JP2018164072A - 電子デバイスの製造方法、および、感光性接着剤樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】電子デバイスの製造において、十分に強度が高く、かつ、位置精度のよい接着を可能にする。【解決手段】感光性接着剤樹脂組成物を用いて基板上に樹脂膜を形成する工程、前記樹脂膜を60〜150℃でプリベークする工程、前記プリベークされた樹脂膜を露光および現像してパターニングされた樹脂膜を得る工程、前記パターニングされた樹脂膜を180〜250℃で硬化して硬化膜を得る工程、前記硬化膜同士、または、前記硬化膜が形成されていない基板と前記硬化膜とを密着させて、210〜350℃で加熱しながら押圧し、前記硬化膜同士、または、前記硬化膜が形成されていない基板と前記硬化膜とが接着された構造を得る工程、を含む電子デバイスの製造方法、および、感光性接着剤樹脂組成物。【選択図】図1
Description
本発明は、電子デバイスの製造方法、および、当該製造方法に用いられる感光性接着剤樹脂組成物に関する。
電子デバイスの製造においては、集積度のさらなる向上等を狙い、基板や配線の多層化・複雑化が進行している。それに伴い、露光によりパターニング可能で、かつ、接着力を有する樹脂組成物(感光性接着剤樹脂組成物)により、各種の基板や素子を接着する技術が種々提案されている(特許文献1〜3等)。
感光性接着剤樹脂組成物を用いた接着は、当該組成物が未硬化の状態、または、半硬化の状態(接着剤の分野では、半硬化の状態を「B−Stage状態」ともいう)で行われる。
しかし、微細な精度が要求される電子デバイス分野において、感光性接着剤樹脂組成物が未硬化または半硬化の状態で基板や素子同士を接着しようとした場合、十分な位置精度が出ない場合がありうる。これは、感光性接着剤樹脂組成物は、未硬化または半硬化の状態では一定の流動性があること、かつ/または、未硬化または半硬化の状態では、組成物自体が変形しやすいことによる。つまり、感光性接着剤樹脂組成物が、接着プロセスに適用される際に流動性/変形性を有していると、接着時の押圧力等によって、接合しようとする基板や素子の位置が所望の位置から微妙にずれる等して、所望の位置で接着できない恐れがある。
しかし、微細な精度が要求される電子デバイス分野において、感光性接着剤樹脂組成物が未硬化または半硬化の状態で基板や素子同士を接着しようとした場合、十分な位置精度が出ない場合がありうる。これは、感光性接着剤樹脂組成物は、未硬化または半硬化の状態では一定の流動性があること、かつ/または、未硬化または半硬化の状態では、組成物自体が変形しやすいことによる。つまり、感光性接着剤樹脂組成物が、接着プロセスに適用される際に流動性/変形性を有していると、接着時の押圧力等によって、接合しようとする基板や素子の位置が所望の位置から微妙にずれる等して、所望の位置で接着できない恐れがある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、電子デバイスの製造において、十分に強度が高く、かつ、位置精度のよい接着を可能にすることを課題とする。
本発明者らは、上記課題を達成するために、鋭意検討を重ねた。その結果として、本発明を完成させた。
本発明によれば、
感光性接着剤樹脂組成物を用いて基板上に樹脂膜を形成する工程、
前記樹脂膜を60〜150℃でプリベークする工程、
前記プリベークされた樹脂膜を露光および現像してパターニングされた樹脂膜を得る工程、
前記パターニングされた樹脂膜を180〜250℃で硬化して硬化膜を得る工程、
前記硬化膜同士、または、前記硬化膜が形成されていない基板と前記硬化膜とを密着させて、210〜350℃で加熱しながら押圧し、前記硬化膜同士、または、前記硬化膜が形成されていない基板と前記硬化膜とが接着された構造を得る工程、
を含む、電子デバイスの製造方法
が提供される。
感光性接着剤樹脂組成物を用いて基板上に樹脂膜を形成する工程、
前記樹脂膜を60〜150℃でプリベークする工程、
前記プリベークされた樹脂膜を露光および現像してパターニングされた樹脂膜を得る工程、
前記パターニングされた樹脂膜を180〜250℃で硬化して硬化膜を得る工程、
前記硬化膜同士、または、前記硬化膜が形成されていない基板と前記硬化膜とを密着させて、210〜350℃で加熱しながら押圧し、前記硬化膜同士、または、前記硬化膜が形成されていない基板と前記硬化膜とが接着された構造を得る工程、
を含む、電子デバイスの製造方法
が提供される。
また、本発明によれば、
感光性接着剤樹脂組成物を用いて基板上に樹脂膜を形成する工程、
前記樹脂膜を60〜150℃でプリベークする工程、
前記プリベークされた樹脂膜を露光および現像してパターニングされた樹脂膜を得る工程、
前記パターニングされた樹脂膜を180〜250℃で硬化して硬化膜を得る工程、
前記硬化膜同士、または、前記硬化膜が形成されていない基板と前記硬化膜とを密着させて、210〜350℃で加熱しながら押圧し、前記硬化膜同士、または、前記硬化膜が形成されていない基板と前記硬化膜とが接着された構造を得る工程、
を含む電子デバイスの製造方法に用いられる感光性接着剤樹脂組成物であって、
熱硬化性樹脂(A)と、感光剤(C)と、有機溶剤(D)とを含む感光性接着剤樹脂組成物
が提供される。
感光性接着剤樹脂組成物を用いて基板上に樹脂膜を形成する工程、
前記樹脂膜を60〜150℃でプリベークする工程、
前記プリベークされた樹脂膜を露光および現像してパターニングされた樹脂膜を得る工程、
前記パターニングされた樹脂膜を180〜250℃で硬化して硬化膜を得る工程、
前記硬化膜同士、または、前記硬化膜が形成されていない基板と前記硬化膜とを密着させて、210〜350℃で加熱しながら押圧し、前記硬化膜同士、または、前記硬化膜が形成されていない基板と前記硬化膜とが接着された構造を得る工程、
を含む電子デバイスの製造方法に用いられる感光性接着剤樹脂組成物であって、
熱硬化性樹脂(A)と、感光剤(C)と、有機溶剤(D)とを含む感光性接着剤樹脂組成物
が提供される。
本発明によれば、電子デバイスの製造において、十分に強度が高く、かつ、位置精度が良好な接着が可能となる。また、そのような接着に好ましく用いられる、パターニング性が良好な感光性接着剤樹脂組成物が得られる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
なお、図面は、あくまで説明用の模式的なものであり、寸法比等は実際と異なる場合がある。
また、本明細書において、数値範囲の「a〜b」との表記は、特に断らない限り、a以上b以下のことを表す。例えば、「1〜5質量%」とは、1質量%以上5質量%以下のことを表す。
すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
なお、図面は、あくまで説明用の模式的なものであり、寸法比等は実際と異なる場合がある。
また、本明細書において、数値範囲の「a〜b」との表記は、特に断らない限り、a以上b以下のことを表す。例えば、「1〜5質量%」とは、1質量%以上5質量%以下のことを表す。
<電子デバイスの製造方法>
まず、本実施形態に係る電子デバイスの製造方法の概要について説明する。
本実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、
感光性接着剤樹脂組成物を用いて基板上に樹脂膜を形成する工程、
樹脂膜を60〜150℃でプリベークする工程、
プリベークされた樹脂膜を露光および現像してパターニングされた樹脂膜を得る工程、
パターニングされた樹脂膜を180〜250℃で硬化して硬化膜を得る工程、
硬化膜同士、または、硬化膜が形成されていない基板と硬化膜とを密着させて、210〜350℃で加熱しながら押圧し、硬化膜同士、または、硬化膜が形成されていない基板と硬化膜とが接着された構造を得る工程、を含む。
まず、本実施形態に係る電子デバイスの製造方法の概要について説明する。
本実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、
感光性接着剤樹脂組成物を用いて基板上に樹脂膜を形成する工程、
樹脂膜を60〜150℃でプリベークする工程、
プリベークされた樹脂膜を露光および現像してパターニングされた樹脂膜を得る工程、
パターニングされた樹脂膜を180〜250℃で硬化して硬化膜を得る工程、
硬化膜同士、または、硬化膜が形成されていない基板と硬化膜とを密着させて、210〜350℃で加熱しながら押圧し、硬化膜同士、または、硬化膜が形成されていない基板と硬化膜とが接着された構造を得る工程、を含む。
本実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、感光性接着剤樹脂組成物を用いて形成した樹脂膜を、180〜250℃で熱して「硬化」、すなわち感光性接着剤樹脂組成物の接着力を実質的に喪失または低下させた後、その硬化膜を210〜350℃で熱しながら圧力を加えることで基板を接着するというユニークな製造方法である。詳細は不明であるが、硬化膜にこのような熱と圧力とを加えることで、(i)硬化膜の表面が、ミクロレベルで融解または軟化する、(ii)硬化膜中の樹脂の分子運動により、硬化膜界面で樹脂の絡み合い構造が生じる、(iii)硬化膜中に少量残存していた熱硬化性の反応基が、高温高圧の条件下で反応する、等の理由により、基板同士が十分な強度で接着すると推定される。
