JP6875865B2 - 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
F1>F2 … (1)
の関係を満たすことが好ましい(発明6)。
粘着力比=Fb/Fa … (2)
から算出される前記第2の粘着剤層の粘着力比が、0.5以上、10以下であることが好ましい(発明8)。
〔半導体加工用シート〕
図1には、第1の実施形態に係る半導体加工用シート1A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1Aは、フレキシブルシート2と、当該フレキシブルシート2の片面側に積層された耐熱シート3とを備える。フレキシブルシート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。耐熱シート3は、フレキシブルシート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。
第1の実施形態に係る半導体加工用シート1Aでは、フレキシブルシート2における耐熱シート3側の面の全体に、耐熱シート3が積層されているとともに、耐熱シート3におけるフレキシブルシート2側の面の全体に、フレキシブルシート2が積層されている。換言すれば、半導体加工用シート1Aでは、フレキシブルシート2と耐熱シート3とが平面視で略同一の形状を有している。そのため、図1の断面図に示されるように、半導体加工用シート1Aの端部には、フレキシブルシート2と耐熱シート3との段差が生じない。
(1)第1の基材
半導体加工用シート1A,1B,1Cでは、第1の基材22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500MPa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1A,1B,1C上に半導体ウエハや半導体チップ4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2の柔軟性が低下し、フレキシブルシート2を介して半導体チップ4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2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。
第1の粘着剤層21は、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4を固定できるとともに、リングフレーム5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1A,1B,1C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5、半導体ウエハおよび半導体チップ4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。
(1)第2の基材
半導体加工用シート1A,1B,1Cにおいて、第2の基材32は、融点が150℃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250℃以上の材料からなることが好ましい。第2の基材32を構成する材料の融点が150℃以上であることで、半導体加工用シート1A,1B,1C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1A,1B,1Cの変形が効果的に抑制されるため、半導体加工用シート1A,1B,1C上に設けられた半導体チップ4を所望の温度、時間で加熱することができる。なお、第2の基材32を構成する材料の融点の上限について特に制限はないものの、通常、第2の基材32は、融点が550℃以下の材料からなることが好ましく、特に融点が450℃以下の材料からなることが好ましく、さらには融点が350℃以下の材料からなることが好ましい。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。
耐熱シート3は、第2の基材32におけるフレキシブルシート2の面側に第2の粘着剤層31を備えていてもよい。耐熱シート3が第2の粘着剤層31を備えることで、フレキシブルシート2に対する耐熱シート3の粘着力を後述する範囲に調整し易くなる。
粘着力比=Fb/Fa … (2)
から算出される粘着力比をいう。
半導体加工用シート1A,1B,1Cでは、フレキシブルシート2における耐熱シート3とは反対の面を半導体ウエハや半導体チップ4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。
半導体加工用シート1A,1B,1Cでは、半導体加工用シート1A,1B,1Cにおけるフレキシブルシート2側の面をステンレスチール板に貼付したときの、半導体加工用シート1A,1B,1Cのステンレスチール板に対する粘着力をF1とし、半導体加工用シート1A,1B,1Cを構成するフレキシブルシート2および耐熱シート3について、耐熱シート3のフレキシブルシート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。
半導体加工用シート1A,1B,1Cの製造方法としては、特に限定されず、例えば、最初にフレキシブルシート2および耐熱シート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1A,1B,1Cを得ることができる。あるいは、半導体加工用シート1A,1B,1C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1A,1B,1Cを得てもよい。
半導体加工用シート1A,1B,1C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1A,1B,1Cは、半導体装置を半導体加工用シート1A,1B,1C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1A,1B,1C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1A,1B,1C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の一例は、少なくとも、チップ準備工程、加熱工程、剥離工程およびピックアップ工程を備える。これらの各工程について、以下に説明する。
最初に、チップ準備工程として、半導体加工用シート1A,1B,1Cにおける第1の粘着剤層21側の面上に複数の半導体チップ4を設ける。図4〜図6には、半導体加工用シート1A,1B,1Cの第1の粘着剤層21側の面における中央部上に、複数の半導体チップ4が設けられている状態が示されている。また、当該面の周縁部には、リングフレーム5も貼付されている。
