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KR101191120B1 - 점착제 조성물, 점착 시트 및 반도체 웨이퍼 이면연삭 방법 - Google Patents

점착제 조성물, 점착 시트 및 반도체 웨이퍼 이면연삭 방법 Download PDF

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KR101191120B1
KR101191120B1 KR1020090042231A KR20090042231A KR101191120B1 KR 101191120 B1 KR101191120 B1 KR 101191120B1 KR 1020090042231 A KR1020090042231 A KR 1020090042231A KR 20090042231 A KR20090042231 A KR 20090042231A KR 101191120 B1 KR101191120 B1 KR 101191120B1
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acrylate
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김세라
백윤정
김장순
이재관
박현우
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 이소보닐 (메타)아크릴레이트를 포함하는 단량체 혼합물의 중합체를 함유하는 점착제 조성물, 점착 시트 및 반도체 웨이퍼의 이면연삭 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 하드 타입의 단량체이면서, 낮은 친수성을 가지는 이소보닐 (메타)아크릴레이트를 사용함으로써, 탁월한 내수성을 나타내면서도, 박리 특성, 재박리성 및 웨이퍼로의 젖음성이 우수한 점착제 조성물, 상기를 사용하여 제조된 점착 시트 및 이를 사용한 이면연삭 방법을 제공할 수 있다.
이소보닐 (메타)아크릴레이트, 점착제 조성물, 반도체 웨이퍼, 이면연삭, 보호 필름, 점착 시트

Description

점착제 조성물, 점착 시트 및 반도체 웨이퍼 이면연삭 방법{Pressure-sensitive adhesive composition, pressure-sensitive adhesive sheet and semiconductor wafer backgrinding method using the same}
본 발명은 점착제 조성물, 상기를 사용하여 제조된 점착 시트 및 이면연삭 방법에 관한 것이다.
최근 전자 제품의 소형화 및 경량화가 급격히 진행되고 있으며, 이에 따라 반도체 패키지의 리드레스(leadless)화, 박형화 및 고집적화에 대한 요구도 증가하고 있다. 이와 함께, 반도체 패키지에 포함되는 웨이퍼의 대구경화 및 박형화에 대한 요구 역시 증가하고 있다.
반도체 웨이퍼의 대구경화 및 초박형화 추세에 효과적으로 대응하기 위해서는, 웨이퍼 연마공정인 이면연삭(back grinding) 공정 및 개편화 공정인 다이싱(dicing) 공정의 정밀한 제어가 중요하며, 이를 위해서는 상기 공정들을 제어할 수 있는 고성능 기술이 필요하다. 상기 중 이면연삭 공정은 고집적 배선회로를 갖 는 웨이퍼의 표면을 기계적 또는 화학적으로 연마하여 얇게 하는 공정이다. 통상적으로, 이면연삭 공정 시에는 웨이퍼 보호를 위한 보호 필름을 사용하고, 예를 들어 8 인치 웨이퍼의 경우 이면연삭 공정을 통하여 공정 전의 절반 가량인 약 200 ㎛ 내지 400 ㎛ 정도까지 연마를 수행하는 것이 일반적이었다. 그러나, 전술한 박형화의 요구에 따라 현재는 웨이퍼를 200 ㎛ 이하로 연마하는 것이 요구되고, 이에 따라 연마 시에 웨이퍼의 보호에 추가로 박형 웨이퍼를 핸들링하기 위한 보강 용도로도 보호 필름을 사용하는 경우가 발생하고 있다. 또한, 대구경화의 진행에 따라 이면연삭 공정 중 오염 및 균열 발생과 같은 웨이퍼의 손상이 빈번히 발생하고 있으며, 이에 따라 웨이퍼 가공용 보호 필름의 역할이 더욱 중요시되고 있다.
일본특허공개공보 제2006-169496호는 지지체 상에 아크릴계 에멀젼형 중합체를 주성분으로 하고, 탄성률, 최대 강도 및 겔 분율 등의 물성이 한정된 점착제를 포함하는 재박리용 수분산형 아크릴계 점착 시트를 개시하고 있다.
또한, 일본특허공개공보 평06-77193호는 실리콘계 단량체를 포함하는 단량체 혼합물에 반응성 계면활성제를 첨가한 후, 중합하여 에멀젼형 점착제를 제조하고, 이를 기재에 도포한 웨이퍼 가공용 테이프를 개시하고 있으며, 일본특허공개공보 평06-77194호 및 평06-73347호는 각각 불소계 계면활성제 및 실리콘 계면활성제가 첨가된 에멀젼형 아크릴계 수지로 제조된 웨이퍼 가공용 테이프를 개시하고 있다.
상기 종래 기술들은 모두 수계 점착제를 사용한 것으로서, 점착제 조성 내에서 계면활성제, 단량체 또는 가교제 등을 제어하거나, 기타 물성 제어를 통해 내수성을 부여하는 것을 특징으로 하고 있다.
