JPWO2010113759A1 - 受光装置の製造方法、及びmemsデバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明の一の態様によれば、樹脂スペーサー用フィルム(10)は、樹脂組成物からなる接着層(12)と、接着層(12)の表面を覆うカバーフィルム(14)とにより構成される。斯かる樹脂スペーサー用フィルム(10)において、接着層(12)とカバーフィルム(14)との密着力C1と、接着層(12)とシリコーン樹脂との密着力Dとは、C1>Dの条件を満たすように設定されている。これにより、樹脂スペーサー用フィルム(10)をカットする際のカットテーブルへの樹脂付着を低減することができる。
Description
本発明は、樹脂スペーサー用フィルム、受光装置及びその製造方法、並びにMEMSデバイス及びその製造方法に関する。本発明は、特に、受光装置やMEMSデバイスの製造に用いられる樹脂スペーサー用フィルムと、これを用いた受光装置及びその製造方法、並びにMEMSデバイス及びその製造方法とに関する。
近年、携帯電話やデジタルスチルカメラなどの光学機器分野において、CCDやCMOSなどの受光素子を搭載した受光装置が広く用いられている。
このような受光装置は、撮像不良の原因となる埃やゴミ等の異物が外部から進入するのを防止するために、受光素子が密封状態で収容された構造であることが要求される。このため、一般的な受光装置は、受光素子が形成されたベース基板と、ベース基板に対向して配置される透明基板とがスペーサーを介して接着された中空パッケージ構造を有する。
中空パッケージ構造を形成するために用いられるスペーサーは、様々な材料のものが提案されており、とりわけ、樹脂製のスペーサーは、中空パッケージ構造の受光装置を安価に製造可能であることから注目されている。
例えば、特許文献1は、感光性樹脂組成物がカバーフィルムに覆われた接着フィルムを用いて中空パッケージ構造の受光装置を製造する方法を開示している。この方法では、CCD回路やCMOS回路からなる光電変換部が形成されたウエハに接着フィルムをラミネートした後、当該接着フィルムを露光現像することで、ウエハの光電変換部を囲む樹脂スペーサーが形成される。そして、ウエハ上に形成された樹脂スペーサーに対して透明基板を接着することで、ウエハと樹脂スペーサーと透明基板とにより光電変換部が密封された中空パッケージ構造の受光装置が得られる。
また、樹脂製のスペーサーは、安価かつ軽量等の利点があることから、中空パッケージ構造の受光装置を製造する際に用いられるだけにとどまらず、様々な用途において、他の材料からなるスペーサーに取って代わりつつある。
例えば、特許文献2は、感光性樹脂フィルム(樹脂スペーサー用フィルム)を用いて、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイスを製造する方法を開示している。この方法では、MEMS素子が形成されたウエハに感光性樹脂フィルムをラミネートした後、当該感光性樹脂フィルムを露光及び現像することで、MEMS素子が樹脂スペーサーに囲まれた構造を有するMEMSデバイスが製造される。
特許文献1及び2に開示される方法のように樹脂スペーサー用フィルムを用いて受光装置やMEMSデバイスを製造する場合、樹脂スペーサー用フィルムをウエハ上にラミネートする前に、樹脂スペーサー用フィルムをウエハの形状に合わせて予めカットしておくことがある。
図12Aは樹脂スペーサー用フィルムをカットするためのカットテーブルの一例を示す平面図であり、図12Bは図12Aに示すカットテーブルのI−I線における断面図である。また、図13は、図12A,12Bに示すカットテーブルを用いて樹脂スペーサー用フィルムをカットする様子を示す断面図である。
図12A及び12Bに示すように、カットテーブル100は、中央に開口部が設けられたステージ部100aと、当該開口部を取り囲むようにステージ部100a上に設けられたフィルム接触部100bとにより構成される。図13に示すように、フィルムカット時において、樹脂スペーサー用フィルム102は、カットテーブル100のフィルム接触部100b上に載置され、カットテーブル100の開口部に設けられたカッター104によりカットされる。
このように樹脂スペーサー用フィルムをカットする場合において、本願発明者らは以下の課題を認識するに至った。
すなわち、本願発明者らは、上述のフィルムカット時に、樹脂スペーサー用フィルムの樹脂組成物の一部がカットテーブルのフィルム接触部に付着してしまい、その後のフィルムカット精度に悪影響を与える場合があることを認識するに至った。
さらに本願発明者らが鋭意検討した結果、離形性が良好なシリコーン樹脂をフィルム接触部として用いる場合であっても、フィルムカット時のカットテーブルに対する樹脂組成物の付着が起こりうることが明らかになった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、フィルムカット時のカットテーブルに対する樹脂組成物の付着を低減することができる樹脂スペーサー用フィルムと、これを用いた受光装置及びその製造方法、並びにMEMSデバイス及びその製造方法とを提供することを目的とする。
本発明の一態様は、樹脂組成物からなる接着層と、前記接着層の表面を覆うカバーフィルムとを含む樹脂スペーサー用フィルムであって、前記接着層と前記カバーフィルムとの密着力C1と、前記接着層とシリコーン樹脂との密着力Dとが、C1>Dの条件を満たすことを特徴とする樹脂スペーサー用フィルムに関する。
この態様では、樹脂スペーサー用フィルムの接着層とカバーフィルムとの密着力C1と、樹脂スペーサー用フィルムの接着層と、カットテーブルのフィルム接触部の代表的な材料であるシリコーン樹脂との密着力Dとが、C1>Dの条件を満たすように設定される。本願発明者らの検討の結果、上記態様によれば、カットテーブルのフィルム接触部を構成する材料がシリコーン樹脂である場合に限らず、種々のフィルム接触部材料について、フィルム接触部に対する樹脂組成物の付着を低減しうることが明らかになった。
ここで、「密着力」とは、二種の物質の界面を垂直剥離するのに必要な単位幅あたりの力をいい、具体的には、25℃におけるピール強度を指す。また、密着力Dの測定に用いる「シリコーン樹脂」は、具体的には複合シリコーンシート(ニッパ株式会社製)である。
上記態様に係る樹脂スペーサー用フィルムにおいて、前記接着層とシリコンウエハとの密着力E1は、E1>0.01N/mの条件を満たすことが好ましい。
このように、樹脂スペーサー用フィルムの接着層と、樹脂スペーサー用フィルムのラミネート対象基板の代表例であるシリコンウエハとの密着力E1が、E1>0.01N/mの条件を満たす場合、樹脂スペーサー用フィルムをラミネート対象基板上に確実に固定することができる。
ここで、密着力E1の測定に用いる「シリコンウエハ」は、具体的にはポリッシュト・ウエハ(SUMCO株式会社製、品番PW、725μm厚)である。
上記態様に係る樹脂スペーサー用フィルムにおいて、積算露光量がi線基準で700mJ/cm2の条件で露光した後の前記接着層と前記カバーフィルムとの密着力C2と、積算露光量がi線基準で700mJ/cm2の条件で露光した後の前記接着層とシリコンウエハとの密着力E2とは、C2<E2の条件を満たすことが好ましい。
ここで、密着力E2の測定に用いる「シリコンウエハ」は、具体的にはポリッシュト・ウエハ(SUMCO株式会社製、品番PW、725μm厚)である。
このように、露光後の接着層とカバーフィルムとの密着力C2と、露光後の接着層とラミネート対象基板の代表例であるシリコンウエハとの密着力E2とが、C2<E2の条件を満たす場合、ラミネート対象基板上の樹脂スペーサー用フィルムの露光後にカバーフィルムを剥離する際、カバーフィルムへの樹脂組成物の付着を低減することができる。
ここで、「i線基準の積算露光量」とは、露光に用いられるi線の光(波長365nm近傍)の照度を露光時間で積分した値を指す。
また、「積算露光量がi線基準で700mJ/cm2」は、受光装置やMEMSデバイスの樹脂スペーサーを形成する場合に用いられる一般的な露光条件を想定したものである。
上記態様に係る樹脂スペーサー用フィルムにおいて、積算露光量がi線基準で700mJ/cm2の条件で露光した後の前記接着層の弾性率は、測定温度80℃において、100Pa以上であることが好ましい。
このような樹脂スペーサー用フィルムを用いれば、露光後における接着層の弾性率が十分に高いことから、カバー基板とシリコンウエハとを樹脂スペーサーを介して接着する際に、樹脂スペーサーの変形が少なく、形状保持性に優れる樹脂スペーサーを形成することができる。
上記態様に係る樹脂スペーサー用フィルムにおいて、積算露光量がi線基準で700mJ/cm2の条件で露光して、さらに180℃、2時間の条件で熱硬化した後における、JIS Z0208 B法で測定した前記接着層の透湿率は、12g/m2/24h以上であることが好ましい。
このような樹脂スペーサー用フィルムを用いれば、露光及び熱硬化後における接着層の透湿率が十分に高いことから、受光装置やMEMSデバイスの中空パッケージ内の水分を外部に逃がすことができるため、受光装置やMEMSデバイスの結露を低減しうる樹脂スペーサーを形成することができる。
上記態様に係る樹脂スペーサー用フィルムにおいて、前記樹脂組成物は、アルカリ可溶性樹脂と光重合性樹脂とを含むことが好ましい。
