KR102602153B1 - Rdl 형성 공정용 양면 접착 테이프, 이를 포함하는 적층체 및 이를 이용한 팬-아웃 패키지 제작 공정 - Google Patents

Rdl 형성 공정용 양면 접착 테이프, 이를 포함하는 적층체 및 이를 이용한 팬-아웃 패키지 제작 공정 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양면 접착 테이프에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로 설명하면, 팬-아웃 패키지(Fan-out package) 제작 공정 중 RDL 형성 공정을 위해 캐리어 웨이퍼와 디바이스 웨이퍼를 본딩(bonding)/디본딩(de-bonding)시키기 위해 사용되는 양면 접착 테이프에 관한 것이다.

Description

RDL 형성 공정용 양면 접착 테이프, 이를 포함하는 적층체 및 이를 이용한 팬-아웃 패키지 제작 공정{The double-faced adhesive tape for RDL forming process, Laminate containing the same, and Manufacturing process of Fan-out package}
본 발명은 팬-아웃 패키지 제작 공정에서 RDL 형성 작업 공정시, 디바이스 에이퍼와 캐리어 웨이퍼의 접착 및 박리에 사용되는 임시 접착 수단으로 사용되는 신규한 양면 접착 테이프에 관한 것이다.
반도체 디바이스는 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화, 디지털 카메라, 기타 전자 기기 등의 다양한 전자 응용에 사용된다. 반도체 디바이스는 일반적으로, 반도체 기판 위에 절연 또는 유전체층, 도전 층, 및 반도체 재료 층을 순차적으로 증착하고 그 위에 회로 성분 및 소자를 형성하기 위해 리소그래피를 사용하여 다양한 재료 층을 패턴 형성(패터닝)함으로써 제조된다. 수십, 수백 개의 집적회로는 전형적으로 단일 반도체 웨이퍼 상에 제조된다. 각 다이(die)는 이 집적회로를 절단선을 따라 절단하여서 개별화된다. 그 후 개별 다이는, 예를 들면, 멀티 칩 모듈로 또는 기타 유형의 패키지로 개별적으로 패키징된다.
반도체 산업은 지속적으로 그 최소 피처(feature)의 크기를 감소시킴으로써 각종 전자 부품(예를 들면, 트랜지스터, 다이오드, 저항, 커패시터 등)의 집적 밀도를 향상시키고, 이는 주어진 영역에 보다 많은 요소들을 통합할 수 있게 하였다. 집적회로 다이 등의 소형 전자 소자들은 또한, 일부 응용에서는 과거의 패키지보다 적은 공간을 활용하는 작은 패키지를 필요로 한다. 이러한 요구로 인해 반도체 칩의 실장 방식으로서 금속 와이어를 이용하는 종래의 와이어본딩 방식 대신에, 칩의 전극 상에 범프라 불리는 돌기 전극을 형성하여 기판 전극과 칩 전극을 범프를 통해 직접 접속하는 플립 칩 접속 방식이 주목받고 있다. 그리고 최근에는 한층 더 고기능화, 고속 동작을 가능하게 하는 것으로서 칩 사이를 최단 거리로 접속하는 3차원 실장 기술인 실리콘 관통 전극(TSV: Through Silicon Via)기술이 주목 받고 있다. 이러한 실리콘 관통 전극(TSV)기술은 더욱 고밀도, 대용량화를 실현하기 위해 점차 필수적 기술이 되고 있다.
반도체 웨이퍼의 두께는 가능한 한 얇고, 또한 기계적 강도가 저하되지 않은 것이 요구되고 있다. 또한, 반도체 장치의 추가적인 박형화의 요구에 따라, 반도체 웨이퍼를 보다 얇게 하기 위해 웨이퍼의 이면을 연삭하는 이른바 백그라인드가 행해지고 있으며, 반도체 장치의 제조 공정은 번잡해지고 있다. 따라서, 반도체 제조 공정의 간략화에 적합한 방법으로서 백그라인드시에 반도체 웨이퍼를 유지하는 기능과 언더필 기능을 겸비하는 수지의 제안이 요구되고 있다.
이를 실현하기 위해서는, 반도체 회로가 형성된 기판의 비회로 형성면("이면"이라고도 함)을 연삭하고, 이면에 TSV를 포함하는 전극 형성을 행하는 공정이 필요하다. 실리콘 기판의 이면 연삭 공정에서는, 연삭면의 반대측에 이면 보호 테이프를 붙여 연삭시의 웨이퍼 파손을 방지하고 있다. 그러나, 이 테이프는 유기 수지 필름을 기재로 사용하고 있는데, 유기 수지 필름 기재는 유연성이 있는 반면 강도나 내열성이 불충분하기 때문에 이면에서의 배선층 형성 공정을 행하기에는 적합하지 않다. 따라서, 반도체 기판을 실리콘, 유리 등의 지지체에 접착재를 통해 접합함으로써, 이면 연삭, 이면 전극 형성의 공정에 충분히 견딜 수 있는 시스템이 제안되어 있다. 여기서 중요한 문제는 기판을 지지체에 접합할 때의 접착제 및 접착 방법이다. 특히, 접착제는 기판을 지지체에 간극 없이 접합할 수 있으며, 이후의 공정에 견딜 수 있을 만큼의 충분한 내구성이 필요하고, 최후에 박형 웨이퍼를 지지체로부터 간편하게 박리할 수 있어야 한다. 웨이퍼와 지지체는 최후에 박리되므로, 접착제는 임시 접착제라 불리기도 한다.
