KR20070033046A - 반도체장치 제조방법 및 웨이퍼 가공용 테이프 - Google Patents

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KR20070033046A
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KR
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tape
wafer
adhesive layer
circuit board
wafer processing
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KR1020077004330A
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야스마사 모리시마
겐지 기타
신이치 이시와타
다카노리 야마카와
Original Assignee
후루카와 덴끼고교 가부시키가이샤
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Abstract

기재필름(1) 상에 점착제층(2) 및 접착제층(3)을 갖고 이루어지는 웨이퍼 가공용 테이프로서, 상기 테이프가 볼록형 금속전극(4) 부착웨이퍼 회로기판(5)에 접합된 상태로, 상기 웨이퍼 회로기판의 이면을 연삭하는 연삭공정과, 상기 웨이퍼 회로기판을 칩으로 다이싱하는 다이싱공정이 이루어지고, 또한, 상기 다이싱된 칩을 픽업하는 공정에 있어서, 상기 접착제층(3)이 상기 기재필름(1)으로부터 박리하여 상기 칩에 접착한 상태로 픽업되는 웨이퍼 가공용 테이프.
웨이퍼 가공용 테이프, 플립칩, 이면연삭

Description

반도체장치 제조방법 및 웨이퍼 가공용 테이프{SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD AND TAPE FOR PROCESSING WAFER}
본 발명은, 반도체장치 제조방법 및 이에 이용할 수 있는 웨이퍼 가공용 테이프에 관한 것이다.
근래의 전자기계 및 도구(전자 장치)의 소형화, 박형화에 따라서 반도체소자의 더 나은 고밀도 실장기술의 확립이 요구되고 있다. 반도체장치의 실장방법으로서 종래부터 이용되고 있는 리드 프레임을 이용한 방법으로는 이와 같은 고밀도 실장의 요구에는 따를 수 없었다. 또한, 이것들을 접착시키는 다이본딩 재료 중 주로 수지페이스트를 이용하는 방법이 현재 주류가 되고 있다.
따라서, 반도체소자의 크기와 거의 같은 사이즈의 반도체장치를 실장하는 방법으로서 플립 칩(flip-chip) 실장이 제안되고 있다. 플립 칩 실장은, 근래의 전자기기의 소형화, 고밀도화에 대해서 반도체소자를 최소의 면적으로 실장할 수 있는 방법으로서 주목받아 왔다. 이 플립 칩 실장에 사용되는 반도체소자의 알루미늄 전극 상에는 범프가 형성되어 있고, 범프는 회로기판 상에서 배선과 전기적으로 접합한다. 이러한 범프의 조성으로서는 주로 땜납이 사용되고, 이 땜납범프는 증착이나 도금으로 칩의 내부배선에 연결되는 노출된 알루미늄 단자 상에 형성한다. 그 밖에 배선접합장치에서 형성되는 금 스터드(stud) 범프 등이 있다.
이러한 플립 칩에 의해 접속된 반도체장치는 그대로 사용되면 접속부의 전극이 공기중에 노출되어 있고, 칩과 기판의 색팽창계수의 차가 크기 때문에, 땜납 리플로우 등의 후속공정의 열 이력에 의해 범프의 접속부분에 큰 응력이 걸려, 실장 의 신뢰성에 문제가 있었다.
이 문제를 해결하기 위해, 범프와 기판을 접속한 후, 접합부분의 신뢰성을 향상시키기 위해서, 반도체소자와 기판의 빈틈을 수지 페이스트 또는 접착필름으로 메우고 경화시켜, 반도체소자와 기판을 고정하는 방법이 채택되어 있다.
또한, 다이싱 공정으로부터 다이본딩 공정까지 사용되는 점착(removable adhesive) 또는 접착(adhesion)테이프로서 테이프가 제안되어 있다. 그러나, 상기 목적을 위해 이용되는 UV경화 후에 접착에 사용되는 점착 또는 접착제는 UV조사에 수반하는 3차원 가교구조의 형성 때문에 수지유동성을 유지하기 어렵다. 따라서, 충전재(filer)는 기판요철면 내에 성공정으로 메워질 수 없어, 접착 신뢰성을 얻을 수 없다.
그런데, 일반적으로 플립 칩 실장을 실시하는 반도체소자는 전극수가 많고, 또한 전극은 회로설계상의 문제 때문에 반도체소자의 주변에 배치된다. 따라서, 만약 수지 페이스트의 충전시에 액상수지가 모세관 현상에 의해 반도체 소자의 전극들 사이의 갭(간극)으로부터 흘려 넣어지면, 수지가 충분히 널리 퍼지지 않아 미충전부가 생기기 쉽고, 반도체소자의 동작이 불안정하게 되는 등의 동작불량이나 내습 신뢰성이 낮은 것과 같은 문제를 일으킨다. 또한, 칩 사이즈가 작아지면, 액 상수지의 밀려나옴에 의해 기판이 오염되거나, 전극간의 피치가 좁아지면 수지의 흘려넣기가 곤란해진다. 또한, 플립 칩 접속한 반도체소자 각각에 수지를 충전하기에는 너무 많은 시간이 걸리기 때문에, 경화 공정도 고려하면 생산성 문제를 나타낼 수 있다. 접착필름을 일괄적으로 열압착한 후에, 웨이퍼를 칩으로 다이싱하는 방법은, 수지 페이스트 충전방법에 비해서 공정이 간략화되어 유리하다. 그러나, 웨이퍼 두께가 얇아짐에 따라 가열압착시에 웨이퍼 손상을 발생하기 쉬워지기 때문에, 두꺼운 웨이퍼에 열압착한 후 웨이퍼 이면을 연삭하는 것이 더욱 필요하게 된다.
