JP7031141B2 - 半導体加工用テープ - Google Patents
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Description
半導体装置は、基板、ガラス又は仮止め材に固定された半導体チップを樹脂で封止する封止工程、封止された半導体チップを必要に応じて個片化するダイシング工程等を経て製造される。上記製造過程において、ウエハを研磨する工程が実施される場合もある。
これらの工程はチップ又は基板等を保護用テープで覆った状態で実施されることが多い。保護用テープは、通常、特定の加工工程の前に保護すべき面に貼り付けられ、該加工工程後に剥離される。
しかし、粘着剤層に単に柔軟性を付与するのみでは、必ずしも優れた剥離性を達成できなかった。具体的には、剥離工程の際に糊残りが発生する等の問題があった。
これらの要件を満たす接着層は半導体装置の製造過程における種々の加工工程において、耐熱性及び剥離性をより一層安定的に向上することができる。
図1は本実施形態に係る半導体加工用テープを模式的に示す断面図である。同図に示す半導体加工用テープ10は、基材層1と、粘着層2と、熱硬化性を有する接着層3とがこの順序で積層されている。半導体加工用テープ10は、半導体装置の製造過程におけるダイシングダイボンディングテープ及び仮固定用テープの両方の用途に適用可能である。これを実現するため、半導体加工用テープ10は、130℃で1時間の硬化処理がされた後において、接着層3の収縮率が2%未満であり、且つ、接着層3の熱時弾性率が5MPa未満である。130℃で1時間の硬化処理がされた後における接着層3がこれらの条件を満たすことで、半導体加工用テープ10は半導体装置の製造過程における種々の加工工程で求められる耐熱性及び剥離性を接着層3に付与することができる。
収縮率(%)=(硬化後の試料面積)/(硬化前の試料面積)×100
上述のとおり、接着層3は、熱可塑性樹脂と、熱硬化性樹脂と、硬化促進剤と、フィラーとを含むことが好ましい。
熱可塑性樹脂としては、熱可塑性を有する樹脂、又は少なくとも未硬化状態において熱可塑性を有し、加熱後に架橋構造を形成する樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、半導体加工用テープとして、収縮性、耐熱性及び剥離性に優れる観点から、反応性基を有する(メタ)アクリル共重合体(以下、「反応性基含有(メタ)アクリル共重合体」という場合もある)が好ましい。
熱可塑性樹脂として、反応性基含有(メタ)アクリル共重合体を含む場合、接着層3は、熱硬化性樹脂を含まない態様でもよい。すなわち、反応性基含有(メタ)アクリル共重合体と、硬化促進剤と、フィラーとを含む態様でもよい。
熱可塑性樹脂は、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
(メタ)アクリル酸エステル共重合体としては、共重合成分としてブチルアクリレート及びアクリロニトリルを含む共重合体、共重合成分としてエチルアクリレート及びアクリロニトリルを含む共重合体が好ましい。
熱硬化性樹脂としては、熱により硬化する樹脂であれば特に制限なく用いることができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、熱硬化型ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂等が挙げられる。これらは、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、エピコート152、エピコート154(いずれも三菱化学(株)製)、EPPN-201(日本化薬(株)製)、DEN-438(ダウケミカル社製)等が挙げられる。
o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、YDCN-700-10(新日鉄住金化学(株)製)、EOCN-102S、EOCN-103S、EOCN-104S、EOCN-1012、EOCN-1025、EOCN-1027(いずれも日本化薬(株)製)、YDCN701、YDCN702、YDCN703、YDCN704(いずれも東都化成(株)製)等が挙げられる。
多官能エポキシ樹脂としては、Epon 1031S(三菱化学(株)製)、アラルダイト0163(BASFジャパン社製)、デナコールEX-611、EX-614、EX-614B、EX-622、EX-512、EX-521、EX-421、EX-411、EX-321(いずれもナガセケムテックス(株)製)等が挙げられる。
