JP2005186110A - レーザー加工用保護シート及びこれを用いたレーザー加工品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 レーザー光の紫外吸収アブレーションにより被加工物を加工する場合に、分解物による被加工物表面の汚染を効果的に抑制することのできるレーザー加工用保護シートを提供すること。また、前記レーザー加工用保護シートを用いたレーザー加工品の製造方法を提供すること。
【解決手段】 レーザー光の紫外吸収アブレーションにより被加工物を加工する際に、被加工物のレーザー光入射面側に設けられるレーザー加工用保護シート。
【選択図】 図1
【解決手段】 レーザー光の紫外吸収アブレーションにより被加工物を加工する際に、被加工物のレーザー光入射面側に設けられるレーザー加工用保護シート。
【選択図】 図1
Description
本発明は、レーザー光の紫外吸収アブレーションにより被加工物を加工する際に使用するレーザー加工用保護シートに関する。また本発明は、シート材料、回路基板、半導体ウエハ、ガラス基板、セラミック基板、金属基板、半導体レーザー等の発光あるいは受光素子基板、MEMS基板、半導体パッケージ、布、皮、又は紙などの各種被加工物に、レーザー光の紫外吸収アブレーションにより切断、孔あけ、マーキング、溝加工、スクライビング加工、又はトリミング加工などの形状加工を施すことによって得られるレーザー加工品の製造方法に関する。
最近の電気・電子機器の小型化等に伴って部品の小型化・高精細化が進んでいる。そのため、各種材料の外形加工についても、加工精度が±50μmあるいはそれ以下の高精細・高精度化が求められてきている。しかしながら、従来のプレス加工等の打ち抜き加工では精度がせいぜい±100μm程度であり、近年の高精度化の要求には対応できなくなってきている。また、各種材料の孔あけについても、高精細・高精度化が求められており、従来のドリルや金型による孔あけでは対応が不可能となってきている。
近年、その解決方法としてレーザー光を用いた各種材料の加工方法が注目されている。特に、熱ダメージが少なく、高精細の加工が可能であるレーザー光の紫外吸収アブレーションによる加工方法は、精密な外形加工方法や微細孔あけ方法として注目されている。
上記技術としては、例えば、被加工物のダイシング方法として、被加工物をダイシングシートに支持固定して、レーザー光線により被加工物をダイシングする方法が提案されている(特許文献1)。また、ウォーターマイクロジェットとレーザーを組み合わせて半導体ウエハをダイシングする方法も提案されている(特許文献2)。前記特許文献に記載のダイシングシートは、被加工物のレーザー光出射面側に設けられ、ダイシング時及びその後の各工程で被加工物(レーザー加工品)を支持固定するために用いられるものである。
ところで、レーザー光を用いた場合には、レーザー加工時に発生するカーボン等の分解物が被加工物の表面に付着するため、それを除去するデスミアといわれる後処理が必要となる。分解物の付着強度は、レーザー光のパワーに比例して強固となるため、レーザー光のパワーを高くすると後処理での分解物の除去が困難になるという問題があった。特に、被加工物の加工テーブル又は粘着シートに接する面側(レーザー光出射面側)は、被加工物の分解物のみならず、レーザー光照射による加工テーブル又は粘着シートの分解物が被加工物の表面に強固に付着する傾向にある。そのため、加工のスループット向上を妨げたり、切断や孔あけの信頼性を低下させてしまうという問題があった。
特開2002−343747号公報
特開2003−34780号公報
本発明は、レーザー光の紫外吸収アブレーションにより被加工物を加工する場合に、分解物による被加工物表面の汚染を効果的に抑制することのできるレーザー加工用保護シートを提供することを目的とする。また本発明は、前記レーザー加工用保護シートを用いたレーザー加工品の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、下記レーザー加工用保護シート(以下、保護シートともいう)により上記目的を達成できることを見出し本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、レーザー光の紫外吸収アブレーションにより被加工物を加工する際に、被加工物のレーザー光入射面側に設けられるレーザー加工用保護シートに関する。
前記保護シートは、レーザー光の紫外吸収アブレーションにより被加工物をレーザー加工する前に、被加工物のレーザー光入射面側(レーザー光照射面側)に積層され、アブレーションによって発生する分解物や飛散物から被加工物表面を保護するために用いられるものである。そして、保護シートはレーザー光の紫外吸収アブレーションにより被加工物と共に加工される。該保護シートを用いることにより、レーザー光照射部から発生した分解物が被加工物を被覆している保護シート表面に付着するため、被加工物表面に分解物が付着することを効果的に防止することができる。
前記保護シートは、レーザー光吸収領域における光透過率が50%未満であることが好ましい。光透過率が50%未満の保護シートを使用することにより、保護シートと被加工物との界面に分解物が侵入してその界面部分で分解物が付着することを効果的に防止することができる。その結果、レーザー加工後に被加工物から保護シートを容易に剥離できるだけでなく、被加工物のレーザー加工精度を向上させることができる。
前記保護シートを用いることにより、分解物による界面部分の汚染を抑制することができる理由としては、以下のように考えらる。保護シートのレーザー光吸収領域における光透過率が50%未満の場合には、保護シートのレーザーエネルギー利用効率が大きいため被加工物よりも先に保護シートがレーザー光により侵食される。保護シートのレーザー光照射部が侵食された後に下層の被加工物が侵食されるが、被加工物の分解物は保護シートの侵食部分から外部に効率的に飛散されるため、保護シートと被加工物との界面部分の汚染を抑制できると考えられる。
