JP5517615B2 - 半導体ウエハ研削方法とそれに用いる樹脂組成物及び保護シート - Google Patents
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Description
(1)半導体ウエハの回路面(表面)側に、ウエハの厚さより浅い深さの溝を形成し、半導体ウエハの回路面側に前記半導体ウエハから剥離可能な樹脂層を形成する樹脂組成物を塗布し、該樹脂組成物からなる樹脂層を介して、表面に粘着層を有する保護シート又は厚さが2〜5mmの固定用治具を設け、前記半導体ウエハの裏面を研削して個々のチップに分割する半導体ウエハ研削方法であり、前記樹脂組成物が、(A)多官能(メタ)アクリレート、(B)単官能(メタ)アクリレート、及び(C)重合開始剤を含み、(A)と(B)の合計量100質量部に対して、(B)を50〜97質量部含有することを特徴とする半導体ウエハ研削方法。
(2)半導体ウエハの裏面を研削した後に、樹脂層を加熱して除去する上記(1)の半導体ウエハ研削方法。
(3)少なくとも樹脂層を40〜150℃に加熱して、樹脂層を除去する上記(2)の半導体ウエハ研削方法。
(4)少なくとも樹脂層を30〜100℃の温水に接触させることで、樹脂層を除去する上記(1)乃至(2)の何れかの半導体ウエハ研削方法。
(5)保護シート又は固定用治具が光透過性であり、樹脂層がアクリル系樹脂組成物からなる上記(1)乃至(4)の何れかの半導体ウエハ研削方法。
(6)半導体ウエハが回路面に30μm以上1000μm以下の凹凸を有する上記(1)乃至(5)の何れかの半導体ウエハ研削方法。
(7)固定用冶具が波長365nmの光を20%以上透過するものである上記(5)又は(6)の半導体ウエハ研削方法。
(8)前記樹脂組成物が、(C)を0.1〜20質量部含有する上記(1)乃至(7)の何れかの半導体ウエハ研削方法。
(9)前記樹脂組成物が、さらに前記(A)、(B)、及び(C)に溶解しない粒状物質を含有する上記(1)乃至(8)の何れかの半導体ウエハ研削方法。
(10)前記(A)、(B)、及び(C)に溶解しない粒状物質が、架橋ポリメタクリル酸メチル粒子及び架橋ポリスチレン粒子からなる群から選ばれる少なくとも1種である上記(9)の半導体ウエハ研削方法。
(11)前記(A)および(B)がいずれも疎水性である上記(1)乃至(10)の何れかの半導体ウエハ研削方法。
(12)前記(A)が、ウレタン(メタ)アクリレート及びジシクロぺンタニルジ(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる少なくとも1種であり、前記(B)が、2−(1,2−シクロヘキサカルボキシイミド)エチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニロキシエチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、及びイソボルニル(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる少なくとも1種である上記(1)乃至(11)の何れかの半導体ウエハ研削方法。
(13)前記(C)が光重合開始剤である上記(1)乃至(12)の何れかの半導体ウエハ研削方法。
(14)前記保護シートが、エチレンビニルアセテートからなる層を少なくとも一層以上含む上記(1)乃至(13)の何れかの半導体ウエハ研削方法。
(15)粘着層がアクリル系樹脂組成物からなる上記(1)乃至(14)の何れかの半導体ウエハ研削方法。
2 バンプ
3 溝
4 樹脂層
5 表面に粘着層を有する保護シート又は厚さが2〜5mmの固定用治具
6 チップ
7 粘着テープ
本発明の樹脂層は、以下詳説する樹脂組成物が硬化して得られるものである。本発明に用いられる樹脂組成物としては、硬化して得られる樹脂層が加熱により、或いは有機溶剤や水との接触により容易に半導体ウエハから剥離する性質を有するものが望ましく、更にこの際に保護シートとは剥離しないものが望ましい。このうち、加熱により剥離するもの又は水との接触で剥離するものはいずれも、有機溶媒を使用する剥離方法に比して、大きな設備を必要としないし、作業環境上も優れることから、好ましく選択される。
3官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、トメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス[(メタ)アクリロイキシエチル]イソシアヌレート等が挙げられる。
