフェノール類、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂またはクレゾールノボラック樹脂などのフェノール樹脂などが挙げられる。特に吸湿時の耐電食性に優れる点で、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂またはクレゾールノボラック樹脂などのフェノール樹脂が好ましい。
【００３３】
また、本発明の接着剤層においては、その表面近傍１μｍに存在する重量平均分子量３０００以下の低分子量樹脂成分の含有比率ａが４０重量％未満であることが必要である。表面近傍１μｍに存在する重量平均分子量３０００以下の低分子量樹脂成分の含有比率ａを４０重量％未満とすることで、基材シートと接着剤層界面の剥離強度（ピール強度）の経時的な上昇を抑制することができ、接着シートの可使期間の延長に寄与することとなる。
【００３４】
さらに、接着剤層中心部における重量平均分子量３０００以下の低分子量樹脂成分の含有比率ｂが接着剤層表面近傍１μｍにおける重量平均分子量３０００以下の低分子量樹脂成分の含有比率ａに対して大きいことが好ましく、ｂ＞ａ×１．２を満たすことがより好ましい。これによれば、接着剤層の耐熱性をより向上させることが可能となる。このような条件を満たす樹脂組成物として、表面に選択的に析出する高分子量樹脂と重量平均分子量３０００以下の低分子量樹脂の混合物が挙げられる。なお、接着剤層の表面近傍１μｍにおける重量平均分子量３０００以下の低分子量樹脂成分の含有比率ａは、接着剤層表面、裏面を深さ１μｍになるように切削試験機（ダイプラウィンテス製、サイカス）で切削した後、得られた試料のテトラヒドロフラン溶液をゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて測定する。標準ポリスチレン検量線を用いて換算した重量平均分子量３０００以下の低分子量樹脂成分について、ピークの同定、テトラヒドロフラン溶液中の濃度とピーク高さの相関関係を得ることにより、その比率を算出することができる。また、「接着剤層中心部」とは、（接着剤層の膜厚）／２±２μｍの範囲を指し、当該中心部における重量平均分子量３０００以下の低分子量樹脂成分の含有比率ｂは、接着剤層中心部を含有比率ａと同様の方法で切削し、同様の方法で算出することができる。
【００３５】
また、本発明の接着シートの接着剤層は、２５℃における５．１ｍｍΦプローブ測定によるタック強度Ａが０．００１〜０．３Ｎであり、６０℃における５．１ｍｍΦプローブ測定によるタック強度Ｂが０．５Ｎ以上であり、かつ（タック強度Ｂ／タック強度Ａ）＞４を満たすことが必要である。タック強度Ａを０．００１〜０．３Ｎとすることでタック強度の経時的増加を抑制し、タック強度Ｂを０．５Ｎ以上とすることで、ウエハへの貼付を容易なものとした。また、（タック強度Ｂ／タック強度Ａ）＞４を満たすことで、室温と６０℃のタック強度の差が大きくなり、６０℃付近の温度で容易にウェハにラミネートすることが可能となる。
【００３６】
接着剤層のタック強度を所望の範囲に調節する方法としては、接着剤層の室温における流動性を上昇させること、高分子量樹脂成分のＴｇ（ガラス転移点）を低下させることにより、接着強度及びタック強度も上昇する傾向があり、流動性を低下させる、あるいは高分子量樹脂成分のＴｇを増大すれば接着強度及びタック強度も低下する傾向があることを利用すればよい。樹脂成分のうち、特に低分子量樹脂成分（タッキファイヤ等）の比率、高分子量樹脂成分のＴｇを調整することによって所望のタック強度を得ることができる。例えば、流動性を上昇させる場合には、可塑剤の含有量の増加、粘着付与材の含有量の増加等の方法がある。逆に流動性を低下させる場合には、前記化合物の含有量を減らせばよい。前記可塑剤としては、例えば、単官能のアクリルモノマ、単官能エポキシ樹脂、液状エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系のいわゆる希釈剤等が挙げられる。
【００３７】
