JP7454922B2 - 基板加工用仮接着材料及び積層体の製造方法 - Google Patents
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Description
前記仮接着材料は、総質量100部に対してGPCによって測定される重量平均分子量が3,000以上700,000以下であるシロキサン結合含有重合体を10質量部以上100質量部以下含有し、
前記仮接着材料は、第一仮接着材層と、前記第一仮接着材層とは異なる第二仮接着材層を有し、
前記第一仮接着材層と前記第二仮接着材層のうち少なくとも1層は、ずり粘度の最小値が130℃以上250℃以下の範囲において、1Pa・s以上10,000Pa・s以下であることを特徴とする基板加工用仮接着材料を提供する。
(p1)分子中にアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン、
(p2)1分子中に2個以上のケイ素原子に結合した水素原子(Si-H基)を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:前記(p1)成分中のアルケニル基に対する(p2)成分中のSi-H基のモル比が0.3から15となる量、及び
(p3)白金系触媒、
を含有するものであることもできる。
(a)基板と支持体のどちらか一方、若しくは両方の接合される面に、上記基板加工用仮接着材料を用いて仮接着材層を形成する工程、
(b)前記基板と前記支持体のどちらか一方、若しくは両方を予め30℃以上100℃以下の温度に加熱する工程、
(c)前記基板と前記支持体を、前記仮接着材料を介して減圧下で接触させ、1MPa以下の圧力で加圧する工程、
(d)加圧を保持した状態で、基板温度を130℃以上250℃以下の温度に加熱する工程
前記仮接着材料は、その総質量100部に対してゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定される重量平均分子量が3,000以上700,000以下であるシロキサン結合含有重合体を10質量部以上100質量部以下含有し、
前記仮接着材料は、第一仮接着材層と、前記第一仮接着材層とは異なる第二仮接着材層を有し、
前記第一仮接着材層と前記第二仮接着材層のうち少なくとも1層は、ずり粘度の最小値が130℃以上250℃以下の範囲において、1Pa・s以上10,000Pa・s以下、好ましくは5Pa・s以上8,000Pa・s以下であることを特徴とする基板加工用仮接着材料を使用することで、貫通電極構造や、バンプ接続構造を有する薄型基板を、簡単に製造できることを見出し、本発明を完成させた。
本発明の基板加工用仮接着材料は、裏面を加工すべき基板を支持体に仮接着するためのものであって、その総質量100部に対してGPCによって測定される重量平均分子量が3,000以上700,000以下であるシロキサン結合含有重合体を10質量部以上100質量部以下含有し、前記仮接着材料は、第一仮接着材層と、前記第一仮接着材層とは異なる第二仮接着材層を有し、前記第一仮接着材層と前記第二仮接着材層のうち少なくとも1層は、ずり粘度の最小値が130℃以上250℃以下の範囲において、1Pa・s以上10,000Pa・s以下であることを特徴とする。
図1に示したように、本発明の積層体は、裏面を加工すべき基板1と、基板1の加工時に基板1を支持する支持体3と、これら基板1と支持体3との間に介在する仮接着材層2から構成される。この仮接着材層2は、上記のとおり、(A)第一仮接着材層と(B)第二仮接着材層の2層構造からなり、いずれが基板側であってもよい。
仮接着材層は、第一仮接着材層と前記第一仮接着材層とは異なる第二仮接着材層の2層構造からなる。この仮接着材層は、その総質量100部に対して上記シロキサン結合含有重合体を10質量部以上100質量部以下含有し、前記第一仮接着材層と前記第二仮接着材層のうち少なくとも1層は、ずり粘度の最小値が130℃以上250℃以下の範囲において、1Pa・s以上10,000Pa・s以下である。この範囲のずり粘度を有することで、段差を有する基板を良好に仮接着材料で埋め込むことができる。仮接着材層は、上記条件を満たすものであれば特に限定されない。
