JP5684948B2 - 接着性樹脂層付シートおよび半導体装置の製造方法 - Google Patents

接着性樹脂層付シートおよび半導体装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、チップ状部品(半導体チップ)をピックアップする工程、あるいは、チップ状部品をピックアップし、かつチップ状部品を有機基板、リードフレームおよび他のチップ状部品などにダイボンディングする工程で使用する際に特に適した接着性樹脂層付シートに関する。また、本発明は、該シートを使用した半導体装置の製造方法に関する。
情報端末機器の薄型化、小型化、多機能化が急速に進む中、それらに搭載される半導体装置も同様に薄型化、高密度化が求められている。特にメモリーチップでは、シリコンウエハを極限まで薄く加工し、多積層化することで、高容量化を行っている。
このような半導体装置のトレンドに対応して、半導体加工プロセスではウエハの極薄加工方法がポイントとなり、種々の薄型化加工方法が考案・評価されている。このような薄型化加工方法としては、ウエハ表面側から所定深さの溝を形成した後、この裏面側から研削して半導体チップを製造する方法が開示されている。このようなプロセスは「先ダイシング法」とも呼ばれている。
先ダイシング法では、ウエハ表面に保護シートが貼付され、ウエハの裏面研削の途中でウエハがチップ化される。このため、研削時の洗浄水のチップ間への浸入を防止するため、用いられる保護シートには、ウエハ表面への貼付性に優れることが必要とされる。このように、ウエハの回路面に貼付するために保護シートの粘着性を高めると、剥離後の回路面に粘着剤残渣が多くなる傾向にあることから、先ダイシング法においては、特に粘着剤残渣の発生を抑制することが必要である。
特許文献1には、先ダイシング法における粘着剤残渣の発生を抑制するために、特定のエネルギー線硬化型粘着剤層を有する粘着シートを用いることが開示されている。
また、先ダイシング法における粘着剤残渣の発生を抑制する別の方法として、加熱工程により保護シートの粘着性を低下させて保護シートを剥離する方法もある。保護シートを剥離する際には、チップを転着するためのダイボンド用接着剤層と基材とからなる接着シートや、ピックアップを行うための粘着剤層と基材とからなる粘着シートが、保護シートが貼付されている面とは逆の面に貼付される。
特開2009−138183号公報
しかしながら、保護シートを剥離するための加熱工程においては、保護シートと共に接着シートまたは粘着シートも加熱され、接着シートまたは粘着シートにおける基材が収縮することがあった。基材の収縮に伴い、該シートの接着剤層や粘着剤層も変形し、チップの整列性を保持することが困難となる。その結果、チップ同士が接触しチップが損傷することや、チップのピックアップ性が低下することがあった。
さらに、保護シートが剥離される際に貼付されるのが接着シートである場合、ダイボンド用接着剤を加熱により軟化させてチップに貼付する手法をとることがあるため、上記の保護シートを加熱する場合と同様の問題が生じることがある。
本発明は、上記のような状況に鑑みてなされたものであって、チップ状部品の整列性を保持したまま、チップ状部品を転写できる接着性樹脂層付シートを提供することを目的とする。また、該シートを用いた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の要旨は以下のとおりである。
〔1〕基材と、該基材上に積層された接着性樹脂層とからなり、
70℃で1分間加熱の後の基材のMD方向及びCD方向における収縮率が−0.5〜0.5%であり、
基材の剛軟度が80mm以上である接着性樹脂層付シート。
〔2〕基材のヤング率と基材の厚みとの積が1.0×10N/m以下である〔1〕に記載の接着性樹脂層付シート。
〔3〕基材が、低密度ポリエチレンフィルムとポリプロピレンフィルムとからなる積層体である〔1〕または〔2〕に記載の接着性樹脂層付シート。
〔4〕基材が、低密度ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム及び低密度ポリエチレンフィルムをこの順に積層してなる積層体である〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の接着性樹脂層付シート。
〔5〕接着性樹脂層が樹脂膜形成層である〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の接着性樹脂層付シート。
〔6〕樹脂膜形成層が、バインダーポリマー成分(A)及び硬化性成分(B)を含む〔5〕に記載の接着性樹脂層付シート。
〔7〕樹脂膜形成層が、熱接着性を有する〔5〕または〔6〕に記載の接着性樹脂層付シート。
〔8〕樹脂膜形成層が、再剥離性粘着剤層を介して基材上に積層されている〔5〕〜〔7〕のいずれかに記載の接着性樹脂層付シート。
〔9〕接着性樹脂層が感圧接着剤層である〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の接着性樹脂層付シート。
〔10〕上記〔1〕〜〔9〕のいずれかに記載の接着性樹脂層付シートの接着性樹脂層に、チップ状部品を貼付する工程、及び、
該チップ状部品をピックアップする工程を含む半導体装置の製造方法。
〔11〕上記〔5〕〜〔8〕のいずれかに記載の接着性樹脂層付シートの接着性樹脂層に、チップ状部品を貼付する工程、
該チップ状部品の裏面に該接着性樹脂層を固着残存させて基材から剥離する工程、及び、
該チップ状部品をダイパッド部上または別のチップ状部品上に該接着性樹脂層を介して載置する工程を含む半導体装置の製造方法。
本発明の接着性樹脂層付シートによれば、チップ状部品の整列性を保持したまま、チップ状部品を転写できる。また、本発明の接着性樹脂層付シートは、優れたエキスパンド性を有する。その結果、チップ状部品のピックアップ性に優れる。また、エキスパンドにより、接着性樹脂層を容易にチップ状部品サイズに分割できるため、裏面に接着性樹脂層を有するチップ状部品を簡便に得ることができ、半導体装置の製造工程を簡略化できる。
以下、本発明について、その最良の形態も含めてさらに具体的に説明する。本発明に係る接着性樹脂層付シートは、基材と、該基材上に積層された接着性樹脂層とを有する。
(基材)
本発明における基材において、70℃で1分間加熱の後の基材のMD方向(流れ方向)及びCD方向(幅方向)における収縮率は、−0.5〜0.5%、好ましくは−0.4〜0.4%、より好ましくは−0.3〜0.3%である。70℃で1分間加熱の後の基材の収縮率は、熱機械分析装置により測定される特性値であり、具体的には後述する実施例に記載された手順により測定される。
本発明に係る接着性樹脂層付シートの接着性樹脂層には、チップ状部品(例えば、チップ化された半導体ウエハ等)が貼付され、その後ピックアップされる。接着性樹脂層をチップ状部品に貼付する際には、接着性樹脂層を加熱により軟化させてチップ状部品への貼付性の向上を図ることがある。具体的には、加熱を伴う貼付の工程は、通常40〜90℃で行われる。
また、チップ状部品は、ダイシングテープや表面保護シート等のチップ状部品工程用支持体に貼付された状態で個片化されるため、接着性樹脂層をチップ状部品に貼付する際には、接着性樹脂層にチップ状部品を介してチップ状部品工程用支持体も貼付される。チップ状部品工程用支持体は、後の工程(例えば、ピックアップ工程)を行う上で剥離する必要があり、そのためにはチップ状部品工程用支持体を加熱(40〜90℃)しながら、チップ状部品工程用支持体とチップ状部品との粘着力を低下させることがある。この工程において、加熱の対象はチップ状部品工程用支持体であるが、チップ状部品を介して接着性樹脂層付シートにも熱が伝播する。
基材の収縮率が−0.5%未満の場合や、0.5%を超える場合には、加熱による基材の変形に伴い接着性樹脂層も変形し、接着性樹脂層に貼付されたチップ状部品の整列性が低下する。そのため、チップ状部品のピックアップ工程における位置認識エラーに起因したピックアップ不良が生じたり、チップ状部品同士の接触の危険が生じたり、その他後の工程における不具合を生じたりすることがある。基材の収縮率を上記範囲にすることで、接着性樹脂層にチップ状部品を貼付する際や、チップ状部品工程用支持体とチップ状部品とを剥離する際に加熱工程を経たとしても、基材の収縮が抑制され、チップ状部品の整列性を保持することができる。その結果、後述するピックアップ工程におけるチップ位置のずれに起因したピックアップ不良等を防止できる。
また、基材の剛軟度は80mm以上、好ましくは90mm以上、より好ましくは95〜120mmである。基材の剛軟度が80mm未満であると、チップ状部品のピックアップ性が低下する。基材の剛軟度を上記範囲にすることで、チップ状部品のピックアップ性に優れる。
また、基材のヤング率と基材の厚みとの積は、好ましくは1.0×10N/m以下、より好ましくは5.0×10N/m以下、さらに好ましくは6.0×10〜4.0×10N/mである。基材のヤング率と基材の厚みとの積を上記範囲にすることで、基材のエキスパンド性が良好になる。また、本発明の接着性樹脂層付シートをチップ状部品に貼付する際に、接着性樹脂層付シートに発生する応力が抑制され、チップ状部品の整列性が向上する。
