JP4809874B2

JP4809874B2 - 半導体チップの製造方法

Info

Publication number: JP4809874B2
Application number: JP2008189190A
Authority: JP
Inventors: 朗矢吹; 芳弘野村; 智幸青垣
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2008-07-22
Filing date: 2008-07-22
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2022-11-29
Also published as: JP2008311671A

Description

本発明は、各種半導体チップの製造方法に関する。さらに詳しくは、例えば、パターンを形成した半導体ウェハーを一つ一つのパターン毎に切断し、素子として分割する半導体チップの製造方法に関する。

従来、シリコン、ガリウムヒ素などの半導体ウェハーは、大径の状態で製造され、素子小片に切断分離（ダイシング）された後に次の工程であるピックアップ工程に移されている。これら一連の工程の１例を図２に示す。この際、半導体ウェハー４は予じめ粘着テープ５に貼着された状態（ａ）で、ダイシングにより素子小片７に分割される（ｂ）。なおここでは、粘着テープ５の両端に、ホルダー６が取り付けられている。次いで、エキスパンダー８により矢印Ｂ及びＢ’方向に粘着シート５を押し上げ、破線矢印Ａ及びＡ’方向にエキスパンドする（ｃ）。ここで、９は引落量である。このエキスパンドされた状態で全ての素子小片（以下チップともいう）のピックアップもしくは一部チップのピックアップを行う（ｄ）。ここで、粘着シート５上の破線は、ピックアップされた素子小片の位置を示すものである。一部チップのピックアップが行われた場合、一度エキスパンドを解く（ｅ）。ここで、１０はたるみ量である。エキスパンドを溶かれた粘着テープ５は、後日ピックアップを行うためにカセットに収容しておく。

半導体ウェハーのダイシング工程からピックアップ工程に至る工程では、基材フィルム上に粘着剤を塗布した粘着テープ５が用いられる。基材フィルムは、ポリオレフィン系フィルムもしくは塩化ビニール等が用いられている。
通常、ダイシングではウェハーとともに粘着剤層を貫通し、基材フィルムの一部まで切断する。このとき、図３に示すように、基材フィルム１からダイシング屑１１が発生し、素子小片７を汚染することがあった。ダイシング屑は糸状であり、そしてこの糸状の屑には粘着剤が付着している。このような糸状の屑がダイシングされたチップに付着すると容易には除去できないため、チップの歩留り率が低下してしまう。

そこで、従来は１０〜８００ｋＧｙの範囲の電子線もしくはγ線照射を行い、ダイシング屑を抑制していた（例えば、特許文献１参照）。
ここで電子線とは、自由電子束すなわち陰極線を指す。基材フィルムに電子線を照射するには、具体的には、電子線加速器（高エネルギー、低エネルギー、さらにはスキャニング等の何れのタイプも含む）を用いて、その発生電子線下を所定の条件で、フィルムを通過させることにより行なう。
またγ（ガンマ）線とは、通常定義されているように、放射性元素の崩壊の際に放出される電磁波の一種を指す。基材フィルムにγ線を照射するには、具体的には、コバルト６０（^６０Ｃｏ）を線源として有する照射室にフィルムを設置し、所定量のγ線をフィルムに照射して行なう。この場合、フィルムはロール状のままで処理できるため、作業上は有利である。

特開５−２１１２３４号公報

従来は、ウェハーの厚みは２００〜５００μｍ程度が主流であった。電子線もしくはγ線を１０〜８００ｋＧｙ照射すればダイシング屑が２００μｍ以上にならず、ウェハー表面に残留することはない。従って、実質上ダイシング屑によるトラブルを回避することができた。
しかしながら、近年における集積度アップに伴ない、ウェハーの薄層化が進行し、１００μｍ以下の厚みが主流になりつつある。従って、１０〜８００ｋＧｙの照射線量領域では、１００μｍ以下の薄膜ウェハーではダイシング屑がウェハー上に発生することもある。最近では、さらに薄い５０μｍ、３０μｍの厚みのウェハーを用いることもある。このような極薄のウェハーにおいては、いかに短いダイシング屑であっても基材フィルム上に発生するだけで飛散によりチップ表面に付着することがあり、チップの歩留り率を極度に低下させてしまう。

