KR100737444B1 - 반도체웨이퍼 다이싱용 필름 - Google Patents

반도체웨이퍼 다이싱용 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코로나 처리층과 다이싱 익스펜딩층의 이중 구조로 이루어진 반도체웨이퍼 다이싱용 필름에 있어서, 상기 반도체웨이퍼 다이싱용 필름 소재로서 초저밀도 폴리에틸렌수지와 저밀도 폴리에틸렌수지의 혼합수지를 사용하고, 여기에 3~15㎛ 입자의 무기탈크, 무기금속염 등을 첨가함으로서, 표면 점착층의 점착제의 도포작업이 원활하고, 웨이퍼 절단 공정시 다이싱 칼날에 필름이 용융되어 달라붙지 않아 원활하게 절단 작업이 가능한 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼 다이싱용 필름에 관한 것이다.
상기의 구성을 갖는 본 발명은 종전에 사용하던 소재인 염화비닐수지 소재와 동등 이상의 기계적 물성을 유지하면서도 점착제 도포 작업시 필름이 말리는 현상이 없으며, 50~80℃로 가열하여 라미네이션하는 필름형 접착제의 운반체로 사용 가능하며 반도체웨이퍼 절단 공정시 다이싱 칼날에 필름이 용융되어 달라붙어 현상이 발생되지 않을 뿐만 아니라 가소제를 사용하지 않기 때문에 다이옥신을 발생하지 않아 환경이 오염되지 않는 장점이 있다.
반도체웨이퍼, 다이싱, 필름, 표면 점착층, 다이싱 익스펜딩층, 초저밀도, 저밀도, 폴리에틸렌수지, 무기탈크

Description

반도체웨이퍼 다이싱용 필름{Dicing film of Semiconductor wafer}
본 발명은 반도체웨이퍼 다이싱용 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코로나 처리층과 다이싱 익스펜딩층의 이중 구조로 이루어진 반도체웨이퍼 다이싱용 필름에 있어서, 상기 반도체웨이퍼 다이싱용 필름 소재로서 초저밀도수지와 저밀도수지의 혼합수지를 사용하고, 여기에 무기탈크를 첨가함으로서, 다이싱 공정 후 칩의 픽업이 용이하며 코로나 처리층의 점착제의 도포작업이 원활하고, 웨이퍼 절단 공정시 다이싱 칼날에 필름이 용융되어 달라붙지 않아 원활하게 절단 작업이 가능한 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼 다이싱용 필름에 관한 것이다.
반도체웨이퍼 가공 공정에서 다이싱(dicing) 공정이라 함은 쏘잉(sawing)이라고도 하며 반도체 생산 공정 가운데 웨이퍼 제조 공정과 패키징 공정 사이에 위치하여 웨이퍼를 개별칩 단위로 분리하는 공정이다.
이때 반도체웨이퍼의 표면을 보호하기 위하여 반도체웨이퍼 다이싱용 필름을 반도체웨이퍼의 표면에 점착시키게 되는데, 이 반도체웨이퍼 다이싱용 필름은 백그라인드 면에 붙여져서 다이싱시 커트된 칩을 유지하고 엑스밴드로 된 다음 분산된 칩을 본딩 공정으로 옮기는 역할을 지속하게 된다. 이 때문에 다이싱시에 칩을 비산하게 하지 않는 유지력과 픽업시에 용이하게 칩을 박리시킬 수 있는 이박리성(易剝離性)이라고 하는 상반되는 성능이 동시에 요구되어 설계에 많은 연구가 이루어지고 있다. 이 같은 반도체웨이퍼 다이싱용 필름은 반도체의 소형 및 박형화에 따라 단지 벗겨지기 쉬운 것뿐만 아니라 접착제가 웨이퍼 상에 남지 말아야 하고, 오염이 없을 것 등이 요구되어왔다.