4官能以上の(メタ)アクリレートモノマーとしては、ジメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリストールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリストールヘキサ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
具体的に、有機粒子としては、メタクリル酸メチルモノマー、スチレンモノマーと架橋性モノマーとの公知の乳化重合法により単分散粒子として得られる架橋ポリメタクリル酸メチル粒子、架橋ポリスチレン粒子などが挙げられる。
無機粒子としては球状シリカが挙げられる。
これらの粒子は、粒子の変形が少なく、粒径のバラツキによる樹脂層の膜厚が均一になるため好ましく、その中でもさらに粒子の沈降等の貯蔵安定性や樹脂組成物の反応性の観点から、架橋ポリメタクリル酸メチル粒子、架橋ポリスチレン粒子がより一層好ましい。
保護シートとしては、従来公知の合成樹脂からなるシートを使用でき、エチレンビニルアセテート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリブタジエン等のポリオレフィン類の他、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリイミド等を単独または2種以上の積層フィルムとして用いてもよい。保護シート中の基材の厚さは、50〜500μmが好ましく、さらに好ましくは70〜250μmである。500μmよりも厚い場合は研削時にかかる荷重によりウエハがずれ研削精度が落ちることがあるし、50μm未満の薄い場合には基材フィルム成型時にピンホールやフィッシュアイが発生し、その影響で研削精度が落ちることがある。また、樹脂組成物がアクリル系樹脂等の光硬化性樹脂を含有する場合には、保護シートも光透過性のものが好ましく選択される。また、保護シートは後述する半導体ウエハの裏面研削において強度特性を満足する必要があることから、少なくともエチレンビニルアセテートからなる層を一層以上含むものが好ましい。
固定用冶具としては、平滑な材料であることが好ましく、ガラス、ステンレス、アルミ、セラミックス、鉄等の金属板状体、アクリル、ポリカーボネート、ABS、PET、ナイロン、ウレタン、ポリイミド、ポリオレフィン、塩化ビニル等の樹脂板状体または厚い樹脂フィルム状のもの等を単独または2種以上の積層体として用いてもよい。
固定用冶具は、365nmの波長を20%以上透過するものが好ましく、50%以上透過するものがより好ましい。通常、樹脂組成物に365nmの波長の光を照射して硬化させるに際し、所定時間内に硬化を完了させるために光の照射量を適宜設定するが、このときの照射光量を基準として、固定用治具が365nmの波長を20%以上透過するものであれば、樹脂組成物を硬化させるのに時間が掛かりすぎることもなく良好である。
なお、固定用治具等の光の透過量については、トプコン社製「UVR−2」を用い、波長365nmの光の入射量を100としたときの透過量を測定した。
本発明の好ましい実施態様においては、表面に粘着層を有する保護シート又は厚さが2〜5mmの固定用治具は、予め半導体ウエハの回路面側に、そのウエハ厚さより浅い切り込み深さの溝を形成し、その後上記半導体ウエハの裏面を研削することで半導体ウエハの厚みを薄くするとともに、最終的に個々のチップに分割する半導体ウエハ裏面研削方法において、回路面の凹凸追従性と保護および半導体ウエハの固定手段として用いられる。
(1)半導体ウエハ上の回路を区画するためのストリートラインに沿って所定の深さの溝を切削する(図1参照)。
(2)前記半導体ウエハの回路面全体を覆うように、樹脂組成物を塗布する(図2参照)。なお、塗布方法には、バーコート、スプレーガン、スピンコートなど、様々な塗布形式が採用できる。
(3)樹脂組成物からなる層に、表面に粘着層を有する保護シート又は厚さが2〜5mmの固定用治具を貼り合せ、可視光または紫外線を照射して、光硬化性樹脂層を硬化させる。
(3’)上記(2)及び(3)に代えて、樹脂組成物を塗布後、可視光または紫外線を照射して、樹脂組成物からなる層を硬化させた後、表面に粘着層を有する保護シート又は厚さが2〜5mmの固定用治具を貼り合せる(図3参照)。
上記(3)又は(3’)において、表面に粘着層を有する保護シート外側又は厚さが2〜5mmの固定用治具外側から加重をかけて均一な厚み精度を得ることもできる。
(4)半導体ウエハの裏面を所定の厚さになるまで研削し、個々のチップに分割する(図4参照)。
(5)チップの研削面に別の粘着テープを貼り合せ、40〜150℃に加熱して、或いは40〜100℃の温水と接触させて、樹脂層および保護シート又は固定用治具をチップから剥離する(図5参照)。
その後、チップをピックアップし所定の基体にマウントする。
なお、それぞれの実施例、比較例における樹脂組成物の組成(質量部)、及び評価結果等は、まとめて表1、表2に示した。