前記保護シートのレーザー光吸収領域における光透過率は、40%以下であることが好ましく、さらに好ましくは30%以下、特に好ましくは0%である。前記光透過率が50%以上の場合には、光エネルギー吸収体である被加工物へのエネルギー伝達が増加し、保護シートがレーザー光により侵食される前に、保護シートを透過したレーザー光により被加工物の侵食が進行する傾向にある。その場合には、被加工物の侵食により生じた分解物の飛散経路がないため、保護シートと被加工物との間に分解物が入り込んで被加工物表面を汚染すると考えられる。つまり、保護シートがレーザーアブレーションで破断または穿孔されない限り、被加工物の分解時のガス圧が高いため保護シートと被加工物との間にガス状分解物が滞留し、その分解物が被加工物表面を汚染することになる。前記のように被加工物表面が分解物によって汚染されると、被加工物をレーザー加工した後に、保護シートを被加工物から剥離することが困難になったり、後処理での分解物除去が困難になったり、被加工物の加工精度が低下する傾向にある。
前記保護シートは、基材上に粘着剤層が設けられているものであることが好ましい。保護シートに粘着性を付与することにより、保護シートと被加工物との界面の密着性を向上させることができるため、分解物の界面への侵入を抑制することができ、その結果分解物による被加工物表面の汚染を抑制することが可能となる。
また、本発明においては、前記基材が、芳香族系ポリマーを含有してなるものであることが好ましい。基材の形成材料として芳香族系ポリマーを用いることにより、レーザー光吸収領域における光透過率を小さくすることができ、保護シートのエッチング速度を大きくすることができる。
また、前記芳香族系ポリマーを構成する繰り返し単位中の芳香環の重量比は41重量%以上であることが好ましく、さらに好ましく50重量%以上である。芳香環の重量比が41重量%未満の場合には、レーザー光吸収領域における光透過率を十分に小さくすることができないため、保護シートのエッチング速度を十分に高めることが困難になる傾向にある。
また、本発明は、被加工物のレーザー光入射面側に前記レーザー加工用保護シートを設置する工程(1)、レーザー光を照射してレーザー加工用保護シート及び被加工物を加工する工程(2)、レーザー加工用保護シートを加工後の被加工物から剥離する工程(3)を含むレーザー加工品の製造方法に関する。
前記被加工物は、シート材料、回路基板、半導体ウエハ、ガラス基板、セラミック基板、金属基板、半導体レーザーの発光あるいは受光素子基板、MEMS基板、又は半導体パッケージであることが好ましい。また、前記加工は、被加工物を切断又は孔あけする加工であることが好ましい。
本発明の保護シートは、特に半導体ウエハをダイシングして半導体チップを製造する場合に好適に用いられる。
本発明で用いられるレーザーとしては、レーザー加工時の熱的なダメージにより被加工物の孔のエッジや切断壁面の精度及び外見を悪化させないために、熱加工プロセスを経由しない非熱的加工である紫外光吸収によるアブレーション加工が可能なレーザーを用いる。特に、レーザー光を20μm以下の細い幅に集光でき、400nm以下の紫外線を放射するレーザーを用いることが好ましい。
具体的には、400nm以下に発振波長を持つレーザー、例えば、発振波長248nmのKrFエキシマレーザー、308nmのXeCIエキシマレーザー、YAGレーザーの第三高調波(355nm)や第四高調波(266nm)、又は400nm以上の波長を持つレーザーの場合には、多光子吸収過程を経由した紫外線領域の光吸収が可能で、かつ多光子吸収アブレーションにより20μm以下の幅の切断加工などが可能である波長750〜800nm付近のチタンサファイヤレーザー等でパルス幅が1e-9秒(0.000000001秒)以下のレーザーなどが挙げられる。
被加工物としては、上記レーザーにより出力されたレーザー光の紫外吸収アブレーションにより加工できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、各種シート材料、回路基板、半導体ウエハ、ガラス基板、セラミック基板、金属基板、半導体レーザー等の発光あるいは受光素子基板、MEMS(Micro Electro Mechanical System)基板、半導体パッケージ、布、皮、及び紙などが挙げられる。
本発明の保護シートは、特にシート材料、回路基板、半導体ウエハ、ガラス基板、セラミック基板、金属基板、半導体レーザーの発光あるいは受光素子基板、MEMS基板、又は半導体パッケージの加工に好適に用いることができる。
前記各種シ−ト材料としては、例えば、ポリイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂等からなる高分子フィルムや不織布、それらの樹脂を延伸加工、含浸加工等により物理的あるいは光学的な機能を付与したシート、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属シート、又は上記高分子フィルム及び/又は金属シートを直接あるいは接着剤等を介して積層したものなどが挙げられる。
前記回路基板としては、片面、両面あるいは多層フレキシブルプリント基板、ガラスエポキシ、セラミック、又は金属コア基板等からなるリジッド基板、ガラスまたはポリマー上に形成された光回路あるいは光−電気混成回路基板などが挙げられる。
本発明の保護シートは、レーザー光の紫外吸収アブレーションにより被加工物を加工する際に使用するシートである。該保護シートは、レーザー光(紫外線)吸収領域における光透過率が50%未満のものであることが好ましい。保護シートは、基材のみから形成されていてもよく、基材上に粘着剤層が設けられていてもよい。
