JP6818612B2 - 半導体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
〔半導体加工用シート〕
図1には、本実施形態に係る半導体加工用シート1の断面図が示される。本実施形態に係る半導体加工用シート1は、耐熱シート2と、当該耐熱シート2の片面側に積層されたフレキシブルシート3とを備える。耐熱シート2は、第1の粘着剤層21と、当該第1の粘着剤層の片面側に積層された第1の基材22とを備える。フレキシブルシート3は、耐熱シート2における第1の基材22側に積層され、少なくとも第2の基材32を備え、好ましくは、第1の基材22と第2の基材32との間に位置する第2の粘着剤層31をさらに備える。
(1)第1の基材
半導体加工用シート1において、第1の基材22は、融点が180℃以上の材料からなることが好ましく、特に融点が200℃以上の材料からなることが好ましく、さらには融点が230℃以上の材料からなることが好ましい。第1の基材22を構成する材料の融点が180℃以上であることで、半導体加工用シート1を加熱する工程において、加熱による半導体加工用シート1の変形が効果的に抑制されるため、半導体加工用シート1上に設けられた半導体チップを所望の温度、時間で加熱することができる。なお、第1の基材22を構成する材料の融点の上限については特に制限はないものの、通常、当該融点は550℃以下であることが好ましく、特に450℃以下であることが好ましく、さらには350℃以下であることが好ましい。なお、上記融点の測定方法は、後述する実施例の欄に記載する通りである。
第1の粘着剤層21を構成する粘着剤は、その第1の基材22とは反対の面(粘着面)が、半導体ウエハや半導体チップを固定できるとともに、リングフレームに貼付できるものであれば、特に限定されない。ただし、半導体加工用シート1の加熱工程の際に、第1の粘着剤層21が溶融して、リングフレーム、半導体ウエハ、半導体チップ等に固着してしまうことを防ぐため、第1の粘着剤層21は、加熱工程において完全に溶融しない程度の耐熱性を有することが好ましい。
粘着力比=Fb/Fa … (2)
から算出される粘着力比をいう。
(1)第2の基材
本実施形態に係る半導体加工用シート1では、第2の基材32の23℃における引張弾性率が、50MPa以上であり、70MPa以上であることが好ましく、特に80MPa以上であることが好ましい。また、当該引張弾性率は、1000MPa以下であり、700MPa以下であることが好ましく、特に550MPa以下であることが好ましい。当該引張弾性率が50MPa未満であると、半導体加工用シート1上に半導体ウエハや半導体チップを積層した場合に、それらを十分に支持することができなくなる。また、当該引張弾性率が1000MPaを超えると、フレキシブルシート3の柔軟性が低下し、半導体加工用シート1を介して半導体チップを突き上げることが困難となったり、フレキシブルシート3をエキスパンドする場合に十分に延伸できなくなる。上記引張弾性率の測定方法は、後述する実施例の欄に記載する通りである。
本実施形態に係る半導体加工用シート1では、フレキシブルシート3が第2の粘着剤層31を備えていてもよい。これにより、耐熱シート2とフレキシブルシート3との密着性を向上させることができる。
本実施形態に係る半導体加工用シート1では、耐熱シート2におけるフレキシブルシート3とは反対の面を半導体ウエハや半導体チップ等に貼付するまでの間、当該面を保護する目的で、当該面に剥離シートが積層されていてもよい。剥離シートの構成は任意であり、プラスチックフィルムを剥離剤等により剥離処理したものが例示される。プラスチックフィルムの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルフィルム、およびポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィンフィルムが挙げられる。剥離剤としては、シリコーン系、フッ素系、長鎖アルキル系等を用いることができ、これらの中で、安価で安定した性能が得られるシリコーン系が好ましい。剥離シートの厚さについては特に制限はないが、通常20μm以上、250μm以下である。
