JPWO2013089142A1 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

支持材上に接着剤層を形成してなる接着シートを用いた半導体装置の製造方法であって、接着剤層に半導体ウェハを貼り付けるウェハ貼付工程と、半導体ウェハを加工する加工工程と、所定の温度下で半導体ウェハから接着シートを剥離する剥離工程と、を備え、加工工程と剥離工程との間に、接着剤層に水分を含ませる工程を更に備える。

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
従来、複数の半導体チップが積層された多層構造の半導体装置がある。近年では半導体チップの積層数が増加していることに伴い、半導体チップの厚さは薄くなってきている。また、高集積化の要求に応えるため、貫通電極を形成したチップを積層し、かつ裏面にバンプを形成する技術も要求されてきている。かかる半導体チップを形成するための薄厚の半導体ウェハは、一定の厚みを有する半導体ウェハに集積回路を組み込んだ後、半導体ウェハの裏面を研削することによって薄化される（例えば特許文献１参照）。
特開２０１１−１１９４２７号公報
半導体ウェハに貫通電極を作成する際には、半導体ウェハを３００℃程度まで加熱する高温プロセスを伴う。そのため、製造工程で使用される接着シートに対しては、半導体ウェハの研削などの際に支持体と半導体ウェハとを強固に固定する接着性と、高温プロセスにおける耐熱性とが求められている。その一方で、加工後の支持体の剥離性も強く要求されている。例えば半導体ウェハの配線形成後や、半導体チップの積層後にモールドを行った後の支持体の剥離には、半導体チップへのダメージや反りの問題が生じないように、なるべく低温で支持体を剥離することが求められている。
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、高温プロセスにおける接着性及び耐熱性を有する接着シートを用いた場合であっても、当該シートの剥離性を確保できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題の解決のため、本発明の一側面の半導体装置の製造方法は、支持材上に接着剤層を形成してなる接着シートを用いた半導体装置の製造方法であって、接着剤層に半導体ウェハを貼り付けるウェハ貼付工程と、半導体ウェハを加工する加工工程と、所定の温度下で半導体ウェハから接着シートを剥離する剥離工程と、を備え、加工工程と剥離工程との間に、接着剤層に水分を含ませる工程を更に備えたことを特徴としている。
この半導体装置の製造方法では、加工工程と剥離工程との間に、接着剤層に水分を含ませる工程を更に行う。この工程によって接着剤層に含まれる水分は、剥離工程で接着シートに付与される熱によって接着剤層の界面で気化・膨張し、接着面における接着力を低下させる。したがって、高温プロセスにおける接着性及び耐熱性を有する接着シートを用いた場合であっても、当該シートの剥離性を確保できる。
また、接着剤層に水分を含ませる工程が、３０℃以上かつ５０％ＲＨ以上で接着剤層に吸湿させる吸湿工程であってもよい。この場合、接着剤層に十分な水分が含まれ、剥離工程において、接着剤層の接着力を好適に低下させることができる。
また、接着剤層に水分を含ませる工程が、接着剤層に液体の水を接触させる吸水工程であってもよい。この場合、接着剤層に十分な水分が含まれ、剥離工程において、接着剤層の接着力を好適に低下させることができる。
また、剥離工程において、１００℃以上の温度下で前記接着シートの剥離を行ってもよい。この場合、接着剤層に含まれる水分が十分に気化・膨張するので、接着シートの剥離をより確実に行うことができる。
また、支持材上に第１の接着剤層と中間基材と第２の接着剤層とをこの順に積層してなる接着シートを用いてもよい。第１の接着剤層と第２の接着剤層との間に中間基材を介在させることで、互いに性質の異なる第１の接着剤層及び第２の接着剤層を用いることができ、別々の被着体に対する接着性や剥離性を一層高めることが可能となる。
また、剥離工程の温度における中間基材の弾性率が第１の接着剤層及び第２の接着剤層の弾性率よりも大きい接着シートを用いてもよい。この場合、剥離工程の温度下において中間基材が一定の保形性を有するため、剥離性を一層高めることが可能となる。
また、本発明の他の側面の半導体装置の製造方法は、支持材上に接着剤層を形成してなる接着シートを用いた半導体装置の製造方法であって、接着剤層に半導体チップを貼り付けるチップ貼付工程と、半導体チップを封止材によって封止するチップ封止工程と、所定の温度下で封止材から接着シートを剥離する剥離工程と、を備え、チップ封止工程と剥離工程との間に、接着剤層に水分を含ませる工程を更に備えたことを特徴としている。