ここで、基材のヤング率は、好ましくは80〜800MPa、より好ましくは100〜500MPa、さらに好ましくは150〜500MPaである。また、基材の厚みは、好ましくは40〜200μm、より好ましくは50〜175μm、さらに好ましくは60〜150μmである。本発明における基材は、そのヤング率及び厚みを考慮し、基材のヤング率と基材の厚みとの積が、上記範囲となるように適宜に選択されることが好ましい。例えば、後述するように、基材が低密度ポリエチレンフィルム(LDPE)とポリプロピレンフィルム(PP)とからなる積層体の場合、ポリプロピレンフィルムを製膜するための樹脂中に軟質化成分を含有させることで、上記物性の基材を得ることができる。
軟質化成分としては、例えばビニル芳香族炭化水素−共役ジエン炭化水素共重合体及びその水素添加物が挙げられ、ビニル芳香族炭化水素−共役ジエン炭化水素共重合体の水素添加物が好ましい。
ビニル芳香族炭化水素とは、少なくとも1つのビニル基を有する芳香族炭化水素のことであり、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ジビニルベンゼン、1,1−ジフェニルエチレン、N,N−ジメチル−p−アミノエチルスチレン、N,N−ジエチル−p−アミノエチルスチレン等を挙げることができる。これらは1種単独又は2種以上を混合して使用することができる。これらの中でも、スチレンが好ましい。
また、共役ジエン炭化水素とは、一対の共役二重結合を有するジオレフィンであり、例えば、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン(イソプレン)、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、2−メチル−1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン等を挙げることができる。これらは1種単独又は2種以上を混合して使用することができる。これらの中でも、ブタジエンが好ましい。
ポリプロピレンフィルムを製膜するための樹脂中における軟質化成分の含有割合は、10〜30質量%であることが好ましい。
本発明の接着性樹脂層付シートに用いられる基材は、上記物性を満足する限り特に限定はされないが、例えば、低密度ポリエチレンフィルムとポリプロピレンフィルムとからなる積層体であることが好ましく、低密度ポリエチレンフィルムとポリプロピレンフィルムと低密度ポリエチレンフィルムとをこの順で積層してなる積層体であることがより好ましい。
低密度ポリエチレンフィルムは柔軟性に優れるが、熱による収縮率が大きい。一方、ポリプロピレンフィルムは熱による収縮率は小さいが、柔軟性に劣る。そのため、低密度ポリエチレンフィルムとポリプロピレンフィルムとを積層させることで、柔軟性に優れ、熱による収縮率の小さい基材が得られ、基材の収縮率と剛軟度を上記範囲に調整することができる。また、チップ状部品のピックアップ性を向上させることができるため、柔軟性に優れる低密度ポリエチレンフィルム側に接着性樹脂層を設けることが好ましい。また、低密度ポリエチレンフィルムとポリプロピレンフィルムと低密度ポリエチレンフィルムとをこの順で積層することで、基材のカールを防止することができるため、取扱性に優れる。
低密度ポリエチレンフィルムの総厚とポリプロピレンフィルムの総厚との比率は、好ましくは5:95〜40:60、より好ましくは10:90〜32.5:67.5である。上記比率とすることで、基材の収縮率と剛軟度とを上記範囲とすることが容易になる。
また、基材が接着性樹脂層と接する面には濡れ性を向上させるために、コロナ処理を施したりプライマー等の他の層を設けたりしてもよい。
(接着性樹脂層)
本発明における接着性樹脂層は、樹脂膜形成層、または感圧接着剤層であることが好ましい。接着性樹脂層を樹脂膜形成層で形成した場合には、本発明に係る接着性樹脂層付シートを、ピックアップ・ダイボンディングシートやピックアップ・保護膜形成用シートとして用いることができる。また、接着性樹脂層を感圧接着剤層で形成した場合には、本発明に係る接着性樹脂層付シートを、ピックアップシートとして用いることができる。本発明に係る接着性樹脂層付シートの具体的な使用方法については、後述の半導体装置の製造方法で詳述する。
(樹脂膜形成層)
樹脂膜形成層は、基材から剥離されて被着体に樹脂膜を形成するための層であり、具体的には、バインダーポリマー成分(A)及び硬化性成分(B)を含むことが好ましい。なお、樹脂膜形成層には、各種物性を改良するために、必要に応じて他の成分を配合してもよい。以下、これら成分について説明する。
(A)バインダーポリマー成分
樹脂膜形成層に十分な接着性および造膜性(シート形成性)を付与するためにバインダーポリマー成分(A)が用いられる。バインダーポリマー成分(A)としては、従来公知のアクリルポリマー、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フェノキシ樹脂、ゴム系ポリマー等を用いることができる。
バインダーポリマー成分(A)の重量平均分子量(Mw)は、1万〜200万であることが好ましく、10万〜150万であることがより好ましい。バインダーポリマー成分(A)の重量平均分子量が低過ぎると樹脂膜形成層と基材との剥離力が高くなり、樹脂膜形成層の転写不良が起こることがあり、高過ぎると樹脂膜形成層の接着性が低下し、チップ状部品等に転写できなくなったり、あるいは転写後にチップ状部品等から樹脂膜形成層が剥離することがある。
バインダーポリマー成分(A)として、アクリルポリマーが好ましく用いられる。アクリルポリマーのガラス転移温度(Tg)は、好ましくは−60〜50℃、さらに好ましくは−50〜40℃、特に好ましくは−40〜30℃の範囲にある。アクリルポリマーのガラス転移温度が低過ぎると樹脂膜形成層と基材との剥離力が大きくなって樹脂膜形成層の転写不良が起こることがあり、高過ぎると樹脂膜形成層の接着性が低下し、チップ状部品等に転写できなくなったり、あるいは転写後にチップ等から樹脂膜形成層が剥離することがある。
上記アクリルポリマーを構成するモノマーとしては、(メタ)アクリル酸エステルモノマーまたはその誘導体が挙げられる。例えば、アルキル基の炭素数が1〜18であるアルキル(メタ)アクリレート、具体的にはメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートなどが挙げられ;環状骨格を有する(メタ)アクリレート、具体的にはシクロアルキル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イミド(メタ)アクリレートなどが挙げられ;水酸基を有する(メタ)アクリレート、具体的には2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートなどが挙げられ;その他、エポキシ基を有するグリシジル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの中では、水酸基を有しているモノマーを重合して得られるアクリルポリマーが、後述する硬化性成分(B)との相溶性が良いため好ましい。また、上記アクリルポリマーは、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、酢酸ビニル、アクリロニトリル、スチレンなどが共重合されていてもよい。
また、バインダーポリマー成分(A)として、熱可塑性樹脂を配合してもよい。熱可塑性樹脂は、アクリルポリマーを除く重合体であり、硬化後の樹脂膜形成層の可とう性を保持するために配合される。熱可塑性樹脂としては、重量平均分子量が1000〜10万のものが好ましく、3000〜8万のものがさらに好ましい。上記範囲の熱可塑性樹脂を含有することにより、チップ状部品への樹脂膜形成層の転写時における基材と樹脂膜形成層との層間剥離を容易に行うことができ、さらに転写面に樹脂膜形成層が追従しボイドなどの発生を抑えることができる。
熱可塑性樹脂のガラス転移温度は、好ましくは−30〜150℃、さらに好ましくは−20〜120℃の範囲にある。熱可塑性樹脂のガラス転移温度が低過ぎると樹脂膜形成層と基材との剥離力が大きくなって樹脂膜形成層の転写不良が起こることがあり、高過ぎると樹脂膜形成層とチップ状部品との接着力が不十分となるおそれがある。
熱可塑性樹脂としては、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、フェノキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリブテン、ポリブタジエン、ポリスチレンなどが挙げられる。これらは1種単独で、または2種以上混合して使用することができる。
熱可塑性樹脂を含有する場合には、バインダーポリマー成分(A)の合計100質量部に対して、通常1〜60質量部、好ましくは1〜30質量部の割合で含まれる。熱可塑性樹脂の含有量がこの範囲にあることにより、上記の効果を得ることができる。
