TWI653676B - 切割片膠膜用基膜及其製作方法 - Google Patents

Abstract

一種切割片膠膜用基膜，應用於底材的切割製程或是研磨製程，包括: 第一膜層，由聚烯烴聚合物和苯乙烯系彈性體組成，其中聚烯烴聚合物佔第一膜層的重量組份為95%-80%及苯乙烯系彈性體佔第一膜層的重量組份為5%-20%；第二膜層，由聚烯烴聚合物和烯烴嵌段共聚物組成，其中聚烯烴聚合物佔第二膜層的重量組份為30%-70%及烯烴嵌段共聚物佔第二膜層的重量組份為70%-30%；以及第三膜層，由聚烯烴聚合物和苯乙烯系彈性體組成，其中聚烯烴聚合物佔第三膜層的重量組份為95%-80%及苯乙烯系彈性體佔第三膜層的重量組份為5%-20%，且第二膜層設置在第一膜層與第三膜層之間。

Description

切割片膠膜用基膜及其製作方法

本發明是有關於一種基膜，尤其是指一種具有回彈性且可以在切割製程或是研磨製程中避免產生切割粉屑以污染底材的一種切割片膠膜用基膜及其製作方法。

現有技術中，對於以矽、砷化鎵為主的半導體製程，以切割(dicing)步驟及其他例如研磨步驟中為了確保晶圓或是晶片的完整性及可靠性，以及保護晶圓或是晶片為目的，通常會在欲切割或是欲研磨的晶圓或是晶片的下方設置有切割片，一般都使用以聚烯烴樹脂或聚氯乙烯樹脂為主的塑膠膜片，但是傳統的聚烯烴樹脂的本身材質的回彈性(或稱回復性)不足，特別是在切割晶圓或是晶圓研磨的時候造成切割粉屑。當在進行晶圓切割時，為了使晶圓能夠確實的被切斷以形成多個晶片，切割刀除了切割晶圓之外也會將置於晶圓下方的切割片一併裁切，然而下方的切割片不一定會整個切斷有可能只有局部被裁切。然而，在切割刀裁切的過程中，由於切割片的材料會使得在切割晶圓的過程中同時產生切割粉屑，而這些切割粉屑特別是會附著在切割線上、或是因為切割而分離的晶片與晶片之間的斷面上。

而當有這些切割粉屑大量的附著於晶片而對晶片進行密封時，附著於晶片的切割粉屑會因後續的封裝製程中所產生的熱而分解，其分解物會破壞封裝後產品的可靠度，而有可能造成該晶片無法操作或是操作不良。然而在晶圓切割製程之後雖然會進行一道潔淨製程，例如清洗或是吹淨製程，但是這些附著於晶片上的切割屑較難以經由洗淨而去除，並且用肉眼是無法察覺這些切割粉屑是否存在，因此切割粉屑的產生使得切割步驟後的晶片的良率下降。

因此，為了改善切割屑產生而污染晶圓(或晶片)的缺點，在進行晶圓切割時，利用γ(Gamma)射線對以聚烯烴樹脂為主的塑膠膜片產生輻射交聯，但是利用γ射線會增加製程的成本。當使用聚氯乙烯樹脂做為切割膜片時，雖然利用γ射線對聚氯乙烯樹脂產生輻射交聯，使得聚氯乙烯樹脂會縮聚，但是使用聚氯乙烯樹脂亦或產生另一個需要解決的問題在於，對於進行完半導體製程之後所回收的聚氯乙烯樹脂在焚燒時，容易產生大量的有毒性氣體，進而污染環境，因此，如何將毒氣在合格的範圍內排放或是進行處理又會是半導體廠需要解決的另外一個問題。