アミン型エポキシ樹脂としては、エピコート604(三菱化学(株)製)、YH-434(東都化成(株)製)、TETRAD-X、TETRAD-C(いずれも三菱ガス化学(株)製)、ELM-120(住友化学(株)製)等が挙げられる。
複素環含有エポキシ樹脂としては、アラルダイトPT810(BASFジャパン社製)、ERL4234、ERL4299、ERL4221、ERL4206(いずれもユニオンカーバイド社製)等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、エポキシ硬化剤は、エポキシ樹脂と同時に用いてもよいし、単独で用いてもよい。
硬化促進剤としては、イミダゾール類、ジシアンジアミド誘導体、ジカルボン酸ジヒドラジド、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、2-エチル-4-メチルイミダゾール-テトラフェニルボレート、1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン-7-テトラフェニルボレート等が挙げられる。これらは、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
接着層3には、無機フィラーを配合することができる。無機フィラーとしては、銀粉、金粉、銅粉等の金属フィラー、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素、チタニア、ガラス、酸化鉄、セラミック等の非金属無機フィラーなどが挙げられる。無機フィラーは所望する機能に応じて選択することができる。
炭素数1~10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、イソプロピル基、イソブチル基等が挙げられる。
炭素数1~10のアルキル基は、入手が容易であるという観点から、メチル基、エチル基及びペンチル基が好ましい。Xは、耐熱性の観点から、アミノ基、グリシドキシ基、メルカプト基及びイソシアネート基が好ましく、グリシドキシ基及びメルカプト基がより好ましい。式(B-1)中のsは、高熱時のフィルム流動性を抑制し、耐熱性を向上させる観点から、0~5が好ましく、0~4がより好ましい。
これらの中でも、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシランが好ましく、トリメトキシフェニルシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシランがより好ましい。シランカップリング剤は、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
接着層3には、有機フィラーを配合することができる。有機フィラーとしては、カーボン、ゴム系フィラー、シリコーン系微粒子、ポリアミド微粒子、ポリイミド微粒子等が挙げられる。有機フィラーの含有量は、熱可塑性樹脂100質量部に対し、300質量部以下が好ましく、200質量部以下がより好ましく、100質量部以下がさらにより好ましい。有機フィラーの含有量の下限は特に制限はないが、熱可塑性樹脂100質量部に対し、5質量部以上であることが好ましい。
接着層3は、必要に応じて、さらに有機溶剤を用いて希釈してもよい。有機溶剤は特に限定されないが、製膜時の揮発性等を沸点から考慮して決めることができる。具体的には、メタノール、エタノール、2-メトキシエタノール、2-エトキシエタノール、2-ブトキシエタノール、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン等の比較的低沸点の溶剤が、製膜時にフィルムの硬化が進みにくいという観点から好ましい。また、製膜性を向上させる等の目的では、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドン、シクロヘキサノン等の比較的高沸点の溶剤を使用することが好ましい。これらの溶剤は、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
粘着層2としては、室温で粘着力があり、接着層3に対し密着力を有するものが好ましい。粘着層2はUV型(紫外線又は放射線等の高エネルギー線によって硬化するもの)であっても、非UV型(例えば、熱によって硬化するもの)であってもよい。
非UV型粘着剤を使用する場合、粘着力の調整のため、ベース樹脂と、架橋反応によりベース樹脂の官能基と反応させる架橋剤として、エポキシ基、イソシアネート基、アジリジン基及びメラニン基から選ばれた少なくとも一種の官能基を有することが好ましい。これらの架橋剤は、単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