また、接着剤層に適当なタック強度を付与し、シート状での取扱い性を良好なものとするために、硬化促進剤、フィラー、カップリング剤、触媒等の添加剤をさらに添加してもよい。さらに、必要に応じて耐熱性や吸水性等の物性を調整、向上させる添加剤を添加してもよい。
【００３８】
硬化促進剤としては、特に制限はなく、例えば、イミダゾール類等が挙げられる。具体的には、例えば、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテート等が挙げられ、これらは単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。上記硬化促進剤の添加量は樹脂成分１００重量部に対して、１０重量部以下が好ましく、１重量部以下がより好ましい。添加量が１０重量部を超えると保存安定性が低下する傾向がある。
【００３９】
また、フィラーとしては、特に制限はなく、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ほう酸アルミウイスカ、窒化ほう素、結晶性シリカ、非晶性シリカ等が挙げられ、フィラーの形状は特に制限されるものではない。これらのフィラーは単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。中でも、熱伝導性向上のために、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ほう素、結晶性シリカ、非晶性シリカが好ましい。また、溶融粘度の調整やチキソトロピック性の付与の目的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、結晶性シリカ、非晶性シリカなどが好ましい。フィラーの使用量は、樹脂成分１００重量部に対して、２０〜６００重量部が好ましい。２０重量部未満だと添加効果が得られない傾向があり、６００重量部を超えると、接着剤層の貯蔵弾性率の上昇、接着性の低下、ボイド残存による電気特性の低下等の問題を起こす傾向がある。
【００４０】
また、カップリング剤としては、例えば、シラン系、チタン系、アルミニウム系等が挙げられ、中でも効果が高い点でシラン系カップリング剤が好ましい。
【００４１】
上記カップリング剤の使用量は、その効果や耐熱性及びコストの面から、樹脂成分１００重量部に対して、０．１〜１０重量部とすることが好ましく、０．１〜３重量部とすることがより好ましい。
【００４２】
また、本発明の接着シートの接着剤層は、上記のような高分子量樹脂成分および低分子量樹脂成分を主成分とするが、それぞれの含有量としては、高分子量樹脂成分が２０〜８０重量部、低分子量樹脂成分が２０〜８０重量部であることが好ましい。
【００４３】
また、本発明の接着シートの接着剤層は、好ましくは、低分子量樹脂成分としてエポキシ樹脂とその硬化剤１００重量部、および高分子量樹脂成分としてグリシジル（メタ）アクリレート０．５〜１０重量部を含み、重量平均分子量が５万以上であり、かつＴｇ（ガラス転移温度）が−５０℃以上７０℃以下であるエポキシ基含有アクリル系共重合体５０〜９００重量部を含む樹脂組成物により形成される。
【００４４】
本発明の接着シートに用いる基材シートは、粘着性を有することが必要であり、さらに、放射線照射前の２５℃における５．１ｍｍΦプローブ測定によるタック強度αが０．０５〜５Ｎであり、放射線照射後の２５℃における５．１ｍｍΦプローブ測定によるタック強度βが０〜４．９５Ｎの条件を満たすことが必要である。
【００４５】
粘着性を有する基材シートとしては、例えば、基材シート自身が粘着性を有するものや粘着性を持たない基材層の片面に粘着剤層を積層してなるもの等が含まれるが、取り扱い性等の観点からは後者を用いることが好ましい。その場合、基材層／粘着剤層／接着剤層の順で積層されていることが好ましい。さらに、放射線照射前後の基材シートのタック強度αおよびβの条件は、粘着剤層がこれを満たせばよい。したがって、基材シートまたは基材シートの粘着剤層には、放射線重合性化合物や光重合開始剤等の、放射線により硬化反応が進行する、もしくは硬化反応を促進させる化合物が含まれている必要がある。このような化合物としては、紫外線や電子ビームなどの放射線が照射されると重合・硬化する公知の化合物であればよく、特に限定されない。