따라서 상기와 물성을 충족시키기 위해 개발된 기술로서 특허 출원된 대한민국 공개특허공보 2004-34479호 및 2004-103450호에 다이싱/다이본딩 필름에 관한 기술이 특허 출원되어 있으나 상기 특허들은 다이싱/다이본딩 필름과 반도체웨이퍼간의 점착 성능을 고려하여 점착제층에 도포되는 점착제의 특성만을 고려한 것이고, 반도체웨이퍼 다이싱용 필름 소재로서 초저밀도 폴리에틸렌만을 사용할 경우에는 너무 연질이라 점착제 도포 작업시 말리는 현상이 발생되어 도포 작업이 곤란하고 점착코팅을 하였다 하더라도 웨이퍼 절단 공정시 칼날에 이물질이 달라붙어 공정 에러가 발생되는 문제점들이 있었다.
따라서 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방안으로 본 발명은 반도체웨 이퍼 다이싱용 필름 소재로서 초저밀도 폴리에텔렌수지와 저밀도 폴리에틸렌수지의 혼합수지를 사용하고, 여기에 3~15㎛ 입자 무기 탈크, 무기금속염을 첨가함으로서, 초저밀도 폴리에틸렌만을 사용할 경우에 문제시 되는 점착제 도포 작업시 필름이 말리는 현상이나 웨이퍼 절단 공정시 다이싱 칼날에 필름이 용융되어 달라붙어 공정 에러가 발생되는 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 종전에 사용하던 소재인 염화비닐수지 소재와 동등 이상의 기계적 물성을 유지하면서도 가소제를 사용하지 않기 때문에 다이옥신을 발생하지 않아 환경이 오염되지 않는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼 다이싱용 필름을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은 코로나 처리층과 다이싱 익스펜딩층의 이중 구조로 이루어진 반도체웨이퍼 다이싱용 필름에 있어서,
상기 코로나 처리층은 초저밀도수지 40.0 내지 60.0 중량%, 저밀도수지 25.0 내지 35.0 중량%, 3~15㎛ 입자 무기탈크 15.0 내지 25.0 중량%;
상기 다이싱 익스펜딩층은 초저밀도수지 50.0 내지 67.0 중량%, 저밀도수지 25.0 내지 38.0 중량%, 무기탈크 7.7 내지 11.3 중량%, 안료 0.3 내지 0.7 중량%;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼 다이싱용 필름에 관한 것이다.
본 발명에서 사용된 초저밀도수지는 밀도가 0.80 내지 0.90 g/㎤인 초저밀도 폴리에틸렌수지가 바람직하다. 이러한 초저밀도 폴리에틸렌수지는 밀폐성이 좋고, 연신율이 높기 때문에 반도체웨이퍼 면에 부착되어 잘 찢어지지 않는 물성이 있다. 그러나 본 발명에서 초저밀도 폴리에틸렌수지만을 사용할 경우에는 초저밀도 폴리에틸렌수지의 물성이 너무 연질이라 점착제 도포 작업시에 필름이 말리는 현상이 발생되어 도포 작업이 곤란하고, 점착 코팅을 하였다 하더라도 웨이퍼 절단 공정시 칼날에 필름이 달라붙어 공정 에러가 발생하여 작업이 불가능하게 된다.
따라서 본 발명에서는 상기와 같은 초저밀도 폴리에틸렌수지의 연질성을 보완하기 위하여 초저밀도수지와 저밀도수지를 혼합하여 사용하는데, 본 발명에서 사용하는 저밀도수지는 밀도가 0.90 내지 0.93 g/㎤인 저밀도 폴리에틸렌수지를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 저밀도 폴리에틸렌수지는 고밀도 폴리에틸렌수지보다 투명성이 좋고, 인장력 매우 좋아 질기기 때문에 수축력이 있다.
본 발명의 반도체웨이퍼 다이싱용 필름은 그 두께가 각각 45 ± 5 ㎛인 표면 코로나 처리층과 다이싱 익스펜딩층의 이중 구조로 이루어져 있다.
