KR100737610B1 - 반도체용 다이싱 다이 접착필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체용 다이싱 다이 접착필름에 관한 것이다. 본 발명에 따른 반도체용 다이싱 다이 접착필름은 반도체 웨이퍼의 배면에 부착되는 제1접착층; 상기 제1접착층에 면하여 접착된 제2접착층; 및 상기 제2접착층에 면하여 접착된 다이싱 필름;을 포함하여 이루어진 3층의 적층 구조를 가지며, 다이싱 공정시 다이 플라잉 현상을 방지하고, 다이 픽업 불량을 방지하며, 다이본딩시 다이와 기판사이의 접착력은 충분히 유지할 수 있음으로써, 반도체 패키징 공정의 신뢰성을 확보할 수 있는 장점을 갖는다.
다이접착, 다이싱, 반도체 웨이퍼, 반도체 칩
Description
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다이싱 다이 접착필름을 도시하는 단면도이다.
도 2 내지 8는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다이싱 다이 접착필름을 이용한 반도체 패키지 공정을 도시하는 도면들이다.
도 9는 본 발명에 따른 다이싱 다이 접착필름의 제조공정을 나타내는 흐름도이다.
도 10 및 11은 본 발명에 따른 다이싱 다이 접착필름을 제조하는 과정을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 12 및 13은 본 발명에 따른 다이싱 다이 접착필름을 제조하는 방법을 설명하기 위한 공정도들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100...다이싱 다이 접착 필름 110...제1베이스 필름
112...제2베이스 필름 111...제1보호필름
113...제2보호필름 120...제1접착층
130...제2접착층 140...다이싱 필름
본 발명은 반도체용 다이싱 다이 접착필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 웨이퍼 배면에 접착되어 다이싱공정을 보완하고 나아가 반도체 칩과 기판 사이를 접착시키는 반도체용 다이싱 다이 접착필름에 관한 것이다.
종래에는 반도체 칩을 칩 실장 프레임에 부착하기 위하여 주로 페이스트형 접착제를 사용하였다. 그러나 페이스트형 접착제는 접착제 도포시 두께 조절이 곤란하고, 블리딩(bleeding)의 문제가 발생하며, 웨이퍼 레벨 공정이 불가능하다는 문제점이 있었다. 따라서 최근에는 필름형 다이 접착제가 사용되고 있다.
일반적으로 필름형 다이 접착제를 사용하는 반도체 공정은 반도체 웨이퍼에 다이 접착 필름을 부착하고 재차 별도의 다이싱(dicing) 테이프을 부착한 후, 다이싱공정을 거치게 된다. 최근에는 이렇게 두차례에 걸친 필름 부착공정을 단순화하기 위하여 다이싱과 다이 접착기능을 동시에 갖는 다이싱 다이 접착 필름 (DDAF:Dicing Die Adhesive Film)이 제안되었다.
그러나 상기 다이싱 필름은 주로 폴리올레핀(polyolefin) 계열로 이루어져 있기에 웨이퍼 배면에 접착하는 공정 시 높은 온도에서 진행할 수 없었다. 이에 다이싱 필름의 변형이 방지될 수 있도록 상대적으로 낮은 온도에서 접착공정을 진행하게 되면 웨이퍼와 다이접착필름 사이의 접착력 및 다이접착필름과 다이싱 필름 사이의 접착력이 열등하게 된다. 이는 다이 픽업시 다이접착필름의 분리를 어렵게 하고, 다이싱 공정시 다이 플라잉(die flying)이 발생할 염려가 있었다.
이를 해결하기 위하여 다이싱 필름의 점착물질에 감압성 및 감광성 물질을 사용하고 다이싱 공정 후 자외선 조사 또는 열처리 등의 후처리를 통해 다이와 다이접착필름의 픽업을 용이하게 하였다. 그러나 이러한 기술들은 가열처리에 의해서 다이접착필름이 기판과 접착력이 약화될 수 있고 자외선 조사로 인하여 반도체 칩의 구동상 불량 오작동을 우려할 뿐만 아니라 그 공정이 복잡해지고 비용이 상승하는 한계점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 웨이퍼 배면에 접착할 때 웨이퍼와 다이접착필름 사이에 높은 접착력을 유지하며 다이접착필름과 다이싱 필름 사이의 박리력은 약하게 하여, 다이싱 공정시 다이 플라잉 현상을 방지하고, 다이 픽업 불량을 방지하며, 다이본딩시 다이와 기판사이의 접착력은 충분히 유지할 수 있는 반도체용 다이싱 다이 접착필름을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체용 다이싱 다이 접착필름은, (a1) 반도체 웨이퍼의 배면에, 반도체 웨이퍼의 배면에 부착되는 제1접착층, 상기 제1접착층에 면하여 접착된 제2접착층, 및 상기 제2접착층에 