JP6703485B2 - 半導体ウエハ加工用シート用基材、半導体ウエハ加工用シート、および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
Silicon Via(TSV)への移行が一部の分野では行われている。こうしたフリップチップ実装等におけるチップの積層・接着への要求に応えて、他のチップやフィルム基板に対して、接着剤を用いて電極付きチップを固定する方法が提案されている。
(1)樹脂層(A)と、前記樹脂層(A)の一方の面上に積層された樹脂層(B)とを備える半導体ウエハ加工用シート用基材であって、前記半導体ウエハ加工用シート用基材の一方の面は前記樹脂層(B)の面からなり、前記樹脂層(A)は、ビカット軟化点が50℃以上87℃以下の熱可塑性エラストマーを含有し、前記樹脂層(B)は、ビカット軟化点が91℃以上220℃以下の熱可塑性エラストマーを含有し、前記半導体ウエハ加工用シート用基材の厚さtおよび前記樹脂層(A)の厚さtAは、下記式(i)および(ii)を満たすことを特徴とする半導体ウエハ加工用シート用基材。
t≦150μm (i)
tA/t≧78% (ii)
1.半導体ウエハ加工用シート
図1に示されるように、本発明の一実施形態に係る半導体ウエハ加工用シート1は、半導体ウエハ加工用シート用基材(基材)2および粘着剤層3を備える。本発明の一実施形態に係る半導体ウエハ加工用シート1の具体的な適用例として、ダイシングシートが挙げられる。本明細書において、「ダイシングシート」には、ダイシング・ダイボンディングシート、半導体ウエハの裏面を保護するためのフィルムを粘着剤層3の基材2に対向する面と反対側の面上に有するもの、リングフレームを貼付するための別の基材および粘着剤層を有するものも含まれるものとする。本明細書において「ダイシング」には、ブレードダイシングのほか、ステルスダイシング(登録商標)のようなブレードを用いることなく半導体ウエハを個片化する場合も含まれるものとする。本明細書における「シート」には「テープ」の概念も含まれるものとする。
本実施形態に係る半導体ウエハ加工用シート1の基材2は、少なくとも2層の積層構造を有する。図1に示される基材2は、もっとも簡単な例として、樹脂層(A)および樹脂層(B)からなる2層構造となっている。
樹脂層(A)は、ビカット軟化点が50℃以上87℃以下の熱可塑性エラストマーを含有する。本明細書において、ビカット軟化点は、JIS K6922−2:2010に準拠して測定された温度を意味する。
樹脂層(B)は、ビカット軟化点が91℃以上220℃以下の熱可塑性エラストマーを含有する。ビカット軟化点が91℃以上220℃以下の熱可塑性エラストマーを樹脂層(B)が含有することにより、半導体ウエハ加工用シート1が加熱されたときに基材2が作業テーブルなどに融着する現象を生じにくくすることができる。
本発明の一実施形態に係る基材2は、図2に示されるように、樹脂層(A)における樹脂層(B)に対向する面と反対側の面に樹脂層(C)を有していることが好ましい。
基材2の厚さt(単位:μm)は150μm以下である。一般に、半導体加工用シートの基材が厚い場合には、基材を収縮させるために要する熱量が多くなる。このため、基材が過度に厚い場合には基材が適切な復元性を有することが困難となることがある。本発明の一実施形態に係る半導体加工用シート1の基材2はその厚さが150μm以下であることから、基材2を過度に加熱することなく基材2を収縮させることが可能である。この基材2の加熱による収縮性を高める観点から、基材2の厚さt(単位:μm)は、140μm以下であることが好ましく、130μm以下であることがより好ましく、120μm以下であることが特に好ましい。
tA/t≧78% (1)
tA/t≧80% (2)
tA/t≧83% (3)
tA/tの上限としては、97%以下であることが好ましく、95%以下であることがさらに好ましい。また、基材2の性能を安定的に得る観点から、tA/tを85%未満としてもよい。
3%<(tB+tC)/t<22% (4)
また、基材2の性能を安定的に得る観点から、(tB+tC)/tを15%以上としてもよい。なお、基材2が樹脂層(C)を有しない場合は、tB/tについて、同様のことが言える。