基材の形成材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリイミド、(メタ)アクリル系ポリマー、ポリウレタン、及びポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンオキサイドなどのポリオレフィン系ポリマーなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのうち、芳香族系ポリマーを用いることが好ましく、特にポリイミド、ポリエチレンナフタレート、又はポリカーボネートを用いることが好ましい。
基材には充填剤を添加することが好ましい。充填剤とは、レーザー光吸収領域の光透過率を50%未満にするために添加する材料であり、例えば、顔料、染料、色素、Au、Cu、Pt、Ag等の金属微粒子、及び金属コロイド、カーボン等の無機微粒子などが挙げられる。
色素は、使用するレーザーの特定波長の光を吸収するものであればよく、また染料としては、塩基性染料、酸性染料、直接染料などの各種染料を用いることができる。前記染料又は色素としては、例えば、ニトロ染料、ニトロソ染料、スチルベン染料、ピラゾロン染料、チアゾール染料、アゾ染料、ポリアゾ染料、カルボニウム染料、キノアニル染料、インドフェノール染料、インドアニリン染料、インダミン染料、キノンイミン染料、アジン染料、酸化染料、オキサジン染料、チアジン染料、アクリジン染料、ジフェニルメタン染料、トリフェニルメタン染料、キサンテン染料、チオキサンテン染料、硫化染料、ピリジン染料、ピリドン染料、チアジアゾール染料、チオフェン染料、ベンゾイソチアゾール染料、ジシアノイミダゾール染料、ベンゾピラン染料、ベンゾジフラノン染料、キノリン染料、インジゴ染料、チオインジゴ染料、アントラキノン染料、ベンゾフェノン染料、ベンゾキノン染料、ナフトキノン染料、フタロシアニン染料、シアニン染料、メチン染料、ポリメチン染料、アゾメチン染料、縮合メチン染料、ナフタルイミド染料、ペリノン染料、トリアリールメタン染料、ザンセン染料、アミノケトン染料、オキシケトン染料、及びインジゴイド染料などが挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、染料又は色素は、非線形光学色素であってもよい。非線形光学色素としては、特に制限されず、公知の非線形光学色素(例えば、ベンゼン系非線形光学色素、スチルベン系非線形光学色素、シアニン系非線形光学色素、アゾ系非線形光学色素、ローダミン系非線形光学色素、ビフェニル系非線形光学色素、カルコン系非線形光学色素、及びシアノ桂皮酸系非線形光学色素など)が挙げられる。
さらに、染料又は色素としては、いわゆる「機能性色素」も用いることができる。前記機能性色素は、例えば、キャリアー生成材料とキャリアー移動材料とで構成されている。キャリアー生成材料としては、例えば、ペリレン系顔料、キノン系顔料、スクアリリウム色素、アズレニウム色素、チアピリリウム色素、ビスアゾ系顔料などが挙げられる。キャリアー移動材料としては、例えば、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ヒドラゾン誘導体、及びアリールアミン誘導体などが挙げられる。
前記充填剤の添加量は、使用するベースポリマーの光透過率などによって適宜調整することができるが、通常ベースポリマー100重量部に対して5重量部程度であり、好ましくは3重量部程度である。
基材は単層であってもよく複層であてもよい。また、膜状やメッシュ状など種々の形状を取り得る。
基材の厚さは、被加工物上への貼り合わせ、被加工物の切断や孔あけ、及び切断片の剥離や回収などの各工程における操作性や作業性を損なわない範囲で適宜調整することができるが、通常500μm以下であり、好ましくは3〜300μm程度であり、さらに好ましくは5〜250μmである。基材の表面は、隣接する材料との密着性、保持性などを高めるために慣用の表面処理、例えば、クロム酸処理、オゾン曝露、火炎曝露、高圧電撃曝露、及びイオン化放射線処理などの化学的又は物理的処理が施されていてもよい。
粘着剤層の形成材料としては、(メタ)アクリル系ポリマーやゴム系ポリマーなどを含む公知の粘着剤を用いることができる。
(メタ)アクリル系ポリマーを形成するモノマー成分としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プルピル基、イソプルピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、イソブチル基、アミル基、イソアミル基、ヘキシル基、ヘプチル基、シクロヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、イソノニル基、デシル基、イソデシル基、ウンデシル基、ラウリル基、トリデシル基、テトラデシル基、ステアリル基、オクタデシル基、及びドデシル基などの炭素数30以下、好ましくは炭素数4〜18の直鎖又は分岐のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートが挙げられる。