硬化膜は、基本的に流動性が無く、また、少々の圧力では変形しない。よって、接着時の押圧力等によって、接合しようとする基板や素子の位置が所望の位置からずれることが抑制される。すなわち、より高い位置精度で、基板や素子を接着することができる。また、このような接着が可能となることで、電子デバイスの信頼性向上や、電子デバイス製造の歩留まり向上なども期待できる。
また、本実施形態に係る電子デバイスの製造方法には、以下(1)(2)のようなメリットも期待できる。
(1)「常に一定の接着状態を再現しやすい」という点から、電子デバイスの信頼性向上や、電子デバイス製造の歩留まり向上などが期待できる。
従来、感光性接着剤樹脂組成物を用いた接着では、当該組成物が未硬化または半硬化の状態で基板や素子を接合していた。この場合、当該組成物の接着状態(接着力等)を常に一定に制御することが難しい場合があった。つまり、電子デバイスの量産において、引き置き等の条件の変動により、常に一定の接着(硬化)状態を再現することが難しい場合があった。
一方、本実施形態のように、感光性接着剤樹脂組成物を一旦「硬化」させれば、引き置き等の条件変動によっても硬化状態はほとんど変動しない。よって、その後の加熱加圧の条件を一定にすれば一定の接着状態を再現しやすい。これにより、上記のことが期待できる。
従来、感光性接着剤樹脂組成物を用いた接着では、当該組成物が未硬化または半硬化の状態で基板や素子を接合していた。この場合、当該組成物の接着状態(接着力等)を常に一定に制御することが難しい場合があった。つまり、電子デバイスの量産において、引き置き等の条件の変動により、常に一定の接着(硬化)状態を再現することが難しい場合があった。
一方、本実施形態のように、感光性接着剤樹脂組成物を一旦「硬化」させれば、引き置き等の条件変動によっても硬化状態はほとんど変動しない。よって、その後の加熱加圧の条件を一定にすれば一定の接着状態を再現しやすい。これにより、上記のことが期待できる。
(2)微小な基板や素子を簡便かつ良好に接着できる。
例えば、大きさのオーダーが1cm以下の微細な基板や素子を、感光性接着剤樹脂組成物を用いて接着しようとした場合、まず、そのような小さな基板や素子に当該組成物の膜を、電子デバイスの製造に適用可能な程度に均質に形成すること自体が困難と考えられる。
また、別の方法として、(i)まず、大きな基板に感光性接着剤樹脂組成物を塗布して膜形成し、(ii)その膜が未硬化または半硬化の状態(つまり、接着力を有したままの状態)でその基板をダイシングして小さな基板を得、(iii)そしてその小さな基板を接着に供する方法が考えられる。しかし、この方法では、ダイシング時の微細な飛散物が、接着力を有した膜表面に付着してその除去が不可能という問題点がありうる。
例えば、大きさのオーダーが1cm以下の微細な基板や素子を、感光性接着剤樹脂組成物を用いて接着しようとした場合、まず、そのような小さな基板や素子に当該組成物の膜を、電子デバイスの製造に適用可能な程度に均質に形成すること自体が困難と考えられる。
また、別の方法として、(i)まず、大きな基板に感光性接着剤樹脂組成物を塗布して膜形成し、(ii)その膜が未硬化または半硬化の状態(つまり、接着力を有したままの状態)でその基板をダイシングして小さな基板を得、(iii)そしてその小さな基板を接着に供する方法が考えられる。しかし、この方法では、ダイシング時の微細な飛散物が、接着力を有した膜表面に付着してその除去が不可能という問題点がありうる。
本実施形態に係る電子デバイスの製造方法を応用する、すなわち、(i)まず、大きな基板に感光性接着剤樹脂組成物を膜形成し、その膜を十分に熱して硬化膜を形成する、(ii)その基板を硬化膜ごとダイシングする、(iii)そのダイシングした基板を加熱加圧による接着に供する、という流れで接着すれば、上記問題は軽減されると考えられる。なぜならば、硬化膜は、未硬化/半硬化の膜に比べてダイシング時の飛散物がそもそも付着しづらいし、また、もし飛散物が付着してもその除去は比較的容易であるためである。
以下、本実施形態に係る電子デバイスの製造方法の各工程について説明する。
図1は、本実施形態に係る電子デバイスの製造方法の一例を示す工程図である。なお、本発明は図1に示す製造方法のみに限定解釈されるものではない。
図1は、本実施形態に係る電子デバイスの製造方法の一例を示す工程図である。なお、本発明は図1に示す製造方法のみに限定解釈されるものではない。
本実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、感光性接着剤樹脂組成物を用いて、基板10の上に樹脂膜20Aを形成する工程を含むことができる(図1(a))。
基板10の材質は特に限定されず、金属、ガラス、半導体、有機樹脂等が挙げられる。基板10としては、例えば、シリコンウエハー、セラミック基板、アルミ基板、SiCウェハ、GaNウェハなどが挙げられる。
基板10は、表面処理がされていないベア(bare)基板であってもよいし、密着性向上やその他目的のために表面処理がなされた基板や、下塗り層を有する基板などであってもよい。
基板10は、素子が配置されているもの、回路パターンが備えられているもの、孔や凹凸などの加工がされているものであってもよい。
基板10の厚みは特に限定されないが、例えば0.02〜1mm、好ましくは0.05〜0.9mmである。
基板10は、位置合わせのためのアラインメントマーク等を有していてもよい。
基板10の形状は特に限定されない。
基板10は、表面処理がされていないベア(bare)基板であってもよいし、密着性向上やその他目的のために表面処理がなされた基板や、下塗り層を有する基板などであってもよい。
基板10は、素子が配置されているもの、回路パターンが備えられているもの、孔や凹凸などの加工がされているものであってもよい。
基板10の厚みは特に限定されないが、例えば0.02〜1mm、好ましくは0.05〜0.9mmである。
基板10は、位置合わせのためのアラインメントマーク等を有していてもよい。
基板10の形状は特に限定されない。
基板10の上に樹脂膜20Aを形成する方法は、特に限定されないが、スピンコート、噴霧塗布、浸漬、印刷、ロールコーティング、インクジェット法などにより行うことができる。好ましくはスピンコートである。
樹脂膜20Aの膜厚は、特に限定されないが、例えば0.1〜100μm、好ましくは0.2〜50μmである。
なお、本実施形態に係る電子デバイスの製造方法に適用可能な感光性接着剤樹脂組成物については、後述する。
樹脂膜20Aの膜厚は、特に限定されないが、例えば0.1〜100μm、好ましくは0.2〜50μmである。
なお、本実施形態に係る電子デバイスの製造方法に適用可能な感光性接着剤樹脂組成物については、後述する。
次いで、本実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、基板10の上に形成された樹脂膜20Aを、ホットプレート30等を用いて、60〜150℃でプリベークする工程を含むことができる(図1(b))。
プリベークの温度は、上述のとおり60〜150℃であればよいが、70〜140℃、より好ましくは80〜130℃である。
プリベークの時間は、通常、30秒〜10分、好ましくは45秒〜8分、より好ましくは60秒〜7分である。
ホットプレート30以外の方法でプリベークをする方法としては、オーブンでの加熱等が挙げられる。
プリベークの時間は、通常、30秒〜10分、好ましくは45秒〜8分、より好ましくは60秒〜7分である。
ホットプレート30以外の方法でプリベークをする方法としては、オーブンでの加熱等が挙げられる。
次いで、本実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、樹脂膜20Aを露光および現像して、基板10の上に、パターニングされた樹脂膜20Bを得る工程を含むことができる(図1(c))。
露光光源は、感光性接着剤樹脂組成物が感光するものである限り特に限定されないが、典型的にはg線、i線、エキシマレーザ等が挙げられる。
現像は、適当な現像液を用いて、例えば浸漬法、パドル法、回転スプレー法などの方法により行うことができる。現像により、樹脂膜20Aの露光部(ポジ型画像形成の場合)または未露光部(ネガ型画像形成の場合)が除去され、パターニングされた樹脂膜20Bが得られる。現像時間(現像液を樹脂膜20Aに接触させる時間)は、好ましくは0.5秒〜10分、より好ましくは1秒〜5分である。
現像は、適当な現像液を用いて、例えば浸漬法、パドル法、回転スプレー法などの方法により行うことができる。現像により、樹脂膜20Aの露光部(ポジ型画像形成の場合)または未露光部(ネガ型画像形成の場合)が除去され、パターニングされた樹脂膜20Bが得られる。現像時間(現像液を樹脂膜20Aに接触させる時間)は、好ましくは0.5秒〜10分、より好ましくは1秒〜5分である。