그러나, 상기 기술에서 개시된 사항은 모두 수성 내지는 에멀젼계 점착제에만 국한되는 것으로서, 용제계 점착제에는 적용이 어렵다는 단점이 있다. 이에 따라, 유성 및 수성 점착제를 구분하지 않고, 어떤 유형의 점착제에도 적용될 수 있는 것으로서, 점착제에 탁월한 내수성, 박리 특성 및 젖음성 등을 부여할 수 있는 기술의 개발이 필요하다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 고려하여 된 것으로, 탁월한 내수성을 나타내면서도, 박리 특성, 재박리성 및 웨이퍼로의 젖음성이 우수한 점착제 조성물, 상기를 사용하여 제조된 점착 시트 및 이를 사용한 이면연삭 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 이소보닐 (메타)아크릴레이트를 함유하는 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체; 및 히드록시기, 카복실기 및 질소 함유 관능기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 관능기를 포함하는 가교성 단량체를 함유하는 단량체 혼합물의 중합체를 포함하는 점착제 조성물을 제공한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 기재 필름; 및 상기 기재 필름의 일면 또는 양면에 형성되고, 본 발명에 따른 점착제 조성물의 경화물을 함유하는 점착층을 포함하는 점착 시트를 제공한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 반도체 웨이퍼에 본 발명에 따른 점착 시트를 부착하는 제 1 단계; 및 점착 시트가 부착된 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭하는 제 2 단계를 포함하는 이면연삭 방법을 제공한다.
본 발명에서는 하드 타입이면서, 낮은 친수성을 가지는 이소보닐 (메타)아크릴레이트를 사용함으로써, 탁월한 내수성을 나타내면서도, 우수한 박리 특성, 재박리성 및 젖음성을 가지는 점착제 조성물, 상기를 사용하여 제조된 점착 시트 및 이를 사용한 이면연삭 방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 점착제 조성물은, 예를 들면, 반도체 가공 공정의 보호 필름으로 적용될 경우에, 이면 연삭 공정에서 가해지는 물 또는 기타 이물에 의한 웨이퍼 표면의 오염 또는 손상을 방지할 수 있고, 연삭 후 재박리가 용이하며, 생산성을 현저히 개선할 수 있다.
본 발명은, 이소보닐 (메타)아크릴레이트(isobonyl (meth)acrylate)를 함유하는 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체; 및
히드록시기, 카복실기 및 질소 함유 관능기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 관능기를 포함하는 가교성 단량체를 함유하는 단량체 혼합물의 중합체를 포함하는 점착제 조성물에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 점착제 조성물을 상세히 설명한다.
본 발명의 점착제 조성물에 포함되는 중합체는 단량체 성분으로서 이소보닐 (메타)아크릴레이트를 포함하고, 또한 그 유리전이온도가 -50℃ 내지 15℃인 것이 바람직하다. 중합체의 유리전이온도가 -50℃ 미만이면, 박리 속도에 따라서, 박리력이 크게 증가하여, 예를 들면, 웨이퍼 가공 공정에서의 통상적인 박리속도(약 1.0 m/min)에서의 박리력이 지나치게 높아져서 웨이퍼에 손상 등이 발생할 우려가 있다. 또한, 유리전이온도가 15℃를 초과하면, 반도체 웨이퍼와 같은 피착체로의 젖음성이 저하되거나, 들뜸 현상이 발생할 우려가 있다.
또한, 본 발명에서 상기 중합체는 중량평균분자량이 5만 내지 70만인 것이 바람직하다. 중합체의 중량평균분자량이 5만 미만이면, 점착제의 응집력 저하로 인해 전사로 인한 오염이 발생할 우려가 있고, 70만을 초과하면, 점착 특성이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 중합체는, 전술한 바와 같이 이소보닐 (메타)아크릴레이트를 포함하는 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체를 단량체 성분으로서 포함한다. 이 때 사용하는 용어 「이소보닐 (메타)아크릴레이트를 포함하는 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체」은 이소보닐 (메타)아크릴레이트를 단독으로 포함하거나, 또는 이소보닐 (메타)아크릴레이트와 함께 다른 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체(이하, 「제 2 단량체」로 칭하는 경우가 있다.)를 포함하는 단량체 또는 단량체 혼합물을 의미한다. 이소보닐 (메타)아크릴레이트는 유리전이온도가 높은 하드(hard) 타입의 단량체로서, 친수성이 낮은 특성을 가진다. 이에 따라, 이소보닐 (메타)아크릴레이트를 포함하는 점착성 중합체는, 점착제 조성물에 포함되어, 점착제의 박리력을 적 절한 수준으로 저감시키는 동시에, 탁월한 내수성이 유지되게 할 수 있다. 즉, 전술한 점착성 중합체는, 점착제에 높은 가교 밀도를 부여하여, 점착력을 최적의 수준으로 유지하면서도, 탁월한 내수성을 부여할 수 있다.