また、電子線もしくはγ線照射による架橋度は、材質によってが異なり、照射線量によっては十分な架橋度を得られない材質もあった。
一方、電子線もしくはγ線を照射してダイシング屑の発生を防止しようとすると、基材フィルムは弾性を失ってしまう。そのため、図２（ｅ）に示すように粘着テープ５はたるみ量１０が増加する。そして、図４に示したカセット１２の２段目に収容した場合のように、３段目に破線で示すような別の粘着テープ上のウェハーと接触するため、粘着テープを収納できなくなることがあった。したがって、チップの有効活用ができなく、コストアップを招くことがしばしば発生した。

本発明は、上記の問題点を解決し、ダイシング屑を発生せず、かつ、エキスパンドの後カセットに収納するのが可能な程度の復元性を保つ半導体ウェハー固定用粘着テープを用いる半導体チップの製造方法を提供することを目的とする。

（１）基材フィルムと粘着剤層とからなる粘着テープで基材フィルムのゲル分率が６０〜７５％である半導体ウエハー固定用粘着テープに半導体ウエハーを粘着固定することにより、ダイシング工程でのダイシング屑の発生を防止し、後工程での粘着テープエキスパンド後の復元性を保つ、半導体チップの製造方法、
（２）基材フィルムと粘着剤層とからなる粘着テープで基材フィルムのゲル分率が６０〜７５％である半導体ウエハー固定用粘着テープに、半導体ウエハーを固定し、該半導体ウエハーを切断して半導体チップへ分割後、該半導体チップの分離を行なう半導体ウエハーから半導体チップの製造を行なう、半導体チップの製造方法、
（３）（１）又は（２）に記載の半導体チップの製造方法において、基材フィルムのゲル分率が６５〜７５％である半導体チップの製造方法、
（４）（１）から（３）のいずれかに記載の半導体チップの製造方法において、基材フィルムの膜厚が５０〜２００μｍ以下であることを特徴とする半導体チップの製造方法、
（５）（１）から（４）のいずれかに記載の半導体チップの製造方法において、半導体チップの製造に用いる半導体ウエハー固定用粘着テープの基材テープがその材料として、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、エチレンー酢酸ビニル共重合体、エチレンー（メタ）アクリル酸共重合体、エチレンーメチル（メタ）アクリル酸エステル、エチレンーエチル（メタ）アクリル酸共重合体、エチレンーアイオノマー共重合体、エチレンービニルアルコール共重合体、ポリブテン、及びエラストマーからなる選ばれる１種を単独で用いるかあるいは２種以上をブレンドして用いることを特徴とする半導体チップの製造方法、及び
（６）（５）に記載の半導体チップの製造方法において、半導体チップの製造に用いる半導体ウエハー固定用粘着テープの基材テープが２層以上の積層体からなることを特徴とする半導体チップの製造方法
を提供するものである。

本発明方法によれば、ダイシング工程において、ダイシング屑の発生を防止することができ、エキスパンドした後もカセットに収容し、後日再度エキスパンドしてピックアップを行うことが可能である。また、ポリオレフィン系フィルムの弾性、強度等も保つことができ、エキスパンディングを容易に行なうことができる。

本発明に用いるウェハー貼着用粘着シートは、基材フィルムと粘着剤層とからなるウェハー貼着用粘着シートにおいて、ゲル分率６０〜７５％の基材フィルムを用いることを特徴とする。基材フィルムのゲル分率は６５〜７５％であることがさらに好ましい。ゲル分率が高すぎると、エキスパンド後の復元性が悪くなり、また、低すぎるとダイシング屑が発生してしまう。

本発明に用いる半導体ウェハー固定用粘着テープは、たとえば図１（ａ）に示すような基材フィルム１上に粘着剤層２を形成したテープとすることができる。粘着テープの使用前にはこの粘着剤層を保護するため、図１（ｂ）に示すように粘着剤層２の上面にセパレーター３を仮粘着しておくことが好ましい。セパレーターとしては、従来知られた粘着テープ用セパレーターを適宜用いることができる。