ベース樹脂としては、アクリル系樹脂、各種合成ゴム、天然ゴム、ポリイミド樹脂等が挙げられる。粘着剤が糊残りしにくい観点で、ベース樹脂は他の添加剤と反応しうる官能基、例えば、水酸基、カルボキシル基等を有しているのが好ましい。
また、反応速度が遅い場合は、適宜にアミン又はスズ等の触媒を用いることができる。粘着特性を調整するために、ロジン系、テルペン樹脂系等のタッキファイヤー、各種界面活性剤等の任意成分を本発明の効果に影響しない程度に適宜含有してもよい。
基材層1としては、既知のポリマーシート又はテープを用いることができる。具体例として、結晶性ポリプロピレン、非晶性ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、低密度直鎖ポリエチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン、エチレン-酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン-(メタ)アクリル酸エステル(ランダム、交互)共重合体、エチレン-ブテン共重合体、エチレン-ヘキセン共重合体、ポリウレタン、ポリエ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、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、全芳香族ポリアミド、ポリフェニルスルフイド、アラミド(紙)、ガラス、ガラスクロス、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、セルロース系樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。これらに、可塑剤、シリカ、アンチブロッキング材、スリップ剤、帯電防止剤等を混合した混合物を用いることもできる。
半導体加工用テープ10は、例えば、以下に述べる方法により作製できる。すなわち、まず、離型フィルム上に、接着層3の原料樹脂組成物を有機溶剤等の溶媒に溶解させてワニス化したものを、ナイフコート法、ロールコート法、スプレーコート法、グラビアコート法、バーコート法、カーテンコート法等により塗工し、溶媒を除去して接着層3を形成する。その後、別途作製した、基材層1と粘着層2とからなる積層体を常温~60℃で積層する。これにより、基材層1上に、粘着層2、接着層3が、この順に積層された半導体加工用テープ10を得ることができる。
半導体加工用テープ10は、例えば、ダイシングダイボンディングテープとして使用することができ、基板及びウエハの仮固定用テープとしても使用することができる。以下、それぞれの用途について説明する。
図2(a)~(f)及び図3は、半導体加工用テープ10を用いる半導体装置(半導体パッケージ)の製造方法の一実施形態を説明するための断面図である。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体加工用テープ10の接着層3を半導体ウエハに貼り付ける貼り付け工程(ウエハラミネート工程)と、半導体ウエハW及び接着層3を個片化するダイシング工程と、粘着層2に紫外線を照射する紫外線照射工程と、接着層3が付着した半導体素子50を基材層1からピックアップするピックアップ工程と、接着層3を介して半導体素子50を半導体素子搭載用の支持基板60に接着する接着工程とを含む。以下、図面を参照しながら、各工程について説明する。
先ず、半導体加工用テープ10を所定の装置に配置する。続いて、図2(a)及び(b)に示されるように、半導体ウエハWの一方の面Wsに接着層3が接するように半導体加工用テープ10を半導体ウエハWに貼り付ける。半導体ウエハWの回路面Wcは、面Wsとは反対側の面であることが好ましい。
次に、図2(c)に示されるように、半導体ウエハW、粘着層2及び接着層3をダイシングする。このとき、基材層1を途中までダイシングしてもよい。このように、半導体加工用テープ10は、ダイシングシートとしても機能する。
次に、図2(d)に示されるように、粘着層2がUV型である場合は粘着層2に対して紫外線を照射することにより粘着層2を硬化させ、粘着層2と接着層3との間の接着力を低下させる。照射する紫外線の波長は200~400nmであることが好ましく、その照射条件としては、照度:30~240mW/cm2で照射量200~500mJとなるように照射することが好ましい。
