JP7016091B1 - 保護膜形成用組成物の使用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態に記載の組成物は、レーザー加工等における対象物表面への保護膜形成用組成物や、非金属材料の平面研磨や金属材料の研削加工を行う際における被加工物の台座への仮固定組成物等として好適に利用される。組成物は、酢酸ビニルと(メタ)アクリル系単量体とを共重合して得られた酢酸ビニル系共重合体をけん化してなるビニルアルコール系共重合体を含有する。
ビニルアルコール系共重合体は、酢酸ビニルと(メタ)アクリル系単量体とを共重合して得られた酢酸ビニル系共重合体をけん化してなる。
酢酸ビニル単量体は、組成物を対象物に塗布し、対象物の表面に硬化膜を形成したときに、硬化膜に粘着性を発現させるために用いられる。また、酢酸ビニル単量体は、硬化膜の使用後において、温水をかけるだけで硬化膜を対象物の表面から容易に剥離できるようにするために用いられる。
その塩またはそのエステル;ビニルトリメトキシシランなどのビニルシリル化合物;酢酸イソプロペニルなどが挙げられる。このような他の単量体の共重合量は、通常、5モル%以下である。
(メタ)アクリル系単量体は、保護膜に耐熱性を付与するために用いられる。
本実施形態において、ビニルアルコール系共重合体のけん化度の下限は、60モル%以上であることが好ましく、65モル%以上であることがより好ましく、70モル%以上であることがさらに好ましい。けん化度が低すぎると、ビニルアルコール系重合体の温水への溶解性が不十分であり、組成物の硬化膜に温水をかけても、硬化膜を対象物の表面から除去できない可能性があるため、好ましくない。
ビニルアルコール系共重合体の重量平均分子量の下限は、10,000以上であることが好ましく、13,000以上であることがより好ましく、15,000以上であることがさらに好ましい。重量平均分子量が小さすぎると、硬化物が十分な引張強度を有しない可能性があるため、好ましくない。
ビニルアルコール系重合体の製造方法は、特に限定されるものではない。例えば、当該製造方法は、酢酸ビニルと複数のエチレン性二重結合を有する多官能単量体とを共重合させてビニルエステル系共重合体を得る共重合工程と、当該ビニルエステル系共重合体をけん化するけん化工程とを含む。
重合の方法としては、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法などが挙げられる。重合は、無溶媒又はアルコール系溶媒の存在下で行うことができる。中でも、無溶媒の塊状重合法又はアルコール系溶媒を用いた溶液重合法が好適である。アルコール系溶媒は特に限定されず、メタノール、エタノール、プロパノールなど用いることができる。これらは単独又は2種類以上を組み合わせて用いてもかまわない。重合の方式は特に限定されず、回分重合、半回分重合、連続重合、半連続重合のいずれでもよい。
ビニルアルコール系共重合体のけん化方法としては、従来から公知のアルカリ触媒又は酸触媒を用いたけん化方法を使用することができる。中でも、ビニルアルコール系共重合体のメタノール溶液又はビニルアルコール系共重合体のメタノール、水、酢酸メチルなどの混合溶液に水酸化ナトリウムなどのアルカリを加えて、撹拌して混合しながら、加アルコール分解する方法が、工業的に好ましい。
必要に応じて、未硬化状態の組成物は、ビニルアルコール系共重合体が水系溶媒に溶かされた状態にあってもよい。水系溶媒とは、水、水に可溶な有機溶媒、又はこれらの混合溶媒をいう。水に可溶な有機溶媒として、アルコール、エステル類、多価アルコール誘導体等が挙げられる。
組成物は、ビニルアルコール系共重合体及び水系溶媒のほか、他の成分を含んでいてもよい。