그러나, 종래의 이면연삭용 점착테이프와 접착필름의 조합에서는, 접착필름과의 친화성이 높아 이면연삭 후의 박리력이 상승하기 쉽고, 박리공정에서의 웨이퍼 손상이 발생하기 쉽다고 하는 문제를 안고 있다. 또한, 접착필름의 요철기판에의 충전성능(fill-ability)을 향상시켜 접착신뢰성을 높이기 위해서는, 접착필름이 가열접합될 때의 용융점도를 떨어뜨리는 것이 필요하다. 그러나, 점착테이프로부터 접착필름의 박리력은 가열접합에 의해 상승하는 경향에 있고, 가열접합 후에 점착테이프로부터의 접착필름의 박리가 어려워진다고 하는 문제점을 안고 있다.
본 발명의 상기 및 다른 특징 및 이점은, 첨부한 도면을 고려하여, 하기의 기재로부터 보다 분명해질 것이다.
본 발명에 의하면, 이하의 수단이 제공된다:
(1) 기재필름상에 점착제층 및 접착제층을 포함하여 구성되는 웨이퍼 가공용 테이프로서, 상기 테이프가 볼록형 금속전극부착 웨이퍼 회로기판에 접합된 상태로, 상기 웨이퍼 회로기판의 이면을 연삭하는 연삭공정과, 상기 웨이퍼 회로기판을 개편화하는 다이싱 공정이 이루어지고, 또한, 상기 개편화된 칩을 픽업하는 공정에 있어서, 상기 접착제층이 상기 기재필름으로부터 박리하여 상기 칩에 접착한 상태로 픽업되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가공용 테이프,
(2) 상기 픽업공정에 있어서, 상기 점착제층이 상기 기재필름과 접착한 채로, 상기 접착제층만이 상기 칩에 접착한 상태로, 상기 점착제층과 박리하는 것을 특징으로 하는 (1)항에 기재의 웨이퍼 가공용 테이프,
(3) 상기 점착제층이 아크릴계 공중합체를 주성분으로 하고, 겔분률이 60% 이상인 것을 특징으로 하는 (2) 항에 기재의 웨이퍼 가공용 테이프.
(4) 상기 점착제층이 방사선 경화성인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (3) 중의 어느 한 항에 기재의 웨이퍼 가공용 테이프.
(5) 상기 접착제층이 열경화성인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (4) 중의 어느 한 항에 기재의 웨이퍼 가공용 테이프.
(6) 상기 접착제층이, 적어도 아크릴수지, 에폭시수지, 또는 폴리이미드 수지 중의 어느 하나를 성분으로 갖고, 25℃ 저장탄성률이 1MPa 이상, 80℃ 저장 탄성률이 0.05MPa 이하인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (5) 중의 어느 한 항에 기재의 웨이퍼 가공용 테이프.
(7) 상기 점착제층이 아크릴계 공중합체를 주성분으로 하고, 상기 아크릴계 공중합체가 주쇄에 대해서 적어도 방사선 경화성 탄소-탄소 이중결합 함유기, 수산기 및 카르복실기를 함유하는 기를 각각 갖는 아크릴계 공중합체를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (6) 중의 어느 한 항에 기재의 웨이퍼 가공용 테이프.
(8) (1)항에 기재의 웨이퍼 가공용 테이프를 사용하는 반도체장치의 제조방법으로서, 상기 테이프가 볼록형 금속전극부착 웨이퍼 회로기판에 접합되는 공정과, 상기 웨이퍼 회로기판의 이면을 연삭하는 연삭공정과, 상기 웨이퍼 회로기판을 개편화하는 다이싱공정과, 상기 개편화된 칩을 픽업하는 공정과, 상기 픽업된 칩을 별도 기판에 플립 칩 접속하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법,
(9) 연삭공정 후 또한 타이밍공정 전에, 상기 볼록형 금속전극부착 웨이퍼 회로기판에 접합된 웨이퍼 가공용 테이프에, 다이싱용 점착테이프를 더 접합하는 것을 특징으로 하는 (8)항에 기재의 반도체장치의 제조방법, 및
(10) 연삭공정 후 또한 다이싱 공정전에, 웨이퍼 가공용 테이프가 접합된 상기 볼록형 금속전극부착 웨이퍼 회로기판의 이면에, 다이싱용 점착테이프를 더 접합하는 것을 특징으로 하는 (8)항에 기재의 반도체장치의 제조방법.
여기서, '접착제'가 오로지 접착을 가능하게 하는 제를 의미하는 반면, '점착제'는 점착 후에 경화 등의 처리후에 제거될 수 있는 제를 의미한다. 예를 들면, '방사선 경화성 점착제'는 웨이퍼 등에 점착제를 적용한 후, 자외선 등의 방사선을 조사하는 것에 의해서 경화시킴으로써, 박리할 수 있는 점착제를 의미한다.
또한, '접착제층'은, 반도체 웨이퍼 등이 접합되어 다이싱된 후, 칩이 픽업될 때에, 점착제층과 박리되어 칩에 부착되어 있고, 칩을 기판이나 리드 프레임에 고정할 때의 접착제로서 사용될 수 있는 층을 의미한다.
또한, '점착제층'은, 접착제층보다 피착체와의 박리력이 작고, 일시적인 접착을 위해서 사용될 수 있는 층을 의미한다.
또한, '박리력'은, 접합면을 박리하는데 필요로 하는 힘으로, JIS Z0237에 기초하여 측정할 수 있는 힘을 의미한다.
본 발명에 따른, 웨이퍼 가공용 테이프를 이용한 금속전극부착 웨이퍼의 플립 칩 실장방법은, 얇은 두께의 웨이퍼칩 적층구조의 형성에 있어서 그 효과가 현저하고, 얇은 두께의 웨이퍼의 가공을 용이하고 안전하게 실시함과 동시에 공정단축을 가능하게 하는 뛰어난 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 웨이퍼 가공용 테이프는, 웨이퍼 이면연삭 공정, 다이싱 공정 및 다이본딩공정을 통해 일관하여 사용할 수 있어, 상기의 플립 칩 실장기판의 제조방법에 이용하는데 적합하다.