因此，為了改善使用聚氯乙烯做為切割膜片所造成的缺陷，日本公開專利第JP 2009-004568號公開利用聚丙烯(PP，polypropylene)、苯乙烯彈性體(SEBS, styrene ethylene butylene styrene block copolymer)及苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯嵌段共聚物(SEEPS)來做為主層材料以解決切割粉屑的問題。然而，苯乙烯彈性體以及苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯嵌段共聚物都屬於熱塑彈體性材料，理論上添加彈性體是可以提升膜片的柔軟度、降低切割粉屑發生的現象，但是利用上述組成成份所形成的彈性體在熱熔加工時，容易產生自黏性，如果含量過高，在流延製程或吹膜加工製程時無法成膜。而在日本專利公開第JP 2009-004568號這篇中公開了其彈性體添加量50%~100%這個含量，在熟悉此技術領域的技術人員可以很輕易的得知，不太可能有成膜的空間。

另外，台灣發明專利公告第I588234號利用聚乙烯和苯乙烯彈性體混合成膜來解決切割粉屑的問題，且以兩層結構組合。在此篇專利還敘述了切割基膜具有良好的擴張性，但兩層結構中的下層材料並無添加彈性體，因此在實際使用上仍有切割粉屑發生的風險。

此外，中國發明專利公開第CN106133879A號利用環狀烯烴聚合物(例如COC，Cyclo Olefin Copolymer)和非環狀烯烴聚合物，例如低密度聚乙烯(LDPE，Low density polyethylene)的混合成分來製作切削片抑制層材料，這樣組成成份的材料一般應用在易撕膜的技術領域上，若應用在晶圓切割製程中，要降低產生切割粉屑的效果並不理想。

為了解決現有技術中切割膜在進行切割時會產生切割屑的問題，本發明主要揭露一種基膜 ，其具有良好回彈性和擴張性，使得具有此特性的基膜應用於切割步驟或是研磨步驟時，不會產生切割粉屑或是研磨粉屑，增加切割製程或是研磨製程之後的底材的可靠性。

本發明的另一目的在於提供一種具有三層結構的基膜，利用基膜的最上層及最下層的材料具有良好的回彈性，設置在底材的下方進行切割或是研磨時，當切割刀以此基膜為切割終止層時，即使被切割刀切斷或是局部裁切也不會產生粉屑，使得在經過切割之後或是研磨之後的晶圓或是晶片不會因為粉屑的污染而影響良率。

本發明的再一目的在於提供一種具有三層結構的基膜，此基膜具有紫外光(UV light)高穿透率，當圓切割步驟或研磨步驟完成之後，將此基膜由底材上移除時，利用紫外光照射即可由底材的背面移除，不會有基膜殘留在底材上，對後續製程不會有任何影響。

根據上述目的，本發明提供一種基膜，應用於底材的切割製程或是研磨製程，包括: 第一膜層，由聚烯烴聚合物和苯乙烯系彈性體組成，其中聚烯烴聚合物佔第一膜層的重量組份為95%-80%及苯乙烯系彈性體佔第一膜層的重量組份為5%-20%；第二膜層，由聚烯烴聚合物和烯烴嵌段共聚物組成，其中聚烯烴聚合物佔第二膜層的重量組份為30%-70%及烯烴嵌段共聚物佔第二膜層的重量組份為70%-30%；以及第三膜層，由聚烯烴聚合物和苯乙烯系彈性體組成，其中聚烯烴聚合物佔第三膜層的重量組份為95%-80%及苯乙烯系彈性體佔第三膜層的重量組份為5%-20%，且第二膜層設置在第一膜層與第三膜層之間。

為了使本發明的目的、技術特徵及優點，能更為相關技術領域人員所瞭解，並得以實施本發明，在此配合所附的圖式、具體闡明本發明的技術特徵與實施方式，並列舉較佳實施例進一步說明。以下文中所對照的圖式，為表達與本發明特徵有關的示意，並未亦不需要依據實際情形完整繪製。而關於本案實施方式的說明中涉及本領域技術人員所熟知的技術內容，亦不再加以陳述。