レーザー光吸収剤は、硬化膜にレーザーが照射されたときに硬化膜が熱分解されるのを防ぐために用いられる。レーザー光吸収剤としては、特に限定されず、例えば、紫外線吸収剤、色素、染料等が挙げられ、水系溶媒に溶解可能であることが好ましい。
可塑剤は、硬化膜の水洗性を高めるために使用される。また、可塑剤の使用により、レーザー光照射等によるビニルアルコール系共重合体の炭化を抑制できるという利点もある。
界面活性剤は、塗布性を高め、さらには組成物の未硬化状態での保存安定性を高めるために使用される。界面活性剤は、水溶性であれば、ノニオン系、カチオン系、アニオン系、両性系の任意の界面活性剤を使用することができる。
[固形分量]
未硬化の組成物に含まれる固形分量は、溶液が適度な塗布性を有する範囲であれば、特に限定されない。
組成物のpHは、特に限定されないが、組成物を塗布する基体の損傷を防ぐため、pHの下限は、5以上であることが好ましく、6以上であることがより好ましく、6.5以上であることがさらに好ましい。また、pHの上限は、9以下であることが好ましく、8以下であることがより好ましく、7.5以下であることがさらに好ましい。
組成物の粘度は、組成物の用途等に応じて適宜選択でき、特に限定されない。対象物表面に組成物を塗布したときに、垂れ等が生じるのを防止し、乾燥後の膜厚(保護膜の厚み)調整を容易にする観点から、粘度の下限は、10mPa・s以上であることが好ましく、20mPa・s以上であることがより好ましく、30mPa・s以上であることがさらに好ましい。
本実施形態において、K値とは、分子量と相関する粘性特性値をいい、B型回転粘度計により測定される相対粘度値(25℃)を以下のFikentscherの式に適用して算出するものとする。
K=(1.5logη-1)/(0.15+0.003c)+(300clogη+(c+1.5clogη)2)1/2/(0.15c+0.003c2)
組成物の粘着力は、JIS K 6850に準拠した方法により測定される引張せん断接着強さによって評価できる。
本実施形態において、組成物の耐熱性を重量損失によって数値化するものとする。本実施形態に記載の組成物を100℃で60分間静置し、30℃まで自然冷却した後、常圧の窒素ガス雰囲気下で30℃から300℃まで10℃/minの昇温速度で熱重量分析すると、300℃での組成物の重量損失が30℃での組成物の重量に対し3.0%以下である。
組成物の製造方法は、特に限定されない。例えば、ビニルアルコール系共重合体、水系溶媒、及び必要に応じて他の成分を混合することによって組成物が得られる。混合は、常温で行ってもよいし、加熱しながら行ってもよい。また、混合は、撹拌しながら行ってもよい。なお、組成物中の各成分の添加順序は、特に限定されない。
以下、本実施形態の組成物の使用方法について説明する。
使用方法の一例として、レーザー加工、微細穴加工、及びプリント配線の平坦加工が行われる被加工物の加工面に保護膜を形成し、被加工物を適切に保護することが挙げられる。本使用方法は、被加工物の加工面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、保護膜を介して加工面に加工を施す加工工程と、加工が施された被加工物を80℃以上の洗浄液で洗浄する洗浄工程とを含む。
保護膜形成工程は、被加工物の加工面に、上述した組成物をコーティングし、加工面に保護膜を形成する工程である。
加工工程は、保護膜を介して加工面に加工を施す工程である。
図1は、第1被加工物1の第1加工面1Aに第1保護膜2が形成された状態で被加工物1にレーザー加工を施したときの模式図である。
図2は、下穴Hが開けられた第2被加工物11の第2加工面11Aから第2加工面11Aに対向する対向面11Bに向けてドリル50を用いて第2被加工物11の下穴Hの箇所を切削し、第2被加工物11に微細穴加工を施すときの模式図である。