また、バインダーポリマー成分(A)として、側鎖にエネルギー線重合性基を有するポリマーを用いてもよい。エネルギー線重合性基としては、後述するエネルギー線重合性化合物が含有するエネルギー線重合性官能基と同じものを有していればよい。側鎖にエネルギー線重合性基を有するポリマーとしては、たとえば側鎖に反応性官能基Xを有するポリマーに、反応性官能基Xと反応しうる官能基Yおよびエネルギー線重合性基を有する低分子化合物を反応させて調製したポリマーが挙げられる。
(B)硬化性成分
硬化性成分(B)は、熱硬化性成分および熱硬化剤、またはエネルギー線重合性化合物を用いることができる。また、これらを組み合わせて用いてもよい。熱硬化性成分としては、たとえば、エポキシ樹脂が好ましい。
エポキシ樹脂としては、従来公知のエポキシ樹脂を用いることができる。エポキシ樹脂としては、具体的には、多官能系エポキシ樹脂や、ビフェニル化合物、ビスフェノールAジグリシジルエーテルやその水添物、オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェニレン骨格型エポキシ樹脂など、分子中に2官能以上有するエポキシ化合物が挙げられる。これらは1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
硬化性成分(B)として熱硬化性成分および熱硬化剤を用いる場合には、樹脂膜形成層には、バインダーポリマー成分(A)100質量部に対して、熱硬化性成分が、好ましくは1〜1500質量部含まれ、より好ましくは3〜1200質量部含まれる。熱硬化性成分の含有量が1質量部未満であると十分な接着性が得られないことがあり、1500質量部を超えると樹脂膜形成層と基材との剥離力が高くなり、樹脂膜形成層の転写不良が起こることがある。
熱硬化剤は、熱硬化性成分、特にエポキシ樹脂に対する硬化剤として機能する。好ましい熱硬化剤としては、1分子中にエポキシ基と反応しうる官能基を2個以上有する化合物が挙げられる。その官能基としてはフェノール性水酸基、アルコール性水酸基、アミノ基、カルボキシル基および酸無水物などが挙げられる。これらのうち好ましくはフェノール性水酸基、アミノ基、酸無水物などが挙げられ、さらに好ましくはフェノール性水酸基、アミノ基が挙げられる。さらに好ましくはフェノール性水酸基、アミノ基が挙げられる。
フェノール系硬化剤の具体的な例としては、多官能系フェノール樹脂、ビフェノール、ノボラック型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン系フェノール樹脂、ザイロック型フェノール樹脂、アラルキルフェノール樹脂が挙げられる。アミン系硬化剤の具体的な例としては、DICY(ジシアンジアミド)が挙げられる。これらは、1種単独で、または2種以上混合して使用することができる。
熱硬化剤の含有量は、熱硬化性成分100質量部に対して、0.1〜500質量部であることが好ましく、1〜200質量部であることがより好ましい。熱硬化剤の含有量が少ないと硬化不足で接着性が得られないことがあり、過剰であると樹脂膜形成層の吸湿率が高まり半導体装置の信頼性を低下させることがある。
エネルギー線重合性化合物は、エネルギー線重合性基を含み、紫外線、電子線等のエネルギー線の照射を受けると重合硬化する。このようなエネルギー線重合性化合物として具体的には、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートあるいは1,4−ブチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、オリゴエステルアクリレート、ウレタンアクリレート系オリゴマー、エポキシ変性アクリレート、ポリエーテルアクリレートおよびイタコン酸オリゴマーなどのアクリレート系化合物が挙げられる。このような化合物は、分子内に少なくとも1つの重合性二重結合を有し、通常は、重量平均分子量が100〜30000、好ましくは300〜10000程度である。硬化性成分(B)としてエネルギー線重合性化合物を用いる場合には、樹脂膜形成層には、バインダーポリマー成分(A)100質量部に対して、エネルギー線重合性化合物が、好ましくは1〜1500質量部含まれ、より好ましくは3〜1200質量部含まれる。
その他の成分
樹脂膜形成層は、上記バインダーポリマー成分(A)及び硬化性成分(B)に加えて下記成分を含むことができる。
(C)着色剤
樹脂膜形成層には、着色剤(C)を配合することができる。着色剤を配合することで、半導体装置を機器に組み込んだ際に、周囲の装置から発生する赤外線等による半導体装置の誤作動を防止することができる。着色剤としては、有機または無機の顔料および染料が用いられる。これらの中でも電磁波や赤外線遮蔽性の点から黒色顔料が好ましい。黒色顔料としては、カーボンブラック、酸化鉄、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭等が用いられるが、これらに限定されることはない。半導体装置の信頼性を高める観点からは、カーボンブラックが特に好ましい。着色剤(C)の配合量は、樹脂膜形成層を構成する全固形分100質量部に対して、好ましくは0.1〜35質量部、さらに好ましくは0.5〜25質量部、特に好ましくは1〜15質量部である。
(D)硬化促進剤
硬化促進剤(D)は、樹脂膜形成層の硬化速度を調整するために用いられる。硬化促進剤(D)は、特に、硬化性成分(B)として、少なくとも熱硬化性成分および熱硬化剤を用いる場合において、エポキシ樹脂と熱硬化剤とを併用するときに好ましく用いられる。
好ましい硬化促進剤としては、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールなどの3級アミン類;2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾールなどのイミダゾール類;トリブチルホスフィン、ジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィンなどの有機ホスフィン類;テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィンテトラフェニルボレートなどのテトラフェニルボロン塩などが挙げられる。これらは1種単独で、または2種以上混合して使用することができる。
硬化促進剤(D)は、熱硬化性成分および熱硬化剤の合計量100質量部に対して、好ましくは0.01〜10質量部、さらに好ましくは0.1〜1質量部の量で含まれる。硬化促進剤(D)を上記範囲の量で含有することにより、高温度高湿度下に曝されても優れた接着性を有し、厳しいリフロー条件に曝された場合であっても高い信頼性を達成することができる。硬化促進剤(D)の含有量が少ないと硬化不足で十分な接着性が得られず、過剰であると高い極性をもつ硬化促進剤は高温度高湿度下で樹脂膜形成層中を接着界面側に移動し、偏析することにより半導体装置の信頼性を低下させる。
(E)カップリング剤
カップリング剤(E)は、樹脂膜形成層を構成する成分の有する有機反応基と反応する官能基と、無機物表面(例えばチップ状部品の表面)と反応しうる官能基とを一分子中に有する化合物であり、樹脂膜形成層のチップ状部品に対する貼付性及び接着性を向上させるために用いられる。無機物表面と反応しうる官能基としては、アルコキシ基やアセトキシ基が挙げられる。また、カップリング剤(E)としては、バインダーポリマー成分(A)、硬化性成分(B)などが有する有機反応基と反応する官能基を有する化合物が好ましく使用される。カップリング剤(E)としては、シランカップリング剤が望ましい。シランカップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−(メタクリロキシプロピル)トリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−6−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−6−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルファン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、イミダゾールシランなどが挙げられる。これらは1種単独で、または2種以上混合して使用することができる。
カップリング剤(E)は、バインダーポリマー成分(A)および硬化性成分(B)の合計100質量部に対して、通常0.1〜20質量部、好ましくは0.2〜10質量部、より好ましくは0.3〜5質量部の割合で含まれる。カップリング剤(E)の含有量が0.1質量部未満だと上記の効果が得られない可能性があり、20質量部を超えるとアウトガスの原因となる可能性がある。
(F)光重合開始剤
樹脂膜形成層が、硬化性成分(B)として、エネルギー線重合性化合物を含有する場合には、その使用に際して、紫外線等のエネルギー線を照射して、エネルギー線重合性化合物を硬化させる。この際、該組成物中に光重合開始剤(F)を含有させることで、重合硬化時間ならびに光線照射量を少なくすることができる。
