JP5019580B2 - ウエハ貼着用貼着シートおよびウエハの加工方法 - Google Patents

Description

本発明はウエハ貼着用粘着シートおよびウエハの加工方法に関し、さらに詳しくは、半導体ウエハを小片に切断分離する際に発生するチップの欠けもしくはヒビ（以後、チッピングと記載）を低減することができるウエハ貼着用粘着シートおよびウエハの加工方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体装置の製造工程においては、シリコン、ガリウムヒ素などの半導体ウエハを小片に切断分離（ダイシング）する工程の後、ピックアップ工程に供される（例えば、特許文献１参照。）。一般的な半導体ウエハのダイシング工程及びピックアップ工程について図３〜６に示した断面図を参照しながら説明する。

まず、両端がホルダー１１に固定されている、基材フィルム上に粘着剤を塗布した粘着シート１２に、半導体ウエハ１３を貼着し（図３）、ダイシングによりウエハを素子小片（チップ）１４に分割する（図４）。次いで、チップ１４をピックアップするために、実線矢印方向１５にエキスパンダー１６により突き上げ、点線矢印方向１７にエキスパンドしてチップ１４間の間隔を拡張し（図５）、全チップ１４のピックアップもしくは一部チップ１４のピックアップを行う（図６）。なお、図３〜６において、同一の符号は同じものを意味し、一部の図面について、その説明を省略している。

従来、半導体ウエハ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、基材フィルムに粘着剤を塗布した粘着シートが用いられてきた。このような粘着シートにおいて、エキスパンド性を考慮して、比較的軟質な樹脂からなる基材が用いられており、たとえばポリ塩化ビニルフィルムやポリエチレン系フィルムが用いられることがある。
ダイシング時には、チッピングと呼ばれるチップの欠け・ヒビが生じ、大きさは１００μｍ以上となることは珍しくなく、回路面にチッピングが達すると回路そのものの性能に支障を来たすこともある。また、ピックアップ工程の際にチッピングにより生じたチップの破片が他のチップ表面に付着し、回路そのものを破壊することがある。

チッピングはダイシング時のブレードと呼ばれる回転刃により、切削中のチップが振動してしまい、チップとブレードの接触により生じる。従って、粘着シートの代わりにワックスでウエハを完全に固定し、振動が起こらないようにする方法もあるが、製造工程のように繰り返しダイシングを行う場合はワックスによる固定・除去が手間となってしまい、現実的ではない。また、ワックスが完全に除去できない場合はウエハの汚染として残るため、汚染物質を極度に嫌う電子機器においては、適用が難しい。
特開平７−１６９７１８号公報

本発明は、上記のような従来技術に伴う問題点を解決しようとするものであり、安価に製造可能なウエハ貼着用粘着シートを用い、かつダイシング時に発生するチッピングの発生を低減できるウエハ貼着用粘着シートおよびウエハの加工方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、ウエハ貼着用粘着シートに特定の損失係数を有するようにすることで、上記課題を解決できることを見出し、本発明はそのような知見に基づきなされたものである。
すなわち、本発明は、
（１）基材フィルムと該基材フィルム上に形成された粘着剤層とからなる粘着シートであって、該粘着シートを３５０μｍ厚のベアウエハの一方の面に１０枚重ねて貼合して１３０ｍｍ×２０ｍｍに加工した条件において、中央加振法により測定した損失係数（２３℃、周波数６００〜７００Ｈｚ）が０．０７以上であり、前記粘着剤層が、ベンゼン環に結合した水素原子の少なくとも１つがアルキル基で置換されたフェノール化合物を含有することを特徴とするウエハ貼着用粘着シート、
（２）前記フェノール化合物が、４，４´−ブチリデンビス−（６−ｔ−ブチル−３−メチルフェノール）、２，２´−メチレンビス−（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２´−メチレンビス−（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−エチルフェノール、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、ｎ−オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、２，６−ジ−ｔ−ブチル−Ｐ−クレゾールからなる群から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする（２）項記載のウエハ貼着用粘着シート、
（３）前記粘着剤層が、ベースポリマー１００質量部当りベンゼン環に結合した水素原子の少なくとも１つがアルキル基で置換されたフェノール化合物を３０〜１５０質量部含有することを特徴とする（１）項記載のウエハ貼着用粘着シート、
（４）前記粘着剤層を形成する粘着剤がアクリル系粘着剤であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載のウエハ貼着用粘着シート、
（５）前記粘着剤層が複数層から形成され、かつベンゼン環に結合した水素原子の少なくとも１つがアルキル基で置換されたフェノール化合物を含有する粘着剤層が、前記複数層の最外層以外の層として配設されることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載のウエハ貼着用粘着シート、及び
（６）（１）〜（５）のいずれか１項に記載のウエハ貼着用粘着シートにウエハを貼合し、該ウエハのダイシングを行うウエハの加工方法であって、前記基材フィルムまで切り込みを行わないことを特徴とするウエハの加工方法を提供するものである。