基材2を構成する上記の樹脂層(A)および樹脂層(B)さらに必要に応じて設けられる樹脂層(C)(以下、これらの層を総称する際には、「樹脂層(A)等」という。)の各層の層間には樹脂層(A)等以外の層が別途設けられていてもよく、基材2における最外層は樹脂層(A)等以外の層から構成されていてもよい。たとえば、樹脂層(A)と樹脂層(B)との間に類似の材質の層を配置することで各層間の密着性を向上させたり、基材2の生産性を向上させたりすることが可能となる。また、基材2に帯電防止性を付与することを目的として帯電防止性を有する層を設けたり、基材2と粘着剤層3との密着性を向上させるために粘着剤層3との隣接面に密着性のよい層を設けたりすることができる。このように、樹脂層(A)等の層以外の層を基材2が備える際には、樹脂層(A)等に基づく機能が阻害されないように、当該層は樹脂層(A)等を構成する材料から構成されていることが好ましい場合もある。基材2には表面処理が施されていてもよい。基材2に表面処理が施されていることにより、粘着剤層3に対する密着性の向上などの効果が得られる場合がある。表面処理の種類は目的に応じて適宜設定される。表面処理の具体例として、コロナ処理、プラズマ処理、プライマー処理などが挙げられる。
基材2の製造方法は特に限定されない。Tダイ法、丸ダイ法、インフレーション法等の溶融押出法;カレンダー法;乾式法、湿式法等の溶液法などが例示され、いずれの方法でもよい。生産性高く基材2を製造する観点から、溶融押出法またはカレンダー法を採用することが好ましい。これらのうち、溶融押出法により製造する場合には、樹脂層(A)を形成するための樹脂組成物および樹脂層(B)を形成するための樹脂組成物、さらには必要に応じ樹脂層(C)を形成するための樹脂組成物を用いて、共押出成形により、積層構造を有する基材を製造すればよい。得られた基材2に対して、必要に応じ、前述のコロナ処理などの表面処理が施されてもよい。
半導体ウエハ加工用シート1における基材2以外の構成要素として、基材2の一方の面上に配置された粘着剤層3、およびこの粘着剤層3の基材2に対向する側と反対側の面、つまりワークまたは改質ワークに貼付されるための面を保護するための剥離シートが例示される。
粘着剤層3を構成する粘着剤としては、特に限定されない。例えば、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の粘着剤が用いられ、また、エネルギー線硬化型(紫外線硬化型を含む)や加熱発泡型や加熱硬化型の粘着剤であってもよい。このような粘着剤としては、例えば、特開2011−139042号公報に記載されているものを用い得る。また、本発明の一実施形態に係る半導体加工用シート1がダイシング・ダイボンディングシートとして使用される場合には、ウエハ固定機能とダイ接着機能とを同時に兼ね備えた粘接着剤、熱可塑性接着剤、Bステージ接着剤等が用いられる。
粘着剤層3を保護するための剥離シートは任意である。
剥離シートとして、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリブテンフィルム、ポリブタジエンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、塩化ビニル共重合体フィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリウレタンフィルム、エチレン酢酸ビニルフィルム、アイオノマー樹脂フィルム、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体フィルム、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体フィルム、ポリスチレンフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリイミドフィルム、フッ素樹脂フィルム等を用いることができる。また、これらの架橋フィルムを用いてもよい。さらに、これらのフィルムの複数が積層された積層フィルムであってもよい。
本発明の一実施形態に係る半導体ウエハ加工用シート1は、JIS K7136:2000(ISO 14782:1999)に規定されるヘイズが、粘着剤層よりも基材に近位な面を入射面としたときに、0.01%以上15%以下であることが好ましい。当該ヘイズが15%以下であることにより、半導体ウエハ加工用シート1にレーザー光が入射された場合に、その入射されたレーザー光の有効活用が可能となる。半導体ウエハ加工用シート1に入射されたレーザー光を有効に活用することをより安定的に実現する観点から、上記のヘイズは、10%以下であることがより好ましい。半導体ウエハ加工用シート1に入射されたレーザー光の有効活用の観点からは、上記のヘイズの下限は設定されない。製造安定性を高める観点などから、上記のヘイズは0.01%以上程度とすることが好ましい。
上記の基材2および粘着剤層3を備える半導体ウエハ加工用シート1の製造方法は特に限定されない。