紫外線を照射した後、図2(e)に示されるように、基材層1をエキスパンドすることにより、切断により得られた各半導体素子50を互いに離間させつつ、接着層3側からニードル42で突き上げられた接着層付き半導体素子50を吸引コレット44で吸引してピックアップする。なお、接着層付き半導体素子50は、半導体素子Waと接着層3aとを有する。また、半導体素子Waは半導体ウエハWを分割して得られるものであり、接着層3aは接着層3を分割して得られるものである。ピックアップ工程では、必ずしもエキスパンドを行わなくてもよいが、エキスパンドすることによりピックアップ性をより向上させることができる。
粘着層付き半導体素子50をピックアップした後、図2(f)に示されるように、接着層付き半導体素子50を、熱圧着により、接着層3aを介して半導体素子搭載用の支持基板60に接着する。接着層3aを介して支持基板60上に接着層付き半導体素子50を搭載した後、再び、接着層付き半導体素子50を、熱圧着により、接着層3aを介して半導体素子Waに接着してもよい。これにより、複数の半導体素子Waを支持基板60上により一層確実に搭載することができる。
半導体加工用テープ10は、半導体装置の製造過程において接着層3の一方の面に基板Sを仮固定するとともに、基材層1及び粘着層2を剥離した後に接着層3の他方の面に半導体ウエハWを仮固定するために使用することができる。
つまり、基板Sは、接着層3が貼り合わされた状態で接着層3の接着性をコントロールするためのものである。なお、基板Sに貼り合わされた状態の接着層3は、熱が加えられることによって接着性がコントロールされるとともに、所定の耐熱性を有する層となる。
粘着剤として、以下の主モノマーと官能基モノマーとを用い、溶液重合法によってアクリル共重合体を得た。すなわち、主モノマーとして2-エチルヘキシルアクリレートとメチルメタクリレートを用い、官能基モノマーとしてヒドロキシエチルアクリレートとアクリル酸とを用いた。上記アクリル共重合体の重量平均分子量は40万、ガラス転移点は-38℃であった。このアクリル共重合体100質量部に対し、多官能イソシアネート架橋剤(三菱化学(株)製、商品名マイテックNY730A-T)を10質量部配合した粘着剤溶液を調製した。表面離型処理ポリエチレンテレフタレート(厚さ25μm)の上に乾燥時の粘着剤厚さが10μmになるよう粘着剤溶液を塗工乾燥した。さらに、ポリプロピレン/酢酸ビニル/ポリプロピレンからなるポリオレフィン基材(厚さ100μm)を粘着剤面にラミネートした。これにより、粘着層と、ポリオレフィン基材(基材層)とからなる粘着フィルムを得た。この粘着フィルムを室温で2週間放置し十分にエージングを行った。
(接着剤ワニスの調製)
以下の材料を混合するとともに真空脱気することによって接着剤ワニスを得た。
・熱可塑性樹脂:HTR-860P-3(商品名、ナガセケムテックス(株)製、グリシジル基含有アクリルゴム、分子量100万、Tg-7℃)100質量部
・熱硬化成分:YDCN-700-10(商品名、新日鉄住金化学(株)製、o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量210)20質量部
・熱硬化成分:ミレックスXLC-LL(商品名、三井化学(株)製、フェノールアラルキル樹脂)17質量部
・硬化促進剤:2PZ-CN(商品名、四国化成工業(株)製、イミダゾール化合物)0.04質量部
・無機フィラー:アエロジルR972(商品名、日本アエロジル(株)製、酸化ケイ素)12質量部
・シランカップリング剤:A-189(商品名、日本ユニカー(株)製、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン)0.6質量部
・シランカップリング剤:A-1170(商品名、日本ユニカー(株)製、γ-ウレイドプロピルトリエトキシシラン)1.7質量部
上記接着剤ワニスを、厚さ75μmの表面離型処理ポリエチレンテレフタレート(帝人デュポンフィルム(株)製、テイジンテトロンフィルム:A-31)上に塗布した。これにより、樹脂フィルムの一方の面に接着層が形成された接着シートを得た。この接着シートと、上記粘着フィルムとを貼り合わせることによって半導体加工用テープを得た。なお、接着シートの接着層と、粘着フィルムの粘着層が直接接するように、接着シートと粘着フィルムとを貼り合わせた。粘着層に対して接着層が粘着していることで、上記ポリエチレンテレフタレートに形成された接着層を粘着層側に確実に反転させることができる。
接着剤ワニスの調製に使用する各材料を表1の実施例2に示す配合としたことの他は、実施例1と同様にして半導体加工用テープを得た。
接着剤ワニスの調製に使用する各材料を表1の比較例1に示す配合としたことの他は、実施例1と同様にして半導体加工用テープを得た。なお、表1における「EXA-830CRP」はDIC(株)製の熱硬化性樹脂(ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量170)の商品名である。