現像に使用可能な現像液は特に限定されない。例えば、アルカリ水溶液、より具体的には、(i)水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、アンモニアなどの無機アルカリ水溶液、(ii)エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミンなどの有機アミン水溶液、(iii)テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシドなどの4級アンモニウム塩の水溶液などが挙げられる。また、有機溶剤現像液(有機溶剤を組成中95質量%以上含有する現像液)を用いることもできる。このような有機溶剤としては、シクロペンタノン等のケトン溶剤、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル溶剤、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートや酢酸ブチルなどのエステル溶剤などがある。また、現像液には、例えばメタノール、エタノールなどの水溶性有機溶媒や、界面活性剤などが添加されていてもよい。
本実施形態においては、有機溶剤現像液を用いることが好ましい。
本実施形態においては、有機溶剤現像液を用いることが好ましい。
現像工程においては、現像液の振り切り、現像後のリンス等により現像液を十分に除去することが好ましい。
現像液の振り切りは、例えば、基板を回転させる等により行うことができる。
リンスは、例えば、リンス液を、スピンコート、噴霧、浸漬等により、基板10およびパターニングされた樹脂膜20Bに供することで行う。リンス液としては、例えば蒸留水、アルコール類、エーテル類(例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルなど)が適用可能である。
現像液の振り切りは、例えば、基板を回転させる等により行うことができる。
リンスは、例えば、リンス液を、スピンコート、噴霧、浸漬等により、基板10およびパターニングされた樹脂膜20Bに供することで行う。リンス液としては、例えば蒸留水、アルコール類、エーテル類(例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルなど)が適用可能である。
なお、露光と現像の間に、必要に応じて、樹脂膜20Aを再加熱してもよい。その温度・時間は、例えば80〜140℃、10〜300秒程度である。これにより、樹脂膜20A中の化学反応が促進されるため、より良好なパターニングを行いうる。
次いで、本実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、パターニングされた樹脂膜20Bを、ステージ40に載せ、オーブン(図示せず)を用いて180〜250℃で加熱硬化し、硬化膜20Cを得る工程を含むことができる(図1(d))。
これにより、基板10の上に硬化膜20Cが形成された、硬化膜付き基板100を得ることができる。
これにより、基板10の上に硬化膜20Cが形成された、硬化膜付き基板100を得ることができる。
硬化温度は、上述の180〜250℃であればよいが、好ましくは185〜240℃、より好ましくは190〜230℃である。
硬化の時間は、通常、5〜120分、好ましくは10〜110分、より好ましくは15〜100分である。
加熱は、一態様としてオーブンで行うことが好ましい。また、ホットプレート等で行ってもよい。なお、硬化時の雰囲気としては、空気であっても、窒素、アルゴンなどの不活性ガスであってもよい。また、減圧下での加熱等であってもよい。
硬化の時間は、通常、5〜120分、好ましくは10〜110分、より好ましくは15〜100分である。
加熱は、一態様としてオーブンで行うことが好ましい。また、ホットプレート等で行ってもよい。なお、硬化時の雰囲気としては、空気であっても、窒素、アルゴンなどの不活性ガスであってもよい。また、減圧下での加熱等であってもよい。
なお、形成される硬化膜20Cのガラス転移温度は、120〜210℃であることが好ましく、140〜200℃であることがより好ましい。このような数値範囲とすることにより、後の加熱押圧工程で、硬化膜20Cが適度に軟化し、接着力をより高めることができると考えられる。
ここで、ガラス転移温度は、例えば、後述する実施例の方法・装置により求められる。
ここで、ガラス転移温度は、例えば、後述する実施例の方法・装置により求められる。
なお、上記で得られる「硬化膜」は、一般的な意味において十分硬化している樹脂膜であればよく、例えば、上記条件の加熱によっても不可避的に残存する未反応の反応性基(架橋性基など)を含んでいてもよい。
より具体的には、示差走査熱量分析における、単位質量あたりの、熱硬化処理前の樹脂膜の発熱量をA0、熱硬化処理後の樹脂膜の発熱量をA1としたとき、(A0−A1)/A0の式で算出される反応率が0.9以上である場合、熱硬化処理後の樹脂膜は「硬化膜」であるということができる。
より具体的には、示差走査熱量分析における、単位質量あたりの、熱硬化処理前の樹脂膜の発熱量をA0、熱硬化処理後の樹脂膜の発熱量をA1としたとき、(A0−A1)/A0の式で算出される反応率が0.9以上である場合、熱硬化処理後の樹脂膜は「硬化膜」であるということができる。
次いで、本実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、硬化膜20C同士を密着させて、210〜350℃で加熱しながら押圧(加熱と押圧を同時に行う)し、硬化膜20C同士が接着された構造を得る工程を含むことができる(図1(e))。
図1(e)では、硬化膜付き基板100の硬化膜20Cと、別の硬化膜付き基板100Aの硬化膜20Cとが密着するように、硬化膜付き基板100と別の硬化膜付き基板100Aとを重ねている。そして、硬化膜付き基板100の側からはホットプレートによる加熱を行い、別の硬化膜付き基板100Aの側からは、例えば後述するボンディング装置を用いて加熱押圧を行う。
なお、上記の別の硬化膜付き基板100Aは、硬化膜付き基板100と同様にして準備すればよい。例えば、別の硬化膜付き基板100Aは、上述の図1(a)〜(d)で説明した工程により準備されたものであればよい。
また、別の硬化膜付き基板100Aは、硬化膜付き基板100の一部を切り出す等して(ダイシング等して)得たものであってもよい。
また、別の硬化膜付き基板100Aは、硬化膜付き基板100の一部を切り出す等して(ダイシング等して)得たものであってもよい。
加熱の温度は、上述の210〜350℃の範囲内であればよいが、好ましくは215℃〜300℃、より好ましくは220〜280℃である。なお、ここでの「加熱」は、硬化膜20C自体が、210〜350℃となるように加熱することをいう。硬化膜20C自体の温度は、適当な測定手段、例えば熱電対を用いる方法等により計測可能である。
押圧の圧力は、通常0.12〜2MPa、好ましくは0.15〜1.5MPa、より好ましくは0.2〜1.2MPaである。
加熱押圧の時間は、通常0.5〜600秒、好ましくは0.2〜300秒である。
押圧の圧力は、通常0.12〜2MPa、好ましくは0.15〜1.5MPa、より好ましくは0.2〜1.2MPaである。
加熱押圧の時間は、通常0.5〜600秒、好ましくは0.2〜300秒である。
加熱押圧の方法は特に限定されないが、電子デバイスの製造で公知のボンディング装置等を適宜利用して行うことができる。
例えば、硬化膜付き基板100の下からはステージ40を通じて加熱し、別の硬化膜付き基板100Aの上からは、ボンディング装置のボンディングヘッドで加熱しながら押圧することで、所望の加熱押圧を行うことができる。
このとき、ステージ40の設定温度は、例えば25〜200℃、好ましくは50〜150℃の範囲内である。また、ボンディングヘッドの設定温度は、例えば250〜400℃、好ましくは255〜320℃に設定し得る。このような設定温度とすることで、硬化膜20Cを上述の温度(210〜350℃)に速やかに昇温することができる。
例えば、硬化膜付き基板100の下からはステージ40を通じて加熱し、別の硬化膜付き基板100Aの上からは、ボンディング装置のボンディングヘッドで加熱しながら押圧することで、所望の加熱押圧を行うことができる。
このとき、ステージ40の設定温度は、例えば25〜200℃、好ましくは50〜150℃の範囲内である。また、ボンディングヘッドの設定温度は、例えば250〜400℃、好ましくは255〜320℃に設定し得る。このような設定温度とすることで、硬化膜20Cを上述の温度(210〜350℃)に速やかに昇温することができる。
図1(e)に係る工程の変形例について説明する。
本実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、硬化膜が形成されていない基板10Aを、基板10上の硬化膜20Cと密着させて、210〜350℃で加熱しながら押圧(加熱と押圧を同時に行う)して、硬化膜が形成されていない基板10Aと基板10とが、硬化膜20Cを介して接着された構造を得る工程を含むことができる(図1(e−1))。
本実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、硬化膜が形成されていない基板10Aを、基板10上の硬化膜20Cと密着させて、210〜350℃で加熱しながら押圧(加熱と押圧を同時に行う)して、硬化膜が形成されていない基板10Aと基板10とが、硬化膜20Cを介して接着された構造を得る工程を含むことができる(図1(e−1))。
硬化膜が形成されていない基板10Aの材質、表面処理の有無、素子・回路パターン・加工の有無、厚み、アラインメントマークの有無、形状等については、基板10として説明したものと同様である。
また、加熱や押圧の条件(数値設定)、加熱押圧の方法、そのための装置等については、図1(e)に係る工程で説明したものと同様である。