종래의 박리 방법으로서는, 광 흡수성 물질을 포함하는 접착제를 사용하고 여기에 고강도의 빛을 조사하여 접착제층을 분해함으로써, 지지체로부터 접착제층을 박리하는 기술 및 열 용융성의 탄화수소계 화합물을 접착제에 사용하여 가열 용융 상태에서 접합/박리를 행하는 기술 등으로 제한 되어 있었다.
전자의 기술은 기판 1매당 처리 시간이 길어진다는 등의 문제점이 있었다. 또한, 후자의 기술은 가열만으로 제어하기 때문에 간편한 반면, 200℃를 초과하는 고온에서 열 안정성이 불충분하기 때문에 적용 범위가 좁았다. 또한, 실리콘 점착제를 임시 접착제층에 사용하는 기술이 제안되어 있으나, 이는 기판을 지지체에 부가 경화형의 실리콘 점착제를 사용하여 접합하고, 박리시에는 실리콘계 감압접착제 수지를 용해, 또는 분해하는 약제에 침지하여 기판을 지지체로부터 분리하므로, 박리에 매우 장시간을 요하며, 실제 제조 공정에서의 적용은 곤란한 문제점이 있다.
한국 등록특허번호 10-1806596 호(공고일 2017.12.01) 한국 공개특허번호 10-2016-0123959호(공개일 2016.10.26)
본 발명의 목적은 반도체 공정을 수행할 수 있도록 캐리어 웨이퍼와 디바이스 웨이퍼를 임시 본딩(bonding)하고, 공정 시간을 절약하여 디바이스 웨이퍼의 손상 없이 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼를 용이하게 분리시키는 것이 가능한 신규한 레이저 분해형 양면 접착 테이프, 이를 포함하는 적층체 및 이를 이용한 팬-아웃 패키지 제작 공정을 제공하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 양면 접착 테이프는 제1 감압접착제층; 레이저 분해성 필름층; 및 제2감압접착제층;이 차례대로 적층되어 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 제1 감압접착제층 및 제2감압접착제층 중 어느 한 층의 상부에는 이형필름층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 제1 감압접착제층 및/또는 제2 감압접착제층은 평균두께 5 ~ 50㎛ 일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 레이저 분해성 필름층은 평균두께 5 ~ 75㎛ 일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 제1 감압접착제층 및/또는 제2 감압접착제층은 50W 세기의 레이저를 1분간 조사시, 하기 수학식 1에 의거하여 측정한 접착력 감소율이 85% 이상일 수 있다.
[수학식 1]
접착력 감소율(%) = {(레이저 조사 전 감압접착제층의 접착력 - 레이저 조사 후 감압접착제층의 접착력)/ 레이저 조사 전 감압접착제층의 접착력}×100(%)
상기 수학식 1에서, 접착력은 ASTM D3330 방법에 의거하여 측정한 것이며, 접착력 단위는 gf/25mm이다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 양면 접착 테이프가 팬-아웃 패키지(Fan-out package) 제작 공정 중 RDL 형성 공정에 적용시, 제1감압접착제층이 캐리어 웨이퍼와 접착되도록 적용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 제1 감압접착제층 및/또는 제2 감압접착제층은 우레탄계 감압접착제 수지, 경화형 실리콘계 감압접착제 수지 및 아크릴계 감압접착제 수지 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 레이저 분해성 필름층은 50W 세기의 레이저로 1분간 조사시, ISO 6721-10 방법에 의거하여 점도 측정시, 점도가 2,500 ~ 300,000 cps 일 수 있다.
[수학식 2]
점도 변화율(%) = │(레이저 조사 전 필름층의 점도 - 레이저 조사 후 필름층의 점도)/ 레이저 조사 전 필름층의 점도 × 100%│
수학식 2에서 점도의 단위는 cps이다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 레이저 분해성 필름층은 하기 수학식 2에 의거하여 측정한 레이저 조사 전후의 점도 변화율이 88.0% ~ 99.9%일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 레이저 분해성 필름층은 블랙 폴리이미드 필름을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 블랙 폴리이미드 필름은 폴리아믹산 수지, 촉매 및 용제를 포함하는 혼합용액; 및 레이저 반응물;을 포함하는 폴리아믹산 바니쉬의 이미드화물이다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 폴리아믹산 바니쉬는 상기 레이저 반응물 0.40 ~ 1.30 중량% 및 잔량의 상기 혼합용액을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 혼합용액은 폴리아믹산 수지 100 중량부에 대하여, 촉매 15 ~ 50 중량부 및 용제 15 ~ 40 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 폴리아믹산 수지는 N,N'-디메틸포름아미드(DMF) 100 중량부에 대하여, 4,4'-디아미노페닐렌에테르(ODA) 8 ~ 15 중량부 및 피로멜리트산 이무수물(PMDA) 8 ~ 15 중량부를 반응시킨 반응물인 폴리아믹산 화합물을 포함할 수 있다.
