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JP5318435B2 - 半導体ウエハの裏面研削用粘着シート及びこの裏面研削用粘着シートを用いる半導体ウエハの裏面研削方法 - Google Patents

半導体ウエハの裏面研削用粘着シート及びこの裏面研削用粘着シートを用いる半導体ウエハの裏面研削方法 Download PDF

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Description

本発明は、表面に凸凹のある半導体ウエハの裏面研削用粘着シート、及びこの裏面研削用粘着シートを用いる半導体ウエハの裏面研削方法に関する。
表面に凸凹のある半導体ウエハの裏面研削を行う際、ウエハ表面の凸凹の損傷や、ウエハの研削屑や研削水などによるウエハ表面の汚染を防止するため、ウエハ表面を保護する必要がある。また、研削後のウエハ自体が肉薄で脆いのに加え、ウエハ表面が凸凹状であるため、わずかな外力によっても破損しやすいという問題がある。
このように、半導体ウエハの裏面研削時におけるウエハ表面の保護とウエハの破損防止を図るため、ウエハ表面に粘着シートを貼付ける方法が知られている。例えば、特許文献1には基材層と粘着剤層の間に、JIS−A硬度10〜55の熱可塑性樹脂からなる中間層を設けた半導体ウエハの裏面研削用粘着フィルムが提案されている。しかしながら、近年は半導体ウエハの厚みがより薄いものを要求されるようになり、それとともにウエハ裏面の研削後の面内厚み精度をより良好に保つことが課題となってきた。
特開2000−17239号公報
本発明の目的は、表面に凸凹のある半導体ウエハの裏面研削する際に、ウエハ表面の凸凹の保護とウエハ表面への研削屑や研削水の侵入防止、及び研削後のウエハの破損防止を図り、さらにはウエハ裏面の面内厚み精度を良好に保つことのできる半導体ウエハの裏面研削用粘着シート、及びこの裏面研削用粘着シートを用いる半導体ウエハの裏面研削方法を提供することを目的とする。
すなわち、本発明の第一の発明は、半導体ウエハの裏面を研削する際にその回路形成表面に貼付ける半導体ウエハの裏面研削用粘着シートであって、前記回路形成表面側より粘着剤層、中間層、基材で構成され、前記中間層がJIS−A硬度が55より大きく80より小さいことを特徴とする。
ここで、中間層のJIS−A硬度が55より大きく80より小さく、好ましくは58より大きく80より小さい、さらに好ましくは60より大きく80より小さいことで、本発明による粘着シートを半導体ウエハ表面に貼付けた際に、ウエハ表面の突起物が中間層によって固定され、裏面研削の際に突起物の損傷を防止することができる。また、ウエハ裏面の研削後においても粘着シートの強度が大きいためウエハを強く保持し、ウエハの破損も抑制することができる。加えて、中間層が緩衝層として作用し、半導体ウエハ表面に例えば、200〜300μmの突起物がある場合であっても、ウエハ裏面側から研削した際にウエハ表面に突起物のある箇所と突起物の無い箇所に作用する応力を吸収し、研削後の面内厚み精度の悪化を抑制できる。さらに、半導体ウエハ表面の突起物間に隙間なく充填され、ウエハ表面と粘着シートの間よりウエハの研削屑や研削水の侵入を抑制できる。
また、本発明における裏面研削用粘着シートの中間層は、密度が0.89g/cm3未満である低密度ポリエチレンで構成され、少なくともエチレン−酢酸ビニル共重合体(酢酸ビニル含有量30〜50重量%)またはアルキルアクリレート単位の含有量が30〜50重量%であるエチレン−アルキルアクリレート共重合体(アルキル基の炭素数1〜4)のいずれか1種の共重合体である。
また、中間層は、ウエハ保持性、ウエハからの剥離性、ウエハ表面の汚染防止性などの点から、少なくとも熱可塑性樹脂を含んでいるのが好ましい。
また、本発明における裏面研削用粘着シートの中間層の厚みは、300〜600μmであることが好ましい。
中間層の厚みを300〜600μm、好ましくは、400〜600μmとすることで、半導体ウエハ表面にある大きな突起物にも追従性が良くなる。さらに、ウエハ裏面の研削時に割れやディンプルの発生を抑制できる。また、粘着シートの貼付け時間を短縮でき、作業効率を向上できる。加えて、粘着シートを半導体ウエハから剥離する際、粘着シートの曲げ応力により、裏面研削後の薄肉のウエハが破損を防止できる。
また、本発明における裏面研削用粘着シートの粘着剤層は、アクリル系粘着剤を使用することが好ましい。
粘着剤層がアクリル系粘着剤であると、研削後にウエハ表面から粘着シートを剥がす際に、粘着剤によるウエハ表面の汚染を低減することが可能となる。
また、本発明における裏面研削用粘着シートの粘着剤層の厚みが、30〜60μmであることが好ましい。