これらアルキル(メタ)アクリレートは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記以外のモノマー成分としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、カルボキシエチル(メタ)アクリレート、カルボキシペンチル(メタ)アクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸、及びクロトン酸などのカルボキシル基含有モノマー、無水マレイン酸や無水イタコン酸などの酸無水物モノマー、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸6−ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸8−ヒドロキシオクチル、(メタ)アクリル酸10−ヒドロキシデシル、(メタ)アクリル酸12−ヒドロキシラウリル、及び(4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル)メチル(メタ)アクリレートなどのヒドロキシル基含有モノマー、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アクリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル(メタ)アクリレート、及び(メタ)アクリロイルオキシナフタレンスルホン酸などのスルホン酸基含有モノマー、2−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェートなどのリン酸基含有モノマーなどが挙げられる。これらモノマー成分は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、(メタ)アクリル系ポリマーの架橋処理等を目的に多官能モノマーなども必要に応じて共重合モノマー成分として用いることができる。
多官能モノマーとしては、例えば、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(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、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタ(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、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、及びウレタン(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これら多官能モノマーは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
多官能モノマーの使用量は、粘着特性等の観点より全モノマー成分の30重量%以下であることが好ましく、さらに好ましくは20重量%以下である。
(メタ)アクリル系ポリマーの調製は、例えば1種又は2種以上のモノマー成分を含む混合物を溶液重合方式、乳化重合方式、塊状重合方式、又は懸濁重合方式等の適宜な方式を適用して行うことができる。
重合開始剤としては、過酸化水素、過酸化ベンゾイル、t−ブチルパーオキサイドなどの過酸化物系が挙げられる。単独で用いるのが望ましいが、還元剤と組み合わせてレドックス系重合開始剤として使用することもできる。還元剤としては、例えば、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、鉄、銅、コバルト塩などのイオン化の塩、トリエタノールアミン等のアミン類、アルドース、ケトース等の還元糖などを挙げることができる。また、アゾ化合物も好ましい重合開始剤であり、2,2’−アゾビス−2−メチルプロピオアミジン酸塩、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、2,2’−アゾビス−N,N’−ジメチレンイソブチルアミジン酸塩、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド等を使用することができる。また、上記重合開始剤を2種以上併用して使用することも可能である。
反応温度は通常50〜85℃程度、反応時間は1〜8時間程度とされる。また、前記製造法のなかでも溶液重合法が好ましく、(メタ)アクリル系ポリマーの溶媒としては一般に酢酸エチル、トルエン等の極性溶剤が用いられる。溶液濃度は通常20〜80重量%程度とされる。
前記粘着剤には、ベースポリマーである(メタ)アクリル系ポリマーの数平均分子量を高めるため、架橋剤を適宜に加えることもできる。架橋剤としては、ポリイソシアネート化合物、エポキシ化合物、アジリジン化合物、メラミン樹脂、尿素樹脂、無水化合物、ポリアミン、カルボキシル基含有ポリマーなどがあげられる。架橋剤を使用する場合、その使用量は引き剥がし粘着力が下がり過ぎないことを考慮し、一般的には、上記ベースポリマー100重量部に対して、0.01〜5重量部程度配合するのが好ましい。また粘着剤層を形成する粘着剤には、必要により、前記成分のほかに、従来公知の各種の粘着付与剤、老化防止剤、充填剤、老化防止剤、着色剤等の慣用の添加剤を含有させることができる。
被加工物からの剥離性を向上させるため、粘着剤は、紫外線、電子線等の放射線により硬化する放射線硬化型粘着剤とすることが好ましい。なお、粘着剤として放射線硬化型粘着剤を用いる場合には、レーザー加工後に粘着剤層に放射線が照射されるため、前記基材は十分な放射線透過性を有するものが好ましい。
放射線硬化型粘着剤としては、炭素−炭素二重結合等の放射線硬化性の官能基を有し、かつ粘着性を示すものを特に制限なく使用することができる。放射線硬化型粘着剤としては、例えば、前述の(メタ)アクリル系ポリマーに放射線硬化性のモノマー成分やオリゴマー成分を配合した放射線硬化性粘着剤が挙げられる。
配合する放射線硬化性のモノマー成分やオリゴマー成分としては、例えば、ウレタン(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(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、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタ(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、及び1,4−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