본 발명의 일 태양에서는, (메타)아크릴산 에스테르계 단량체가 이소보닐 (메타)아크릴레이트와 함께 제 2 단량체를 포함할 경우에 사용될 수 있는 단량체의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 본 발명에서는, 예를 들면, 상기 제 2 단량체로서, 알킬 (메타)아크릴레이트를 사용할 수 있다. 이 때, 제 2 단량체에 포함되는 알킬기가 지나치게 장쇄가 되면, 점착제의 응집력이 저하되고, 유리전이온도(Tg)나 점착성의 조절이 어려워질 우려가 있으므로, 탄소수가 1 내지 12인 알킬기를 갖는 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 단량체의 예로는 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, n-프로필 (메타)아크릴레이트, 이소프로필 (메타)아크릴레이트, n-부틸 (메타)아크릴레이트, t-부틸 (메타)아크릴레이트, sec-부틸 (메타)아크릴레이트, 펜틸 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, 2-에틸부틸 (메타)아크릴레이트, n-옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소노닐 (메타)아크릴레이트, 라우릴 (메타)아크릴레이트 및 테트라데실 (메타)아크릴레이트를 들 수 있으며, 본 발명에서는 상기 중 일종 또는 이종 이상의 혼합을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 태양에서는, 예를 들면, 제 2 단량체는 상기 이소보닐 (메타)아크릴레이트에 비하여 유리전이온도가 상대적으로 낮은 공중합성 단량체일 수 있 다. 이와 같은 단량체를 이소보닐 (메타)아크릴레이트와 혼합하여 사용함으로써, 점착제의 웨이퍼 표면에 대한 젖음성, 내수성 및 재박리성을 보다 상승시킬 수 있다. 그러나, 상기는 본 발명의 중합체를 제조하기 위한 단량체 조성의 일 예시에 불과하며, 본 발명에서는 중합체가 이소보닐 (메타)아크릴레이트를 단량체 성분으로서 함유하고, 전술한 범위의 유리전이온도를 만족할 수 있다면, 그 단량체 조성은 특별히 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서, (메타)아크릴산 에스테르계 단량체가, 이소보닐 (메타)아크릴레이트 및 상기 제 2 단량체를 포함할 경우, 이소보닐 (메타)아크릴레이트 1 중량부 내지 30 중량부 및 제 2 단량체 60 중량부 내지 98.9 중량부를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 이소보닐 (메타)아크릴레이트 5 중량부 내지 25 중량부 및 상기 제 2 단량체 65 중량부 내지 93.9 중량부를 포함할 수 있다. 상기에서 이소보닐 (메타)아크릴레이트의 함량이 1중량부 미만이면, 내수성 개선 효과가 저하될 우려가 있고, 30중량부를 초과하면, 박리 시에 부드러운 박리가 이루어지지 않거나, 스틱-슬립(stick-slip) 현상이 발생할 우려가 있다.
또한, 상기에서 제 2 단량체의 함량이 60 중량부보다 작으면, 점착제의 초기 접착력이 저하될 우려가 있고, 98.9 중량부를 초과하면, 응집력 저하로 인해 내구성에 문제가 발생할 우려가 있다.
본 발명의 단량체 혼합물에 포함되는 상기 가교성 단량체는, 예를 들면 후술하는 다관능성 가교제 등과 반응할 수 있는 관능기를 점착성 중합체에 부여함으로 써, 열경화에 의해 가교 구조를 형성하여, 점착제의 내구신뢰성, 점착력 및 응집력을 조절하는 역할을 할 수 있다. 즉, 본 발명의 점착제 조성물은, 전술한 가교성 단량체 및 후술하는 가교제를 포함하여, 열경화 방식으로 조제될 수 있다.
이 때 상기 가교성 단량체에 포함될 수 있는 가교성 관능기의 종류는, 열경화 방식에 의해 가교 구조를 형성할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 그 예로는 히드록시기, 카복실기 및 질소 함유 관능기 등을 들 수 있다. 즉, 본 발명의 일 태양에서, 상기 가교성 단량체는 히드록시기 함유 단량체, 카복실기 함유 단량체 및 질소 함유 단량체 일 수 있다. 상기에서 히드록시기 함유 단량체의 예로는, 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 6-히드록시헥실 (메타)아크릴레이트, 8-히드록시옥틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트 또는 2-히드록시프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트를 들 수 있고, 카복실기 함유 단량체의 예로는 (메타)아크릴산, 2-(메타)아크릴로일옥시 아세트산, 3-(메타)아크릴로일옥시 프로필산, 4-(메타)아크릴로일옥시 부틸산, 아크릴산 이중체, 이타콘산, 말레산 및 말레산 무수물을 들 수 있으며, 질소 함유 단량체의 예로는 (메타)아크릴아미드, N-비닐 피롤리돈 또는 N-비닐 카프로락탐을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서는 상기 중 일종 또는 이종 이상의 혼합을 사용할 수 있다.
본 발명의 단량체 혼합물은 전술한 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 90 중량부 내지 99.9 중량부 및 상기 가교성 단량체 0.1 중량부 내지 10 중량부를 포함 하는 것이 바람직하다. 상기에서 가교성 단량체의 함량이 0.1 중량부 미만이면, 점착제의 내구 신뢰성이 저하될 우려가 있고, 10 중량부를 초과하면, 점착성 및/또는 박리력이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 단량체 혼합물은 또한, 추가적인 점착력 및 응집력 향상의 관점에서, 유리전이온도가 상대적으로 높은 공중합성 단량체를 추가로 포함할 수 있다. 이 때 포함될 수 있는 공중합성 단량체의 종류는 점착제의 점착력 및 응집력을 향상시키는 작용을 수행하는 한, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
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상기 식에서, R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬을 나타내고, R4는 시아노; 알킬로 치환 또는 비치환된 페닐; 아세틸옥시; 또는 COR5를 나타내며, 이 때 R5는 알킬 또는 알콕시알킬로 치환 또는 비치환된 아미노 또는 글리시딜옥시를 나타낸다.
화학식 1의 R1 내지 R5의 정의에서 알킬 또는 알콕시는 탄소수 1 내지 8의 알킬 또는 알콕시를 의미할 수 있고, 바람직하게는 메틸, 에틸, 메톡시, 에톡시, 프로폭시 또는 부톡시일 수 있다.
