JP2020077876A - 仮貼り用接着剤、接着剤層、ウエハ加工体およびこれを用いた半導体装置の製造方法、リワーク溶剤、ポリイミド共重合体、ポリイミド混合樹脂、ならびに樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明は、(A2)一般式(1)で表されnが1以上15以下の自然数であるポリシロキサン系ジアミンの残基を含有し一般式(1)で表されnが16以上100以下の自然数であるポリシロキサン系ジアミンの残基を含有しないポリイミドおよび/もしくはその前駆体と、(B2)一般式(1)で表されnが16以上100以下の自然数であるポリシロキサン系ジアミンの残基を含有し一般式(1)で表されnが1以上15以下の自然数であるポリシロキサン系ジアミンの残基を含有しないポリイミドおよび/もしくはその前駆体を含むポリイミド混合樹脂であって、(A2)を40〜99.99重量%含有し、(B2)を0.01〜60重量%含有するポリイミド混合樹脂であることを特徴とする仮貼り用接着剤である。
また、本発明は、(a)樹脂(一般式(2)で表されるシロキサン重合体を除く)、ならびに、(b−1)一般式(2)で表されるシロキサン重合体および(b−2)一般式(3)で表される化合物のうち少なくともいずれかを含有する樹脂組成物であることを特徴とする仮貼り用接着剤である。
また、本発明は、本発明の仮貼り用接着剤を塗膜形成した接着剤層である。
また、本発明は、少なくとも酸二無水物残基とジアミン残基を有し、ジアミン残基に(A1)一般式(1)で表されnが1以上15以下の自然数であるポリシロキサン系ジアミンの残基および(B1)一般式(1)で表されnが16以上100以下の自然数であるポリシロキサン系ジアミンの残基の両方を含むポリイミド共重合体であって、(A1)の残基を40〜99.99モル%含有し、(B1)の残基を0.01〜60モル%含有するポリイミド共重合体である。
また、本発明は、(A2)少なくとも酸二無水物残基とジアミン残基を有し、一般式(1)で表されnが1以上15以下の自然数であるポリシロキサン系ジアミンの残基を含有し一般式(1)で表されnが16以上100以下の自然数であるポリシロキサン系ジアミンの残基を含有しないポリイミドおよび/もしくはその前駆体と、(B2)少なくとも酸二無水物残基とジアミン残基を有し、一般式(1)で表されnが16以上100以下の自然数であるポリシロキサン系ジアミンの残基を含有し一般式(1)で表されnが1以上15以下の自然数であるポリシロキサン系ジアミンの残基を含有しないポリイミドおよび/もしくはその前駆体、を含むポリイミド混合樹脂であって、(A2)を40〜99.99重量%含有し、(B2)を0.01〜60重量%含有するポリイミド混合樹脂である。
また、本発明は、(a)樹脂(一般式(2)で表されるシロキサン重合体を除く)、ならびに、(b−1)一般式(2)で表されるシロキサン重合体および(b−2)一般式(3)で表される化合物のうち少なくともいずれかを含有する樹脂組成物であって、(a)樹脂が少なくとも酸二無水物残基とジアミン残基を有し、ジアミン残基中に一般式(5)で表されるポリシロキサン系ジアミンの残基を含み、一般式(5)で表されるポリシロキサン系ジアミンの残基は、全ジアミン残基中40モル%以上であるポリイミド樹脂である樹脂組成物。
本発明のポリイミド共重合体は、ポリイミドを重合する際にジアミン成分として少なくとも(A1)一般式(1)で表されnが1以上15以下の自然数であるポリシロキサン系ジアミンと、(B1)一般式(1)で表されnが16以上100以下の自然数であるポリシロキサン系ジアミンとを用いて共重合させることにより作成することができる。自然数nの異なる2種類以上のポリシロキサン系ジアミンを含有することで、被着体となる基板上に接着剤層を形成する工程で、接着剤層の表面の接着性を低下することができるため、半導体回路形成基板と支持基板を接着し、その後、室温で温和な条件で機械的に力を加えて剥離することができる。また、後述するリワーク溶剤などを用いて室温の温和な条件で溶解させて剥離することもできる。
本発明のポリイミド混合樹脂は、(A2)一般式(1)で表されnが1以上15以下の自然数であるポリシロキサン系ジアミンの残基を含有し、一般式(1)で表されnが16以上100以下の自然数であるポリシロキサン系ジアミンの残基を含有しないポリイミドおよび/またはその前駆体の重合液または粉体と、(B2)一般式(1)で表されnが16以上100以下の自然数であるポリシロキサン系ジアミンの残基を含有し、一般式(1)で表されnが1以上15以下の自然数であるポリシロキサン系ジアミンの残基を含有しないポリイミドおよび/またはその前駆体の重合液または粉体を混合することで作成することができる。