本発明の一実施形態に係る半導体ウエハ加工用シート1を用いる半導体装置の製造方法の一例について、以下説明する。
まず、本発明の一実施形態に係る半導体ウエハ加工用シート1の粘着剤層3側の面を、半導体ウエハの一の面に貼付するマウント工程を行う。本発明の一実施形態に係る半導体ウエハ加工用シート1を用いる半導体装置の製造方法は、フリップチップ用、TSV用などの表面に電極を有する半導体ウエハから、半導体装置を製造する場合に適している。マウント工程の実施は、いわゆる貼付装置を使用すればよい。マウント工程の際に、半導体ウエハ加工用シート1の粘着剤層3側の面における、半導体ウエハが貼着している領域の外周側の領域には、リングフレームが貼付される。平面視で、リングフレームと半導体ウエハとの間には粘着剤層3が露出した領域が、周縁領域として存在する。
熱ラミネート工程では、まず、半導体ウエハ加工用シート1における樹脂層(B)からなる面が接触面になるように半導体ウエハ加工用シート1をテーブル上に載置する。次に、半導体ウエハ加工用シート1の粘着剤層3の面が貼付された半導体ウエハにおける、半導体ウエハ加工用シート1に対向する面と反対側の面に、感熱性を有するフィルム状の接着剤を加熱積層(熱ラミネート)する。半導体ウエハが表面に電極を有する場合、通常、半導体ウエハにおける、半導体ウエハ加工用シート1に対向する面と反対側の面には、電極が存在する。
エキスパンド工程では、半導体ウエハ加工用シート1を伸長することにより、フィルム状の接着剤が積層された半導体ウエハを分割する。その結果、半導体ウエハ加工用シート1の粘着剤層3上には、半導体ウエハが分割してなるチップが貼着した状態となる。エキスパンド工程における具体的な条件は限定されない。例えば、半導体ウエハ加工用シート1を伸長する際の温度は、常温であってもよいし、低温(具体例として0℃程度が挙げられる。)であってもよい。このエキスパンド工程により、通常、半導体ウエハ加工用シート1の周縁領域(平面視でリングフレームと一群のチップとの間の領域)には弛みが生じる。
上記のエキスパンド工程が開始されるまでに、半導体ウエハの内部に設定された焦点に集束されるように赤外域のレーザー光を照射して、半導体ウエハ内部に改質層を形成する改質層形成工程が行われる。半導体ウエハに対して改質層形成工程が行われてからマウント工程が行われてもよいし、マウント工程を経て半導体加工用シート1上に積層された状態にある半導体ウエハに対して改質層形成工程が行われてもよい。あるいは、熱ラミネート工程を経て、一方の面上にフィルム状の接着剤が積層された半導体ウエハに対して改質層形成工程が行われてもよい。熱ラミネート工程後に改質層形成工程が実施される場合には、赤外域のレーザー光は、半導体加工用シート1越しに半導体ウエハに照射される。
シュリンク工程では、半導体加工用シート1の周縁領域を加熱する。ここで、周縁領域は、上記のエキスパンド工程により得られた、フィルム状の接着剤が積層された半導体ウエハの分割体からなるチップが貼着している半導体ウエハ加工用シート1における、チップが貼付された領域よりも外周側に位置する領域と定義されうる。半導体加工用シート1の周辺領域を加熱することにより、この周縁領域に位置する基材2が収縮し、エキスパンド工程で生じた半導体ウエハ加工用シート1の弛み量を低減させることが可能となる。シュリンク工程における加熱方法は限定されない。熱風を吹き付けてもよいし、赤外線を照射してもよいし、マイクロ波を照射してもよい。
こうして、シュリンク工程により半導体ウエハ加工用シートを復元させたら、半導体ウエハ加工用シート1に貼着しているチップを個別に半導体ウエハ加工用シート1から分離させて、チップを半導体装置として得るピックアップ工程を行う。
以上の製造方法を実施することにより、本発明の一実施形態に係る半導体ウエハ加工用シート1を用いて、半導体装置を製造することができる。
(1)基材の製造
熱可塑性エラストマーの一種であるエチレン−酢酸ビニル共重合体(東ソー社製「ウルトラセン540」、ビカット軟化点72℃、23℃での引張弾性率:80MPa、以下、「熱可塑性エラストマー(A1)」という。)を、樹脂層(A)を形成するための材料として用意した。
ブチルアクリレート/メチルメタクリレート/2−ヒドロキシエチルアクリレート=62/10/28(質量比)を反応させて得られたアクリル粘着性重合体と、該アクリル粘着性重合体100g当たり30gのメタクリロイルオキシエチルイソシアネート(MOI)(2−ヒドロキシエチルアクリレートに対して0.8当量に相当する。)とを反応させて、エネルギー線硬化型粘着性重合体を得た。得られたエネルギー線硬化型粘着性重合体100質量部、光重合開始剤としてイルガキュア184(BASF社製)3質量部、および架橋剤としてコロネートL(日本ポリウレタン工業社製)4.3質量部を溶媒中で混合し、粘着剤組成物を得た。