このような光重合開始剤(F)として具体的には、ベンゾフェノン、アセトフェノン、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、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン安息香酸、ベンゾイン安息香酸メチル、ベンゾインジメチルケタール、2,4−ジエチルチオキサンソン、α−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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、ベンジル、ジベンジル、ジアセチル、1,2−ジフェニルメタン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−[4−(1−メチルビニル)フェニル]プロパノン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイドおよびβ−クロールアンスラキノンなどが挙げられる。光重合開始剤(F)は1種類単独で、または2種類以上を組み合わせて用いることができる。
光重合開始剤(F)の配合割合は、エネルギー線重合性化合物100質量部に対して0.1〜10質量部含まれることが好ましく、1〜5質量部含まれることがより好ましい。0.1質量部未満であると光重合の不足で満足な転写性が得られないことがあり、10質量部を超えると光重合に寄与しない残留物が生成し、樹脂膜形成層の硬化性が不十分となることがある。
(G)無機充填材
無機充填材(G)を樹脂膜形成層に配合することにより、硬化後の樹脂膜形成層における熱膨張係数を調整することが可能となり、チップ状部品に対して硬化後の樹脂膜形成層の熱膨張係数を最適化することで半導体装置の信頼性を向上させることができる。また、硬化後の樹脂膜形成層の吸湿率を低減させることも可能となる。
好ましい無機充填材としては、シリカ、タルク、炭酸カルシウム、チタンホワイト、ベンガラ、炭化珪素、窒化ホウ素等の粉末、これらを球形化したビーズ、単結晶繊維およびガラス繊維等が挙げられる。これらのなかでも、シリカフィラーが好ましい。上記無機充填材(G)は単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。無機充填材(G)の含有量は、樹脂膜形成層を構成する全固形分100質量部に対して、通常1〜80質量部の範囲で調整が可能である。
(H)架橋剤
樹脂膜形成層の初期接着力および凝集力を調節するために、架橋剤を添加することもできる。架橋剤(H)としては有機多価イソシアネート化合物、有機多価イミン化合物などが挙げられる。
有機多価イソシアネート化合物としては、芳香族多価イソシアネート化合物、脂肪族多価イソシアネート化合物、脂環族多価イソシアネート化合物およびこれらの有機多価イソシアネート化合物の三量体、ならびにこれら有機多価イソシアネート化合物とポリオール化合物とを反応させて得られる末端イソシアネートウレタンプレポリマー等を挙げることができる。
有機多価イソシアネート化合物として、具体的には、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、トリメチロールプロパンアダクトトリレンジイソシアネートおよびリジンイソシアネートが挙げられる。
有機多価イミン化合物として、具体的には、N,N’−ジフェニルメタン−4,4’−ビス(1−アジリジンカルボキシアミド)、トリメチロールプロパン−トリ−β−アジリジニルプロピオネート、テトラメチロールメタン−トリ−β−アジリジニルプロピオネートおよびN,N’−トルエン−2,4−ビス(1−アジリジンカルボキシアミド)トリエチレンメラミン等を挙げることができる。
架橋剤(H)はバインダーポリマー成分(A)100質量部に対して通常0.01〜20質量部、好ましくは0.1〜10質量部、より好ましくは0.5〜5質量部の比率で用いられる。
(I)汎用添加剤
樹脂膜形成層には、上記の他に、必要に応じて各種添加剤が配合されてもよい。各種添加剤としては、レベリング剤、可塑剤、帯電防止剤、酸化防止剤、イオン捕捉剤、ゲッタリング剤、連鎖移動剤などが挙げられる。
樹脂膜形成層は上記のような各成分からなることが好ましく、接着性(例えば熱接着性や感圧接着性)と硬化性とを有し、未硬化状態では半導体チップ等のチップ状部品を一時的に保持する機能を有する。また、硬化を経て最終的には耐衝撃性の高い硬化物を与えることができ、しかもせん断強度と剥離強度とのバランスにも優れ、厳しい熱湿条件下においても充分な接着性を保持し得る。
樹脂膜形成層は、熱接着性を有することが好ましい。すなわち、常温では感圧接着性がないが、熱により軟化して被着体に接着可能となることが好ましい。後述するように、樹脂膜形成層を具備する接着性樹脂層付シートを用いた半導体装置の製造方法においては、チップ状部品をチップ搭載部に載置した後、熱処理は行わずに仮接着状態としておき、パッケージ製造において通常行われる樹脂封止での加熱を利用して樹脂膜形成層を硬化させることがある。このようなプロセスを採用した場合、ワイヤーボンディング工程において樹脂膜形成層が未硬化の状態となる。常温で感圧接着性を有する程度に樹脂膜形成層が柔軟性を有している場合には、ワイヤーボンディング工程における衝撃により、仮接着されたチップ状部品がチップ搭載部から位置のずれを起こす懸念がある。したがって、このような不具合を防止する観点から、樹脂膜形成層は常温で柔軟性の低い熱接着性のものを用いることが好ましい。
また、後述するように樹脂膜形成層が、再剥離性粘着剤層を介して基材上に積層されている場合には、樹脂膜形成層が感圧接着性を有していると再剥離性粘着剤層と接着することがあり、ピックアップが困難となる傾向があることからも、樹脂膜形成層が熱接着性を有することが好ましい。
(感圧接着剤層)
接着性樹脂層付シートにおける接着性樹脂層は、基材から剥離するためのものではない感圧接着剤層とすることができる。
感圧接着剤層は、従来より公知の種々の感圧性接着剤により形成され得る。感圧性接着剤としては、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等の粘着剤が用いられる。これらの中でも粘着力の制御が容易なアクリル系粘着剤が特に好ましい。これらの粘着剤は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
アクリル系粘着剤は、(メタ)アクリル酸エステル共重合体を主剤とする。(メタ)アクリル酸エステル共重合体としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸デシル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ミリスチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸イソボルニルなどのエステル構造に炭化水素のみが付加した(メタ)アクリル酸エステルの1種以上の単量体と、必要に応じて、アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、アクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−3−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−3−ヒドロキシブチル、アクリル酸−4−ヒドロキシブチル、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−3−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−3−ヒドロキシブチル、メタクリル酸−4−ヒドロキシブチルなどの水酸基含有(メタ)アクリル酸アルキルエステル;アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸などのカルボキシル基含有化合物;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル;アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのシアノ基含有化合物;アクリルアミドなどのアミド基含有化合物;スチレン、ビニルピリジンなどの芳香族化合物などの重合性単量体から選ばれる1種以上の単量体の共重合体などが挙げられる。なお、重合性単量体が1種である場合には狭義の共重合体ではないが、そのような場合も含めて共重合体と総称する。
(メタ)アクリル酸エステル共重合体における、エステル構造に炭化水素のみが付加した(メタ)アクリル酸エステルに由来する単位の含有割合は、10〜98質量%が好ましく、20〜95質量%がより好ましく、50〜93質量%がさらに好ましい。(メタ)アクリル酸エステル共重合体の重量平均分子量は、10万〜250万が好ましく、20万〜150万がより好ましく、30万〜100万が特に好ましい。なお、本明細書において、重量平均分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法により測定した標準ポリスチレン換算の値である。