상기 폴리아믹산 수지는 고형분을 16.5 ~ 22.0 중량%로 포함하고, 점도는 2,200 ~ 3,000 poise일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 촉매는 아세트산 무수물, 이소퀴놀린, 무수초산 및 피리딘 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 촉매는 이소퀴놀린 및 무수초산을 1 : 1.5 ~ 5 중량비로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 용매는 디메틸포름아마이드(DMF), N,N'-디메틸아세트아미드 및 N-메틸-피롤리돈 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 레이저 반응물은 카본블랙, 카본나노튜브, 카본노드, 카본파이버 및 흑연나노분말 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 폴리아믹산 바니쉬의 이미드화물인 블랙 폴리이미드 필름은 상기 레이저 반응물 3.0 ~ 10중량% 및 잔량의 폴리이미드 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 앞서 설명한 다양한 형태의 양면 접착 테이프를 이용한 적층체로서, 디바이스 웨이퍼층; 상기 디바이스 웨이퍼를 지지하는 캐리어 웨이퍼층; 및 상기 디바이스 웨이퍼층 및 캐리어 웨이퍼층 사이에 형성된 임시 접착층;을 포함하며, 상기 임시 접착층은 상기 양면 접착 테이프를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 양면 접착 테이프를 이용한 팬-아웃 패키지(Fan-out package) 제작 공정에 관한 것으로서, 팬-아웃 패키지 제작 공정 중 RDL 형성 공정에 있어서, 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼를 접착(bonding)시키고, 캐리어 웨이퍼를 디바이스 웨이퍼로부터 박리(de-bonding)시키기 위해 사용되는 임시접착수단으로서, 상기 양면 접착 테이프를 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 캐리어 웨이퍼는 유리 소재 또는 투명 아크릴계 소재를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 박리는 캐리어 웨이퍼 방향으로 감압접착제층을30 ~ 100W 세기의 레이저를 30초 ~ 5분간 조사하여, 양면 접착 테이프의 레이저 분해성 필름층을 분해시킨 후, 캐리어 웨이퍼를 디바이스 웨이퍼로부터 박리시켜서 수행할 수 있다.
본 발명의 양면 접착 테이프는 RDL 형성을 위한 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼에 대한 접착력이 우수하면서도, 레이저 분해성 필름을 적용하여 용이하게 위한 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼를 분리할 수 있는 바, 팬-아웃 패키지 공정의 RLD층 형성시 적용되는 용매 딥핑(solvent dipping)을 생략할 수 있어서 팬-아웃 패키지의 생산량 증대 및 세척제(cleaning agent) 사용 최소화가 가능하다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 본 발명의 양면 접착 테이프의 개략적인 단면도이다.
도 2는 종래의 팬-아웃 패키지 제조 공정시, RDL 형성 공정의 개략도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 팬-아웃 패키지 제조 공정시, RDL 형성 공정의 개략도를 나타낸 것이다.
이하에서는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명을 한다.
본 발명의 양면 접착 테이프는 도 1a에 개략적인 단면도로 나타낸 바와 같이 제1 감압접착제층(10); 레이저 분해성 필름층(20); 및 제2감압접착제층(10');이 차례대로 적층된 형태이다.
또한, 도 1b에 개략적인 단면도로 나타낸 바와 같이, 제1 감압접착제층(10) 및/또는 제2감압접착제층(10')의 일면에 감압접착제층으로터 박리가 가능한 이형필름층(30, 30')을 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 제1 감압접착제층(10)과 제2감압접착제층(10') 각각은 서로 같거나, 다른 성분의 감압접착제로 구성될 수 있고, 접착력이 서로 같거나 다를 수 있다.
그리고, 상기 제1 감압접착제층(10) 및/또는 제2감압접착제층(10')은 50 W 세기의 레이저를 1분간 조사시, 하기 수학식 1에 의거할 때, 접착력 감소율이 85% 이상, 바람직하게는 88 ~ 99%, 더욱 바람직하게는 89 ~ 98%일 수 있다. 이때, 접착력 감소율이 85% 미만이면, 레이저 분해성 필름층(20)을 레이저 조사하여 필름을 분해 및 녹인 후, 캐리어 웨이퍼와 디바이스 웨이퍼를 분리시, 제1 감압접착제 및/또는 제2 감압접착제 성분이 레이저 분해성 필름층으로부터 깔끔하게 분리되지 않을 수 있고, 캐리어 웨이퍼로부터 감압접착제층의 제거가 용이하지 않아서 캐리어 웨이퍼의 재활용 공정 비용이 증가할 수 있다. 그리고, 제1감압접착제층 방향으로 레이저 조사시, 제1감압접착제층은 레이저 분해성 필름층 상부에 존재하게 되고, 제2 감압접착제층은 레이저 분해성 필름층의 하부 존재하게 되므로, 제1감압접착제층과 제2감압접착제층의 접착력 변화는 다를 수 있다.
[수학식 1]
접착력 감소율(%) = {(레이저 조사 전 감압접착제층의 접착력 - 레이저 조사 후 감압접착제층의 접착력)/ 레이저 조사 전 감압접착제층의 접착력}×100(%)
상기 수학식 1에서, 접착력은 ASTM D3330 방법에 의거하여 측정한 것이다. 그리고, 상기 접착력 측정시 감업접착제층의 두께는 5 ~ 50㎛, 바람직하게는 8 ~ 20 ㎛, 더욱 바람직하게는 9 ~ 12.5㎛일 수 있다.
이러한, 상기 제1 감압접착제층(10) 및/또는 제2감압접착제층(10') 각각은 우레탄계 감압접착제 수지, 경화형 실리콘계 감압접착제 수지 및 아크릴계 감압접착제 수지 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 조성물로 블랜딩하여 제조할 수 있다.
제1 및/또는 제2 감압점착제층 형성에 사용되는 감압점착제 조성물의 일구현예를 들면, 상기 경화형 실리콘계 감압접착제 수지는 경화형 실리콘 수지 100 중량부에 대하여, 촉매 0.5 ~ 2 중량부 및 용매 80 ~ 140 중량부를 포함할 수 있고, 바람직하게는 경화형 실리콘 수지 100 중량부에 대하여, 촉매 0.5 ~ 1.5 중량부 및 용매 90 ~ 120 중량부를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 경화형 실리콘계 감압접착제 수지는 폴리디알킬실록세인 검 분산 수지(polydialkylsiloxane gum and resin dispersion)를 사용할 수 있고, 바람직하게는 폴리디(C1 ~ C3의 알킬)실록세인 검 분산 수지를, 더욱 바람직하게는 폴리디메틸실록세인 검 분산 수지를 포함할 수 있다.
