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JP2004228420A - 半導体ウェハー固定用粘着テープ - Google Patents

半導体ウェハー固定用粘着テープ Download PDF

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JP2004228420A JP2003016101A JP2003016101A JP2004228420A JP 2004228420 A JP2004228420 A JP 2004228420A JP 2003016101 A JP2003016101 A JP 2003016101A JP 2003016101 A JP2003016101 A JP 2003016101A JP 2004228420 A JP2004228420 A JP 2004228420A
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智幸 青垣
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Abstract

【課題】極薄ウェハーのダイシング時におけるチッピングの発生を防止することができ、かつ、ピックアップ不良を起こさない、基材構成が簡単な半導体ウェハー固定用粘着テープを提供する。
【解決手段】基材と、その上に形成された粘着剤層とからなる半導体ウェハー固定用粘着テープであって、ヤング率が150〜800MPaである半導体ウェハー固定用粘着テープ。また、さらに、伸び0〜10%において応力が20MPa以下であり、伸び10〜20%において応力が10〜20MPaの範囲にある半導体ウェハー固定用粘着テープ。
【選択図】 なし

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハー固定用粘着テープに関し、詳しくは、シリコンウェハー、化合物ウェハー等の薄板状材料をチップに切断分離する際に、材料を貼付け保持するための加工用粘着テープ、特にダイシング用粘着テープに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来よりシリコン、ガリウム、ヒ素などを材料とする半導体ウェハーは、大径の状態で製造された後、素子小片に切断分離(ダイシング)され、更にマウント工程に移される。この際、半導体ウェハーは粘着シートに貼付され保持された状態でダイシング工程、洗浄工程、エキスパンド工程、ピックアップ工程、マウント工程の各工程が行なわれている。前記粘着シートとしては、プラスチックフィルムからなる基材上にアクリル系粘着剤等が5〜30μm程度塗布されてなるものが一般的に用いられている。
【0003】
前記ダイシング工程においては、回転しながら移動する丸刃によってウェハーの切断が行なわれるが、その際に半導体ウェハーを保持するダイシング用粘着シートの基材内部まで切込みを行なうフルカットと呼ばれる切断方式が主流となってきている。
しかし、フルカットで半導体ウェハーを切断する際に、ダイシング用粘着シートとして、従来のアクリル系粘着剤等を粘着層とする粘着シートを用いた場合には、半導体素子(ウェハー)の裏側面にチッピングと呼ばれる割れ(クラック)が発生する。近年、ICカードなどの普及に伴って、半導体素子の薄型化が進んでおり、半導体素子のチッピングは、半導体素子の重大な強度低下を招き、その信頼性を著しく低下させるといった問題があった。
【0004】
ダイシング時におけるチッピング発生のメカニズムは、概ね以下の通りであると推察されている。すなわち、フルカットによる切断方式では粘着シートの内部まで切り込みが行なわれる。丸刃はウェハーをある程度の推進力をもって切断していくが、その反力も生じる。反力はウェハーを固定している粘着シートに作用するため、粘着シートが軟らかいほど粘着シートが変形しやすくなる。それに伴いウェハーもずれが生じるため、本来であればウェハーの切断部は丸刃の幅をもった直線状であるべきであるのにチッピングが生じる。
【0005】