放射線硬化性のモノマー成分やオリゴマー成分の配合量は、特に制限されるものではないが、粘着性を考慮すると、粘着剤を構成する (メタ)アクリル系ポリマー等のベースポリマー100重量部に対して、5〜500重量部程度であることが好ましく、さらに好ましくは70〜150重量部程度である。
また、放射線硬化型粘着剤としては、ベースポリマーとして、炭素−炭素二重結合をポリマー側鎖または主鎖中もしくは主鎖末端に有するものを用いることもできる。このようなベースポリマーとしては、(メタ)アクリル系ポリマーを基本骨格とするものが好ましい。この場合においては、放射線硬化性のモノマー成分やオリゴマー成分を特に加えなくてもよく、その使用は任意である。
前記放射線硬化型粘着剤には、紫外線線等により硬化させる場合には光重合開始剤を含有させる。光重合開始剤としては、例えば、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、α−ヒドロキシーα,α−メチルアセトフェノン、メトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシー2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルホリノプロパン−1などのアセトフェノン系化合物、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、アニゾインメチルエーテルの如きベンゾインエーテル系化合物、2−メチル−2−ヒドロキシプロピルフェノンなどのα−ケトール系化合物、ベンジルジメチルケタールなどのケタール系化合物、2−ナフタレンスルホニルクロリドなどの芳香族スルホニルクロリド系化合物、1−フェノン−1,1−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシムなどの光活性オキシム系化合物、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系化合物、チオキサンソン、2−クロロチオキサンソン、2−メチルチオキサンソン、2,4−ジメチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、2,4−ジクロロチオキサンソン、2,4−ジエチルチオキサンソン、2,4−ジイソプロピルチオキサンソンなどのチオキサンソン系化合物、カンファーキノン、ハロゲン化ケトン、アシルホスフィノキシド及びアシルホスフォナートなどが挙げられる。
光重合開始剤の配合量は、粘着剤を構成する (メタ)アクリル系ポリマー等のベースポリマー100重量部に対して、0.1〜10重量部程度であることが好ましく、さらに好ましくは0.5〜5重量部程度である。
本発明の保護シートは、例えば、基材の表面に粘着剤溶液を塗布し、乾燥させて(必要に応じて加熱架橋させて)粘着剤層を形成することにより製造することができる。また、別途、剥離ライナーに粘着剤層を形成した後、それを基材に貼り合せる方法等を採用することができる。必要に応じて粘着剤層の表面にセパレータを設けてもよい。
粘着剤層は、被加工物への汚染防止等の点より低分子量物質の含有量が少ないことが好ましい。かかる点より(メタ)アクリル系ポリマーの数平均分子量は30万以上であることが好ましく、さらに好ましくは40万〜300万である。
粘着剤層の厚さは、被加工物から剥離しない範囲で適宜選択できるが、通常5〜300μm程度、好ましくは10〜100μm程度、さらに好ましくは20〜50μm程度である。
また粘着剤層の接着力は、SUS304に対する常温(レーザー照射前)での接着力(90度ピール値、剥離速度300mm/分)に基づいて、20N/20mm以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.001〜10N/20mm、特に好ましくは0.01〜8N/20mmである。
前記セパレータは、ラベル加工または粘着剤層を保護するために必要に応じて設けられる。セパレータの構成材料としては、紙、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂フィルム等が挙げられる。セパレータの表面には粘着剤層からの剥離性を高めるため、必要に応じてシリコーン処理、長鎖アルキル処理、フッ素処理等の剥離処理が施されていてもよい。また、必要に応じて、保護シートが環境紫外線によって反応してしまわないように、紫外線透過防止処理等が施されていてもよい。セパレータの厚みは、通常10〜200μm、好ましくは25〜100μm程度である。
以下、本発明の前記保護シートを用いたレーザー光の紫外吸収アブレーションによるレーザー加工品の製造方法を説明する。例えば、切断加工の場合、図1及び図3に示した如く保護シート2と被加工物1と粘着シート3とをロールラミネーターやプレスといった公知の手段で貼り合わせて得られた保護シート−被加工物−粘着シート積層体4を吸着ステージ5の吸着板6上に配置し、該積層体4上に、所定のレーザー発振器より出力されるレーザー光7をレンズにて保護シート2上に集光・照射するとともに、そのレーザー照射位置を所定の加工ライン上に沿って移動させることにより切断加工を行う。なお、被加工物のレーザー光出射面側に設けられる粘着シート3は、レーザー加工前は被加工物を支持固定する役割を果たし、レーザー加工後は、切断物の落下を防止する役割を果たすものであり、レーザー加工性の低いシートを用いる。粘着シート3としては、基材上に粘着剤層が積層されている一般的なものを特に制限なく使用することができる。
レーザー光の移動手段としては、ガルバノスキャンあるいはX−Yステージスキャン、マスクイメージング加工といった公知のレーザー加工方法が用いられる。