これらの(メタ)アクリル酸エステル共重合体は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。また、(メタ)アクリル酸エステル共重合体を、エポキシ系架橋剤、ポリイソシアネート系架橋剤、アジリジン系架橋剤、キレート系架橋剤などの架橋剤の1種以上で架橋させて得られるアクリル系粘着剤が好ましい。
エポキシ系架橋剤としては、(1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N,N,N’,N’−テトラグリジル−m−キシリレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラグリジルアミノフェニルメタン、トリグリシジルイソシアネート、m−N,N−ジグリシジルアミノフェニルグリシジルエーテル、N,N−ジグリシジルトルイジン、N,N−ジグリシジルアニリン、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル等が挙げられる。
ポリイソシアネート系架橋剤としては、トリレンジイソシアネート(TDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、水素化トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート及びその水添体、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、ナフチレン−1,5−ジイソシアネート、ポリイソシアネートプレポリマー、ポリメチロールプロパン変性TDIなどが挙げられる。
架橋剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。架橋剤の使用量は、(メタ)アクリル酸エステル共重合体100質量部に対して、0.01〜20質量部が好ましい。
さらに、接着性樹脂層付シートをピックアップシートとして用いる場合、感圧接着剤層は、エネルギー線硬化や加熱発泡、水膨潤などにより接着力を制御できる粘着剤で形成されていてもよい。エネルギー線硬化型の感圧接着剤層は、従来より公知のガンマ線、電子線、紫外線、可視光等のエネルギー線の照射により硬化する種々のエネルギー線硬化型粘着剤により形成され得るが、特に紫外線硬化型粘着剤を用いることが好ましい。
エネルギー線硬化型粘着剤としては、例えばアクリル系粘着剤に、多官能エネルギー線硬化樹脂を混合した粘着剤が挙げられる。多官能エネルギー線硬化樹脂としては、エネルギー線重合性の官能基を複数有する低分子化合物、ウレタンアクリレートオリゴマーなどが挙げられる。また、側鎖にエネルギー線重合性の官能基を有するアクリル系共重合体を含む粘着剤も用いることができる。このようなエネルギー線重合性官能基としては(メタ)アクリロイル基が好ましい。
本発明において、感圧接着剤層のガラス転移温度(Tg)は、−50〜10℃が好ましく、−25〜5℃であることがより好ましい。感圧接着剤層が前記したアクリル系粘着剤からなる場合は、感圧接着剤層のガラス転移温度は、前記したアクリル系粘着剤を構成する単量体の種類および重合比を規制し、場合によって添加される紫外線硬化性化合物や架橋剤の影響を見積もることにより制御できる。なお、本発明でいう感圧接着剤層のガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量計による測定チャートに現れるピークの温度である。
(接着性樹脂層付シート)
本発明の接着性樹脂層付シートの態様の具体例について、まず接着性樹脂層が樹脂膜形成層であるシート(第1のシート)の場合について説明し、併せてこのようなシートを用いた半導体装置の製造方法を説明する。続いて、接着性樹脂層が感圧接着剤層であるシート(第2のシート)の場合について説明する。
(第1のシート)
第1のシートに関し、接着性樹脂層(樹脂膜形成層)を形成する方法は特に限定されない。例えば、上記各成分を適宜の割合で、適当な溶媒中で混合してなる接着性樹脂組成物を用いて形成されることが好ましい。具体的には、接着性樹脂組成物を基材上に塗布乾燥して得られる。また、基材とは別の工程フィルム上に接着性樹脂組成物を塗布、乾燥して成膜し、これを基材上に転写してもよい。なお、接着性樹脂層付シートの使用前に、接着性樹脂層を保護するために、接着性樹脂層の上面に剥離フィルムを積層しておいてもよい。該剥離フィルムは、ポリエチレンテレフタレートフィルムやポリプロピレンフィルムなどのプラスチック材料にシリコーン樹脂などの剥離剤が塗布されているものが使用される。
また、接着性樹脂層は、再剥離性粘着剤層を介して基材上に積層されていてもよい。再剥離性粘着剤層は、接着性樹脂層を剥離できる程度の粘着力を有する弱粘着性のものを使用してもよいし、エネルギー線照射により粘着力が低下するエネルギー線硬化性のものを使用してもよい。また、エネルギー線硬化性の再剥離性粘着剤層を用いる場合、接着性樹脂層が積層される領域に予めエネルギー線照射を行い、粘着性を低減させておく一方、他の領域はエネルギー線照射を行わず、たとえば治具への接着を目的として、粘着力を高いまま維持しておいてもよい。他の領域のみにエネルギー線照射を行わないようにするには、たとえば基材の他の領域に対応する領域に印刷等によりエネルギー線遮蔽層を設け、基材側からエネルギー線照射を行えばよい。再剥離性粘着剤層は、従来より公知の種々の粘着剤(例えば、ゴム系、アクリル系、シリコーン系、ウレタン系、ビニルエーテル系などの汎用粘着剤)により形成できる。再剥離性粘着剤層の厚みは特に限定されないが、通常は1〜50μmであり、好ましくは3〜20μmである。基材上に再剥離性粘着剤層を形成する方法は、上述した接着性樹脂層を形成する方法と同様である。
また、接着性樹脂層の表面外周部には、リングフレームなどの他の治具を固定するために、環状の粘着部材(粘着テープ若しくは粘着剤層等)を別途設けてもよい。粘着テープは、粘着剤層/芯材の構成(片面粘着テープ)や、粘着剤層/芯材/粘着剤層の構成(両面粘着テープ)とすることができる。粘着剤層は、上記再剥離性粘着剤層の形成に用いる粘着剤により形成することができる。また、芯材は耐熱性を有することが好ましく、上述した基材を芯材として用いることが好ましい。
第1のシートは、上記接着性樹脂層を基材上に剥離可能に形成してなる。本発明に係る接着性樹脂層付シートの形状は、テープ状、ラベル状などあらゆる形状をとり得る。
(第1のシートを用いた半導体装置の製造方法)
次に第1のシートの利用方法について、該シートを半導体装置の製造に適用した場合を例にとって説明する。
まず、チップ状部品(例えば、半導体チップ等)に個片化された板状部材(例えば、半導体ウエハ等)を接着性樹脂層付シートの接着性樹脂層に貼付し、該シートをリングフレームで固定する。
板状部材は、半導体ウエハの他、発光素子材料板状部材、樹脂封止された半導体チップの載置された基板等が挙げられる。半導体ウエハはシリコンウエハであってもよく、またガリウム・砒素などの化合物半導体ウエハであってもよい。半導体ウエハの表面には回路が形成されており、回路の形成はエッチング法、リフトオフ法などの従来より汎用されている方法を含む様々な方法により行うことができる。回路は半導体ウエハの内周部表面に通常格子状に形成される。半導体ウエハの厚みは特に限定されないが、通常は10〜500μm程度である。
半導体ウエハを半導体チップに個片化する方法は特に限定されない。一例として、ウエハの個片化時にダイシングテープの周辺部をリングフレームにより固定した後、ダイサーなどの回転丸刃を用いるなどの公知の方法によりウエハの個片化を行う方法などが挙げられる。また、レーザー光を用いたダイシング法であってもよい。また、ウエハの表面側から所定深さの溝を形成した後、ウエハの裏面側から研削することでウエハを個片化する先ダイシング法であってもよい。また、半導体ウエハなどの切断を予定する部分にレーザーを照射して易割断性を有する改質領域を設け、エキスパンドにより該改質領域を割断して切断分離する方法であるステルスダイシング(登録商標)であってもよい。チップ状に個片化された板状部材への接着性樹脂層付シートの貼着は、たとえば上記のような方法により個片化された半導体チップを、ダイシングテープ(先ダイシングの場合には表面保護シート)等のチップ状部品工程用支持体から、接着性樹脂層付シートの接着性樹脂層上に転写することで行うことができる。この際、接着性樹脂層が熱接着性を有する場合には、接着性樹脂層を加熱しながら接着性樹脂層をチップ状部品に貼付することで、接着性樹脂層が強固にチップ状部品に接着する。加熱は通常40〜90℃の範囲で行う。また、チップ状部品工程用支持体を剥離する際には、加熱しながら接着性樹脂層をチップ状部品から剥離することで、チップ状部品工程用支持体におけるチップ状部品の固定手段として好ましく用いられる粘着剤が破断に耐える傾向があり、チップ状部品上への粘着剤の残渣が発生しにくくなる。加熱は通常40〜90℃の範囲で行う。