本実施形態に係る半導体加工用シート1では、耐熱シート2におけるフレキシブルシート3とは反対の面にシリコンミラーウエハを貼付してなる積層体を用意し、その第1の粘着剤層21に対してエネルギー線を照射し、120℃で1時間加熱した積層体について、半導体加工用シート1の当該シリコンミラーウエハに対する粘着力をF1とし、フレキシブルシート3の耐熱シート2に対する粘着力をF2としたときに、下記式(1)
F1<F2 … (1)
の関係を満たすことが好ましい。これにより、半導体加工用シート1から半導体チップをピックアップする際に、耐熱シート2からのフレキシブルシート3の剥がれが発生することがなく、良好なピックアップが可能となる。特に、ダイシング工程における耐熱シート2の切断により、耐熱シート2の断片が生じている場合があるが、当該断片が付着した半導体チップがピックアップされることが抑制され、その後の半導体チップを備える半導体装置の製造に支障が生じることがない。
本実施形態に係る半導体加工用シート1の製造方法としては、特に限定されず、例えば、最初に耐熱シート2およびフレキシブルシート3をそれぞれ作製した後、それらを積層することで半導体加工用シート1を得ることができる。あるいは、半導体加工用シート1を構成する各層を順に積層することで、半導体加工用シート1を得てもよい。
本実施形態に係る半導体加工用シート1は、半導体装置を製造する方法に使用することができる。特に、半導体加工用シート1は、半導体装置を半導体加工用シート1上で加熱する工程および半導体装置を半導体加工用シート1からピックアップする工程の少なくとも一方を含む半導体装置の製造方法に使用することが好ましい。このような、半導体装置の製造方法の詳細については後述する。
本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法は、前述した半導体加工用シート1を使用して、半導体装置を製造する方法である。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体加工用シート1における第1の粘着剤層21側の面上に半導体ウエハを設けるウエハ準備工程、半導体ウエハを耐熱シート2とともに厚さ方向に切断するか、または、半導体ウエハを厚さ方向に切断するとともに、耐熱シート2に厚さ方向の切れ込みを入れることで、半導体ウエハが個片化されてなる複数の半導体チップを得るダイシング工程、半導体チップを半導体加工用シート1上で加熱する加熱工程、フレキシブルシート3を延伸して、複数の半導体チップを互いに離間させるエキスパンド工程、および離間した半導体チップを半導体加工用シート1から個々にピックアップするピックアップ工程を備える。
最初に、図2(b)に示されるように、ウエハ準備工程として、半導体加工用シート1における第1の粘着剤層21側の面上(図2では、耐熱シート2におけるフレキシブルシート3とは反対の面上)に半導体ウエハ4を設ける。なお、図2(b)では省略されているものの、耐熱シート2におけるフレキシブルシート3とは反対の面の周縁部に、さらにリングフレームを貼付してもよい。
次に、図2(c)に示されるように、ダイシング工程として、半導体加工用シート1上において半導体ウエハ4をダイシングし、半導体ウエハが個片化されてなる複数の半導体チップ4’を得る。このとき、耐熱シート2における半導体ウエハ4が貼付されている領域は、半導体ウエハ4とともに厚さ方向に切断され、耐熱シート2における当該領域が切断されてなる切断片2’も形成される。一方、耐熱シート2の周縁部、具体的には耐熱シート2における半導体ウエハ4が貼付されていない領域はダイシングされない。なお、半導体ウエハ4のダイシングの際、耐熱シート2を厚さ方向に完全に切断する必要はなく、耐熱シート2に厚さ方向の切れ込みが入った状態にとどめてもよい。
次に、加熱工程として、半導体加工用シート1上の半導体チップ4’を加熱する。当該加熱の目的は特に限定されず、例えば、半導体チップ4’への蒸着やスパッタリング等に伴う副次的な加熱であってもよく、脱湿のために半導体チップ4’をベーキングする際の加熱であってもよく、または、高温環境に対する耐久試験のための半導体チップ4’の加熱であってもよい。
次に、図2(d)に示されるように、エキスパンド工程として、半導体加工用シート1を延伸して、複数の半導体チップ4’を互いに離間させる。エキスパンドの方法は特に限定されず、一般的な方法により行うことができる。