このように、樹脂スペーサー用フィルムの接着層を構成する樹脂組成物が光重合性樹脂を含む場合、フォトリソグラフィ技術により樹脂スペーサーを高精度に形成することができる。また、樹脂組成物がアルカリ可溶性樹脂を含む場合、環境負荷の小さいアルカリ水溶液を用いて、樹脂スペーサー用フィルムの現像処理を行うことができる。
前記樹脂組成物は、さらに、熱硬化性樹脂を含むものであってもよい。
樹脂組成物がアルカリ可溶性樹脂及び光重合性樹脂に加えて、熱硬化性樹脂も含む場合、耐熱性に優れる樹脂スペーサーを形成することができるだけでなく、樹脂スペーサーの形成後、樹脂スペーサーと基板とを熱圧着で確実に接着することができる。
前記アルカリ可溶性樹脂は、(メタ)アクリル変性ノボラック樹脂を含むものであってもよい。
このように、アルカリ可溶性樹脂が(メタ)アクリル変性ノボラック樹脂を含む場合、光重合性樹脂と熱硬化性樹脂との相溶性を向上させることができる。
前記アルカリ可溶性樹脂は、カルボキシル基含有エポキシアクリレート、カルボキシル基含有アクリルポリマー、ポリアミド酸からなる群より選択されるカルボキシル基含有ポリマーを含むものであってもよい。
前記光重合性樹脂は、アクリル系モノマーを含むものであってもよい。
光重合性樹脂としてアクリル系モノマーを使用する場合、光重合性に優れた三官能(メタ)アクリレート化合物または四官能(メタ)アクリレート化合物等を好適に使用することができる。
前記光重合性樹脂は、エポキシ化合物の(メタ)アクリル酸付加物を含むものであってもよい。
また、本発明の別の一態様は、光電変換部が形成されたベース基板と、前記ベース基板に対向するように配置される透明基板と、前記ベース基板と前記透明基板との間に、前記光電変換部を囲むように配置される樹脂スペーサーとを含む受光装置であって、前記樹脂スペーサーは、上記態様に係る樹脂スペーサー用フィルムにより形成されることを特徴とする受光装置に関する。
本発明の別の一態様は、MEMS素子を含む機能部が形成されたベース基板と、前記ベース基板に対向するように配置されるカバー基板と、前記ベース基板と前記カバー基板との間に、前記機能部を囲むように配置される樹脂スペーサーとを含むMEMSデバイスであって、前記樹脂スペーサーは、上記態様に係る樹脂スペーサー用フィルムにより形成されることを特徴とするMEMSデバイスに関する。
本発明の別の一態様は、上記態様に係る樹脂スペーサー用フィルムをカットするフィルムカット工程と、前記フィルムカット工程でカットされた前記樹脂スペーサー用フィルムを、複数の光電変換部が形成されたウエハの表面にラミネートするラミネート工程と、前記複数の光電変換部を囲む樹脂スペーサーが形成されるように、前記ウエハ上にラミネートされた前記樹脂スペーサー用フィルムを露光及び現像する露光現像工程と、前記露光現像工程で形成された前記樹脂スペーサーを介して、前記ウエハと透明基板とを接着する接着工程と、前記樹脂スペーサーを介して接着された前記ウエハと前記透明基板とを光電変換部単位に分割する分割工程とを含む受光装置の製造方法に関する。
本発明の別の一態様は、上記態様に係る樹脂スペーサー用フィルムをカットするフィルムカット工程と、前記フィルムカット工程でカットされた前記樹脂スペーサー用フィルムを透明基板の表面にラミネートするラミネート工程と、前記透明基板上に樹脂スペーサーが形成されるように、前記透明基板上にラミネートされた前記樹脂スペーサー用フィルムを露光及び現像する露光現像工程と、前記露光現像工程で形成された前記樹脂スペーサーを介して、複数の光電変換部が形成されたウエハと前記透明基板とを、前記複数の光電変換部が前記樹脂スペーサーに囲まれるように接着する接着工程と、前記樹脂スペーサーを介して接着された前記ウエハと前記透明基板とを光電変換部単位に分割する分割工程とを含む受光装置の製造方法に関する。
本発明の別の一態様は、上記態様に係る樹脂スペーサー用フィルムをカットするフィルムカット工程と、前記フィルムカット工程でカットされた前記樹脂スペーサー用フィルムを、MEMS素子を含む機能部が形成されたウエハの表面にラミネートするラミネート工程と、前記機能部を囲む樹脂スペーサーが形成されるように、前記ウエハ上にラミネートされた前記樹脂スペーサー用フィルムを露光及び現像する露光現像工程と、前記露光現像工程で形成された前記樹脂スペーサーを介して、前記ウエハとカバー基板とを接着する接着工程とを含むMEMSデバイスの製造方法に関する。
本発明の別の一態様は、上記態様に係る樹脂スペーサー用フィルムをカットするフィルムカット工程と、前記フィルムカット工程でカットされた前記樹脂スペーサー用フィルムをカバー基板の表面にラミネートするラミネート工程と、前記カバー基板上に樹脂スペーサーが形成されるように、前記カバー基板上にラミネートされた前記樹脂スペーサー用フィルムを露光及び現像する露光現像工程と、MEMS素子を含む機能部が形成されたウエハと前記カバー基板とを、前記露光現像工程で形成された前記樹脂スペーサーを介して、前記機能部が前記樹脂スペーサーに囲まれるように接着する接着工程とを含むMEMSデバイスの製造方法に関する。
本発明によれば、樹脂スペーサー用フィルムの接着層とカバーフィルムとの密着力C1と、樹脂スペーサー用フィルムの接着層とシリコーン樹脂との密着力Dとを、C1>Dの条件を満たすように設定することで、フィルムカット時のカットテーブルに対する樹脂組成物の付着を防止することができる。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
まず本発明に係る樹脂スペーサー用フィルムの構成について説明し、次に、この樹脂スペーサー用フィルムの接着層を構成する樹脂組成物について説明する。その後で、上記樹脂スペーサー用フィルムを用いた受光装置及びその製造方法、並びにMEMSデバイス及びその製造方法について説明する。
(樹脂スペーサー用フィルム)
図1は、本発明に係る樹脂スペーサー用フィルムの構造例を示す断面図である。
図1は、本発明に係る樹脂スペーサー用フィルムの構造例を示す断面図である。
同図に示すように、樹脂スペーサー用フィルム10は、樹脂組成物からなる接着層12と、接着層12の一方の表面を覆うカバーフィルム14とにより構成される。
接着層12を構成する樹脂組成物は、後述するように、アルカリ可溶性樹脂と光重合性樹脂と熱硬化性樹脂とを含むことにより、アルカリ現像性、感光性及び熱硬化性を有するものであることが好ましい。
接着層12の膜厚t1は、受光装置やMEMSデバイス等の用途に応じて適切な範囲に設定されることが好ましい。例えば、樹脂スペーサー用フィルム10が受光装置の製造に用いられる場合、接着層12の膜厚t1を、5μm以上であって100μm以下の範囲に設定することができる。
カバーフィルム14を構成する材料は、接着層12のフィルム状態を維持可能なフィルム特性(例えば、破断強度や可撓性)を有するものであれば特に限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリエステル等を使用することができる。
また、カバーフィルム14の膜厚t2は、樹脂スペーサー用フィルム10の強度とハンドリング性とが両立可能な範囲で適宜調節されることが好ましい。
上述の構成を有する樹脂スペーサー用フィルム10は、露光前における接着層12とカバーフィルム14との密着力C1と、露光前における接着層12とシリコーン樹脂との密着力Dとが、C1>D(好ましくは、C1>3D)の条件を満たすように設定されている。ここで、接着層12とシリコーン樹脂との密着力Dを要素とする条件を設定しているのは、カットテーブルのフィルム接触部として使用される標準的な材料としてシリコーン樹脂を想定しているためである。
密着力C1及び密着力DがC1>Dの条件を満たす場合、カットテーブルのフィルム接触部を構成する材料がシリコーン樹脂である場合に限らず、種々のフィルム接触部材料について、フィルム接触部に対する樹脂組成物の付着を低減することができる。特に、密着力C1及び密着力DがC1>3Dの条件を満たす場合、フィルム接触部に対する樹脂組成物の付着をより確実に低減することができる。
C1>D(好ましくはC1>3D)の条件を満たすように密着力C1及び密着力Dを調節する方法として、カバーフィルムの材質やカバーフィルム表面の離型剤を適宜選択する方法に加えて、アルカリ可溶性樹脂、光重合性樹脂及び熱硬化性樹脂の構造や配合比率等を適宜調整する方法も挙げられる。
露光前における接着層12と、樹脂スペーサー用フィルム10のラミネート対象基板の代表例としてのシリコンウエハとの密着力E1は、E1>0.01N/mの条件を満たすことが好ましく、E1>200N/mの条件を満たすことがさらに好ましい。
接着層12と、ラミネート対象基板の代表例であるシリコンウエハとの密着力E1が、上記条件を満たす場合、樹脂スペーサー用フィルム10をラミネート対象基板(例えば、シリコンウエハ)上に確実に固定することができる。
E1>0.01N/mの条件を満たすように密着力E1を調節する方法として、アルカリ可溶性樹脂、光重合性樹脂及び熱硬化性樹脂の構造や配合比を適宜調整する方法が挙げられる。
また、積算露光量がi線基準で700mJ/cm2の条件で露光した後の接着層12とカバーフィルム14との密着力C2と、積算露光量がi線基準で700mJ/cm2の条件で露光した後の接着層12とラミネート対象基板の代表例であるシリコンウエハとの密着力E2とが、C2<E2の条件を満たすことが好ましい。