면하여 접착된 다이싱 필름을 포함하여 이루어진 3층의 적층 구조를 갖는 다이싱 다이 접착필름을 접착시키는 라미네이션 공정, (a2)상기 라미네이션된 반도체 웨이퍼 전면을 통한 절단작업을 진행하여, 다이 절편으로 분리하는, 웨이퍼 다이싱 공정, (a3)상기 다이싱 공정에 의해 분리된 다이를 픽업툴을 이용하여 제1접착층 및 제2접착층은 다이 배면에 접착된 상태를 유지하되, 다이싱 필름은 분리되도록 다이 픽업하는 공정, (a4)상기 다이 픽업된 다이를 기판에 부착시키는 다이 접착 공정, (a5)상기 기판과 다이간의 접착력을 강화시키는 열처리공정을 포함하여 진행하는 반도체 패키징 공정을 진행함에 사용되는 다이싱 다이 접착필름에 있어서, 상기 (a1)의 라미네이션 공정 후, 상기 반도체 웨이퍼와 제1접착층 사이의 층간접착력(T1)은 20gf/cm 이상이고, 상기 제2접착층과 다이싱 필름 사이의 층간접착력(T2)은 3gf/cm 이상이 유지되고, 상기 (a3)의 다이 픽업 공정 진행중에, 상기 다이와 제1접착층 사이의 층간접착력(Ta1)이 상기 제2접착층과 다이싱 필름 사이의 층간접착력(Ta2)보다 크게 유지되고, 상기 (a4)의 다이 접착 공정 후, 상기 다이와 제1접착층 사이의 층간접착력(Tb1) 및 상기 제2접착층과 기판 사이의 층간접착력(Tb2) 각각이 100gf/cm보다 크게 유지되고, 상기 (a5)의 열처리 공정 후, 상기 다이와 제1접착층 사이의 층간접착력(Tc1) 및 상기 제2접착층과 기판 사이의 층간접착력(Tc2) 각각이 500gf/cm보다 크게 유지되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다이싱 다이 접착필름을 도시하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 다이싱 다이 접착필름(100)은, 베이스 필름(110)과, 상기 베이스 필름(110)의 일면에 접착된 제1접착층(120), 상기 제1접착층(120)에 접착된 제2접착층(130) 및 상기 제2접착층(130)에 접착된 다이싱 필름(140)을 포함하여 적층된 구조를 갖는다.
상기 베이스 필름(110)은 접착필름의 기본적인 형태를 유지하기 하기 위한 부재로서, 바람직하게 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌디카르복실레이트(PEN) 등의 물질을 사용하여 제조될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 다이싱 다이 접착필름의 제1접착층(120)은, 반도체 패키징 공정 중에서 웨이퍼의 배면에 접착되며, 웨이퍼 절단편인 다이와의 높은 접착력이 요구되는 물질층이다. 상기 다이싱 다이 접착필름의 제1접착층(120)은, 20 내지 70 중량%의 액상 에폭시 수지와 30 내지 80 중량%의 고상 에폭시 수지를 포함하여 이루어진 조성물 100 중량부에 대해 0.5 내지 15 중량부의 자외선 개시제와 0.1 내지 30 중량부의 무기필러가 포함된 제1접착층 제조용 조성물로부터 제조된다.
상기 다이싱 다이 접착필름의 제2접착층(130)은, 상기 제1접착층(120)과 다이 사이에 요구되는 접착력보다는 낮은 접착력이 요구되는 물질층이며, 다이싱 필름(140)과 접착된다. 상기 다이싱 다이 접착필름의 제2접착층(130)은, 20 내지 70 중량%의 액상 에폭시 수지와 30 내지 80 중량%의 고상 에폭시 수지를 포함하여 이루어진 조성물 100 중량부에 대해 0.5 내지 15 중량부의 자외선 개시제와 0.1 내지 30 중량부의 무기필러가 포함된 제2접착층 제조용 조성물로부터 제조된다.
여기서, 제2접착층(130)과 다이싱 필름(140) 사이의 접착력을 약화시키기 위한 방법으로 다음의 세 가지의 방법을 들 수 있다. 첫째는, 상기 제2접착층 제조용 조성물에 포함된 무기필러의 함량이 상기 제1접착층 제조용 조성물에 포함된 무기필러의 함량에 비하여 0.1 내지 15 중량부가 더 포함되도록 조성하는 방법이다. 둘째는 상기 제2접착층 제조용 조성물에 포함된 액상 에폭시 수지량에 대한 고상 에폭시 수지의 함량은 상기 제1접착층 제조용 조성물에 포함된 액상 에폭시 수지량에 대한 고상 에폭시 수지량의 함량보다 2 내지 50 중량%가 더 포함되도록 조성하는 방법이다. 셋째는, 자외선 조사시 접착층의 경성 증가와 접착력 하강을 위하여 상기 제2접착층 제조용 조성물에 포함된 자외선 개시제의 양이 상기 제1접착층 제조용 조성물에 포함된 자외선 개시제의 양보다 0.1 내지 15 중량부가 더 포함되도록 조성하는 방법이다. 이들 세 가지 각각의 방법은 독립적으로 이용될 수도 있으며, 상승적 효과를 얻기 위해 병행적으로 이용될 수 있음은 자명하다.