また、加熱や押圧の条件(数値設定)、加熱押圧の方法、そのための装置等については、図1(e)に係る工程で説明したものと同様である。
本実施形態に係る電子デバイスの製造方法は、上記で明示的に説明した工程以外の工程を含んでもよい。
例えば、現像液による現像後、あるいはリンス液によるリンス後に、現像液および/またはリンス液を乾燥させるための加熱工程(硬化膜を得る工程とは別の工程)などを含んでもよい。
ほかには、最終的な接着前のいずれかの段階において、基板10、樹脂膜20A、パターニングされた樹脂膜20B、硬化膜20Cなどを加工する(穴をあける、凹凸を設ける、切削する等)工程等を含んでもよい。
例えば、現像液による現像後、あるいはリンス液によるリンス後に、現像液および/またはリンス液を乾燥させるための加熱工程(硬化膜を得る工程とは別の工程)などを含んでもよい。
ほかには、最終的な接着前のいずれかの段階において、基板10、樹脂膜20A、パターニングされた樹脂膜20B、硬化膜20Cなどを加工する(穴をあける、凹凸を設ける、切削する等)工程等を含んでもよい。
<感光性接着剤樹脂組成物>
本実施形態に係る電子デバイスの製造方法に用いられる、感光性接着剤樹脂組成物について説明する。
感光性接着剤樹脂組成物は、以下2点の性質を有する樹脂組成物であれば、特に限定されない。
(i)感光性を有すること、すなわち、当該組成物により形成した膜を露光後に現像することで、露光部または未露光部を選択的に溶解させることが可能な性質を有すること
(ii)基板や素子を接着(固定)可能なこと
本実施形態に係る電子デバイスの製造方法に用いられる、感光性接着剤樹脂組成物について説明する。
感光性接着剤樹脂組成物は、以下2点の性質を有する樹脂組成物であれば、特に限定されない。
(i)感光性を有すること、すなわち、当該組成物により形成した膜を露光後に現像することで、露光部または未露光部を選択的に溶解させることが可能な性質を有すること
(ii)基板や素子を接着(固定)可能なこと
感光性接着剤樹脂組成物は、一態様として、熱硬化性樹脂(A)と、感光剤(C)と、有機溶剤(D)とを含む感光性接着剤樹脂組成物であることが好ましい。このような感光性接着剤樹脂組成物を用いることで、接着力をより良好にすることができる。また、パターニング性を良好にすることができ、微細な構造形成が必要な場合等にも好ましく用いることができる。
また、感光性接着剤樹脂組成物は、上記(A)、(C)および(D)に加え、または(A)、(C)および(D)とは別に、さらに他の成分(例えば後述の硬化剤(B)、界面活性剤(E)や界面活性剤(e)、密着助剤(F)など)を含むことがより好ましい。これら各成分について以下に説明する。
また、感光性接着剤樹脂組成物は、上記(A)、(C)および(D)に加え、または(A)、(C)および(D)とは別に、さらに他の成分(例えば後述の硬化剤(B)、界面活性剤(E)や界面活性剤(e)、密着助剤(F)など)を含むことがより好ましい。これら各成分について以下に説明する。
・熱硬化性樹脂(A)
感光性接着剤樹脂組成物は、熱硬化性樹脂(A)を含むことが好ましい。熱硬化性樹脂(A)としては、例えば、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、エポキシ樹脂、ユリア(尿素)樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、シアネートエステル樹脂、シリコーン樹脂、オキセタン樹脂、(メタ)アクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ベンゾオキサジン樹脂等が挙げられる。
感光性接着剤樹脂組成物は、熱硬化性樹脂(A)を含むことが好ましい。熱硬化性樹脂(A)としては、例えば、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、エポキシ樹脂、ユリア(尿素)樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、シアネートエステル樹脂、シリコーン樹脂、オキセタン樹脂、(メタ)アクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ベンゾオキサジン樹脂等が挙げられる。
熱硬化性樹脂(A)は、エポキシ樹脂(a)を含むことが好ましい。これにより、最終的な接着後の膜の熱膨張/熱収縮を小さくすることができるため、電子デバイスの信頼性向上に寄与しうる。また、接着後の膜の伸縮性を高められる、接着後の膜のガラス転移温度を高くするといったことも可能であり、電子デバイス分野への適用に望ましい物性の接着膜が得られる。
エポキシ樹脂(a)としては、例えば、1分子中にエポキシ基が2個以上であるものを使用することができる。たとえば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールナフトール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ナフタレン骨格型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールAジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールFジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ビスフェノールSジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、芳香族多官能エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、脂肪族多官能エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、多官能脂環式エポキシ樹脂などが挙げられる。エポキシ樹脂(a)は、単独で用いても複数組み合わせて用いてもよい。
また、エポキシ樹脂(a)としては、3官能以上の多官能エポキシ樹脂(つまり、1分子中にエポキシ基が3個以上あるもの)を含むことができる。多官能エポキシ樹脂としては、3官能以上20官能以下のものがより好ましい。
多官能エポキシ樹脂としては、例えば、2−[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]−2−[4−[1,1−ビス[4−([2,3−エポキシプロポキシ]フェニル)エチル]フェニル]プロパン、フェノールノボラック型エポキシ、テトラキス(グリシジルオキシフェニル)エタン、α−2,3−エポキシプロポキシフェニル−ω−ヒドロポリ(n=1〜7){2−(2,3−エポキシプロポキシ)ベンジリデン−2,3−エポキシプロポキシフェニレン}、1−クロロ−2,3−エポキシプロパン・ホルムアルデヒド・2,7−ナフタレンジオール重縮合物、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂などが用いられる。これらは単独で用いても複数組み合わせて用いても良い。
多官能エポキシ樹脂としては、例えば、2−[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]−2−[4−[1,1−ビス[4−([2,3−エポキシプロポキシ]フェニル)エチル]フェニル]プロパン、フェノールノボラック型エポキシ、テトラキス(グリシジルオキシフェニル)エタン、α−2,3−エポキシプロポキシフェニル−ω−ヒドロポリ(n=1〜7){2−(2,3−エポキシプロポキシ)ベンジリデン−2,3−エポキシプロポキシフェニレン}、1−クロロ−2,3−エポキシプロパン・ホルムアルデヒド・2,7−ナフタレンジオール重縮合物、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂などが用いられる。これらは単独で用いても複数組み合わせて用いても良い。
熱硬化性樹脂(A)の含有量の下限値は、感光性接着剤樹脂組成物の不揮発成分全体に対して、例えば、40質量%以上であり、好ましくは45質量%以上であり、より好ましくは50質量%以上である。これにより、感光性接着剤樹脂組成物の硬化物において、耐熱性や機械的強度を向上させることができる。一方、熱硬化性樹脂(A)の含有量の上限値は、感光性接着剤樹脂組成物の不揮発成分全体に対して、例えば、80質量%以下であり、好ましくは75質量%以下であり、より好ましくは70質量%以下である。これにより、感光性接着剤樹脂組成物において、パターニング性を向上させることができる。
・硬化剤(B)
感光性接着剤樹脂組成物は、硬化剤(B)を含有することが好ましい。これにより、接着力をより良好にすることができる。硬化剤(B)としては、上述の熱硬化性樹脂(A)(好ましくはエポキシ樹脂(a))の重合/架橋反応を促進させるものであればとくに限定されない。
感光性接着剤樹脂組成物は、硬化剤(B)を含有することが好ましい。これにより、接着力をより良好にすることができる。硬化剤(B)としては、上述の熱硬化性樹脂(A)(好ましくはエポキシ樹脂(a))の重合/架橋反応を促進させるものであればとくに限定されない。