【００４６】
上記基材層としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリイミドフィルムなどのプラスチックフィルム等が挙げられる。また、プライマー塗布、ＵＶ処理、コロナ放電処理、研磨処理、エッチング処理等の表面処理が行われていても良い。
【００４７】
上記のような基材層となるプラスチックフィルムの片面に、適度なタック強度を有する樹脂組成物（粘着剤）を塗布乾燥することで粘着性を有する基材シートを得ることができる。粘着剤層に用いる樹脂としては、特に限定されないが、アクリルモノマ、アクリルオリゴマあるいはその重合体を主成分としたものであることが好ましい。また、接着剤層を形成する前述の各種成分が含まれていてもよい。
【００４８】
本発明の接着シートの接着剤層および基材シートの厚みは、特に制限はないが、接着剤層、基材シートともに５〜２５０μｍが好ましい。５μｍより薄いと応力緩和効果が乏しくなる傾向があり、２５０μｍより厚いと経済的でなくなる上に、半導体装置の小型化の要求に応えられない。また、基材シートに粘着剤層を形成する場合には、その厚みが０．１〜５０μｍであることが好ましい。０．１μｍより小さいとダイシング時の粘着力が十分でなくなる傾向があり、５０μｍより厚いとダイシング時に半導体素子が傷つき易くなる傾向がある。
【００４９】
基材シート上に接着剤層を積層する方法としては、特に限定されないが、予め離型処理などを施したフィルム上に、上記のような接着剤層を形成する樹脂組成物を溶剤に溶解あるいは分散した接着剤樹脂ワニスを塗布、加熱し溶剤を除去し、これを基材シートと積層させることにより行うことが好ましい。
【００５０】
上記のワニス化に用いることのできる溶剤としては、特に限定されないが、フィルム作製時の揮発性などを考慮すると、例えば、メタノール、エタノール、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、２−ブトキシエタノール、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレンなどの比較的低沸点の溶媒を使用するのが好ましい。また、塗膜性を向上させるなどの目的で、たとえば、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、シクロヘキサノンなどの比較的高沸点の溶媒を使用することもできる。これらの溶媒は、単独でまたは２種類以上を組み合わせて使用することができる。
【００５１】
また、フィラーを添加した接着剤層となる樹脂組成物をワニス化する場合、フィラーの分散性を考慮して、らいかい機、３本ロール、ボールミル及びビーズミルなどを使用するのが好ましく、また、これらを組み合わせて使用することもできる。また、フィラーと低分子量樹脂成分の原料をあらかじめ混合した後、高分子量樹脂成分の原料を配合することによって、混合する時間を短縮することもできる。また、ワニスとした後、真空脱気等によってワニス中の気泡を除去することもできる。
【００５２】
上記フィルムへの接着剤樹脂ワニスの塗布方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、ナイフコート法、ロールコート法、スプレーコート法、グラビアコート法、バーコート法、カーテンコート法、プレス法、ホットロールラミネート法等が挙げられるが、連続的に製造でき、効率が良い点でホットロールラミネート方法が好ましい。
【００５３】
次に、本発明の接着シートの使用方法を図面を用いてより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。図１〜図８を参照しながら説明するが、図中同一の機能を有するものについては同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
図１には基材層１ａと粘着剤層１ｂからなる基材シート１、および接着剤層２とを備える接着シート１０が開示されており、図２には前記構成要件に加えてさらに剥離性シート３を備える接着シート１１が開示されている。