次いで、接着性樹脂層に硬化性成分(B)としてエネルギー線重合性化合物が配合されている場合には、接着性樹脂層に基材側からエネルギー線を照射し、接着性樹脂層を予備的に硬化し、接着性樹脂層の凝集力を上げ、接着性樹脂層と基材との間の接着力を低下させておいてもよい。なお、エネルギー線照射は、チップ状部品へのシートの貼付後、チップ状部品の剥離(ピックアップ)前のいずれの段階で行ってもよく、例えば、下記のエキスパンド工程の後に行ってもよい。さらにエネルギー線照射を複数回に分けて行ってもよい。
次いで、接着性樹脂層付シートのエキスパンドを行うと、隣接するチップ状部品同士の間隔が拡張し、チップ状部品のピックアップを容易に行えるようになる。エキスパンドは、−15〜5℃の温度下において、5〜600mm/分の速度で行うことが好ましい。これにより、接着性樹脂層の塑性が低下し、エキスパンドにより切断されるべき部分の接着性樹脂層が伸びにくくなるため、比較的容易に接着性樹脂層を切断することができるようになる。エキスパンドにより、接着性樹脂層はチップ状部品と略同じ寸法に切断されると共に、接着性樹脂層と基材との間にずれが発生することになり、接着性樹脂層と基材との間の接着力が減少し、チップ状部品のピックアップ性が向上する。このようにしてチップ状部品のピックアップを行うと、切断された接着性樹脂層をチップ状部品の裏面に固着残存させて基材から剥離することができる。
また、接着性樹脂層は、エキスパンド工程を行う前にレーザー等の物理的手段により切断してもよい。レーザーにより接着性樹脂層を切断する場合には、基材が着色されている等の理由により基材がレーザーのエネルギーを吸収することがあるので、一般的に接着性樹脂層のチップと接している面側からレーザーが照射される。この場合、チップの整列性に劣る場合には、レーザーの照射時に不具合が起こることがある。本発明の接着性樹脂層付シートを用いると、チップ状部品への貼付以降の加熱処理、特にチップ状部品を、チップ状部品工程用支持体から接着性樹脂層付シートの接着性樹脂層上に転写する工程においての加熱処理を経たとしても、チップ整列性が悪化しにくい。したがって、レーザーによる接着性樹脂層の切断における不具合が発生しにくい。
その後、接着性樹脂層を介してチップ状部品を、リードフレームのダイパッド部上または別のチップ状部品(下段チップ)表面に載置し、接着することで半導体装置を製造することができる(以下、チップ状部品が搭載されるダイパッド部または下段チップ表面を「チップ搭載部」と記載する)。チップ搭載部は、チップ状部品を載置する前に加熱するか載置直後に加熱されてもよい。加熱温度は、通常は80〜200℃、好ましくは100〜180℃であり、加熱時間は、通常は0.1秒〜5分、好ましくは0.5秒〜3分であり、載置するときの圧力は、通常1kPa〜200MPaである。
チップ状部品をチップ搭載部に載置した後、必要に応じさらに加熱を行ってもよい。この際の加熱条件は、上記加熱温度の範囲であって、加熱時間は通常1〜180分、好ましくは10〜120分である。
また、載置後の加熱処理は行わずに仮接着状態としておき、パッケージ製造において通常行われる樹脂封止での加熱を利用して接着性樹脂層を硬化させてもよい。このような工程を経ることで、接着性樹脂層が硬化し、チップ状部品とチップ搭載部とを強固に接着することができる。接着性樹脂層はダイボンド条件下では流動化しているため、チップ搭載部の凹凸にも十分に埋め込まれ、ボイドの発生を防止できパッケージの信頼性が高くなる。
このようなプロセスを採用した場合、ワイヤーボンディング工程を行うときは、チップ状部品をチップ搭載部に載置した後、樹脂封止工程までの間に行うことになるが、この工程において接着性樹脂層は仮接着状態であり、接着性樹脂層の硬化性はいまだ潜在している未硬化の状態である。このため、上述したとおり接着性樹脂層が熱接着性を有することが好ましいことになる。
また、硬化させた接着性樹脂層(樹脂膜形成層)は、チップ状部品の裏面を保護するための保護膜形成層として用いてもよい。つまり、切断された接着性樹脂層を裏面に固着残存させたまま基材から剥離されたチップ状部品(保護膜形成層付チップ状部品)を、チップ状部品の表面とチップ搭載部が対向するようにチップ搭載部に搭載する(フェースダウン方式)。この場合、通常チップ状部品の表面にはバンプ(電極)が設けられている。チップ状部品の搭載には、別途ダイボンド用フィルム状接着剤や、流動性の接着剤組成物が用いられる。
(第2のシート)
接着性樹脂層付シートの接着性樹脂層が感圧接着剤層である場合には、接着性樹脂層付シートをピックアップシートとして用いることが好ましい。本発明の接着性樹脂層付シートは、上述した特異な基材を用いるため、特に表面保護シートを加熱して剥離した場合のチップの整列性を維持することに優れ、またピックアップ適性、エキスパンド適性が良好である。ピックアップシートが表面保護シート上のチップに貼付される際は、ピックアップシートは、表面保護シートの剥離によってチップの移動や脱落を防止する程度の接着力を有する。表面保護シートの剥離後には、ピックアップシート上のチップをピックアップする。この際、吸引コレットなどを用いて、ピックアップシートからチップをピックアップする。また、感圧接着剤層がエネルギー線硬化性を有する場合には、感圧接着剤層にエネルギー線を照射し、粘着力を低下させることで、チップのピックアップがより容易になる。また、チップのピックアップ時には、チップ同士の間隔を離間するために、ピックアップシートにチップが固定された状態でピックアップシートをエキスパンドすることが好ましい。エキスパンドによりチップ間隔が離間し、チップの認識が容易になり、またチップ同士の接触による破損も低減され歩留りも向上する。
(第2のシートを用いた半導体装置の製造方法)
第1のシートと同様に、第2のシートの利用方法を説明する。まず、チップ状部品工程用支持体上に整列した、チップ状部品に個片化された板状部材を接着性樹脂層付シートの接着性樹脂層に貼付する。次いで、チップ状部品工程用支持体を剥離する。加熱しながらチップ状部品工程用支持体をチップ状部品から剥離することで、チップ状部品工程用支持体におけるチップ状部品の固定手段として好ましく用いられる粘着剤が破断に耐える傾向がある。そのため、チップ状部品上への粘着剤の残渣が発生しにくくなる。加熱は通常40〜90℃の範囲で行う。そして、該シートをリングフレームで固定する。
本発明の接着性樹脂層付シートを用いると、このような加熱処理を経たとしても、チップ整列性が悪化しにくい。したがって、チップ同士の衝突が防止され、また、チップ状部品の検出不良によるピックアップ工程の不具合が発生しにくくなる。
次いで、本発明に係る接着性樹脂層付シートを、必要に応じてエキスパンドし、各チップ状部品の間隔を離間させる。
その後、チップ状部品をピックアップする。チップ状部品のピックアップ方法は特に限定されず、吸引コレットを用いたピックアップ方法が挙げられる。
吸引コレットを用いたピックアップ方法としては、突き上げ針を用いてチップ状部品の感圧接着剤層からの剥離を促進させ、その後、吸引コレットによりピックアップする方法が挙げられる。また、ダイボンダーを用いてスライダーによりチップ状部品の感圧接着剤層からの剥離を促進させ、その後、吸引コレットによりピックアップしてもよい。
吸引コレットによるピックアップは、具体的には、チップ状部品の位置をセンサーなどで検出して、吸引コレットを左右に移動して位置決めして下降させることによって、チップ状部品が個々に吸引されてピックアップされる。
その後、別途用意したTABテープなどの電子部品実装用フィルムキャリアテープなどへのダイボンディング(実装)工程を経て、半導体装置が製造される。なお、接着性樹脂層(粘着剤層)がエネルギー線硬化性を有する場合には、ピックアップ工程の前に、接着性樹脂層に基材側からエネルギー線を照射し、接着性樹脂層の粘着力を低下させチップを剥離しやすくすることが好ましい。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例において、各評価は次のように行った。
<基材の収縮率>
基材を4.5mm×15mm幅にカットし、熱機械分析装置(BRUKER社製 TMA4000SA)にて熱収縮率の測定を行った。2gの一定荷重で引張ながら70℃/1分間加熱を行い、下記の計算式で熱収縮率(%)を算出した。
熱収縮率 =(加熱前の基材長さ(15mm)−加熱後の基材長さ)/加熱前の基材長さ(15mm)×100
<基材の剛軟度>
JIS L1086:1983に記載の45°カンチレバー法に準拠して測定した。
<基材のヤング率>
基材のヤング率は、万能引張試験機(オリエンテック社製テンシロンRTA−T−2M)を用いて、JIS K7161:1994に準拠して、23℃、湿度50%の環境下において引張速度200mm/分で測定した。
<基材の厚み>
基材の厚みは、定圧厚さ計(TECLOCK社製PG−02)を用いて測定した。
<チップ整列性>
(1)先ダイシング済みチップの作成
直径200mm、厚み720μmの鏡面研磨したシリコンウエハにダイシング装置(DFD−6361、ディスコ社製)を用い、ウエハに切り込み深さ70μm、チップサイズ5mm×5mmの溝を形成した。
次いで、表面保護シート(Adwill E−3125KL、リンテック社製)を、溝を形成した面に貼付した。