硬化剤(B)は、フェノール化合物(b)を含むことが好ましい。これにより、最終的な接着後の膜の熱膨張/熱収縮を小さくすることができるため、電子デバイスの信頼性向上に寄与しうる。また、接着後の膜の伸縮性を高められる、接着後の膜のガラス転移温度を高くするといったことも可能であり、電子デバイス分野への適用に望ましい物性の接着膜が得られる。フェノール化合物(b)として具体的には、フェノール樹脂を用いることができる。フェノール樹脂としては、公知のもののなかから適宜選択することができるが、たとえばノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、トリスフェニルメタン型フェノール樹脂、アリールアルキレン型フェノール樹脂を用いることができる。良好な現像特性の観点から、ノボラック型フェノール樹脂を用いることができる。
硬化剤(B)は、良好な現像特性を有するノボラック型フェノール樹脂を含むことが好ましい。また、硬化剤(B)の含有量は、組成物中の熱硬化性樹脂(A)全体の含有量を100質量部とした時に、例えば、25質量部以上100質量部以下であり、好ましくは30質量部以上90質量部以下であり、より好ましくは35質量部以上80質量部以下である。上記の範囲内で配合することで硬化物の耐熱性や強度が向上する。
・感光剤(C)
感光剤(C)としては、光酸発生剤を用いることができる。光酸発生剤としては、紫外線等の活性光線の照射により酸を発生する光酸発生剤を含有する。光酸発生剤として、オニウム塩化合物を挙げることができ、例えば、ジアゾニウム塩、ジアリールヨードニウム塩等のヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩等のスルホニウム塩、トリアリールビリリウム塩、ベンジルピリジニウムチオシアネート、ジアルキルフェナシルスルホニウム塩、ジアルキルヒドロキシフェニルホスホニウム塩などカチオン型光重合開始剤を挙げることができる。また、感光性のジアゾキノン化合物も挙げることができる。感光性のジアゾキノン化合物は、特に、感光性接着剤樹脂組成物をポジ型(アルカリ現像液で現像したときに露光部が溶解する)とする時に好適に用いられる。なお、感光剤としては、感光性組成物が金属に接するため、メチド塩型やボレート塩型のような、分解によるフッ化水素の発生がないものが好ましい。
感光剤(C)としては、光酸発生剤を用いることができる。光酸発生剤としては、紫外線等の活性光線の照射により酸を発生する光酸発生剤を含有する。光酸発生剤として、オニウム塩化合物を挙げることができ、例えば、ジアゾニウム塩、ジアリールヨードニウム塩等のヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩等のスルホニウム塩、トリアリールビリリウム塩、ベンジルピリジニウムチオシアネート、ジアルキルフェナシルスルホニウム塩、ジアルキルヒドロキシフェニルホスホニウム塩などカチオン型光重合開始剤を挙げることができる。また、感光性のジアゾキノン化合物も挙げることができる。感光性のジアゾキノン化合物は、特に、感光性接着剤樹脂組成物をポジ型(アルカリ現像液で現像したときに露光部が溶解する)とする時に好適に用いられる。なお、感光剤としては、感光性組成物が金属に接するため、メチド塩型やボレート塩型のような、分解によるフッ化水素の発生がないものが好ましい。
感光剤(C)の含有量の下限値は、感光性接着剤樹脂組成物の固形分全体に対して、例えば、0.3質量%以上であり、好ましくは0.5質量%以上であり、より好ましくは1質量%以上である。これにより、感光性接着剤樹脂組成物において、パターニング性を向上させることができる。一方で、感光剤(C)の含有量の上限値は、感光性接着剤樹脂組成物の固形分全体に対して、例えば、5質量%以下であり、好ましくは4.5質量%以下であり、より好ましくは4質量%以下である。これにより、感光性接着剤樹脂組成物の硬化前の長期保管性を向上させることができる。
・有機溶剤(D)
感光性接着剤樹脂組成物は溶剤を含むことが好ましい。この溶剤としては、感光性接着剤樹脂組成物の各成分を溶解可能なもので、且つ、各構成成分と化学反応しないものであれば特に制限なく用いることができる。このような有機溶剤の一例としては、たとえばアセトン、メチルエチルケトン、トルエン、プロピレングリコールメチルエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコール1−モノメチルエーテル2−アセテート、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ベンジルアルコール、プロピレンカーボネート、エチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ベンジルアルコール等の有機溶剤が挙げられる。有機溶剤は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
感光性接着剤樹脂組成物は溶剤を含むことが好ましい。この溶剤としては、感光性接着剤樹脂組成物の各成分を溶解可能なもので、且つ、各構成成分と化学反応しないものであれば特に制限なく用いることができる。このような有機溶剤の一例としては、たとえばアセトン、メチルエチルケトン、トルエン、プロピレングリコールメチルエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコール1−モノメチルエーテル2−アセテート、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ベンジルアルコール、プロピレンカーボネート、エチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ベンジルアルコール等の有機溶剤が挙げられる。有機溶剤は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
有機溶剤(D)は、感光性接着剤樹脂組成物中の非揮発成分全量の濃度が、5〜60質量%となるように用いられることが好ましい。この範囲とすることで、各成分を十分に溶解させることができ、また、良好な塗布性を担保することができる。
・界面活性剤(E)
感光性接着剤樹脂組成物は、界面活性剤(E)を含むことが好ましい。界面活性剤(E)を含むことにより、均一な樹脂膜を得ることができる。また、現像時の残渣やパターン浮き上がり防止が期待できる。界面活性剤は、たとえば、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、アルキル系界面活性剤、およびアクリル系界面活性剤等が挙げられる。
感光性接着剤樹脂組成物は、界面活性剤(E)を含むことが好ましい。界面活性剤(E)を含むことにより、均一な樹脂膜を得ることができる。また、現像時の残渣やパターン浮き上がり防止が期待できる。界面活性剤は、たとえば、フッ素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、アルキル系界面活性剤、およびアクリル系界面活性剤等が挙げられる。
界面活性剤(E)は、フッ素原子およびケイ素原子の少なくともいずれかを含む界面活性剤(e)を含むことが好ましい。これにより、均一な樹脂膜を得られること(塗布性の向上)や、現像性の向上に加え、接着強度の向上にも寄与する。
界面活性剤(e)としてより具体的には、フッ素原子およびケイ素原子の少なくともいずれかを含むノニオン系界面活性剤であることが好ましい。界面活性剤(e)として使用可能な市販品としては、例えば、DIC株式会社製の「メガファック」シリーズの、F−251、F−253、F−281、F−430、F−477、F−551、F−552、F−553、F−554、F−555、F−556、F−557、F−558、F−559、F−560、F−561、F−562、F−563、F−565、F−568、F−569、F−570、F−572、F−574、F−575、F−576、R−40、R−40−LM、R−41、R−94等の、フッ素を含有するオリゴマー構造の界面活性剤、株式会社ネオス製のフタージェント250、フタージェント251等のフッ素含有ノニオン系界面活性剤、ワッカー・ケミー社製のSILFOAM(登録商標)シリーズ(例えばSD 100 TS、SD 670、SD 850、SD 860、SD 882)等のシリコーン系界面活性剤が挙げられる。
界面活性剤(e)により、接着強度の向上が図れる理由については明らかではないが、推定される原因として、たとえば(i)膜表面が平滑になる結果、硬化膜を加熱押圧して接着する際の接着面積が増すこと、(ii)界面活性剤が樹脂膜(硬化膜)の表面に偏在することで、硬化膜の表面が熱で部分的に融解しやすくなること、等が考えられる。
界面活性剤(E)(好ましくは界面活性剤(e))の含有量は、感光性接着剤樹脂組成物の不揮発性成分の全量を基準として、通常0.01〜5質量%、好ましくは0.05〜3質量%、より好ましくは0.1〜3質量%、さらに好ましくは0.2〜3質量%、特に好ましくは0.3〜2質量%である。この範囲とすることで、上述の接着強度の向上の効果をより一層得ることが期待できる。
・密着助剤(F)
感光性接着剤樹脂組成物は、密着助剤(F)を含むことが好ましい。これにより、接着力の一層の向上を図ることができる。詳細なメカニズムは不明であるが、密着助剤(F)の密着性基(密着能を奏する官能基)は、加熱に対しても比較的安定であり、180〜250℃での硬化後も一定量の密着助剤(F)が硬化膜中に残存する結果、その残存した密着助剤(F)が接着力の向上に寄与すると考えられる。