본 발명자들은, 상기 종래의 플립 칩 실장 공정에 있어서의 문제점을 극복하기 위해서 여러 가지 검토하였다. 그 결과, 용이하고 안전하게 개편화된 접착필름 부착 웨이퍼 회로기판을 별도 기판에 플립 칩 접속할 수 있고, 또한,볼록형 금속전극부착 웨이퍼 회로기판의 이면연삭 전에 전극면에 특정의 접착제 필름층을 갖는 특정의 보호테이프를 접합하여, 보호테이프의 접합된 상태로 웨이퍼 회로기판을 다이싱하여, 상기 보호테이프를 전극부착 회로기판으로부터 박리할 때에 보호테이프만을 박리하여 접착필름을 금속전극부착 웨이퍼 회로기판에 남김으로써,종래의 제조공정의 단축이 가능한 것을 발견하였다. 본 발명자들은, 이 지견에 기초하여 본 발명을 이루기에 이르렀다.
도 1은, 본 발명의 일실시형태의 웨이퍼 가공용 테이프가 이용되는 공정을 나타내는 설명도이다. 도 1(a)은 단면도, 도 1(b)은 저면도, 도 1(c)은 단면도, 도 1(d)은 단면도 및 도 1(e)은 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 웨이퍼 가공용 테이프를 사용하는 반도체장치의 제조방법의 다른 실시형태의 공정의 설명도이다. 도 2(a)는 단면도, 도 2(b)는 단면도, 도 2(c)는 평면도, 도 2(d)는 단면도 및 도 2(e)는 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 웨이퍼 가공용 테이프를 사용하는 반도체장치의 제조방법의 또 다른 실시형태의 공정의 설명도이다. 도 3(a)은 단면도, 도 3(b)은 단면도, 도 3(c)은 평면도, 도 3(d)은 단면도 및 도 3(e)은 단면도이다.
이하에 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 웨이퍼 가공용 테이프는, 기재필름과, 기재필름 상에 점착제층 및 접착제층을 갖는다. 점착제층은 아크릴계 공중합체를 주성분(바람직하게는 80질량% 이상)으로서 포함하는 것이 바람직하다. 이용되는 아크릴계 공중합체로서는, 적어도 측쇄(side chain)에 방사선 경화성 탄소-탄소이중결합, 및 에폭시기, 및 카르복실기를 필수의 성분으로 하는 아크릴계 공중합체가 바람직하다. 아크릴계 공중합체를 제조하는 방법에는 특별한 제한이 없지만, 예를 들면, 아크릴계 공중합체 또는 메타크릴계 공중합체 등의 광중합성 탄소-탄소이중결합 및 관능기를 갖는 화합물(1)과, 상기 관능기와 반응할 수 있는 관능기도 화합물(2)을 반응시켜서 얻은 것이 이용된다.
상기 화합물 중에서, 상기의 광중합성 탄소-탄소이중결합 및 관능기를 갖는 화합물(1)은, 아크릴산 알킬 또는 메타크릴산 알킬 등의 광중합성 탄소-탄소이중결합을 갖는 단량체((1)-1)와, 관능기를 갖는 단량체((1)-2)를 공중합시켜 얻을 수 있다. 단량체((1)-1)로서는, 각각 탄소수 6∼12를 가지는, 헥실아크릴레이트, n-옥틸아크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 도데실아크릴레이트, 데실아크릴레이트, 또는 탄소수 5 이하의 단량체인, 펜틸아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 또는 이것들과 같은 메타크릴레이트 등을 열거할 수 있다. 단량체((1)-1)로서, 탄소수가 큰 단량체를 사용할수록 유리 전이점은 낮아지므로, 원하는 유리 전이점의 것을 제작할 수 있다. 또한, 유리 전이점 외, 상용성과 각종 성능을 높히는 목적으로, 초산비닐, 스티렌, 아크릴로니트릴 등의 탄소-탄소이중결합을 갖는 저분자화합물을 배합하는 것도 5질량% 이하의 범위내에서 가능하다.
단량체((1)-2)가 갖는 관능기로서는, 카르복실기, 수산기, 아미노기, 환상산 무수기, 에폭시기, 이소시아네이토기 등을 들 수 있다. 단량체((1)-2)의 구체적인 예로서는, 아크릴산, 메타크릴산, 계피산, 이타콘산, 푸말산, 프탈산, 2-히드록시 알킬아크릴레이트류, 2-히드록시알킬메타크릴레이트류, 글리콜모노아크릴레이트류, 글리콜모노메타크릴레이트류, N-메틸올아크릴아미드, N-메틸올메타크릴아미드, 알 릴알코올, N-알킬아미노에틸아크릴레이트류, N-알킬아미노에틸메타크릴레이트류, 아크릴아미드류, 메타크릴아미드류, 무수말레인산, 무수이타콘산, 무수푸말산, 무수프탈산, 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 알릴글리시딜에테르, 폴리이소시아네이트 화합물의 이소시아네이트기의 일부를 수산기 또는 카르복실기 및 광중합성 탄소-탄소이중결합을 갖는 단량체로 우레탄화한 것 등을 열거할 수 있다. 화합물(2)에 있어서, 이용되는 관능기로서는, 화합물(1), 즉 단량체((1)-2)가 갖는 관능기가, 카르복실기 또는 환상산무수기인 경우에는, 수산기, 에폭시기, 이소시아네이트기 등을 들 수 있고, 수산기인 경우에는, 환상산무수기, 이소시아네이트기 등을 들 수 있고, 아미노기인 경우에는, 에폭시기, 이소시아네이트기 등을 들 수 있고, 에폭시인 경우에는, 카르복실기, 환상산무수기, 아미노기 등을 들 수 있다. 화합물(2)의 관능기의 구체적인 예로서는, 단량체((1)-2)의 구체적인 예로 열거한 것과 같은 것을 열거할 수 있다. 화합물(1)과 화합물(2)의 반응에 있어서, 미반응의 관능기를 남기는 것에 의해, 산가 또는 수산기가 등의 특성에 관해서, 본 발명에서 바람직하게 규정되는 것을 제조할 수 있다.