この半導体装置の製造方法では、チップ封止工程と剥離工程との間に、接着剤層に水分を含ませる工程を更に行う。この工程によって接着剤層に含まれる水分は、剥離工程で接着シートに付与される熱によって接着剤層の界面で気化・膨張し、接着面における接着力を低下させる。したがって、高温プロセスにおける接着性及び耐熱性を有する接着シートを用いた場合であっても、当該シートの剥離性を確保できる。
また、接着剤層に水分を含ませる工程が、３０℃以上かつ５０％ＲＨ以上で接着剤層に吸湿させる吸湿工程であってもよい。この場合、接着剤層に十分な水分が含まれ、剥離工程において、接着剤層の接着力を好適に低下させることができる。
また、接着剤層に水分を含ませる工程が、接着剤層に液体の水を接触させる吸水工程であってもよい。この場合、接着剤層に十分な水分が含まれ、剥離工程において、接着剤層の接着力を好適に低下させることができる。
また、剥離工程において、１００℃以上の温度下で接着シートの剥離を行ってもよい。この場合、接着剤層に含まれる水分が十分に気化・膨張するので、接着シートの剥離をより確実に行うことができる。
また、支持材上に第１の接着剤層と中間基材と第２の接着剤層とをこの順に積層してなる接着シートを用いてもよい。第１の接着剤層と第２の接着剤層との間に中間基材を介在させることで、剥離性を一層高めることが可能となる。
剥離工程の温度における中間基材の弾性率が第１の接着剤層及び第２の接着剤層の弾性率よりも大きい接着シートを用いてもよい。この場合、剥離工程の温度下において中間基材が一定の保形性を有するため、剥離性を一層高めることが可能となる。
本発明によれば、高温プロセスにおける接着性及び耐熱性を有する接着シートを用いた場合であっても、当該シートの剥離性を確保できる。
接着シートの一例を示す断面図である。 支持材への接着シートの貼付工程を示す斜視図である。 実施形態の半導体装置の製造方法の一例における加工工程を示す断面図である。 図３の後続となる吸湿工程を示す断面図である。 図４の後続となる剥離工程を示す断面図である。 図４の後続となる剥離工程の変形例を示す断面図である。 実施形態の半導体装置の製造方法の他の例における加工工程を示す断面図である。 図７の後続となる吸湿工程を示す断面図である。 図８の後続となる剥離工程を示す断面図である。 図８の後続となる剥離工程の変形例を示す断面図である。 図９又は図１０の後続となるダイシング工程を示す断面図である。
以下、図面を参照しながら、半導体装置の製造方法の実施形態について詳細に説明する。
［接着シートの構成］
まず、実施形態の半導体装置の製造方法に用いる接着シートについて説明する。図１は、接着シートの一例を示す断面図である。同図に示すように、接着シート１は、支持材２と、第１の接着剤層３と、中間基材４と、第２の接着剤層５とを備え、各接着剤層３，５で異なる機能を持つ多層構造のシートである。接着シート１の平面形状は、用途に応じて円形・矩形といった形状から適宜選択される。各層の厚みは、１μｍ〜１００μｍ程度となっており、５μｍ〜７５μｍ程度であることが好ましい。
支持材２は、接着シート１の使用時のキャリアフィルムとしての役割を持つ部材である。支持材２の材料としては、例えばポリエチレンテレフタレートフィルム等のポリエステル系フィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリビニルアセテートフィルム等のポリオレフィン系フィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリイミドフィルム等のプラスチックフィルムなどが用いられる。
中間基材４は、第１の接着剤層３及び第２の接着剤層５の保形性を保つ部材である。この中間基材４は、第１の接着剤層３及び第２の接着剤層５の縁部からはみ出すように配置されていることが好ましい。これにより、第１の接着剤層３及び第２の接着剤層５を被貼付物から剥離するときに、中間基材４のはみ出し部分を摘まみ部とすることができる。中間基材４の材料としては、例えばポリイミドが用いられる。また、中間基材４の弾性率は、接着シート１の剥離工程（後述）の温度において、第１の接着剤層３及び第２の接着剤層５の弾性率よりも大きいものとなっている。
第１の接着剤層３及び第２の接着剤層５は、例えば（Ａ）熱可塑性樹脂と（Ｂ）熱硬化性樹脂を含有している。（Ａ）成分としては、熱可塑性樹脂であれば特に制限はないが、第１の接着剤層３及び第２の接着剤層５の成形性を考慮するとイミド骨格を含有する熱可塑性樹脂か、アクリルゴムを使用することが好ましい。
イミド骨格を含有する熱可塑性樹脂とは、例えばポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレタンイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリウレタンアミドイミド樹脂、シロキサンポリイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂等が挙げられるが、特にこれらに限定されない。これらの樹脂は、１種類を単独で又は２種類以上を組み合せて使用することができる。耐熱性と剥離性の観点から、これらの中でもシロキサンポリイミド樹脂を使用することが特に好ましい。