화학식 1의 단량체의 구체적인 예로는 메틸 (메타)아크릴레이트 또는 에틸 (메타)아크릴레이트 등의 알킬 (메타)아크릴레이트; (메타)아크릴로니트릴, (메타)아크릴아미드, N-메틸 (메타)아크릴아미드 또는 N-부톡시메틸 (메타)아크릴아미드와 같은 질소 함유 단량체; 스티렌 또는 메틸 스티렌과 같은 스티렌계 단량체; 글리시딜 (메타)아크릴레이트; 또는 비닐 아세테이트와 같은 카르본산 비닐 에스테르 등의 일종 또는 이종 이상을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 공중합성 단량체가 단량체 혼합물에 포함될 경우에는, 그 함량은 20 중량부 이하인 것이 바람직하다. 상기 함량이 20 중량부를 초과하면, 점착제의 유연성 및/또는 박리력이 저하될 우려가 있다.
본 발명에서 상기와 같은 단량체 혼합물의 점착성 중합체를 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 용액 중합, 광중합, 벌크 중합, 서스펜션 중합 또는 에멀션 중합과 같은 일반적인 중합법을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 바람직하게는, 열개시제를 사용한 용액 중합법으로 상기 중합체를 제조할 수 있다. 이와 같은 방식으로 중합체를 제조할 경우, 공정이 보다 용이해지고, 중합체가 우수한 균일성을 가질 수 있는 이점이 있다. 상기에서 용액 중합은 단량체 혼합물이 균일하게 혼합된 상태에서 개시제를 혼합하여, 50℃ 내지 140℃의 중합 온도로 수행하는 것이 바람직하다. 사용될 수 있는 개시제의 예로는 아조비스 이소부티로니트릴 또는 아조비스시클로헥산 카르보니트릴과 같은 아조계 중합 개시제; 및/또는 과산화 벤조일 또는 과산화 아세틸과 같은 과산화물 등의 통상의 개시제를 들 수 있고, 상기 중 일종 또는 이종 이상의 혼합을 사용할 수 있다.
본 발명의 점착제 조성물은 또한 전술한 성분과 함께, 중합체 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 10 중량부의 가교제(경화제)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 가교제는 사용량에 따라 점착제의 점착 특성을 조절할 수 있으며, 경우에 따라서는 점착성 중합체 내에 포함되어 있는 가교성 관능기와 반응하여, 점착제의 응집력을 향상시키는 작용을 할 수 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 구체적인 가교제의 종류는 열경화 방식에 의해 가교구조를 형성할 수 있는 것이라면, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 이소시아네이트계 화합물, 에폭시계 화합물, 아지리딘계 화합물 및 금속 킬레이트계 화합물 등을 사용할 수 있다.
이 때 이소시아네이트계 화합물의 예로는 톨리렌 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소보론 디이소시아네이트, 테트라메틸크실렌 디이소시아네이트, 나프탈렌 디이소시아네이트 및 상기 중 어느 하나의 폴리올(ex. 트리메틸롤 프로판)과의 반응물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있고; 에폭시계 화합물의 예로는 에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 트리글리시딜에테르, 트리메틸올프로판 트리글리시딜에테르, N,N,N',N'-테트라글리시딜 에틸렌디아민 및 글리세린 디글리시딜에테르로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있으며; 아지리딘계 화합물의 예로는 N,N'-톨루엔-2,4-비스(1-아지리딘카르복사미드), N,N'-디페닐메탄-4,4'-비스(1-아지리딘카르복사미드), 트리에틸렌 멜라민, 비스이소프로탈로일-1-(2-메틸아지리딘) 및 트리-1-아지리디닐포스핀옥시드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있다. 또한, 상기 금속 킬레이트계 화합물의 예로는, 알루미늄, 철, 아연, 주석, 티탄, 안티몬, 마그네슘 및/또는 바나듐과 같은 다가 금속이 아세틸 아세톤 또는 아세토초산 에틸 등에 배위하고 있는 화합물을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이와 같은 가교제는 점착성 중합체 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 10 중량부의 양으로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.1 중량부보다 작으면, 점착제의 응집력이 떨어져서 고온 또는 고습 조건 하에서 응집 파괴가 일어날 우려가 있고, 10 중량부를 초과하면, 층간 박리나 들뜸 현상이 발생하는 등 내구신뢰성이 저하되거나, 또는 상용성이나 유동 특성이 감소될 우려가 있다.
본 발명의 점착제 조성물은 또한, 발명의 효과에 영향을 미치지 않는 범위 내에서, 상기 성분에 추가로 점착성 부여 수지, 개시제, 저분자량체, 에폭시 수지, 경화제, 자외선 안정제, 산화 방지제, 조색제, 보강제, 소포제, 계면 활성제, 발포제, 유기염, 증점제 및 난연제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 기재 필름; 및 상기 기재 필름의 일면 또는 양면에 형성되고, 전술한 본 발명에 따른 점착제 조성물의 경화물을 함유하는 점착층을 포함하는 점착 시트에 관한 것이다.
첨부된 도 1은 본 발명의 일 태양에 따라 기재 필름(20)의 일면에 점착층(10)이 형성된 점착 시트를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 점착 시트는, 예를 들면, 반도체 웨이퍼 이면 연삭 시의 보호 필름 등과 같은 반도체 가공용 시트로 이용될 수 있다. 특히, 본 발명의 점착 시트는 전술한 특징적인 점착제 조성물로부터 제조되어, 웨이퍼로의 젖음성 및 재박리성이 우수하며, 특히 탁월한 내수성을 가져 이면 연삭 시의 물 또는 이물 등에 의한 웨이퍼의 오염이나 손상을 효과적으로 방지할 수 있는 이점을 가진다.