本実施形態に記載の組成物を、プリント配線の平坦加工技術に応用することができる。第3被加工物は、配線基板と、配線基板の表面に施された配線部とを備える。第3被加工物は、配線部の厚さの分だけ凹凸がある状態であるが、配線部の厚さは、できるだけ薄い方が好ましい。
洗浄工程は、加工が施された被加工物を60℃以上の洗浄液で洗浄し、加工面から保護膜を除去する工程である。この工程を経ることで、保護膜を、デブリとともに容易に洗浄でき、レーザー加工、微細穴加工、及びプリント配線の平坦加工が施された被加工物を、デブリがない状態で供給することができる。
使用方法の他の一例として、蒸着処理における防着板の表面に保護膜を形成し、防着板の表面に蒸着反応の反応生成物が堆積するのを防ぐことが挙げられる。
保護膜形成工程は、本実施形態に記載の組成物を蒸着装置の防着板にコーティングし、防着板の表面に保護膜を形成する工程である。
洗浄工程は、蒸着反応の反応生成物が堆積することによって形成されるデポ膜及び保護膜が表面に形成された防着板を60℃以上の洗浄液で洗浄し、防着板の表面からデポ膜及び保護膜を除去する工程である。この工程を経ることで、保護膜を洗浄液に溶解させて保護膜を除去できるとともに、デポ膜を膜の状態のまま防着板から剥離することができる。そして、剥離されたデポ膜は、蒸着反応の原料として再利用可能であるため、リサイクル金属の高品質化と回収率向上に寄与し得る。
非金属材料への平面研磨加工や、金属材料への研削加工を行う際、非金属材料や金属材料による被加工物は、台座上にいったん仮固定される。本実施形態に記載の組成物は、当該仮固定の用途に使用することもできる。仮固定の方法は、上述した組成物を台座上に塗布し、台座上に被加工物を仮固定する仮固定工程と、台座上に仮固定された被加工物を平面研磨及び/又は金属研削に供する加工工程と、被加工物と台座との間の仮固定面を80℃以上の温水に供し、被加工物を台座から剥離する剥離工程とを含む。
仮固定工程は、本実施形態に記載の仮固定組成物を台座上に塗布し、仮固定組成物を介して台座上に被加工物を仮固定する工程である。
必須の態様ではないが、仮固定の方法は、台座上に被加工物を仮固定可能な仮接合装置(Temporary Bonder、TBとも称する。)を用いる方法であることが好ましい。仮接合装置は、本実施形態に記載の仮固定組成物を台座上に塗布し、仮固定組成物を介して台座上に被加工物を仮固定する工程を実施可能であれば特に限定されず、従来技術の仮接合装置及び/又は仮接合システム(Temporary Bonding System)でよい。
加工工程は、台座上に仮固定された被加工物を平面研磨及び/又は金属研削に供する工程である。
剥離工程は、少なくとも被加工物と台座との間に形成される仮固定層を80℃以上の水系材料に供し、被加工物を台座から剥離する工程である。
必須の態様ではないが、仮固定の方法は、台座上に仮固定された被加工物を台座から剥離可能な剥離装置(Debonder、DBとも称する。)を用いて剥離工程を行う方法であることが好ましい。剥離装置は、剥離工程を実施可能であれば特に限定されず、従来技術の剥離装置及び/又は剥離システム(Debonding System)でよい。
以下、本実施形態の組成物を用いた仮固定の方法に関する具体的態様の一例として、台座上に半導体ウェーハ(被加工物)を仮固定して半導体製品を製造する手順を示す。台座は、半導体ウェーハを支持可能であれば特に限定されず、例えば、シリコン、ガラス、及び/又はサファイア等でよい。組成物が紫外線照射により硬化する紫外線硬化組成物である場合、台座は、ガラス及びサファイア等によって例示される紫外線を透過可能な台座であることが好ましい。
必須の態様ではないが、半導体ウェーハ21に前処理を施す前処理工程(図5のステップS1)を行うことが好ましい。前処理は、半導体ウェーハに施す処理であれば特に限定されない。