次に、加熱工程として、半導体加工用シート1A,1B,1C上の半導体チップ4を加熱する。当該加熱は、種々の目的のために行われるものであってよい。例えば、半導体チップ4に対して蒸着やスパッタリング等の処理を行う際における、半導体チップ4の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、剥離工程として、耐熱シート3をフレキシブルシート2から剥離する。半導体加工用シート1Aまたは半導体加工用シート1Bを使用する場合には、例えば、半導体加工用シート1Aの端部における、フレキシブルシート2と耐熱シート3との界面にカッター等の道具を差し込み、耐熱シート3の端部をフレキシブルシート2から剥がす。続いて、当該端部を掴み具等で掴み、耐熱シート3を引っ張りながら、フレキシブルシート2から引き剥がすことで行うことができる。
上記剥離工程に続いて、エキスパンド工程を行ってもよい。エキスパンド工程では、フレキシブルシート2をエキスパンドして、半導体チップ4を離間する。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。
続いて、ピックアップ工程として、フレキシブルシート2から半導体チップ4を個々にピックアップする。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)粘着性組成物P1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36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)において調製した粘着性組成物P1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。
膨張率(%)=(Lmax−L0)/L0×100 … (3)
から膨張率を算出したところ、−0.1(%)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)において調製した粘着性組成物P2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。
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、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における第1の基材側の面とを、温度23℃でロールラミネータを用いて貼り合せた後、直径270mmの略円形に打ち抜くことで、半導体加工用シートを得た。なお、本実施例のように、フレキシブルシートと耐熱シートとの直径が同一である半導体加工用シートを、「A」型の半導体加工用シートということとする。
フレキシブルシートおよび耐熱シートの有無、第1の粘着剤層および第2の粘着剤層の形成のために用いた粘着性組成物の種類、ならびに、フレキシブルシートおよび耐熱シートの直径を表1に示すように変更する以外、実施例1と同様にして半導体加工用シートを製造した。
実施例および比較例にて製造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の粘着剤層側の面と、ステンレススチール板(SUS#304鏡面板,算術平均粗さRa:0.05μm)の片面とを、温度23℃、相対湿度50%の環境下で、2kgゴムローラーを用いて貼り合わせ、20分静置した。比較例3については、20分静置後のものをサンプルとした。また、多官能型UV硬化性樹脂を含有する粘着性組成物P1を用いて製造した実施例1〜9および比較例1〜2については、さらに、半導体加工用シートにおけるステンレススチール板と貼合した面とは反対側から紫外線(照度230mW/cm2、光量190mJ/cm2)を照射したものをサンプルとした。
試験例1と同様に得られた上記サンプルについて、万能型引張試験機(島津製作所社製,製品名「オートグラフAG−IS」)を用いて、JIS Z0237に準じて、剥離角度180°および剥離速度300mm/minで、耐熱シートのみをフレキシブルシートから剥がし、そのときの粘着力Fa(mN/25mm)を測定した。
粘着力比=Fb/Fa … (2)
により、粘着力比を算出した。結果を表1に示す。
実施例および比較例にて製造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の粘着剤層側の面の周縁部にリングフレームを貼付した。その後、多官能型UV硬化性樹脂を含有する粘着性組成物P1を用いて製造した実施例1〜9および比較例1〜2については、半導体加工用シートに対して紫外線(照度230mW/cm2、光量190mJ/cm2)を照射した。さらに、フレキシブルシートから耐熱シートを剥離した。これにより得られる、リングフレームに貼付されたフレキシブルシートを、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。
(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、テープマウンター(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:半導体加工用シートに対する切り込み量:80μm
・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テープマウンター(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完全に真空吸着され、マウントテーブル外周部の位置において、シワ等の変形も一切発生していなかった。
△: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4における工程(2)と同様にダイシングを行うことで、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、10セット得た。続いて、多官能型UV硬化性樹脂を含有する粘着性組成物P1を用いて製造した実施例1〜9および比較例1〜2のセットについては、半導体加工用シートに対して紫外線(照度230mW/cm2、光量190mJ/cm2)を照射した。その後、これらの半導体加工用シートにおいて、必要に応じてカッター等の道具を使用して、耐熱シートをフレキシブルシートから剥離した(試験1)。なお、当該試験1は、半導体加工用シートの種類が「A」および「B」であるものについてのみ行った。
○:10セット全てにおいて、リングフレームとフレキシブルシートとの界面に剥がれが発生することなく、耐熱シートを剥離できた。
△:リングフレームとフレキシブルシートとの界面において部分的な剥がれが生じる場合があったものの、10セット全てにおいて、耐熱シートを剥離できた。
×:フレキシブルシートがリングフレームから完全に剥離し、耐熱シートを剥離できない場合があった。
○:10セット全てにおいて、剥離できた。
△:剥離できたセット数が、9セット以下、5セット以上であった。
×:剥離できたセット数が、4セット以下であった。
2…フレキシブルシート
21…第1の粘着剤層
22…第1の基材
23…第1の領域
3…耐熱シート