アクリルゴムは、エポキシ基、アルコール性水酸基、フェノール性水酸基、カルボキシル基等の架橋性官能基を有する重合体を意図している。特に、これらと組合せてブチルアクリレートとエチルアクリレートなどの共重合体を用いることが好ましい。これらの１種を単独で用いても、２種類以上を組合せて用いても良い。剥離性の観点から、これらの中でも窒素原子を含むアクリロニトリルなどのモノマーを使用していないアクリルゴムを使用することが特に好ましい。
（Ａ）成分として使用する熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、特に制限はないが、１万〜１２０万であることが好ましく。３万から１００万であることがより好ましい。１万以下であると成膜性が悪くなる傾向があり、１２０万を超えると、流動性が低下する傾向がある。なお、ここでいう重量平均分子量とは、ＧＰＣで標準ポリスチレンによる検量線を用いたポリスチレン換算値を意図している。
（Ａ）成分のガラス転移温度（Ｔｇ）は、−５０℃〜１５０℃であることが好ましく、−４０℃〜１００℃であることが好ましい。−５０℃未満では成膜後のタック力が上昇して作業性が劣化する傾向があり、１５０℃以上では流動性を損なう傾向がある。
（Ｂ）成分は、特に制限はないが、分子内に少なくとも２個以上のエポキシ基を含むものがより好ましく、硬化性や硬化物特性の点から、フェノールのグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂が更に好ましい。このようなエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型（又はＡＤ型、Ｓ型、Ｆ型）のグリシジルエーテル、水添加ビスフェノールＡ型のグリシジルエーテル、エチレンオキシド付加体ビスフェノールＡ型のグリシジルエーテル、プロピレンオキシド付加体ビスフェノールＡ型のグリシジルエーテル、フェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、クレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル、ビスフェノールＡノボラック樹脂のグリシジルエーテル、ナフタレン樹脂のグリシジルエーテル、３官能型（又は４官能型）のグリシジルエーテル、ジシクロペンタジエンフェノール樹脂のグリシジルエーテル、ダイマー酸のグリシジルエステル、３官能型（又は４官能型）のグリシジルアミン、ナフタレン樹脂のグリシジルアミン等が挙げられる。これらは１種類を単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。
これら（Ｂ）成分の含有量は、（Ａ）成分１００質量部に対して５質量部〜１００質量部であることが好ましく、１０質量部〜５０質量部であることがより好ましい。含有量が１００質量部を超えると、架橋密度が高くなり、剥離性が低下する。一方、含有量が５質量部以下であると、架橋密度が低くなりやすく、耐熱性が低下する可能性がある。
（Ｂ）熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用する場合には、エポキシ樹脂硬化剤を更に含有することが好ましい。エポキシ樹脂硬化剤としては、通常用いられている公知の硬化剤を使用することができる。エポキシ樹脂硬化剤としては、例えば脂肪族アミン、脂環族アミン、芳香族ポリアミン等のアミン類；ポリアミド；脂肪族酸無水物、脂環族酸無水物、芳香族酸無水物等の酸無水物；ポリスルフィド；三フッ化ホウ素；ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ，ビスフェノールＳのようなフェノール性水酸基を１分子中に２個以上有するビスフェノール化合物；フェノール系樹脂；ジシアンジアミド；有機酸ジヒドラジド；三フッ化ホウ素アミン錯体；イミダゾール類；第３級アミン等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂硬化剤は、１種類を単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。
また、（Ｂ）熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いた場合、上記エポキシ樹脂硬化剤と共に硬化促進剤を用いることが好ましい。硬化促進剤としては、特に制限は無く、例えば、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を用いることができる。これらは１種類を単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。