密着力C2と密着力E2とが上記条件を満たす場合、ラミネート対象基板(例えば、シリコンウエハ)上にラミネートされた樹脂スペーサー用フィルム10を露光して、カバーフィルム14を接着層12から剥離する際、カバーフィルム14への樹脂組成物の付着を低減することができる。
C2<E2の条件を満たすように密着力C2及びE2を調節する方法として、光重合開始剤及び光重合性樹脂の構造、並びにアルカリ可溶性樹脂、光重合性樹脂及び熱硬化性樹脂の配合比を適宜調整すること方法が挙げられる。
また、積算露光量がi線基準で700mJ/cm2の条件で露光した後の接着層12の弾性率は、測定温度80℃において、100Pa以上であることが好ましい。
このように露光後の接着層12の弾性率が十分に高い場合、形状保持性に優れる樹脂スペーサーを形成することができる。
接着層12の上記弾性率を100Pa以上に調節する方法として、光重合性樹脂の構造、並びにアルカリ可溶性樹脂、光重合性樹脂及び熱硬化性樹脂の構造や配合比を適宜調整すること方法が挙げられる。
さらに、積算露光量がi線基準で700mJ/cm2の条件で露光して、さらに180℃、2時間の条件で熱硬化した後における、JIS Z0208 B法で測定した接着層12の透湿率は、12g/m2/24h以上であることが好ましい。
このように露光及び熱硬化後の接着層の透湿率が十分に高い場合、受光装置やMEMSデバイスの中空パッケージ内における結露を低減可能な樹脂スペーサーを形成することができる。
接着層12の上記透湿率を12g/m2/24h以上に調節する方法として、熱硬化性樹脂の構造、並びにアルカリ可溶性樹脂、光重合性樹脂及び熱硬化性樹脂の構造や配合比を適宜調整すること方法が挙げられる。
(接着層を構成する樹脂組成物)
次に、樹脂スペーサー用フィルム10の接着層12を構成する樹脂組成物について説明する。
次に、樹脂スペーサー用フィルム10の接着層12を構成する樹脂組成物について説明する。
接着層12の樹脂組成物は、アルカリ可溶性樹脂と光重合性樹脂と熱硬化性樹脂とを含むことにより、アルカリ現像性、感光性及び熱硬化性を有するものであることが好ましい。
このように、接着層12を構成する樹脂組成物が光重合性樹脂を含む場合、フォトリソグラフィ技術により樹脂スペーサーを高精度に形成することができる。また、接着層12を構成する樹脂組成物がアルカリ可溶性樹脂を含む場合、環境負荷の小さいアルカリ水溶液を用いて現像処理を行うことができる。さらに、接着層12を構成する樹脂組成物が熱硬化性樹脂を含む場合、耐熱性に優れる樹脂スペーサーを形成することができるだけでなく、樹脂スペーサーの形成後、樹脂スペーサーと基板とを熱圧着で確実に接着することができる。
以下、接着層12を構成する樹脂組成物の詳細について、アルカリ可溶性樹脂、光重合性樹脂、熱硬化性樹脂の順で説明する。
接着層12の樹脂組成物に含有可能なアルカリ可溶性樹脂として、例えば、カルボキシル基含有エポキシアクリレート、カルボキシル基含有アクリルポリマー、ポリアミド酸からなる群より選択されるカルボキシル基含有ポリマー、クレゾール型、フェノール型、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、カテコール型、レゾルシノール型、ピロガロール型等のノボラック樹脂、(メタ)アクリル変性ビスフェノールA型ノボラック樹脂等の(メタ)アクリル変性ノボラック樹脂、スチレンとアクリル酸との共重合体、ヒドロキシスチレンの重合体、ポリビニルフェノール、ポリα−メチルビニルフェノール、フェノールアラルキル樹脂、(メタ)アクリル酸樹脂、(メタ)アクリル酸エステル樹脂等のアクリル系樹脂、水酸基やカルボキシル基等を含む環状オレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂(具体的には、ポリベンゾオキサゾール構造およびポリイミド構造の少なくとも一方を有し、かつ主鎖または側鎖に水酸基、カルボキシル基、エーテル基またはエステル基を有する樹脂、ポリベンゾオキサゾール前駆体構造を有する樹脂、ポリイミド前駆体構造を有する樹脂、ポリアミド酸エステル構造を有する樹脂等)等を挙げることができる。
とりわけ、(メタ)アクリル変性ノボラック樹脂は、環境負荷の小さいアルカリ水溶液を用いて現像処理可能であるとともに、樹脂スペーサーの耐熱性を改善することができる点で好ましい。
接着層12の樹脂組成物に含有させるアルカリ可溶性樹脂として、複数種類のアルカリ可溶性樹脂を組み合わせて使用してもよい。
また、樹脂組成物中におけるアルカリ可溶性樹脂の含有率は、特に限定されないが、接着層12を構成する樹脂組成物の50〜95重量%であることが好ましい。アルカリ可溶性樹脂の含有率が上記下限値未満の場合、光硬化性樹脂と熱硬化性樹脂との相溶性を向上する効果が十分に得られないことがある。一方で、アルカリ可溶性樹脂の含有率が上記上限値より高い場合は、接着層12の現像性またはパターン解像性が十分でないことがある。
接着層12の樹脂組成物に含有可能な光重合性樹脂として、例えば、エポキシ化合物の(メタ)アクリル酸付加物、(メタ)アクリレート化合物等のアクリル系モノマー等を挙げることができる。
とりわけ、三官能以上を有する多官能アクリル系モノマーが好ましく、三官能(メタ)アクリレート化合物または四官能(メタ)アクリレート化合物がさらに好ましい。多官能アクリル系モノマーを用いる場合、露光及び現像後の樹脂スペーサーの機械的強度を改善することができる。
例えば、多官能アクリル系モノマーとして、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、等の三官能(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート等の四官能(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の六官能(メタ)アクリレートを使用することができる。
光重合性樹脂として多官能アクリル系モノマーを用いる場合、樹脂組成物中における多官能アクリル系モノマーの含有率は、特に限定されないが、接着層12を構成する樹脂組成物の1〜50重量%が好ましく、特に5%〜25重量%が好ましい。多官能アクリル系モノマーの含有率が上記下限値未満の場合は、露光及び現像後の樹脂スペーサーの強度が十分でないことがある。一方で、多官能アクリル系モノマーの含有率が上記上限値を超えると、樹脂スペーサーを介して基板を熱圧着することが難しくなる場合がある。
また、光重合性樹脂として、上記アクリル系モノマーと、エポキシビニルエステル樹脂とを組み合わせて使用してもよい。これにより、エポキシビニルエステル樹脂が露光時にアクリル系モノマーとラジカル重合することから、樹脂スペーサーの強度をさらに向上させることができる。また、エポキシビニルエステル樹脂の使用により、接着層12における非露光部のアルカリ水溶液に対する溶解性が向上するため、現像後の残渣を低減することができる。
上記エポキシビニルエステル樹脂としては、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、エポライト40Eメタクリル付加物、エポライト70Pアクリル酸付加物、エポライト200Pアクリル酸付加物、エポライト80MFアクリル酸付加物、エポライト3002メタクリル酸付加物、エポライト3002アクリル酸付加物、エポライト1600アクリル酸付加物、ビスフェノールAジグリシジルエーテルメタクリル酸付加物、ビスフェノールAジグリシジルエーテルアクリル酸付加物、エポライト200Eアクリル酸付加物、エポライト400Eアクリル酸付加物等を使用することができる。
樹脂組成物中におけるエポキシビニルエステル樹脂の含有率は、特に限定されないが、接着層12を構成する樹脂組成物の3〜30重量%であることが好ましく、5〜15重量%であることがさらに好ましい。エポキシビニルエステル樹脂の含有率が上記下限値未満である場合、樹脂スペーサーの吸水特性が低下し、中空パッケージ内に結露が発生してしまうことがある。一方、エポキシビニルエステル樹脂の含有率が上記上限値より高い場合、接着層12の非露光部のアルカリ水溶液に対する溶解性が十分でなく、現像後に残渣が発生してしまうことがある。特に、エポキシビニルエステル樹脂の含有率を5〜15重量%の範囲に設定することで、樹脂スペーサーの吸水特性を維持しつつ、現像後の残渣の発生を防止することができる。
接着層12の樹脂組成物に含有可能な熱硬化性樹脂として、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾールフェノール樹脂等のフェノール樹脂、ビスフェノールAエポキシ樹脂、ビスフェノールFエポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、ユリア(尿素)樹脂、メラミン樹脂等のトリアジン環を有する樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、シアネートエステル樹脂等が挙げられるが、とりわけ、耐熱性および接着性に優れるエポキシ樹脂を使用することが好ましい。
ここで、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用する場合、室温で固形のエポキシ樹脂(例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂)と、室温で液状のエポキシ樹脂(例えば、シリコーン変性エポキシ樹脂)とを併用してもよい。これにより、樹脂スペーサーの耐熱性を維持しつつ、接着層12に求められる特性(可撓性、パターン解像性及び接着性等)をバランス良く実現することができる。