感光性接着剤樹脂組成物は、密着助剤(F)を含むことが好ましい。これにより、接着力の一層の向上を図ることができる。詳細なメカニズムは不明であるが、密着助剤(F)の密着性基(密着能を奏する官能基)は、加熱に対しても比較的安定であり、180〜250℃での硬化後も一定量の密着助剤(F)が硬化膜中に残存する結果、その残存した密着助剤(F)が接着力の向上に寄与すると考えられる。
密着助剤(F)は、とくに限定されないが、たとえばアミノシラン、エポキシシラン、アクリルシラン、メルカプトシラン、ビニルシラン、ウレイドシラン、カルボン酸シラン(酸無水物感応型シランを含む)、またはスルフィドシラン等のシランカップリング剤を用いることができる。シランカップリング剤は、1種類を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、エポキシシラン(すなわち、1分子中に、エポキシ部位と、加水分解によりシラノール基を発生する基の両方を含む化合物)を用いることがより好ましい。
アミノシランとしては、たとえばビス(2−ヒドロキシエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、またはN−フェニル−γ−アミノ−プロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
エポキシシランとしては、たとえばγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、またはβ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
アクリルシランとしては、たとえばγ−(メタクリロキシプロピル)トリメトキシシラン、γ−(メタクリロキシプロピル)メチルジメトキシシラン、またはγ−(メタクリロキシプロピル)メチルジエトキシシラン等が挙げられる。
アクリルシランとしては、たとえばγ−(メタクリロキシプロピル)トリメトキシシラン、γ−(メタクリロキシプロピル)メチルジメトキシシラン、またはγ−(メタクリロキシプロピル)メチルジエトキシシラン等が挙げられる。
メルカプトシランとしては、たとえば3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
ビニルシランとしては、たとえばビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリエトキシシラン、またはビニルトリメトキシシラン等が挙げられる。
ウレイドシランとしては、たとえば3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
カルボン酸シラン(酸無水物感応型シランを含む)としては、信越化学工業社製の、商品名X−12−967C(化合物名:3−トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物)等が挙げられる。
スルフィドシランとしては、たとえばビス(3−(トリエトキシシリル)プロピル)ジスルフィド、またはビス(3−(トリエトキシシリル)プロピル)テトラスルフィド等が挙げられる。
密着助剤(F)の含有量は、感光性接着剤樹脂組成物の不揮発性成分の全量を基準として、通常0.01〜5質量%、好ましくは0.05〜3質量%である。この範囲とすることで、上述の接着強度の向上の効果をより一層得ることが期待できる。
・その他の添加剤
感光性接着剤樹脂組成物は、上記の成分に加え、必要に応じて、その他の添加剤を含んでもよい。その他の添加剤としては、酸化防止剤、シリカ等の充填材、増感剤、フィルム化剤等が挙げられる。
感光性接着剤樹脂組成物は、上記の成分に加え、必要に応じて、その他の添加剤を含んでもよい。その他の添加剤としては、酸化防止剤、シリカ等の充填材、増感剤、フィルム化剤等が挙げられる。
感光性接着剤樹脂組成物の調製方法は特に限定されず、一般的に公知の方法により製造することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用可能である。本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
以下、実施例を示すが、本発明は実施例に限定されるものではない。
1.実施例1〜8、比較例1
<感光性接着剤樹脂組成物の調製>
表1に示す組成の感光性接着剤樹脂組成物を調製した。
表1において、熱硬化性樹脂、硬化剤、感光剤、および密着助剤の量は、硬化剤の量を100質量部としたときの量である。また、界面活性剤の量は、感光性接着剤樹脂組成物中の不揮発成分の全量を基準とした量である。
有機溶剤の使用量は、組成物全量を基準としたときの非揮発成分の濃度が30質量%となるようにした。
<感光性接着剤樹脂組成物の調製>
表1に示す組成の感光性接着剤樹脂組成物を調製した。
表1において、熱硬化性樹脂、硬化剤、感光剤、および密着助剤の量は、硬化剤の量を100質量部としたときの量である。また、界面活性剤の量は、感光性接着剤樹脂組成物中の不揮発成分の全量を基準とした量である。
有機溶剤の使用量は、組成物全量を基準としたときの非揮発成分の濃度が30質量%となるようにした。
熱硬化性樹脂、硬化剤、感光剤、密着助剤、界面活性剤および有機溶剤としては、それぞれ以下を使用した。
・熱硬化性樹脂:以下構造のエポキシ樹脂(日本化薬株式会社製のノボラック型エポキシ樹脂「EPPN201」(化学式中のn≒5))
・硬化剤:以下構造のフェノール化合物(住友ベークライト株式会社製のノボラック型フェノール樹脂「PR−51470」(重量平均分子量:2200(ポリスチレン換算)))
・感光剤:CPI−310B(サンアプロ株式会社製、トリアリールスルホニウム塩)
・有機溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)または1,2−ジアセトキシプロパン(PGDA)(表1に記載)
・界面活性剤:メガファック R41(DIC株式会社製、フッ素原子含有ノニオン系界面活性剤、親油性基含有オリゴマー)、フタージェント250(株式会社ネオス製、フッ素含有ノニオン系界面活性剤)、SILFOAM SD 850(ワッカー・ケミー社製、シリコーン系界面活性剤)のいずれか(表1に使用量とあわせて記載)
・密着助剤:以下構造の化合物
<接着構造の作製>
以下手順により、基板同士の接着構造を作製した。
(1)厚さ0.725mmのシリコンウェハ上に、表1に示す感光性接着剤樹脂組成物をスピン塗布し、1μm厚の樹脂膜を形成した。
(2)上記の樹脂膜が形成されたウェハを、ホットプレートを用い、表1に記載の温度・時間プリベークした。
(3)上記プリベークしたウェハ上の樹脂膜をパターン露光後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を用いてスプレー現像した。そして、リンス液としてイソプロピルアルコール(IPA)を用いてリンス工程を行い、パターニングされた樹脂膜を有するウェハを得た。
(4)上記のパターニングされた樹脂膜を有するウェハを加熱し、パターニングされた樹脂膜を硬化させ、硬化膜を得た。加熱は窒素置換したオーブン(酸素濃度が100ppm以下)を用い、表1に記載の温度・時間とした。
(5)上記の硬化膜を有するウェハの、硬化膜がある部分を、ダイシングソーを用いて切り出し、10mm×10mm角の正方形の評価用基板(ボトムダイ)と、5mm×5mm角の正方形の評価用基板(トップダイ)を作製した。
(6)ステージ上に、上記のボトムダイを、硬化膜がある面を上にして静置した。そして、そのボトムダイの上に、トップダイを、ボトムダイの硬化膜とトップダイの硬化膜同士が密着するように配置した。
(7)上記の静置したボトムダイおよびトップダイの上下から加熱加圧した。このとき、下からの加熱温度は100℃に設定した。また、上からは、市販の半導体組立用ボンディングツールを用い、加熱したボンディングヘッドをトップダイに押し当てることで熱と圧力を加えた。ボンディングヘッドの温度は250〜370℃の間で適宜設定した。加熱加圧の時間は60秒とした。
なお、表1の「ボンディング条件」に記載の温度は、熱電対をトップダイとボトムダイの間に挟んで計測した温度であり、硬化膜が実際に加熱された温度を反映した数値である。
以下手順により、基板同士の接着構造を作製した。
(1)厚さ0.725mmのシリコンウェハ上に、表1に示す感光性接着剤樹脂組成物をスピン塗布し、1μm厚の樹脂膜を形成した。
(2)上記の樹脂膜が形成されたウェハを、ホットプレートを用い、表1に記載の温度・時間プリベークした。
(3)上記プリベークしたウェハ上の樹脂膜をパターン露光後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を用いてスプレー現像した。そして、リンス液としてイソプロピルアルコール(IPA)を用いてリンス工程を行い、パターニングされた樹脂膜を有するウェハを得た。
(4)上記のパターニングされた樹脂膜を有するウェハを加熱し、パターニングされた樹脂膜を硬化させ、硬化膜を得た。加熱は窒素置換したオーブン(酸素濃度が100ppm以下)を用い、表1に記載の温度・時間とした。
(5)上記の硬化膜を有するウェハの、硬化膜がある部分を、ダイシングソーを用いて切り出し、10mm×10mm角の正方形の評価用基板(ボトムダイ)と、5mm×5mm角の正方形の評価用基板(トップダイ)を作製した。
(6)ステージ上に、上記のボトムダイを、硬化膜がある面を上にして静置した。そして、そのボトムダイの上に、トップダイを、ボトムダイの硬化膜とトップダイの硬化膜同士が密着するように配置した。