또한, 감압점착제 조성물 중 상기 촉매는 부틸페록사이드(BPO, benzoyl peroxide), TBPO(tert-butyl peroxide) 및 TBPB(tert-butylperoxybenzonate) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 감압점착제 조성물 중 상기 용매는 톨루엔, MEK(methyl ethyl ketone), EA(ethyl acetate), 사이클로헥산(cyclohexane), DMF(dimethylformamide), THF(tetrahydrofuran) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 경화형 실리콘계 감압접착제 수지는 고형분 함량이 23 ~ 35 중량%, 바람직하게는 25.5 ~ 31.2 중량%일 수 있다.
또한, 제1 및/또는 제2 감압점착제층 형성에 사용되는 감압점착제 조성물의 다른 일구현예를 들면, 상기 아크릴계 감압접착제 수지는 아크릴산 공중합체, 경화제 및 용매를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 아크릴산 공중합체 100 중량부에 대하여, 경화제 0.05 ~ 2 중량부 및 용매 5 ~ 25 중량부를, 더욱 바람직하게는 아크릴산 공중합체 100 중량부에 대하여, 경화제 0.1 ~ 1.2 중량부 및 용매 7.5 ~ 18 중량부를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 아크릴산 공중합체는 2-(C1~C5의 알킬)(C3 ~ C10의 알킬)아크릴레이트 아크릴산 공중합체, 바람직하게는 2-(C1~C3의 알킬)(C4 ~ C8의 알킬)아크릴레이트 아크릴산 공중합체, 더욱 바람직하게는 2-에틸헥실아크릴레이트 아크릴산 공중합체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 경화제는 글리시딜 프리폴리머를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 하기 화학식 1로 표시되는 글리시딜 프리폴리머를 사용할 수 있다.
[화학식 1]
화학식 1에서 R1은 C1 ~ C5의 알킬렌기이고, R2는 이며, R3는 C1 ~ C3의 알킬렌기이다.
그리고, 아크릴계 감압접착제 수지의 상기 용매는 톨루엔, MEK(methyl ethyl ketone), EA(ethyl acetate), 사이클로헥산(cyclohexane), DMF(dimethylformamide), THF(tetrahydrofuran) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 아크릴계 감압접착제 수지는 고형분 함량이 32 ~ 40 중량%, 바람직하게는 34.5 ~ 38.0 중량%일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 감압접착제층 및/또는 제2감압접착제층은 평균두께 5 ~ 50㎛, 바람직하게는 평균두께 10 ~ 30㎛일 수 있다. 이때, 제1 감압접착제층 및/또는 제2감압접착제층의 평균두께가 5㎛ 미만이면 접착층 코팅성 저하 및 디바이스 웨이퍼 부착성이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 평균두께가 50㎛를 초과하면 디본딩시 접착층이 과다하게 잔류하는 문제가 있을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 양면 접착 테이프를 구성하는 상기 레이저 분해성 필름층(20)은 50W 세기의 레이저를 1분간 조사시, 점도가 2,500 ~ 500,000cps, 바람직하게는 점도가 2,500 ~ 300,000cps, 더욱 바람직하게는 3,000 ~ 120,000cps이 되는 필름이다.
그리고, 상기 레이저 분해성 필름층은 하기 수학식 2에 의거하여 측정한 레이저 조사 전후의 점도 변화율이 88.0% ~ 99.9%, 바람직하게는 점도 변화율이 90.0 ~ 99.8%일 수 있다.
[수학식 2]
점도 변화율(%) = │(레이저 조사 전 필름층의 점도 - 레이저 조사 후 필름층의 점도)/ 레이저 조사 전 필름층의 점도 × 100%│
이때, 상기 수학식 2에서 점도의 단위는 cps이다.
이러한 특성을 가지는 상기 레이저 분해성 필름층은 블랙 폴리이미드 필름으로서, 폴리아믹산 수지, 촉매 및 용제를 포함하는 혼합용액; 및 레이저 반응물;을 포함하는 폴리아믹산 바니쉬의 이미드화물이다.
폴리아믹산 바니쉬는 상기 혼합용액 98.65 ~ 99.25 중량% 및 상기 레이저 반응물 0.40 ~ 1.30 중량%를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 레이저 반응물 0.60 ~ 1.20 중량% 및 잔량의 혼합용액을, 더욱 바람직하게는 레이저 반응물 0.70 ~ 1.10 중량% 및 잔량의 혼합용액을 포함할 수 있다. 이때, 레이저 반응물 함량이 0.40 중량% 미만이면 레이저 분해성 필름층이 점도를 낮추기 위한 레이저 조사시, 레이저의 세기를 너무 높여야 하거나 또는 레이져 조사 시간이 너무 길어져서 생산성이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 그리고, 레이저 반응물 함량이 1.30 중량%를 초과하면 상기 바니쉬로 제조한 레이저 분해성 필름 내 레이저 반응물이 과도하게 함유하게 되어 레이저 조사시, 양면 접착 테이프가 변색이 발생하는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
상기 혼합용액은 폴리아믹산 수지 100 중량부에 대하여, 촉매 15 ~ 50 중량부 및 용제 15 ~ 40 중량부를, 바람직하게는 폴리아믹산 수지 100 중량부에 대하여, 촉매 22 ~ 35 중량부 및 용제 16 ~ 35 중량부를, 더욱 바람직하게는 폴리아믹산 수지 100 중량부에 대하여, 촉매 25 ~ 35 중량부 및 용제 17 ~ 27 중량부를 포함할 수 있다.