樹脂組成物中における熱硬化性樹脂の含有率は、特に限定されないが、接着層12を構成する樹脂組成物全体の10〜40重量%であることが好ましく、15〜35重量%であることがさらに好ましい。熱硬化性樹脂の含有率が上記下限値未満の場合、樹脂スペーサーの耐熱性が十分でないことがある。一方で、熱硬化性樹脂の含有率が上記上限値より高い場合には、接着層12の靭性が十分でないことがある。
以上、接着層12の樹脂組成物を構成する主要成分として、アルカリ可溶性樹脂、光重合性樹脂および熱硬化性樹脂について説明したが、接着層12の樹脂組成物は、これらの成分以外にも、種々の添加剤を含有してもよい。
例えば、接着層12のパターン解像性を向上させる目的で、樹脂組成物に光重合開始剤を添加してもよい。
光重合開始剤としては、例えばベンゾフェノン、アセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン安息香酸メチル、ベンゾイン安息香酸、ベンゾインメチルエーテル、ベンジルフィニルサルファイド、ベンジル、ジベンジル、ジアセチルなどが挙げられる。
樹脂組成物中における光重合開始剤の含有率は、特に限定されないが、前記感光性樹脂組成物全体の0.5〜5重量%であることが好ましく、1〜3重量%であることがさらに好ましい。光重合開始剤の含有率が上記下限値未満であると光重合反応を開始させる効果が十分でない場合があり、光重合開始剤の含有率が上記上限値を超えると樹脂スペーサー用フィルム10の保存性が低下したり、接着層12のパターン解像性が低下したりする場合がある。
また、接着層12のアルカリ現像性を向上させる目的で、樹脂組成物にアルカリ現像助剤を添加してもよい。
前記アルカリ現像助剤としては、フェノールノボラック樹脂、フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、トリスフェニルメタン型フェノール樹脂、ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂、α−ナフトールアラルキル型フェノール樹脂、β−ナフトールアラルキル型フェノール樹脂等のフェノール樹脂が挙げられる。これらの中でもフェノールノボラック樹脂が好ましい。これにより、残渣を発生させることなく、アルカリ水溶液による現像処理を行うことができる。
樹脂組成物中におけるアルカリ現像性助剤の含有率は、特に限定されないが、接着層12の樹脂組成物全体の1〜20重量%であることが好ましく、2〜10重量%であることがさらに好ましい。アルカリ現像性補助剤の含有率を上記範囲内に設定することで、他の特性を損なわずに、アルカリ現像性を向上させることができる。
また、樹脂組成物には、耐熱性、寸法安定性、耐湿性等の特性を向上させる目的で、無機充填材を添加してもよい。
このような無機充填材としては、例えば、タルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、ガラス等のケイ酸塩、酸化チタン、アルミナ、溶融シリカ(溶融球状シリカ、溶融破砕シリカ)、結晶シリカ等のシリカ粉末等の酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩または亜硫酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等の窒化物等を挙げることができる。これら無機充填材は、単独でも混合して使用してもよい。これらの中でも溶融シリカや結晶シリカ等のシリカ粉末が好ましく、特に球状溶融シリカが好ましい。
樹脂組成物中における無機充填材の含有率は、パターニング処理後の残渣を低減する観点から、5重量%以下であることが好ましい。
なお、無機充填材の形状は、特に限定されないが、真球状であることが好ましく、これにより、特性に異方性がない樹脂スペーサー用フィルム10を得ることができる。
また、無機充填材の平均粒子径は、特に限定されないが、5〜50nmが好ましく、特に10〜30nmが好ましい。無機充填材の平均粒子径が上記下限値未満である場合、樹脂スペーサー中における無機充填材の凝集体の存在により、樹脂スペーサーの強度が十分でないことがある。一方、無機充填材の平均粒子径が上記上限値より大きい場合は、露光時に接着層12に照射される輻射線が無機充填材に散乱される結果、接着層12のパターン解像性が十分でないことがある。
以上説明した添加剤の他、必要に応じて、可塑性樹脂、レベリング剤、消泡剤、カップリング剤等を接着層12の樹脂組成物に添加してもよい。
(受光装置)
次に、上述の樹脂スペーサー用フィルムを用いて製造される受光装置について説明する。
次に、上述の樹脂スペーサー用フィルムを用いて製造される受光装置について説明する。
図2は、本発明に係る受光装置の構造例を示す断面図である。
同図に示すように、受光装置20は、主として、光電変換部22aが形成されたベース基板22と、ベース基板22に対向するように配置される透明基板24と、ベース基板22と透明基板24との間に、光電変換部22aを囲むように配置される樹脂スペーサー26とにより構成される。
ベース基板22は単結晶シリコン等からなる基板であり、ベース基板22の表面には光電変換部22aが形成されている。この光電変換部22aは、CCD(Charge Coupled Device)回路や、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)回路などにより構成される。
ベース基板22の光電変換部22a上には、マイクロレンズアレイからなる受光部28が形成されている。
ベース基板22の光電変換部22aを囲む樹脂スペーサー26は、上述の樹脂スペーサー用フィルム10(図1参照)を用いて形成される樹脂製のスペーサーである。
また、ベース基板22に対して対向配置される透明基板24は、例えば、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ガラスからなる透明の基板である。
このような構成を有する受光装置20は、固体撮像素子として使用することができる。この場合、透明基板24を経て受光装置20の内部に入射した光が、受光部28により受光され、ベース基板22の光電変換部22aにおいて電気信号に変換される。そして、光電変換部22aで変換された電気信号は、所定の信号処理により、撮像データに変換される。
上述の受光装置20は、次の理由から、樹脂スペーサー26を形成するために用いられる樹脂スペーサー用フィルム10の特性により、結露に起因する撮像不良が少ない。
既に説明したように、樹脂スペーサー用フィルム10は、露光及び熱硬化後における接着層の透湿率が12g/m2/24h以上である。したがって、受光装置20の中空パッケージ内の湿度が外部に比べて高い場合、中空パッケージ内の湿気が樹脂スペーサー26を介して排出されるため、受光装置20の中空パッケージ内における結露が防止される。
また、図2には、マイクロレンズアレイからなる受光部28がベース基板22の光電変換部22a上のみに形成されている例について示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、マイクロレンズアレイがベース基板22の全面にわたって形成されていてもよい。
図3は、マイクロレンズアレイがベース基板の全面に形成された受光装置の構造例を示す断面図である。同図に示すように、ベース基板22の全面にわたってマイクロレンズアレイ29が形成されており、マイクロレンズアレイ29のうち、樹脂スペーサー26に囲まれる領域だけが受光部として機能する。なお、それ以外の構成については、図2に示す受光装置の構造例と共通するため、ここでは説明を省略する。
(受光装置の製造方法)
次に、上述の構成を有する受光装置の製造方法について説明する。
次に、上述の構成を有する受光装置の製造方法について説明する。
図4は受光装置の製造方法の一例を示す工程図である。
まず、図4の(a)に示すように、複数の光電変換部22aが形成されたシリコンウエハ30の表面に、マイクロレンズアレイ29を形成する。
同図には、シリコンウエハ30の全面にわたってマイクロレンズアレイ29を形成する例を示しているが、マイクロレンズアレイ29は、シリコンウエハ30の光電変換部22a上だけに選択的に形成してもよい。
また、マイクロレンズアレイ29の形成と並行して、上述の樹脂スペーサー用フィルム10をシリコンウエハ30の形状に合わせてカットしておく。
樹脂スペーサー用フィルム10のカットは、任意の手法で行うことができる。例えば、図5Aに示すように、樹脂スペーサー用フィルム10をカットテーブル100のフィルム接触部100b上に載置して、カットテーブル100の開口部に設けられたカッター104によりカットしてもよい。このとき、樹脂スペーサー用フィルム10のカット時の撓みを防止する観点から、カット補助部材106を用いて、カバーフィルム14側から樹脂スペーサー用フィルム10を押さえつけた状態で、樹脂スペーサー用フィルム10のカットを行ってもよい。