上記シロキサン結合含有重合体の含有量が、仮接着材料の総質量100部に対して10質量部未満であると、仮接着及び剥離が容易であり、基板又は支持体への仮接着材層形成速度が速く、寸法安定性に優れ、熱プロセス耐性に優れた基板加工用仮接着材とならない。
また、第一仮接着材層と第二仮接着材層とが異なるものでない場合は、剥離性が悪く、第一仮接着材層と第二仮接着材層のいずれも、ずり粘度の最小値が130℃以上250℃以下の範囲において、1Pa・s未満又は10,000Pa・sを超える場合には、接着性が悪い。
仮接着材層のうち、第一仮接着材層(A)は、熱可塑性樹脂から構成することができる。段差を有する基板などへの適用性から、良好な埋め込み性を有する熱可塑性樹脂が第一仮接着材層(A)を形成する材料として好適に使用される。特に、オルガノポリシロキサンを有しない、ガラス転移温度-80~150℃程度の熱可塑性樹脂が好ましく、例えばオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、スチレン・ブタジエン系熱可塑性エラストマー、スチレン・ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーなどが挙げられ、特に耐熱性に優れた水素添加ポリスチレン系エラストマーが好適である。
仮接着材層(第一仮接着材層及び第二仮接着材層)は、熱硬化性樹脂から構成することができる。熱硬化性樹脂としては、シロキサン結合含有重合体を主成分とする熱硬化性樹脂が好ましい。本発明では、仮接着材層は、総質量100部に対してGPCによって測定される重量平均分子量が3,000以上700,000以下であるシロキサン結合含有重合体を10質量部以上100質量部以下含有するところ、前記シロキサン結合含有重合体は特に限定されないが、下記一般式(1)及び/又は(3)で示される熱硬化性シロキサン変性重合体を主成分とする熱硬化性組成物からなる重合体や、付加硬化型シロキサン重合体を主成分とする熱硬化性組成物からなる重合体を用いることができる。
下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有するゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量が3,000~500,000、好ましくは10,000~100,000のシロキサン結合含有重合体である。
下記一般式(3)で示される繰り返し単位を有するGPCによるポリスチレン換算重量平均分子量が3,000~500,000のシロキサン結合含有重合体である。
また、仮接着材層は、下記(p1)、(p2)、(p3)成分を含有する付加硬化型シロキサン重合体であることができる。
(p2)1分子中に2個以上のケイ素原子に結合した水素原子(Si-H基)を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:前記(p1)成分中のアルケニル基に対する(p2)成分中のSi-H基のモル比が0.3~15となる量。
(p3)白金系触媒:有効成分(質量換算)として0質量部を超え0.5質量部以下。
(p1)成分は、分子中にアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンである。(p1)成分は、好ましくは、1分子中のSiモル数に対するアルケニル基のモル数(アルケニル基モル数/Siモル数)が0.3~10mol%であるアルケニル基を含有する、直鎖状又は分岐状のオルガノポリシロキサンである。特に好ましくは、上記Siモル数に対するアルケニル基のモル数が0.6~9mol%のアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサンである。
R13 (3-a)X1 aSiO-(R13X1SiO)l-(R13 2SiO)r-SiR13 (3-a)X1 a (5)
R13 2(HO)SiO-(R13X1SiO)l+2-(R13 2SiO)r-SiR13 2(OH) (6)