首先，請參考圖1，在圖1中表示底材設置在切割片膠膜上的俯視圖。在圖1中，切割片膠膜10藉由黏膠(未在圖中表示)設置在底材20的下表面上。此切割片膠膜10的目的在於:底材20在切割或是研磨的過程中，防止研磨或是切割底材20時所產生的切割粉屑對底材20造成污染，實現對底材20的保護作用。在本發明的實施例中，底材20可以是半導體製程中的晶圓、晶片、或是要進行切割或是研磨的金屬、有機材料或是無機材料。而在以下的實施例中，則是針對半導體製程中的晶圓或是晶片來舉例說明。

另外，要說明的是，當底材20為半導體晶圓時，要對晶圓20進行切割時，可以將本發明所揭露的切割片膠膜10利用黏著層(未在圖中表示)貼附在晶圓20的背面(即相反於主動面的那一面)，然後進行切割製程，將晶圓20切割形成多個晶片202。

若要對晶圓進行研磨時，為了保護晶圓20的主動面，則可以將切割片膠膜10設置在晶圓20的主動面上，然後將晶圓20上下表面倒置，針對晶圓20的下表面(即背面)進行研磨，其優點在於，本發明所揭露的切割片膠膜10具有良好的回彈性，因此在研磨的過程中，由於研磨設備設置在晶圓20的下表面之後，具有一個朝向下方(由研磨設備朝向晶圓20的主動面)的壓力(或稱應力)，由於本發明所揭露的切割片膠膜10本身材質具有回彈性及擴張性，因此當研磨設備施加於晶圓20的下表面的壓力傳達到基膜10時，藉由切割片膠膜10的回彈性和擴張性可以將此向下的應力釋放，使得晶圓20在研磨的過程中不需要擔心研磨設備所施加於晶圓20的應力會造成晶圓20的破損，而解決了現有技術中，以一般不具有回彈性或是回彈性不佳的塑膠膜片來貼附在晶圓20的主動面上，在研磨的過程中若塑膠膜片無法釋放來自於研磨設備向下的壓力，則有可能會造成塑膠膜片及/或晶圓20破裂，而損害晶圓20。

另外，在圖1中，設置在底材20下方的基膜10的尺寸大小刻意繪製較大是為了方便說明和容易理解，然而切割片膠膜10的實際大小及形狀並不會影響本發明的實質所要解決技術問題的技術特徵。

接著，請參考圖2。圖2是根據本發明所揭露的技術，表示切割片膠膜的結構截面示意圖。在圖2中，切割片膠膜10由下往上依序包含基膜110、膠層120及離型膜(亦稱剝離膜)130，其中膠層120由溶劑型熱固壓克力膠、硬化劑及UV光起始劑所組成；離型膜(release film)130可以使用拉伸聚酯(BOPET)、拉伸聚萘二甲酸乙二醇酯(BOPEN)、拉伸聚丙烯(BOPP)、聚丁二烯膜、聚甲基戊烯膜、聚氯乙烯膜、聚乙烯共聚物膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜、聚對苯二甲酸丁二醇酯膜、聚氨酯膜、乙烯乙酸乙烯酯膜、離聚物樹脂膜、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物膜、乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物膜、聚苯乙烯膜、聚碳酸酯膜、聚醯亞胺膜或是氟樹脂膜等耐高溫的材料。而加工步驟則是先將膠層120塗布在離型膜130上，然後再將膠層120的另一面與基膜110對貼，藉此來形成切割片膠膜10，以下則是對切割片膠膜10中的基膜110做詳細的說明。

請參考圖3，圖3是根據本發明所揭露的技術，表示切割片膠膜中的基膜的結構截面示意圖。在圖3中，基膜110主要由三層膜層所構成，其中第一膜層1104為由聚烯烴聚合物和苯乙烯系彈性體組成，聚烯烴聚合物佔第一膜層1104的重量組份為95%-80%及苯乙烯系彈性體佔第一膜層1104的重量組份為5%-20%。第二膜層1102，由聚烯烴聚合物和烯烴嵌段共聚物組成，其中聚烯烴聚合物佔第二膜層1102的重量組份為30%-70%及烯烴嵌段共聚物佔第二膜層1102的重量組份為70%-30%。第三膜層1106，同樣由聚烯烴聚合物和苯乙烯系彈性體組成，其中聚烯烴聚合物佔第三膜層1106的重量組份為95%-80%及苯乙烯系彈性體佔第三膜層1106的重量組份為5%-20%，且第二膜層1102設置在第一膜層1104與第三膜層1106之間，其中第一膜層1104、第二膜層1102及第三膜層1106中的聚烯烴聚合物的密度範圍0.87 g/cm ³-0.97 g/cm ³。