상기 폴리아믹산 수지는 당업계에서 사용하는 일반적인 폴리아믹산 수지를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 N,N'-디메틸포름아미드(DMF) 100 중량부에 대하여, 4,4'-디아미노페닐렌에테르(ODA) 8 ~ 15 중량부 및 피로멜리트산 이무수물(PMDA) 8 ~ 15 중량부를 반응시킨 반응물인 폴리아믹산 화합물을, 더욱 바람직하게는 DMF 100 중량부에 대하여, ODA 9.5 ~ 13.5 중량부 및 PMDA 10 ~ 14 중량부를 반응시킨 반응물인 폴리아믹산 화합물을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 폴리아믹산 수지는 고형분 함량 16.5 ~ 22.0 중량% 및 점도는 2,200 ~ 3,000 poise일 수 있으며, 바람직하게는 고형분 함량 17.5 ~ 19.5 중량% 및 점도는 2,250 ~ 2,850 poise일 수 있다.
그리고, 혼합용액 성분 중 상기 촉매는 아세트산 무수물, 이소퀴놀린, 무수초산 및 피리딘 중에서 선택된 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 이소퀴놀린 및 무수초산을 1 : 1.5 ~ 5 중량비로, 더욱 바람직하게는 이소퀴놀린 및 무수초산을 1 : 2.5 ~ 3.5 중량비로 포함할 수 있다.
또한, 혼합용액 성분 중 상기 용제는 DMF(dimethylformamide), N,N'-디메틸아세트아미드 및 N-메틸-피롤리돈 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 레이저 반응물은 카본블랙, 카본나노튜브, 카본노드, 카본 파이버 및 흑연나노분말 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 폴리아믹산 바니쉬의 이미드화물인 블랙 폴리이미드 필름은 이미드화 반응시 혼합용액 내 용제 및 촉매 성분 등이 휘발되기 때문에, 상기 레이저 반응물 3.0 ~ 10중량% 및 잔량의 폴리이미드 화합물을, 바람직하게는 레이저 반응물 4.2 ~ 9.2 중량% 및 잔량의 폴리이미드 화합물을, 더욱 바람직하게는 레이저 반응물 5.0 ~ 8.7 중량% 및 잔량의 폴리이미드 화합물을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 레이저 분해성 필름층은 평균두께 5 ~ 75㎛, 바람직하게는 평균두께 10.0 ~ 50㎛, 더욱 바람직하게는 10.0 ~ 22.5㎛일 수 있다. 이때, 레이저 분해성 필름층의 평균두께가 5㎛ 미만이면 레이저 분해에 의한 접착력 감소율이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 평균두께가 75㎛를 초과하면 불필요하게 두꺼워서 레이저 조사 시간이 너무 길어져서 생산성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다.
이러한 본 발명의 양면 접착 테이프는 팬-아웃 패키지(Fan-out package) 제작 공정 중 RDL(redistribution layer) 형성 공정에 있어서, 디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼를 접착(bonding)시키고, 캐리어 웨이퍼를 디바이스 웨이퍼로부터 박리(de-bonding)시키기 위해 사용되는 임시접착수단으로 사용될 수 있다.
종래의 RDL형성 공정은 도 2에 개략도로 나타낸 바와 같이, 캐리어 웨이퍼 및 디바이스 웨이퍼 사이에 임시접착제를 형성시켜서 적층체를 제조한 후, 디바이스 웨이퍼를 보호하기 위해 보호층을 형성(디바이스 웨이퍼 보호 공정)시킨다. 그 다음, 임시접착제를 제거하기 위해 임시접착제를 용해시킬 수 있는 용매에 담구는 용매 딥핑(solvent dipping)공정을 수행하여 임시접착제를 제거하는데, 이 용매 딥핑 공정은 보통 3 ~ 4시간 정도 소요된다. 다음으로, 캐리어 웨이퍼를 제거한 후, 보호층을 제거하는 공정을 추가적으로 수행하며 이때, 다량의 세척제를 사용하게 되며 비친환경적이다.
이에 반해, 본 발명의 양면 접착 테이프를 적용한 RDL형성 공정은 도 3에 개략적인 공정으로 나타낸 바와 같이, 캐리어 웨이퍼와 디바이스 웨이퍼를 양면 접착 테이프로 적층시킨 적층체를 제조한다. 이때, 디바이스 웨이퍼는 일반적인 웨이퍼로서 실리콘, 갈륨과 같은 반도체 웨이퍼, 수정 웨이퍼, 사파이어 및 유리 등을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 캐리어 웨이퍼는 상기 디바이스 웨이퍼(10)를 지지하며, 디바이스 웨이퍼가 파괴되지 않도록 하는 역할을 하며, 레이저와 같은 빛 에너지를 투과시킬 수 있는 재료로서 예를 들면, 유리 소재나 투명 아크릴계 소재를 포함할 수 있다.