(樹脂組成物)
(A)多官能(メタ)アクリレートとして、日本曹達社製「TE−2000」(1,2−ポリブタジエン末端ウレタンメタクリレート、以下「TE−2000」と略す)10質量部、ジシクロペンタニルジアクリレート(日本化薬社製「KAYARAD R−684」、以下「R−684」と略す)10質量部、(B)単官能(メタ)アクリレートとして、2−(1,2−シクロヘキサカルボキシイミド)エチルアクリレート(東亜合成社製「アロニックスM−140」、以下「M−140」と略す)30質量部、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート(ローム&ハース社製「QM−657」、以下「QM」と略す)50質量部、(C)重合開始剤として2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「IRGACURE907」、以下「IRGACURE907」と略す)2質量部、及び重合禁止剤として2,2−メチレン−ビス(4−メチル−6−ターシャリーブチルフェノール)(以下、「MDP」と略す)0.1質量部を添加、混合して樹脂組成物を調製した。
ブチルアクリレート80質量%、メチル(メタ)アクリレート19質量%、及び2−ヒドロキシエチルアクリレート1質量%の共重合体(ガラス転移点−53.3℃)と2,4−トリレンジイソシアネートのトリメチロールプロパンのアダクト体(付加体)により架橋した粘着剤を、エチレンビニルアセテートを主体とした160μm厚のフィルムに積層し、表面に粘着層を有する保護シートを得た。なお、粘着剤厚みは20μm、フィルム全体の厚さは160μmでTダイ共押出法により成型した。
<接着性>
直径8インチ、厚み700μmで100μmのハンダバンプを有するシリコンウエハをダイシングテープ(電気化学工業社製「UHP−1005M3」)に貼り合せ、ダイシングソー(ディスコ社製「DAD−341」)を用い、35μm厚のブレードで、切り込み量300μm、チップサイズ3mm角の条件で溝を形成する。次に、ダイシングテープを剥離し、樹脂組成物および保護シートを貼り合せ、均一な面がでるように10Kgを加重する。その後、無電極放電ランプを使用したフュージョン社製硬化装置により、365nm波長で2000mJ/cm2の条件にて樹脂組成物を硬化させる。その後、半導体ウエハの裏面をディスコ社製DFG−850を用いて、厚さ100μmになるまで研削を行い、個々のチップに分割した。分割したチップの接着性が悪くチップ飛びが発生した数を評価し、50個未満であれば○、51個以上100個未満であれば△、101個以上であれば×とした。
前記と同じ方法により厚さ100μmになるまで研削を行い、個々のチップに分割したときに、分割したチップの保持性が悪く、チップがズレた場合を×、ズレが起こらず良好な場合を○とした。
前記と同じ方法により厚さ100μmになるまで研削を行い、個々のチップに分割した。その後、チップの研削面に粘着テープ(電気化学工業社製「UHP−110B」)を貼り合せ、60℃に加温し樹脂層および保護シートを剥離した。剥離時に樹脂層からチップが剥離できなかった場合を×、スムーズではないものの剥離できた場合を△、スムーズに剥離できた場合を○とした。
JIS K 6850に準拠し、接着の強さを測定した。具体的には被着材として耐熱ガラス(商品名「耐熱パイレックスガラス」、25mm×25mm×厚さ2.0mm)を用いた。接着部位を8mmφとし、樹脂組成物にて、2枚の耐熱ガラスを貼り合わせた。無電極放電ランプを使用したフュージョン社製硬化装置により、365nmの波長の積算光量2000mJ/cm2の条件にて硬化させ、引張せん断接着強さ試験片を作製した。試験片は、万能試験機を使用して、温度23℃、湿度50%の環境下、引張速度10mm/minで引張せん断接着強さを測定した。
実施例1−1において、樹脂組成物の(A)多官能(メタ)アクリレートと(B)単官能(メタ)アクリレートの比率を変更したこと、(C)重合開始剤の比率を変更したこと以外は実施例1−1と同様の操作、評価を行った。日本曹達社製「TE−2000」とジシクロぺンタニルジアクリレートとの比率、2−(1,2−シクロヘキサカルボキシイミド)エチルアクリレートとジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレートとの比率は、実施例1−1と同一にした。
比較例として、実施例1−1において、従来の粘着シートのみを用いて実施例1−1と同様に操作し、評価を行った。なお、粘着シートとしては、特許文献3(特許第3773358号公報)の実施例1に記載の粘着テープを使用し、ウエハの保持性等の評価を行った。JIS−A硬度の低い粘着シートを使用することによりウエハの保持性が悪く研削精度が劣り、且つチップ化した際にはチップがズレ、チップ飛びが発生した。また、粘着シート側にチップが移行し剥離がうまくいかなかった。