粘着剤層の厚みが、30〜60μm、好ましくは33〜57μm、さらに好ましくは35〜55μmであることにより、半導体ウエハ表面の突起物との追従性が向上し、ウエ半導体ハ裏面研削時の研削屑や研削水が半導体ウエハ表面とこの粘着シートの間に浸入することを防ぐことができる。
また、本発明における裏面研削用粘着シートの粘着力は5〜15N/25mmであることが好ましい。
粘着力が5〜15N/25mm、好ましくは7〜15N/25mm、さらに好ましくは9〜15N/25mmであることで、半導体ウエハの裏面研削後、粘着シートをウエハ表面から剥がす際に、半導体ウエハ表面の突起物を損傷することなく剥離することが可能となる。また、半導体ウエハ裏面研削中に粘着剤層と半導体ウエハ表面の間への水侵入を抑制でき、粘着シートを剥離する際の半導体ウエハ表面の突起物への負荷を低減できる。
また、本発明は、前述の半導体ウエハの裏面研削用粘着シートを、ウエハの回路形成表面に貼付けてウエハの裏面を研削する半導体ウエハの裏面研削方法である。
以下、本発明の実施の形態を、必要に応じて図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は、本発明の半導体ウエハの裏面研削用粘着シートの一例を示す断面図である。
図1の半導体ウエハの裏面研削用粘着シート4は、半導体ウエハ6の回路形成表面5に貼付される粘着シートであって、回路形成表面5側より粘着剤層3、中間層2、基材1で構成される。
基材1を構成する材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)などのポリエステル;ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などのポリオレフィン系樹脂;ポリイミド(PI);ポリエーテルエーテルケトン(PEEK);ポリ塩化ビニル(PVC)などのポリ塩化ビニル系樹脂;ポリ塩化ビニリデン系樹脂;ポリアミド系樹脂;ポリウレタン;ポリスチレン系樹脂;アクリル系樹脂;フッ素樹脂;セルロース系か、熱硬化性樹脂、金属箔、紙などが例示できる。なお、基材1を構成する材料として、後述する中間層2を構成する熱可塑性樹脂の材料として例示する樹脂を用いることもできる。これらの材料は、単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。基材1は、同種の又は異種の材料からなる複数の層により多層構造としてもよい。
中間層2は、半導体ウエハ保持性、半導体ウエハからの剥離性、半導体ウエハ表面の汚染防止性などの点から、少なくとも熱可塑性樹脂からなる層を含んでいるのが好ましい。熱可塑性樹脂は、1種であってもよく、また2種以上を組み合わせて用いてもよい。
この熱可塑性樹脂の代表的な例としては、ポリエチレン(PE);エチレン−プロピレン共重合体(EPM);エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(EPDM);ポリブテン;エチレン−アクリル酸エチル共重合体(EEA);エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体(EEAMAH);エチレン−メタクリル酸グリシジル共重合体(EGMA)、エチレン−メタクリル酸共重合体(EMAA)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)などのエチレン共重合体やポリオレフィン系共重合体;ブタジエン系エラストマー、エチレン−イソプレン系エラストマー、エステル系エラストマーなどの熱可塑性エラストマー;熱可塑性ポリエステル:ポリアミド12系共重合体などのポリアミド系樹脂;ポリウレタン;ポリスチレン系樹脂;セロハン;ポリアクリルエステル;メタクリル酸メチルなどのアクリル系樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体などのポリ塩化ビニルなどが挙げられる。特に、エチレン−酢酸ビニル共重合体(酢酸ビニル含有量30〜50重量%)、アルキルアクリレート単位の含有量が30〜50重量%であるエチレン−アルキルアクリレート共重合体(アルキル基の炭素数1〜4)、密度が0.89g/cm3未満である低密度ポリエチレンから選ばれた少なくとも1種の共重合体であることが好ましい。
また、この中間層2は硬度などの特性を損なわない範囲で他の成分を含んでいてもよい。このような成分としては、例えば、粘着付与剤、可塑剤、柔軟剤、充填剤、酸化防止剤などが挙げられる。熱可塑性樹脂からなる中間層2は1層で構成されていてもよいが、同種又は異種の複数の層からなる多層構造を有していてもよい。