상기 액상 에폭시 수지는 비스페놀계 에폭시, 노볼락계 에폭시 및 가소성 에폭시 등의 물질군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질이며, 상기 고상 에폭시 수지는 비스페놀계 에폭시, 노볼락계 에폭시 및 가소성 에폭시 등의 물질군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질이며, 상기 무기필러는 금속, 금속산화물 및 실리콘계 등의 물질군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질이며, 상기 자외선 개시제는 알파하이드록시케톤계, 페닐글리옥실레이트계, 알파아미노케톤계, 벤질다이메틸케탈계, 포스핀옥사이드계 및 메탈로센계 등의 물질군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질이면 바람직하다.
상기 제1접착층(120) 및 제2접착층(130)을 제조하기 위한 조성물에는 전술한 기본적인 성분 이외에도, 본 발명의 효과를 저해하지 않으면서 본 발명의 목적 범위 내에서 적절한 첨가제들을 더 포함할 수 있는데, 예를 들면, 에폭시경화제, 커플링제 및 UV 경화조제 등이 있으며 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 에폭시경화제는 아민계, 유기산무수물계, 페놀수지 및 아미노수지 등의 물질군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질이면 바람직하며, 상기 커플링제는 실란계 및 티탄계등의 물질군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 상기 UV 경화조제는 아크릴계, 에폭시계, 우레탄계 및 페놀계 등의 물질군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 다이싱 필름(140)은, 반도체 웨이퍼 다이싱 공정에서 일시적으로 반도체 웨이퍼에 부착되어 웨이퍼 절단 시에 웨이퍼를 고정지지하는 부재로서, 아크릴계, 고무계, 폴리에스테르계 또는 실리콘계 등 점착력 물질이 도포되어 형성된 점착층을 구비한 폴리염화비닐계 또는 폴리올레핀계 필름이다.
상기 다이싱 다이 접착필름(100)은 도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같은 공정을 거쳐 반도체 칩 제조공정에 이용되며, 이에 대해서 도 2 내지 8을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2 내지 8는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다이싱 다이 접착필름을 이용한 반도체 패키징 공정을 설명하기 위한 도면들이다.
먼저, 도 2와 같이 반도체 웨이퍼(1)를 준비한다. 상기 준비된 반도체 웨이퍼(1)의 배면에 도 3과 같이 다이싱 다이 접착필름(100)을 접착시키는 라미네이션 공정을 진행한다. 이때, 상기 라미네이션 공정을 진행하기 전에 다이싱 다이 접착필름(100)의 최상면에 부착된 베이스 필름(110)은 제거되어야 한다. 따라서, 웨이퍼(1) 배면에는 제1접착층(120)이 면하여 접착이 이루어진다. 한편, 다이싱 다이 접착필름(100) 내 저분자 물질의 흐름성을 양호하게 하기 위하여 상온 내지 100℃에서 0.5 내지 10 kgf의 압력으로 라미네이션 공정을 행하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 라미네이션 공정 진행 후 반도체 웨이퍼(1)와 제1접착층(120) 사이의 층간접착력(T1)은 반도체 웨이퍼 다이싱 공정 진행시 다이 플라잉 현상이 발생되는 것을 방지하기 위하여 20gf/cm 이상이 되도록 유지되도록 하며, 제2접착층(130)과 다이싱 필름(140) 사이의 층간접착력(T2)은 다이싱 공정 진행시 다이 플라잉 현상이 발생되는 것을 방지하고, 제2접착층(130)과 다이싱 필름(140)사이에 이물질이 들어가는 것을 방지하기 위하여 3gf/cm 이상이 되도록 유지되면 바람직하다.
상기와 같이 라미네이션이 완료된 후, 도 4와 같이 블레이드(2)를 이용하여 반도체 웨이퍼(1)를 소정의 칩크기로 절단하는 다이싱 공정을 진행 한 후, 수세 건조 공정을 진행하였다. 또한, 다이싱 공정은 웨이퍼(1) 및 그 배면에 순차적으로 접착된 제1접착층(120) 및 제2접착층(130)은 절단선을 따라 완전하게 절단되도록 하면서, 웨이퍼(1) 배면쪽의 최상부층을 형성하도록 접착된 다이싱 필름(140)은 일정 깊이까지만 부분적으로 절단되도록 한다.
상기와 같이 다이싱 공정을 진행하여 절단된 다이(4)는 도 5와 같이 픽업툴(3)을 이용하여 다이(4)를 픽업시킨다. 이때, 다이(4)와 제1접착층(120) 사이의 층간접착력(Ta1)이 제2접착층(130)과 다이싱 필름(140) 사이의 층간접착력(Ta2)보다 더 크게 유지되어야 다이싱 필름(140)으로부터 제1접착층(120)에 부착된 다이(4)가 픽업툴(3)에 의해 픽업이 이루어질 수 있다.
이후, 도 6과 같이 리드프레임이나 인쇄회로기판(PCB) 또는 테이프 배선 기판과 같은 기판(substrate)(5) 상에 다이(4)를 부착하는 다이본딩 공정을 거친다. 이때, 다이본딩 직후 다이(4)와 제1접착층(120) 사이의 층간접착력(Tb1)과 제2접착층(130)과 기판(5) 사이의 층간접착력(Tb2) 각각이 100gf/cm보다 크게 유지되어야 다이 본딩 공정에서 접착력의 신뢰성을 충분히 확보하도록 한다.