実施例1−1において、チップを剥がす際に40℃の温水に浸漬したところ、樹脂層の付いた保護シートとチップとにスムーズに剥離することができた。
(樹脂組成物)
(A)多官能(メタ)アクリレートとして、日本曹達社製「TEAI−1000」(1,4−ポリブタジエン末端ウレタン(メタ)アクリレート)20質量部、(B)単官能(メタ)アクリレートとして、ブチル(メタ)アクリレート80質量部、(C)重合開始剤としてベンゾインエチルエーテル2質量部、及び重合禁止剤としてターシャリーブチルカテコール0.1質量部を添加、混合して樹脂組成物を調製したこと以外は実施例1−1と同様の操作、評価を行った。
実施例1−1において、(A)及び(B)の合計量100質量部に対して、5質量部の粒状物質(平均粒径50μmの架橋ポリメタクリル酸メチル粒子、根上工業社製アートパールGR−200、以下「GR−200」と略す)を添加、混合して樹脂組成物を調製したこと以外は実施例1−1と同様の操作、評価を行った。樹脂層の膜厚が100μmと一定であり、研削厚み精度が向上した。剥離性と保持性は○であった。
(樹脂組成物)
(A)多官能(メタ)アクリレートとして、日本合成化学社製「UV−3000B」(ウレタンアクリレート、以下「UV−3000B」と略す)8質量部、ジシクロぺンタニルジアクリレート(日本化薬社製「KAYARAD R−684」、以下「R−684」と略す)12質量部、(B)単官能(メタ)アクリレートとして、2−(1,2−シクロヘキサカルボキシイミド)エチルアクリレート(東亜合成社製「アロニックスM−140」、以下「M−140」と略す)30質量部、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート(ローム&ハース社製「QM−657」、以下「QM」と略す)50質量部、(C)重合開始剤として2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「IRGACURE907」、以下「IRGACURE907」と略す)2質量部、及び重合禁止剤として2,2−メチレン−ビス(4−メチル−6−ターシャリーブチルフェノール)(以下、「MDP」と略す)0.1質量部を添加、混合して樹脂組成物を調製した。
固定用冶具は、波長365nmの光を80%透過する厚さ3mmのガラス板を使用した。
<接着性>
直径8インチ、厚み700μmで100μmのハンダバンプを有するシリコンウエハをダイシングテープ(電気化学工業社製「UHP−1005M3」)に貼り合せ、ダイシングソー(ディスコ社製「DAD−341」)を用い、35μm厚のブレードで、切り込み量300μm、チップサイズ3mm角の条件で溝を形成する。次に、ダイシングテープを剥離し、樹脂組成物および固定用冶具を貼り合せ、均一な面がでるように10Kgを加重する。その後、無電極放電ランプを使用したフュージョン社製硬化装置により、365nm波長で2000mJ/cm2の条件にて樹脂組成物を硬化させる。その後、半導体ウエハの裏面をディスコ社製DFG−850を用いて、厚さ100μmになるまで研削を行い、個々のチップに分割した。分割したチップの接着性が悪くチップ飛びが発生した数を評価し、50個未満であれば○、51個以上100個未満であれば△、101個以上であれば×とした。
実施例1−1の評価方法と同様に行った。
実施例1−1の評価方法と同様に行った。
実施例2−1において、樹脂組成物の(A)多官能(メタ)アクリレートと(B)単官能(メタ)アクリレートの比率を変更したこと、(C)重合開始剤の比率を変更したこと以外は実施例2−1と同様の操作、評価を行った。日本合成化学社製「UV−3000B」とジシクロぺンタニルジアクリレートとの比率、2−(1,2−シクロヘキサカルボキシイミド)エチルアクリレートとジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレートとの比率は、実施例2−1と同一にした。
比較例として、実施例2−1において、従来の粘着シートのみを用いて実施例2−1と同様に操作し、評価を行った。なお、粘着シートとしては、特許文献3(特許第3773358号公報)の実施例1に記載の粘着テープを使用し、ウエハの保持性等の評価を行った。JIS−A硬度の低い粘着シートを使用することによりウエハの保持性が悪く研削精度が劣り、且つチップ化した際にはチップがズレ、チップ飛びが発生した。また、粘着シート側にチップが移行し剥離がうまくいかなかった。
実施例2−1において、チップを剥がす際に40℃の温水に浸漬したところ、樹脂層の付いた固定用冶具とチップとにスムーズに剥離することができた。
(樹脂組成物)
