JP6735270B2 - フィルム状接着剤、接着シートおよび半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
〔1〕重合体成分(A)および熱硬化性成分(B1)を含むフィルム状接着剤であって、
該フィルム状接着剤における重合体成分(A)の含有率が1〜30質量%、熱硬化性成分(B1)の含有率が40〜70質量%であり、
複数のチップ体からなるチップ群に該フィルム状接着剤を貼付し、加熱気体を該フィルム状接着剤に向けて放出することにより該フィルム状接着剤を溶断することに用いられるフィルム状接着剤。
(a)重合体成分(A)及び熱硬化性成分(B1)を含み、重合体成分(A)の含有率が1〜30質量%、熱硬化性成分(B1)の含有率が40〜70質量%であるフィルム状接着剤を複数のチップ体からなるチップ群に貼付する工程、および
(b)加熱気体を該フィルム状接着剤に向けて放出することにより該フィルム状接着剤を溶断する工程。
(c)ワークの表面における領域であって、ワークを個片化した後にチップ体として残る領域以外の領域に溝を設け、ワークの裏面側から溝の底部に到るまでワークの薄化処理を行うことにより前記複数のチップ体からなるチップ群を得る工程。
本発明に係るフィルム状接着剤に少なくとも要求される機能は、(1)シート形状維持性、(2)初期接着性、(3)硬化性である。
なお、フィルム状接着剤が硬化するまでの間、被着体(複数のチップ体からなるチップ群)に仮着させておくための機能である(2)初期接着性は、感圧接着性であってもよく、熱により軟化して接着する性質であってもよい。(2)初期接着性は、通常バインダー成分の諸特性や、後述する無機フィラー(D)の配合量の調整などにより制御される。
重合体成分(A)は、フィルム状接着剤にシート形状維持性を付与することを主目的としてフィルム状接着剤に添加される。
上記の目的を達成するため、重合体成分(A)の重量平均分子量(Mw)は、通常20,000以上であり、20,000〜3,000,000であることが好ましい。重量平均分子量(Mw)の値は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法(ポリスチレン標準)により測定される場合の値である。このような方法による測定は、たとえば、東ソー社製の高速GPC装置「HLC−8120GPC」に、高速カラム「TSK gurd column HXL−H」、「TSK Gel GMHXL」、「TSK Gel G2000HXL」(以上、全て東ソー社製)をこの順序で連結したものを用い、カラム温度:40℃、送液速度:1.0mL/分の条件で、検出器を示差屈折率計として行われる。
重合体成分(A)としては、アクリル系重合体(A1)が好ましく用いられる。アクリル系重合体(A1)とは、後述する(メタ)アクリル酸エステルを重合して形成される構造単位を含む重合体である。アクリル系重合体(A1)における(メタ)アクリル酸エステルを重合して形成される構造単位の割合は、通常40質量%以上、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、特に好ましくは70質量%以上である。なお、アクリル系重合体(A1)に含まれる構造単位の割合は、通常、アクリル系重合体(A1)の重合に用いる全単量体における、各構造単位を形成し得る単量体の比率(仕込み比)に一致する。
(メタ)アクリル酸エステルとしては、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;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る。また、後述する水酸基を有する単量体、カルボキシル基を有する単量体、アミノ基を有する単量体として例示するもののうち、(メタ)アクリル酸エステルであるものを例示することができる。
また、重合体成分(A)として、ポリエステル、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリシロキサン、ゴム系重合体またはこれらの2種以上が結合したものから選ばれる非アクリル系樹脂(A2)の1種単独または2種以上の組み合わせを用いてもよい。このような樹脂としては、重量平均分子量が20,000〜100,000のものが好ましく、20,000〜80,000のものがさらに好ましい。
また、重合体成分(A)として、硬化性重合体成分(AB)を用いてもよい。硬化性重合体成分は、硬化機能官能基を有する重合体である。硬化機能官能基は、互いに反応して三次元網目構造を構成しうる官能基であり、加熱により反応する官能基や、エネルギー線により反応する官能基が挙げられる。なお、硬化性重合体成分(AB)は硬化性を有しているものの、本発明においては重合体成分(A)の概念により総括される事項であり、熱硬化性成分(B1)またはエネルギー線硬化性成分(B2)の概念によっては総括されない事項である。