レーザーの加工条件は、保護シート2及び被加工物1が完全に切断される条件であれば特に限定はされないが、粘着シート3まで切断されることを回避するため、被加工物1が切断されるエネルギー条件の2倍以内とすることが好ましい。
また、切りしろ(切断溝)はレーザー光の集光部のビーム径を絞ることにより細くできるが、切断端面の精度を出すために、
ビーム径(μm)>2×(レーザー光移動速度(μm/sec)/レーザー光の繰り返し周波数(Hz))を満たしていることが好ましい。
ビーム径(μm)>2×(レーザー光移動速度(μm/sec)/レーザー光の繰り返し周波数(Hz))を満たしていることが好ましい。
また、孔あけ加工の場合、図2に示した如く保護シート2と被加工物1と粘着シート3とをロールラミネーターやプレスといった公知の手段で貼り合わせて得られた保護シート−被加工物−粘着シート積層体4を吸着ステージ5の吸着板6上に配置し、該積層体4上に、所定のレーザー発振器より出力されるレーザー光7をレンズにて保護シート2上に集光・照射して孔を形成する。
孔は、ガルバノスキャンあるいはX−Yステージスキャン、マスクイメージングによるパンチング加工といった公知のレーザー加工方法により形成する。レーザーの加工条件は、被加工材料のアブレーション閾値を元に最適値を決定すればよい。
また、ヘリウム、窒素、酸素等のガスをレーザー加工部に吹き付けることにより、分解物の飛散除去を効率化することもできる。
また、半導体ウエハの切断加工は、図4の如く半導体ウエハ8の片面を吸着ステージ5上に設けられた粘着シート3に貼り合わせ、さらに他面側に保護シート2を設置し、所定のレーザー発振器より出力されるレーザー光7をレンズにて保護シート2上に集光・照射するとともに、そのレーザー照射位置を所定の加工ライン上に沿って移動させることにより切断加工を行う。レーザー光の移動手段としては、ガルバノスキャンあるいはX−Yステージスキャン、マスク、イメージング加工といった公知のレーザー加工方法が用いられる。かかる半導体ウエハの加工条件は、保護シート2及び半導体ウエハ8が切断され、かつ粘着シート3が切断されない条件であれば特に限定されない。
このような半導体ウエハの切断加工においては、個々の半導体チップに切断後、従来より知られるダイボンダーなどの装置によりニードルと呼ばれる突き上げピンを用いてピックアップする方法、或いは、特開2001−118862号公報に示される方式など公知の方法で個々の半導体チップをピックアップして回収することができる。
本発明のレーザー加工品の製造方法においては、レーザー加工終了後に保護シート2をレーザー加工品10から剥離する。剥離する方法は制限されないが、剥離時にレーザー加工品10が永久変形するような応力がかからないようにすることが肝要である。例えば、粘着剤層に放射線硬化型粘着剤を用いた場合には、粘着剤の種類に応じて放射線照射により粘着剤層を硬化させ粘着性を低下させる。放射線照射により、粘着剤層の粘着性が硬化により低下して剥離を容易化させることができる。放射線照射の手段は特に制限されないが、例えば、紫外線照射等により行われる。
本発明のレーザー加工品の製造方法では、前記保護シートを用いることにより、レーザー光照射部から発生した分解物が被加工物を被覆している保護シート表面に付着するため、被加工物表面に分解物が付着することを効果的に防止することができる。また、レーザー光吸収領域における光透過率が50%未満であるレーザーエネルギー利用効率が大きい保護シートを用いた場合には、被加工物よりも先に保護シートがレーザー光により侵食され、保護シートのレーザー光照射部が侵食された後に下層の被加工物が侵食される。そのため被加工物の分解物は保護シートの侵食部分から外部に飛散されるため、保護シートと被加工物との界面部分の汚染を抑制できる。したがって、前記製造方法によると保護シートと被加工物(レーザー加工品)との界面部分に分解物が付着することがないため、被加工物をレーザー加工した後に保護シートを被加工物(レーザー加工品)から容易に剥離することができ、また被加工物のレーザー加工精度を向上させることができる。
以下に、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。
〔数平均分子量の測定〕
合成した(メタ)アクリル系ポリマーの数平均分子量は以下の方法で測定した。合成した(メタ)アクリル系ポリマーをTHFに0.1wt%で溶解させて、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いてポリスチレン換算により数平均分子量を測定した。詳しい測定条件は以下の通りである。
GPC装置:東ソー製、HLC−8120GPC
カラム:東ソー製、(GMHHR−H)+(GMHHR−H)+(G2000HHR)
流量:0.8ml/min
濃度:0.1wt%
注入量:100μl
カラム温度:40℃
溶離液:THF
〔光透過率の測定〕
基材及び保護シートを任意の大きさに切断し、測定装置としてU−3400(日立製作所製)を使用し、測定波長355nmにて光透過率を測定した。なお、保護シートについては粘着剤層側から測定を行った。
合成した(メタ)アクリル系ポリマーの数平均分子量は以下の方法で測定した。合成した(メタ)アクリル系ポリマーをTHFに0.1wt%で溶解させて、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いてポリスチレン換算により数平均分子量を測定した。詳しい測定条件は以下の通りである。
GPC装置:東ソー製、HLC−8120GPC
カラム:東ソー製、(GMHHR−H)+(GMHHR−H)+(G2000HHR)
流量:0.8ml/min
濃度:0.1wt%
注入量:100μl
カラム温度:40℃
溶離液:THF
〔光透過率の測定〕
基材及び保護シートを任意の大きさに切断し、測定装置としてU−3400(日立製作所製)を使用し、測定波長355nmにて光透過率を測定した。なお、保護シートについては粘着剤層側から測定を行った。