基材フィルムにおいて、架橋の度合いを示すゲル分率を６０％以上とすれば、通常のダイシング工程において、倍率１００倍程度の顕微鏡観察レベルでダイシング屑は全く発生しない。一方、ゲル分率が６０％未満では、多少のダイシング屑が発生する。ゲル分率は６５％以上であることがより好ましい。
ここで、架橋は電子線照射架橋、化学架橋等により行うことができる。

一方、架橋が進み、ゲル分率が高くなりすぎると、エキスパンド後の復元性が悪くなる（図２（ｅ）参照）。エキスパンド後、再びカセットに収納する際ある程度のたるみ量までは対応できるが、それ以上のたるみ量を持つとカセットに収納した際に他のウェハーと接触してしまうため、半導体の製造工程において用いられる、ウェハー固定用粘着テープ収容用の通常のカセットに収納できなくなる（図４参照）。ここで、ゲル分率は７５％以下ならば、多少のたるみは生じるものの、通常のカセットに収納することが可能となる。
したがって、ゲル分率が７５％以下ならば、エキスパンドの後通常のカセットに収納し、後日再度チップをピックアップできチップの効率活用及びコストダウンが可能となる。

また、ゲル分率が高すぎると、エキスパンドの際、フィルムが破断することがある。しかし、ゲル分率が７５％以下ならば、フィルムの弾性、強度等も保つことができ、通常のエキスパンドでは、フィルムが破断することはない。
ゲル分率は７５％以下であることが好ましい。

本発明に用いられる基材フィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、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、エチレン−メチル（メタ）アクリル酸エステル、エチレン−エチル（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン−アイオノマー共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリブテン、エラストマー等の樹脂が挙げられる。
これらの樹脂は１種単独で用いてもよく、また２種以上をブレンドして用いてもよい。さらに基材フィルムは、上記のような樹脂フィルム単層からなっていてもよく、また２層以上のフィルムの積層体であってもよい。

このような基材フィルムの厚さは、通常３０〜３００μｍ、より好ましくは５０〜２００μｍである。基材フィルム上には粘着剤層が形成されているが、粘着剤層の形成前に基材フィルムを予め電子線またはγ線を照射等により、ゲル分率が６０〜７５％となるように処理する。

ここで、ゲル分率の測定は以下の手順で行うことができる。
（１）重量を測定した基材フィルムをステンレス製メッシュ（４００番、日本金網商工製、重量測定済み）に包み、１２０℃のキシレン溶液に２４時間浸漬する。
（２）２時間、風通しの良い箇所に室温で放置する。
（３）１６時間８０℃にて、１０Ｐａ（７．５×１０^−２ｔｏｒｒ）以下で真空乾燥を行った後、残った基材フィルムと金網の合計重量を測定する。
次式にて算出した値をゲル分率と定める。
ゲル分率（％）＝｛（キシレン浸漬後の基材フィルムと金網の合計重量）−（金網の重量）｝÷（キシレン浸漬前の基材フィルムの重量）×１００

次に、本発明において粘着剤層に用いられる粘着剤としては、特に制限はないが、アクリル系粘着剤を用いることが好ましい。また、粘着剤層に放射線反応性を付与することで、ウエハーを切断後、粘着力を低下させることができる。このため、必要に応じ、アクリル系粘着剤中に炭素−炭素２重結合を持ったモノマー、オリゴマー、ポリマーや光反応開始剤等の添加剤を処方し用いることもできる。このような粘着剤自体は公知のものを用いることができ、例えば特開平１−２４９８７７号公報、特開平７−２９８６０号公報、特開昭６３−１７９８０号公報に記載の粘着剤を用いることができる。

粘着剤層固化のための粘着テープへの放射線照射は、基材フィルムの粘着剤層が設けられていない面から行なうことが好ましい。したがって、放射線としてＵＶを用いる場合には基材フィルムは光透過性であることが必要であるが、放射線として電子線を用いる場合には基材フィルムは必ずしも光透過性である必要はない。

本発明に用いる半導体ウェハー固定用粘着テープは、上記のようにゲル分率が６０〜７５％である基材フィルム上に粘着剤層が形成されており、ウェハーのダイシング用として好ましいものである。