(式中、R13は夫々独立して、脂肪族不飽和結合を有さない1価炭化水素基、X1は夫々独立してアルケニル基含有1価有機基、aは0~3の整数である。また、式(5)において、2a+lは1分子中にアルケニル基含有量が0.3~10mol%となる数である。式(6)において、l+2は1分子中にアルケニル基含有量が0.3~10mol%となる数である。lは0又は500以下の正数であり、rは1~10,000の正数である。)
(p2)成分は架橋剤であり、1分子中に2個以上のケイ素原子に結合した水素原子(Si-H基)を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。(p2)成分は、1分子中にケイ素原子に結合した水素原子(SiH基)を少なくとも2個、好ましくは2個以上100個以下、更に好ましくは3個以上50個以下有するものであり、直鎖状、分岐状、又は環状のものを使用できる。
(p3)成分は白金系触媒(即ち、白金族金属触媒)であり、例えば、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール溶液、塩化白金酸とアルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン化合物との反応物、塩化白金酸とビニル基含有シロキサンとの反応物などが挙げられる。
本発明の積層体の製造方法は(a)~(d)の工程を有する。
[工程(a)]
工程(a)は、基板と支持体のどちらか一方、若しくは両方の接合される面に上記本発明の基板加工用仮接着材料を用いて仮接着材層を形成する工程である。
支持体上に第一仮接着材層の溶液を用いて第一仮接着材層を形成し、続いて形成された第一仮接着材層上に、第二仮接着材層の溶液を用いて第二仮接着材層を形成する。
支持体上に第一仮接着材層の溶液を用いて第一仮接着材層を形成する。これとは別に、基板上に第二仮接着材層の溶液を用いて第二仮接着材層を形成する。
基板と支持体は、装置内にこれらが仮接着材料を介して接合できるように配置されればよい。例えば、上記形成方法1のように、支持体上に第一仮接着材層と第二仮接着材層を形成した場合には、基板の仮接着材層を形成しようとする面と、支持体の仮接着材層が形成された面とを対向させて、また、上記形成方法2のように、基板又は支持体それぞれの上に第一仮接着材層又は第二仮接着材層を形成した場合には、基板の仮接着材層が形成された面と、支持体の仮接着材層が形成された面とを対向させて装置内に配置することができる。
工程(b)は、基板と支持体のどちらか一方、若しくは両方を予め加熱する工程である。
この場合、加熱手段は、接合装置に内蔵され、基板及び支持体を設置するプレート(チャンバー)にヒータが内蔵されている。なお、ヒータは公知の加熱装置であればよい。前記基板と支持体のどちらか一方、若しくは両方を30℃以上100℃以下の温度に加熱する。
工程(c)は基板と支持体を、仮接着材料を介して減圧下で接触させ、1MPa以下の圧力で加圧する工程である。例えば、工程(b)で加熱された温度条件で真空下(減圧下;圧力1Pa以下)、この基板へ均一に1MPa以下の圧力で加圧を行う。このとき加圧を行う時間は10秒から10分、好ましくは30秒から5分である。
工程(d)は、工程(c)での加圧を保持した状態で、基板温度を130℃以上250℃以下の温度へ加熱する工程である。このとき保持する時間は、10秒から10分、好ましくは30秒から5分である。
水素添加スチレン・イソプレン・ブタジエン共重合体である熱可塑性樹脂セプトン4033(スチレン30%含有、クラレ製)24gをイソノナン176gに溶解し、12質量%の水素添加スチレン・イソプレン・ブタジエン共重合体のイソノナン溶液を得た。得られた溶液を0.2μmのメンブレンフィルターで濾過して、熱可塑性樹脂のイソノナン溶液(A-1)を得た。
水素添加スチレン・イソプレン・ブタジエン共重合体である熱可塑性樹脂セプトン4044(スチレン32%含有、クラレ製)30gをイソノナン176gに溶解し、12質量%の水素添加スチレン・イソプレン・ブタジエン共重合体のイソノナン溶液を得た。得られた溶液を0.2μmのメンブレンフィルターで濾過して、熱可塑性樹脂のイソノナン溶液(A-2)を得た。