본 발명의 점착 시트에 사용되는 기재 필름의 종류는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 23℃, 바람직하게는 20℃ 내지 25℃, 보다 바람직하게는 15℃ 내지 30℃의 온도에서 측정된 인성값(toughness)이 240 Kg?mm 미만, 바람직하게는 내지 210 Kg?mm 이하인 기재 필름을 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용하는 용어 「인성(toughness)값」은 인장 시험을 통해 측정되는 물성으로서, 재료의 강성과 연성의 정도를 나타내는 수치를 의미한다.
이와 같은 인성값은, 예를 들면, 하기 방법으로 측정될 수 있다. 우선, 인성값을 측정할 기재 필름으로 소정 크기의 필름 형상의 시편을 제작한다. 이 때 상기 시편은, 예를 들면, 필름상의 시편으로서, 세로의 길이가 약 15 mm이고, 가로의 길이가 약 15 mm일 수 있다. 상기에서 시편의 크기는 테스트 시 시편의 고정을 위해 테이핑되는 부분을 제외한 크기를 의미한다.
상기와 같은 조건의 시편을 제조한 후, 시편의 세로 방향을 기계(인장 시험기) 방향과 직교하는 방향으로 설치하고, 세로방향으로 약 180 mm/min 내지 약 220 mm/min, 바람직하게는 약 200 mm/min의 인장 속도로 가하면서, 시편이 절단될 때까지의 거리(distance)에 따라 측정된 하중(force) 그래프를 필름(시편)의 넓이 및 두께를 적용하여 연신율(elongation) 및 인장 강도(tensile strength)의 그래프(X축: elongation, Y축: tensile strength)로 나타낸다. 상기와 같은 방식으로 인장 곡선을 작성할 경우, 상기 곡선의 초기 기울기를 통해 시편의 인장 탄성계수(tensile modulus)를, 그리고 상기 곡선의 면적을 통해 시편의 인성값을 측정할 수 있다.
본 발명에서 상기와 같은 인성값이 240 Kg?mm 이상이면, 기재 필름의 탄성률 증가로 인해, 지나치게 딱딱한 성질을 나타내고, 필름의 절단성이 저하될 우려가 있다. 또한, 기재 필름의 인성값이 지나치게 증가할 경우, 쿠션성이 약화되어, 예를 들어 본 발명의 점착 필름을 웨이퍼의 이면 연삭 공정에 적용할 경우, 웨이퍼에 가해지는 스트레스를 완화시켜 주는 점착 필름의 효과가 떨어져서 연마 정밀도의 감소 또는 웨이퍼 손상이 발생할 우려가 있다. 본 발명에서 기재 필름의 인성값이 상기 범위에 속하는 한, 그 하한은 특별히 한정되지 않는다. 다만, 기재 필름의 인성값이 지나치게 작아질 경우, 필름의 연화가 지나치게 발생하여, 필름을 롤에 귄취하거나, 권취된 롤에서 필름을 풀면서 웨이퍼에 부착할 시에, 웨이퍼의 균열 또는 손상이 발생할 우려가 있다. 이에 따라서, 본 발명에서는, 예를 들면, 상기 기재 필름의 인성값이 60 Kg?mm 이상의 범위에서 적절히 조절될 수 있다.
본 발명에서 사용할 수 있는 구체적인 기재 필름의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 합성 고무, 합성 수지 또는 천연 수지 등의 일반적인 소재를 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 기재 필름의 보다 구체적인 예에는, 폴리에틸렌 필름, 에틸렌-초산비닐 공중합체 필름, 에틸렌-알킬(메타)아크릴레이트 공중합체 필름(상기에서, 알킬기의 바람직한 탄소수는 1 내지 4이다), 에틸렌-α-올레핀 공중합체 필름, 프로필렌-α-올레핀 공중합체 필름, 폴리올레핀계 필름(ex. 폴리프로필렌), 폴리에스테르계 필름(ex. 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 또는 폴리부틸렌테레프탈레이트 필름 등), 폴리염화비닐 필름, 폴리에스테르계 엘라스토머 또는 우레탄계 필름 등의 일종 또는 이종 이상일 수 있다. 상기에서 이종 이상의 기재 필름이란, 전술한 각 기재 필름이 이종 이상 적층되어 이루어지거나, 또는 상기 중 2 이상의 수지의 블렌드물로부터 제조되는 필름을 의미할 수 있다. 상기와 같은 기재 필름은 이 분야에서 공지된 일반적인 방법에 의해 제조할 수 있으며, 대표적인 제조 방법의 예로는, T-다이 압출법, 인플레이션법 또는 카렌다법 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 기재 필름의 두께는 그 용도에 따라 적절히 선택되는 것으로 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 10 ㎛ 내지 500 ㎛, 바람직하게는 50 ㎛ 내지 300 ㎛일 수 있다. 또한, 본 발명의 기재 필름은 반도체 가공 공정의 효율성 측면에서 적절한 저장 탄성률을 가지는 것이 바람직하며, 예를 들면, -10℃ 내지 100℃의 온도, 바람직하게는 약 20℃의 온도에서 1 × 107 Pa 내지 1 × 109 Pa의 저장 탄성률을 가질 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 기재 필름은 또한 점착층과의 밀착성 향상의 관점에서 일면 또는 양면에 프라이머 처리 또는 코로나 처리 등과 같은 표면 처리가 되어 있을 수 있으며, 반도체 공정의 효율성을 위하여 적절한 색상이 부여되어 있을 수도 있다.