【００５５】
接着シート１０をダイシングテープとして使用する場合、まず接着シート１０の接着剤層２を上向きにして所定の作業台上に載置する。接着シート１１を用いる場合には、剥離性シート３を剥離除去した後に、接着シートの接着剤層２を上向きにして所定の作業台上に載置する。
【００５６】
次に、接着剤層２の上面にダイシング加工すべき半導体ウエハＡを貼着する（図３参照）。この際のラミネート温度は通常２０℃〜２００℃の間で行われるが、ウエハのそりが少ない点で、２０℃〜１３０℃が好ましく、基材シートの伸びが小さい点で、２０℃〜８０℃がさらに好ましい。
【００５７】
続いて、ダイシングカッター６を用いて半導体ウエハＡをダイシングし、これを洗浄、乾燥することで、半導体素子Ａ１、Ａ２、Ａ３を得る（図４参照）。この間、接着シートの接着剤層２により半導体ウエハＡは十分に保持されているので、半導体ウエハＡや切り出された半導体素子が脱落することはない。
【００５８】
次に、図６および図７に示されるようにしてピックアップすべき半導体素子Ａ１、Ａ２、Ａ３を例えば吸引コレット４によりピックアップする。この際、吸引コレット４に換えて又は吸引コレット４と併用するようにして、ピックアップすべき半導体素子Ａ１、Ａ２、Ａ３を基材シート１の下面から、例えば針扞等により突き上げることもできる。半導体素子Ａ１と接着剤層２との間の接着強度は、接着剤層２と基材シートの粘着剤層１ｂとの間の粘着力よりも大きいため、半導体素子Ａ１のピックアップを行うと、その下面に接着剤層２が付着した接着剤層付き半導体素子Ａ１を得ることができる。
【００５９】
また、図４に示すダイシング後、半導体素子をピックアップする前に、図５に示すように、放射線Ｂを接着シートの粘着剤層１ｂに照射し、放射線重合性を有する粘着剤層１ｂの一部又は大部分を重合硬化せしめることもできる。この際、放射線照射と同時あるいは放射線照射後に硬化反応を促進する目的で加熱を併用しても良い。粘着剤層１ｂに放射線を照射することで、粘着剤層１ｂと接着剤層２界面の接着強度を低減することができ、その結果、容易にかつ確実に半導体素子のピックアップを行うことが可能となる。なお、接着シートへの放射線照射は、基材層１ａの粘着剤層１ｂが設けられていない面から行うことが好ましく、その場合、放射線として紫外線を用いる場合には基材層１ａは光透過性である必要があるが、放射線として電子線を用いる場合には基材層１ａは必ずしも光透過性である必要はない。
【００６０】
次いで、ピックアップした接着剤層付き半導体素子Ａ１、Ａ２、Ａ３を、接着剤層２を介して半導体素子搭載用支持部材５に載置し、接着させる（図８参照）。この際に加熱することで接着剤層２はより大きな接着強度を発現し、半導体素子Ａ１、Ａ２、Ａ３と半導体素子搭載用支持部材５との接着を確かなものとすることができる。
【００６１】
【実施例】
低分子量樹脂成分としてＹＤ８１２５（東都化成（株）製商品名、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、エポキシ当量１７５）１５重量部、その硬化剤としてＹＤＣＮ７０３（東都化成（株）商品名、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量２１０）４５重量部、吸水率を低減し耐熱性を付与するミレックスＸＬＣ−２Ｌ（三井化学（株）製商品名、ザイロック樹脂、水酸基当量１６９）５０重量部、高分子量樹脂成分としてＨＴＲ−８６０Ｐ−３（帝国化学産業（株）商品名、エポキシ基含有アクリルゴム、重量平均分子量：８０万、示差走査熱量計（ＤＳＣ）により、昇温速度１０℃／分の条件で測定したＴｇ：−７℃）２５０重量部、硬化促進剤としてキュアゾール２ＰＺ−ＣＮ（四国化成工業（株）製商品名、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール）０．５重量部、カップリング剤としてＮＵＣ Ａ−１８７（日本ユニカー（株）商品名、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）０．７重量部からなる樹脂組成物にシクロヘキサノンを加えて攪拌混合し、真空脱気した接着剤樹脂ワニスを、厚さ５０μｍの離型処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、１４０℃で５分間加熱乾燥して、膜厚が２５μｍのＢステージ状態の剥離フィルム付き接着剤層を得た。これをホットロールラミネータ（Ｄｕ Ｐｏｎｔ製Ｒｉｓｔｏｎ）により基材シートであるダイシング用ＵＶテープ（古河電工（株）製 ＵＣ−３５３ＥＰ−１１０、タック強度α＝１Ｎ、タック強度β＝０．２Ｎ）にラミネートして接着シートを得た。