撹拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備したフラスコ内に9,9’-ビス(3-アリル-4-ヒドロキシフェニル)フルオレン(M-1)43.1g、平均構造式(M-3)で示されるオルガノハイドロジェンシロキサン29.5g、トルエン135g、塩化白金酸0.04gを仕込み、80℃に昇温した。その後、1,4-ビス(ジメチルシリル)ベンゼン(M-5)17.5gを1時間掛けてフラスコ内に滴下した。このとき、フラスコ内温度は、85℃まで上昇した。滴下終了後、更に80℃で2時間熟成した後、トルエンを留去すると共に、シクロヘキサノンを80g添加して、樹脂固形分濃度50質量%のシクロヘキサノンを溶剤とする樹脂溶液を得た。この溶液の樹脂分の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量45,000であった。更に、この樹脂溶液50gに、架橋剤としてエポキシ架橋剤であるEOCN-1020(日本化薬(株)製)を7.5g、硬化触媒として、和光純薬工業(株)製、BSDM(ビス(tert-ブチルスルホニル)ジアゾメタン)を0.2g、更に、酸化防止剤として、テトラキス[メチレン-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシハイドロシンナメート)]メタン(商品名:アデカスタブ AO-60)を0.1g、剥離向上剤として、KF-54(信越化学工業(株)製)を0.1g添加し、1μmのメンブレンフィルターで濾過して、樹脂溶液(B-1)を得た。(B-1)硬化膜の動的粘弾性測定によって測定される弾性率は、25℃において300MPaであった。
撹拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した5Lフラスコ内にエポキシ化合物(M-2)84.1gをトルエン600gに溶解後、化合物(M-3)294.6g、化合物(M-4)25.5gを加え、60℃に加温した。その後、カーボン担持白金触媒(5質量%)1gを投入し、内部反応温度が65~67℃に昇温するのを確認後、更に、90℃まで加温し、3時間熟成した。次いで室温まで冷却後、メチルイソブチルケトン(MIBK)600gを加え、本反応溶液をフィルターにて加圧濾過することで白金触媒を取り除いた。この樹脂溶液中の溶剤を減圧留去すると共に、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)270gを添加して、固形分濃度60質量%のPGMEAを溶剤とする樹脂溶液を得た。この樹脂溶液中の樹脂の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量28,000であった。更にこの樹脂溶液100gに4官能フェノール化合物であるTEP-TPA(旭有機材工業(株)製)を9g、テトラヒドロ無水フタル酸(新日本理化(株)製、リカシッドHH-A)0.2g、剥離向上剤として、KF-54(信越化学工業(株)製)を0.1g添加して、1μmのメンブレンフィルターで濾過して、樹脂溶液(B-2)を得た。(B-2)硬化膜の動的粘弾性測定によって測定される弾性率は、25℃において500MPaであった。
3モル%のビニル基を両末端及び側鎖に有し、分子末端がSiMe2Vi基で封鎖されており、GPCによる数平均分子量(Mn)が50,000のポリジメチルシロキサン100部、及びイソドデカン400部からなる溶液に、下記式(M-6)で示されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン5部(アルケニル基に対して2モル)を添加し混合した。更にポリジメチルシロキサン100部に対し、白金触媒CAT-PL-5(信越化学工業株式会社製)を0.05部添加し、0.2μmのメンブレンフィルターで濾過して、熱硬化性シロキサン重合体溶液(C-1)を得た。
3モル%のビニル基を両末端及び側鎖に有し、分子末端がSiMe2Vi基で封鎖されており、GPCによる数平均分子量(Mn)が50,000のポリジメチルシロキサン100部、及びイソドデカン400部からなる溶液に、下記式(M-7)で示されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン10部(アルケニル基に対して2モル)を添加し混合した。更にポリジメチルシロキサン100部に対し、白金触媒CAT-PL-5(信越化学工業株式会社製)を0.05部添加し、0.2μmのメンブレンフィルターで濾過して、熱硬化性シロキサン重合体溶液(C-2)を得た。