상기와 같은 기재 필름 상에 점착층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 예를 들면, 전술한 점착제 조성물을 기재 필름에 도포한 후, 경화시켜 점착층을 형성할 수 있으며, 경우에 따라서는, 점착제 조성물을 우선 박리성 기재에 도포하여 점착층을 형성한 후, 이를 기재 필름에 전사하는 방법을 사용할 수도 있다. 본 발명에서 기재 필름 또는 박리성 기재의 표면에 점착제 조성물을 도포하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 바코트, 나이프 코트, 롤 코트, 스프레이 코트, 그라비어 코트, 커튼 코트, 콤마 코트 및/또는 립 코트 등의 수단을 사용하여 수행할 수 있다. 또한, 본 발멸에서 점착제 조성물을 경화시키는 방법 역시 특별히 제한되지 않고, 일반적인 열경화 또는 광경화 방식을 채용할 수 있으나, 바람직하게는 열경화 방식을 사용할 수 있다. 이와 같이 열경화 방식을 사용하여 점착제를 형성시킴으로써, 광경화 방식에 비하여 공정 효율성을 보다 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 제조된 점착제가 보다 탁월한 균일성을 가질 수 있다.
구체적으로, 본 발명에서는 전술한 방법으로 점착제 조성물을 기재 필름에 도포 및 건조 후 숙성하거나, 또는 박리성 기재 표면에 점착제 조성물을 도포하고 건조한 후, 상기 박리성 기재 표면에 형성된 점착제 층을 기재 표면에 전사하고 숙성시키는 방법 등을 사용할 수 있다.
본 발명에서는 상기와 같은 점착층의 형성 단계에서 적절한 건조 및 숙성 과정을 거쳐, 점착층의 가교 구조를 조절하는 것이 바람직하다. 이와 같은 가교 구조의 조절을 통하여, 탄성을 가지고, 응집력이 강한 점착층을 얻을 수 있으며, 이에 따라 점착 시트의 내구신뢰성 등의 점착물성 및 절단성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 점착 시트의 점착층은 80 내지 99%의 가교 밀도를 가지는 것이 바람직하다. 상기 가교밀도가 80% 미만이면, 점착층의 응집력이 저하되고, 점착층 성분이 웨이퍼 등 피착체로 전사되어 잔사가 남게 될 우려가 있다. 또한, 상기 점착층의 가교 밀도가 99%를 초과하면, 박리력이 저하되어 웨이퍼 가공 시 수분사에 의한 수침이 발생할 우려가 있다.
본 발명의 점착 시트에서 상기와 같은 점착층의 두께는 0.5 ㎛ 내지 50 ㎛인 것이 바람직하고, 1 ㎛ 내지 30 ㎛인 것이 보다 바람직하다. 점착층의 두께가 상기 범위를 벗어나는 경우 균일한 점착층을 얻기 어려워 필름의 물성이 불균일해 질 우려가 있다.
본 발명의 점착 시트에서는 또한 점착층으로의 이물 유입의 방지 등의 관점에서, 점착층 상에 박리 필름을 형성하여 두는 것이 바람직하다. 첨부된 도 2은 본 발명의 일 태양에 따라 기재 필름(20)의 일면에 점착층(10)이 형성되고, 상기 점착 층(10) 상에 박리 필름(30)이 형성된 점착 시트를 나타내는 단면도이다. 상기와 같은 박리 필름의 구체적인 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 또는 올레핀계 필름 등의 일면 또는 양면을 실리콘 또는 알키드 계열의 이형제로 이형처리한 필름을 사용할 수 있다. 상기와 같은 박리 필름의 두께는 그 용도에 따라 적절히 설정되는 것으로 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 10 ㎛ 내지 70 ㎛의 범위에서 적절히 선택될 수 있다.
본 발명은 또한, 반도체 웨이퍼에 전술한 본 발명에 따른 점착 시트를 부착하는 제 1 단계; 및
점착 시트가 부착된 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭하는 제 2 단계를 포함하는 이면연삭(backgrinding) 방법에 관한 것이다.
상기 이면연삭 방법은 전술한 본 발명의 점착 시트를 웨이퍼 가공용 보호 필름으로 사용한 것을 특징으로 하며, 그 외의 구체적인 공정 조건은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 본 발명에서는 점착 시트를 프레스법 또는 핫 롤 라미네이트법 등의 수단으로 웨이퍼에 합판하고, 이를 연마기와 같은 연삭 공구에 고정시킨 후 이면연삭 공정을 수행할 수 있다. 상기한 바와 같이 본 발명의 점착 시트는 웨이퍼에 대한 젖음성, 박리성 및 내수성 등이 우수하여 상기 이면연삭 공정에 효과적으로 적용될 수 있다. 본 발명의 방법에서는 또한 상기 이면연삭 공정을 수행한 후, 웨이퍼의 다이싱, 다이본딩, 와이어 본딩 및 몰딩 등과 같은 일반적인 반도체 패키징 공정을 연속하여 수행할 수 있고, 그 구체적인 조건은 특별히 한정되지 않 는다.
이하 본 발명에 따르는 실시예 및 본 발명에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
이소보닐 아크릴레이트(IBOA) 5중량부를 포함하고, 점착성 중합체의 유리전이온도가 -25℃가 되도록, 이소보닐 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트 및 2-히드록시 에틸아크릴레이트의 단량체 혼합물(100중량부)를 제조한 후, 중합 공정을 거쳐 고형분 함량이 45 중량%인 점착성 중합체를 제조하였다. 이어서, 점착성 중합체 100 중량부 대비 2중량부의 이소시아네이트 가교제를 첨가한 후, 두께 80㎛의 에틸렌-초산비닐 공중합체 필름에 도포 및 건조하여 점착층(두께: 20㎛)을 형성함으로써 점착 시트를 제조하였다. 이어서, 제조된 점착 시트를 50℃의 온도에서 2 동안 숙성하고, 후술하는 평가 공정에 적용하였다.