다음을, 상기 적층체의 캐리어 웨이퍼 방향으로 레이저를 30 ~ 100W 세기로 30초 ~ 5분간, 바람직하게는 40 ~ 70W 세기로 30초 ~ 3분간, 더욱 바람직하게는 42 ~ 65W 세기로 30초 ~ 2분 30초간 조사하면 양면 접착 테이프의 레이저 분해성 필름층이 필름 성분이 분해 및/또는 녹게 된다. 다음으로 캐리어 웨이퍼를 디바이스 웨이퍼로부터 분리하게 되며, 이때, 캐리어 웨이퍼와 접착되어 있는 제1감압접착제층(10)도 함께 분리되는데, 제1감압접착제층과 함께 레이저 분해성 필름이 일부 함께 분리될 수도 있다. 다음으로, 디바이스 웨이퍼로부터 제2감압접착제층(10') 및/또는 레이저 분해성 필름을 물리적 힘을 가하여 용이하게 제거할 수 있다.
이러한, 본 발명의 팬-아웃 패키지 제작 공정 내 RDL 형성 공정은 기존 방법과 비교할 때, 접착제 용해를 위한 용매 딥핑 공정이 생략되어 생산 시간을 크게 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 세척제(cleaning agent) 사용량을 최소화시킬 수 있는 바, 친환경적이고 경제적이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
[ 실시예 ]
준비예 1-1 : 블랙 PI 필름의 제조
고형분 함량 18.5 중량% 및 점도 2500poise인 폴리아믹산 수지를 준비하였다. 이때, 상기 폴리아믹산 수지는 N,N'-디메틸포름아미드(DMF) 100 중량부에 대하여, 4,4'-디아미노페닐렌에테르(ODA) 11.4 중량부 및 피로멜리트산 이무수물(PMDA) 12.4 중량부를 혼합한 조성물을 반응시켜서 제조한 것이다.
다음으로, 상기 폴리아믹산 수지 100 중량부, 촉매인 이소퀴놀리 7.5 중량부, 무수초산 22.5 중량부 및 용제인 DMF 20.5 중량부를 혼합하여 혼합용액을 제조하였다.
다음으로, 레이저 반응물로서 카본블랙을 사용하여, 하기 표 1과 같은 조성비로 레이저 반응물을 상기 혼합용액과 혼합하여 폴리아믹산 바니쉬를 준비하였다.
다음으로, 상기 폴리아믹산 바니쉬를 유리기판 상에 100㎛로 도포한 후, 이를 260℃로 열처리하여 이미드화 반응 및 경화시켜서 두께 12.5㎛의 블랙 폴리이미드(Film)을 제조하였다. 제조된 필름 내 레이저 반응물 함량은 0.82 중량%였다.
준비예 1-2 ~ 1-18 및 비교준비예 1
상기 준비예 1-1과 동일한 방법으로 블랙 PI 필름을 제조하되 하기 표 1과 같은 조성을 가지도록 폴리아믹산 바니쉬를 제조한 후, 이를 이용하여 동일 두께의 블랙 PI 필름을 각각 제조하여 준비예 1-2 ~ 1-18를 각각 실시하였다.
실험예 1 : 블랙 PI 필름의 점도 변화 측정
블랙 PI 필름의 레이저 반응성을 확인하기 위해, 준비예 1-1 ~ 1-18 및 비교준비예 1에서 제조한 블랙 PI 필름을 1064nm, 50W 세기의 C.W IR 레이저를 1분 동안 조사한 후, ISO 6721-10 방법으로 상온(약 21 ~ 25℃)에서 점도를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1 ~ 표 3에 나타내었다. 그리고 점도 변화율은 하기 수학식 2에 의거하여 측정하였다.
[수학식 2]
점도 변화율(%) = │(레이저 조사 전 필름층의 점도 - 레이저 조사 후 필름층의 점도)/ 레이저 조사 전 필름층의 점도 × 100%│
수학식 2에서 점도의 단위는 cps이다.
구분 재료명 비교준비예 1 준비예 1-1 준비예1-2 준비예1-3 준비예1-4 준비예1-5 준비예1-6
혼합용액
(중량%)		 폴리아믹산 + 촉매 + 용제 100 99.9 99.8 99.7 99.6 99.5 99.4
레이저반응물(중량%) 카본블랙 - 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
합계(중량%) 100 100 100 100 100 100 100
블랙 PI 필름 내 레이저반응물 함량 (중량%) 0 0.82 1.62 2.41 3.18 3.95 4.7
레이저
반응성		 레이저 조사 전 점도(cps) 1,053,160 1,054,633 1,070,763 1,087,624 1,092,453 1,100,015 1,087,563
레이저 조사 후 점도(cps) 876,554 800,543 710,923 600,832 99,132 65,832 6,523
점도변화율(%) 16.77 24.09 33.61 44.76 90.93 94.02 99.40
구분 재료명 준비예 1-7 준비예 1-8 준비예1-9 준비예1-10 준비예1-11 준비예1-12 준비예1-13
혼합용액(중량%) 폴리아믹산 + 촉매 + 용제 99.3 99.2 99.1 99 98.9 98.8 98.7
레이저반응물(중량%) 카본블랙 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3
합계(중량%) 100 100 100 100 100 100 100
블랙 PI 필름 내 레이저반응물 함량 (중량%) 5.45 6.189 6.89 7.6 8.3 8.99 9.66
레이저
반응성		 레이저 조사 전 점도(cps) 1054169 1098776 1115426 1103569 1098756 1173579 1199324
레이저 조사 후 점도(cps) 5636 5361 5083 4921 4536 4361 3216
점도변화율(%) 99.47 99.51 99.54 99.55 99.59 99.63 99.73
구분 재료명 준비예 1-14 준비예 1-15 준비예1-16 준비예1-17 준비예1-18
혼합용액(중량%) 폴리아믹산 + 촉매 + 용제 98.6 98.5 99.2 99.2 99.2
레이저반응물
(중량%)		 카본블랙 1.4 1.5 - - -
카본나노튜브 - - 0.8 - -
카본파이버 - - - 0.8
흑연나노분말 - - - - 0.8
합계(중량%) 100 100 100 100 100
블랙 PI 필름 내 레이저반응물 함량 (중량%) 10.33 10.99 6.18 6.18 6.18
레이저
반응성		 레이저 조사 전 점도(cps) 1199564 1245360 1099873 1082564 1101254
레이저 조사 후 점도(cps) 4326 4126 5469 5413 5711
점도변화율(%) 99.64 99.67 99.50 99.50 99.48
상기 표 1 ~ 표 3의 블랙 PI 필름의 레이저 반응성 측정 결과를 살펴보면, 필름 내 레이저 반응물 함량이 3.0 중량% 미만인 비교준비예 1, 준비예 1-1 ~ 1-3의 경우, 점도 변화율이 매우 낮은 문제가 있음을 확인할 수 있었다. 그리고, 필름 내 레이저 반응물 함량이 10.0 중량%를 초과한 준비예 1-14 및 준비예 1-15의 경우, 필름 내 레이저 반응물이 9.66 중량%인 준비예 1-13 보다 오히려 레이저 반응성이 다소 떨어지는 결과를 보였다.