直径200mmガラスウエハ上に上記(C-1)溶液をスピンコート後、ホットプレートにて加熱することにより、(C)層に対応する材料を成膜した。続いて(C)層が形成されたガラスウエハの(C)層上に、上記(B-1)溶液をスピンコート後、ホットプレートにて加熱することにより、(B)層に対応する材料を成膜した((a)工程)。成膜順と加熱条件、及び膜厚を表1に示す。
なお、表1の「シロキサン結合含有重合体量」は、仮接着材料の総質量100部に対する、GPCによって測定される重量平均分子量が3,000以上700,000以下であるシロキサン結合含有重合体の質量部である。
表1及び表3に記載の条件で、実施例2~4及び比較例1も実施例1と同様に処理した。
実施例1の条件で、直径200mmシリコンウエハ上に上記(C-1)溶液をスピンコート後、ホットプレートにて加熱することにより、(C)層に対応する材料を成膜した。一方、直径200mmシリコンウエハ上に、上記(B-1)溶液をスピンコート後、ホットプレートにて加熱することにより、(B)層に対応する材料を成膜した。その後、それぞれの仮接着材層をシリコンウエハから剥離させ、2つの仮接着材膜を得た。それぞれの膜をJIS K 7244に記載の方法で、130℃から250℃の範囲で粘度測定を行った。2つの仮接着材膜の最小の粘度のうちより低い粘度の値を表1に示した。同様に実施例2~4及び、比較例1も実施例1と同様に測定を行い、結果を表1に示した。
直径200mmガラスウエハ上に上記(C-2)溶液をスピンコート後、ホットプレートにて加熱することにより、(C)層に対応する材料を成膜した。一方、表面に高さ40μm、直径40μmの銅ポストが全面に形成された直径200mm、厚さ725μmのシリコンウエハの銅ポスト面に、上記(B-1)溶液をスピンコート後、ホットプレートにて加熱することにより、(B)層に対応する材料を成膜した((a)工程)。加熱条件、及び膜厚を表2に示す。
表2及び表3に記載の条件で、実施例6~7及び比較例2も実施例5と同様に処理した。
実施例5の条件で、直径200mmシリコンウエハ上に上記(C-2)溶液をスピンコート後、ホットプレートにて加熱することにより、(C)層に対応する材料を成膜した。一方、直径200mmシリコンウエハ上に、上記(B-1)溶液をスピンコート後、ホットプレートにて加熱することにより、(B)層に対応する材料を成膜した。その後、仮接着材層をシリコンウエハから剥離させ、2つの仮接着材膜を得た。この膜をそれぞれJIS K 7244に記載の方法で、130℃から250℃の範囲で粘度測定を行った。2つの仮接着材膜の最小の粘度の値のうち、より低い粘度の値を表2に示した。同様に実施例6~7及び、比較例2、3も実施例5と同様に測定を行い、結果を表2に示した。
なお、表1,2の「シロキサン結合含有重合体量」は、仮接着材料の総質量100部に対する、GPCによって測定される重量平均分子量が3,000以上700,000以下であるシロキサン結合含有重合体の質量部である。
積層体を180℃で1時間オーブンを用いて加熱処理を行った後室温まで冷却し、界面の接着状況を目視で確認した。界面での気泡などの異常が発生しなかった場合を良好と評価して「○」で示し、異常が発生した場合を不良と評価して「×」で示した。
グラインダー((株)ディスコ製、DAG810)でダイヤモンド砥石を用いて、上述したように180℃で1時間オーブンで加熱硬化させて得られた積層体(試料)について、シリコンウエハの裏面研削を行った。最終基板厚50μmまでグラインドした後、光学顕微鏡(100倍)にてクラック、剥離等の異常の有無を調べた。異常が発生しなかった場合を「○」で示し、異常が発生した場合を「×」で示した。
シリコンウエハを裏面研削した後の加工体をCVD装置に導入し、2μmのSiO2膜の生成実験を行ない、その際の外観異常の有無を調べた。外観異常が発生しなかった場合を「○」で示し、ボイド、ウエハ膨れ、ウエハ破損等が発生した場合を「×」で示した。CVD耐性試験の条件は、以下の通りである。
装置名:プラズマCVD PD270STL(サムコ(株)製)
RF500W、内圧40Pa