中間層2の厚みは、ウエハの保持性や保護性を損なわない範囲で便宜選択でき、300〜600μmであることが好ましく、より好ましくは400〜600μmである。この範囲とすることで、半導体ウエハ表面にある大きな突起物にも追従性が良くなる。さらに、ウエハ裏面の研削時に割れやディンプルの発生を抑制できる。また、粘着シートの貼付け時間を短縮でき、作業効率を向上できる。
粘着剤層3を構成する粘着剤としては、慣用の粘着剤、例えば、アクリル系モノマーの共重合体(アクリル系粘着剤)、シリコーン系粘着剤、ゴム系粘着剤が含まれる。粘着剤は1種又は2種以上混合して使用できる。特に粘着剤3としては、アクリル系粘着剤を用いることが好ましい。粘着剤層がアクリル系粘着剤であると、研削後にウエハ表面から粘着シートを剥がす際に、粘着剤によるウエハ表面の汚染を低減することが可能となるからである。
また、粘着剤3を構成するポリマーは架橋構造を有していてもよい。このようなポリマーは、カルボキシル基、ヒドロキシル基、エポキシ基、アミノ基などの官能基を有するモノマー(例えばアクリル系モノマー)を含むモノマー混合物を架橋剤の存在下で重合させることにより得られる。架橋構造を有するポリマーを含む粘着剤層3を備えた粘着シートでは、自己保持性が向上するので、粘着シートの変形を防止でき、粘着シートの平板状態を維持できる。そのため、半導体ウエハに正確に且つ自動貼り付け装置などを用いて簡易に貼り付けることができる。
また、粘着剤3として紫外線硬化型の粘着剤を用いることもできる。この粘着剤は、例えば、粘着性物質に、紫外線照射により硬化して低接着性物質を形成するオリゴマー成分を配合することにより得られる。粘着剤層3を紫外線硬化型粘着剤で構成すると、粘着シートの貼り付け時には、前記オリゴマー成分により粘着剤に塑性流動性が付与されるため、貼り付けが容易になるとともに、粘着シート剥離時には、紫外線の照射により低接着性物質が生成するため、ウエハから容易に剥離できる。
粘着剤3の代表的な例として、主モノマーとしては、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、また、2種以上を混合して使用してもよい。主モノマーの使用量は粘着剤ポリマーの原料となる全モノマーの総量中に、通常、60〜99重量%の範囲で含まれていることが好ましい。
この主モノマーと共重合させる、架橋剤と反応し得る官能基を有するコモノマーとして、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、メサコン酸、シトラコン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸モノアルキルエステル、メサコン酸モノアルキルエステル、シトラコン酸モノアルキルエステル、フマル酸モノアルキルエステル、マレイン酸モノアルキルエステル、アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル、アクリルアミド、メタクリルアミド、ターシャル−ブチルアミノエチルアクリレート、ターシャル−ブチルアミノエチルメタクリレート等が挙げられる。これらの一種を上記主モノマーと共重合させてもよいし、また2種以上を共重合させてもよい。上記の架橋剤と反応しうる官能基を有するコモノマーの使用量は、粘着剤ポリマーの原料となる全モノマーの総量中に、通常、1〜40重量%の範囲で含まれていることが好ましい。
粘着剤層3の厚みは30〜60μmであることが好ましく、より好ましくは33〜57μm、さらに好ましくは35〜55μmである。
前述した構成の本発明の最良の実施形態例における半導体ウエハの裏面研削用粘着シートは、基材1と中間層2の積層体を作製した後、この積層体の中間層2側の表面に粘着剤層3を形成することにより製造される。
中間層2側の表面に粘着剤層3を形成する方法として、剥離フィルムの片表面に、粘着剤組成物を塗布し乾燥して粘着剤層3を形成した後に、得られた粘着剤層3を前記積層体の中間層2側の表面に転写する方法、または前記積層体の中間層2側の表面に粘着剤組成物を塗布、乾燥して粘着剤層3を形成する方法が挙げられる。
基材1と中間層2の接着力を高めるために、両者の間に新たに接着層を設けても良い。また、中間層2と粘着剤層3の接着力を高めるために、中間層2の粘着剤層3を設ける面にはコロナ処理または化学処理等を施すことが好ましい。また、中間層2と粘着剤層3の間に下塗り層を設けても良い。
粘着剤層3を保護する目的として、剥離フィルムとを使用することができる。例えば、シリコーン処理又はフッ素処理されたプラスチックフィルム(ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンなど)又は紙;ポリエチレン、ポリプロピレンなどの非極性材料(特に非極性ポリマー)などが挙げられる。