本発明のウエハ貼着用粘着シートは、ウエハの加工において、チッピングを大幅に減少することが可能である。
本発明のウエハの加工方法によれば、ウエハ切削をスムーズにし、チッピングを低減できる。

以下、本発明のウエハ貼着用粘着シートについて説明する。
図１は、本発明のウエハ貼着用粘着シートの１つの実施形態を示す断面図である。
本発明のウエハ貼着用粘着シートは、図１の断面図で示すように、基材フィルム１と該基材フィルム上に形成された粘着剤層２とからなる実施形態とすることができる。本発明において、粘着シートは粘着テープ（例えば、ダイシングテープ）を含むものである。本発明のウエハ貼着用粘着シートは、３５０μｍ厚のベアウエハの一方の面に１０枚重ねて貼合し、１３０ｍｍ×２０ｍｍに加工した条件にて、中央加振法にて測定した損失係数（２３℃、周波数６００〜７００Ｈｚ）が０．０７以上である。

チッピングは、ダイシング時のブレードと呼ばれる回転刃により引き起こされるものであるが、その原因について本発明者等が鋭意検討したところ、その回転刃により、切削中のチップが振動してしまい、チップとブレードの接触により生じることを見出した。そこで、本発明のウエハ貼着用粘着シートは、制振性を持たせることで、ダイシング時に発生したチップの振動を減衰させ、チッピングを防ぐものである。ウエハ貼着用粘着シートの損失係数は０．０７以上であり、望ましくは０．０９以上、さらに望ましくは０．１１以上である。上記損失係数は、ＪＩＳ Ｇ ０６０２「制振鋼板の振動減衰特性試験方法」記載の中央支持定常加振法（中央加振法）に準拠するものであって、以下のように測定されるものである。ベアウエハ（３５０μｍ厚、裏面２０００番仕上）裏面に、ウエハ貼着用粘着シートを１０枚貼り付け、幅２０ｍｍ、長さ１３０ｍｍに切断する。サンプル中央のウエハ表面に支持用治具を瞬間接着剤にて固定し、装置（例えば、デンマーク国 Ｂ＆Ｋ社製３５５０型）にセットする。測定温度２３℃、測定周波数６００〜７００Ｈｚで、ＪＩＳ Ｇ ０６０２「制振鋼板の振動減衰特性試験方法」記載の減衰法または半値幅法にて損失係数を算出する。

基材フィルム１としては、耐水性および耐熱性に優れているものが適し、特に合成樹脂フィルムが適する。伸張可能なフィルムを介在させると、エキスパンドを容易に行えるようになる。このような伸張可能なフィルムとしては、具体的には、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、エチレン・プロピレン共重合体、プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体加硫物、ポリブテン、ポリブタジエン、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−（メタ）アクリル酸メチル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エチル共重合体、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、エチレン−塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリウレタン、ポリアミド、アイオノマー、ニトリルゴム、ブチルゴム、スチレンイソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴムおよびその水添加物または変性物等からなるフィルムなどが用いられる。また、これら伸張可能なフィルムは、２種以上を配合または積層して組み合わせて用いることもできる。
粘着剤層２と接する面には密着性を向上するために、コロナ処理を施したりプライマー等の他の層を設けてもよい。基材フィルム１の厚さは特に制限されないが、好ましくは３０〜２００μｍ、特に好ましくは５０〜１００μｍである。