TEOS(テトラエチルオルソシリケート):O2=20sccm:680sccm
基板の剥離性は、以下の方法で評価した。まず、CVD耐性試験を終えたウエハ加工体の50μmまで薄型化したウエハ側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、吸着板にセットした。その後、室温にて、ガラスの1点をピンセットにて持ち上げることで、ガラス基板を剥離した。50μmのウエハを割ることなく剥離できた場合を「○」で示し、割れなどの異常が発生した場合を不良と評価して「×」で示した。
(A)…第一仮接着材層、 (B)…第二仮接着材層、 3…支持体。
Claims (3)
- 裏面を加工すべき基板を支持体に仮接着するための基板加工用仮接着材料であって、
前記仮接着材料は、総質量100部に対してGPCによって測定される重量平均分子量が3,000以上700,000以下であるシロキサン結合含有重合体を10質量部以上100質量部以下含有し、
前記仮接着材料は、第一仮接着材層と、前記第一仮接着材層とは組成が異なる第二仮接着材層の2層構造からなり、前記第一仮接着材層が、熱可塑性樹脂で構成され、前記第二仮接着材層が、前記シロキサン結合含有重合体で構成され、
前記第一仮接着材層と前記第二仮接着材層のうち少なくとも1層は、ずり粘度の最小値が130℃以上250℃以下の範囲において、1Pa・s以上10,000Pa・s以下であり、
前記熱可塑性樹脂が、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、スチレン・ブタジエン系熱可塑性エラストマー、スチレン・ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、及び水素添加ポリスチレン系エラストマーから選択されるオルガノポリシロキサンを有しない熱可塑性エラストマーであり、
前記シロキサン結合含有重合体が、
(p1)分子中にアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン、
(p2)1分子中に2個以上のケイ素原子に結合した水素原子(Si-H基)を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:前記(p1)成分中のアルケニル基に対する(p2)成分中のSi-H基のモル比が0.3から15となる量、及び
(p3)白金系触媒、
を含有するものであって、(i)下記一般式(1)で示される繰り返し単位か、(ii)下記一般式(3)で示される繰り返し単位のいずれか一方、または両方を有するものであることを特徴とする基板加工用仮接着材料。
(i)
(ii)
- 基板及び支持体と、前記基板と前記支持体との間に介在する仮接着材料から構成される積層体であって、
前記仮接着材料は、請求項1に記載の基板加工用仮接着材料であり、第一仮接着材層と、前記第一仮接着材層とは異なる第二仮接着材層の2層構造からなり、
前記第二仮接着材層が支持体の表面に形成されており、
前記第二仮接着材層が前記シロキサン結合含有重合体として、前記(p1)、(p2)及び(p3)を含有するものであることを特徴とする積層体。 - 基板と支持体を、仮接着材料を介して接合する積層体の製造方法であって、
前記仮接着材料は、第一仮接着材層と、前記第一仮接着材層とは異なる第二仮接着材層の2層構造からなり、
下記(a)~(d)の工程を含むことを特徴とする積層体の製造方法。
(a)基板と支持体のどちらか一方、若しくは両方の接合される面に、請求項1に記載の基板加工用仮接着材料を用いて仮接着材層を形成する工程であって、
少なくとも支持体上に前記(p1)、(p2)及び(p3)を含有するシロキサン結合含有重合体を用いて前記第二仮接着材層を形成することを含み、
(b)前記基板と前記支持体のどちらか一方、若しくは両方を予め30℃以上100℃以下の温度に加熱する工程、
(c)前記基板と前記支持体を、前記仮接着材料を介して減圧下で接触させ、1MPa以下の圧力で加圧する工程、
(d)加圧を保持した状態で、基板温度を130℃以上250℃以下の温度に加熱する工程
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