以下、本発明を実施例に基づいてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
[半導体ウエハの裏面研削用粘着シートの貼り合わせ]
下記条件で半導体ウエハの裏面研削用粘着シートを作製し、高さ200μmのバンプの形成された厚さ750μm(バンプ含まず)の直径8インチの半導体ウエハの表面に貼り合わせる。粘着シートの貼り合わせには日東精機(株)製DR−3000IIを用いる。
[半導体ウエハの裏面研削方法]
半導体ウエハ表面に粘着シートを貼り合わせた後に、ウエハの裏面をディスコ(株)製シリコンウエハ研削機により厚さ250μmまで研削を行う。
[裏面研削用粘着シートの剥離方法]
半導体ウエハの裏面研削終了後、粘着シート側から460mJ/cm2の紫外線を照射して粘着剤層を硬化させる。そして、粘着シート剥離用シートを貼り付けた後に、この剥離用シートとともに粘着シートを剥離する。粘着シートの剥離には、日東精機(株)製HR−8500IIを用いる。
[粘着剤層]
実施例および比較例の粘着シートの粘着剤は以下のものを用いる。
アクリル酸エチル78部、アクリル酸ブチル100部、アクリル酸2−ヒドロキシエチル40部からなる配合混合物をトルエン溶液中で共重合させ、数平均分子量300,000のアクリル系共重合体ポリマーを得た。続いてこの共重合ポリマーに対し、43部の2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートを付加反応させ、ポリマー分子内側鎖に炭素−炭素二重結合を導入した。このポリマー100部に対して、さらにポリイソシアネート系架橋剤1部、アセトフェノン系光重合開始剤3部を混合し、離型処理されたフィルム上に塗布することで粘着剤層を調整する。
[中間層のJIS−A硬度の測定]
原料樹脂ペレットを型枠に入れ、120〜160℃の熱をかけて、厚さ2mmのプレスシートを作製する。作製した試験片を14mmになるように重ね合わせる。重ねた後、JIS−K−6301−1995に規定されている方法により測定する。
[粘着力の測定]
下記に規定した条件以外は、すべてJIS Z−0237−1991に規定される方法により測定する。SUS304−BA板の表面に粘着シートを貼り付け、1時間放置する。粘着シートの一部をチャックし、剥離180度、剥離速度300mm/minでSUS304−BA板の表面からシートを剥離する際の応力を測定し、N/25mmの粘着力に換算する。
実施例1
基材の樹脂として、ポリエチレンテレフタレートを用いた。中間層の樹脂としては、JIS−A硬度60のエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂を用いた。これらを、ラミネート法により、厚さ38μmの基材と厚さ450μmの中間層の積層体を作製した。次いで、この中間層の粘着剤層を設ける面にコロナ処理を施し、厚みが35μmである粘着剤層を中間層のコロナ処理を施した面に転写した。転写後、45℃×24時間加熱した後、室温まで冷却することにより半導体ウエハの裏面研削用粘着シートを得た。粘着シートの粘着力は8.5N/25mmであった。
実施例2
基材の樹脂として、ポリエチレンテレフタレートを用いた。中間層の樹脂としては、JIS−A硬度68のエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂を用いた。これらを、ラミネート法により、厚さ38μmの基材と厚さ500μmの中間層の積層体を作製した。次いで、この中間層の粘着剤層を設ける面にコロナ処理を施し、厚みが35μmである粘着剤層を中間層のコロナ処理を施した面に転写した。転写後、45℃×24時間加熱した後、室温まで冷却することにより半導体ウエハの裏面研削用粘着シートを得た。粘着シートの粘着力は9.2N/25mmであった。
実施例3
基材の樹脂として、ポリエチレンテレフタレートを用いた。中間層の樹脂としては、JIS−A硬度60のエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂を用いた。これらを、ラミネート法により、厚さ38μm基材と厚さ350μmの中間層の積層体を作製した。次いで、この中間層の粘着剤層を設ける面にコロナ処理を施し、厚みが45μmである粘着剤層を中間層のコロナ処理を施した面に転写した。転写後、45℃×24時間加熱した後、室温まで冷却することにより半導体ウエハの裏面研削用粘着シートを得た。粘着シートの粘着力は6.3N/25mmであった。
実施例4