ポリシロキサン系ジアミンの平均分子量は、ポリシロキサン系ジアミンのアミノ基の中和滴定をすることによりアミノ基当量を算出し、このアミノ基当量を2倍することで求めることができる。例えば、試料となるポリシロキサン系ジアミンを所定量採取してビーカーに入れ、これを所定量のイソプロピルアルコール(以下、IPAとする。)とトルエンの1:1混合溶液に溶解し、この溶液に撹拌しながら0.1N塩酸水溶液を滴下していき、中和点となったときの0.1N塩酸水溶液の滴下量からアミノ基当量を算出することができる。このアミノ基当量を2倍した値が平均分子量である。
(b−2)一般式(3)で表される化合物を含有することで、接着剤層と支持基板の接着性を上げることができるため、耐熱性が向上し、半導体回路形成基板と支持基板を貼り合せた後の素子加工工程中で接着剤層にボイドが発生することを抑制することができる。
一般式(6)で示される溶媒は、具体的には、プロピレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジプロピルエーテル、ジプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールジ−t−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルが挙げられるが、これに限定されない。
(A)アミン系溶媒には、イミド基を開環させリワーク溶剤に溶解しやすくする効果があり、洗浄時間を短縮することができる。イミド基を開環させるには、1級アミン、2級アミンを含むアミン系溶剤が好ましく、具体的にはモノメタノールアミン、ジメタノールアミン、モノエタノールアミン、ジメタノールアミン、ジメチルアミン、モノプロパノールアミン、イソプロパノールアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、などが挙げられるが、これに限定されない。より好ましくは1級アミンを含むアミン系溶剤であり、具体的にはモノメタノールアミン、モノエタノールアミン、モノプロパノールアミン、イソプロパノールアミン、イソプロピルアミンなどが挙げられるが、これに限定されない。
下記合成例1および26〜32に記載のポリアミド酸樹脂溶液(PA1、PA26〜32)を厚さ18μmの電解銅箔の光沢面に厚さ20μmになるようにバーコーターで塗布後、80℃で10分、150℃で10分乾燥し、さらに窒素雰囲気下250℃で10分加熱処理を行って、ポリイミドに変換し、ポリイミド積層銅箔を得た。次に得られたポリイミド積層銅箔の銅箔を塩化第2鉄溶液で全面エッチングし、ポリイミドの単膜を得た。
上記で得られたポリイミドの単膜約15mgをアルミ製標準容器に詰め、熱重量分析装置TGA−50(島津製作所(株)製)を用いて測定した。測定条件は、60℃で30分保持した後、昇温速度5℃/分で500℃まで昇温した。
各製造例で得られたポリアミド酸樹脂溶液を23℃で保存し、液の分離性を肉眼で観察した。評価基準は下記のとおりである。
A:1〜2週間の間に分離が生じた
B:1週間以内に分離が生じた
C:3日以内に分離が生じた。
厚さ750μmの8インチシリコンウエハ(信越化学工業(株)社製)上に、各製造例で得られたポリアミド酸樹脂溶液を乾燥、イミド化後の厚みが20μmになるようにスピンコーターで回転数を調整して塗布し、120℃で10分熱処理して乾燥した後、350℃で1時間熱処理して完全にイミド化を行い、接着剤層積層シリコン基板を得た。
B:1cm以下のサイズのボイド有り
C:1cm以上のサイズのボイド有り。
上記で接着性評価をしたガラス基板積層シリコン基板を350℃で2時間熱処理した後、ガラス側から肉眼で観察し、ボイドの有無を評価した。評価基準は下記のとおりである。
B:1cm以下のサイズのボイド有り
C:1cm以上のサイズのボイド有り。
上記で耐熱性評価をしたガラス基板積層シリコン基板をグラインダーDAG810(DISCO製)にセットし、シリコン基板を厚み100μmまで研磨した。グライディング後のシリコン基板を肉眼で観察し、割れ、クラックなどの有無を評価した。
1.室温での機械剥離法
上記でバックグライディングしたガラス基板積層シリコン基板のシリコン基板にダイシングフレームを用いてダイシングテープを貼り、このダイシングテープ面を真空吸着によって吸着盤にセットした後、室温でガラス基板の一点をピンセットで持ち上げることでガラス基板を剥離した。
上記8インチ無アルカリガラス基板に溶剤通過のための穴を設けた基板を用いてガラス基板積層シリコン基板を作成した。その後、製造例47で得たリワーク溶剤に23℃10分間の条件で浸した後、基板を素手で剥離した。
上記で剥離したシリコン基板に付着している接着剤層を製造例46で得たリワーク溶剤で23℃10分間の条件でリワークし、溶解性を肉眼で観察した。評価基準は下記のとおりである。
B:溶解するが、基板上に残渣が残る
C:溶解しない。
製造例10〜45で得られたポリアミド酸樹脂溶液を23℃で保存し、無機粒子の沈降有無を肉眼で観察した。評価基準は下記のとおりである。
A:2〜4週間の間に沈降が生じた
B:2週間以内に沈降が生じた
C:1週間以内に沈降が生じた。