상기의 아크릴계 공중합체의 합성에 있어서, 반응을 용액중합으로 실시하는 경우의 유기용제로서는, 케톤계, 에스테르계, 알코올계, 방향족계의 것을 사용할 수 있다. 그 중에서도 일반적으로 아크릴계 폴리머에 좋은 용매로, 60∼120℃의 비점을 가지고, 바람직한 용제의 예는 톨루엔, 초산에틸, 이소프로필알코올, 벤젠메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 아세톤, 메틸에틸케톤 등을 포함한다. 중합 개시제로서는, α,α'-아조비스이소부티로니트릴 등의 아조비스계, 벤조일퍼옥시드 등의 유 기과산화물계 등의 래디컬 발생제를 통상 이용한다. 이 때, 필요에 따라서 촉매, 중합금지제 등을 병용할 수 있고, 중합온도 및 중합시간을 조절하는 것에 의해, 원하는 분자량의 아크릴계 공중합체를 얻을 수 있다. 또한, 분자량을 조절하는 것에 관해서는 메르캅탄계 또는 사염화탄소계의 용제를 이용하는 것이 바람직하다. 한편, 이 반응은 용액중합에 한정되는 것이 아니라, 벌크(bulk) 중합, 현탁중합 등 다른 방법에서도 지장없다.
이상과 같이 하여, 아크릴계 공중합체를 얻을 수 있지만, 본 발명에 있어서, 아크릴계 공중합체의 분자량은, 약 30만∼100만 정도가 바람직하다. 분자량이 너무 작으면, 방사선 조사의 응집력이 작아져서, 웨이퍼를 다이싱할 때에, 소자의 차이가 생기기 쉬워져, 화상인식이 곤란해지는 일이 있다. 이 소자의 차이를, 최대한 방지하기 위해서는, 분자량이 40만 이상인 것이 바람직하다. 또한, 분자량이 너무 크면, 합성시 및 코팅시에 겔화할 가능성이 있다. 한편, 공중합체의 특성면에서는, 유리 전이점이 낮기 때문에 분자량이 크더라도, 패턴형상이 아니라 전체를 방사선 조사한 경우, 방사선 조사 후의 점착제의 유동성이 충분하다. 따라서, 연신 후의 소자 빈틈이 불충분하고, 픽업시의 화상인식이 곤란하다고 하는 문제가 발생할 일은 없지만, 그래도 90만 이하인 것이 바람직하다. 한편, 본 발명에 있어서의 분자량은, 폴리스티렌 환산의 중량 평균분자량이다.
또한, 본 발명에 있어서, 아크릴계 공중합체의 광중합성 탄소-탄소이중결합의 도입량은 바람직하게는 0.5∼2.0meq/g, 더 바람직하게는 0.8∼1.5meq/g로 한다. 이중결합량이 너무 적으면, 방사선 조사 후의 점착력의 저감효과가 작아지고, 이중 결합량이 너무 많으면, 방사선 조사 후의 점착제의 유동성이 충분하지 않고, 연신 후의 소자 빈틈이 불충분하여, 픽업시에 각 소자의 화상인식이 곤란해진다고 하는 문제가 발생한다. 또한, 아크릴계 공중합체 그 자체가 안정성에 결여되어, 제조가 곤란해진다.
또한, 본 발명에 있어서, 점착제의 경화전의 겔분률은, 아크릴계 공중합체의 평균분자량, 경화제 배합량에 의해 조정하는 것이 가능하다. 겔분률은 60% 이상인 것이 바람직하고, 80∼100%가 더 바람직하다. 겔분률이 너무 작은 경우에는, 점착제 성분이 접착계면에서 조금 유동하기 쉽고 박리력의 시간경과에 따른 안정성을 얻을 수 있기 어렵다. 게다가, 아크릴계 공중합체가, 수산기가 5∼100의 OH기를 가지면 방사선 조사 후의 점착력을 감소하는 것에 의해 픽업실수의 위험성을 더 저감할 수 있으므로 바람직하다. 또한, 아크릴계 공중합체가, 산가 0.5∼30의 COOH기를 가지면 테이프 복원성을 개선하는 것에 의해, 사용된 테이프수납형의 기구에의 대응을 용이하게 할 수 있으므로 바람직하다. 여기서, 아크릴계 공중합체의 수산기가가 너무 낮으면, 방사선 조사 후의 점착력의 저감효과가 충분하지 않고, 너무 높으면, 방사선 조사 후의 점착제의 유동성을 손상시킨다. 또한 산가가 너무 낮으면, 테이프 복원성의 개선효과가 충분하지 않고, 너무 높으면 점착제의 유동성을 손상시킨다.
한편, 본 발명의 방사선 경화성 점착제를 자외선 조사에 의해서 경화시키는 경우에는, 필요에 따라서, 광중합개시제, 예를 들면 이소프로필벤조인에테르, 이소부틸벤조인에테르, 벤조페논, 미힐러케톤(Michler's ketone), 클로로티옥산톤, 도 데실티옥산톤, 디메틸티옥산톤, 디에틸티옥산톤, 벤질디메틸케탈, α-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-히드록시메틸페닐프로판 등을 사용할 수 있다. 이러한 광중합 개시제의 배합량은 아크릴계 공중합체 100질량부에 대해서 0.01∼5질량부가 바람직하다.