このような問題を解決する手段として、従来は、例えば、粘着層の弾性率をアップすることで対処してきた(例えば、特許文献1〜3参照)。粘着層の改良は比較的簡単であり、従来の基材がそのまま転用でき、開発のコストも少なく、新規設備も必要としないため広く用いられてきた。ところが近年、3次元実装による半導体チップの積層化により、さらなるウェハーの薄型化が進行し、ウェハーの肉厚は従来350μm程度であったが、近年は100μm厚が一般的であり、近い将来では50μmが主流になることが予測される。このような極薄のウェハーに対しては、上記手法のような粘着層のみの対処ではチッピングに対応しきれず、基材においても弾性率をアップする必要がある。しかしながら、基材の弾性率をアップするとピックアップ時にフィルムが変形しにくくなり、チップをピックアップできなくなるという問題が生じる。
【0006】
チップ飛びやチッピングを生じさせないため、従来は、例えば、片面に粘着層(A)を設けた、厚さが10〜100μmで引張弾性率が0.5〜20kgf/mm(4.9×10〜2.0×10Pa)である軟質樹脂からなる層(B)と、片面に粘着層(C)を設けた、厚さが10〜250μmで引張弾性率が30〜400kgf/mm(2.9×10〜3.9×10Pa)の樹脂からなる層(D)とを、A/B/C/Dの順になるように貼り合わせてなるダイシング用粘着フィルムにより、半導体ウェハー等をダイシングする際、ウェハーを保持するフィルムは十分硬質で、ダイシング時チッピングを小さくするとともに、切断されたチップをピックアップする際は、C/D層をA層面にウェハーを貼付けたA/B層から剥離して、容易にチップがピックアップできるようにしていた(特許文献4参照)。
【0007】
【特許文献1】
特開2000−281991号公報
【特許文献2】
特開2001−274117号公報
【特許文献3】
特開2002−80803号公報
【特許文献4】
特開2000−150425号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の方法では、基材構成が複雑になり、粘着テープ単体の値段がアップし、また、ダイシング後に硬い層を剥がす工程が増え、コストアップに繋がる上、ウェハーに近い層は軟らかいため、近年の極薄ウェハーのチッピングには対応しきれないという問題点があった。
本発明は上記のような問題点を解決し、ダイシング時のチッピングの発生を防止することができ、さらに、ピックアップ不良も起こさない半導体ウェハー固定用粘着テープを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
(1)基材と、その上に形成された粘着剤層とからなる半導体ウェハー固定用粘着テープであって、ヤング率が150〜800MPaであることを特徴とする半導体ウェハー固定用粘着テープ、
(2)伸び0〜10%において応力が20MPa以下であり、伸び10〜20%において応力が10〜20MPaの範囲にあることを特徴とする(1)項記載の半導体ウェハー固定用粘着テープ、及び、
(3)該基材が、アクリル樹脂またはポリブチレンテレフタレートからなることを特徴とする(1)または(2)項記載の半導体ウェハー固定用粘着テープ
を提供するものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体ウェハー固定用粘着テープは、基材とその上に形成された粘着剤層とからなるものである。粘着テープは、シート状であってもよい。例えば、半導体ウェハー加工用粘着シートとすることができる。本発明の好ましい態様としては、ダイシング用粘着テープが挙げられる。
本発明の半導体ウェハー固定用粘着テープは、ヤング率が150〜800MPaであるものである。ダイシング時のウェハーのチップとチップの間は数十μmという非常に微小な値であるが、本発明の粘着テープはこれを制御することができる。粘着テープのヤング率は、200〜700MPaであることが好ましく、250〜600MPaであることがさらに好ましい。ヤング率が低すぎる粘着テープではチッピングの発生を防止すること(チッピング性)が著しく劣るものとなる。一方、ヤング率が高すぎるとピックアップ不良が多発する上、設備にも多大な不可がかかり、場合によってはウェハーが破損することもある。
【0011】
本発明の粘着テープは、伸び0〜10%において応力が、好ましくは、20MPa以下、さらに好ましくは、19MPa以下である。また、伸び10〜20%において応力が、好ましくは、10〜20MPa、さらに好ましくは、11〜20MPaである。