台座Bの少なくとも仮固定層22を形成する一方の面に本実施形態の樹脂組成物による仮固定層22を形成する仮固定層形成工程(図5のステップS2)を行う。仮固定層形成工程を行うことにより、台座B上に粘着性を有する仮固定層22が形成される。
台座Bの仮固定層22がある面と半導体ウェーハ21の仮固定する面21aとが対向するよう、台座B上に半導体ウェーハ21を配置する位置合わせ工程(図5のステップS3)を行う。位置合わせ工程により、台座Bと半導体ウェーハ21とが、台座Bの仮固定層22がある面と半導体ウェーハ21の仮固定する面21aとが対向する仮固定に適した所定の位置関係で配置される。位置合わせ工程を行う方法は、特に限定されず、例えば、上述の仮接合装置を用いる方法等でよい。
台座Bの仮固定層22がある面と半導体ウェーハ21の仮固定する面21aとを重ね合わせて台座Bと半導体ウェーハ21とを仮固定層22を介して仮固定する仮接合工程(図5のステップS4)を行う。仮接合工程により、半導体ウェーハ21が台座B上に仮固定される。これにより、各種の加工において半導体ウェーハ21が破損するリスクを軽減し得る。仮接合工程を行う方法は、特に限定されず、例えば、上述の仮接合装置を用いる方法等でよい。
仮固定された半導体ウェーハ21について、半導体ウェーハ21の仮固定層22を形成する面21aに対して反対側にある他方の面21bを平面研磨する平面研磨工程(図6のステップS5)を行うことが好ましい。平面研磨工程を行うことにより、より薄型の半導体製品を製造できる。より薄型の半導体製品を2.5次元積層パッケージ技術、3次元積層パッケージ技術等を用いて積層することにより、半導体製品の集積度をよりいっそう高め得る。
仮固定された半導体ウェーハ21について、半導体ウェーハ21の面21b上に感光性物質層R(図6の符号R21-R24等)及び/又は半導体酸化膜O(図6の符号O21-O24等)を含む第2の回路パターンC2を形成する回路形成工程(図6のステップS6)を行うことが好ましい。回路形成工程を行うことにより、面21b上に第2の回路パターンC2を有する半導体製品を製造できる。
加工工程が含む工程として、平面研磨工程及び回路形成工程を例示したが、加工工程が含む工程はこれらの工程に限定されず、貫通ビア(Through Silicon Via、TSVとも称する。)を形成する貫通ビア形成工程、半導体ウェーハ21上にパワーデバイス(電源デバイスとも称する。)を形成するパワーデバイス形成工程、半導体ウェーハ21上に機械要素部品、センサ、及び/又はアクチュエータ等を形成する機械要素形成工程、半導体ウェーハ21上に発光ダイオード(light emitting diode、LEDとも称する。)を形成する発光ダイオード形成工程等の半導体製品製造に関する各種工程の1以上を含んでもよい。
半導体ウェーハ21と台座Bとの間に形成される仮固定層22を80℃以上の水系材料(「洗浄液」とも称する。)Wに供し、半導体ウェーハ21を台座Bから剥離する剥離工程(図7のステップS7)を行う。剥離工程を行うことにより、台座Bから剥離した半導体ウェーハ21を半導体製品に加工し、提供し得る。
剥離した半導体ウェーハ21の少なくとも一方の面21aを80℃以上の洗浄液Wで洗浄する洗浄工程(図7のステップS8)を行うことが好ましい。洗浄工程を行うことにより、半導体ウェーハ21から仮固定層22を除去できる。本実施形態の組成物は、80℃以上の洗浄液Wで洗浄可能であるため、半導体ウェーハ21から仮固定層22を容易に除去できる。
〔試料の調製〕
[組成物の調製]
表1に記載の組成物を調製した。
物理蒸着装置(PVD装置;Physical Vapor Deposition)に用いる防着板の表面全体に組成物を塗布し、乾燥させることで、防着板の表面に硬化膜を形成させた。防着板の形状は、図8のとおりであり、表面全体が凹凸形状であるとともに、略中央の一側方に穴が設けられていた。また、防着板の材質は、SUS304であった。