試料となるポリシロキサン系ジアミン5gをビーカーに採取し、ここに、IPA:トルエンが1:1の混合溶液を50mL入れ溶解した。次に、京都電子工業(株)製の電位差自動測定装置AT−610を用い、0.1N塩酸水溶液を撹拌しながら滴下し、中和点となる滴下量を求めた。得られた0.1N塩酸水溶液の滴下量から下式(7)を用いて平均分子量を算出した。
2×〔10×36.5×(滴下量(g))〕/5=平均分子量 (7)
次に、用いたポリシロキサン系ジアミンがn=1であった場合およびn=10であった場合の分子量を化学構造式から計算し、nの数値と分子量の関係を一次関数の関係式として求めた。この関係式に上記平均分子量をあてはめ、nの平均値を求めた。
ODPA:3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物
PMDA:ピロメリット酸二無水物
BSAA:4,4’−[(イソプロピリデン)ビス(p−フェニレンオキシ)]ジフタル酸二無水物
SiDA:1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス(3−アミノプロピル)ジシロキサン(分子量:248、式(1)においてn=1)
APPS1:α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリジメチルシロキサン(平均分子量:400、式(1)においてn=3)
APPS2:α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリジメチルシロキサン(平均分子量:860、式(1)においてn=9)
APPS3:α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリジメチルシロキサン(平均分子量:1600、式(1)においてn=19)
APPS4:α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリジメチルシロキサン(平均分子量:3000、式(1)においてn=37)
APPS5:α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリジメチルシロキサン(平均分子量:4400、式(1)においてn=57)
44DAE:4,4’−ジアミノジフェニルエーテル
APB:1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン
DABS:4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジアミノフェニルスルホン
FDA:9,9−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)フルオレン
BAHF:4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジアミノフェニルヘキサフルオロプロパン
MEK−ST−40:有機溶剤分散シリカ(溶剤:MEK シリカ:40wt%)(日産化学工業(株)製)
DMM:ジプロピレングリコールジメチルエーテル
DPMNP:ジプロピレングリコールメチル−n−プロピルエーテル
EDM:ジエチレングリコールメチルエチルエーテル
DPM:ジプロピレングリコールメチルエーテル
KBM−1003:ビニルシラン(信越化学工業(株)製)。
温度計、乾燥窒素導入口、温水・冷却水による加熱・冷却装置、および、撹拌装置を付した反応釜に、APPS2 602.0g(0.7mol)、44DAE 60.1g(0.3mol)をDMM 972.3gと共に仕込み、溶解させた後、ODPA 310.2g(1mol)を添加し、室温で1時間、続いて60℃で5時間反応させて、50重量%のポリアミド酸溶液PA1を得た。得られたポリアミド酸のガラス転移温度と1%重量減少温度を測定し、表4にまとめた。
酸二無水物、ジアミンの種類と仕込量を表1〜表4のように変えた以外は製造例1と同様の操作を行い、50重量%のポリアミド酸溶液(PA2〜PA32)を得た。PA26〜PA32のポリアミド酸のガラス転移温度と1%重量減少温度を測定測定し、表4にまとめた。
温度計、乾燥窒素導入口、温水・冷却水による加熱・冷却装置、および、撹拌装置を付した反応釜に、APPS3 1600.0g(1.0mol)をDMM 1896.2gと共に仕込み、溶解させた後、無水フタル酸296.2g(2.0mol)を添加し室温で1時間、続いて60℃で5時間反応させて、50重量%のシロキサン化合物溶液((b−1)−1)を得た。
シロキサンジアミンと無水フタル酸系化合物の種類と仕込量を表5のように変えた以外は製造例1と同様の操作を行い、50重量%のシロキサン化合物溶液((b−1)−2、(b−1)−3)を得た。
500mlのフラスコにヘキサン500gを入れ、これにアミノフェニルトリメトキシシラン(3−アミノフェニルトリメトキシシランと4−アミノフェニルトリメトキシシランが6:4の重量比で混合されているもの)21.33g(0.1mol)を加えた。ついで、無水酢酸10.21g(0.1mol)をゆっくり滴下し、室温で3時間反応させた。沈殿物を濾別して乾燥し、得られた合成物をAcAPMSとした。AcAPMSの構造を下記に示す。