実施例1
ポリエチレンナフタレート(繰り返し単位中の芳香環の重量比:64重量%)からなる基材(厚さ:20μm、波長355nmにおける光透過率:0%)上に、紫外線により硬化可能なアクリル系粘着剤溶液(1)を塗布、乾燥して粘着剤層(厚さ10μm)を形成して保護シートを得た。この保護シートの波長355nmにおける光透過率は0%であった。
ポリエチレンナフタレート(繰り返し単位中の芳香環の重量比:64重量%)からなる基材(厚さ:20μm、波長355nmにおける光透過率:0%)上に、紫外線により硬化可能なアクリル系粘着剤溶液(1)を塗布、乾燥して粘着剤層(厚さ10μm)を形成して保護シートを得た。この保護シートの波長355nmにおける光透過率は0%であった。
なお、アクリル系粘着剤溶液(1)は以下の方法で調製した。ブチルアクリレート/エチルアクリレート/2−ヒドロキシエチルアクリレート/アクリル酸を重量比60/40/4/1で共重合させてなる数平均分子量80万のアクリル系ポリマー100重量部、光重合性化合物としてジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート90重量部、及び光重合開始剤としてベンジルジメチルケタール(イルガキュア651)5重量部をトルエン650重量部に加え、均一に溶解混合してアクリル系粘着剤溶液(1)を調製した。
厚み100μmのシリコンウエハの片面に上記作製した保護シートをロールラミネーターにて貼り合わせて保護シート付きシリコンウエハを作製した。そして、ガラスエポキシ樹脂製吸着板をのせたXYステージ上に、保護シート面を上にして保護シート付きシリコンウエハを配置した。波長355nm、平均出力5W、繰り返し周波数30kHzのYAGレーザーの第三高調波(355nm)をfθレンズにより保護シート付きシリコンウエハ表面に25μm径に集光して、ガルバノスキャナーによりレーザー光を20mm/秒の速度でスキャンして切断加工した。このとき、保護シート及びシリコンウエハが切断していることを確認した。その後、保護シートを剥離してシリコンウエハの保護シート貼り合わせ面(レーザー光入射面側)のレーザー加工周辺部を観察したところ、分解物(付着物)は観察されなかった。
比較例1
実施例1において、シリコンウエハの片面に保護シートを設けなかった以外は実施例1と同様の方法でシリコンウエハにレーザー加工を施した。その後、シリコンウエハのレーザー光入射面側の表面を観察したところ、飛散した分解物残渣が多量に付着していた。
実施例1において、シリコンウエハの片面に保護シートを設けなかった以外は実施例1と同様の方法でシリコンウエハにレーザー加工を施した。その後、シリコンウエハのレーザー光入射面側の表面を観察したところ、飛散した分解物残渣が多量に付着していた。
参考例1
実施例1において、保護シートの基材としてポリビニルアルコールシート(厚さ:50μm、波長355nmにおける光透過率:84.4%)を用いた以外は実施例1と同様の方法でシリコンウエハにレーザー加工を施した。その結果、保護シートは十分に切断されておらず、下層のシリコンウエハがレーザー加工されており、保護シートとシリコンウエハとの間に分解物残渣を含む気泡が発生していた。保護シートを剥離し、シリコンウエハのレーザー光入射面側の開口部周辺を観察すると、シリコンウエハの分解物残渣が付着していた。
実施例1において、保護シートの基材としてポリビニルアルコールシート(厚さ:50μm、波長355nmにおける光透過率:84.4%)を用いた以外は実施例1と同様の方法でシリコンウエハにレーザー加工を施した。その結果、保護シートは十分に切断されておらず、下層のシリコンウエハがレーザー加工されており、保護シートとシリコンウエハとの間に分解物残渣を含む気泡が発生していた。保護シートを剥離し、シリコンウエハのレーザー光入射面側の開口部周辺を観察すると、シリコンウエハの分解物残渣が付着していた。
実施例2
ポリイミド(繰り返し単位中の芳香環の重量比:64重量%)からなる基材(厚さ:13μm、波長355nmにおける光透過率:0%)上に、紫外線により硬化可能なアクリル系粘着剤溶液(2)を塗布、乾燥して粘着剤層(厚さ10μm)を形成して保護シートを得た。この保護シートの波長355nmにおける光透過率は0%であった。
ポリイミド(繰り返し単位中の芳香環の重量比:64重量%)からなる基材(厚さ:13μm、波長355nmにおける光透過率:0%)上に、紫外線により硬化可能なアクリル系粘着剤溶液(2)を塗布、乾燥して粘着剤層(厚さ10μm)を形成して保護シートを得た。この保護シートの波長355nmにおける光透過率は0%であった。
なお、アクリル系粘着剤溶液(2)は以下の方法で調製した。ブチルアクリレート/エチルアクリレート/2−ヒドロキシエチルアクリレートを重量比50/50/16で共重合させてなる数平均分子量50万のアクリル系ポリマー100重量部に対して、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート20重量部を付加反応させ、ポリマー分子内側鎖に炭素−炭素二重結合を導入した(この時の側鎖の長さは原子数で13個)。このポリマー100重量部、ポリイソシアネート系架橋剤(コロネートL)1重量部、及び光重合開始剤としてα−ヒドロキシケトン(イルガキュア184)3重量部をトルエン350重量部に加え、均一に溶解混合してアクリル系粘着剤溶液(2)を調製した。
厚み25μmのポリイミドフィルム上に厚さ18μmの銅層を形成した2層基板に、露光・現像・エッチング工程により回路を形成してフレキシブルプリント基板を作製した。作製したフレキシブルプリント基板と上記保護フィルムをロールラミネーターにて貼り合わせて保護シート付きフレキシブルプリント基板を作製した。