(A)多官能(メタ)アクリレートとして、大阪有機化学社製BAC−45」(ポリイソプレン末端(メタ)アクリレート)20質量部、(B)単官能(メタ)アクリレートとして、イソボルニル(メタ)アクリレート80質量部、(C)重合開始剤として4−t−ブチルトリクロロアセトフェノン2質量部、及び重合禁止剤としてフェノチアジン0.1質量部を添加、混合して樹脂組成物を調製したこと以外は実施例2−1と同様の操作、評価を行った。
実施例2−1において、(A)及び(B)の合計量100質量部に対して、5質量部の粒状物質(平均粒径50μmの架橋ポリメタクリル酸メチル粒子、根上工業社製アートパールGR−200、以下「GR−200」と略す)を添加、混合して樹脂組成物を調製したこと以外は実施例2−1と同様の操作、評価を行った。樹脂層の膜厚が100μmと一定であり、研削厚み精度が向上した。剥離性と保持性は○であった。
(1)本発明に用いられる樹脂組成物は、酸素雰囲気下でも硬化するので、剥離しやすい。
(2)本発明に用いられる樹脂組成物は、剥離性、保持性、接着性が良好である。
なお、2007年6月22日に出願された日本特許出願2007−164934号、及び2007年6月22日に出願された日本特許出願2007−164951号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
Claims (15)
- 半導体ウエハの回路面側に、ウエハの厚さより浅い深さの溝を形成し、半導体ウエハの回路面側に前記半導体ウエハから剥離可能な樹脂層を形成する樹脂組成物を塗布し、該樹脂組成物からなる樹脂層を介して、表面に粘着層を有する保護シート又は厚さが2〜5mmの固定用治具を設け、前記半導体ウエハの裏面を研削して個々のチップに分割する半導体ウエハ研削方法であり、前記樹脂組成物が、(A)多官能(メタ)アクリレート、(B)単官能(メタ)アクリレート、及び(C)重合開始剤を含み、(A)と(B)の合計量100質量部に対して、(B)を50〜97質量部含有することを特徴とする半導体ウエハ研削方法。
- 半導体ウエハの裏面を研削した後に、樹脂層を加熱して除去する請求項1に記載の半導体ウエハ研削方法。
- 少なくとも樹脂層を40〜150℃に加熱して、樹脂層を除去する請求項2に記載の半導体ウエハ研削方法。
- 少なくとも樹脂層を30〜100℃の温水に接触させることで、樹脂層を除去する請求項1乃至2の何れか一項に記載の半導体ウエハ研削方法。
- 保護シート又は固定用治具が光透過性であり、樹脂層がアクリル系樹脂組成物からなる請求項1乃至4の何れか一項に記載の半導体ウエハ研削方法。
- 半導体ウエハが回路面に30μm以上1000μm以下の凹凸を有する請求項1乃至5の何れか一項に記載の半導体ウエハ研削方法。
- 固定用冶具が波長365nmの光を20%以上透過するものである請求項5又は6に記載の半導体ウエハ研削方法。
- 前記樹脂組成物が、(C)を0.1〜20質量部含有する請求項1乃至7の何れか一項に記載の半導体ウエハ研削方法。
- 前記樹脂組成物が、さらに前記(A)、(B)、及び(C)に溶解しない粒状物質を含有する請求項1乃至8の何れか一項に記載の半導体ウエハ研削方法。
- 前記(A)、(B)、及び(C)に溶解しない粒状物質が、架橋ポリメタクリル酸メチル粒子及び架橋ポリスチレン粒子からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項9に記載の半導体ウエハ研削方法。
- 前記(A)および(B)がいずれも疎水性である請求項1乃至10の何れか一項に記載の半導体ウエハ研削方法。
- 前記(A)が、ウレタン(メタ)アクリレート及びジシクロぺンタニルジ(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる少なくとも1種であり、前記(B)が、2−(1,2−シクロヘキサカルボキシイミド)エチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニロキシエチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、及びイソボルニル(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1乃至11の何れか一項に記載の半導体ウエハ研削方法。
- 前記(C)が光重合開始剤である請求項1乃至12の何れか一項に記載の半導体ウエハ研削方法。
- 前記保護シートが、エチレンビニルアセテートからなる層を少なくとも一層以上含む請求項1乃至13の何れか一項に記載の半導体ウエハ研削方法。
- 粘着層がアクリル系樹脂組成物からなる請求項1乃至14の何れか一項に記載の半導体ウエハ研削方法。
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