硬化機能官能基は、硬化性重合体(AB)の骨格となる連続構造の単位中に付加していてもよいし、末端に付加していてもよい。硬化機能官能基が硬化性重合体成分(AB)の骨格となる連続構造の単位中に付加している場合、硬化機能官能基は側鎖に付加していてもよいし、主鎖に直接付加していてもよい。硬化性重合体成分(AB)の重量平均分子量(Mw)は、フィルム状接着剤にシート形状維持性を付与する目的を達成する観点から、通常20,000以上である。
また、上述のアクリル系重合体(A1)と同様の重合体であって、単量体として、エポキシ基を有する単量体を用いて重合したもの(エポキシ基含有アクリル系重合体)であってもよい。このような単量体としては、たとえばグリシジル(メタ)アクリレート等のグリシジル基を有する(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。
エポキシ基含有アクリル系重合体を用いる場合、その好ましい態様はアクリル系重合体(A1)と同様である。
また、たとえば側鎖に水酸基等の官能基Xを有する原料重合体に、官能基Xと反応しうる官能基Y(たとえば、官能基Xが水酸基である場合にはイソシアネート基等)およびエネルギー線照射により反応する官能基を有する低分子化合物を反応させて調製した重合体を用いてもよい。
この場合において、原料重合体が上述のアクリル系重合体(A1)に該当するときは、その原料重合体の好ましい態様は、アクリル系重合体(A1)と同様である。
熱硬化性成分(B1)は、フィルム状接着剤に硬化性を付与することを主目的としてフィルム状接着剤に添加される。熱硬化性成分(B1)は、少なくとも加熱により反応する官能基を有する化合物を含有する。熱硬化性成分(B1)が有する官能基同士が反応し、三次元網目構造が形成されることにより硬化が実現される。熱硬化性成分(B1)は、重合体成分(A)と組み合わせて用いるため、フィルム状接着剤を形成するための接着剤組成物の粘度を抑制し、取り扱い性を向上させる等の観点から、通常その重量平均分子量(Mw)は、10,000以下であり、100〜10,000であることが好ましい。
エポキシ基を有する化合物(B11)(以下、「エポキシ化合物(B11)」ということがある。)としては、従来公知のものを用いることができる。具体的には、多官能系エポキシ樹脂や、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。
熱硬化剤(B12)は、エポキシ化合物(B11)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。
硬化促進剤(B13)を、フィルム状接着剤の熱硬化の速度を調整するために用いてもよい。硬化促進剤(B13)は、特に、熱硬化性成分(B1)として、エポキシ系熱硬化性成分を用いるときに好ましく用いられる。
フィルム状接着剤は、エネルギー線硬化性成分(B2)を含有していてもよい。エネルギー線硬化性成分(B2)は、エネルギー線照射により反応する官能基を有する化合物(B21)を含有し、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。フィルム状接着剤が熱硬化性成分(B1)とエネルギー線硬化性成分(B2)をいずれも含むときは、フィルム状接着剤を熱硬化工程の前にエネルギー線照射により予備硬化することができる。これにより、ダイボンド用のフィルム状接着剤と支持体との界面の密着性を制御したり、ワイヤーボンディング工程など、熱硬化工程よりも前に行われる工程におけるフィルム状接着剤の工程適性を向上させたりすることが可能となる。
エネルギー線硬化性成分(B2)は、エネルギー線照射により反応する官能基を有する化合物(B21)を単独で用いてもよいが、エネルギー線照射により反応する官能基を有する化合物(B21)と光重合開始剤(B22)を組み合わせたものを用いることが好ましい。
エネルギー線照射により反応する官能基を有する化合物(B21)(以下「エネルギー線反応性化合物(B21)」ということがある。)としては、具体的には、ジシクロペンタニルジメチレンジアクリレート、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等のアクリレート系化合物;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等の重合構造を有するアクリレート化合物であって、比較的低分子量のもの;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する。
エネルギー線反応性化合物(B21)に光重合開始剤(B22)を組み合わせることで、重合硬化時間を短くし、ならびに光線照射量を少なくすることができる。
光重合開始剤(B22)の配合割合が0.1質量部未満であると光重合の不足で満足な硬化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、不具合の原因となることがある。