硬化促進剤を添加した場合の添加量は、エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂硬化剤の総量１００質量部に対して０．１〜５質量部であることが好ましく、０．２質量部〜３質量部であることがより好ましい。添加量が０．１質量部未満であると、硬化性が低下する傾向があり、添加量が５質量部を超えると、保存安定性が低下する傾向がある。
（Ｂ）熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いた場合、エポキシ樹脂の重合及び／又は付加反応などの硬化反応を促進する機能を発現する光開始剤を含有していてもよい。このような光開始剤としては、例えば放射線照射によって塩基を発生する光塩基発生剤、放射線照射によって酸を発生する光酸発生剤等が挙げられ、光塩基発生剤が特に好ましい。
光塩基発生剤を用いることで、生成された塩基がエポキシ樹脂の硬化触媒として効率よく作用する。この結果、架橋密度がより一層高まり、耐熱性が向上する。光酸発生剤としては、例えばスルホニウム塩やヨードニウム塩などが挙げられる。放射線としては、例えば電離性放射線や非電離性放射線が挙げられ、具体的には、ＡｒＦ及びＫｒＦ等のエキシマレーザー光、電子線極端紫外線、真空紫外光、Ｘ線、イオンビーム、ｉ線及びｇ線等の紫外光が挙げられる。
第１の接着剤層３及び第２の接着剤層５は、（Ｃ）光硬化性樹脂を更に含有していてもよい。（Ｃ）成分としては、例えばエチレン性不飽和基を有する化合物が挙げられる。エチレン性不飽和基としては、ビニル基、アリル基、プロパギル基、ブテニル基、エチニル基、フェニルエチニル基、マレイミド基、ナジイミド基、（メタ）アクリル基等が挙げられ、反応性の観点から、（メタ）アクリル基が好ましい。これらの（Ｃ）成分は、１種類を単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。
（Ｃ）成分の含有量は、（Ａ）成分１００質量部に対して５質量部〜３００質量部であることが好ましく、１０質量部〜２５０質量部であることがより好ましい。この含有量が３００質量部を超えると、熱圧着時の接着性が低下する傾向にある。
（Ｃ）成分を含有する場合、光硬化性成分として（Ｄ）光ラジカル発生剤を更に含有していてもよい。（Ｄ）成分の波長３６５ｎｍの光に対する分子吸光係数は、感度向上の点から、１０００ｍｌ／ｇ・ｃｍ以上であることが好ましく、２０００ｍｌ／ｇ・ｃｍ以上であることがより好ましい。なお、分子吸光係数は、サンプルの０．００１質量％アセトニトリル溶液を調製し、この溶液について分光光度計（日立ハイテクノロジーズ社製、商品名：Ｕ−３３１０）を用いて吸光度を測定することによって求められる。（Ｄ）成分の含有量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０．１質量部〜２０質量部であることが好ましく、０．５質量部〜１０質量部であることがより好ましい。
また、第１の接着剤層３及び第２の接着剤層５は、必要に応じて熱ラジカル発生剤を更に含有することもできる。熱ラジカル発生剤としては、有機過酸化物が好ましい。有機過酸化物の１分間半減期温度は、１２０℃以上であることが好ましく、１５０℃以上であることがより好ましい。有機過酸化物は、感光性接着剤組成物の調製条件、製膜温度、硬化（貼り合せ）条件、その他プロセス条件、貯蔵安定性等を考慮して選択することができる。
使用可能な過酸化物としては、特に限定はないが、例えば２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシへキサン）、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサネート、ｔ−ヘキシルパーオキシ−２−エチルヘキサネート、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ビス（４−ｔ−ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート等が挙げられ、これらのうちの１種類を単独で又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。
上記熱ラジカル発生剤の含有量は、（Ａ）成分１００質量部に対し、０．０１質量部〜２０質量部であることが好ましく、０．１質量部〜１０質量部であることがより好ましく、０．５質量部〜５質量部であることが更に好ましい。この含有量が０．０１質量部未満であると、硬化性が低下し、添加効果が小さくなる傾向がある。また、上記含有量が２０質量部を超えると、アウトガス量が増加し、保存安定性が低下する傾向にある。