또한, 레이저 반응물로서 카본블랙 외에 카본나노튜브, 카본파이버 및 흑연나노분말을 사용한 준비예 16 ~ 18의 경우에도 카본블랙과 유사한 점도변화율을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
준비예 2 : 경화형 실리콘계 감압접착제 수지 및 필름의 제조
폴리디메틸실록세인 검 분산수지(polydimethylsiloxane gum and resin dispersion, 다우코닝사의 Q2-7735) 100 중량부에 대하여, 촉매인 부틸페록사이드(BPO) 0.8 중량부 및 용매인 톨루엔 100 중량부를 혼합하여, 감압접착제 수지를 제조하였다. 다음으로, 상기 감압접착제 수지를 유리기판에 캐스팅, 건조 및 경화시켜서 두께 10㎛의 감압접착제 필름을 제조하였다.
실시예 1 ~ 18
상기 준비예 2의 감압접착제 필름을 준비예 1-1의 블랙 PI 필름 상하부에 접합시켜서 제1 감압접착제층(두께 10㎛)-레이저 분해성 필름층(두께 12.5㎛)-제2감압접착제층(두께 10㎛)이 차례대로 적층된 RDL(redistribution layer) 형성 공정용 양면 접착 테이프를 하기 표 4 ~ 와 같이 각각 제조하였다. 그리고, 상기 양면 접착 테이프의 제1 및 제2 감압접착제층 외부표면에는 이형필름층을 점착시켜서 접착 테이프를 보호하였다.
실험예 2 : 양면 접착 테이프의 감압접착제층의 접착력 변화율 측정
상기 실시예 1 ~ 18에서 제조한 양면 접착 테이프의 이형필름층을 제거한 후, 제1 감압접착제층 방향으로 디바이스 웨이퍼에 접착시킨 다음, 제1 감압접착제층 방향으로 1064nm, 50W 세기의 C.W IR 레이저를 1분 동안 조사한 후, 제1 감압접착제층의 접착력 변화를 측정하였다. 이때, 접착력 측정 방법은 ASTM D3330 방법에 의거하여 측정하였고, 접착력 감소율을 하기 수학식 1에 의거하여 측정한 것이다.
[수학식 1]
접착력 감소율(%) = {(레이저 조사 전 감압접착제층의 접착력 - 레이저 조사 후 감압접착제층의 접착력)/ 레이저 조사 전 감압접착제층의 접착력}×100(%)
상기 수학식 1에서, 접착력은 감압접착제층의 두께가 10㎛ 일때, ASTM D3330 방법에 의거하여 측정한 것이다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
구조 제1감압접착제층 준비예 2
레이저 분해성 필름층 준비예 1-1 준비예 1-2 준비예 1-3 준비예 1-4 준비예 1-5
제2감압접착제층 준비예 2
접착력
(gf/25mm)		 레이저 조사 전 836 863 821 839 829
레이저 조사 후 800 765 167 85 45
접착력 감소율(%) 4.3 11.4 79.7 89.9 94.6
특이사항 디바이스 패널 분리 불량 발생 양호
구분 실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 10 실시예 11
구조 제1감압접착제층 준비예 2
레이저 분해성 필름층 준비예 1-6 준비예 1-7 준비예 1-8 준비예 1-9 준비예 1-10 준비예 1-11
제2감압접착제층 준비예 2
접착력
(gf/25mm)		 레이저 조사 전 853 847 843 828 870 858
레이저 조사 후 25 23 24 20 21 18
접착력 감소율(%) 97.1 97.3 97.2 97.6 97.6 97.9
특이사항 양호
구분 실시예 12 실시예 13 실시예 14 실시예 15 실시예 16 실시예 17 실시예 18
구조 제1감압접착제층 준비예 2
레이저 분해성 필름층 준비예 1-12 준비예 1-13 준비예 1-14 준비예 1-15 준비예 1-16 준비예 1-17 준비예 1-18
제2감압접착제층 준비예 2
접착력
(gf/25mm)		 레이저 조사 전 853 847 852 850 846 849 848
레이저 조사 후 15 8 7 21 21 23 26
접착력 감소율(%) 98.2 99.1 99.2 99.4 97.5 97.3 96.9
특이사항 양호 디바이스 변색 발생 양호
상기 표 4 ~ 표 6의 양면 접착 테이프의 제1 감압접착제층의 접착력 변화율을 살펴보면, 실시예 1 ~ 3의 경우 접착력 감소율이 낮아서 디바이스 패널 분리시 불량이 발생하였다. 또한, 실시예 14 ~ 15의 경우, 접착력 감소율은 매우 우수하나, 디바이스 변색이 발생하는 문제가 발생하였다. 이에 반해 실시예 4 ~ 13 및 실시예 16 ~ 18의 경우, 접착력 감소율이 88% 이상인 결과 디바이스 패널 분리가 양호하였으며, 디바이스 변색 문제가 발생하지 않는 결과를 보였다.