점착제층의 두께에 대해서는, 5∼50㎛가 바람직하다.
본 발명에 이용되는 기재필름으로서는, 방사선 투과성을 갖는 것이면 임의의 것을 사용할 수 있다. 필름재료는 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리부텐, 에틸렌-초산비닐 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 아이오노머 등의 α-올레핀의 단독중합체 또는 공중합체, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리메타크릴산메틸 등의 엔지니어링 플라스틱, 또는 폴리우레탄, 스티렌-에틸렌-부텐 혹은 펜텐계 공중합체 등의 열가소성 엘라스토머를 들 수 있다. 또는, 기재필름은 상기 군으로부터 선택되는 2종 이상의 재료의 혼합물로 형성될 수 있고, 기재필름은 상기 화합물군으로부터 선택된 단일층, 2층 또는 그 이상의 층으로 형성될 수 있다.
필름의 두께는 50∼200㎛가 바람직하게 이용된다. 이 기재필름상에 상기의 점착제층을 적층한 것을, 이하, '보호필름(또는 점착테이프)'라고도 한다.
본 발명에 따른 다이본딩용의 접착제층에는, 예를 들면, 에폭시수지를 주성분으로 하는 필름형상 접착제 등의 다이본딩용으로서 통상 이용되는 접착제를 이용할 수 있다.
또한, 상기 접착필름에는, 도전성 또는 열전도성의 부여를 목적으로 하여 금 속제 미분말이나 그 외 도전성 혹은 열전도성이 뛰어난 재료를 첨가하는 것도 가능하다.
또한, 상기 접착필름에는, 열안정성 향상을 목적으로 하여 금속산화물이나 유리 등의 미분말을 첨가하는 것도 가능하다.
접착신뢰성을 확보하기 위해서, 상기 접착제는 기판 요철면에 보이드를 발생시키지 않고 메워 넣어지도록 접합시에 충분히 부드러운 것이 중요하다. 그러나, 이면연마시에 접착제는 변형하지 않는 0.1MPa 정도 이상의 탄성률이 필요하다. 기판요철면에 보이드를 발생시키지 않기 위해서는, 접합시의 탄성률을 0.05MPa 이하로 하는 것이 바람직하고, 접착제를 회로기판에 남기고 박리할 때에는 점착성이 소실하는 1MPa 이상인 것이 바람직하다.
다이본딩용 접착제층의 두께는 5∼50㎛인 것이 바람직하다.
웨이퍼 다이본딩용의 접착제층은, 예를 들면 폴리(에틸렌테레프탈레이트)필름과 같은 캐리어 필름 상에 도포 등에 의해서 설치하는 것에 의해 웨이퍼 다이본딩용 필름으로서 형성해도 좋다. 이 경우, 사용시에는 캐리어 필름을 박리한다.
이와 같이 하여 얻어진 보호테이프와 웨이퍼 다이본딩용 필름을 점착제층과 접착제층이 적층하도록 적층 라미네이트하는 것과 같은 보통의 방법에 의해 웨이퍼 가공용 테이프를 제조할 수 있다. 웨이퍼 가공용 테이프의 바람직한 실시예에서, 픽업공정에 있어서 점착제층은 기재필름과 접착되고, 접착제층만이 칩에 접착한 상태로, 점착제층과 박리하는 것이 바람직하다. 웨이퍼 가공용 테이프를 반도체 웨이퍼에 가열접합함으로써 이면연삭 및 다이싱시에는 전극부착 웨이퍼와 보호테이프 가 박리하지 않는 충분한 점착력을 갖고, 칩의 픽업시에는 방사선 경화에 의해 점착제층과 접착제층 부착칩을 용이하게 박리할 수 있다.
다이싱시의 접착필름과 보호테이프간의 박리력은, 바람직하게는 0.5∼10N/25mm, 방사선 조사시의 접착필름 부착칩과 보호테이프간의 박리력은 0.5∼0.05N/25mm가 바람직하다.
상기 점착제층은 방사선 경화성인 것이 바람직하다. 또한, 상기 접착제층은 열경화성인 것이 바람직하다. 또한, 상기 접착제층이, 적어도 아크릴수지, 에폭시수지, 또는 폴리이미드수지 중의 어느 하나를 성분으로 하고, 25℃ 저장탄성률이 1MPa 이상(통상 50MPa 이하), 80℃ 저장탄성률이 0.05MPa 이하(통상 0.005MPa 이상)인 것이 바람직하다. 게다가, 상기 점착제층이 아크릴계 공중합체를 주성분으로 하고, 상기 아크릴계 공중합체가 주쇄에 대해서 적어도 방사선 경화성 탄소-탄소이중결합 함유기, 수산기 및 카르복실기를 함유하는 기를 각각 갖는 아크릴계 공중합체를 주성분으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 웨이퍼 가공용 테이프는, 금속전극을 갖는 웨이퍼 회로기판에 접합된 상태로, 웨이퍼 회로기판 이면을 연삭하는 연삭공정과, 웨이퍼 회로기판을 개편화하는 다이싱공정에 사용된다. 따라서, 본 발명의 웨이퍼 가공용 테이프는 웨이퍼 연삭시의 보호테이프로서의 기능을 갖고, 또한, 칩을 접착할 때에 사용되는 다이접착제층을 갖는다.
본 발명의 웨이퍼 가공용 테이프는, 예를 들면, 도 1에 나타내는 바와 같이 사용된다. 도 1은 본 발명의 웨이퍼 가공용 테이프를 사용하는 반도체장치의 제조 방법의 하나의 실시형태의 공정의 설명도이다. 한편, 이하의 설명에 있어서, 각 도면에 있어서 동일 요소에는 동일 부호를 붙이고 중복하는 설명을 생략한다.