(7)上記の静置したボトムダイおよびトップダイの上下から加熱加圧した。このとき、下からの加熱温度は100℃に設定した。また、上からは、市販の半導体組立用ボンディングツールを用い、加熱したボンディングヘッドをトップダイに押し当てることで熱と圧力を加えた。ボンディングヘッドの温度は250〜370℃の間で適宜設定した。加熱加圧の時間は60秒とした。
なお、表1の「ボンディング条件」に記載の温度は、熱電対をトップダイとボトムダイの間に挟んで計測した温度であり、硬化膜が実際に加熱された温度を反映した数値である。
<ガラス転移温度>
実施例1において、上記(1)〜(4)の工程により得られた試験片(硬化膜)に関し、熱機械分析装置(セイコーインスツル社製、TMA100)を用いて、測定温度範囲30℃〜350℃、昇温速度10℃/分の条件下で熱機械分析をおこなった。ガラス転移温度は190℃だった。
実施例1において、上記(1)〜(4)の工程により得られた試験片(硬化膜)に関し、熱機械分析装置(セイコーインスツル社製、TMA100)を用いて、測定温度範囲30℃〜350℃、昇温速度10℃/分の条件下で熱機械分析をおこなった。ガラス転移温度は190℃だった。
<評価>
上記で得られた基板同士の接着構造を用いて、以下評価を行った。
上記で得られた基板同士の接着構造を用いて、以下評価を行った。
・接着力の評価
上記の接着工程を通じて得られた接合構造のボトムダイ部分をステージ上に固定し、図2に示すように、横方向から徐々に力を加え、ボトムダイとトップダイが剥がれる、または、トップダイが破壊されるときの力を求めた。その値を、ボトムダイとトップダイとの接着面積(5×5mm2)で除し、単位面積あたりの「ダイシェア強度(単位:MPa)」として表1に記載した。なお、ダイシェア強度が1.0MPa以上であれば、実用上十分な強度で接着していると言える。
上記の接着工程を通じて得られた接合構造のボトムダイ部分をステージ上に固定し、図2に示すように、横方向から徐々に力を加え、ボトムダイとトップダイが剥がれる、または、トップダイが破壊されるときの力を求めた。その値を、ボトムダイとトップダイとの接着面積(5×5mm2)で除し、単位面積あたりの「ダイシェア強度(単位:MPa)」として表1に記載した。なお、ダイシェア強度が1.0MPa以上であれば、実用上十分な強度で接着していると言える。
・位置精度の評価
上記の接着工程を通じて得られた接合構造を観察し、ボトムダイとトップダイが、平行に、当初配置した位置からずれずに接着されているか否かを評価した。すなわち、ボトムダイとトップダイが、当初配置した位置からずれずに、電子デバイスの作製上問題ない程度に平行に接着された場合を「良」とし、そうでない場合を「不良」とした。
上記の接着工程を通じて得られた接合構造を観察し、ボトムダイとトップダイが、平行に、当初配置した位置からずれずに接着されているか否かを評価した。すなわち、ボトムダイとトップダイが、当初配置した位置からずれずに、電子デバイスの作製上問題ない程度に平行に接着された場合を「良」とし、そうでない場合を「不良」とした。
・パターニング性
感光性接着剤樹脂組成物のパターニング性を評価すべく、上記の接着力の評価および位置精度の評価とは別に、以下評価を行った。
直径200mmのシリコン基板(表面処理なし)上に、表1の実施例1〜8及び比較例1の感光性接着剤樹脂組成物をスピンコートし、120℃5分乾燥させて、膜厚1μmの樹脂膜を得た。
この樹脂膜に対し、i線ステッパーを用いて200mJ/cm2のパターン露光(直径100μmの円形パターン)を行い、その後、基板を3000rpmで回転させながら、2秒間、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を現像液として用いてスプレー現像した。
現像後に得られたパターンを観察し、円形パターンが良好に形成されている(開口している)ものを○、そうでないものを×とした。
感光性接着剤樹脂組成物のパターニング性を評価すべく、上記の接着力の評価および位置精度の評価とは別に、以下評価を行った。
直径200mmのシリコン基板(表面処理なし)上に、表1の実施例1〜8及び比較例1の感光性接着剤樹脂組成物をスピンコートし、120℃5分乾燥させて、膜厚1μmの樹脂膜を得た。
この樹脂膜に対し、i線ステッパーを用いて200mJ/cm2のパターン露光(直径100μmの円形パターン)を行い、その後、基板を3000rpmで回転させながら、2秒間、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を現像液として用いてスプレー現像した。
現像後に得られたパターンを観察し、円形パターンが良好に形成されている(開口している)ものを○、そうでないものを×とした。
表1に示す通り、実施例1〜8においては、基板同士を、十分な強度で、かつ、位置精度よく接着することができた。一方、上記<接着工程>の(7)の加熱温度が200℃であった比較例1においては、そもそも基板同士を接着することができなかった。
また、用いた感光性接着剤樹脂組成物は、パターニング性が良好であることが確認された。
また、用いた感光性接着剤樹脂組成物は、パターニング性が良好であることが確認された。
2.実施例1の変形例(実施例1a〜1f)
実施例1において、上記<接着工程>の(7)の加熱温度(基板間に熱電対を挟んで測定)を以下の表2記載の温度に変えた以外は、実施例1と同様に評価を行った。これらについても、以下表2に示すように、十分な強度で基板を接着することができ、位置精度高く基板同士を接着可能なことが示された。
実施例1において、上記<接着工程>の(7)の加熱温度(基板間に熱電対を挟んで測定)を以下の表2記載の温度に変えた以外は、実施例1と同様に評価を行った。これらについても、以下表2に示すように、十分な強度で基板を接着することができ、位置精度高く基板同士を接着可能なことが示された。
3.実施例3の変形例(実施例3a〜3d)
実施例3において、上記<接着工程>の(7)の加熱温度を以下の表3記載の温度に変えた以外は、実施例1と同様に評価を行った。これらについても、以下表3に示すように、十分な強度で基板を接着することができ、位置精度高く基板同士を接着可能なことが示された。
実施例3において、上記<接着工程>の(7)の加熱温度を以下の表3記載の温度に変えた以外は、実施例1と同様に評価を行った。これらについても、以下表3に示すように、十分な強度で基板を接着することができ、位置精度高く基板同士を接着可能なことが示された。
4.実施例6の変形例(実施例6a〜6d)
実施例6において、上記<接着工程>の(7)の加熱温度を以下の表4記載の温度に変えた以外は、実施例1と同様に評価を行った。これらについても、以下表4に示すように、十分な強度で基板を接着することができ、位置精度高く基板同士を接着可能なことが示された。
実施例6において、上記<接着工程>の(7)の加熱温度を以下の表4記載の温度に変えた以外は、実施例1と同様に評価を行った。これらについても、以下表4に示すように、十分な強度で基板を接着することができ、位置精度高く基板同士を接着可能なことが示された。
4.実施例8の変形例(実施例8a〜8d)
実施例8において、上記<接着工程>の(7)の加熱温度を以下の表5記載の温度に変えた以外は、実施例1と同様に評価を行った。これらについても、以下表5に示すように、十分な強度で基板を接着することができ、位置精度高く基板同士を接着可能なことが示された。
実施例8において、上記<接着工程>の(7)の加熱温度を以下の表5記載の温度に変えた以外は、実施例1と同様に評価を行った。これらについても、以下表5に示すように、十分な強度で基板を接着することができ、位置精度高く基板同士を接着可能なことが示された。
5.実施例8の更なる変形例(実施例8e〜8i)
実施例8において、界面活性剤SILFOAM SD 850の量を12000ppmとし、また、上記<接着工程>の(7)の加熱温度を以下の表6記載の温度に変えた以外は、実施例8と同様に評価を行った。これらについても、以下表6に示すように、十分な強度で基板を接着することができ、位置精度高く基板同士を接着可能なことが示された。
実施例8において、界面活性剤SILFOAM SD 850の量を12000ppmとし、また、上記<接着工程>の(7)の加熱温度を以下の表6記載の温度に変えた以外は、実施例8と同様に評価を行った。これらについても、以下表6に示すように、十分な強度で基板を接着することができ、位置精度高く基板同士を接着可能なことが示された。
6.トップダイを変更した実施例
実施例1および6において、<接着構造の作製>における(5)のトップダイを、硬化膜が形成されていないシリコンウェハ(5mm×5mm角)に変更し、その硬化膜が形成されていない基板と硬化膜とを加熱押圧した以外は、実施例1および6と同様にして接着構造を作製した。これらについても、ダイシェア強度1MPa以上の強度で接着されていることを確認した。
実施例1および6において、<接着構造の作製>における(5)のトップダイを、硬化膜が形成されていないシリコンウェハ(5mm×5mm角)に変更し、その硬化膜が形成されていない基板と硬化膜とを加熱押圧した以外は、実施例1および6と同様にして接着構造を作製した。これらについても、ダイシェア強度1MPa以上の強度で接着されていることを確認した。