剥離フィルム(リンテック社製「SP−PET3811」)の剥離上に、上記の粘着剤組成物を塗布し、次いで、加熱による粘着剤組成物の乾燥を行い、粘着剤組成物の塗膜と剥離フィルムとの積層体を得た。後に粘着剤層となるこの塗膜の厚さは20μmであった。この積層体における塗膜側の面と、上記の基材の樹脂層(A)側の面とを貼合することで、半導体ウエハ加工シートを得た。
熱可塑性エラストマーの一種であるエチレン−メタクリル酸共重合体(三井・デュポン社製「ニュクレルN0903HC」、ビカット軟化点82℃、23℃での引張弾性率:140MPa、以下、「熱可塑性エラストマー(A2)」という。)を、樹脂層(A)を形成するための材料として用いたこと以外は、実施例1と同様にして、半導体ウエハ加工シートを得た。
熱可塑性エラストマー(B1)からなる樹脂層(B)を形成するための材料、熱可塑性エラストマー(A1)からなる樹脂層(A)を形成するための材料、および熱可塑性エラストマー(B1)からなる樹脂層(B)を形成するための材料を、小型Tダイ押出機(東洋精機製作所社製「ラボプラストミル」)によって共押出成形し、樹脂層(B)、樹脂層(A)および樹脂層(B)の3層構造を有し、表1に示される総厚および層厚比を有する基材を得た。本例で基材背面に該当する、樹脂層(B)の露出した一方の面の算術平均粗さRaは、0.09μmであった。なお、本例は基材2が樹脂層(C)を有し、樹脂層(C)の材料及び厚さが樹脂層(B)と同一である場合に該当し、以下、実施例4〜6、比較例3についても同様である。
樹脂層(B)を形成するための材料を、熱可塑性エラストマーの一種である高密度ポリエチレン(日本ポリエチレン社製「ノバテックHD HJ360」、ビカット軟化点122℃、23℃での引張弾性率:800MPa、以下、「熱可塑性エラストマー(B2)」という。)に変更するとともに、総厚を80μmに変更したこと以外は、実施例3と同様にして、半導体ウエハ加工シートを得た。
樹脂層(B)、樹脂層(A)および樹脂層(B)の3層構造における層厚比を表1に示されるように変更したこと以外は、実施例3と同様にして、半導体ウエハ加工シートを得た。
樹脂層(B)を形成するための材料を、熱可塑性エラストマーの一種である低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン社製「ノバテックLD LC525」ビカット軟化点96℃、23℃での引張弾性率:150MPa、以下、「熱可塑性エラストマー(B3)」という。)に変更したこと以外は、実施例5と同様にして、半導体ウエハ加工シートを得た。
熱可塑性エラストマー(A1)からなる樹脂層(A)を形成するための材料を用い、基材を樹脂層(A)単独からなるものとしたこと以外は、実施例1と同様にして、半導体ウエハ加工シートを得た。
熱可塑性エラストマー(B1)からなる樹脂層(B)を形成するための材料を用い、基材を樹脂層(B)単独からなるものとしたこと以外は、実施例1と同様にして、半導体ウエハ加工シートを得た。
樹脂層(B)、樹脂層(A)および樹脂層(B)の3層構造における層厚比を表1に示されるように変更したこと以外は、実施例3と同様にして、半導体ウエハ加工シートを得た。
基材の総厚および樹脂層(A)および樹脂層(B)の2層構造における層厚比を表1に示されるように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、半導体ウエハ加工シートを得た。
貼付装置(リンテック社製「RAD−2700 F/12」)を用いて、8インチサイズで厚さが50μmのシリコンウエハおよびリングフレームに、実施例および比較例で得られた半導体ウエハ加工シートを貼付した。
「A」:基材とテーブル間が融着することなく、テーブルから搬送することが可能であった(非常に良好)
「B」:半導体ウエハ加工シートの基材とテーブルの間に軽度の融着があり、搬送する際にテープがテーブルに引っ張られたが、テーブルから引きはがし搬送することが可能であった(良好)
「C」:半導体ウエハ加工シートの基材がテーブルに融着し、搬送できず装置エラー発生(不良)
実施例および比較例で得られた半導体ウエハ加工シートを、試験例1と同様にして、8インチサイズで厚さが50μmのシリコンウエハおよびリングフレームに貼付した。半導体ウエハ加工シート上のシリコンウエハに、レーザー照射装置(DISCO社製「DFL7360」、レーザー波長:1064nm)を用いて、シリコンウエハ内部で集光するレーザーを、8mm×8mmのチップが形成されるように設定された切断予定ラインに沿って走査させながら照射しシリコンウエハ内部に改質層を形成した。レーザー照射は、半導体ウエハの半導体ウエハ加工シートが貼付されていない面側から行った。