上記熱ラジカル発生剤としては、１分間半減期温度が１２０℃以上の化合物が好ましく、例えばパーヘキサ２５Ｂ（日油社製）、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシへキサン）（１分間半減期温度：１８０℃）、パークミルＤ（日油社製）、ジクミルパーオキサイド（１分間半減期温度：１７５℃）等が挙げられる。
第１の接着剤層３及び第２の接着剤層５は、キノン類、多価フェノール類、フェノール類、ホスファイト類、イオウ類等の重合禁止剤、又は酸化防止剤を、硬化性を損なわない範囲で更に含有していてもよい。これにより、保存安定性、プロセス適応性、又は酸化防止性が付与される。
また、第１の接着剤層３及び第２の接着剤層５は、（Ｅ）フィラーを更に含有していてもよい。（Ｅ）成分としては、例えば、銀粉、金粉、銅粉、ニッケル粉等の金属フィラー；アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、結晶性シリカ、非晶性シリカ、ゼオライト、窒化ホウ素、チタニア、ガラス、酸化鉄、セラミック等の無機フィラー；カーボン、ゴム系フィラー等の有機フィラーなどが挙げられ、種類や形状等にかかわらず特に制限なく使用することができる。
（Ｅ）成分は、所望する機能に応じて使い分けることができる。例えば、金属フィラーは、導電性、熱伝導性、チキソ性等を付与することができる。非金属無機フィラーは、熱伝導性、低熱膨張性、低吸湿性等を付与することができる。有機フィラーは、靭性等を付与することができる。これら金属フィラー、無機フィラー又は有機フィラーは、１種類を単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。中でも、半導体装置用接着材料に求められる導電性、熱伝導性、低吸湿特性、絶縁性等が付与されるため、金属フィラー、無機フィラー及び絶縁性フィラーが好ましい。さらに、無機フィラー又は絶縁性フィラーの中では、樹脂ワニスに対する分散性が良好であり、且つ、熱時の高い接着力を付与できるため、シリカフィラーがより好ましい。
（Ｅ）成分としては、フィラー表面をカップリング剤で被覆したものを使用することが好ましい。カップリング剤で被覆することにより、その他構成成分とフィラーを混合しワニス化する時にワニス中でのフィラーの凝集を防ぐことが可能になり、かつ、適宜被覆するカップリング剤を変更することで、第１の接着剤層３及び第２の接着剤層５の特性を向上させることが可能になる。
（Ｅ）成分の平均粒子径は、１０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることが好ましい。また、（Ｅ）成分は、平均粒子径が１０μｍ以下、且つ、最大粒子径が３０μｍ以下であることが好ましく、平均粒子径が５μｍ以下、且つ、最大粒子径が２０μｍ以下であることがより好ましい。平均粒子径が１０μｍを超え、且つ、最大粒子径が３０μｍを超えると、破壊靭性向上の効果が十分に得られない傾向がある。また、平均粒子径及び最大粒子径の下限は特に制限はないが、取り扱い性の観点から、いずれも０．００１μｍ以上であることが好ましい。
（Ｅ）成分の含有量は、付与する特性、又は機能に応じて決められるが、樹脂成分とフィラーの合計に対して０質量％〜９０質量％であることが好ましく、１質量％〜８０質量％であることがより好ましく、３質量＆〜７０質量％であることが更に好ましい。フィラーを増量させることによって、低アルファ化、高弾性率化が図れ、耐熱性を向上させることができる。（Ｅ）成分の含有量が９０質量％を超えると、フィルム成形性、熱圧着性が得られにくくなる傾向にある。求められる特性のバランスをとるべく、最適なフィラー含有量を決定する。フィラーを用いた場合の混合・混練は、通常の撹拌機、らいかい機、三本ロール、ボールミル等の分散機を適宜組み合わせて行うことができる。
第１の接着剤層３及び第２の接着剤層５は、各種カップリング剤を更に含有することもできる。カップリング剤を用いることで、異種材料間の界面結合性が向上する。カップリング剤としては、例えばシラン系、チタン系、アルミニウム系等のものが挙げられ、中でも効果が高い点で、シラン系カップリング剤が好ましく、エポキシ基等の熱硬化性基やメタクリレート及び／又はアクリレート等の放射線重合性基を有する化合物、又は、ヘテロ原子を含有する化合物がより好ましい。カップリング剤の使用量は、その効果や耐熱性、及びコストの面から、（Ａ）成分１００質量部に対して、０．０１質量部〜２０質量部であることが好ましい。
第１の接着剤層３及び第２の接着剤層５は、イオン捕捉剤を更に含有することもできる。イオン捕捉剤によって、イオン性不純物が吸着され、吸湿時の絶縁信頼性が向上する。このようなイオン捕捉剤としては、特に制限はなく、例えばトリアジンチオール化合物フェノール系還元剤等の、銅がイオン化して溶け出すことを防止するための銅害防止剤として知られる化合物；粉末状のビスマス系、アンチモン系、マグネシウム系、アルミニウム系、ジルコニウム系、カルシウム系、チタン系、スズ系及びこれらの混合系等の無機化合物が挙げられる。