基材の樹脂として、ポリエチレンテレフタレートを用いた。中間層の樹脂として、JIS−A硬度72のエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂を用い、ラミネート法により、厚さ38μmの基材と厚さ550μmの中間層の積層体を作製した。次いで、この中間層の粘着剤層を設ける面にコロナ処理を施し、厚みが45μmである粘着剤層を中間層のコロナ処理を施した面に転写した。転写後、45℃×24時間加熱した後、室温まで冷却することにより半導体ウエハの裏面研削用粘着シートを得た。粘着シートの粘着力は10.2N/25mmであった。
比較例1
基材の樹脂として、ポリエチレンテレフタレートを用いた。中間層の樹脂としては、JIS−A硬度38のエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂を用いた。これらを、ラミネート法により、厚さ38μmの基材と厚さ450μmの中間層の積層体を作製した。次いで、この中間層の粘着剤層を設ける面にコロナ処理を施し、厚みが40μmである粘着剤層を中間層のコロナ処理を施した面に転写した。転写後、45℃×24時間加熱した後、室温まで冷却することにより半導体ウエハの裏面研削用粘着シートを得た。粘着シートの粘着力は7.4N/25mmであった。
比較例2
基材の樹脂として、ポリエチレンテレフタレートを用いた。中間層の樹脂としては、JIS−A硬度58のエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂を用いた。これらを、ラミネート法により、厚さ38μmの基材と厚さ280μmの中間層の積層体を作製した。次いで、この中間層の粘着剤層を設ける面にコロナ処理を施し、厚みが25μmである粘着剤層を中間層のコロナ処理を施した面に転写した。転写後、45℃×24時間加熱した後、室温まで冷却することにより半導体ウエハの裏面研削用粘着シートを得た。粘着シートの粘着力は4.8N/25mmであった。
比較例3
基材の樹脂として、ポリエチレンテレフタレートを用いた。中間層の樹脂としては、JIS−A硬度38のエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂を用いた。これらを、ラミネート法により、厚さ38μmの基材と厚さ250μmの中間層の積層体を作製した。次いで、この中間層の粘着剤層を設ける面にコロナ処理を施し、厚みが20μmである粘着剤層を中間層のコロナ処理を施した面に転写した。転写後、45℃×24時間加熱した後、室温まで冷却することにより半導体ウエハの裏面研削用粘着シートを得た。粘着シートの粘着力は4.2N/25mmであった。
これら実施例及び比較例における半導体ウエハの裏面研削用粘着シートの構成及び粘着力の測定結果を表1に示す。
Figure 0005318435
また、半導体ウエハの裏面研削後の粘着シートとウエハ表面の間への水侵入の有無、およびウエハの裏面研削によるウエハ割れの有無について調査した。また、研削後のウエハの最大厚みと最小の厚み部分のレンジを面内厚み精度とし、20μm以上ある場合は実用上問題ありとした。結果を表2に示す。
Figure 0005318435
本発明の半導体ウエハの裏面研削用粘着シートを半導体ウエハの回路表面に貼り合わせた図である。
符号の説明
1 基材
2 中間層
3 粘着剤層
4 半導体ウエハの裏面研削用粘着シート
5 半導体ウエハの回路表面
6 半導体ウエハ

Claims (6)

  1. 半導体ウエハの裏面を研削する際にその回路形成表面に貼付ける半導体ウエハの裏面研削用粘着シートであって、
    前記回路形成表面側より粘着剤層、中間層、基材で構成され、
    前記中間層の厚みが、300〜600μmであり、
    前記中間層がJIS−A硬度が55より大きく80より小さいことを特徴とする半導体ウエハの裏面研削用粘着シート。
  2. 前記中間層が、密度が0.89g/cm3未満である低密度ポリエチレン、酢酸ビニル単位の含有量が30〜50重量%であるエチレン−酢酸ビニル共重合体及びアルキルアクリレート単位の含有量が30〜50重量%であり、アルキル基の炭素数が1〜4であるエチレン−アルキルアクリレート共重合体から選ばれた少なくとも1種の共重合体を含む請求項1記載の半導体ウエハの裏面研削用粘着シート。
  3. 前記粘着剤層が、アクリル系粘着剤からなる請求項1または2に記載の半導体ウエハの裏面研削用粘着シート。
  4. 前記粘着剤層の厚みが、30〜60μmである請求項1〜のいずれかに記載の半導体ウエハの裏面研削用粘着シート。
  5. 前記半導体ウエハの裏面研削用粘着シートの粘着力が、5〜15N/25mmである請求項1〜のいずれかに記載の半導体ウエハの裏面研削用粘着シート。
  6. 請求項1〜のいずれかに記載の半導体ウエハの裏面研削用粘着シートを、ウエハの回路形成表面に貼付けてウエハの裏面を研削する半導体ウエハの裏面研削方法。

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