ダイセパレータ(ディスコ社製「DDS2300」)を用いて、引き上げ速度1mm/s、引き上げ量12mmにて、改質層が形成された半導体ウエハ加工シートを面内方向に伸長させて、半導体ウエハ加工シート上のシリコンウエハを分割した。エキスパンド解放後、ドライヤー出力温度220℃、回転速度5mm/°にて熱風により半導体ウエハ加工シートの周辺領域を粘着剤層側から加温し、エキスパンド解放後に生じた弛みが熱収縮によって解消したか否かを目視にて確認した。次の基準により復元性の評価を行った。
「A」:弛みが解消された(非常に良好)
「B」:弛みは完全には解消されなかったが、搬送工程、収納時に装置や器具と接触することはなく、これらの工程の実施が可能であった(良好)
「C」:弛みは解消されず、搬送工程又は収納が不可能であった(不良)
2…基材(半導体ウエハ加工用シート用基材)
(A)…樹脂層(A)
(B)…樹脂層(B)
(C)…樹脂層(C)
3…粘着剤層
Claims (5)
- 半導体ウエハ加工用シートを用いる半導体装置の製造方法であって、
前記半導体ウエハ加工用シートは、
樹脂層(A)と、前記樹脂層(A)の一方の面上に積層された樹脂層(B)とを備える半導体ウエハ加工用シート用基材と、粘着剤層とを備え、
前記半導体ウエハ加工用シート用基材の一方の面は前記樹脂層(B)の面からなり、
前記樹脂層(A)は、ビカット軟化点が50℃以上87℃以下の熱可塑性エラストマーを含有し、
前記樹脂層(B)は、ビカット軟化点が91℃以上220℃以下の熱可塑性エラストマーを含有し、
前記半導体ウエハ加工用シート用基材の厚さtおよび前記樹脂層(A)の厚さtAは、下記式(1)および(2)を満たし、
t≦150μm (1)
tA/t≧78% (2)
前記粘着剤層は、前記半導体ウエハ加工用シート用基材における前記樹脂層(B)からなる前記一方の面とは反対側の面に積層され、
前記半導体装置の製造方法は、
前記半導体ウエハ加工用シートの前記粘着剤層側の面を、半導体ウエハの一の面に貼付するマウント工程、
前記半導体ウエハに貼着している前記半導体ウエハ加工用シートにおける前記樹脂層(B)からなる前記一方の面が接触面になるように前記半導体ウエハ加工用シートをテーブル上に載置し、前記半導体ウエハにおける前記半導体ウエハ加工用シートに対向する面と反対側の面に、感熱性接着用フィルムを加熱積層する熱ラミネート工程、
前記半導体ウエハ加工用シートを伸長して、前記感熱性接着用フィルムが積層された前記半導体ウエハを分割することにより、前記感熱性接着用フィルムが積層された前記半導体ウエハの分割体を備えるチップを得るエキスパンド工程、
前記半導体ウエハ加工用シートにおける前記チップが貼付された領域よりも外周側に位置する領域である周縁領域を加熱して、前記周縁領域に位置する前記半導体ウエハ加工用シート用基材を収縮させるシュリンク工程、および
前記シュリンク工程を経た前記半導体ウエハ加工用シートから、前記チップを個別に分離して前記チップを半導体装置として得るピックアップ工程を備え、
前記エキスパンド工程が開始されるまでに、前記半導体ウエハの内部に設定された焦点に集束されるように赤外域のレーザー光を照射して、前記半導体ウエハ内部に改質層を形成する改質層形成工程が行われること
を特徴とする、半導体装置の製造方法。 - 前記半導体ウエハ加工用シート用基材は、前記樹脂層(A)の他方の面上に積層された樹脂層(C)を備え、前記樹脂層(C)は、ビカット軟化点が91℃以上220℃以下の熱可塑性エラストマーを含有する、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記樹脂層(C)は、前記樹脂層(B)と同一材料から構成される、請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記樹脂層(C)の厚さtCは3μm以上15μm以下である、請求項2または3に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体ウエハ加工用シート用基材における前記樹脂層(B)からなる前記一方の面の算術平均粗さRaは1.0μm以下である、請求項1から4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
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