【００６２】
次いで、この接着シートを１日、３０日、９０日間放置した後のそれぞれの特性について、以下のような方法により評価を行った。
【００６３】
得られた接着シートの接着剤層に厚さ１５０μｍの半導体ウェハを貼付け、これをダイシング装置上に載置、固定し、１００ｍｍ／ｓｅｃの速度で５ｍｍ×５ｍｍに半導体ウエハをダイシングした。ここで、ダイシング時にチップ（半導体素子）が飛んだ確率（％／１００チップ）でダイシング時のチップ飛びを評価した。結果を表１に示す。
【００６４】
その後、ピックアップ装置にて接着剤層付き半導体素子をピックアップし、これを半導体素子搭載用支持部材である厚み２５μｍのポリイミドフィルム上に貼り合せ、半導体装置サンプル（片面にはんだボールを形成）とした。このサンプルについてその耐熱性を調べた。耐熱性の評価は、耐リフロークラック性と耐温度サイクル性試験により評価した。耐リフロークラック性試験は、サンプル表面の最高温度が２４０℃でこの温度を２０秒間保持するように温度設定したＩＲリフロー炉にサンプルを通し、室温で放置することにより冷却する処理を２回繰り返したサンプル中のクラックを目視と超音波顕微鏡で視察した。試料１０個すべてでクラックの発生していないものを○とし、１個以上発生していたものを×とした。また、耐温度サイクル性の試験は、サンプルを−５５℃雰囲気に３０分間放置し、その後１２５℃の雰囲気に３０分間放置する工程を１サイクルとして、１０００サイクル後において超音波顕微鏡を用いて剥離やクラック等の破壊を判断した。試料１０個すべてでこれら不具合が発生していないものを○、１個以上発生したものを×とした。結果を表１に示す。
【００６５】
一方、上記ダイシング後に、上記半導体装置サンプルの作製とは別に、（株）オーク製作所製ＵＶ−３３０ ＨＱＰ−２型露光機を使用して、５００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で上記接着シートの基材シートを露光し、ピックアップ装置にて接着剤層付き半導体素子をピックアップした。ここで、ピックアップダイボンダ−により接着剤層付き半導体素子をピックアップしたときの成功率（％／１００チップ）で接着剤層付き半導体素子のピックアップ性を評価した。結果を表１に示す。
【００６６】
【表１】
表１から、本発明の接着シートは耐熱性に優れ、ダイシング時のチップ飛びも無く、ピックアップ性も良好であることが分かる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、ダイシング工程ではダイシングテープとして作用し、半導体素子と支持部材との接合工程では接続信頼性に優れる接着剤シートとして使用できる接着シートを提供することができ、さらには、長期保管した後にこれを使用しても、基材シートと接着剤層の界面剥離強度が安定した接着シートを提供することができる。つまり、その可使期間が従来と比較して大幅に延長された接着シートを提供することができる。
【００６９】
また、本発明の接着シートは、半導体素子搭載用支持部材に熱膨張係数の差が大きい半導体素子を実装する場合に要求される耐熱性を有し、かつ作業性に優れる接着シートである。
【００７０】
さらに、本発明の接着シートを用いて、半導体装置を製造することでその工程を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る接着シートの一例の断面図である。
【図２】本発明に係る接着シートの別の例の断面図である。
【図３】本発明に係る接着シートに半導体ウエハを貼着した状態を示す図である。
【図４】本発明に係る接着シートを半導体ウエハのダイシング工程に用いた図である。