이어서, 다이(4)와 기판(5) 사이의 접착력을 보다 강하게 하게 위하여 열처리 공정을 실시할 수 있다. 이때, 열처리 공정 후, 다이(4)와 제1접착층(120) 사이의 층간접착력(Tc1)과 제2접착층(120)과 기판(5) 사이의 층간접착력(Tc2) 각각이 500gf/cm보다 크게 유지되어야 한다. 이러한 접착력이 유지되지 못하면, 후속 공정 을 진행하는 과정에서 다이(4)와 제1접착층(120) 사이 및 제2접착층(120)과 기판(5) 사이에서 층분리가 일어날 수 있으며, 이는 신뢰성에 나쁜 영향을 미치므로 제품 불량으로 연결될 수 있음에 주의가 요망된다.
계속하여, 도 7과 같이 반도체 칩으로 이용되는 다이(4)와 기판(5)을 와이어 본딩(6)으로 연결한 후, 마지막으로 도 8과 같이 에폭시 몰딩(7) 공정을 진행하여 반도체 칩에 대한 패키징을 완성한다.
이하, 전술한 반도체 칩에 대한 패키징 공정에 이용되는 다이싱 다이 접착필름(100)의 제조공정을 도 9 내지 13을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명에 따른 다이싱 다이 접착필름의 제조공정을 나타내는 흐름도이며, 도 10 및 11은 본 발명에 따른 제1다이접착필름(도 10의 200) 및 제2다이접착필름(도 11의 300)을 제조하는 과정을 설명하기 위한 단면도들이고, 도 12 및 13은 본 발명에 따른 다이싱 다이 접착필름(도 1의 100)을 제조하는 방법을 설명하기 위한 공정도들이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 다이싱 다이 접착필름의 제조공정은 제1다이접착필름을 준비하는 단계(S10)와, 상기 제1다이접착필름을 준비하는 단계와 별도의 공정을 통하여 제2다이접착필름을 준비하는 단계(S20)와, 상기 준비된 제1다이접착필름과 제2다이접착필름을 상호 접합시키는 단계(S30) 및 최종적으로 다이싱 필름을 접합하는 단계(S40)으로 진행하고 있음을 알 수 있다.
본 발명에 따른 다이싱 다이 접착필름은 에어 나이프 코터(air knife coater), 콤마 코터(comma coater), 리프 코터(lip coater), 그라비아 코터(gravure coater) 등의 롤 코터(roll coater)를 이용하여 제1접착층 및 제2접착층 제조용 코팅액을 베이스 필름상에 도포하여 형성된 코팅층을 캐스팅하여 제조하며(S10 및 S20), 이후, 상온 내지 150℃의 조건하에서 라미네이션 공정을 진행하여 개별적으로 준비된 두 층을 상호 합지시킨 후, 제2접착층에 다이싱 필름이 면하여 적층되도록 함으로써 다이싱 다이 접착필름에 완성된다. 이하, 다이싱 다이 접착 필름을 제조하는 공정을 각 단계별로 구분하여 설명하면 다음과 같다.
상기 (S10)단계에 따른 제1다이접착필름(200)을 준비하기 위해서는 먼저 제1베이스필름(110) 상에 다이와 높은 접착력을 갖는 제1접착층용 코팅액을 도포하여 제1접착층용 코팅층을 형성한다. 바람직하게, 상기 제1접착층용 코팅층은 150㎛ 이하의 두께로, 더욱 바람직하게는 1 내지 100㎛의 두께를 갖도록 형성한다. 이러한 두께는 코팅기(미도시)의 라인스피드, 토출량 및 립패드(lip pad) 사이의 간격 조절로써 제어될 수 있다. 상기 제1접착층용 코팅액은 전술한 바에 따르는 조성, 즉 액상 에폭시 수지, 고상 에폭시 수지, 무기필러, 및 자외선 개시제를 포함하여 이루어진 조성물을 이용하여 준비하였다. 이후, 상기 베이스 필름(110)에 코팅된 제1접착층용 코팅층에 열을 가하고 자외선 조사를 실시하여 필름상을 유지하도록 하여 제1접착층(120)을 형성시켰다. 마지막으로, 상기 자외선 조사 공정 후에는 외부환경으로부터 보호하기 위하여 접착층(120)의 노출면을 제1보호필름(111)으로 덮고 롤러로 권취하면, 3층의 적층구조를 갖는 제1다이접착필름(200)의 준비가 완료된다.