本実施形態では、必要に応じて増感剤を用いることができる。増感剤としては、例えばカンファーキノン、ベンジル、ジアセチル、ベンジルジメチルケタール、ベンジルジエチルケタール、ベンジルジ（２−メトキシエチル）ケタール、４，４’−ジメチルベンジル−ジメチルケタール、アントラキノン、１−クロロアントラキノン、２−クロロアントラキノン、１，２−ベンズアントラキノン、１−ヒドロキシアントラキノン、１−メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノン、１−ブロモアントラキノン、チオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、２−ニトロチオキサントン、２−メチルチオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、２，４−ジイソプロピルチオキサントン、２−クロロ−７−トリフルオロメチルチオキサントン、チオキサントン−１０，１０−ジオキシド、チオキサントン−１０−オキサイド、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、イソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾフェノン、ビス（４−ジメチルアミノフェニル）ケトン、４，４’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、アジド基を含む化合物等が挙げられる。これらは１種類を単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。
［半導体装置の製造方法］
次に、上述した接着シート１を用いた半導体装置の製造方法の一例について説明する。
まず、図１に示した接着シート１を用意する。接着シート１には、作業性等の観点から、支持材２と同様の支持材を第２の接着剤層５の表面にも形成しておくことが好ましい。次に、第１の接着剤層３側の支持材２を剥離し、図２に示すように、例えばロールラミネータ１１によって、ガラス或いはウェハなどからなる円形の支持材２Ａ上に接着シート１を貼り付ける。貼り付け後、支持材２Ａの形状に合わせて接着シート１を円形に切断する。なお、支持材２Ａへの接着シート１の貼り付けには、ロールラミネータ１１のほか、真空ラミネータを用いてもよい。
支持材２Ａの表面には、離型処理を施しておくことが好ましい。離型処理剤としては、例えばポリエチレン系ワックスやフッ素系ワックスなどを用いることができる。離型処理の方法としては、例えばディップ、スピンコート、真空蒸着などを用いることができる。また、離型処理は、支持材２Ａの縁には行わないことが好ましい。こうすると、ウェハ加工中の密着強度を確保しつつ、後述する吸湿工程における吸湿時間を短縮することが可能となる。離型処理のほか、支持材２Ａの表面に親水性ポリマを塗布しておくことも好ましい。親水性ポリマは、特に限定はないが、例えばポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコールなどを用いることができる。親水性ポリマの塗布方法には特に限定はないが、離型処理と同様の方法を用いることが好ましい。また、離型処理の場合と同様に、支持材２Ａの縁には親水性ポリマを塗布しないことが好ましい。
次に、第２の接着剤層５側の支持材２を剥離し、真空プレス機又は真空ラミネータ１２上に接着シート１を配置する。そして、図３（ａ）に示すように、第２の接着剤層５に対して半導体ウェハ１３をプレスで押圧して貼り付ける。半導体ウェハ１３は、例えば７００μｍ程度の厚みを有しており、第２の接着剤層５に貼り付けられる半導体ウェハ１３の一面側には所定の配線パターンが加工されている。また、半導体ウェハ１３の一面側には、配線パターンを覆うように封止材が設けられる場合もある。半導体ウェハ１３を接着シート１に貼り付けた後、図３（ｂ）に示すように、切削等によって半導体ウェハ１３の他面側を例えば１００μｍ程度にまで薄化する。
半導体ウェハ１３を薄化した後、図４に示すように、接着シート１が貼り付けられたままの状態で半導体ウェハ１３を高温高湿槽１４内に配置する。そして、３０℃以上かつ５０％ＲＨ以上の高温高湿槽１４内に半導体ウェハ１３及び接着シート１を１２時間程度置き、第１の接着剤層３及び第２の接着剤層５に十分な量の水分を吸湿させる。
半導体ウェハ１３及び接着シート１を高温高湿槽１４から取り出した後、図５（ａ）に示すように、半導体ウェハ１３及び接着シート１を真空吸着板１５，１５でそれぞれ吸着し、２００℃程度の熱を付加しながら半導体ウェハ１３と接着シート１とを面内方向に反対にスライドさせる。これにより、支持材２Ａを第１の接着剤層３から剥離させる。