そして、アルミナ製のセラミック吸着板をのせたXYステージ上に、保護シート面を上にして保護シート付きフレキシブルプリント基板を配置した。波長355nm、平均出力5W、繰り返し周波数30kHzのYAGレーザーの第三高調波(355nm)をfθレンズにより保護シート付きフレキシブルプリント基板表面に25μm径に集光して、ガルバノスキャナーによりレーザー光を20mm/秒の速度でスキャンして切断加工した。このとき、保護シート及びフレキシブルプリント基板が切断していることを確認した。その後、保護シートを剥離してフレキシブルプリント基板の保護シート貼り合わせ面(レーザー光入射面側)のレーザー加工周辺部を観察したところ、分解物(付着物)は観察されなかった。
実施例3
実施例2において、保護シートの基材としてポリエチレンテレフタレートフィルム(繰り返し単位中の芳香環の重量比:41重量%、厚さ:50μm、波長355nmにおける光透過率:44.9%)を用いた以外は実施例2と同様の方法でフレキシブルプリント基板にレーザー加工を施した。その結果、保護シート及びフレキシブルプリント基板が切断していることを確認した。その後、保護シートを剥離してフレキシブルプリント基板の保護シート貼り合わせ面(レーザー光入射面側)のレーザー加工周辺部を観察したところ、分解物(付着物)は観察されなかった。
実施例2において、保護シートの基材としてポリエチレンテレフタレートフィルム(繰り返し単位中の芳香環の重量比:41重量%、厚さ:50μm、波長355nmにおける光透過率:44.9%)を用いた以外は実施例2と同様の方法でフレキシブルプリント基板にレーザー加工を施した。その結果、保護シート及びフレキシブルプリント基板が切断していることを確認した。その後、保護シートを剥離してフレキシブルプリント基板の保護シート貼り合わせ面(レーザー光入射面側)のレーザー加工周辺部を観察したところ、分解物(付着物)は観察されなかった。
実施例4
実施例2において、保護シートの基材としてポリカーボネートフィルム(繰り返し単位中の芳香環の重量比:61重量%、厚さ:20μm、波長355nmにおける光透過率:0%)を用いた以外は実施例2と同様の方法でフレキシブルプリント基板にレーザー加工を施した。その結果、保護シート及びフレキシブルプリント基板が切断していることを確認した。その後、保護シートを剥離してフレキシブルプリント基板の保護シート貼り合わせ面(レーザー光入射面側)のレーザー加工周辺部を観察したところ、分解物(付着物)は観察されなかった。
実施例2において、保護シートの基材としてポリカーボネートフィルム(繰り返し単位中の芳香環の重量比:61重量%、厚さ:20μm、波長355nmにおける光透過率:0%)を用いた以外は実施例2と同様の方法でフレキシブルプリント基板にレーザー加工を施した。その結果、保護シート及びフレキシブルプリント基板が切断していることを確認した。その後、保護シートを剥離してフレキシブルプリント基板の保護シート貼り合わせ面(レーザー光入射面側)のレーザー加工周辺部を観察したところ、分解物(付着物)は観察されなかった。
実施例5
4−メチル−1−ペンテン/1,4−ビス{2−[4−(N,N−ジ(p−トリル)アミノ)フェニル]ビニル}ベンゼンを重量比97/3で共重合させてなるポリマーをキャストによりシート状にして保護シート用の基材を作製した。
4−メチル−1−ペンテン/1,4−ビス{2−[4−(N,N−ジ(p−トリル)アミノ)フェニル]ビニル}ベンゼンを重量比97/3で共重合させてなるポリマーをキャストによりシート状にして保護シート用の基材を作製した。
実施例2において、保護シートの基材として上記作製した基材(繰り返し単位中の芳香環の重量比:2.4重量%、厚さ:10μm、波長355nmにおける光透過率:5%)を用いた以外は実施例2と同様の方法でフレキシブルプリント基板にレーザー加工を施した。その結果、保護シート及びフレキシブルプリント基板が切断していることを確認した。その後、保護シートを剥離してフレキシブルプリント基板の保護シート貼り合わせ面(レーザー光入射面側)のレーザー加工周辺部を観察したところ、分解物(付着物)は観察されなかった。
1 被加工物
2 レーザー加工用保護シート
3 粘着シート
4 積層体
5 吸着ステージ
6 吸着板
7 レーザー光
8 半導体ウエハ
9 ダイシングフレーム
10 レーザー加工品
2 レーザー加工用保護シート
3 粘着シート
4 積層体
5 吸着ステージ
6 吸着板
7 レーザー光
8 半導体ウエハ
9 ダイシングフレーム
10 レーザー加工品
Claims (8)
- レーザー光の紫外吸収アブレーションにより被加工物を加工する際に、被加工物のレーザー光入射面側に設けられるレーザー加工用保護シート。
- レーザー光吸収領域における光透過率が50%未満である請求項1記載のレーザー加工用保護シート。
- 前記保護シートは、基材上に粘着剤層が設けられているものである請求項1又は2記載のレーザー加工用保護シート。
- 前記基材が、芳香族系ポリマーを含有してなるものである請求項3記載のレーザー加工用保護シート。
- 前記芳香族系ポリマーを構成する繰り返し単位中の芳香環の重量比が41重量%以上である請求項4記載のレーザー加工用保護シート。
- 被加工物のレーザー光入射面側に請求項1〜5のいずれかに記載のレーザー加工用保護シートを設置する工程(1)、レーザー光を照射してレーザー加工用保護シート及び被加工物を加工する工程(2)、レーザー加工用保護シートを加工後の被加工物から剥離する工程(3)を含むレーザー加工品の製造方法。
- 前記被加工物が、シート材料、回路基板、半導体ウエハ、ガラス基板、セラミック基板、金属基板、半導体レーザーの発光あるいは受光素子基板、MEMS基板、又は半導体パッケージである請求項6記載のレーザー加工品の製造方法。
- 前記加工が、切断又は孔あけである請求項6又は7記載のレーザー加工品の製造方法。
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