表面全体に硬化膜が形成された防着板を物理蒸着装置(PVD装置)の所定位置に装着し、蒸着処理を行った。蒸着は、酸化インジウムスズ(ITO)、銅、白金の3種類で行った。防着板の表面には、蒸着反応の反応生成物が堆積する。これによって、防着板の表面にデポ膜が形成された。デポ膜形成後の防着板全体を、それぞれ実施例1~3に係る各試料とした。実施例1~3の詳細を表3に示す。
[硬化膜の粘着力]
硬化膜の粘着力は、硬化後におけるJIS K 6850に準拠した方法により測定される23.5℃におけるSUS304に対する引張せん断接着強さによって評価した。評価は、埼玉県産業技術総合センターにて行った。
硬化膜の耐熱性は、熱重量分析(TGA;Thermal Gravimetric Analysis)によって評価した。試験例で得た組成物を100℃で60分加熱して、硬化物を得た。得られた硬化物を30℃まで自然冷却した後、示差熱熱重量同時測定装置(装置名:TGA Q500,ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社社製)を用いて、常圧の4N5 N2ガス、流量60ml/minの雰囲気下で、温度範囲30℃から800℃、昇温速度10℃/分の条件で測定することにより、組成物の重量損失を測定した。結果を図9に示す。
図4に示した洗浄槽61の内部に80℃の温水を入れ、実施例1~3に係る試料をそれぞれ温水に浸した。そして、高周波電力供給装置62から振動子63に高周波電力を供給した。実施例1~3のいずれについても、高周波電力を供給してから5分後には、デポ膜が防着板から剥がれ、また、デポ膜は膜の状態を保っていた。また、デポ膜、防着板のいずれについても糊残りがなかった。
1A 第1加工面
2 第1保護膜
11 第2被加工物
11A 第2加工面
11B 対向面
12 第2保護膜
21 半導体ウェーハ
21a 仮固定する面
21b 他方の面
22 仮固定層
50 ドリル
60 洗浄装置
61 洗浄槽
62 高周波電力供給装置
63 振動子
B 台座
C1 第1の回路パターン
C2 第1の回路パターン
D1 デブリ
D2 デブリ
F 集光点
G 研磨装置
H 下穴
L レーザー光
O 半導体酸化膜
R 感光性物質層
S 超音波
W 洗浄液
Claims (2)
- 保護膜形成用組成物を蒸着装置の防着板にコーティングし、前記防着板の表面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
蒸着反応の反応生成物が堆積することによって形成されるデポ膜及び前記保護膜が表面に形成された前記防着板を80℃以上の洗浄液で洗浄し、前記防着板の表面から前記デポ膜及び前記保護膜を除去する洗浄工程とを含み、
前記保護膜形成用組成物は、酢酸ビニルと(メタ)アクリル系単量体とを共重合して得られた酢酸ビニル系共重合体をけん化してなるビニルアルコール系共重合体を含有し、
硬化後におけるJIS K 6850に準拠した方法により測定される23.5℃におけるSUS304に対する引張せん断接着強さが2N/mm2以上であり、
前記保護膜形成用組成物を100℃で60分間加熱し、30℃まで自然冷却した後、常圧の窒素ガス雰囲気下で30℃から300℃まで10℃/minの昇温速度で熱重量分析する場合、300℃での前記保護膜形成用組成物の重量損失が30℃での前記保護膜形成用組成物の重量に対し3.0%以下である、保護膜形成用組成物の使用方法。 - 前記洗浄工程は、80℃以上の前記洗浄液で満たされた洗浄槽に洗浄対象物を収容し、前記洗浄槽の内部に高周波電力を供給することにより、前記洗浄液中に発生する音響流、又は前記洗浄液と前記洗浄液中に伝わる超音波振動を振動子に発生させる超音波洗浄である、請求項1に記載の使用方法。
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