ここで、樹脂スペーサー用フィルム10のカットは、カッター104の刺し込み量を調節することで、カバーフィルム14の厚さ方向の半分程度までのハーフカットにとどめることが好ましい。これにより、図5Bに示すように、樹脂スペーサー用フィルム10全体を矢印Aの方向に搬送することで、樹脂スペーサー用フィルム10のハーフカットされた部分を、ラミネート対象基板であるシリコンウエハ30の位置まで容易に移動させることができる。樹脂スペーサー用フィルム10の搬送は、カット補助部材106の上方向(図5Bにおける矢印Bの方向)への移動により、樹脂スペーサー用フィルム10がフィルム接触部100bから隔離された状態で行われる。樹脂スペーサー用フィルム10の搬送後は、カット補助部材106が下方向(矢印Bの反対方向)に移動して、図5Aに示す状態に戻り、樹脂スペーサー用フィルム10のカットが繰り返される。
なお、樹脂スペーサー用フィルム10は、接着層12とカバーフィルム14との密着力C1と、接着層12とシリコーン樹脂との密着力Dとが、C1>Dの条件を満たすように設定されているため、上述のフィルムカット時のフィルム接触部100bに対する樹脂組成物の付着を低減することができる。
次に、図4の(b)に示すように、シリコンウエハ30上に形成されたマイクロレンズアレイ29に対して、シリコンウエハ30の形状に合わせてカットされた樹脂スペーサー用フィルム10をラミネートする。
そして、樹脂スペーサー用フィルム10の接着層12を露光及び現像することで、図4の(c)に示すように、光電変換部22aを囲む樹脂スペーサー26を、マイクロレンズ29上に形成する。接着層12の露光処理及び現像処理は、具体的には以下のように行う。
まず、フォトマスクを介して、樹脂スペーサー用フィルム10の接着層12に輻射線(例えば、紫外線)を選択的に照射する。これにより、接着層12のうち、輻射線が照射された部分だけが光硬化する。この後、接着層12からカバーフィルム14を剥離して、アルカリ水溶液等の現像液により、接着層12を現像することで、接着層12の非露光部(輻射線が照射されなかった部分)を除去する。このようにして、例えば、図6に示すように、光電変換部22aを囲む樹脂スペーサー26が形成される。
次に、図4の(d)に示すように、樹脂スペーサー26を介して、透明基板24をシリコンウエハ30に接着する。透明基板24とシリコンウエハ30とは、加熱のみ又は加圧のみにより接着してもよいし、加圧及び加熱により接着してもよい。
この後、図4の(e)に示すように、透明基板24とは反対側から、シリコンウエハ30をダイシングして、樹脂スペーサー26に対応する位置に溝32を形成する。
なお、シリコンウエハ30のダイシング中は、ダイシングソーとシリコンウエハ30との摩擦により熱が発生するため、給水しながらダイシングを行うことが好ましい。
最後に、透明基板24側からダイシングソーにより切り込みを入れ、シリコンウエハ30及び透明基板24を光電変換部22a単位に分割することで、図4の(f)に示す受光装置20が得られる。
なお、図示は省略するが、シリコンウエハ30のダイシング後に、溝32の側面およびシリコンウエハ30の底面に対して、シリコン酸化膜などの電気的絶縁層やスパッタリング等により金属膜が形成される。この金属膜は、受光装置20が半田バンプ等を介して外部基板に実装される場合に、光電変換部22aから出力される電気信号を外部基板側に伝達する信号伝送路として機能する。
また、図4には、シリコンウエハ30側に樹脂スペーサー26を形成する例を示したが、本発明はこれに限定されず、透明基板24側に樹脂スペーサー26を形成してもよい。この場合、まず、樹脂スペーサー用フィルム10を透明基板24にラミネートして、露光処理及び現像処理を行い、透明基板24上に樹脂スペーサー26を形成する。そして、シリコンウエハ30の光電変換部22aが樹脂スペーサー26に囲まれるように、透明基板24とシリコンウエハ30とを位置合わせした状態で、樹脂スペーサー26を介して、透明基板24とシリコンウエハ30とを接着する。最後に、図4の(e)及び(f)に示す方法と同様に、樹脂スペーサー26を介して接着された透明基板24とシリコンウエハ30とを、光電変換部22a単位に分割する。
(MEMSデバイス)
次に、上述の樹脂スペーサー用フィルムを用いて製造されるMEMSデバイスについて説明する。
次に、上述の樹脂スペーサー用フィルムを用いて製造されるMEMSデバイスについて説明する。
図7は、本発明に係るMEMSデバイスの構造例を示す断面図である。
同図に示すように、MEMSデバイス40は、主として、機能部42が形成されたベース基板44と、ベース基板44に対向するように配置されるカバー基板46と、ベース基板44とカバー基板46との間に、機能部42を囲むように配置される樹脂スペーサー26とにより構成される。
ベース基板44は単結晶シリコン等からなる基板であり、ベース基板44上には、圧力センサーや加速度センサー等のMEMS素子を含む機能部42が形成されている。
ベース基板44上の機能部42を囲む樹脂スペーサー26は、上述の樹脂スペーサー用フィルム10(図1参照)を用いて形成される樹脂製のスペーサーである。
また、ベース基板44と対向するカバー基板46は、例えば、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ガラス、単結晶シリコン等からなる基板である。
なお、図7に示す例では、MEMS素子を含む機能部42が樹脂スペーサー26により囲まれる中空パッケージ構造のMEMSデバイスについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、プリンターヘッド、光スキャナ、流路モジュール等の樹脂スペーサーを含む様々なMEMSデバイスにも適用可能である。
(MEMSデバイスの製造方法)
次に、上述の構成を有するMEMSデバイスの製造方法について説明する。
次に、上述の構成を有するMEMSデバイスの製造方法について説明する。
図8はMEMSデバイスの製造方法の一例を示す工程図である。
まず、図8の(a)に示すように、MEMS素子を含む複数の機能部42が形成されたシリコンウエハ50を準備する。また、上述の樹脂スペーサー用フィルム10をシリコンウエハ50の形状に合わせてカットしておく。樹脂スペーサー用フィルム10のカットは、既に説明した受光装置の製造方法と同様の手法により行ってもよい。
次に、図8の(b)に示すように、シリコンウエハ50の形状に合わせてカットされた樹脂スペーサー用フィルム10を、シリコンウエハ50にラミネートする。
そして、樹脂スペーサー用フィルム10の接着層12を露光及び現像することで、図8の(c)に示すように、機能部42を囲む樹脂スペーサー26を、シリコンウエハ50上に形成する。接着層12の露光処理及び現像処理は、既に説明した受光装置の製造方法と同様の手法により行ってもよい。
次に、図8の(d)に示すように、樹脂スペーサー26を介して、カバー基板46をシリコンウエハ50に接着する。カバー基板46とシリコンウエハ50とは、加熱のみ又は加圧のみにより接着してもよいし、加圧及び加熱により接着してもよい。
この後、図8の(e)に示すように、カバー基板46とは反対側から、シリコンウエハ50をダイシングして、樹脂スペーサー26に対応する位置に溝52を形成する。
なお、シリコンウエハ50のダイシング中は、ダイシングソーとシリコンウエハ50との摩擦により熱が発生するため、給水しながらダイシングを行うことが好ましい。
最後に、カバー基板46側からダイシングソーにより切り込みを入れ、シリコンウエハ50及びカバー基板46を機能部42単位に分割することで、図8の(f)に示すMEMSデバイス40が得られる。
なお、図8には、シリコンウエハ50側に樹脂スペーサー26を形成する例を示したが、本発明はこれに限定されず、カバー基板46側に樹脂スペーサー26を形成してもよい。この場合、まず、樹脂スペーサー用フィルム10をカバー基板46にラミネートして、露光処理及び現像処理を行い、カバー基板46上に樹脂スペーサー26を形成する。そして、シリコンウエハ50上の機能部42が樹脂スペーサー26に囲まれるように、カバー基板46とシリコンウエハ50とを位置合わせした状態で、樹脂スペーサー26を介して、カバー基板46とシリコンウエハ50とを接着する。最後に、図8の(e)及び(f)に示す方法と同様に、樹脂スペーサー26を介して接着されたカバー基板46とシリコンウエハ50とを、機能部42単位に分割する。
以下、実施例および比較例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
(実施例1)
1.アルカリ可溶性樹脂(メタクリロイル変性ノボラック型ビスフェノールA樹脂)の合成
ノボラック型ビスフェノールA樹脂(フェノライトLF−4871、大日本インキ化学(株)製)の固形分60%MEK(メチルエチルケトン)溶液500gを、2Lフラスコ中に投入し、これに触媒としてトリブチルアミン1.5g、および重合禁止剤としてハイドロキノン0.15gを添加し、100℃に加温した。その中へ、グリシジルメタクリレート180.9gを30分間で滴下し、100℃で5時間攪拌反応させることにより、固形分74%のメタクリロイル変性ノボラック型ビスフェノールA樹脂MPN001(メタクリロイル変性率50%)を得た。
1.アルカリ可溶性樹脂(メタクリロイル変性ノボラック型ビスフェノールA樹脂)の合成