상기 표면 코로나 처리층은 반도체웨이퍼 면에 점착되는 점착제를 도포하는 면으로 반도체웨이퍼 면의 보호와 다이싱 공정시 커트된 칩을 유지하고 엑스밴드로 된 다음 분산된 칩을 본딩 공정으로 옮길 수 있도록 이박리성(易剝離性)이 있어야 한다. 상기 표면 코로나 처리층에 사용되는 수지는 초저밀도 폴리에틸렌수지 40.0 내지 60.0 중량%와 저밀도 폴리에틸렌수지 25.0 내지 35.0 중량%의 혼합수지를 사용하는 것이 바람직하다. 초저밀도 폴리에틸렌수지의 함량이 40.0 중량% 미만이거나 저밀도 폴리에틸렌수지의 함량이 35.0 중량%를 초과할 경우에는 다이싱 공정 중에 필름이 찧어지는 현상이 발생되기 때문에 다이싱 공정에 의해 개별 칩으로 분리되어지 칩을 리드프레임에 붙이는 다이본딩 공정이 불가능하고, 초저밀도 폴리에틸렌수지의 함량이 60.0 중량%를 초과하거나 저밀도 폴리에틸렌수지의 함량이 25.0 중량% 미만일 경우에는 필름이 연질화 되어 점착제 코팅작업시에 필름이 말리는 현상과 다이싱 공정시에 다이싱 칼날에 용융된 필름이 부착되어 다이싱 칼날의 수명을 단축하고 용융된 필름이 실 모양의 오염물질을 만들어 칩을 오염시킬 수 있다.
그리고 상기 다이싱 익스펜딩층은 다이싱 공정중에 발생하는 열이나 진동으로부터 칩을 보호하여야 하며 칩이 잘 분리될 수 있도록 커팅날에 의해 다이싱 익스펜딩층 절단시 실모양의 오염물질을 발생하지 않아야 한다. 상기 다이싱 익스펜딩층에 사용되는 수지는 초저밀도 폴리에틸렌수지 50.0 내지 67.0 중량%와 저밀도 폴리에틸렌수지 25.0 내지 38.0 중량%의 혼합수지를 사용하는 것이 바람직하다. 초저밀도 폴리에틸렌수지의 함량이 50.0 중량% 미만이거나 저밀도 폴리에틸렌수지의 함량이 38.0 중량%를 초과할 경우에는 다이싱 공정후 다이 본딩 공정에서 익스펜딩이 원활하게 이루어지지 않기 때문에 다이 픽업시 이음이 발생하고 픽업 기계에 무리하게 압력을 가해야 하는 문제점이 발생한다. 초저밀도 폴리에틸렌수지의 함량이 67.0 중량%를 초과하거나 저밀도 폴리에틸렌수지의 함량이 25.0 중량% 미만일 경우 에는 익스펜팅공정 후에 필름의 복원력이 떨어지고 내열특성이 감소하여 다이본딩 작업이 끝난 다음 웨이척의 이송시에 머신에 걸려 자동화 작업이 불가능하며, 50~80℃로 라미네이션하는 공정에서는 변형이 심하게 발생하여 사용이 불가능하다.
본 발명에서는 코로나 처리층과 다이싱 익스펜딩층에 3~15㎛ 입자 무기탈크를 각각 15.0 내지 25.0 중량% 및 7.7 내지 11.3 중량%씩을 첨가하는데, 상기 첨가량의 범위 내에서 점착제 도포작업시 필름이 말리는 현상과 반도체웨이퍼 절단 공정시 칼날에 필름이 달라붙는 현상이 최대한 방지된다. 그리고 본 발명에서는 3~15㎛ 입자 무기탈크를 표면 점착층보다 다이싱 익스펜딩층에 더 적게 첨가하는 이유는 다이싱 익스펜딩층이 커팅날에 의해 쉽게 절단되도록 하기 위해서이다.