撹拌装置を付した反応釜に、合成例1で得たポリアミド酸溶液(PA1)99.99g、合成例25で得たポリアミド酸溶液(PA25)0.01gを共に仕込み、室温で2時間撹拌して、接着剤樹脂組成物(PB1)を得た。
ポリアミド酸溶液の種類、仕込量を表6のように変えた以外は製造例1と同様の操作を行い、接着剤樹脂組成物(PB2〜9)を得た。
撹拌装置を付した反応釜に、合成例12で得たポリアミド酸溶液(PA12)100g、フィラー溶液であるMEK−ST−40 1.25gを共に仕込み、室温で2時間撹拌して、接着剤樹脂組成物(AH1)を得た。
ポリアミド酸溶液の種類、仕込量を表7のように変えた以外は製造例10と同様の操作を行い、接着剤樹脂組成物(AH2〜5)を得た。
撹拌装置を付した反応釜に、合成例1で得たポリアミド酸溶液(PA1)200.0g、APPS5の50wt%溶液(溶媒:DMM)10.0g、合成例33で得たAcAPMS5.0g、フィラー溶液であるMEK−ST−40 12.0gを共に仕込み、室温で2時間撹拌して、接着剤樹脂組成物(AH6)を得た。
(a)樹脂、(b−1)一般式(2)化合物、(b−2)一般式(3)化合物、MEK−ST−40の仕込量を表8のように変えた以外は製造例15と同様の操作を行い、接着剤樹脂組成物(AH7〜36)を得た。
撹拌装置を付した反応釜に、モノエタノールアミン30g、DMM30g、N−メチル−2−ピロリドン30gを仕込み、室温で1時間撹拌して、リワーク溶剤を得た。
厚さ750μmの8インチシリコン基板(信越化学工業(株)社製)上に、合成例3で得られたポリアミド酸溶液(PA3)を乾燥、イミド化後の厚みが20μmになるようにスピンコーターで回転数を調整して塗布し、120℃で10分熱処理して乾燥した後、350℃で1時間熱処理して完全にイミド化を行い、接着剤層積層シリコン基板を得た。
ポリアミド酸樹脂組成物を表9、表10のごとく変えた以外は、実施例1と同様の操作を行い、ガラス基板積層シリコン基板を得た。
ポリアミド酸樹脂組成物を表8、表9のごとく変えた以外は、実施例1と同様の操作を行い、ガラス基板積層シリコン基板を得た。
ポリアミド酸樹脂組成物を表11〜表13のごとく変えた以外は、実施例1と同様の操作を行い、ガラス基板積層シリコン基板を得た。
ポリアミド酸樹脂組成物を表11〜表13のごとく変えた以外は、実施例1と同様の操作を行い、ガラス基板積層シリコン基板を得た。
Claims (11)
- 少なくとも酸二無水物残基とジアミン残基を有し、ジアミン残基に(A1)一般式(1)で表されnが1以上15以下の自然数であるポリシロキサン系ジアミンの残基および(B1)一般式(1)で表されnが16以上100以下の自然数であるポリシロキサン系ジアミンの残基の両方を含むポリイミド共重合体であって、(A1)の残基を40〜99.99モル%含有し、(B1)の残基を0.01〜60モル%含有するポリイミド共重合体であることを特徴とする仮貼り用接着剤。
- さらに(c)溶媒を含有する請求項1に記載の仮貼り用接着剤。
- 前記(c)溶媒が、SP値が7.5〜9.0の溶媒を含有する請求項2に記載の仮貼り用接着剤。
- さらに無機微粒子を含有する請求項1〜4のいずれかに記載の仮貼り用接着剤。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の仮貼り用接着剤を塗膜形成した接着剤層。
- 半導体回路形成基板と支持基板とが少なくとも請求項6に記載の接着剤層を介して接合されたウエハ加工体。
- 半導体回路形成基板と支持基板とが、請求項6に記載の接着剤層を介して接合されたウエハ加工体。
- 請求項7または8に記載のウエハ加工体を用いる半導体装置の製造方法であって、前記半導体回路形成基板を薄く加工する工程、前記ウエハ加工体の前記半導体回路形成基板をデバイス加工する工程、前記ウエハ加工体の前記半導体回路形成基板を支持基板から剥離する工程、および前記ウエハ加工体から剥離した前記半導体回路形成基板または前記ウエハ加工体の前記支持基板に付着した接着剤層を溶剤で洗浄する工程、の少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項9に記載の半導体回路形成基板を薄く加工する工程が、半導体回路形成基板の厚みを1μm以上100μm以下に加工する工程を含む半導体装置の製造方法。
- 少なくとも酸二無水物残基とジアミン残基を有し、ジアミン残基に(A1)一般式(1)で表されnが1以上15以下の自然数であるポリシロキサン系ジアミンの残基および(B1)一般式(1)で表されnが16以上100以下の自然数であるポリシロキサン系ジアミンの残基の両方を含むポリイミド共重合体であって、(A1)の残基を40〜99.99モル%含有し、(B1)の残基を0.01〜60モル%含有するポリイミド共重合体。
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