無機物と反応する官能基および有機官能基と反応する官能基を有するカップリング剤(C)を、フィルム状接着剤の被着体に対する接着性、密着性および/またはフィルム状接着剤の凝集性を向上させるために用いてもよい。また、カップリング剤(C)を使用することで、硬化後のフィルム状接着剤の耐熱性を損なうことなく、その耐水性を向上させることができる。このようなカップリング剤としては、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤、シランカップリング剤等が挙げられる。これらのうちでも、シランカップリング剤が好ましい。
このような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トリエトキシシラン、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。
フィルム状接着剤は、無機フィラー(D)を含有していてもよい。無機フィラー(D)をフィルム状接着剤に配合することにより、硬化後のフィルム状接着剤における熱膨張係数を調整することが可能となり、被着体に対して硬化後のフィルム状接着剤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、硬化後のフィルム状接着剤の吸湿率を低減させることも可能となる。
フィルム状接着剤には、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。
フィルム状接着剤がエネルギー線硬化性成分(B2)を含有する場合、加熱硬化前の状態における、80℃におけるフィルム状接着剤の溶融粘度が上記の範囲にあることは、加熱硬化前の状態における、80℃におけるフィルム状接着剤の溶融粘度がエネルギー線照射による硬化前後のいずれかにおいて上記の範囲にあることを意味する。
この場合において、加熱硬化前の状態における、80℃におけるフィルム状接着剤の溶融粘度は、少なくともエネルギー線照射による硬化前に上記の範囲にあることが好ましく、エネルギー線照射による硬化前後のいずれにおいても上記の範囲にあることがより好ましい。
かかる溶媒としては、酢酸エチル、酢酸メチル、ジエチルエーテル、ジメチルエーテル、アセトン、メチルエチルケトン、アセトニトリル、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、ヘプタンなどが挙げられる。
接着シートは、その使用に際して、接着剤層を被着体に接着し、支持体を剥離して、接着剤層を被着体に転写する。本発明に係る接着シートの形状は、テープ状、ラベル状などあらゆる形状をとり得る。支持体は、表面にタックを有しない樹脂フィルムであってもよく、またいわゆるダイシングシート(粘着剤層を備える粘着シート)であってもよい。
次に本発明に係る半導体装置の製造方法について説明する。
本発明に係る半導体装置の製造方法は、重合体成分(A)及び熱硬化性成分(B1)を含み、重合体成分(A)の含有率が1〜30質量%、熱硬化性成分(B1)の含有率が40〜70質量%であるフィルム状接着剤を複数のチップ体からなるチップ群に貼付する工程((a)工程)、及び加熱気体を該フィルム状接着剤に向けて放出することにより該フィルム状接着剤を溶断する工程((b)工程)を含む。以下、例を挙げて説明する。
実施例および比較例で得た接着剤層を、1.5mmを超える最小限の厚さとなるまで積層することにより試料を得た。硬化前のフィルム状接着剤の溶融粘度は、キャピラリーレオメーター(島津製作所社製 CFT−100D)を用いて、試験開始温度50℃、昇温速度10℃/分、試験力50kgf、ダイ穴径0.5mmφ、ダイ長さ1.0mmの条件で測定した。
(1)先ダイシング済みチップの作成
直径300mm、厚み775μm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10mm×10mmとなるべき溝を形成した。
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、裏面研削装置(DGP-8760、ディスコ社製)を用いて、厚さ30μmになるまでウエハの裏面研削を行い、チップへ分割した。
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/cm2、光量380mJ/cm2)。
(2)接着シートの貼付と表面保護シートの剥離
実施例または比較例で作製した接着シートから剥離フィルムを除去したものを、接着剤層がチップと接するように貼付した。この際、チップを60℃に加熱した。
その後、チップ群が個片化される前のウエハの形状に合わせて接着シートを切断し、チップに貼付した接着シートの支持体を剥離した。
続いて、支持体を剥離することにより露出した接着剤層に向けて加熱気体を放出することにより接着剤層を溶断(熱風カット)した。具体的には、気体温度70℃の加熱気体を流量50L/minで放出するノズルを、60℃に加熱した接着剤層上をチップ間のラインに沿って50mm/secの移動速度で移動させることにより熱風カットを行った。