그리고 코로나 처리층은 필름 표면의 젖음성(wettability)을 증가시키기 위하여 코로나 표면처리를 하는데 필름이 낮은 표면에너지를 가질 때에는 점착제와 필름사이의 점착력이 떨어진다. 코로나 처리층은 표면장력이 40 내지 46 dyne/cm가 바람직하다. 상기 범위 내에서 코로나 처리층에 코로나 처리를 하면 젖음성을 향상시켜 점착제와 필름간의 접착력을 증가시킬수 있다.
또 다이싱 익스펜딩층은 안료를 0.3 내지 0.7 중량%를 첨가하는데 그 이유는 반도체웨이퍼의 취급시 눈의 피로도와 주위 안정감을 위하여 청색 안료를 사용하는 것이 바람직하나 필요에 따라서는 청색 안료 이외의 연청색 안료 또는 기타 색상의 안료를 다양하게 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용 가능한 청색 안료로는 프탈로시아닌블루, 코발트블루, 군청 등 특별히 한정하지는 않는다.
본 발명의 구성에 대하여 실시예를 통하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
(실시예 1 내지 4)
다음 [표 1]의 내용과 같이 조성한 혼합수지를 이용하여 15m/min의 압출속도, 1.5 ± 0.1의 유지 팽창비의 조건으로 압출하여 코로나 처리층과 다이싱 익스펜딩층의 두께가 각각 45 ㎛인 반도체웨이퍼 다이싱용 필름을 제조하였다.
[표 1]
(단위 : 중량%)
구 분 실 시 예
1 2 3 4
코로나 처리층 초저밀도수지1) 40 60 40 60
저밀도수지2) 35 25 35 25
무기탈크3) 25 15 25 15
다이싱 익스펜익스펜딩층 초저밀도수지1) 67 50 50 67
저밀도수지2) 25 38 38 25
무기탈크3) 7.7 11.3 11.3 7.7
안료4) 0.3 0.7 0.7 0.3
주 1) 밀도 0.89 g/㎤인 초저밀도 폴리에틸렌수지(한국, 호남석유화학)
2) 밀도 0.92 g/㎤인 저밀도 폴리에틸렌수지(한국, 호남석유화학)
3) MSP-707, 한국, 플라스컴
4) blue 0000ff, 한국, 유리켐
(비교예 1)
통상의 폴리염화비닐수지를 소재로 하여 제조한 두께 90 ㎛인 반도체웨이퍼 다이싱용 필름을 사용하였다.
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1을 인장강도, 신장율 및 인열강도의 기계적 물성 측정과 점착제 도포작업상태 및 다이싱 작업의 상태를 육안으로 관찰한 결과는 다음 [표 2]와 같다. 그리고 실시예 1 내지 4는 표면점착층을 코로나 표면처리하여 표면장력과 점착력을 측정하였고, 비교예 1은 코로나 표면처리를 실시하지 않았다.
[표 2]
물 성 실 시 예 비교예
1 2 3 4 1
인장강도 (Kgf/10mm) 가로 1640 1647 1643 1662 1760
세로 1510 1521 1516 1543 1780
신장률(%) 가로 911 910 918 913 37
세로 297 295 298 297 195
인열강도 (Kgf/10mm) 가로 300 302 307 310 60
세로 150 156 152 157 90
표면장력(dyne/㎝) 42 42 43 45 15
점착력(gf/inch) 129 132 136 135 102
점착제5) 도포작업상태 양호 양호 양호 양호 불량
다이싱작업상태 양호 양호 양호 양호 불량
주 5) AV-10, 한국, (주)화인테크놀리지
1) 인장강도
인스트론(INSTRON) 4204모델을 사용하여 ASTM D-882조건하에서 측정하였다.
2) 신장률
반도체웨이퍼 다이싱용 필름을 각각 25mm폭×100mm길이의 샘플로 잘랐다. 1㎏중량(9.8 N/2.5mm)을 사용하는 방향을 따라 필름을 향방시키고 10분간 놓아둔 후 신장률을 측정하였다.
3) 인열강도
180° 필링 테스트기(peeling tester)로 속도 500 ㎜/min으로 양쪽으로 당겨서 시편이 파단될 때의 힘을 단위면적으로 나눈값을 나타내었다.