도 1(a)의 단면도에서 나타나는 바와 같이, 웨이퍼 가공용 테이프는, 기재필름(1)에 점착제층(2)이 적층된 보호테이프(BG테이프)에 접착제층(3)이 적층되어 있다.
접착제층(3)에는, 절연성필름(NCF) 또는 이방도전성필름(ACF)이 사용된다.
이어서, 도 1(c)의 단면도에서 나타나는 바와 같이, 볼록형 금속(예를 들면, 금) 전극(범프)(4)을 갖는 웨이퍼 회로기판(5)에 웨이퍼 가공용 테이프를 접합시키고 가열하여, 볼록형 금속전극(4)을 접착제층(3)에 메워넣는 방법으로 테이프를 기판에 접합시킨다. 그 후, 이면을 점선으로 나타낸 깊이까지 연삭가공한다. 도 1(b)은, 도 1(c)의 공정에 있어서의 저면도이며, 6은 금 범프 웨이퍼, 7은 링프레임을 나타낸다. 이어서, 해당 회로기판에 가공용 테이프를 접합한 채로, 방사선 조사한 후, 웨이퍼 회로기판을 다이싱하여(도 1(d)), 칩을 픽업한다(도 1(e)). 그 때, 웨이퍼 가공용 테이프의 접착제층(3)은 보호테이프의 점착제층(2)으로부터 박리하여, 칩에 접착한 채로 픽업되어, 다이본드공정에 있어서 접착제로서 사용하여, 반도체장치를 제조한다.
도 2는 본 발명의 웨이퍼 가공용 테이프를 사용하는 반도체장치의 제조방법의 다른 실시형태의 공정의 설명도이다. 도 2(a)의 단면도에서 나타나는 바와 같이, 웨이퍼 가공용 테이프는, 기재필름(1)에 점착제층(2)이 적층된 보호테이프(BG테이프)에 접착제층(3)이 적층되어 있다. 이어서, 도 2(b)의 단면도에서 나타나는 바와 같이, 볼록형 금속전극(범프)(4)을 갖는 웨이퍼 회로기판(5)에 웨이퍼 가공용 테이프를 접합하여 가열하고, 볼록형 금속전극(4)을 접착제층(3)에 메워넣어 접합하여, 이면을 점선으로 나타낸 깊이까지 연삭가공한다. 이어서, 보호테이프의 기재필름(1)측에 다이싱용 점착테이프(8)를 접합하여, 방사선 조사한 후, 웨이퍼 회로기판(5)을 다이싱한다. 도 2(c)는 이 공정에 있어서의 평면도이고, 7은 링프레임, 9는 금범프 웨이퍼와 접착제층 및 보호테이프를 나타낸다. 또한, 도 2(d)는 이 공정에 있어서의 단면도이다. 그 후, 칩을 픽업한다(도 2(e)). 웨이퍼 가공용 테이프의 접착제층(3)은 보호테이프의 점착제층(2)으로부터 박리되고, 칩에 접착한 채로 픽업되어, 다이본드공정에 있어서 접착제로서 사용하여, 반도체장치가 제조된다.
도 3은 본 발명의 웨이퍼 가공용 테이프를 사용하는 반도체장치의 제조방법의 또 다른 실시형태의 공정의 설명도이다.
도 3(a)의 단면도에서 나타나는 바와 같이, 웨이퍼 가공용 테이프는, 기재필름(1) 상에 점착제층(2)이 적층된 보호테이프(BG테이프) 상에 접착제층(3)이 적층되어 있다. 그 다음에, 도 3(b)의 단면도에서 나타나는 바와 같이, 볼록형 금속전극(범프)(4)을 갖는 웨이퍼 회로기판(5)에 웨이퍼 가공용 테이프를 접합하여 가열하여, 볼록형 금속전극(4)을 접착제층(3)에 메워 넣어 접합하여, 이면을 점선으로 나타낸 두께까지 연삭가공한다. 이어서, 웨이퍼의 연삭면에 다이싱용 점착테이프(8)를 접합하여, 방사선 조사한 후, 웨이퍼 회로기판(5)을 보호테이프 위로부터 다이싱한다. 도 3(c)은 이 공정에 있어서의 평면도이고, 7은 링프레임, 9는 금 범 프 웨이퍼와 접착제층과 보호테이프를 나타낸다. 또한, 도 3 (d)은 이 공정에 있어서의 단면도이다. 그 후, 박리테이프를 이용하여 기재필름(1)과 점착제층(2)을 갖는 보호테이프를 박리시켜, 접착제층(3)의 접착한 칩을 픽업한다(도 3(e)). 이 접착제층(3)은, 다이본드공정에 대해 접착제로서 사용하여, 반도체장치를 제조한다.
이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것들에 한정되는 것은 아니다.
한편, 이하의 실시예에서의 각 특성은, 다음과 같이 시험하였다. '부'는 질량부를 의미한다.
1. 겔분률 : 약 0.05g의 점착제층을 크실렌 50㎖에 120℃에서 24시간 침지한 후, 200메쉬의 스테인레스제 철망으로 여과하고, 철망 상의 불용해분을 110℃에서 120분간 건조한다. 다음에, 건조한 불용해분의 질량을 재어, 하기에 나타내는 식에 따라 겔분률을 산출하였다.
겔분률(%) = {(불용해분의 질량)/(칭량한 점착제층의 질량)}×100
2. 점착제 이중결합량 : 가열건조된 점착제 약 10g에 포함되는 탄소-탄소 이중 결합량을 진공중 어두운 곳에 있어서의 브롬 부가반응에 의한 중량증가법에 의해 정량 측정하였다.