このとき、第１の接着剤層３及び第２の接着剤層５に含まれる水分は、接着シート１に付与される熱によって第１の接着剤層３及び第２の接着剤層５の界面で気化・膨張し、これらの接着面における接着力を低下させる。したがって、支持材２Ａを第１の接着剤層３から剥離させる際の剥離性が確保され、支持材２Ａをスムーズに剥離させることが可能となる。
この後、図５（ｂ）に示すように、半導体ウェハ１３の一面側から第１の接着剤層３、中間基材４、及び第２の接着剤層５をピーラー等を用いて剥離する。上述したように、剥離工程の温度における中間基材４の弾性率は、第１の接着剤層３及び第２の接着剤層５の弾性率よりも大きいため、第１の接着剤層３、中間基材４、及び第２の接着剤層５を剥離する際、中間基材４によって第１の接着剤層３と第２の接着剤層５の形状が保たれ、剥離性が好適に担保されることとなる。ピーラー等による剥離に代えて、エッチングによって第１の接着剤層３、中間基材４、及び第２の接着剤層５を除去することもできる。
なお、図６に示すように、半導体ウェハ１３の一面側から接着シート１を一度に剥離することもできる。図５に示すように、支持材２Ａのみを先に剥離する場合には、剥離した支持材２Ａをそのまま再利用できるという利点があり、図６に示すように、接着シート１を一度に剥離する場合には、剥離の作業が簡易化できるという利点がある。接着シート１を剥離した後、半導体ウェハ１３の一面側を洗浄液によって洗浄する。
上述した接着シート１を用いた半導体装置の製造方法の他の例について説明する。
まず、図２で示したように、支持体２Ａ上への接着シート１の貼り付けを行う。次に、図７（ａ）に示すように、チップボンダ１６上に接着シート１を配置し、第２の接着剤層５上に半導体チップ１７を多段に（ここでは２段）積層する。半導体チップ１７の一面側には、複数のはんだバンプ１８が設けられている。一段目の半導体チップ１７のはんだバンプ１８は、第２の接着剤層５に埋没するように配置し、二段目の半導体チップ１７のはんだバンプ１８は、一段目の半導体チップ１７の他面側に接続する。半導体チップ１７の積層体同士は、所定の間隔をもって互いに離間させる。
次に、図７（ｂ）に示すように、半導体チップ１７を覆うように第２の接着剤層５上に封止材１９を形成し、半導体チップ１７を封止する。封止材１９としては、例えばエポキシ樹脂を用いることができる。
半導体チップ１７を封止した後、図８に示すように、接着シート１が貼り付けられたままの状態で半導体チップ１７を高温高湿槽１４内に配置する。そして、３０℃以上かつ５０％ＲＨ以上の高温高湿槽１４内に半導体チップ１７及び接着シート１を１２時間程度置き、第１の接着剤層３及び第２の接着剤層５に十分な量の水分を吸湿させる。
半導体チップ１７及び接着シート１を高温高湿槽１４から取り出した後、図９（ａ）に示すように、封止材１９及び接着シート１を真空吸着板１５，１５でそれぞれ吸着し、２００℃程度の熱を付加しながら封止材１９と接着シート１とを面内方向に反対にスライドさせる。これにより、支持材２Ａを第１の接着剤層３から剥離させる。
このとき、第１の接着剤層３及び第２の接着剤層５に含まれる水分は、接着シート１に付与される熱によって第１の接着剤層３及び第２の接着剤層５の界面で気化・膨張し、これらの接着面における接着力を低下させる。したがって、支持材２Ａを第１の接着剤層３から剥離させる際の剥離性が確保され、支持材２Ａをスムーズに剥離させることが可能となる。
この後、図９（ｂ）に示すように、封止材１９から第１の接着剤層３、中間基材４、及び第２の接着剤層５をピーラー等を用いて剥離する。上述したように、剥離工程の温度における中間基材４の弾性率は、第１の接着剤層３及び第２の接着剤層５の弾性率よりも大きいため、第１の接着剤層３、中間基材４、及び第２の接着剤層５を剥離する際、中間基材４によって第１の接着剤層３と第２の接着剤層５の形状が保たれ、剥離性が好適に担保されることとなる。ピーラー等による剥離に代えて、エッチングによって第１の接着剤層３、中間基材４、及び第２の接着剤層５を除去することもできる。
なお、図６に示した場合と同様に、封止材１９から接着シート１を一度に剥離してもよく、図１０に示すように、封止材１９から支持材２Ａと第１の接着剤層３とを選択的に剥離してもよい。図９に示すように、支持材２Ａのみを先に剥離する場合には、剥離した支持材２Ａをそのまま再利用できるという利点があり、図１０に示すように、支持材２Ａと第１の接着剤層３とを選択的に剥離する場合には、残る第２の接着剤層５を剥離する際に中間基材４を摘まむことで剥離の作業が簡易化できるという利点がある。接着シート１を剥離した後、封止材１９を洗浄液によって洗浄する。この後、図１１に示すように、封止材１９をダイシングシート２０に貼り付け、ブレード等によって封止材１９のダイシングを行う。これにより、半導体チップ１７の積層体が個片化される。