その後、裏面研削装置(DGP-8760、ディスコ社製)を用いて、厚さ50μmになるまでウエハの裏面研削を行い、ウエハをチップへ分割し、チップ群を得た。その表面保護シート面に紫外線照射装置(RAD−2000m/12、リンテック社製)を用い紫外線照射を行った(照度220mW/cm、光量380mJ/cm)。
(2)接着性樹脂層付シートの貼付と表面保護シートの剥離
まず、実施例または比較例で作製した接着性樹脂層付シートから剥離フィルム(重剥離タイプ)を除去した。
次いで、テープマウンター(RAD2700F/12、リンテック社製)を用いて、チップ群と同心円となるように、接着性樹脂層付シートの接着性樹脂層がチップと接し、リングフレームに粘着部材が接するようにそれぞれ貼付した。この時チップを固定するための吸着テーブルの温度は、50℃とし、接着性樹脂層が同温度に近づき軟化するようにした。
なお、実施例3の接着性樹脂層付シートの貼付に際しては、リングフレームに再剥離性粘着剤層が接するようにして行った。また、実施例4の接着性樹脂層付シートの貼付に際しては、リングフレームとチップのいずれにも接着性樹脂層が接するようにして行い、チャックテーブルを50℃とする加熱操作を行わなかった。
続いて、表面保護シート上のチップ及びリングフレームに貼付された接着性樹脂層付シートを剥離ユニットへ搬送し、表面保護シートを剥がした。この時接着性樹脂層付シートの貼付されたチップを固定するための吸着テーブルの温度は50℃とし、表面保護シートを同温度に近づけて加熱剥離を行った。
(3)評価
フルカットレーザー装置(DFL7160、ディスコ社製)中のウエハアライメントユニットを用いて、走査方向において隣接するチップの、走査方向と垂直な方向のズレ距離を測定した。測定間隔は走査方向に5mm間隔とし、全ラインを測定して下記の基準で判定した。
A(良好):ズレ距離の最大値の値が、15μm未満である。
B(不良):ズレ距離の最大値の値が、15μm以上である。
<エキスパンド性>
(1)常温でのエキスパンド
上述の<チップ整列性>で作製したチップに貼付された接着性樹脂層付シートの接着性樹脂層に、紫外線照射装置(リンテック社製、RAD2000m/12)を用いて基材側から紫外線を照射(220mW/cm、120mJ/cm)した。次いで、フルカットレーザー装置(DFL7160、ディスコ社製)により接着性樹脂層を切断した。
続いて、エキスパンド装置(株式会社ジェイシーエム製、ME−300シリーズ)を使用して、温度23℃、拡張速度50mm/秒、拡張量6mmの条件で、チップを貼付した接着性樹脂層付シートをエキスパンドした。エキスパンドによりシートが拡張できた場合を「A」、シートを拡張できない場合を「B」とした。
なお、チップ整列性の評価がBであり、レーザーソーによる接着性樹脂層の切断において不具合が生じたものについては、本評価を行わなかった。
(2)クールエキスパンド
上述の<チップ整列性>で作製したチップに貼付された接着性樹脂層付シートに、紫外線照射装置(リンテック社製、RAD2000m/12)を用いて基材側から紫外線を照射(220mW/cm、120mJ/cm)した。次いで、ダイセパレーター(DDS2300、ディスコ社製)を使用して、温度0℃、拡張速度200mm/秒、拡張量6mmの条件で、チップに貼付された接着性樹脂層付シートをエキスパンドした。エキスパンドによりシートが拡張できた場合を「A」、シートを拡張できなかった場合を「B」とした。
<ピックアップ性>
上述の(1)常温でのエキスパンドの評価を行った後のチップに貼付された接着性樹脂層付シートから、ダイボンダー(キヤノンマシナリー社製、Bestem−D02)を用いてチップをピックアップした。ピックアップ性は、チップ割れやチップ欠けが発生することなくチップを基材からピックアップできた場合を「A」、ピックアップ時にチップ割れやチップ欠けが発生した場合を「B」、ピックアップ時にチップ割れやチップ欠けが発生しピックアップ不可の場合を「C」と評価した。同様の方法により、上述の(2)クールエキスパンドの評価を行った場合についてもピックアップ性の評価を行った。
なお、チップ整列性の評価がBであり、レーザーソーによる接着性樹脂層の切断において不具合が生じたものについては、本評価を行わなかった。また、エキスパンド性の評価においてシートが拡張できたものについてのみ本評価を行った。
<接着性樹脂組成物>
(A)バインダーポリマー成分:n−ブチルアクリレート55質量部、メチルアクリレート10質量部、グリシジルメタクリレート20質量部、及び2−ヒドロキシエチルアクリレート15質量部からなるアクリルポリマー(重量平均分子量:90万、ガラス転移温度:−28℃)/100質量部
(B−1)固体エポキシ樹脂:多官能系エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製 EPPN―502H)/330質量部
(B−2)液状エポキシ樹脂:アクリル粒子を20質量%含有するビスフェノールA型エポキシ樹脂(株式会社日本触媒製 アクリセットBPA328)/330質量部
(B−3)硬化剤:ノボラック型フェノール樹脂(昭和高分子株式会社 ショウノールBRG―556)/300質量部
(B−4)エネルギー線重合性化合物:ジシクロペンタジエンジメトキシジアクリレート(日本化薬株式会社製 KAYARAD R−684)/150質量部
(D)硬化促進剤:イミダゾール(四国化成工業株式会社製 キュアゾール2PHZ)/1質量部
(E)シランカップリング剤(三菱化学株式会社製 MKCシリケートMSEP2)/15質量部
(F)光重合開始剤:α−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製 イルガキュア184)/5質量部
(G)無機充填材:株式会社アドマテックス製 アドマファインSC2050/200質量部
(実施例1)
接着性樹脂組成物の上記各成分を上記配合量で配合した。また、剥離フィルムとして、片面に剥離処理を行ったポリエチレンテレフタレートフィルム(リンテック社製 SP−P502010、厚さ50μm)を用意した。
基材として、低密度ポリエチレンからなる層(日本ポリエチレン株式会社製 ノバテックLC520(密度:0.923g/cm、MFR:3.6g/10分、厚み:8μm))と、ポリプロピレンからなる層(ホモポリプロピレン樹脂(プライムポリマー社製 プライムポリプロF−300SP(密度:0.90g/cm、MFR:3.0g/10分))及びスチレン・エチレンブチレン・スチレンブロック共重合体(JSR株式会社製 ダイナロン8601P(密度:0.89g/cm3、MFR:3.5g/10分))の混合物、厚み:60μm)と、低密度ポリエチレンからなる層(厚みが12μmであること以外は上記と同じ)とからなる積層体を用意した。
なお、原料樹脂のMFRは、JIS K7210:1999に準拠した温度190℃(ポリエチレン系樹脂)、230℃(ポリプロピレン系樹脂)、あるいは温度230℃(スチレン−ブタジエン共重合体水素添加物)で、荷重21.18Nにて測定したものである。
上記の剥離フィルム上に上記接着性樹脂組成物のメチルエチルケトン溶液(固形濃度61重量%)を、乾燥後20μmの厚みになるように塗布、乾燥(乾燥条件:オーブンにて100℃、3分間)して、剥離フィルム上に接着性樹脂層を形成した。上記の接着性樹脂層を上記基材の厚み8μmの低密度ポリエチレンからなる層側に貼り合わせ、剥離フィルムを除去し、基材上に接着性樹脂層を形成し、接着性樹脂層付シートを得た。
また、芯材として、上記基材と同一の積層体を用意した。軽剥離タイプの剥離フィルム(リンテック社製、商品名SP−PET3801、厚み38μm)の剥離処理面に、強粘着タイプのアクリル系粘着剤(リンテック社製、PA−T1)を乾燥膜厚が5μmとなるように塗布乾燥し、上記の芯材と貼り合わせて片面粘着テープを得た。
アクリル系粘着剤(n−ブチルアクリレートとアクリル酸との共重合体(n−ブチルアクリレート/アクリル酸=90/10(質量比)、重量平均分子量:600,000、ガラス転移温度:−44℃))100質量部と、分子量7000のウレタンアクリレートオリゴマー200質量部と、架橋剤(イソシアネート系)10質量部と、エネルギー線硬化反応開始剤(ベンゾフェノン系)10質量部とを混合し、エネルギー線硬化型粘着剤組成物を作成した。
次いで、上記エネルギー線硬化型粘着剤組成物を重剥離タイプの剥離フィルム(リンテック社製、商品名SP−PET3811、厚み38μm)の剥離処理面に塗布、乾燥(90℃、1分)し、厚さ5μmのエネルギー線硬化型粘着剤層を得、上記の片面粘着テープの芯材側に貼り合わせて両面粘着テープを作製した。この両面粘着テープは後に粘着部材となるものであり、その厚さは90μmである。
両面粘着テープの剥離フィルム(軽剥離タイプ)からエネルギー線硬化型粘着剤層までの層を、剥離フィルム(重剥離タイプ)のみを残すようにして直径220mmの円形に打ち抜き、この円形部分を除去した。次いで、円形部分の外周の剥離フィルム(軽剥離タイプ)を剥離し、露出した強粘着タイプのアクリル系粘着剤面を上記の接着性樹脂層付シートの接着性樹脂層に貼り合わせた。