接着剤ワニスの調製に使用する各材料を表1の比較例2に示す配合としたことの他は、実施例1と同様にして半導体加工用テープを得た。なお、表1における「LF-4871」はDIC(株)製の熱硬化性樹脂(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量118)の商品名であり、「YDF-8170C」は新日鉄住金化学(株)製の熱硬化性樹脂(ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量157)の商品名であり、「SC-2050-HLG」は、アドマテックス(株)製のフィラーの商品名である。
接着剤ワニスの調製に使用する各材料を表1の比較例3に示す配合としたことの他は、実施例1と同様にして半導体加工用テープを得た。
接着剤ワニスの調製に使用する各材料を表1の比較例4に示す配合としたことの他は、実施例1と同様にして半導体加工用テープを得た。
(1)接着層の収縮性
実施例及び比較例に係る半導体加工用テープを100mm×100mmのサイズにそれぞれ裁断した。それぞれの試料から粘着フィルム(粘着層及び基材層)と、表面離型処理ポリエチレンテレフタレートとを剥がすことによって接着層のみとし、これを測定用試料とした。実施例及び比較例に係る測定用試料を130℃、1時間加熱して硬化させた。この硬化処理後の試料のサイズを計測し、以下の式にて収縮率を算出した。表1において収縮率の値が2%未満であった試料を「A」とし、2%以上であった試料を「B」とした。
収縮率(%)=(硬化後の試料面積)/(硬化前の試料面積)×100
上記収縮性の評価に使用した硬化後の試料を4mm×30mmのサイズに裁断したものを測定用試料とした。この試料を動的粘弾性測定装置DVE-V4(商品名、(株)レオロジ製)を用い、引張荷重をかけて、周波数10Hz、昇温速度10℃/分の条件で-50℃から300℃まで測定した。温度100℃の弾性率を熱時弾性率とした。表1において熱時弾性率の値が5MPa未満であった試料を「A」とし、5MPa以上であった試料を「B」とした。
上記収縮性の評価に使用した硬化後の試料を10mm幅に切断したものを測定用試料とした。測定用試料をシリコンのウエハの表面に貼り付けた。その後、測定用試料に粘着テープ(補助テープ)を貼り付け、ウエハから測定用試料を50mm/分にて90°の角度で引き剥がした。表1において90°ピール剥離力の値が15N/m以上であった試料を「A」とし、15N/m未満であった試料を「B」とした。
上記「ウエハに対する接着層の密着力」の評価後(剥離後)の接着層の表面粗さ(Tp)をレーザー顕微鏡((株)キーエンス製)を用いて測定した。表1において表面粗さ(Tp)の値が30以下であった試料を「A」とし、30より大きかった試料を「B」とした。
Claims (7)
- 基材層と、粘着層と、熱硬化性を有する接着層とがこの順序で積層されている半導体加工用テープであって、
130℃で1時間の硬化処理がされた後において、前記接着層の収縮率が2%未満であり、且つ、前記接着層の100℃における熱時弾性率が1MPa以上5MPa未満である、半導体加工用テープ。 - 130℃で1時間の硬化処理がされた後において、ウエハに対する前記接着層のピール剥離力が15N/m以上である、請求項1に記載の半導体加工用テープ。
- 半導体装置の製造過程において、前記接着層の一方の面に基板を仮固定するとともに、
前記基材層及び前記接着層を剥離した後に前記接着層の他方の面にウエハを仮固定するために使用される、請求項1又は2に記載の半導体加工用テープ。 - 前記基材層、前記粘着層及び前記接着層はいずれも、最終的に製造される半導体装置に残存しないものである、請求項1~3のいずれか一項に記載の半導体加工用テープ。
- 前記接着層は、熱可塑性樹脂と、熱硬化性樹脂と、硬化促進剤と、フィラーとを含み、
前記接着層における前記熱可塑性樹脂の含有量を100質量部とした際の、前記接着層における前記熱硬化性樹脂の含有量が1~40質量部である、請求項1~4のいずれか一項に記載の半導体加工用テープ。 - 前記接着層における前記熱可塑性樹脂の含有量を100質量部とした際の、前記接着層における前記フィラーの含有量が1~330質量部である、請求項5に記載の半導体加工用テープ。
- 前記粘着層は非UV型粘着剤から形成される、請求項1~6のいずれか一項に記載の半導体加工用テープ。
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