【図５】本発明に係る接着シートに基材層側から放射線を照射した状態を示す図である。
【図６】本発明に係る接着シートから半導体素子をピックアップする工程を示す図である。
【図７】ピックアップされた接着剤層付き半導体素子を示す図である。
【図８】半導体素子を半導体素子搭載用支持部材に熱圧着した状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 基材シート
１ａ 基材シート中の基材層
１ｂ 基材シート中の粘着剤層
２ 接着剤層
３ 離性シート
４ 吸引コレット
５ 半導体素子搭載用支持部材
６ ダイシングカッター
１０、１１ 接着シート
Ａ 半導体ウエハ
Ａ１、Ａ２、Ａ３…半導体素子
Ｂ 放射線
Claims (9)
- グリシジル（メタ）アクリレート０．５〜１０重量部を含み、重量平均分子量が５万以上であり、かつＴｇ（ガラス転移温度）が−５０℃以上７０℃以下のエポキシ基含有アクリル系共重合体である高分子量樹脂成分と、重量平均分子量３０００以下のエポキシ樹脂とその硬化剤である低分子量樹脂成分と、を樹脂の主成分とする接着剤層、および粘着性を有する基材シートが少なくとも積層された接着シートであって、
１）前記接着剤層は、表面近傍１μｍに存在する前記低分子量樹脂成分の含有比率ａが４０重量％未満であり、２５℃における５．１ｍｍΦプローブ測定によるタック強度Ａが０．００１〜０．３Ｎであり、６０℃における５．１ｍｍΦプローブ測定によるタック強度Ｂが０．５Ｎ以上であり、かつ（タック強度Ｂ／タック強度Ａ）＞４を満たし、
２）少なくとも前記基材シートの前記接着剤層と接する層の、放射線照射前の２５℃における５．１ｍｍΦプローブ測定によるタック強度αが０．０５〜５Ｎであり、放射線照射後の２５℃における５．１ｍｍΦプローブ測定によるタック強度βが０〜４．９５Ｎであることを特徴とする接着シート。 - 前記基材シートが、基材層および該基材層の少なくとも片面に積層された粘着剤層を有するものであることを特徴とする請求項１記載の接着シート。
- 前記粘着剤層はアクリルモノマ、アクリルオリゴマあるいはその重合体を主成分としたものであることを特徴とする請求項２記載の接着シート。
- 前記接着剤層、前記粘着剤層および前記基材層が、基材層／粘着剤層／接着剤層の順で積層されていることを特徴とする請求項２または３記載の接着シート。
- 前記接着剤層の表面近傍１μｍの前記低分子量樹脂成分の含有比率ａと中心部の前記低分子量樹脂成分の含有比率ｂが、ｂ＞ａ×１．２を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の接着シート。
- 前記接着剤層は、エポキシ樹脂とその硬化剤である低分子量樹脂成分を１００重量部と、グリシジル（メタ）アクリレート０．５〜１０重量部を含み、重量平均分子量が５万以上であり、かつＴｇ（ガラス転移温度）が−５０℃以上７０℃以下のエポキシ基含有アクリル系共重合体である高分子量樹脂成分を５０〜９００重量部と、を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の接着シート。
- 請求項１〜６のいずれかに記載の接着シートを用いて、半導体素子と半導体素子搭載用支持部材とを接着したことを特徴とする半導体装置。
- 請求項１〜６のいずれかに記載の接着シートの接着剤層面に半導体ウエハを貼り付ける工程、
前記半導体ウエハを前記接着シートとともに固定し、これを所定の大きさにダイシングし、半導体素子を形成する工程、
前記接着剤層と基材シートの界面で剥離し、接着剤層付き半導体素子を得る工程、および
前記接着剤層付き半導体素子と半導体素子搭載用支持部材とを前記接着剤層を介して所定位置に接着する工程、
を含む半導体装置の製造方法。 - ダイシング後、前記接着剤層と前記基材シートの界面で剥離する前に、前記基材シート側から放射線を照射する工程を有することを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
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