ノボラック型ビスフェノールA樹脂(フェノライトLF−4871、大日本インキ化学(株)製)の固形分60%MEK(メチルエチルケトン)溶液500gを、2Lフラスコ中に投入し、これに触媒としてトリブチルアミン1.5g、および重合禁止剤としてハイドロキノン0.15gを添加し、100℃に加温した。その中へ、グリシジルメタクリレート180.9gを30分間で滴下し、100℃で5時間攪拌反応させることにより、固形分74%のメタクリロイル変性ノボラック型ビスフェノールA樹脂MPN001(メタクリロイル変性率50%)を得た。
2.樹脂ワニスの調製
アルカリ可溶性樹脂として、上述のメタクリロイル変性ノボラック型ビスフェノールA樹脂MPN001(MPN001)を60重量%、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂として、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、EP−1001)10重量%、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、EOCN−1020−70)を5重量%、光重合性樹脂として、エポキシエステル(共栄社化学(株)製、エポキシエステル3002M)5重量%、トリメチロールプロパントリメタクリレート(共栄社化学(株)製、ライトエステルTMP)15重量%、光重合開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製、イルガキュア651)2重量%、フェノールノボラック樹脂(住友ベークライト(株)、PR53647)3重量%を秤量し、ディスパーザーを用い、回転数3000rpmで1時間攪拌し、樹脂ワニスを調製した。
アルカリ可溶性樹脂として、上述のメタクリロイル変性ノボラック型ビスフェノールA樹脂MPN001(MPN001)を60重量%、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂として、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製、EP−1001)10重量%、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、EOCN−1020−70)を5重量%、光重合性樹脂として、エポキシエステル(共栄社化学(株)製、エポキシエステル3002M)5重量%、トリメチロールプロパントリメタクリレート(共栄社化学(株)製、ライトエステルTMP)15重量%、光重合開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製、イルガキュア651)2重量%、フェノールノボラック樹脂(住友ベークライト(株)、PR53647)3重量%を秤量し、ディスパーザーを用い、回転数3000rpmで1時間攪拌し、樹脂ワニスを調製した。
3.樹脂スペーサー用フィルムの作製
樹脂ワニスをコンマコーターで支持基材ポリエステルフィルム(三菱樹脂社製、MRX50、厚さ50μm)に塗布し、80℃、20分乾燥して膜厚50μmの接着層を有する樹脂スペーサー用フィルムを得た。
樹脂ワニスをコンマコーターで支持基材ポリエステルフィルム(三菱樹脂社製、MRX50、厚さ50μm)に塗布し、80℃、20分乾燥して膜厚50μmの接着層を有する樹脂スペーサー用フィルムを得た。
(実施例2)
実施例1の樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。トリメチロールプロパントリメタクリレートの配合量を20重量%、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の配合量を20重量%、(メタ)アクリル変性ビスAノボラック樹脂の配合量を45重量%とした。
実施例1の樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。トリメチロールプロパントリメタクリレートの配合量を20重量%、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の配合量を20重量%、(メタ)アクリル変性ビスAノボラック樹脂の配合量を45重量%とした。
(実施例3)
実施例1の樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。トリメチロールプロパントリメタクリレートの配合量を20重量%、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の配合量を25重量%、(メタ)アクリル変性ビスAノボラック樹脂の配合量を40重量%とした。
実施例1の樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。トリメチロールプロパントリメタクリレートの配合量を20重量%、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の配合量を25重量%、(メタ)アクリル変性ビスAノボラック樹脂の配合量を40重量%とした。
(実施例4)
実施例1の樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。トリメチロールプロパントリメタクリレートの配合量を20重量%、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の配合量を5重量%、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、EOCN−1020−70)を20重量%、(メタ)アクリル変性ビスAノボラック樹脂の配合量を45重量%とした。
実施例1の樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。トリメチロールプロパントリメタクリレートの配合量を20重量%、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の配合量を5重量%、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、EOCN−1020−70)を20重量%、(メタ)アクリル変性ビスAノボラック樹脂の配合量を45重量%とした。
(実施例5)
実施例1の樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。エポキシエステル(共栄社化学(株)製、エポキシエステル3002M)1重量%、トリメチロールプロパントリメタクリレートの配合量を5重量%、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の配合量を8重量%、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、EOCN−1020−70)を25重量%、(メタ)アクリル変性ビスAノボラック樹脂の配合量を56重量%とした。
実施例1の樹脂ワニスの配合を以下のようにした以外は、実施例1と同様にした。エポキシエステル(共栄社化学(株)製、エポキシエステル3002M)1重量%、トリメチロールプロパントリメタクリレートの配合量を5重量%、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の配合量を8重量%、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、EOCN−1020−70)を25重量%、(メタ)アクリル変性ビスAノボラック樹脂の配合量を56重量%とした。
(比較例1)
上記実施例に加え、樹脂ワニスの配合量を変化させた比較例1を設定した。
上記実施例に加え、樹脂ワニスの配合量を変化させた比較例1を設定した。
実施例1〜5及び比較例1の樹脂スペーサー用フィルムの配合量を図9の表に示す。
(樹脂スペーサー用フィルムの評価)
上述のようにして得られた樹脂スペーサー用フィルムを用いて、フィルムカット時の樹脂付着性、ラミネート対象基板への仮固定性及びカバーフィルムの剥離性について評価を行った。
上述のようにして得られた樹脂スペーサー用フィルムを用いて、フィルムカット時の樹脂付着性、ラミネート対象基板への仮固定性及びカバーフィルムの剥離性について評価を行った。
(1)密着力の測定
実施例1〜5及び比較例1で得られた樹脂スペーサー用フィルムを幅18mmにカットして、カバーフィルム側をガラスエポキシ基板に両面テープで固定した。さらにゴムローラーを用いて、セロテープ(登録商標)(幅18mm、三菱ユニー製)を、気泡が入らないよう強く接着層にラミネートした。引張り試験機により、180°方向に、引張り速度1000mm/minの条件下でセロテープ(登録商標)を引張り、密着力C1(N/m)を測定した。測定結果を図10の表に示す。
実施例1〜5及び比較例1で得られた樹脂スペーサー用フィルムを幅18mmにカットして、カバーフィルム側をガラスエポキシ基板に両面テープで固定した。さらにゴムローラーを用いて、セロテープ(登録商標)(幅18mm、三菱ユニー製)を、気泡が入らないよう強く接着層にラミネートした。引張り試験機により、180°方向に、引張り速度1000mm/minの条件下でセロテープ(登録商標)を引張り、密着力C1(N/m)を測定した。測定結果を図10の表に示す。