由上述組成可以得知，第一膜層1104與第三膜層1106是具有相同的材料和相同的組成，其中，構成第一膜層1104與第三膜層1106的苯乙烯系彈性體為苯乙烯－乙烯／二烯塊狀共聚物(SBS)或是苯乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物(SEBS)，在本發明的較佳實施例中為了讓基膜110具有良好的回彈性及擴張性，採用苯乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物(SEBS)為較佳的選擇。而構成第一膜層1104及第三膜層1106的烯烴嵌段共聚物聚烯烴系彈性體則是為低密度聚丙烯(LDPE，Low density Polyethylene)。

而在基膜110的第二膜層1102的聚烯烴聚合物為低密度聚丙烯(LDPE)，而聚烯烴系彈性體則是由陶氏化學(Dow Chemical Company)所製造的INFUSE ^TM，其為烯烴嵌段共聚物。具體來說烯烴嵌段共聚物(OBC，olefin block copolymer)，其熔體指數(melt index)在每2.16Kg在溫度為190℃的條件下則為0.5-1、5-15或是15-30 (g/ 10 min)、密度範圍為0.866g/cm ³-0.887g/cm ³及其熔點(melting point)範圍為118℃-122℃。由於第二膜層1102中的烯烴嵌段共聚物具有耐熱性、抗磨損性、彈性恢復以及在高低溫壓縮變形性能較佳，對於本發明所揭露的基膜10來說，可提高整體的回彈性及縮變形性能，然而第二膜層1102本身具有較高的黏著性，目前大多都應用在汽車材料、膠帶或是熔融黏著劑，並未將烯烴嵌段共聚物(OBC)應用於切割或研磨的底材的基膜，但也由於第二膜層1102本身具有較高的黏著性，與第一膜層1104及第三膜層1106結合時，無需要再額外使用其他黏著層。

另外，在本發明所揭露的基膜110具有紫外光高穿透率，基膜110在350nm~400nm UV光波長的穿透率至少70%，也就是說當具有基膜110的切割片膠膜10藉由膠層120無論是貼附在底材20的上表面或是下表面時，藉由紫外光(UV light)的照射之後，就可以輕易的由底材20的上表面或是下表面移除，而不會殘留在底材20的上表面或是下表面。

接著請參考圖4。圖4是表示本發明形成基膜110的步驟流程圖，在說明基膜110的形成步驟時也同時配合圖3一同來說明。

步驟40，提供形成第一膜層1104及第三膜層1106的聚烯烴聚合物及苯乙烯系彈性體。其中，聚烯烴聚合物可以是低密度聚丙烯，佔第一膜層1104及第三膜層1106的重量組份為95%-80%以及苯乙烯系彈性體可以是苯乙烯－乙烯／二烯塊狀共聚物(SBS)或是苯乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物(SEBS)，其佔第一膜層1104及第三膜層1106的重量組份為5%-20%，在本發明的較佳實施例中，採用苯乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物(SEBS)來做為彈性體的主要成份。

接著，步驟42，執行混煉步驟，將形成第一膜層1104及第三膜層1106的聚烯烴聚合物及苯乙烯系彈性體按照步驟40的重量組份的比例經過混合後進行混煉造粒。於本發明的實施例中，混煉步驟是利用螺桿混煉機來達成，為了是要聚烯烴聚合物及苯乙烯系彈性體充份的混合均勻，於此步驟中，螺桿混煉機可以是單螺桿混煉機或是雙螺桿混煉機，在本發明的較佳實施例中是利用雙螺桿混煉機來完成步驟42。