本発明の粘着テープを用いるピックアップの際には、好ましくは突上げピン(以後、ニードルと記載)による突上げを行い、真空角錐コレットによりチップをピックアップする。例えば、引張速度300mm/minで引っ張ったとき、伸び0〜10%において応力が20MPa以下であり、伸び10〜20%において応力が20MPa以下であれば十分チップを突上げピックアップすることができる。
また、伸び10〜20%において応力が10〜20MPaであれば、エキスパンドの時ネッキング(一部分だけ伸びる現象)が起こらず、チップ間隔を十分保つことができる。
【0012】
本発明において、ヤング率は、JIS K 7127(プラスチックフィルム及びシートの引張試験方法)の引張試験方法に準拠し、基材上に粘着剤層が形成された粘着テープを幅25mm長100mmの形状の試験片にし、23±2℃の温度、50±5%の湿度、50mmの標線間距離及びつかみ間距離、300mm/minの速度で試験を行ない、引張応力−ひずみ曲線の初めの直線部分を用いて式Em=Δσ/Δεで規定されるものであって、機械加工方向(MD)における測定値と、該機械加工方向に直交する横断方向(TD)における測定値との平均値である。ここで、Em:ヤング率(引張弾性率,Pa)、Δσ:直線状の2点間の元の平均断面積による応力の差(Pa)、Δε:同じ2点間のひずみの差である。また、伸びにおける応力の値(モジュラス値)も同様の引張試験により測定し、式 σ=F/Aで規定されるものである。ここで、σ:応力の値(Pa)、F:その時の荷重(N)、A:試験片の最小断面積(m)である。
また、上記ヤング率及びモジュラス値は、基材のみにて測定することも可能である。
【0013】
(基材の説明)
本発明に用いられる基材は、粘着テープを形成した際に、上記機械的強度を満たしていれば制限されるものではないが、フィルム状の基材フィルムであることが好ましく、プラスチックフィルムを特に好適に用いることができる。その代表的な材料として、例えば、アクリル樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のエンジニアプラスチック、低密度ポリエチレン、直鎖状ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、ランダム共重合ポリプロピレン、ブロック共重合ポリプロピレン、ホモポリプロレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル(ランダム、交互)共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、フッ素樹脂、セルロース系樹脂及びこれらの架橋体などのポリマーがあげられる。なお、基材フィルムを構成する前記例示にした材料は、必要に応じて官能基、機能性モノマーや改質性モノマー等をグラフトして用いてもよい。
【0014】
基材に用いる材料として、上記機械特性を有するアクリル樹脂、又は、ポリブチレンテレフタレート(PBT)を用いることが好ましい。アクリル樹脂としては、ポリメタクリル酸エステル系樹脂を用いることが好ましい。
【0015】
本発明で基材は、製膜された基材フィルムとして用いることが好ましい。基材の製膜方法は、従来用いられているいずれかの製膜方法により行なうことができる。例えば、カレンダー製膜、キャスティング製膜、インフレーション押出し、Tダイ押出し等を好適に用いることができる。
【0016】
こうして得られる基材の厚みは、通常10〜300μm、好ましくは30〜200μm程度である。なお、基材は、単層又は多層のいずれであってもよく、前記2種以上のポリマーをドライブレンドしたブレンド基材であってもよい。多層フィルムの場合は、前記ポリマーなどを用いて、共押出し法、ドライラミネート法等の慣用のフィルム積層法により製造できる。また、基材フィルムは、無延伸で用いてもよく、必要に応じて一軸又は二軸の延伸処理を施してもよい。このようにして製膜された基材フィルムの表面には、必要に応じてマット処理、コロナ放電処理、プライマー処理、架橋処理(化学架橋(シラン))などの慣用の物理的または化学的処理を施すことができる。