参考例１
基材フィルムとして、肉厚１００μｍのエチレン−メタクリル酸共重合体（三井デュポン製、ニュクレルＮ１２０７Ｃ（商品名））を用いた。まず基材フィルムに１００ｋＧｙの電子線を照射した。基材フィルムのゲル分率は６５％であった。基材の表面に粘着剤の粘着性向上のためコロナ処理を施した後、粘着剤を樹脂層の表面に乾燥後１０μｍの厚さになるよう塗工し、図１（ａ）と同様の粘着テープを作成した。ここで用いた粘着剤は、アクリル系粘着剤（２−エチルヘキシルアクリレート、メチルアクリレート、２−ヒドロキシルエチルアクリレートからなる共重合体、重量平均分子量２０万、ガラス転移点＝−３５℃）１００質量部にポリイソシアネート化合物（日本ポリウレタン社製、商品名コロネートＬ）３質量部、光重合性炭素−炭素二重結合を有する化合物としてテトラメチロールメタンテトラアクリレート１１０質量部、光重合開始剤としてα−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン１質量部を添加し、混合して得たものである。

参考例２〜３及び比較例１〜５
電子線照射量を表１のそれぞれに記載の照射量に変更し、ゲル分率を表１のそれぞれに記載の値に変更した以外は参考例１と同様に粘着テープを作成した。

参考例４
基材フィルムとして、肉厚１００μｍのＺｎ架橋エチレンアイオノマー共重合体（三井デュポン製、ハイミラン１７０６（商品名））を用いた。まず基材フィルムに５０ｋＧｙの電子線を照射した。基材フィルムのゲル分率は６０％であった。以下参考例１と同様にコロナ処理後、粘着剤を塗工し、粘着テープを作成した。

参考例６及び比較例６〜１０
電子線照射量を表２のそれぞれに記載の照射量に変更し、ゲル分率を表２のそれぞれに記載の値に変更した以外は参考例４と同様に粘着テープを作成した。

参考例７
基材フィルムとして、肉厚１００μｍのＥＶＡ（東ソー製、ウルトラセン５４０（商品名））を用いた。まず基材フィルムに１００ｋＧｙの電子線を照射した。基材フィルムのゲル分率は６４％であった。以下参考例１と同様にコロナ処理後、粘着剤を塗工し、粘着テープを作成した。

参考例８及び比較例１１〜１６
電子線照射量を表３のそれぞれに記載の照射量に変更し、ゲル分率を表３のそれぞれに記載の値に変更した以外は参考例７と同様に粘着テープを作成した。

参考例９
基材フィルムとして、肉厚２００μｍの低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ、東ソー製、ペトロセン２０５（商品名））を用いた。まず基材フィルムに１００ｋＧｙの電子線を照射した。基材フィルムのゲル分率は６０％であった。以下参考例１と同様にコロナ処理後、粘着剤を塗工し、粘着テープを作成した。

参考例１０〜１１及び比較例１７〜２１
電子線照射量を表４のように変更し、ゲル分率を表４のように変更した以外は参考例９と同様に粘着テープを作成した。

実施例１
（ダイシング）
５インチベアウェハー（肉厚１００μｍ）を参考例１〜１１、及び、比較例１〜１７の粘着テープに貼合し、以下のダイシング条件にてダイシングを行った。

（ダイシング条件）
ダイシング装置：ＤＩＳＣＯ社製ＤＡＤ−３４０（商品名）
回転丸刃：ＤＩＳＣＯ社製ＮＢＣ−ＺＨ２０５０−２７ＨＥＤＤ（商品名）
回転丸刃回転数：３０，０００ｒｐｍ
切削速度：１００ｍｍ／ｓ
切削水流量：２０ｍｌ／ｓ
ダイシングサイズ：５ｍｍ角
粘着テープにおける回転丸刃の切り込み深さ：３０μｍ