続いて先に打ち抜いた円形部分に同心円になるように、基材からエネルギー線硬化型粘着剤層までの層を、剥離フィルム(重剥離タイプ)のみを残すようにして直径270mmの円形に打ち抜き、その外周部分を除去した。このようにして、接着性樹脂層付シートの外周部に幅が25mmの粘着部材を設けた。この接着性樹脂層付シートを用いて、各評価を行った。結果を表1に示す。なお、接着性樹脂層は常温で感圧接着性を有しておらず、比較のため、<チップ整列性>の評価と同じ条件で、加熱を行わずにチップに接着性樹脂層を貼付したところ、チップに接着性樹脂層が貼り付いていないために、表面保護シートを剥がすことができなかった。
(実施例2)
芯材として、塩化ビニルフィルム(厚み:80μm)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、外周部に粘着部材が設けられた接着性樹脂層付シートを作製した。結果を表1に示す。
(実施例3)
アクリル粘着剤(n-ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、および2−ヒドロキシルエチルアクリレートを単量体とする共重合体、重量平均分子量:90万、ガラス転移温度:−59℃)100質量部に対して、架橋剤として芳香族性ポリイソシアネート(日本ポリウレタン工業株式会社製 コロネートL)20質量部とを配合し、再剥離性粘着剤組成物を得た。
上記再剥離性粘着剤組成物のメチルエチルケトン溶液(固形分濃度30重量%)を、剥離フィルム(SP−PET381031、リンテック株式会社製)上に乾燥後10μmの厚みになるように塗布、乾燥(乾燥条件:オーブンにて100℃、1分間)して、実施例1と同じ基材の厚み8μmの低密度ポリエチレンからなる層側に貼り合わせることで、基材上に再剥離性粘着剤層を形成し、剥離フィルムを除去した。
剥離フィルム(SP−PET3811、リンテック株式会社製)上に、上記接着性樹脂組成物のメチルエチルケトン溶液(固形濃度61重量%)を、乾燥後20μmの厚みになるように塗布、乾燥(乾燥条件:オーブンにて100℃、1分間)して、剥離フィルム上に接着性樹脂層を形成し、他の剥離フィルム(SP−PET3801、リンテック株式会社製)と貼り合わせた。次いで、他の剥離フィルムおよび接着性樹脂層を、剥離フィルム(上記のSP−PET3811)を残して直径200mmの円形に打ち抜いた。円形部分を残して、外周部分の他の剥離フィルムおよび接着性樹脂層を除去した。円形部分の他の剥離フィルムを除去し、円形部分の接着性樹脂層を露出させた後、上述のとおり作製した基材上の再剥離性粘着剤層と貼り合わせ、基材および再剥離粘着剤層を、剥離フィルムを残して、接着性樹脂層と同心円となるように直径222mmの円形に打ち抜いた。最後に剥離フィルムを除去して接着性樹脂層付シートを得た。結果を表1に示す。
(実施例4)
アクリル系粘着剤(n−ブチルアクリレートとアクリル酸との共重合体(n−ブチルアクリレート/アクリル酸=90/10(質量比)、重量平均分子量:600,000、ガラス転移温度:−44℃))100質量部と、分子量7000のウレタンアクリレートオリゴマー200質量部と、架橋剤(イソシアネート系)10質量部と、反応開始剤(ベンゾフェノン系)10質量部とを混合し、エネルギー線硬化型感圧接着剤層形成用組成物を得た。剥離フィルム(SP−PET381031、リンテック社製)上にこの組成物を乾燥後の厚みが10μmとなるように塗布し、90℃、1分間の加熱乾燥を行い、感圧接着剤層を形成した。剥離フィルム上の感圧接着剤層を、実施例1と同じ基材の厚み8μmの低密度ポリエチレンからなる層側に貼り合わせた後、剥離フィルムを除去して、接着性樹脂層が感圧接着剤層である接着性樹脂層付シート(粘着シート)を得た。結果を表1に示す。
(実施例5)
基材及び芯材として、それぞれ同じ低密度ポリエチレンからなる層(日本ポリエチレン株式会社製 ノバテックLC520(密度:0.923g/cm、MFR:3.6g/10分、厚み:10μm))と、ポリプロピレンからなる層(ホモポリプロピレン樹脂(プライムポリマー社製 プライムポリプロF−300SP(密度:0.90g/cm、MFR:3.0g/10分)):スチレン・エチレンブチレン・スチレンブロック共重合体(JSR株式会社製 ダイナロン8601P(密度:0.89g/cm3、MFR:3.5g/10分))=70:30(質量比)、厚み:80μm)と、低密度ポリエチレンからなる層(同上)とからなる積層体を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、外周部に粘着部材が設けられた接着性樹脂層付シートを作製した。結果を表1に示す。
(比較例1)
基材として、ポリプロピレンフィルム(厚み:100μm、ヤング率:500MPa)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、外周部に粘着部材が設けられた接着性樹脂層付シートを作製した。結果を表1に示す。
(比較例2)
基材として、低密度ポリエチレンフィルム(厚み:100μm、ヤング率:150MPa)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、外周部に粘着部材が設けられた接着性樹脂層付シートを作製した。結果を表1に示す。
(比較例3)
基材として、ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚み:100μm、ヤング率:4000MPa)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、外周部に粘着部材が設けられた接着性樹脂層付シートを作製した。結果を表1に示す。
(比較例4)
基材として、エチレン−メタクリル酸共重合体フィルム(厚み:80μm、ヤング率:120MPa)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、外周部に粘着部材が設けられた接着性樹脂層付シートを作製した。結果を表1に示す。
Figure 0005684948

Claims (12)

  1. 基材と、該基材上に積層された接着性樹脂層とからなり、
    70℃で1分間加熱の後の基材のMD方向及びCD方向における収縮率が−0.5〜0.5%であり、
    基材の剛軟度が80〜120mmであり、
    基材が、低密度ポリエチレンフィルムとポリプロピレンフィルムとからなる積層体である接着性樹脂層付シート。
  2. 基材と、該基材上に積層された接着性樹脂層とからなり、
    70℃で1分間加熱の後の基材のMD方向及びCD方向における収縮率が−0.5〜0.5%であり、
    基材の剛軟度が80〜120mmであり、
    基材が、低密度ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム及び低密度ポリエチレンフィルムをこの順に積層してなる積層体である接着性樹脂層付シート。
  3. 基材のヤング率と基材の厚みとの積が1.0×10N/m以下である請求項1または2に記載の接着性樹脂層付シート。
  4. 基材と、該基材上に積層された接着性樹脂層とからなり、
    70℃で1分間加熱の後の基材のMD方向及びCD方向における収縮率が−0.5〜0.5%であり、
    基材の剛軟度が80〜120mmであり、
    基材のヤング率と基材の厚みとの積が1.0×10 N/m以下であり、
    基材が、低密度ポリエチレンフィルムとポリプロピレンフィルムとからなる積層体である接着性樹脂層付シート。
  5. 基材が、低密度ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム及び低密度ポリエチレンフィルムをこの順に積層してなる積層体である請求項4に記載の接着性樹脂層付シート。
  6. 接着性樹脂層が樹脂膜形成層である請求項1〜5のいずれかに記載の接着性樹脂層付シート。
  7. 樹脂膜形成層が、バインダーポリマー成分(A)及び硬化性成分(B)を含む請求項6に記載の接着性樹脂層付シート。
  8. 樹脂膜形成層が、熱接着性を有する請求項6または7に記載の接着性樹脂層付シート。
  9. 樹脂膜形成層が、再剥離性粘着剤層を介して基材上に積層されている請求項6〜8のいずれかに記載の接着性樹脂層付シート。
  10. 接着性樹脂層が感圧接着剤層である請求項1〜5のいずれかに記載の接着性樹脂層付シート。
  11. 請求項1〜10のいずれかに記載の接着性樹脂層付シートの接着性樹脂層に、チップ状部品を貼付する工程、及び、
    該チップ状部品をピックアップする工程を含む半導体装置の製造方法。
  12. 請求項6〜9のいずれかに記載の接着性樹脂層付シートの接着性樹脂層に、チップ状部品を貼付する工程、
    該チップ状部品の裏面に該接着性樹脂層を固着残存させて基材から剥離する工程、及び、
    該チップ状部品をダイパッド部上または別のチップ状部品上に該接着性樹脂層を介して載置する工程を含む半導体装置の製造方法。

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