실시예 2
이소보닐 아크릴레이트(IBOA) 10중량부를 포함하고, 점착성 중합체의 유리전 이온도가 -9℃가 되도록 이소보닐 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트 및 2-히드록시 에틸아크릴레이트를 혼합하여 단량체 혼합물(100중량부)을 제조, 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 점착 시트를 제조하였다.
실시예 3
이소보닐 아크릴레이트(IBOA) 20중량부를 포함하며, 점착성 중합체의 유리전이온도가 -1℃가 되도록 이소보닐 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트 및 2-히드록시 에틸아크릴레이트를 혼합하여 단량체 혼합물(100중량부)을 제조, 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 점착 시트를 제조하였다.
실시예 4
이소보닐 아크릴레이트(IBOA) 25중량부를 포함하며, 점착성 중합체의 유리전이온도가 13℃가 되도록 이소보닐 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트 및 2-히드록시 에틸아크릴레이트를 혼합하여 단량체 혼합물(100중량부)을 제조, 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 점착 시트를 제조하였다.
비교예 1
점착성 중합체의 유리전이온도가 -27℃가 되도록 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트 및 2-히드록시에틸 아크릴레이트를 혼합하여 제조된 단량체 혼합물(100중량부)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 점착 시트를 제조하였다.
비교예 2
점착성 중합체의 유리전이온도가 -2℃가 되도록 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트 및 2-히드록시에틸아크릴레이트를 혼합하여 제조된 단량체 혼합물(100중량부)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 점착 시트를 제조하였다.
상기와 같이 제조된 실시예 및 비교예의 점착 시트를 사용하여 하기 제시된 방법으로 물성을 평가하였다.
1. 보호필름 부착성
웨이퍼 마운터(Wafer Mounter; DS Precision Inc. DYWMDS-8')를 사용하여, 8인치의 실리콘 웨이퍼에 점착 시트를 부착하고, 부착된 웨이퍼의 표면을 관찰하여 라미 기포가 발생된 부분을 계수한 후, 발생된 기포의 수가 3개 이하이면 ○, 4 내지 7개이면 △, 8개 이상이면 ×로 평가하였다.
2. 180도 박리력
JIS Z 0237에 의거하여, 점착 시트를 실리콘 웨이퍼에 2 ㎏의 롤러를 사용하여 부착한 후, 23℃의 온도 및 55%의 상대 습도 조건 하에서 1 시간 동안 보관한 다음, 인장 시험기를 사용하여 1.0 m/min의 박리 속도로 박리력을 평가하였다. 이 때 시료의 크기는 2.5 cm×24 cm(가로×세로)로 절단하여 사용하였다.
3. 연삭성
웨이퍼 마운터(Wafer Mounter)로 8인치의 실리콘 웨이퍼에 점착 시트를 부착한 후, 익스텐더(Expender)에서 시트를 웨이퍼 형상에 맞추어 절단한 후, 웨이퍼 이면 연삭기(SVG-502MKII8)를 사용하여, 웨이퍼의 손상 및 균열의 횟수를 평가하였다. 구체적으로, 연삭을 5회 실시하여 웨이퍼 손상의 횟수가 0회이면 ○, 1회이면 △, 2회 이상이면 ×로 평가하였다.
4. 내수성
들뜸 현상을 측정하여, 이를 근거로 점착 시트의 내수성을 평가하였다. 구체적으로, 점착 시트를 8인치의 실리콘 웨이퍼에 부착하고, 익스텐더(Expender)에서 시트를 웨이퍼 모양에 따라 절단한 후, 웨이퍼 이면 연삭기(SVG-502MKII8)를 사용한 이면연삭 공정 후에, 웨이퍼 표면 및 점착 시트 사이로의 물의 침투 여부 및 들뜸 현상을 하기 기준으로 평가하였다.
○: 들뜸 또는 박리 현상 없음
△: 들뜸 또는 박리 현상 다소 있음
×: 들뜸 또는 박리 현상 다량 발생
5. 재박리성
8 in의 실리콘 웨이퍼를 150 ㎛까지 연삭한 후, 상온에서 24 시간 동안 보관한 다음, 평평한 면에 점착 시트가 부착된 면이 위로 향하게 놓고, 연삭된 웨이퍼를 안전하게 지지하면서 점착 시트를 박리하였다. 박리 시에 웨이퍼에 발생하는 균열 및 파손 정도를 평가하여 하기 기준에 따라 재박리성을 평가하였다.
○: 웨이퍼에 균열 및 파손 발생 없음
△: 웨이퍼에 균열 및 파손 다소 발생
×: 웨이퍼에 균열 및 파손 다량 발생
상기 방법에 따라 측정한 결과를 하기 표 1에 정리하여 기재하였다.