【0017】
(粘着剤層の説明)
粘着剤層の形成には、任意の粘着剤を使用できる。粘着剤は何ら制限されるものではないが、例えば、ゴム系、アクリル系、シリコーン系、ポリビニルエーテル系等の各種の粘着剤が用いられる。なかでも、半導体ウェハーヘの接着性などの点から、アクリル系ポリマーをベースポリマーとするアクリル系粘着剤が好ましい。
【0018】
前記アクリル系ポリマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステルの重合体または必要に応じ凝集力、耐熱性などの改質を目的として(メタ)アクリル酸アルキルエステルに共重合性モノマーを共重合した共重合体が用いられる。なお、(メタ)アクリル酸エステルとはアクリル酸エステルおよび/またはメタクリル酸エステルをいい、本発明の(メタ)とは全て同様の意味である。(メタ)アクリル酸アルキルエステルのアルキルエステルとしては、例えば、メチルエステル、エチルエステル、ブチルエステル、2−エチルヘキシルエステル、オクチルエステル、イソノニルエステルなどがあげられる。共重合性モノマーとしては、(メタ)アクリル酸のヒドロキシアルキルエステル(例えば、ヒドロキシエチルエステル、ヒドロキシブチルエステル、ヒドロキシヘキシルエステル等)、(メタ)アクリル酸グリシジルエステル、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、無水マレイン酸、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸N−ヒドロキシメチルアミド、(メタ)アクリル酸アルキルアミノアルキルエステル(例えば、ジメチルアミノエチルメタクリレート、t−ブチルアミノエチルメタクリレート等)、酢酸ビニル、スチレン、アクリロニトリル等が挙げられる。これら共重合性モノマーは、1種又は2種以上使用できる。さらに、前記アクリル系ポリマーは、架橋させるため、多官能性モノマーなども、必要に応じて共重合用モノマー成分として含むことができる。
【0019】
前記アクリル系ポリマーは、単一モノマー又は2種以上のモノマー混合物を重合に付すことにより得られる。重合は、溶液重合、乳化重合、塊状重合、懸濁重合等の何れの方式で行うこともできる。粘着剤層は半導体ウェハー等の汚染防止等の点から、低分子量物質の含有量が小さいことが好ましい。この点から、アクリル系ポリマーの数平均分子量は、好ましくは30万以上、さらに好ましくは40万〜300万程度である。
【0020】
前記粘着剤には、ベースポリマーであるアクリル系ポリマー等の数平均分子量を高めるため、架橋剤を適宜に加えることもできる。架橋剤としては、ポリイソシアネート化合物、エポキシ化合物、アジリジン化合物、メラミン樹脂、尿素樹脂、無水化合物、ポリアミン、カルボキシル基含有ポリマーなどがあげられる。架橋剤を使用する場合、その使用量は一般的には、上記ベースポリマー100重量部に対して、0.01〜20重量部程度配合することが好ましい。
また粘着剤層を形成する粘着剤には、必要により、前記成分のほかに、従来用いられている各種の粘着付与剤、老化防止剤、充填剤、老化防止剤、着色剤等の添加剤を含有させることができる。
【0021】
粘着剤は、紫外線、電子線等により硬化する放射線硬化型粘着剤や加熱発泡型粘着剤とすることもできる。更には、粘着剤は、ダイシング・ダイボンド兼用可能な粘着剤であってもよい。本発明においては、放射線硬化型粘着剤、特に紫外線硬化方粘着剤を用いることが好ましい。なお、粘着剤として放射線硬化型粘着剤を用いる場合には、ダイシング工程の前又は後に粘着剤層に放射線が照射されるため、前記基材は十分な放射線透過性を有するものが好ましい。
【0022】
放射線硬化型粘着剤としては、炭素−炭素二重結合等の放射線硬化性の官能基を有し、かつ粘着性を示すものを特に制限なく使用することができる。放射線硬化型粘着剤としては、たとえば、一般的な粘着剤に、放射線硬化性のモノマー成分やオリゴマー成分を配合した放射線硬化性粘着剤を例示できる。一般的な粘着剤としては、たとえば、前記アクリル系粘着剤、又は、ゴム系粘着剤等の感圧性粘着剤があげられる。
【0023】