상기 (S20)단계에 따른 제2다이접착필름(300)을 준비하기 위해서는 전술한 제1다이접착필름(200)을 준비하는 단계(S10)와 대차없는 방법으로 진행한다. 먼저, 제2베이스필름(112) 상에 제2접착층용 코팅액을 코팅한다. 여기서 제2접착층용 코팅액은 후속 공정에서 부착되는 다이싱 필름과의 접착력이 약화될 수 있는 구성으로 하면 바람직하다. 이를 위하여 제2접착층용 코팅액은 제1접착층용 코팅액과 마찬가지로 전술한 내용에 따르는 조성, 즉 고상 에폭시 수지, 액상 에폭시 수지, 무기필러, 및 자외선 개시제를 포함하여 이루어진 조성물을 이용하여 제조한다. 이때, 후속 공정에서 부착되는 다이싱 필름에 대한 제2접착층의 접착력을 약화시키기 위한 목적으로 전술한 세 가지 방법 중 어느 하나의 방법이 채택되어 실시되면 바람직하다.
이후, 상기와 같이 준비된 제2접착층용 코팅액을 제2베이스필름(112) 상에 도포하여 제2접착층용 코팅층을 형성시킨 후, 제1다이접착필름 준비단계(S10)에서 진행한 것과 동일한 방법으로 가열공정, 자외선 조사 공정을 진행하였다. 이때, 상기 제2접착층용 코팅층으로부터 제조되는 제2접착층(130)과 기판 사이의 접착력이 제1접착층(120)과 다이 사이의 접착력보다 더 낮게 접착이 이루어지도록 선속을 감소시키면서 가열공정 및 자외선 조사 공정을 진행한다. 이로써, 제2베이스필름(112) 상에 제2접착층(130)이 형성되지만, 외부에 노출되는 제2접착층(130)에 대한 보호 목적으로 제2접착층(130)의 노출면에 제2보호필름(113)을 추가적으로 부착시킴으로써, 3층의 적층구조를 갖는 제2다이접착필름(300)의 준비가 완료된다.
이상과 같이, 제1다이접착필름(200)과 제2다이접착필름(300)이 각각 준비되면, 도 12 및 13에 따른 공정도와 같은 방법으로 양 다이접착필름(200, 300)을 층간 접합시키는 단계(S30)를 진행한다. 이러한 층간 접합단계(S30)에서 먼저 각각 롤러에 권취된 상태인 제1다이접필름(200)으로부터 제1보호필름(111)을 제거하고, 제2다이접착필름(300)으로부터 제2보호필름(113)을 제거하여 제1접착층(120) 및 제2접착층(130) 각각의 일면이 외부로 노출되도록 한다. 이후, 라미네이션 롤(50)을 이용하여 제1접착층(120) 및 제2접착층(130)의 각각의 노출면이 상호 대향하여 밀착되면서 층간 접합이 이루어지도록 라미네이션시킨다. 이때, 각 접착층(120, 130)을 구성하고 있는 저분자 물질의 흐름성을 양호하게 하고, 제1접착층(120)과 제2접착층(130) 간의 접합 계면에서 기포가 발생하는 것을 억제하기 위하여 라미네이션 롤(50)의 온도를 상온 내지 150℃로 유지하면 바람직하다. 이로써, 제1베이스필름(110), 제1접착층(120), 제2접착층(130) 및 제2베이스필름(112)의 4층으로 적층된 다이접착필름(103)이 형성된다. 한편, 상기 다이접착필름(103)으로부터 후속 공정에서 제2베이스필름(112)이 제거된 상태로서 라미네이션 공정이 진행되기 때문에 이를 다이접착필름(103)과 구별시키기 위해 3층의 다이접착필름(103a)으로 구별 표시하였다.
전술한 바에 따라 준비된 다이접착필름(103)에서 제2접착층(130)에 면하여 부착되어 있는 제2베이스필름(112)을 제거한 후, 별도 준비된 다이싱 필름(140)을 최종적으로 접합시키면 전술한 도 1과 같은 구조의 4층 구조의 다이싱 다이 접착 필름(100)이 완성된다(S40). 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 다이싱 필름(140)의 접착면은 외부 환경으로부터 보호하기 위한 보호필름(150)이 부착된 다이싱 적층필름(140a) 상태로 준비되면 바람직하다. 따라서, 다이싱 적층필름(140a)을 롤러에 권취한 후, 보호필름(150)이 제거된 상태인 다이싱 필름(140)이 라미네이션 롤(90)에 공급된다. 이와 동시에 도 12를 참조하여 설명된 과정을 통해 준비된 다이접착필름(103)은 롤러에 권취한 후, 제2접착층(130)에 면하여 부착된 제2베이스필름(112)을 제거된 상태의 3층의 다이접착필름(103a)의 상태로 라미네이션 롤(90)에 공급된다. 이때 라미네이션 롤(90)의 온도는 다이접착필름(103a)의 제2접착층(130)과 다이싱 필름(140) 간의 접착력을 고려하여 25 내지 80℃로 유지하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 라미네이션 롤(90)에 공급되는 다이싱필름(140)과 다이접착필름(103a)은 상호 접합이 이루어져, 제1베이스필름(110), 제1접착층(120), 제2접착층(130) 및 다이싱필름(140)이 순차적으로 4개 층이 적층된 다이싱 다이 접착 필름(도 1의 100)이 형성된다.