粘着剤層２は、従来より公知の種々の粘着剤により形成され得る。このような粘着剤としては、何ら限定されるものではないが、たとえばゴム系、アクリル系、シリコーン系、ポリビニルエーテル系等をベースポリマーとした粘着剤が用いられる。
これらのベースポリマーに凝集力を付加するために架橋剤を配合することができる。
該架橋剤としては、ベースポリマーに対応して、例えばイソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤、金属キレート系架橋剤、アジリジン系架橋剤、アミン樹脂などが挙げられる。さらに粘着剤には、本発明の目的が損なわれない範囲で、所望により、各種添加成分を含有させることができる。
また、放射線硬化型や加熱発泡型の粘着剤も用いることができる。放射線硬化型の粘着剤としては、紫外線、電子線等で硬化し、剥離時には剥離しやすくなる粘着剤を使用することができ、加熱発泡型の粘着剤とは、加熱により発泡剤や膨張剤により剥離しやすくなる粘着剤を使用することができる。さらに、粘着剤としてはダイシング・ダインボンディング兼用可能な接着剤であってもよい。放射線硬化型粘着剤としては、たとえば、特公平１−５６１１２号公報、特開平７−１３５１８９号公報等に記載のものが好ましく使用されるがこれらに限定されることはない。本発明においては、紫外線硬化型粘着剤を用いることが好ましい。その場合には、放射線により硬化し三次元網状化する性質を有すればよく、例えば通常のゴム系あるいはアクリル系の感圧性ベース樹脂（ポリマー）に対して、分子中に少なくとも２個の光重合性炭素−炭素二重結合を有する低分子量化合物（以下、光重合性化合物という）および光重合開始剤が配合されてなるものが使用される。
上記のゴム系あるいはアクリル系のベース樹脂は、天然ゴム、各種の合成ゴムなどのゴム系ポリマー、あるいはポリ（メタ）アクリル酸アルキルエステル、（メタ）アクリル酸アルキルエステル、（メタ）アクリル酸アルキルエステルとこれと共重合可能な他の不飽和単量体との共重合物などのアクリル系ポリマーが使用される。

また上記の粘着剤中に、イソシアネート系硬化剤を混合することにより、初期の接着力を任意の値に設定することができる。このような硬化剤としては、具体的には多価イソシアネート化合物、たとえば２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、１，３−キシリレンジイソシアネート、１，４−キシレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−２，４’−ジイソシアネート、３−メチルジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−２，４’−ジイソシアネート、リジンイソシアネートなどが用いられる。

紫外線硬化型粘着剤の場合には、粘着剤中に光重合開始剤を混入することにより、紫外線照射による重合硬化時間ならびに紫外線照射量を少なくなることができる。
このような光重合開始剤としては、具体的には、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジフェニルサルファイド、テトラメチルチウラムモノサルファイド、アゾビスイソブチロニトリル、ジベンジル、ジアセチル、β−クロールアンスラキノンなどが挙げられる。

本発明においては、ウエハ貼着用粘着シートの粘着剤層２にベンゼン環に結合した水素原子の少なくとも１つがアルキル基で置換されたフェノール化合物を含有することが好ましい。この化合物（以下、本発明におけるフェノール化合物ともいう。）を含有することで、ウエハ貼着用粘着シートの制振性を上げることができる。
本発明におけるフェノール化合物としては、具体的には、４，４´−ブチリデンビス−（６−ｔ−ブチル−３−メチルフェノール）、２，２´−メチレンビス−（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２´−メチレンビス−（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−エチルフェノール、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、ｎ−オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、２，６−ジ−ｔ−ブチル−Ｐ−クレゾール等を好ましく使用することができる。
このなかでも４，４´−ブチリデンビス−（６−ｔ−ブチル−３−メチルフェノール）、２，２´−メチレンビス−（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２´−メチレンビス−（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）が好ましい。