配合する放射線硬化性のモノマー成分やオリゴマー成分としては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−へキサンジオール(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸と多価アルコールとのエステル化物;エステルアクリレートオリゴマー;2−プロペニル−ジ−3−ブテニルシアヌレート、トリス(2−メタクリロキシエチル)イソシアヌレート等のイソシアヌレート又はイソシアヌレート化合物等があげられる。放射線硬化性のモノマー成分やオリゴマー成分の配合量は、粘着剤を構成するアクリル系ポリマー等のベースポリマー100重量部に対して、例えば5〜500重量部、好ましくは40〜150重量部程度である。
また、放射線硬化型粘着剤としては、ベースポリマーとして、炭素−炭素二重結合をポリマー側鎖または主鎖中もしくは主鎖末端に有するものを用いることもできる。このようなベースポリマーとしては、アクリル系ポリマーを基本骨格とするものが好ましい。この場合においては、放射線硬化性のモノマー成分やオリゴマー成分を特に加えなくてもよく、その使用は任意である。
【0024】
前記放射線硬化型粘着剤には、紫外線線等により硬化させる場合には光重合開始剤を含有させる。光重合開始剤としては、例えば、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のペンゾインアルキルエーテル類;ベンジル、ベンゾイン、ベンゾフェノン、α−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン等の芳香族ケトン類;ベンジルジメチルケタール等の芳香族ケタール類;ポリビニルベンゾフェノン、クロロチオキサントン、ドデシルチオキサントン、ジメチルチオキサントン、ジエチルチオキサントン等のチオキサントン類等が挙げられる。光重合開始剤の配合量は、粘着剤を構成するアクリル系ポリマー等のベースポリマー100重量部に対して、例えば0.1〜10重量部、好ましくは0.5〜5重量部程度である。
粘着剤層の厚さは、特に制限されるものではないが、3〜50μmが好ましい。
【0025】
【実施例】
表1中の各基材(厚さ70μmまたは100μm、A4サイズ)に対し、粘着剤を基材の表面に乾燥後10μmの厚さになるよう塗工し、粘着テープを作成した。ここで用いた粘着剤は,アクリル系粘着剤(2−エチルヘキシルアクリレート、メチルアクリレート、2−ヒドロキシルエチルアクリレートからなる共重合体、重量平均分子量20万、ガラス転移点=−35℃)100質量部にポリイソシアネート化合物(日本ポリウレタン社製、商品名コロネートL)3質量部、光重合性炭素−炭素二重結合を有する化合物としてテトラメチロールメタンテトラアクリレート10質量部、光重合開始剤としてα−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン1質量部を添加し、混合して得た。
【0026】
表1に示す基材の材料としては、以下のものを用いた。
実施例1:PBT
三菱エンジニアリングプラスチック(株)製、ノバデュラン5510S(商品名)を押出成形にて加工。厚みは100μm。
実施例2:アクリルA
クラレ製、パラペットSA(商品名)。厚みは100μm。
実施例3:アイオノマーA
三井デュポン製、ハイミラン1706(商品名)を押出成形にて加工。厚みは100μm。
実施例4:軟質PET(ポリエチレンテレフタレート)
三菱化学ポリエステルフィルム(株)製、ダイアホイル(商品名)軟質Cタイプ。厚みは70μm。
比較例1:アイオノマーB
三井デュポン製、ハイミランAM7315(商品名)を押出成形にて加工。厚みは100μm。
比較例2:PP(ポリプロピレン)
東洋紡製、パイレンフィルムP1147(商品名)。厚みは100μm。
比較例3:PPとエラストマーのブレンド(エラストマー20wt%)
PP:日本ポリケム製、X−1804(商品名),エラストマー:JSR製、DYNARON4600P(商品名)。厚みは100μm。
比較例4:複層品PP(30μm)/EVA(40μm)/PP(30μm)(ポリプロピレン/エチレン酢酸ビニル/ポリプロピレン)
PP:日本ポリケム製、X−1804(商品名),EVA:東ソー製、ウルトラセン543(商品名)。厚みは100μm。