한편, 상기 다이 접착필름(103a)은 다이싱 공정 및 다이 픽업 공정에 이어 다이 접착 공정 및 열처리 공정(큐어링 공정)이 진행되며, 상기 다이 접착필림(103a)의 저장 탄성률(storage modulus)은 25℃에서 100 내지 10,000MPa 인 것이 바람직하다. 이는 열처리 공정 후, 적층된 구조를 이루는 물질이 상이하기 때문에 열팽창 계수가 서로 다르게 나타나므로, 열처리 공정에 따른 열 스트레스를 완충할 수 있는 정도의 저장탄성율이 확보되어야 최종적으로 완성된 반도체 칩의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 필요 물성 조건이다. 또한, 280℃에서 저장탄성률은 0.1 내지 1,000MPa이며, 25℃의 저장탄성률보다 작은 것이 바람직하다. 이는 만일 고온에서 저장탄성률 값이 0.1MPa 이하라면 내부응역이 지나치게 낮아져서 제품의 신뢰성을 확보할 수 없으며, 1000MPa인 경우에는 열충격을 효과적으로 흡수할 수 없기 때문이다.
또한 본 발명에 따른 다이싱 다이 접착필름(100)은 제1접착층(120)과 제2접착층(130) 사이에 유기절연체층(미도시)이 개재된 구조로 제조될 수 있다. 상기 유기절연체층은 저장탄성률을 증가시키거나 열팽창계수를 낮출 수 있으며, 두꺼운 필름 제조시 다이 접착필름 사이에 들어가 필름 제조공정 두께 조절을 보다 용이해게 해주며, 내부 강도를 높여주는 효과를 갖게 해주어 와이어 본딩시 진동 등의 외부충격을 최소화시킬 수 있어 바람직하다. 상기 유기 절연층에는 폴리이미드계 및 폴리올레핀계, 또는 폴리아세탈레이계, 폴리비닐계 등의 필름류가 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실험예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실험예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실험예에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실험예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
하기 구분설정된 조성을 갖는 실시예들(1, 2) 및 이에 대응되는 비교예들(1-4)과 같은 조성을 갖는 조성물을 이용하여 다이싱 다이 접착 필름의 제1접착층과 제2접착층을 제조하였다.
| 구분 | 실시예1 | 실시예2 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 비교예4 | ||||||
| 제1 접착층 | 제2 접착층 | 제1 접착층 | 제2 접착층 | 제1 접착층 | 제2 접착층 | 제1 접착층 | 제2 접착층 | 제1 접착층 | 제2접착층 | 제1접착층 | 제2접착층 | |
| 고상 에폭시 수지(wt%) | 50 | 55 | 53 | 58 | 60 | 60 | 60 | 50 | 55 | 90 | 55 | 90 |
| 액상 에폭시 수지(wt%) | 50 | 45 | 47 | 42 | 40 | 40 | 40 | 50 | 45 | 10 | 45 | 10 |
| 액상 에폭시 수지량에 대한 고상 에폭시 수지 함량 분률(%) | 100 | 120 | 112 | 138 | 150 | 150 | 150 | 100 | 120 | 900 | 120 | 900 |
| 무기필러(중량부) | 5 | 10 | 8 | 8 | 8 | 8 | 10 | 6 | 5 | 5 | 6 | 10 |
| 자외선개시제(중량부) | 3 | 5 | 5 | 5 | 2 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 경화제(첨가시) | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 경화조제(첨가시) | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 5 | 4 | 4 |
| 커플링제(첨가시) | 4 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 2 | 3 | 3 |
상기 표 1에 따른 실시예들(1, 2) 및 비교예들(1-4)조성을 갖는 조성물을 이용하여 제1접착층과 제2접착층을 제조하고, 이들을 이용하여 다이싱 다이 접착 필름을 완성한 이후, 도 2 내지 8을 참조하면서 설명한 반도체 패키징 공정 진행과 연계하면서 하기 표 2에 따른 층간접착력을 구별하여 개별적으로 측정하였다. 한편, 층간접착력은 푸시 풀 게이지(Push pull gauge)를 이용하여 상온에서 180도 필 강도를 측정하였다.
| 구분 | 의미 | 본 발명 요구조건 |
| T1 | 라미네이션 공정 진행 후, 반도체 웨이퍼와 제1접착층 사이의 층간접착력 | T1≥20gf/cm |
| T2 | 라미네이션 공정 진행 후, 제2접착층과 다이싱 필름 사이의 층간접착력 | T2≥3gf/cm |
| Ta1 | 다이 픽업 공정 진행시, 다이와 제1접착층 사이의 층간접착력 | Ta1>Ta2 |
| Ta2 | 다이 픽업 공정 진행시, 제2접착층과 다이싱 필름 사이의 층간접착력 | |
| Tb1 | 다이 접합 공정 후, 다이와 제1접착층 사이의 층간접착력 | Tb1>100gf/cm |
| Tb2 | 다이 접합 공정 후, 제2접착층과 기판 사이의 층간접착력 | Tb2>100gf/cm |
| Tc1 | 열처리 공정 후, 다이와 제1접착층 사이의 층간접착력 | Tc1>500gf/cm |
| Tc2 | 열처리 공정 후, 제2접착층과 기판 사이의 층간접착력 | Tc2>500gf/cm |
상기 표 2에 따라 측정한 다양한 층간접착력을 측정치를 하기 표 3에 나타내었으며, 구체적으로 나타난 수치의 단위는 gf/cm이다.