本発明におけるフェノール化合物を配合する部数は、粘着剤を構成するベースポリマー１００質量部当り、３０〜１５０質量部が好ましく、５０〜１００質量部がさらに好ましい。本発明におけるフェノール化合物の含有量が少なすぎると、その添加効果が不十分で制振性の向上が十分でなくなり、チッピング抑制効果が小さいことがある。また、本発明における制振剤の含有量が多すぎると、本発明におけるフェノール化合物同士が粘着層内で凝集してしまい、テープとして加工した場合、粘着層内に白い斑点状の凝集物が見られるようになり、制振性は悪化する場合がある。

粘着剤層２の厚さは特に制限されないが、好ましくは４〜３０μｍ、特に好ましくは５〜２５μｍである。

本発明の粘着シートの１つの実施形態として、粘着剤層を複数層で形成することができる。
図２は、本発明のウエハ貼着用粘着シートの１つの実施形態を示す断面図である。
図２において、基材フィルム１上の前記粘着剤層が、前記フェノール化合物を配合した粘着剤層３（最外層以外の粘着剤層）、前記フェノール化合物を配合しない粘着剤層４（最外層）からなる２層構造を有する。粘着剤層は２層以上であり、３層でもよい。
ここで、「最外層」とは、複数層からなる粘着剤層のうち、ウエハ貼着面を形成する層をいう。
本発明において、最外層以外の粘着剤層の層数は、特に制限するものではないが、１層ないし２層であることが好ましく、１層であることがより好ましい。
本発明において、粘着剤層を複数層とし、前記フェノール化合物を配合した粘着剤層３を基材側に配置し、前記フェノール化合物を配合しない粘着剤層４を外側に配置することにより、ウエハ裏面への汚染性をより低減することができるので好ましい。
最外層以外の粘着剤層それぞれの厚さは特に制限されないが、好ましくは４〜３０μｍ、特に好ましくは５〜２５μｍである。
最外層の厚さは特に制限されないが、好ましくは４〜２０μｍ、特に好ましくは５〜１５μｍである。

本発明のウエハ貼着用粘着シートにウエハを貼合し、常法により、図３〜５に示すようなウエハのダイシングおよびピックアップを行うことができる。本発明のウエハ貼着用粘着シートを用いたウエハの加工方法においては、基材フィルムまで切り込みを行わないことが、ダイシングブレードの切削抵抗を低減し、ウエハ切削をスムーズにし、チッピングを低減するため、好ましい。切り込みが基材フィルムまで達しないためには、例えば、用いるダイシング装置の切り込み深さの設定を、マニュアルに従い適宜変更すれば良い。

本発明に用いられるベアウエハは、本発明のウエハ貼着用粘着シートに上記の損失係数を与え得るものであれば特に限定されるものではなく、従来用いられているベアウエハから適宜選択して用いることができる。

以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、実施例および比較例で用いた粘着剤、基材構成樹脂は以下のとおりである。

（粘着剤）
アクリル系ベースポリマー（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１０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。
（基材フィルム）
エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）（三井・デュポンポリケミカル（株）「ニュクレルＮ１２１４」）をフィルム押し出し成形にて加工した。肉厚１００μｍ。

上記粘着剤１００質量部に対し、表１に示す本発明におけるフェノール化合物を配合し、基材フィルム上に厚さ１０μｍに塗工し、表１に示すような実施例及び比較例のウエハ貼着用粘着シートを作製した。ただし、表１における実施例５、６は図２のような２層構造とし、粘着剤層３に表１に示すフェニル系添加剤を配合し、粘着剤層４にはフェニル系添加剤を配合せず、それぞれ肉厚１０μｍに塗工した。実施例及び比較例のウエハ貼着用粘着シートに、直径６インチ、厚さ３５０μｍのウエハを貼合し、ダイシング装置（ＤＩＳＣＯ社製、ＤＡＤ−３４０）を使用してチップサイズが５ｍｍ角となるようにダイシングをおこなった。ダイシング条件は、回転丸刃回転数：４００００ｒｐｍ、切削速度：１００ｍｍ／ｓ、切削水流量は２０ｍＬである。また、ダイシングの際、回転丸刃が粘着シートに切り込む深さは３０μｍとなるように行った。