また、実施例1〜5及び比較例1で得られた樹脂スペーサー用フィルムを幅18mmにカットして、カバーフィルム側をガラスエポキシ基板に両面テープで固定した後、積算露光量が700mJ/cm2の条件で波長365nmの光により露光を行った。さらにゴムローラーを用いて、セロテープ(登録商標)(幅18mm、三菱ユニー製)を、気泡が入らないよう強く接着層にラミネートした。引張り試験機により、180°方向に、引張り速度1000mm/minの条件下でセロテープ(登録商標)を引張り、密着力C2(N/m)を測定した。測定結果を図10の表に示す。
また、実施例1〜5及び比較例1で得られた樹脂スペーサー用フィルムを幅36mmにカットして、接着層側をシリコーン樹脂シート(ニッパ(株)社製、複合機能性シリコーンシート)に重ねた。この状態で、ゴムローラー(ロール重量:400g、ロール幅:16.5cm)の自重を利用して、樹脂スペーサー用フィルムの接着層側をシリコーン樹脂シートにラミネートした。このようにして得られた接着層付きのシリコーン樹脂シートを、露光前における接着層とシリコーン樹脂との密着力Dを測定するための評価サンプルとした。準備した上記評価用サンプルを引張り試験機により、180°方向に、引っ張り速度1000mm/minの条件下で基材を引張って、密着力D(N/m)を測定した。測定結果を図10の表に示す。
実施例1〜5及び比較例1で得られた樹脂スペーサー用フィルムを、ロールラミネーター(ロール温度:60℃、速度:0.3m/分、シリンジ圧:2.0kgf/cm2)を用いて、8インチシリコンウエハ(SUMCO社製、品番:PW、725μm厚)にラミネートした。このようにして得られた接着層付きのシリコンウエハを、露光前における接着層とシリコンウエハとの密着力E1を測定するための評価用サンプルとした。
さらに、上記接着層付きのシリコンウエハに対して、積算露光量が700mJ/cm2の条件で波長365nmの光により露光を行ったものを、露光後における接着層とシリコンウエハとの密着力E2を測定するための評価用サンプルとした。
そして、ゴムローラーを用いて、準備した上記評価用サンプルに、セロテープ(登録商標)(幅18mm、三菱ユニー製)を気泡が入らないよう強く接着層に貼り付けた。接着層に幅18mmの切込みを入れて、引張り試験機により、180°方向に、引っ張り速度1000mm/minの条件下でセロテープ(登録商標)を引張り、密着力E1(N/m)及びE2(N/m)を測定した。測定結果を図10の表に示す。
(2)フィルムカット時の樹脂付着性
実施例1〜5及び比較例1で得られた樹脂スペーサー用フィルムを、フィルムラミネータ(タカトリ製Team100)により、シリコンウエハの直径より1mm小さい形状に合わせてカットした。フィルムカット後に、カットステージを目視により観察して、カットステージに対する樹脂付着性を以下の基準に従って評価した。評価結果を図10の表に示す。
実施例1〜5及び比較例1で得られた樹脂スペーサー用フィルムを、フィルムラミネータ(タカトリ製Team100)により、シリコンウエハの直径より1mm小さい形状に合わせてカットした。フィルムカット後に、カットステージを目視により観察して、カットステージに対する樹脂付着性を以下の基準に従って評価した。評価結果を図10の表に示す。
良 :カットステージ上に、目視で観察可能な樹脂付着物が無い。
不良:カットステージ上に、目視で観察可能な樹脂付着物がある。
(3)ラミネート対象基板への仮固定性
実施例1〜5及び比較例1で得られた樹脂スペーサー用フィルムを、ロールラミネーター(ロール温度:60℃、速度:0.3m/分、シリンジ圧:2.0kgf/cm2)を用いて、8インチシリコンウエハ(SUMCO社製、品番:PW、725μm厚)にラミネートした。
実施例1〜5及び比較例1で得られた樹脂スペーサー用フィルムを、ロールラミネーター(ロール温度:60℃、速度:0.3m/分、シリンジ圧:2.0kgf/cm2)を用いて、8インチシリコンウエハ(SUMCO社製、品番:PW、725μm厚)にラミネートした。
樹脂スペーサー用フィルムがラミネートされたシリコンウエハを目視により観察して、ラミネート対象基板への仮固定性を以下の基準に従って評価した。評価結果を図10の表に示す。
良 :シリコンウエハの全面にわたって、フィルムが剥離していない。
不良:シリコンウエハの端面において、フィルムが一部剥離している。
(4)カバーフィルムの剥離性
実施例1〜5及び比較例1で得られた樹脂スペーサー用フィルムを、ロールラミネーター(ロール温度:60℃、速度:0.3m/分、シリンジ圧:2.0kgf/cm2)を用いて、シリコンウエハ(SUMCO社製、品番:PW、725μm厚)にラミネートした。次いで、シリコンウエハ上の樹脂スペーサー用フィルムに対して、積算露光量が700mJ/cm2の条件で波長365nmの光により露光を行った後、接着層からカバーフィルムを剥離した。
実施例1〜5及び比較例1で得られた樹脂スペーサー用フィルムを、ロールラミネーター(ロール温度:60℃、速度:0.3m/分、シリンジ圧:2.0kgf/cm2)を用いて、シリコンウエハ(SUMCO社製、品番:PW、725μm厚)にラミネートした。次いで、シリコンウエハ上の樹脂スペーサー用フィルムに対して、積算露光量が700mJ/cm2の条件で波長365nmの光により露光を行った後、接着層からカバーフィルムを剥離した。
接着層から剥離したカバーフィルムを目視により観察して、カバーフィルムの剥離性を以下の基準に従って評価した。評価結果を図10の表に示す。
良 :カバーフィルム上に、目視で観察可能な樹脂付着物が無く、シリコンウエハ上の接着層に浮きや剥離が観察されない
不良:カバーフィルム上に、目視で観察可能な樹脂付着物がある場合、シリコンウエハ上の接着層に浮きや剥離が観察される。
不良:カバーフィルム上に、目視で観察可能な樹脂付着物がある場合、シリコンウエハ上の接着層に浮きや剥離が観察される。
図10の表から分かるように、密着力C1と密着力DとがC1>Dの条件を満たす実施例1−5では、カットステージへの樹脂付着が起こらなかった。また密着力E1がE1>200N/mの条件を満たす場合、樹脂スペーサー用フィルムをシリコンウエハ上に確実に仮固定することができた。また密着力C2と密着力E2とがC2<E2の条件を満たす場合、カバーフィルムを剥離する際のカバーフィルムへの樹脂付着が起こらなかった。
これに対し密着力C1と密着力DとがC1>Dの条件を満たさない比較例1では、カットステージへの樹脂付着が起きた。
(樹脂スペーサー特性の評価)
上述の樹脂スペーサー用フィルムに関して、以下のように、樹脂スペーサー特性の評価を行った。
上述の樹脂スペーサー用フィルムに関して、以下のように、樹脂スペーサー特性の評価を行った。
(1)弾性率
実施例1〜5及び比較例1で得られた樹脂スペーサー用フィルムに対して、積算露光量が700mJ/cm2の条件で波長365nmの光により露光を行った。次いで、樹脂スペーサー用フィルムの接着層からカバーフィルムを剥がし、接着層を3枚重ねて、動的粘弾性測定装置Rheo Stress RS150(HAAKE社製、測定周波数:1Hz、ギャップ間隔:100μm、測定温度範囲:25〜200℃、昇温速度10℃/分)で貯蔵弾性率G´を測定し、80℃における弾性率を求めた。測定結果を図11の表に示す。
実施例1〜5及び比較例1で得られた樹脂スペーサー用フィルムに対して、積算露光量が700mJ/cm2の条件で波長365nmの光により露光を行った。次いで、樹脂スペーサー用フィルムの接着層からカバーフィルムを剥がし、接着層を3枚重ねて、動的粘弾性測定装置Rheo Stress RS150(HAAKE社製、測定周波数:1Hz、ギャップ間隔:100μm、測定温度範囲:25〜200℃、昇温速度10℃/分)で貯蔵弾性率G´を測定し、80℃における弾性率を求めた。測定結果を図11の表に示す。
(2)透湿率
60℃に設定されたラミネータを用いて、樹脂スペーサー用フィルムを貼り合せ、膜厚100μmの接着層を作製し、積算露光量が700mJ/cm2の条件で波長365nmの光により当該接着層を露光した後、さらに180℃/2時間の条件で当該接着層を熱硬化した。得られた露光及び熱硬化後の接着層を透湿カップ法(JIS Z0208)に準じて、40℃/90%の環境下で評価し、透湿率を測定した。測定結果を図11の表に示す。
60℃に設定されたラミネータを用いて、樹脂スペーサー用フィルムを貼り合せ、膜厚100μmの接着層を作製し、積算露光量が700mJ/cm2の条件で波長365nmの光により当該接着層を露光した後、さらに180℃/2時間の条件で当該接着層を熱硬化した。得られた露光及び熱硬化後の接着層を透湿カップ法(JIS Z0208)に準じて、40℃/90%の環境下で評価し、透湿率を測定した。測定結果を図11の表に示す。
(3)樹脂スペーサー特性
以下の手順で、樹脂スペーサー特性を評価するための評価用サンプルを作製した。
以下の手順で、樹脂スペーサー特性を評価するための評価用サンプルを作製した。
8インチシリコンウエハ(ベース基板)(SUMCO(株)社製、品番:PW、725μm厚)に、樹脂スペーサー用フィルムをロールラミネーター(ロール温度:60℃、速度:0.3m/分、シリンジ圧:2.0kgf/cm2)によりラミネートし、樹脂スペーサー用フィルム付きのシリコンウエハを得た。次に、露光装置のマスクと上記シリコンウエハとの位置合わせを波長600nmの光で行った。次に、積算露光量が700mJ/cm2の条件で波長365nmの光により露光を行った後、接着層からカバーフィルムを剥離した。さらに、2.38%TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)を用いて、接着層の現像処理(圧力:0.3MPa、時間:90秒)を行い、5mm角の開口を有する、幅0.6mmの樹脂スペーサーを形成した。