| 구분 | 실시예1 | 실시예2 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 비교예4 |
| T1 | 120 | 80 | 24 | 15 | 60 | 60 |
| T2 | 20 | 15 | 2 | 60 | 13 | 2 |
| Ta1 | 110 | 50 | 20 | 13 | 60 | 60 |
| Ta2 | 30 | 18 | 25 | 65 | 15 | 10 |
| Tb1 | 400 | 250 | 100 | 80 | 120 | 120 |
| Tb2 | 300 | 200 | 80 | 90 | 110 | 90 |
| Tc1 | 1200 | 900 | 400 | 200 | 400 | 550 |
| Tc2 | 1100 | 800 | 300 | 250 | 450 | 300 |
상기 표 1의 조성에 따르는 실시예들(1, 2) 및 비교예들로부터 제조된 다이싱 다이 접착필름에 대해 여러 가지 공정성 및 신뢰성 테스트 즉, (1)다이싱 공정시 다이 플라잉(die flying) 발생여부, (2)다이 픽업용이성, (3)다이 본딩의 양호도 및 (4)MRT 테스트를 수행하여 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다. 여기서 다이 픽업용이성은 픽업시 다이싱필름이 제2접착층으로부터 잘 박리되는지 여부를 살펴보았고, 다이 본딩의 양호도는 기공(void) 확산 및 칩 실장 프레임으로 이송 시 다이플라잉이 발생하는 지 여부를 체크하였다. 또한 MRT 테스트는 JEDEC/IPC에서 제시한 MRT(moisture Resistance Test) 조건에서 실시되며, 그 조건은 85℃, 60%의 항온 항습 조건에서 일주일간 방치한 후 최대온도가 260℃인 리플로우(reflow)조건에서 3회 이상 실장된 시료를 흘려 보내어 시료 내부에 팝콘(pop corn) 현상의 발생 및 잔존 기포의 확산여부를 확인함으로써 그 안정성을 조사하였다.
| 구분 | 실시예1 | 실시예2 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 비교예4 |
| 다이싱공정시 다이플라잉발생여부 | 양호 | 양호 | 불량 | 불량 | 양호 | 불량 |
| 픽업용이성 | 양호 | 양호 | 불량 | 불량 | 양호 | 양호 |
| 다이본딩 양호도 | 양호 | 양호 | 불량 | 불량 | 양호 | 불량 |
| MRT 테스트 | 양호 | 양호 | 불량 | 불량 | 불량 | 불량 |
상기 표 4를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르는 실시예들(1, 2)의 경우에는 다이싱 공정시 다이플라잉 발생여부, 픽업용이성, 다이본딩 양호도, MRT 테스트에서 모두 우수한 결과를 나타냄을 알 수 있다. 이와 달리, 비교예들(1~4)에 대한 평가 결과는 우수하지 못한 결과를 확인할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
이상에서의 설명에서와 같이, 본 발명에 따르면, 다이싱 공정시 다이 플라잉과 테이프버 현상을 방지하고, 다이 픽업 불량을 방지하며, 다이본딩시 다이와 기판사이의 접착력은 충분히 유지할 수 있다. 이로써, 반도체 패키징 공정의 신뢰성을 확보할 수 있다.
Claims (8)
- (a1) 반도체 웨이퍼의 배면에, 반도체 웨이퍼의 배면에 부착되는 제1접착층, 상기 제1접착층에 면하여 접착된 제2접착층, 및 상기 제2접착층에 면하여 접착된 다이싱 필름을 포함하여 이루어진 3층의 적층 구조를 갖는 다이싱 다이 접착필름을 접착시키는 라미네이션 공정, (a2)상기 라미네이션된 반도체 웨이퍼 전면을 통한 절단작업을 진행하여, 다이 절편으로 분리하는, 웨이퍼 다이싱 공정, (a3)상기 다이싱 공정에 의해 분리된 다이를 픽업툴을 이용하여 제1접착층 및 제2접착층은 다이 배면에 접착된 상태를 유지하되, 다이싱 필름은 분리되도록 다이 픽업하는 공정, (a4)상기 다이 픽업된 다이를 기판에 부착시키는 다이 접착 공정, (a5)상기 기판과 다이 사이의 접착력을 강화시키는 열처리공정을 포함하여 진행하는 반도체 패키징 공정을 진행함에 사용되는 반도체용 다이싱 다이 접착필름에 있어서,상기 (a1)의 라미네이션 공정 후, 상기 반도체 웨이퍼와 제1접착층 사이의 층간접착력(T1)은 20gf/cm 이상이고, 상기 제2접착층과 다이싱 필름 사이의 층간접착력(T2)은 3gf/cm 이상이 유지되고,상기 (a3)의 다이 픽업 공정 진행중에, 상기 다이와 제1접착층 사이의 층간접착력(Ta1)이 상기 제2접착층과 다이싱 필름 사이의 층간접착력(Ta2)보다 크게 유지되고,상기 (a4)의 다이 접착 공정 후, 상기 다이와 제1접착층 사이의 층간접착력(Tb1)은 100gf/cm보다 크게 유지되며, 상기 제2접착층과 기판 사이의 층간접착력(Tb2)은 100gf/cm보다 크게 유지되고,상기 (a5)의 열처리 공정 후, 상기 다이와 제1접착층 사이의 층간접착력(Tc1)은 500gf/cm보다 크게 유지되며, 상기 제2접착층과 기판 사이의 층간접착력(Tc2)은 500gf/cm보다 크게 유지되는 것을 특징으로 하는 반도체용 다이싱 다이 접착필름.