3. 픽업성공률 : 실시예 및 비교예에 기초하여 작성한 가공용 테이프를 실온 또는 80℃에서 10초동안 전극부착 웨이퍼에 접합하고, 웨이퍼두께 50㎛가 될 때까지 이면을 연삭한다. 그 후, 웨이퍼를 10mm×10mm로 다이싱하고 나서, 필요에 따 라서 점착제층에 자외선을 공냉식 고압수은등(80W/cm, 조사거리 10cm)에 의해 200mJ/cm2 조사한 후, 다이본더장치(르네사스히가시니혼사제 3단계 가압방식)에 의한 픽업시험을 실시하여, 픽업칩 100개에서의 픽업성공률(%)을 구하였다.
4. 웨이퍼 이면연삭성
○ : 웨이퍼의 파손 및 마이크로크랙의 발생이 없다.
× : 웨이퍼의 파손 혹은 마이크로크랙의 발생이 있다.
5. 다이싱성
○ : 다이싱중에 가공용 테이프가 박리된다.
× : 다이싱중에 가공용 테이프가 박리되지 않는다.
6. 내리플로우성(reflow resistance) 신뢰성
○ : 실시예에 의해 작성한 플립칩 패키지의 흡습 후의 내리플로우 신뢰성 평가에 있어서 JEDEC 레벨 3의 처리에서도 패키지 크랙을 발생시키지 않는다.
× : JEDEC 레벨 3의 처리로 패키지 크랙을 발생시킨다.
탄성률의 측정방법
25℃ 또는 80℃에서 접착필름의 탄성률은, 다음의 방법으로 측정된다.:
점탄성계(레오메트릭사이언스사제, 상품명 : ARES)를 이용하고, 0℃로부터 측정을 개시하여 승온속도 5℃/분 , 주파수 1Hz이고, 동적 점탄성을 측정하고, 25℃ 또는 80℃에 달한 시점에서의 저장탄성률 G'를 각각의 탄성률로 하였다.
박리력의 측정방법
JIS Z0237에 의해, UV조사(UV조사량은, 1000mJ/cm2) 전후의 각각의 박리력을 측정한다. 80℃로 가열된 실리콘 웨이퍼 미러면에 웨이퍼 가공용 테이프(웨이퍼 접착용 점착테이프)를 가열 접합하고, 접착제층과 점착테이프간의 박리력을 측정하였다. 시험은 90° 박리, 박리속도 50mm/분으로 행하였다.
화합물(A) 아크릴계 공중합체의 합성
부틸아크릴레이트 65부, 2-히드록시에틸아크릴레이트 25부, 아크릴산 10부를 원료로서 용액 래디컬중합에 의해 공중합체를 얻었다. 다음에 이 공중합체에 2-이소시아네이토에틸메타크릴레이트를 적하 반응시킴으로써 공중합체를 작성하였다. 2-이소시아네이토에틸메타크릴레이트 적하량과 용액 래디컬중합의 반응시간을 조정하여, 탄소-탄소이중결합량 및 분자량 등이 다른 공중합체 A1∼A6, A11∼A13을 작성하였다.
아크릴계 점착테이프의 제조
화합물(A)에 화합물(B) 경화제로서 폴리이소시아네이트 화합물(니폰폴리우레탄사제, 상품명: 코로네이트 L)과, 화합물(C) 광개시제로서 α-히드록시시클로헥실 페닐케톤을 하기 표 1의 배합비로 혼합하여, 점착제를 얻었다.
각각 건조 후의 점착제층 두께를 10㎛로 하고, 고밀도 폴리에틸렌(PE)수지필름(100㎛)에 도공하여, 점착테이프를 작성하였다. 이 점착테이프와 후술하는 두께 25㎛의 에폭시수지를 주성분으로 하는 접착필름을 실온에서 적층 라미네이트함으로 써 웨이퍼 가공용 테이프를 작성하였다. 적층은, 점착테이프의 점착제층과 접착필름의 접착층을 접합하고, 그 후, 사용시에는 접착필름의 캐리어필름을 벗겨 이용하였다.
접착필름의 제조
(접착필름 1의 제조)
에폭시수지로서 크레졸 노볼락형 에폭시수지(엑폭시당량 197, 분자량 1200, 연화점 70℃) 100질량부, 실란커플링제로서 γ-메르캅토프로필트리메톡시실란 1.5질량부, γ-우레이도프로필트리에톡시실란 3질량부, 평균 입자지름 16nm의 실리카 필러 30질량부로 이루어지는 조성물에, 시클로헥사논을 가하여 교반혼합하고, 또한 비드 밀을 이용하여 90분 혼련하였다.
이것에 아크릴수지(중량 평균분자량 : 20만, 유리전이온도 -17℃) 100질량부, 6관능 아크릴레이트 모노머로서 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트 5부, 경화제로서 헥사메틸렌디이소시아네이트의 애덕트체(adduct) 0.5부, 큐어졸 2PZ{시코쿠 가세이(주)제 상품명, 2-페닐이미다졸} 2.5부를 가하여, 교반 혼합하여, 진공탈기 하여, 접착제를 얻었다.
이형 처리한 두께 25㎛의 접착제를 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)필름상에 도포하고, 110℃에서 1분간 가열건조하고, 막두께가 40㎛의 B스테이지 상태의 도포막을 형성하고, 캐리어 필름을 구비한 접착필름 1을 제작하였다.
(접착필름 2의 작성)
경화제로서 헥사메틸렌디이소시아네이트의 애덕트체 0부(첨가하지 않고)로 하고, 큐어졸 2PZ를 대신하여 큐어졸 2PHZ{시고쿠가세이(주)제 상품명, 2-페닐-4,5-디히드록시이미다졸) 2.5부로 한 이외는 접착필름 1의 작성과 완전히 같은 조작을 실시하여, 접착필름 2를 제작하였다.