最後に、図2(e)に示されるように、ピックアップ工程として、離間した半導体チップ4’を半導体加工用シート1から個々にピックアップする。このとき、半導体チップ4’と耐熱シート2との界面において剥離させ、半導体チップ4’のみをピックアップする。ピックアップの方法は特に限定されず、一般的な方法により行うことができる。
(1)耐熱シート用の粘着性組成物の調製
2−エチルヘキシルアクリレート50質量部(固形分換算,以下同じ)と、メチルアクリレート40質量部と、アクリル酸10質量部とを共重合させて、重量平均分子量が70万のアクリル系共重合体を得た。
イソブチルアクリレート65質量部と、2−エチルヘキシルアクリレート20質量部と、メチルメタクリレート10質量部と、2−ヒドロキシエチルアクリレート5質量部とを共重合させて、重量平均分子量が70万のアクリル系共重合体を得た。
厚さ38μmのポリエチレンテレフタレートフィルムの一方の主面がシリコーン系剥離剤によって剥離処理されてなる剥離フィルム(リンテック社製,製品名「SP−PET381031」)の剥離処理面上に、アプリケータを用いてギャップを調整しながら、上記工程(1)において調製した耐熱シート用の粘着剤組成物の塗布液を塗布し、100℃で2分間乾燥させることで、厚さが10μmである第1の粘着剤層を形成し、剥離フィルムと第1の粘着剤層とからなる積層体を得た。
膨張率(%)=(L−L0)/L0×100 … (3)
から膨張率を算出したところ、MD方向については−0.5%であり、CD方向については−0.3%であった。
厚さ38μmのポリエチレンテレフタレートフィルムの一方の主面がシリコーン系剥離剤によって剥離処理されてなる剥離フィルム(リンテック社製,製品名「SP−PET381031」)の剥離処理面上に、アプリケータを用いてギャップを調整しながら、上記工程(2)において調製したフレキシブルシート用の粘着剤組成物の塗布液を塗布し、100℃で2分間乾燥させることで、厚さが10μmである第2の粘着剤層を形成し、剥離フィルムと第2の粘着剤層とからなる積層体を得た。
上記工程(3)で得られた剥離フィルムが積層された耐熱シートにおける第1の基材側の面と、上記工程(4)で得られた剥離フィルムが積層されたフレキシブルシートから剥離フィルムを剥離し、露出した第2の粘着剤層側の面とを、温度23℃でロールラミネータを用いて貼り合せることで、半導体加工用シートを得た。
第2の基材として、軟質ポリブチレンテレフタレートフィルム(オージーフィルム社製,製品名「BS−140」,厚さ:140μm)を使用した以外、実施例1と同様にして半導体加工用シートを製造した。
実施例1の製造方法における上記工程(5)において耐熱シートとフレキシブルシートとを積層せず、剥離フィルムと第1の基材と第1の粘着剤層とがこの順に積層されてなる耐熱シートを比較例1の半導体加工用シートとする以外、実施例1と同様にして半導体加工用シートを製造した。
第1の基材として、ポリプロピレンフィルム(ダイヤプラスフィルム社製,製品名「PL105」,厚さ:140μm,)を使用した以外、実施例1と同様にして半導体加工用シートを製造した。
第1の基材として、エチレン−メタクリル酸共重合体フィルム(アキレス社製,製品名「EANU80―AL―ND」,厚さ:80μm)を使用した以外、実施例1と同様にして半導体加工用シートを製造した。
第1の基材および第2の基材として、それぞれポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ社製,製品名「ルミラー50T60」,厚さ:50μm)を使用した以外、実施例1と同様にして半導体加工用シートを製造した。
(1)半導体パッケージの作製
銅箔張り積層板(三菱ガス化学社製,製品名「CCL-HL830」,銅箔の厚さ:18μm)における銅箔に回路パターンを形成した後、当該パターン上にソルダーレジスト(太陽インキ社製,製品名「PSR-4000 AUS303」)を積層してなる基板(ちの技研社製,製品名「LN001E−001 PCB(Au)AUS303」)を用意した。