- 제1항에 있어서,상기 (a5)의 열처리공정 후의 반도체용 다이싱 다이 접착 필름은, 25℃에서의 저장탄성률(storage modulus)은 100 내지 10,000MPa이고, 280℃에서의 저장탄성률은 0.1 내지 1000MPa이며, 상기 280℃에서의 저장탄성률은 상기 25℃에서의 저장탄성률보다 작게 유지되는 것을 특징으로 하는 반도체용 다이싱 다이 접착필름.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 반도체용 다이싱 다이 접착필름을 구성하는 제1접착층과 제2접착층 사이에 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아세탈레이트계 및 폴리비닐계로 이루어진 물질군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로 제조된 유기절연체층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체용 다이싱 다이 접착필름.
- 제1항에 있어서,상기 다이싱 다이 접착필름의 제1접착층은, 20 내지 70 중량%의 액상 에폭시 수지, 30 내지 80 중량%의 고상 에폭시 수지를 포함하여 이루어진 조성물 100 중량부에 대해, 0.5 내지 15 중량부의 자외선 개시제와, 0.1 내지 30 중량부의 무기필러가 포함된 제1접착층 제조용 조성물로부터 제조되며,상기 다이싱 다이 접착필름의 제2접착층은, 20 내지 70 중량%의 액상 에폭시 수지, 30 내지 80 중량%의 고상 에폭시 수지를 포함하여 이루어진 조성물 100 중량부에 대해 0.5 내지 15중량부의 자외선 개시제와, 0.1 내지 30 중량부의 무기필러가 포함된 제2접착층 제조용 조성물로부터 제조되며,상기 제2접착층 제조용 조성물에 포함된 무기필러의 함량은, 상기 제1접착층 제조용 조성물에 포함된 무기필러의 함량보다 0.1 내지 15 중량부가 더 포함되도록 조성하거나,상기 제2접착층 제조용 조성물에 포함된 액상 에폭시 수지량에 대한 고상 에폭시 수지의 함량은, 상기 제1접착층 제조용 조성물에 포함된 액상 에폭시 수지량에 대한 고상 에폭시 수지량의 함량보다 2 내지 50 중량%가 더 포함되도록 조성하거나,상기 제2접착층 제조용 조성물에 포함된 자외선 개시제의 함량은, 상기 제1접착층 제조용 조성물에 포함된 자외선 개시제의 함량보다 0.1 내지 15 중량부가 더 포함되도록 조성하는 것을 특징으로 하는 반도체용 다이싱 다이 접착필름.
- 제4항에 있어서,상기 액상 에폭시 수지는 비스페놀계 에폭시, 노볼락계 에폭시 및 가소성 에폭시로 이루어진 물질군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질이며,상기 고상 에폭시 수지는 비스페놀계 에폭시, 노볼락계 에폭시 및 가소성 에폭시로 이루어진 물질군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질이며,상기 무기필러는 금속, 금속산화물 및 실리콘계로 이루어진 물질군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질이며,상기 자외선 개시제는 알파하이드록시케톤계, 페닐글리옥실레이트계 및 알파아미노케톤계, 벤질다이메틸케탈계, 포스핀옥사이드계 및 메탈로센계로 이루어진 물질군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 반도체용 다이싱 다이 접착필름.
- 제4항 또는 제5항에 있어서,상기 제1접착층과 제2접착층 사이에 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아세탈레이트계 및 폴리비닐계로 이루어진 물질군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로 제조된 유기절연체층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체용 다이싱 다이 접착필름.
- 제4항 또는 제5항에 있어서,상기 반도체용 다이싱 다이 접착 필름에 대한 열처리 공정을 진행한 후, 25℃에서의 저장탄성률(storage modulus)은 100 내지 10,000MPa이고, 280℃에서의 저장탄성률은 0.1 내지 1000MPa이며, 상기 280℃에서의 저장탄성률은 상기 25℃에서의 저장탄성률보다 작게 유지되는 것을 특징으로 하는 반도체용 다이싱 다이 접착 필름.
- 제7항에 있어서,상기 제1접착층과 제2접착층 사이에 폴리이미드계, 폴리올레핀계, 폴리아세탈레이트계 및 폴리비닐계로 이루어진 물질군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로 제조된 유기절연체층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체용 다이싱 다이 접착필름.
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