比較例5:HDPEとエラストマーのブレンド(エラストマー20wt%)
HDPE:東ソー製、ニポロンハード4010(商品名),エラストマー:JSR製、DYNARON4600P(商品名)。厚みは100μm。
【0027】
なお、表1に示すヤング率は、粘着層を塗工する前の基材を用いて、前記のヤング率についての記載における引張試験の条件で測定を行なったものである。
また、最大モジュラス値は、粘着層を塗工する前の基材を用いて、前記のモジュラス値についての記載における引張試験の条件で測定を行なったものである。
【0028】
5インチベアウェハー(肉厚100μm)を実施例及び比較例の粘着テープに貼合し、以下のダイシング条件にてダイシングを行った。
(ダイシング条件)
ダイシング装置:DISCO社製 DAD−340(商品名)
回転丸刃:DISCO社製 NBC−ZH2050−27HEDD(商品名)
回転丸刃 回転数:40,000rpm
切削速度:100mm/s
切削水流量:20ml/s
ダイシングサイズ:5mm角
粘着テープにおける回転丸刃の切り込み深さ:30μm
【0029】
実施例及び比較例の粘着テープについて、以下の評価(I〜III)した結果を表1に併せて示す。
(I)チッピング性
ダイシング後、1枚のウェハーからランダムに50チップを取りだし、チップ裏面(粘着面)の各辺における最大のチッピング値を顕微鏡(×100〜200)で測定し、全値の平均を算出した。
表1のチッピング性評価は、○は上記平均値が40μm未満であり、×は上記平均値が40μm以上であることを示す。
(II)ピックアップ性
粘着テープに6インチウェハー(肉厚100μm)をマウントし、上記ダイシング条件でダイシングを行った。紫外線照射(500mJ/m)後、テープをダイボンダー(NECマシナリー製CPS−100FM(商品名))で固定リングを10mm引き下げた後、ニードルで突上げ、真空角錐コレットによりチップをピックアップし、ピックアップミスの有無を確認した。
表1のピックアップ性は、○は100個のチップのピックアップにおいて、ピックアップミスが生じなかったことを示し、×は100個のチップのピックアップにおいて、ピックアップミスが1個でも生じたことを示す。
(III)エキスパンド性
粘着テープに6インチウェハー(肉厚100μm)をマウントし、上記ダイシング条件でダイシングを行った。紫外線照射(500mJ/m)後、テープをダイボンダー(NECマシナリー製CPS−100FM(商品名))で固定リングを10mm引き下げてエキスパンド時のテープが十分に拡張されているかどうか、目視により確認した。
表1のエキスパンド性は、○は十分に拡張されたことを示し、×はネッキングが発生し、十分に拡張されなかったことを示す。
【0030】
【表1】
Figure 2004228420
【0031】
なお、比較例3は、請求項2に係る発明の比較例である。
上記表1からわかるように、ヤング率が150〜800MPaである粘着テープは、チッピング性が良好で、ピックアップ性にも優れていることがわかる。
また、伸び0〜10%において応力が20MPa以下であり、伸び10〜20%において応力が10〜20MPaの範囲にある実施例1〜4の粘着テープではエキスパンド性も優れたものとなる。
【0032】
【発明の効果】
本発明の半導体ウェハー固定用粘着テープにより、肉厚の薄いウェハーのダイシング時において、チッピングの発生を防止し、かつ、ピックアップを良好に行なうことができる。また、本発明の半導体ウェハー固定用粘着テープは、基材構成が簡単であり、粘着テープ単体を安価に製造することができる。

Claims (3)

  1. 基材と、その上に形成された粘着剤層とからなる半導体ウェハー固定用粘着テープであって、ヤング率が150〜800MPaであることを特徴とする半導体ウェハー固定用粘着テープ。
  2. 伸び0〜10%おいて応力が20MPa以下であり、伸び10〜20%において応力が10〜20MPaの範囲にあることを特徴とする請求項1記載の半導体ウェハー固定用粘着テープ。
  3. 該基材が、アクリル樹脂またはポリブチレンテレフタレートからなることを特徴とする請求項1または2記載の半導体ウェハー固定用粘着テープ。
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