31…第2の粘着剤層
32…第2の基材
33…第2の領域
4…半導体チップ
5…リングフレーム
Claims (12)
- 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、23℃における引張弾性率が50MPa以上、1000MPa以下である第1の基材とを備えるフレキシブルシート、および
融点が150℃以上、550℃以下の材料からなる第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耐熱シート
を備え、
前記フレキシブルシートは、その周縁部の少なくとも一部に前記耐熱シートが積層されていない領域を有する
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、23℃における引張弾性率が50MPa以上、1000MPa以下である第1の基材とを備えるフレキシブルシート、および
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−3.0%以上、3.0%以下である材料からなる第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耐熱シート
を備え、
前記フレキシブルシートは、その周縁部の少なくとも一部に前記耐熱シートが積層されていない領域を有する
ことを特徴とする半導体加工用シート。 - 前記フレキシブルシートおよび前記耐熱シートは、平面視で略円形の形状をそれぞれ有するとともに、これらの略円形が同心円となるように配置されており、
前記フレキシブルシートにおける略円形と前記耐熱シートにおける略円形との半径の差は、1mm以上、30mm以下である
ことを特徴とする請求項1または2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フレキシブルシート側の面をステンレスチール板に貼付したときの、前記半導体加工用シートの前記ステンレスチール板に対する粘着力をF1、
前記半導体加工用シートを構成する前記フレキシブルシートおよび前記耐熱シートについて、前記耐熱シートの前記フレキシブルシートに対する粘着力を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。 - 前記耐熱シートは、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1〜4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を構成する前記第1の基材および前記第2の粘着剤層について、
前記半導体加工用シートを120℃で1時間加熱する前における、前記第2の粘着剤層の前記第1の基材に対する粘着力をFa、
前記半導体加工用シートを120℃で1時間加熱した後における、前記第2の粘着剤層の前記第1の基材に対する粘着力をFb
としたときに、下記式(2)
粘着力比=Fb/Fa … (2)
から算出される前記第2の粘着剤層の粘着力比が、0.5以上、10以下であることを特徴とする請求項5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複数の半導体チップを設けるチップ準備工程、
前記半導体加工用シート上の前記半導体チップを加熱する加熱工程、
前記耐熱シートを前記フレキシブルシートから剥離する剥離工程、および
前記フレキシブルシートから前記半導体チップを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の何れか一項に記載の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、23℃における引張弾性率が50MPa以上、1000MPa以下である第1の基材とを備えるフレキシブルシート、および
融点が150℃以上、550℃以下の材料からなる第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耐熱シート
を備える半導体加工用シートであって、
前記耐熱シートは、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、
前記半導体加工用シートを構成する前記第1の基材および前記第2の粘着剤層について、
前記半導体加工用シートを120℃で1時間加熱する前における、前記第2の粘着剤層の前記第1の基材に対する粘着力をFa、
前記半導体加工用シートを120℃で1時間加熱した後における、前記第2の粘着剤層の前記第1の基材に対する粘着力をFb
としたときに、下記式(2)
粘着力比=Fb/Fa … (2)
から算出される前記第2の粘着剤層の粘着力比が、0.5以上、10以下である
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、23℃における引張弾性率が50MPa以上、1000MPa以下である第1の基材とを備えるフレキシブルシート、および
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−3.0%以上、3.0%以下である材料からなる第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耐熱シート
を備える半導体加工用シートであって、
前記耐熱シートは、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、
前記半導体加工用シートを構成する前記第1の基材および前記第2の粘着剤層について、
前記半導体加工用シートを120℃で1時間加熱する前における、前記第2の粘着剤層の前記第1の基材に対する粘着力をFa、
前記半導体加工用シートを120℃で1時間加熱した後における、前記第2の粘着剤層の前記第1の基材に対する粘着力をFb
としたときに、下記式(2)
粘着力比=Fb/Fa … (2)
から算出される前記第2の粘着剤層の粘着力比が、0.5以上、10以下である
ことを特徴とする半導体加工用シート。 - 請求項1〜9の何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複数の半導体チップを設けるチップ準備工程、
前記半導体加工用シート上の前記半導体チップを加熱する加熱工程、
前記耐熱シートを前記フレキシブルシートから剥離する剥離工程、および
前記フレキシブルシートから前記半導体チップを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10に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記剥離工程と前記ピックアップ工程との間に、前記フレキシブルシートをエキスパンドして、前記半導体チップを離間するエキスパンド工程をさらに備えることを特徴とする請求項10または11に記載の半導体装置の製造方法。
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