緊接著，步驟44，執行造粒步驟。對於前述步驟42所形成的混合物進行造粒以形成多顆塑料粒子。在此步驟44中，利用常見的塑料造粒(或是稱為塑料抽粒)的方式，先將對聚烯烴聚合物及苯乙烯系彈性體的混合物置於料桶中，經加熱後將聚烯烴聚合物及苯乙烯系彈性體的混合物經由擠壓而形成條狀，此步驟即是所謂的抽絲。接著，再將這些條狀的塑料經過冷卻步驟，最後把這些條狀的塑料切割成一顆一顆的塑料粒子，即完成造粒步驟。

接下來，步驟46，提供形成第二膜層1102的聚烯烴聚合物和烯烴嵌段共聚物，其中聚烯烴聚合物佔第二膜層1102的重量組份為30%-70%及烯烴嵌段共聚物佔第二膜層1102的重量組份為70%-30%。

接著，步驟48，對形成第二膜層1102的聚烯烴聚合物和烯烴嵌段共聚物執行混煉步驟。與前述步驟42相同，將形成第二膜層1102的聚烯烴聚合物和烯烴嵌段共聚物按照步驟46的重量組份的比例經過混合後進行混煉造粒。同樣的，在聚烯烴聚合物和烯烴嵌段共聚物的混煉步驟中也是利用螺桿混煉機來達成，為了是要聚烯烴聚合物和烯烴嵌段共聚物充份的混合均勻，於此步驟中，螺桿混煉機可以是單螺桿混煉機或是雙螺桿混煉機，在本發明的較佳實施例中是利用雙螺桿混煉機來完成步驟48。

緊接著，步驟50，對聚烯烴聚合物和烯烴嵌段共聚物的混合物執行造粒步驟。於此步驟50與先前步驟44相同。利用常見的塑料造粒(或是稱為塑料抽粒)的方式，先將對聚烯烴聚合物和烯烴嵌段共聚物的混合物置於料桶中，經加熱後將聚烯烴聚合物和烯烴嵌段共聚物的混合物經由擠壓而形成條狀，此步驟即是所謂的抽絲。接著，再將這些條狀的塑料(聚烯烴聚合物和烯烴嵌段共聚物的混合物)經過冷卻步驟，最後把這些條狀的塑料切割成一顆一顆的塑料粒子，即完成造粒步驟。

步驟52，執行擠出成膜製程，以形成具有三層膜層的基膜。將前述步驟44完成造粒、且要形成第一膜層1104及第三膜層1106的塑料粒子與步驟50完成造粒、且要形成第二膜層1102的塑料粒子，分別通入三台不同的擠出機進行擠出成膜，使得組份為聚烯烴聚合物和烯烴嵌段共聚物的第二膜層1102在組份為聚烯烴聚合物及苯乙烯系彈性體的第一膜層1104及第三膜層1106之間，以形成本發明中具有三層膜層的基膜110。

因此，根據以上所述，可以得知，本發明所揭露的基膜110有以下優點:對於晶圓20的主動面進行切割所預設的尺寸大小，因此基膜110最好是具有不會產生切割粉屑的材質。第二、基膜110可以擴張含蓋整個晶圓20，因此基膜110需要有良好的擴張性。第三、基膜110具有良好的UV光穿透率，容易解膠移除不會有殘留。當完成切割步驟之後，對於基膜10照射紫外光(UV light)進行解膠，而由晶圓20的背面(下表面)上順利移除。第四、基膜110具有良好的回彈性。當完成晶圓切割步驟之後，形成多個晶片，對於每一個晶片利用針向上頂起，而可以提取(pick up)晶片202(如圖1所示)，而基膜10本身具有縮變形性能可以慢慢的回復該基膜10在切割前的形狀。因此，聚烯烴聚合物可以提供擴張性，苯乙烯系彈性體及烯烴嵌段共聚物提供的回彈性與抑制切割粉屑。而苯乙烯系彈性體及烯烴嵌段共聚物的種類與含量則是決定能否具有高UV穿透率，使得基膜110除了讓UV光照射並具有高穿透率而可以由底材20上解膠而移除。所以本發明所揭露的具有三層膜層的基膜110同時具有良好的回彈性及擴張性，應用於底材20的切割或是研磨製程，特別是晶圓的切割或是研磨製程，不會產生切割粉屑而污染切割後的晶片或是經過研磨後的晶圓，提高晶片的良率之外，所使用的材料及成份在回收之後，也不會有大量的毒氣產生，造成環境污染。