（評価試験）
ダイシング後の参考例１〜１１、及び、比較例１〜２１の粘着テープにおいて、以下の評価（Ｉ〜ＩＶ）を行った。その結果を表１〜４に合わせて示した。
（Ｉ）ウェハー（１００μｍ厚）上のダイシング屑数：ダイシング後（図２（ｂ）の状態で）、ウェハー上の異物を顕微鏡（１００倍）で観察し、異物（ダイシング屑）の個数をカウントした。
（ＩＩ）基材上のダイシング屑数：すべてのチップをピックアップ後、基材フィルム上の異物を顕微鏡（１００倍）で観察し、異物（ダイシング屑）の個数をカウントした。
（ＩＩＩ）たるみ量（復元性）：図２（ｃ）において、粘着テープ５として参考例及び比較例の粘着テープを用い、表１〜４の注２に示す引落量の１０ｍｍもしくは６ｍｍで引落を行った後、カセット（Ｋｕｌｉｃｋｅ＆Ｓｏｆｔａ（Ｊａｐａｎ）Ｌｔｄ．製、フィルムフレームカセット（６インチ用）（商品名））に収納の可否を評価した。
（ＩＶ）破断伸び：幅２５ｍｍ、長さ１５０ｍｍに加工し、伸長部分が５０ｍｍとなるように両端を保持し、引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎにてＭＤ方向に伸び試験を行い、破断した長さを測定した。

表１〜４で示されるように、基材フィルムの材質がいずれの場合であっても、基材フィルムのゲル分率が６０〜７５％の範囲内にある参考例１〜１１の粘着テープを用いた実施例、ダイシング屑が、ウェハー上においても、基材上においても発生しなかった。また、いずれの参考例の粘着テープもエキスパンド後カセットへの収納が可能であった。
一方、ゲル分率が参考例よりも低い比較例の粘着テープでは、ダイシング屑が発生した。また、ゲル分率が参考例よりも高い比較例の粘着テープを用いた場合は、エキスパンド後カセットへの収納ができなかった。

本発明に用いられる粘着テープの一例の断面図である。半導体ウェハーの製造工程を示す断面図である。ダイシング屑の発生を模式的に示す断面図である。カセットに収納された状態の粘着シートを示す断面図である。

符号の説明

１基材フィルム
２粘着剤層
３セパレーター
４半導体ウェハー
５粘着テープ
６ホルダー
７素子小片
８エキスパンダー
９引落量
１０たるみ量
１１ダイシング屑
１２カセット

Claims

基材フィルムと粘着剤層とからなる粘着テープで基材フィルムのゲル分率が６０〜７５％である半導体ウエハー固定用粘着テープに半導体ウエハーを粘着固定することにより、ダイシング工程でのダイシング屑の発生を防止し、後工程での粘着テープエキスパンド後の復元性を保つ、半導体チップの製造方法。
基材フィルムと粘着剤層とからなる粘着テープで基材フィルムのゲル分率が６０〜７５％である半導体ウエハー固定用粘着テープに、半導体ウエハーを固定し、該半導体ウエハーを切断して半導体チップへ分割後、該半導体チップの分離を行なう半導体ウエハーから半導体チップの製造を行なう、半導体チップの製造方法。
請求項１又は請求項２に記載の半導体チップの製造方法において、基材フィルムのゲル分率が６５〜７５％である半導体チップの製造方法。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体チップの製造方法において、基材フィルムの膜厚が５０〜２００μｍ以下であることを特徴とする半導体チップの製造方法。
請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体チップの製造方法において、半導体チップの製造に用いる半導体ウエハー固定用粘着テープの基材テープがその材料として、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、エチレンー酢酸ビニル共重合体、エチレンー（メタ）アクリル酸共重合体、エチレンーメチル（メタ）アクリル酸エステル、エチレンーエチル（メタ）アクリル酸共重合体、エチレンーアイオノマー共重合体、エチレンービニルアルコール共重合体、ポリブテン、及びエラストマーからなる選ばれる１種を単独で用いるかあるいは２種以上をブレンドして用いることを特徴とする半導体チップの製造方法。
請求項５に記載の半導体チップの製造方法において、半導体チップの製造に用いる半導体ウエハー固定用粘着テープの基材テープが２層以上の積層体からなることを特徴とする半導体チップの製造方法。