諸特性評価を下記のように行った。
（損失係数）
ベアウエハ（３５０μｍ厚、裏面２０００番仕上）裏面に、ウエハ貼着用粘着シートを１０枚貼り付け、幅２０ｍｍ、長さ１３０ｍｍに切断した。サンプル中央のウエハ表面に支持用治具を瞬間接着剤にて固定し、損失係数測定装置（Ｂ＆Ｋ社製３５５０型）にセットした。測定温度２３℃、測定周波数６００〜７００Ｈｚで、ＪＩＳ Ｇ ０６０２「制振鋼板の振動減衰特性試験方法」に基づく中央加振法により、損失係数を算出した。
（粒子間距離）
基材フィルムの粘着剤被塗布層断面をＳＥＭにて観測し、粒子間距離の平均値とする（５０個をサンプリング）。ただし、粒子が凝集している場合は１つの粒子とする。
（チッピング性）
使用ウエハ：表面金蒸着ウエハ
ダイシング後、ＵＶ照射を実施し（５００ｍＪ／ｍ２）、１枚のウエハからランダムに５０チップ取り出し、チップ裏面（粘着面）の各辺における最大のチッピング値を顕微鏡（１００〜２００倍）で測定し、全値の平均を算出した。
（ウエハ裏面への糊残り）
上記チッピング性を評価した際、チップを剥がして、ウエハ裏面に糊が貼着していないかを目視にて確認した。

表１から明らかなように、比較例１の粘着シートは、損失係数が小さく、チッピング値も大きく劣っているのに対し、実施例１〜６のシートは、損失係数、チッピング値とも良好な性能を示した。

本発明の粘着シートの一実施形態を示す断面図である。 本発明の粘着シートの一実施形態を示す断面図である。 半導体ウエハのダイシング工程及びピックアップ工程を説明する断面図である。 半導体ウエハのダイシング工程及びピックアップ工程を説明する断面図である。 半導体ウエハのダイシング工程及びピックアップ工程を説明する断面図である。 半導体ウエハのダイシング工程及びピックアップ工程を説明する断面図である。

符号の説明

１ 基材フィルム
２ 粘着剤層
３ 前記フェノール化合物を配合した粘着剤層
４ 最外層
１１ ホルダー
１２ 粘着シート
１３ 半導体ウエハ
１４ 素子小片（チップ）
１５ 実線矢印方向
１６ エキスパンダー
１７ 点線矢印方向

Claims (6)

1. 基材フィルムと該基材フィルム上に形成された粘着剤層とからなる粘着シートであって、該粘着シートを３５０μｍ厚のベアウエハの一方の面に１０枚重ねて貼合して１３０ｍｍ×２０ｍｍに加工した条件において、中央加振法により測定した損失係数（２３℃、周波数６００〜７００Ｈｚ）が０．０７以上であり、前記粘着剤層が、ベンゼン環に結合した水素原子の少なくとも１つがアルキル基で置換されたフェノール化合物を含有することを特徴とするウエハ貼着用粘着シート。
2. 前記フェノール化合物が、４，４´−ブチリデンビス−（６−ｔ−ブチル−３−メチルフェノール）、２，２´−メチレンビス−（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２´−メチレンビス−（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−エチルフェノール、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、ｎ−オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、２，６−ジ−ｔ−ブチル−Ｐ−クレゾールからなる群から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載のウエハ貼着用粘着シート。
3. 前記粘着剤層が、ベースポリマー１００質量部当りベンゼン環に結合した水素原子の少なくとも１つがアルキル基で置換されたフェノール化合物を３０〜１５０質量部含有することを特徴とする請求項１記載のウエハ貼着用粘着シート。
4. 前記粘着剤層を形成する粘着剤がアクリル系粘着剤であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のウエハ貼着用粘着シート。
5. 前記粘着剤層が複数層から形成され、かつベンゼン環に結合した水素原子の少なくとも１つがアルキル基で置換されたフェノール化合物を含有する粘着剤層が、前記複数層の最外層以外の層として配設されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のウエハ貼着用粘着シート。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のウエハ貼着用粘着シートにウエハを貼合し、該ウエハのダイシングを行うウエハの加工方法であって、前記基材フィルムまで切り込みを行わないことを特徴とするウエハの加工方法。
   

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