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、支持材２上に第１の接着剤層３、中間基材４、及び第２の接着剤層５を積層した接着シート１を例示しているが、本発明に係る半導体装置の製造方法は、支持材２上に単層の接着剤層を形成した接着シート１を用いる場合であっても適用可能である。
また、第１の接着剤層３及び第２の接着剤層５に水分を含ませる方法は、上述した吸湿方法に代えて、半導体ウェハ１３に貼り付けられた接着シート１に液体の水を接触させる方法であってもよい。この場合、水の温度は液体の状態を保てる温度であればよく、コストと剥離性とのバランスを考慮して、１０℃〜９０℃程度の水を用いることが好ましく、３０℃〜８０℃の水を用いることが特に好ましい。より高温の水を用いることで、接着剤層の吸水効率を向上できる。吸水効率を向上できる観点では、加圧下で１００℃を超える水を用いることが好ましいが、剥離性の制御が難しくなる傾向にある。接着剤層と水とを接触させる方法としては、水槽や流水に浸ける方法や、シャワーや噴霧器を用いる方法などが挙げられる。
本発明によれば、高温プロセスにおける接着性及び耐熱性を有する接着シートを用いた場合であっても、当該シートの剥離性を確保できる半導体装置の製造方法を提供することができる。
１…接着シート、２，２Ａ…支持材、３…第１の接着剤層、４…中間基材、５…第２の接着剤層、１３…半導体ウェハ、１７…半導体チップ、１９…封止材。

Claims (12)

  1. 支持材上に接着剤層を形成してなる接着シートを用いた半導体装置の製造方法であって、
    前記接着剤層に半導体ウェハを貼り付けるウェハ貼付工程と、
    前記半導体ウェハを加工する加工工程と、
    所定の温度下で前記半導体ウェハから前記接着シートを剥離する剥離工程と、を備え、
    前記加工工程と前記剥離工程との間に、前記接着剤層に水分を含ませる工程を更に備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 前記接着剤層に水分を含ませる工程が、３０℃以上かつ５０％ＲＨ以上で前記接着剤層に吸湿させる吸湿工程であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記接着剤層に水分を含ませる工程が、前記接着剤層に液体の水を接触させる吸水工程であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記剥離工程において、１００℃以上の温度下で前記接着シートの剥離を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記支持材上に第１の接着剤層と中間基材と第２の接着剤層とをこの順に積層してなる接着シートを用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
  6. 前記剥離工程の温度における前記中間基材の弾性率が前記第１の接着剤層及び前記第２の接着剤層の弾性率よりも大きい接着シートを用いることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
  7. 支持材上に接着剤層を形成してなる接着シートを用いた半導体装置の製造方法であって、
    前記接着剤層に半導体チップを貼り付けるチップ貼付工程と、
    前記半導体チップを封止材によって封止するチップ封止工程と、
    所定の温度下で前記封止材から前記接着シートを剥離する剥離工程と、を備え、
    前記チップ封止工程と前記剥離工程との間に、前記接着剤層に水分を含ませる工程を更に備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  8. 前記接着剤層に水分を含ませる工程が、３０℃以上かつ５０％ＲＨ以上で前記接着剤層に吸湿させる吸湿工程であることを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
  9. 前記接着剤層に水分を含ませる工程が、前記接着剤層に液体の水を接触させる吸水工程であることを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
  10. 前記剥離工程において、１００℃以上の温度下で前記接着シートの剥離を行うことを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
  11. 前記支持材上に第１の接着剤層と中間基材と第２の接着剤層とをこの順に積層してなる接着シートを用いることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
  12. 前記剥離工程の温度における前記中間基材の弾性率が前記第１の接着剤層及び前記第２の接着剤層の弾性率よりも大きい接着シートを用いることを特徴とする請求項１１記載の半導体装置の製造方法。
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