1 : 캐리어 웨이퍼 2 : 디바이스 웨이퍼
3 : 임시 접착 수단 10 : 제1감압접착제층
10':제2감압접착제층 20 : 레이저 분해성 필름층
30, 30':이형필름층

Claims (12)

  1. 제1 감압접착제층; 레이저 분해성 필름층; 및 제2감압접착제층;이 차례대로 적층되고,
    상기 레이저 분해성 필름층은 블랙 폴리이미드 필름을 포함하며,
    상기 블랙 폴리이미드 필름은 폴리아믹산 수지, 촉매 및 용제를 포함하는 혼합용액; 및 레이저 반응물;을 포함하는 폴리아믹산 바니쉬의 이미드화물이며,
    상기 블랙 폴리이미드 필름은 카본블랙, 카본나노튜브, 카본노드, 카본 파이버 및 흑연나노분말 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 레이저 반응물 3.0 ~ 10.0 중량% 및 잔량의 폴리이미드 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 RDL(redistribution layer) 형성 공정용 양면 접착 테이프.
  2. 제1항에 있어서, 제1 감압접착제층 및 제2감압접착제층 중 어느 한 층의 상부에는 이형필름층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RDL 형성 공정용 양면 접착 테이프.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 감압접착제층 및 제2 감압접착제층은 50W 세기의 레이저를 1분간 조사시, 하기 수학식 1에 의거하여 측정한 접착력 감소율이 85% 이상인 것을 특징으로 하는 RDL 형성 공정용 양면 접착 테이프;
    [수학식 1]
    접착력 감소율(%) = {(레이저 조사 전 감압접착제층의 접착력 - 레이저 조사 후 감압접착제층의 접착력)/ 레이저 조사 전 감압접착제층의 접착력}×100(%)
    상기 수학식 1에서, 접착력은 ASTM D3330 방법에 의거하여 측정한 것이며, 접착력 단위는 gf/25mm이다.
  4. 제1항에 있어서, 상기 레이저 분해성 필름층은 50W 세기의 레이저로 1분간 조사 후 ISO 6721-10 방법에 의거하여 점도 측정시, 점도가 2,500 ~ 300,000 cps로 되는 것을 특징으로 하는 RDL 형성 공정용 양면 접착 테이프.
  5. 제4항에 있어서, 상기 레이저 분해성 필름층은 하기 수학식 2에 의거하여 측정한 레이저 조사 전후의 점도 변화율이 88.0% ~ 99.9%인 것을 특징으로 하는 RDL 형성 공정용 양면 접착 테이프;
    [수학식 2]
    점도 변화율(%) = │(레이저 조사 전 필름층의 점도 - 레이저 조사 후 필름층의 점도)/ 레이저 조사 전 필름층의 점도 × 100%│
    수학식 2에서 점도의 단위는 cps이다.
  6. 제1항에 있어서, 제1 감압접착제층 및 제2감압접착제층은 우레탄계 감압접착제 수지, 경화형 실리콘계 감압접착제 수지 및 아크릴계 감압접착제 수지 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 RDL 형성 공정용 양면 접착 테이프.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 제1 감압접착제층은 평균두께 5 ~ 50㎛이고,
    레이저 분해성 필름층 평균두께 5 ~ 75㎛이며,
    제2감압접착제층은 평균두께 5 ~ 50㎛인 것을 특징으로 하는 RDL 형성 공정용 양면 접착 테이프.
  9. 팬-아웃 패키지(Fan-out package) 제작 공정 중 RDL 형성 공정에 있어서,
    디바이스 웨이퍼와 캐리어 웨이퍼를 접착(bonding)시키고, 캐리어 웨이퍼를 디바이스 웨이퍼로부터 박리(de-bonding)시키기 위해 사용되는 임시접착수단으로서, 제1항 내지 제6항 및 제8항 중에서 선택된 어느 한 항의 양면 접착 테이프를 사용하는 것을 특징으로 하는 팬-아웃 패키지(Fan-out package) 제작 공정.
  10. 제9항에 있어서, 상기 캐리어 웨이퍼는 유리 소재 또는 투명 아크릴계 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬-아웃 패키지(Fan-out package) 제작 공정.
  11. 제9항에 있어서, 상기 박리는 캐리어 웨이퍼 방향으로 감압접착제층을30 ~ 100W 세기의 레이저를 30초 ~ 5분간 조사하여, 양면 접착 테이프의 레이저 분해성 필름층을 분해시킨 후, 캐리어 웨이퍼를 디바이스 웨이퍼로부터 박리시켜서 수행하는 것을 특징으로 하는 팬-아웃 패키지(Fan-out package) 제작 공정.
  12. 디바이스 웨이퍼층;
    상기 디바이스 웨이퍼를 지지하는 캐리어 웨이퍼층; 및
    상기 디바이스 웨이퍼층 및 캐리어 웨이퍼층 사이에 형성된 임시 접착층;을 포함하며,
    상기 임시 접착층은 제1항 내지 제6항 및 제8항 중에서 선택된 어느 한 항의 양면 접착 테이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층체.
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