実施例および比較例において作製した半導体加工用シートから剥離フィルムを剥離し、露出した第1の粘着剤層側の粘着面に対して、マルチウエハマウンター(リンテック社製,製品名「Adwill RAD−2700F/12」)を用いて、上記工程(1)で得た半導体パッケージ1枚を、半導体加工用シートの流れ方向と半導体パッケージの長辺方向とが平行となり且つ半導体パッケージが半導体加工用シートの中心に位置するように、温度23℃の環境下で貼り合わせた。
<ダイシング条件>
・ダイシング装置:DISCO社製,製品名「DFD−651」
・ブレード:DISCO社製,製品名「NBC−ZH2050−27HECC」
・ブレード回転数:30000rpm
・切削速度:50mm/分
・切り込み深さ:実施例1〜2および比較例2〜4については、半導体加工用シートに対する切り込み量:100μm,比較例1については、半導体加工用シートに対する切り込み量:50μm
・ダイシングサイズ:3mm×3mm
次に、予め120℃に加熱され且つバキュームがONとなっている状態のマルチウエハマウンター(リンテック社製,「Adwill RAD−2700F/12」)のマウントテーブルに対し、上記ダイシング後の半導体パッケージおよびリングフレームが貼付された状態の半導体加工用シートを、当該貼付された面とは反対の面がマウントテーブルに接するように、搬送アームを用いて静置した。そして、半導体加工用シートの様子を確認した後、半導体加工用シートをマウントテーブルから離した。この操作を、上記工程(2)で得られた、ダイシング後の半導体パッケージおよびリングフレームが貼付された状態の半導体加工用シート10セットについて行った。
○:10セット全てにおいてマウントテーブルに真空吸着され、マウントテーブル外周部の位置において、シワ等の変形が一切ないか、一部分で認められる程度であった。
△:マウントテーブルに完全に真空吸着されたセット数が、9セット以下、8セット以上であった。
×:マウントテーブルに完全に真空吸着されたセット数が、7セット以下であった。
上記試験例1の加熱テーブル試験を行った後における、ダイシング後の半導体パッケージおよびリングフレームが貼付された状態の半導体加工用シートの1セットを、エキスパンド装置(JCM社製,製品名「SE−100」)に設置し、リングフレームを5mm/sの速さで、7mmおよび10mmの2種類の引き落とし量で、それぞれ引き落としを行った。そして、以下に基準に基づいて、フレキシブルシートの柔軟性を評価した。結果を表1に示す。
○:引き落とし量7mmおよび10mmの両方の場合において、良好に引き落としができた。
△:引き落とし量10mmの場合については、リングフレームからフレキシブルシートが剥がれたり、設定した速度で引き落としできないといった問題が生じたものの、引き落とし量7mmの場合については、良好に引き落としができた。
×:引き落とし量7mmおよび10mmの両方の場合において、リングフレームからフレキシブルシートが剥がれたり、設定した速度で引き落としできないといった問題が生じた。
PET:ポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ社製,製品名「ルミラー50T60」,厚さ:50μm)
PP:ポリプロピレンフィルム(ダイヤプラスフィルム社製,製品名「PL105」,厚さ:140μm,)
PBT:軟質ポリブチレンテレフタレートフィルム(オージーフィルム社製,製品名「BS−140」,厚さ:140μm)
EMAA:エチレン−メタクリル酸共重合体フィルム(アキレス社製,製品名「EANU80―AL―ND」,厚さ:80μm)
2…耐熱シート
21…第1の粘着剤層
22…第1の基材
2’…切断片
3…フレキシブルシート
31…第2の粘着剤層
32…第2の基材
4…半導体ウエハ
4’…半導体チップ
Claims (10)
- 複数の半導体チップが積層される粘着面を有する第1の粘着剤層と、前記第1の粘着剤層における前記粘着面とは反対の面側に積層されており、融点が180℃以上、550℃以下の材料からなる第1の基材とを備える耐熱シート、および
23℃における引張弾性率が50MPa以上、1000MPa以下である第2の基材を少なくとも備え、前記第1の基材における前記第1の粘着剤層とは反対の面側に積層されているフレキシブルシート
を備え、
前記第2の基材は、熱機械分析装置を用いて荷重0.2gの下、10℃/分の昇温温度で23℃から120℃まで加熱したときの膨張率が−10.0%以上、10.0%以下である材料からなる