7.組成物の組成(処方)やプロセス条件のバリエーションに関する実施例(実施例2−1〜2−9)
表7に示す組成の感光性接着剤樹脂組成物を調製した。
表7において、熱硬化性樹脂、硬化剤、感光剤、および密着助剤の量は、熱硬化性樹脂の量を100質量部としたときの量である。また、界面活性剤の量は、感光性接着剤樹脂組成物中の不揮発成分の全量を基準とした量である。
表7に示す組成の感光性接着剤樹脂組成物を調製した。
表7において、熱硬化性樹脂、硬化剤、感光剤、および密着助剤の量は、熱硬化性樹脂の量を100質量部としたときの量である。また、界面活性剤の量は、感光性接着剤樹脂組成物中の不揮発成分の全量を基準とした量である。
表7中の素材のうち、熱硬化性樹脂、硬化剤、感光材および密着助剤については、以下のとおりである。
・素材の明記が無いものは、実施例1〜8と同様の素材を用いた。
・素材の明記があるものについては、以下のものを用いた
感光材:Irgacuce290・・・カチオン系光重合開始剤(トリアリールスルフォニウム テトラキス−(ペンタフルオロフェニル)ボレート、BASF社製)
密着助剤:X−12−976C・・・3−トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物(信越化学工業社製)
・素材の明記が無いものは、実施例1〜8と同様の素材を用いた。
・素材の明記があるものについては、以下のものを用いた
感光材:Irgacuce290・・・カチオン系光重合開始剤(トリアリールスルフォニウム テトラキス−(ペンタフルオロフェニル)ボレート、BASF社製)
密着助剤:X−12−976C・・・3−トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物(信越化学工業社製)
また、表7中の素材のうち、界面活性剤および有機溶剤については、記載されているものを用いた。すなわち、「メガファック R41」「SILFOAM SD 850」および「PGMEA」は、それぞれ表1に記載のものと同様である。また、「フタージェント250」は、フッ素系界面活性剤(株式会社ネオス製)である。
<接着構造の作製>
表7に記載の各組成物を用いて、実施例1〜8と同様のプロセス評価を行った。ただし、プリベーク、硬化、加熱押圧の条件は、表7に記載のとおりとした。
評価結果も併せて表7に示す。
表7に記載の各組成物を用いて、実施例1〜8と同様のプロセス評価を行った。ただし、プリベーク、硬化、加熱押圧の条件は、表7に記載のとおりとした。
評価結果も併せて表7に示す。
表7より、様々なバリエーションの感光性接着剤樹脂組成物を用いた場合であっても、特定温度でのプリベーク工程、パターニング工程、特定温度で硬化膜を得る工程、および、特定温度で加熱押圧して接着構造を得る工程、の一連の工程により、ダイシェア強度や位置精度に関して良好な結果が得られることが示された。また、これら感光性接着剤樹脂組成物は、良好なパターニング性を示した。
10、10A 基板
20A 樹脂膜
20B パターニングされた樹脂膜
20C 硬化膜
30 ホットプレート
40 ステージ
100、100A 硬化膜付き基板
20A 樹脂膜
20B パターニングされた樹脂膜
20C 硬化膜
30 ホットプレート
40 ステージ
100、100A 硬化膜付き基板
Claims (15)
- 感光性接着剤樹脂組成物を用いて基板上に樹脂膜を形成する工程、
前記樹脂膜を60〜150℃でプリベークする工程、
前記プリベークされた樹脂膜を露光および現像してパターニングされた樹脂膜を得る工程、
前記パターニングされた樹脂膜を180〜250℃で硬化して硬化膜を得る工程、
前記硬化膜同士、または、前記硬化膜が形成されていない基板と前記硬化膜とを密着させて、210〜350℃で加熱しながら押圧し、前記硬化膜同士、または、前記硬化膜が形成されていない基板と前記硬化膜とが接着された構造を得る工程、
を含む、電子デバイスの製造方法。 - 請求項1に記載の電子デバイスの製造方法であって、
前記感光性接着剤樹脂組成物が、熱硬化性樹脂(A)と、感光剤(C)と、有機溶剤(D)とを含む感光性接着剤樹脂組成物である、電子デバイスの製造方法。 - 請求項2に記載の電子デバイスの製造方法であって、
前記熱硬化性樹脂(A)が、エポキシ樹脂(a)を含む、電子デバイスの製造方法。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法であって、
前記感光性接着剤樹脂組成物が、硬化剤(B)を含む感光性接着剤樹脂組成物である、電子デバイスの製造方法。 - 請求項4に記載の電子デバイスの製造方法であって、
前記硬化剤(B)が、フェノール化合物(b)を含む、電子デバイスの製造方法。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法であって、
前記感光性接着剤樹脂組成物が、フッ素原子およびケイ素原子の少なくともいずれかを含む界面活性剤(e)を含む感光性接着剤樹脂組成物である、電子デバイスの製造方法。 - 請求項6に記載の電子デバイスの製造方法であって、
前記感光性接着剤樹脂組成物に含まれる前記界面活性剤(e)の含有量が、前記感光性接着剤樹脂組成物の不揮発性成分の全量を基準として0.05〜3質量%である、電子デバイスの製造方法。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法であって、
前記感光性接着剤樹脂組成物が、密着助剤(F)を含有する感光性接着剤樹脂組成物である、電子デバイスの製造方法。 - 感光性接着剤樹脂組成物を用いて基板上に樹脂膜を形成する工程、
前記樹脂膜を60〜150℃でプリベークする工程、
前記プリベークされた樹脂膜を露光および現像してパターニングされた樹脂膜を得る工程、
前記パターニングされた樹脂膜を180〜250℃で硬化して硬化膜を得る工程、
前記硬化膜同士、または、前記硬化膜が形成されていない基板と前記硬化膜とを密着させて、210〜350℃で加熱しながら押圧し、前記硬化膜同士、または、前記硬化膜が形成されていない基板と前記硬化膜とが接着された構造を得る工程、
を含む電子デバイスの製造方法に用いられる感光性接着剤樹脂組成物であって、
熱硬化性樹脂(A)と、感光剤(C)と、有機溶剤(D)とを含む感光性接着剤樹脂組成物。 - 請求項9に記載の感光性接着剤樹脂組成物であって、
前記熱硬化性樹脂(A)が、エポキシ樹脂(a)を含む、感光性接着剤樹脂組成物。 - 請求項9または10に記載の感光性接着剤樹脂組成物であって、
さらに硬化剤(B)を含む感光性接着剤樹脂組成物。 - 請求項11に記載の感光性接着剤樹脂組成物であって、
前記硬化剤(B)が、フェノール化合物(b)を含む、感光性接着剤樹脂組成物。 - 請求項9〜12のいずれか1項に記載の感光性接着剤樹脂組成物であって、
フッ素原子およびケイ素原子の少なくともいずれかを含む界面活性剤(e)を含む、感光性接着剤樹脂組成物。 - 請求項13に記載の感光性接着剤樹脂組成物あって、
前記界面活性剤(e)の含有量が、前記感光性接着剤樹脂組成物の不揮発性成分の全量を基準として0.05〜3質量%である感光性接着剤樹脂組成物。 - 請求項9〜14のいずれか1項に記載の感光性接着剤樹脂組成物であって、
密着助剤(F)を含む、感光性接着剤樹脂組成物。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017060424 | 2017-03-27 | ||
JP2017060424 | 2017-03-27 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018164072A true JP2018164072A (ja) | 2018-10-18 |
Family
ID=63860372
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017219881A Pending JP2018164072A (ja) | 2017-03-27 | 2017-11-15 | 電子デバイスの製造方法、および、感光性接着剤樹脂組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2018164072A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200027032A (ko) * | 2017-08-28 | 2020-03-11 | 스미또모 베이크라이트 가부시키가이샤 | 네거티브형 감광성 수지 조성물, 반도체 장치 및 전자기기 |
-
2017
- 2017-11-15 JP JP2017219881A patent/JP2018164072A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200027032A (ko) * | 2017-08-28 | 2020-03-11 | 스미또모 베이크라이트 가부시키가이샤 | 네거티브형 감광성 수지 조성물, 반도체 장치 및 전자기기 |
KR102135599B1 (ko) | 2017-08-28 | 2020-07-20 | 스미또모 베이크라이트 가부시키가이샤 | 네거티브형 감광성 수지 조성물, 반도체 장치 및 전자기기 |
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