[표 1]

 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2
IBOA 함량(중량%) 5 10 20 25 - -
중합체 유리전이온도(℃) -25 -9 -1 13 -27 -2
부착성 ○ ○ ○ ○ ○ △
180도 박리력(g/mm) 46 42 35 27 87 71
연삭성 ○ ○ ○ ○ ○ △
내수성 ○ ○ ○ ○ △ ×
재박리성 ○ ○ ○ ○ × △
상기 표 1의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 단량체 성분으로서 이소보닐 아크릴레이트를 포함하는 점착성 중합체를 사용한 본 발명의 실시예의 경우, 탁월한 부착성, 연삭성, 내수성 및 재박리성을 나타내면서, 180도 박리력도 적정한 수준으로 유지되었다. 반면, 이소보닐 아크릴레이트를 포함하지 않는 비교예의 경우, 지나치게 높은 박리력을 나타내면서, 기타 물성 및 각 물성의 밸런스도 현저히 떨어지는 것을 알 수 있었다.
도 1은 본 발명의 일 태양에 따른 점착 시트의 단면도를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 태양에 따른 점착 시트의 단면도를 나타내는 도면이다.
<도면 부호의 설명>
10: 기재 필름
20: 점착층
30: 박리 필름

Claims (18)

  1. 이소보닐 (메타)아크릴레이트 1 중량부 내지 30 중량부 및 이소보닐 (메타)아크릴레이트와는 다른 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 60 중량부 내지 98.9 중량부를 포함하는 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 혼합물; 및 히드록시기, 카복실기 및 질소 함유 관능기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 관능기를 포함하는 가교성 단량체를 포함하는 단량체 혼합물의 중합체 100 중량부 및 가교제 0.1 중량부 내지 10 중량부를 포함하고, 상기 가교제와 상기 히드록시기, 카복실기 및 질소 함유 관능기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 관능기의 열경화 반응에 의해서만 가교 구조를 형성하며, 가교 구조를 형성한 후에 가교 밀도가 80% 내지 99%인 점착제 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 중합체는 유리전이온도가 -50℃ 내지 15℃인 점착제 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 중합체는 중량평균분자량이 5만 내지 70만인 점착제 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 이소보닐 (메타)아크릴레이트와는 다른 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체는, 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, n-프로필 (메타)아크릴레이트, 이소프로필 (메타)아크릴레이트, n-부틸 (메타)아크릴레이트, t-부틸 (메타)아크릴레이트, sec-부틸 (메타)아크릴레이트, 펜틸 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, 2-에틸부틸 (메타)아크릴레이트, n-옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소노닐 (메타)아크릴레이트, 라우릴 (메타)아크릴레이트 및 테트라데실 (메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 점착제 조성물.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 가교성 단량체가, 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 6-히드록시헥실 (메타)아크릴레이트, 8-히드록시옥틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, (메타)아크릴산, 2-(메타)아크릴로일옥시 아세트산, 3-(메타)아크릴로일옥시 프로필산, 4-(메타)아크릴로일옥시 부틸산, 아크릴산 이중체, 이타콘산, 말레산, 말레산 무수물, (메타)아크릴아미드, N-비닐 피롤리돈 및 N-비닐 카프로락탐으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 점착제 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 단량체 혼합물은 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 혼합물 90 중량부 내지 99.9 중량부 및 가교성 단량체 0.1 중량부 내지 10 중량부를 포함하는 점착제 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서, 단량체 혼합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 추가로 포함하는 점착제 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112011038155389-pat00002
    상기 식에서, R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬을 나타내고, R4는 시아노; 알킬로 치환 또는 비치환된 페닐; 아세틸옥시; 또는 COR5를 나타내며, 이 때 R5는 알킬 또는 알콕시알킬로 치환 또는 비치환된 아미노 또는 글리시딜옥시를 나타낸다.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서, 가교제가 이소시아네이트계 화합물, 에폭시계 화합물, 아지리딘계 화합물 및 금속 킬레이트계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 점착제 조성물.
  11. 제 1 항에 있어서, (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 혼합물은 이소보닐 (메타)아크릴레이트 5 중량부 내지 25 중량부 및 이소보닐 (메타)아크릴레이트와는 다른 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 65 중량부 내지 93.9 중량부를 포함하는 점착제 조성물.
  12. 기재 필름; 및 상기 기재 필름의 일면 또는 양면에 형성되고, 제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항 내지 제 8 항, 제 10항 또는 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 점착제 조성물의 경화물을 함유하는 점착층을 포함하는 점착 시트.
  13. 제 12 항에 있어서, 기재 필름이 폴리에틸렌 필름, 에틸렌-초산비닐 공중합체 필름, 에틸렌-알킬(메타)아크릴레이트 공중합체 필름, 에틸렌-α-올레핀 공중합체 필름, 프로필렌-α-올레핀 공중합체 필름, 폴리올레핀계 필름, 폴리에스테르계 필름, 폴리염화비닐 필름, 폴리에스테르계 엘라스토머 또는 우레탄계 필름인 점착 시트.
  14. 제 12 항에 있어서, 기재 필름은 두께가 10 ㎛ 내지 500 ㎛인 점착 시트.
  15. 제 12 항에 있어서, 기재 필름은 -10℃ 내지 100℃의 온도에서 저장 탄성률이 1 × 107 Pa 내지 1 × 109 Pa인 점착 시트.
  16. 제 12 항에 있어서, 점착층은 두께가 0.5 ㎛ 내지 50 ㎛인 점착 시트.
  17. 제 12 항에 있어서, 점착층 상에 형성된 박리 필름을 추가로 포함하는 점착 시트.
  18. 반도체 웨이퍼에 제 12 항에 따른 점착 시트를 부착하는 제 1 단계; 및
    점착 시트가 부착된 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭하는 제 2 단계를 포함하는 이면연삭 방법.
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