(접착필름 3의 작성)
에폭시수지로서 크레졸 노볼락형 에폭시수지(엑폭시당량 197, 분자량 1200, 연화점 70℃) 50질량부, 경화제로서 헥사메틸렌디이소시아네이트의 애덕트체 1부로 한 이외는 접착필름 1의 작성과 완전히 같은 조작을 실시하여, 접착필름 3을 제작하였다.
(실시예 1∼7)
표 1의 조합으로 얻을 수 있는 웨이퍼 가공용 테이프로부터 캐리어 필름을 벗기고, 상기 테이프를 금 스터드범프 부착 5인치 웨이퍼에 80℃ 핫플레이트상에서 가열접합한 후, 백사이드 그라인더를 사용하여, 회로기판의 이면측을 연삭가공하는 것에 의해 해당 회로기판 두께를 50㎛로 만든다. 이어서, 그리고, 회로기판에 가공용 테이프를 접합한 채로, 조사량 1000mJ/cm2 의 UV로 조사하고, 칩을 각각 10mm×10mm로 다이싱한다. 픽업 다이본더로 칩을 들어올려, 칩을 수지기판의 전극위치에 맞추어 실장함으로써, 반도체장치를 생산한다.
표 1
Figure 112007016024486-PCT00001
(비교예 1 ∼ 3)
표 2의 조합으로 얻을 수 있는 웨이퍼 가공용 테이프를 이용하여 실시예와 같은 공정에 의해 반도체장치를 작성 평가하였다.
표 2
Figure 112007016024486-PCT00002
B1 : 코로네이트 L
C : α-히드록시시클로헥실페닐케톤
표 1 및 2에서 나타나는 바와 같이, 비교예는, 픽업성공률이 낮거나, 내리플로우 평가가 나쁘다. 이에 반해, 본 발명에 의한 실시예는 평가된 모든 특성면에서 뛰어나다.
본 발명은, 특히 금속전극부착 웨이퍼의 이면연삭 공정으로부터, 다이싱 공정 및/또는 다이본딩 공정까지, 플립 칩 실장에 의한 반도체장치 생산공정을 포함하는 제조방법으로서 적합한 것이다.
또한, 본 발명의 웨이퍼 가공용 테이프는, 상기 반도체장치의 제조방법으로 매우 적합하게 이용되는 것이다.
본 발명을 그 실시형태와 함께 설명했으나, 우리는 특별히 지정하지 않는 한 우리의 발명을 설명의 어느 세부에 있어서 한정하고자 하는 것이 아니라, 첨부의 청구의 범위에 나타낸 발명의 정신과 범위에 반하는 일 없이 폭넓게 해석 되는 것이 당연하다고 생각한다.

Claims (10)

  1. 기재필름 상에 점착제층 및 접착제층을 포함하여 구성되는 웨이퍼 가공용 테이프로서,
    상기 테이프가 상기 웨이퍼 회로 기판에 접착된 상태로, 볼록형 금속전극부착 웨이퍼 회로기판의 이면을 연삭하는 연삭공정과, 상기 웨이퍼 회로기판을 칩으로 다이싱하는 다이싱공정, 및 상기 칩을 픽업하는 픽업 공정을 포함하고,
    상기 픽업 공정에 있어서, 상기 칩은 상기 접착제층이 상기 기재필름으로부터 박리하여 상기 칩 각각에 접착된 상태로 픽업되는 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 가공용 테이프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 픽업공정에 있어서, 상기 점착제층이 상기 기재필름과 접착하고, 상기 접착제층만이 상기 칩에 접착한 상태로, 상기 칩이 상기 점착제층으로부터 박리되는 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 가공용 테이프.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 점착제층이 아크릴계 공중합체를 주성분으로 하고, 겔분률이 60% 이상인 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 가공용 테이프.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 점착제층이 방사선 경화성인 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 가공용 테이프.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착제층이 열경화성인 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 가공용 테이프.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착제층이, 적어도 아크릴수지, 에폭시수지, 또는 폴리이미드 수지의 어느 하나를 성분으로서 갖고 , 25℃에서 1MPa 이상의 저장탄성률, 80℃에서 0.05MPa 이하의 저장탄성률을 갖는 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 가공용 테이프.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 점착제층이 아크릴계 공중합체를 주성분으로 하고, 상기 아크릴계 공중합체가 주쇄에 대해서 적어도 방사선 경화성 탄소-탄소이중결합 함유기, 수산기 및 카르복실기를 함유하는 기를 갖는 아크릴계 공중합체를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 가공용 테이프.
  8. 제 1 항의 웨이퍼 가공용 테이프를 사용하는 반도체장치의 제조방법으로서,
    상기 테이프를 볼록형 금속전극부착 웨이퍼 회로기판에 접합시키는 접합공정;
    상기 웨이퍼 회로기판의 이면을 연삭하는 연삭공정;
    상기 웨이퍼 회로기판을 칩으로 다이싱하는 다이싱공정;
    상기 칩을 픽업하는 공정; 및
    상기 픽업된 칩을 기판 상에 플립 칩 접속하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체장치의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 연삭공정 후 및 상기 다이싱공정 전에, 상기 볼록형 금속전극부착 웨이퍼 회로기판에 접합된 웨이퍼 가공용 테이프에, 다이싱용 점착테이프를 접합하는 공정을 더 가지는, 반도체장치의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 연삭공정 후 및 상기 다이싱공정 전에, 상기 웨이퍼 가공용 테이프가 접합된 상기 볼록형 금속전극부착 웨이퍼 회로기판의 이면에 다이싱용 점착테이프를 접합하는 공정을 더 가지는, 반도체장치의 제조방법.
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