4) 표면장력
물 (표면장력 72.8 μN/㎝ 내, 비극성 성분 21.8 μN/㎝, 극성 성분 51.0 μN/㎝), 에틸렌글리콜 (표면장력 48.0 μN/㎝ 내, 비극성 성분 29.0 μN/㎝, 극성 성분 19.0 μN/㎝), 디요오드메탄 (표면장력 50.8 μN/㎝ 내, 비극성 성분 50.8 μN/㎝, 극성 성분 0 μN/㎝) 의 3 액을 적하하고, 각각의 액에 의한 접촉각을 측정하고, 확장 Forkes 식을 사용하여 표면장력을 산출하였다.
5) 점착력
용제로 깨끗이 세척, 건조된 시험판(피착제:스테인레스 스틸(SUS 304), 유리 등)에 25㎜ 너비의 시험편(시료)의 점착면을 아래로 해서 2㎏ 롤러(roller)로 왕복 부착시킨다. 부착 후 30분이 경과한 뒤에 인장력 시험기(Adhesion/Release Tester AR-1000, Chemlnstruments)로 박리력을 측정하였다. 이때, 300 mm/분의 박리 속도 및 180°의 박리각, 22±2℃, 65±5RH의 측정 조건하에서 접착력(박리력)을 측정하였다.
상기 [표 2]에 나타난 바와 같이 실시예 1 내지 4는 비교예 1에 비해 인장강도의 성능은 약간 떨어지나 신장률과 인열강도의 성능은 훨씬 좋음을 알 수 있다. 그 뿐만 아니라 필름에 대한 점착제의 도포상태는 실시예 1 내지 4가 필름이 말리는 현상과 웨이퍼 다이싱(Wafer Dicing)장비에 의해 반도체웨이퍼 절단 공정시 칼날에 용융된 필름이 달라붙는 현상이 발생되지 않는데 반하여 비교예 1은 필름이 말리는 현상이 일어나 불양이 발생하였으며, 웨이퍼 다이싱(Wafer Dicing)장비에 의해 반도체웨이퍼 절단 공정시 칼날에 용융된 필름이 달라붙는 현상이 발생됨을 확인할 수 있었다.
그리고 실시예 1 내지 4는 코로나 처리층을 코로나 표면처리함으로써, 40 내지 46 dyne/㎝ 범위의 표면장력을 나타내고, 점착력이 우수하였으며, 비교예 1은 표면 점착층을 코로나 표면처리하지 않음으로써, 낮은 표면장력과 점착력을 나타내었다.
상기의 구성을 갖는 본 발명은 종전에 사용하던 소재인 염화비닐수지 소재와 동등 이상의 기계적 물성을 유지하면서도 점착제 도포 작업시 필름이 말리는 현상과 반도체웨이퍼 절단 공정시 칼날에 용융된 필름이 달라붙는 현상이 발생되지 않을 뿐만 아니라 가소제를 사용하지 않기 때문에 다이옥신을 발생하지 않아 환경이 오염되지 않는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 코로나 처리층과 다이싱 익스펜딩층의 이중 구조로 이루어진 반도체웨이퍼 다이싱용 필름에 있어서,
    상기 코로나 처리층은 밀도가 0.80 내지 0.90 g/㎤인 초저밀도수지 40.0 내지 60.0 중량%, 밀도가 0.90 내지 0.93 g/㎤인 저밀도수지 25.0 내지 35.0 중량%, 무기탈크 15.0 내지 25.0 중량%;
    상기 다이싱 익스펜딩층은 밀도가 0.80 내지 0.90 g/㎤인 초저밀도수지 50.0 내지 67.0 중량%, 밀도가 0.90 내지 0.93 g/㎤인 저밀도수지 25.0 내지 38.0 중량%, 무기탈크 7.7 내지 11.3 중량%, 안료 0.3 내지 0.7중량%;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼 다이싱용 필름.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
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