次に、サブストレート・ボンダ(ズース・マイクロテック(株)製、SB8e)に上記樹脂スペーサーが形成されたシリコンウエハおよび8インチ透明基板をセットし、シリコンウエハと8インチ透明基板の圧着を行い、さらに、150℃、90分の条件でポストキュアを行った。得られたシリコンウエハと8インチ透明基板との接着物を、ダイシングソーを用い、所定の大きさにダイシングし、評価用サンプルとしての受光装置を得た。
上記評価用サンプルの樹脂スペーサーを目視により観察して、以下の基準に従って、樹脂スペーサーのフロー性(つぶれ具合い)を評価した。評価結果を図11の表に示す。
良 :熱圧着前後の樹脂スペーサーの寸法に変化がない。
不良:熱圧着後の樹脂スペーサーが非常に大きくフローし、寸法、形状とも大きく変化している。
次に、温度85℃、湿度85%の条件下で、上記評価用サンプルを168時間放置した後、温度25℃、湿度50%の環境にさらして、顕微鏡により、評価用サンプルの中空パッケージの内部を観察した。そして、以下の基準に従って、中空パッケージ内の結露の有無について評価した。評価結果を図11の表に示す。
良 :中空パッケージ内に結露が発生していない。
不良:中空パッケージ内に結露が発生している。
また温度85℃、湿度85%の条件下で上記評価用サンプルを168時間放置して、260℃の半田リフロー処理を3回行った後、評価用サンプルを顕微鏡で観察した。そして、以下の基準に従って、受光装置としての信頼性を評価した。
良 :層間剥離及びチップクラックが発生していない。
不良:層間剥離又はチップクラックが発生している。
図11の表から分かるように、露光後における接着層の弾性率が100Pa以上の場合、透明基板の圧着時における樹脂スペーサーの形状変化は起こらなかった。また、露光及び熱硬化後における接着層の透湿率が12g/m2/24h以上の場合、中空パッケージ内に結露は発生しなかった。また実施例1〜5の樹脂スペーサー用フィルムを用いれば、信頼性に優れる受光装置が得られることが分かった。
これに対し、露光後における接着層の弾性率が80Paの比較例1では、透明基板の圧着時における樹脂スペーサーの形状変化が発生した。
10…樹脂スペーサー用フィルム、12…接着層、14…カバーフィルム、20…受光装置、22…ベース基板、22a…光電変換部、24…透明基板、26…樹脂スペーサー、28…受光部、29…マイクロレンズアレイ、30…シリコンウエハ、32…溝、40…MEMSデバイス、42…機能部、44…ベース基板、46…カバー基板、50…シリコンウエハ、52…溝、100…カットテーブル、100a…ステージ部、100b…フィルム接触部、102…樹脂スペーサー用フィルム、104…カッター、106…カット補助部材
Claims (18)
- 樹脂組成物からなる接着層と、
前記接着層の表面を覆うカバーフィルムとを含む樹脂スペーサー用フィルムであって、
前記接着層と前記カバーフィルムとの密着力C1と、前記接着層とシリコーン樹脂との密着力Dとが、C1>Dの条件を満たすことを特徴とする樹脂スペーサー用フィルム。 - 前記接着層とシリコンウエハとの密着力E1が、E1>0.01N/mの条件を満たす請求項1に記載の樹脂スペーサー用フィルム。
- 積算露光量がi線基準で700mJ/cm2の条件で露光した後の前記接着層と前記カバーフィルムとの密着力C2と、積算露光量がi線基準で700mJ/cm2の条件で露光した後の前記接着層とシリコンウエハとの密着力E2とが、C2<E2の条件を満たす請求項1又は2に記載の樹脂スペーサー用フィルム。
- 積算露光量がi線基準で700mJ/cm2の条件で露光した後の前記接着層の弾性率が、測定温度80℃において、100Pa以上である請求項1乃至3のいずれか一項に記載の樹脂スペーサー用フィルム。
- 積算露光量がi線基準で700mJ/cm2の条件で露光して、さらに180℃、2時間の条件で熱硬化した後における、JIS Z0208 B法で測定した前記接着層の透湿率が、12g/m2/24h以上である請求項1乃至4のいずれか一項に記載の樹脂スペーサー用フィルム。
- 前記樹脂組成物は、アルカリ可溶性樹脂と光重合性樹脂とを含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の樹脂スペーサー用フィルム。
- 前記樹脂組成物は、さらに、熱硬化性樹脂を含むことを特徴とする請求項6に記載の樹脂スペーサー用フィルム。
- 前記アルカリ可溶性樹脂は、(メタ)アクリル変性ノボラック樹脂を含むことを特徴とする請求項6又は7に記載の樹脂スペーサー用フィルム。
- 前記アルカリ可溶性樹脂は、カルボキシル基含有エポキシアクリレート、カルボキシル基含有アクリルポリマー、ポリアミド酸からなる群より選択されるカルボキシル基含有ポリマーを含むことを特徴とする請求項6乃至8のいずれか一項に記載の樹脂スペーサー用
- 前記光重合性樹脂は、アクリル系モノマーを含むことを特徴とする請求項6乃至9のいずれか一項に記載の樹脂スペーサー用フィルム。
- 前記アクリル系モノマーは、三官能(メタ)アクリレート化合物または四官能(メタ)アクリレート化合物である請求項10に記載の樹脂スペーサー用フィルム。
- 前記光重合性樹脂は、エポキシ化合物の(メタ)アクリル酸付加物を含むことを特徴とする請求項6乃至11のいずれか一項に記載の樹脂スペーサー用フィルム。
- 光電変換部が形成されたベース基板と、
前記ベース基板に対向するように配置される透明基板と、
前記ベース基板と前記透明基板との間に、前記光電変換部を囲むように配置される樹脂スペーサーとを含む受光装置であって、
前記樹脂スペーサーは、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の樹脂スペーサー用フィルムにより形成されることを特徴とする受光装置。 - MEMS素子を含む機能部が形成されたベース基板と、
前記ベース基板に対向するように配置されるカバー基板と、
前記ベース基板と前記カバー基板との間に、前記機能部を囲むように配置される樹脂スペーサーとを含むMEMSデバイスであって、
前記樹脂スペーサーは、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の樹脂スペーサー用フィルムにより形成されることを特徴とするMEMSデバイス。 - 請求項1乃至12のいずれか一項に記載の樹脂スペーサー用フィルムをカットするフィルムカット工程と、
前記フィルムカット工程でカットされた前記樹脂スペーサー用フィルムを、複数の光電変換部が形成されたウエハの表面にラミネートするラミネート工程と、
前記複数の光電変換部を囲む樹脂スペーサーが形成されるように、前記ウエハ上にラミネートされた前記樹脂スペーサー用フィルムを露光及び現像する露光現像工程と、
前記露光現像工程で形成された前記樹脂スペーサーを介して、前記ウエハと透明基板とを接着する接着工程と、
前記樹脂スペーサーを介して接着された前記ウエハと前記透明基板とを光電変換部単位に分割する分割工程とを含む受光装置の製造方法。 - 請求項1乃至12のいずれか一項に記載の樹脂スペーサー用フィルムをカットするフィルムカット工程と、
前記フィルムカット工程でカットされた前記樹脂スペーサー用フィルムを透明基板の表面にラミネートするラミネート工程と、
前記透明基板上に樹脂スペーサーが形成されるように、前記透明基板上にラミネートされた前記樹脂スペーサー用フィルムを露光及び現像する露光現像工程と、
前記露光現像工程で形成された前記樹脂スペーサーを介して、複数の光電変換部が形成されたウエハと前記透明基板とを、前記複数の光電変換部が前記樹脂スペーサーに囲まれるように接着する接着工程と、
前記樹脂スペーサーを介して接着された前記ウエハと前記透明基板とを光電変換部単位に分割する分割工程とを含む受光装置の製造方法。 - 請求項1乃至12のいずれか一項に記載の樹脂スペーサー用フィルムをカットするフィルムカット工程と、
前記フィルムカット工程でカットされた前記樹脂スペーサー用フィルムを、MEMS素子を含む機能部が形成されたウエハの表面にラミネートするラミネート工程と、
前記機能部を囲む樹脂スペーサーが形成されるように、前記ウエハ上にラミネートされた前記樹脂スペーサー用フィルムを露光及び現像する露光現像工程と、
前記露光現像工程で形成された前記樹脂スペーサーを介して、前記ウエハとカバー基板とを接着する接着工程とを含むMEMSデバイスの製造方法。 - 請求項1乃至12のいずれか一項に記載の樹脂スペーサー用フィルムをカットするフィルムカット工程と、
前記フィルムカット工程でカットされた前記樹脂スペーサー用フィルムをカバー基板の表面にラミネートするラミネート工程と、
前記カバー基板上に樹脂スペーサーが形成されるように、前記カバー基板上にラミネートされた前記樹脂スペーサー用フィルムを露光及び現像する露光現像工程と、
MEMS素子を含む機能部が形成されたウエハと前記カバー基板とを、前記露光現像工程で形成された前記樹脂スペーサーを介して、前記機能部が前記樹脂スペーサーに囲まれるように接着する接着工程とを含むMEMSデバイスの製造方法。
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