次に、テープマウンター(RAD2700F/12、リンテック社製)を用いて、熱風カットした接着剤層にダイシングシート(リンテック社製、G−18)を貼付した後、剥離ユニットへ搬送し、表面保護シートを剥がした。
熱風カット試験の評価は、顕微鏡による目視確認を行い、熱風を放出したフィルム状接着剤の1ラインにおいて、溶断されていない箇所がない場合を「良好」、溶断されていない箇所があった場合を「不良」とした。
接着剤層(フィルム状接着剤)を構成する各成分を下記に示す。
(AB−1)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質量部および2−ヒドロキシエチルアクリレート15質量部を共重合してなるアクリル系重合体(重量平均分子量:90万、ガラス転移温度:−29℃)
(A1)メチルアクリレート85質量部および2−ヒドロキシエチルアクリレート15質量部を共重合してなるアクリル系重合体(重量平均分子量:45万、ガラス転移温度:9℃)
(AB−2)n−ブチルアクリレート35質量部、エチルアクリレート32質量部、グリシジルメタクリレート3質量部およびアクリロニトリル30質量部を共重合してなるアクリル系重合体(重量平均分子量:70万、ガラス転移温度:−5℃)
(B11−1)ビスフェノールA型エポキシ樹脂(日本触媒社製 BPA328、エポキシ当量:235g/eq)
(B11−2)フェニレン骨格型エポキシ樹脂(日本化薬社製 EPPN−502H、エポキシ当量:167g/eq)
(B11−3)フェニレン骨格型エポキシ樹脂(日本化薬社製 EPPN−501H、エポキシ当量:165g/eq)
(B12−1)ノボラック型フェノール樹脂(昭和高分子製 BRG−556、フェノール性水酸基当量:103g/eq)
(B12−2)ノボラック型フェノール樹脂(明和化成社製 H−4、フェノール性水酸基当量:104g/eq)
(B13)2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール(四国化成工業社製 キュアゾール2PHZ−PW)
(B21)ジシクロペンタニルジメチレンジアクリレート(日本化薬製 KAYARAD R−684)
(B22)1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製 イルガキュア184)
(C)γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン(信越化学社製 KBE−403)
(D)球状シリカ(アドマテックス社製 SC2050MA)
上記各成分を表1に記載の量で配合し、接着剤組成物を得た。得られた組成物のメチルエチルケトン溶液(固形濃度61重量%)を、シリコーンで剥離処理された剥離フィルム(リンテック株式会社製 SP−PET381031)の剥離処理面上に乾燥後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剤層(フィルム状接着剤)を形成し、支持体(ポリオレフィン基材)に接着剤層を転写することで接着シートを得た。
Claims (5)
- 重合体成分(A)および熱硬化性成分(B1)を含むフィルム状接着剤であって、
該フィルム状接着剤における重合体成分(A)の含有率が1〜30質量%、熱硬化性成分(B1)の含有率が40〜70質量%であり、
加熱硬化前の状態において、80℃における溶融粘度が1.0×10 5 Pa・s未満であり、
複数のチップ体からなるチップ群に該フィルム状接着剤を貼付し、加熱気体を該フィルム状接着剤に向けて放出することにより該フィルム状接着剤を溶断することに用いられるフィルム状接着剤。 - 前記複数のチップ体からなるチップ群が、ワークの表面における領域であって、ワークを個片化した後にチップ体として残る領域以外の領域に溝を設け、ワークの裏面側から溝の底部に到るまでワークの薄化処理を行うことにより得られたものである請求項1に記載のフィルム状接着剤。
- 請求項1または2に記載のフィルム状接着剤を接着剤層とし、該接着剤層が剥離可能に支持体に積層されている接着シート。
- 以下の(a)工程及び(b)工程を含む半導体装置の製造方法;
(a)重合体成分(A)及び熱硬化性成分(B1)を含み、重合体成分(A)の含有率が1〜30質量%、熱硬化性成分(B1)の含有率が40〜70質量%であり、加熱硬化前の状態での80℃における溶融粘度が1.0×10 5 Pa・s未満であるフィルム状接着剤を複数のチップ体からなるチップ群に貼付する工程、および
(b)加熱気体を該フィルム状接着剤に向けて放出することにより該フィルム状接着剤を溶断する工程。 - さらに、前記(a)工程を行う前に、以下の(c)工程を含む請求項4に記載の半導体装置の製造方法;
(c)ワークの表面における領域であって、ワークを個片化した後にチップ体として残る領域以外の領域に溝を設け、ワークの裏面側から溝の底部に到るまでワークの薄化処理を行うことにより前記複数のチップ体からなるチップ群を得る工程。
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