ことを特徴とする半導体加工用シート。 - 複数の半導体チップが積層される粘着面を有する第1の粘着剤層と、前記第1の粘着剤層における前記粘着面とは反対の面側に積層されており、熱機械分析装置を用いて荷重0.2gの下、10℃/分の昇温温度で23℃から120℃まで加熱したときの膨張率が−10.0%以上、3.0%以下である材料からなる第1の基材とを備える耐熱シート、および
23℃における引張弾性率が50MPa以上、1000MPa以下である第2の基材を少なくとも備え、前記第1の基材における前記第1の粘着剤層とは反対の面側に積層されているフレキシブルシート
を備えることを特徴とする半導体加工用シート。 - 前記第2の基材は、熱機械分析装置を用いて荷重0.2gの下、10℃/分の昇温温度で23℃から120℃まで加熱したときの膨張率が−10.0%以上、10.0%以下である材料からなることを特徴とする請求項2に記載の半導体加工用シート。
- 前記第2の基材は、融点が130℃以上、500℃以下の材料からなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体加工用シート。
- 前記第1の粘着剤層は、エネルギー線硬化性粘着剤から構成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体加工用シート。
- 前記フレキシブルシートは、前記第1の基材と前記第2の基材との間に位置する第2の粘着剤層をさらに備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の半導体加工用シート。
- 前記半導体加工用シートにおける前記第1の粘着剤層側の面上に半導体ウエハを設けるウエハ準備工程、
前記半導体ウエハを前記耐熱シートとともに厚さ方向に切断するか、または、前記半導体ウエハを厚さ方向に切断するとともに、前記耐熱シートに厚さ方向の切れ込みを入れることで、前記半導体ウエハが個片化されてなる複数の半導体チップを得るダイシング工程、
前記半導体チップを前記半導体加工用シート上で加熱する加熱工程、
前記フレキシブルシートを延伸して、複数の前記半導体チップを互いに離間させるエキスパンド工程、および
離間した前記半導体チップを前記半導体加工用シートから個々にピックアップするピックアップ工程
を備える半導体装置の製造方法において使用されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の半導体加工用シート。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の半導体加工用シートにおける前記第1の粘着剤層側の面上に半導体ウエハを設けるウエハ準備工程、
前記半導体ウエハを前記耐熱シートとともに厚さ方向に切断するか、または、前記半導体ウエハを厚さ方向に切断するとともに、前記耐熱シートに厚さ方向の切れ込みを入れることで、前記半導体ウエハが個片化されてなる複数の半導体チップを得るダイシング工程、
前記半導体チップを前記半導体加工用シート上で加熱する加熱工程、
前記フレキシブルシートを延伸して、複数の前記半導体チップを互いに離間させるエキスパンド工程、および
離間した前記半導体チップを前記半導体加工用シートから個々にピックアップするピックアップ工程
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記加熱工程は、前記半導体加工用シートにおける前記半導体チップが積層されている面とは反対の面を加熱テーブルに載置することを含むことを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1の粘着剤層は、エネルギー線硬化性粘着剤から構成されており、
前記半導体装置の製造方法は、前記ピックアップ工程の前に、前記第1の粘着剤層に対してエネルギー線を照射する照射工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項8または9に記載の半導体装置の製造方法。
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