10‧‧‧切割片膠膜

110‧‧‧基膜

120‧‧‧膠層

130‧‧‧離型膜

1102‧‧‧第二膜層

1104‧‧‧第一膜層

1106‧‧‧第三膜層

20‧‧‧底材、晶圓

202‧‧‧晶片

40‧‧‧提供形成第一膜層及第三膜層的聚烯烴聚合物及苯乙烯系彈性體

42‧‧‧執行混煉步驟

44‧‧‧執行造粒步驟

46‧‧‧提供形成第二膜層的聚烯烴聚合物和烯烴嵌段共聚物

48‧‧‧對形成第二膜層的聚烯烴聚合物和烯烴嵌段共聚物執行混煉步驟

50‧‧‧對聚烯烴聚合物和烯烴嵌段共聚物的混合物執行造粒步驟

52‧‧‧執行擠出成膜製程，以形成具有三層膜層的基膜

圖1根據本發明所揭露的技術，表示底材設置在基膜上的俯視圖。 圖2根據本發明所揭露的技術，表示切割片膠膜的結構截面示意圖。 圖3根據本發明所揭露的技術，表示基膜的結構截面示意圖。 圖4根據本發明所揭露的技術，表示形成基膜的步驟流程圖。

Claims (10)

1. 一種基膜，應用於一底材的一切割製程或是一研磨製程，該基膜包括: 一第一膜層，由聚烯烴聚合物和苯乙烯系彈性體組成，其中該聚烯烴聚合物佔該第一膜層的重量組份為95%-80%及該苯乙烯系彈性體佔該第一膜層的重量組份為5%-20%； 一第二膜層，由聚烯烴聚合物和烯烴嵌段共聚物組成，其中該聚烯烴聚合物佔該第二膜層的重量組份為30%-70%及該烯烴嵌段共聚物佔該第二膜層的重量組份為70%-30%；以及 一第三膜層，由聚烯烴聚合物和苯乙烯系彈性體組成，其中該聚烯烴聚合物佔該第三膜層的重量組份為95%-80%及該苯乙烯系彈性體佔該第三膜層的重量組份為5%-20%，且該第二膜層設置在該第一膜層與該第三膜層之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述的基膜，其中該第一膜層及該第三膜層的該苯乙烯系彈性體為苯乙烯－乙烯／二烯塊狀共聚物(SBS)或是苯乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物(SEBS)。
3. 如申請專利範圍第1項所述的基膜，其中該第一膜層及該第三膜層的該聚烯烴系聚合物的密度為0.87 g/cm ³-0.97 g/cm ³。
4. 如申請專利範圍第1項所述的基膜，其中該第二膜層的該聚烯烴聚合物的密度為0.87 g/cm ³-0.97 g/cm ³。
5. 如申請專利範圍第1項或第4項所述的基膜，其中該第二膜層的該烯烴嵌段共聚物的熔體指數(melt index)為0.5-1、5-15或是15-30 (g/ 10 min)。
6. 如申請專利範圍第1項或第4項所述的基膜，其中該第二膜層的該烯烴嵌段共聚物的密度範圍為0.866g/cm ³-0.887g/cm ³。
7. 如申請專利範圍第1項或第4項所述的基膜，其中該第二膜層的該烯烴嵌段共聚物的熔點(melting point)範圍為118℃-122℃。
8. 如申請專利範圍第1項的基膜，其中該基膜設置在該底材的任一表面上。
9. 如申請專利範圍第1項的基膜，其中該基膜在350nm~400nm UV光波長的穿透率至少70%。
10. 如申請專利範圍第1項的基膜，其中該底材為一晶圓、一電路板、一無機材料或是一有機材料。