JP2022143089A - 積層体、積層体の製造方法、及び半導体基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体基板の加工後に半導体基板と支持基板とを離す際に、半導体基板や支持基板に切断や変形を生じさせることなく、容易に半導体基板と支持基板とを剥離できる積層体などを提供する。【解決手段】半導体基板1と、支持基板4と、半導体基板に接するように形成された接着層2と、接着層と支持基板との間に、接着層と接するように形成された光応答性の剥離層3とを備える積層体であって、接着層は、熱硬化性の接着層であり、光応答性の剥離層は、アゾベンゼン骨格を有する化合物を含む剥離剤組成物から形成される。【選択図】図1
Description
本発明は、積層体、積層体の製造方法、及び半導体基板の製造方法に関する。
従来2次元的な平面方向に集積してきた半導体ウエハーは、より一層の集積化を目的に平面を更に3次元方向にも集積(積層)する半導体集積技術が求められている。この3次元積層はシリコン貫通電極(TSV:through silicon via)によって結線しながら多層に集積していく技術である。多層に集積する際に、集積されるそれぞれのウエハーは形成された回路面とは反対側(即ち、裏面)を研磨によって薄化し、薄化された半導体ウエハーを積層する。
薄化前の半導体ウエハー(ここでは単にウエハーとも呼ぶ)を、研磨装置で研磨するために支持体に接着される。
その際の接着は研磨後に容易に剥離されなければならないため、仮接着と呼ばれる。この仮接着は支持体から容易に取り外されなければならず、取り外しに大きな力を加えると薄化された半導体ウエハーは、切断されたり変形することがあり、その様なことが生じない様に、容易に取り外される。しかし、半導体ウエハーの裏面研磨時に研磨応力によって外れたりずれたりすることは好ましくない。従って、仮接着に求められる性能は研磨時の応力に耐え、研磨後に容易に取り外されることである。
例えば研磨時の平面方向に対して高い応力(強い接着力)を持ち、取り外し時の縦方向に対して低い応力(弱い接着力)を有する性能が求められる。
薄化前の半導体ウエハー(ここでは単にウエハーとも呼ぶ)を、研磨装置で研磨するために支持体に接着される。
その際の接着は研磨後に容易に剥離されなければならないため、仮接着と呼ばれる。この仮接着は支持体から容易に取り外されなければならず、取り外しに大きな力を加えると薄化された半導体ウエハーは、切断されたり変形することがあり、その様なことが生じない様に、容易に取り外される。しかし、半導体ウエハーの裏面研磨時に研磨応力によって外れたりずれたりすることは好ましくない。従って、仮接着に求められる性能は研磨時の応力に耐え、研磨後に容易に取り外されることである。
例えば研磨時の平面方向に対して高い応力(強い接着力)を持ち、取り外し時の縦方向に対して低い応力(弱い接着力)を有する性能が求められる。
この様な接着プロセスとして、半導体ウエハーであるウエハー(1)と支持体である支持層(6)との間に、ウエハー(1)側から、シリコーン油層と、プラズマポリマー層である分離層(4)と、部分的に硬化された又は硬化性エラストマー材料の層(5)とを有し、エラストマー材料が完全に硬化された後の支持層システムと分離層(4)との間の接着結合がウエハー(1)と分離層(4)との間の接着結合より大きい、ウエハー支持構造体が提案されている(例えば、特許文献1の実施例参照)。
半導体ウエハーを薄化した後、薄化された半導体ウエハーを支持体から取り外す際、取り外しに大きな力が必要となると、半導体ウエハーや支持体が切断されたり、変形が生じる恐れがあるため、半導体ウエハーを支持体から容易に取り外しできる技術は常に求められている。
また、半導体ウエハーは、例えば金属の導電性材料からなるバンプボールを介して半導体チップと電気的に接続しており、このようなバンプボールを備えるチップを用いることで、半導体パッケージングの小型化が図られている。
銅やスズといった金属からなるバンプボールは、半導体基板を加工する過程等において加わる加熱、圧力等の外部からの負荷によって損傷又は変形しまうことがあり、昨今の半導体分野の進展に伴い、このような加熱や圧力による変形を軽減又は防止できる技術も求められている。
また、半導体ウエハーは、例えば金属の導電性材料からなるバンプボールを介して半導体チップと電気的に接続しており、このようなバンプボールを備えるチップを用いることで、半導体パッケージングの小型化が図られている。
銅やスズといった金属からなるバンプボールは、半導体基板を加工する過程等において加わる加熱、圧力等の外部からの負荷によって損傷又は変形しまうことがあり、昨今の半導体分野の進展に伴い、このような加熱や圧力による変形を軽減又は防止できる技術も求められている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、半導体基板の加工後に半導体基板と支持基板とを離す際に、半導体基板や支持基板に切断や変形を生じさせることなく、容易に半導体基板と支持基板とを剥離できる積層体、及び当該積層体を用いた半導体基板の製造方法、並びに、当該積層体の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、半導体基板と支持基板とを容易に剥離できる積層体であって、さらにバンプ変形を抑制できる積層体、及び当該積層体を用いた半導体基板の製造方法、並びに、当該積層体の製造方法を提供することも目的とする。
本発明者らは、上述の課題を解決する為、鋭意検討を行った結果、以下の要旨を有する本発明を完成させた。
すなわち、本発明は以下を包含する。
[1] 半導体基板と、支持基板と、前記半導体基板に接するように形成された接着層と、前記接着層と前記支持基板との間に、前記接着層と接するように形成された光応答性の剥離層とを備える積層体であって、
前記接着層は、熱硬化性の接着層であり、
前記光応答性の剥離層は、アゾベンゼン骨格を有する化合物を含む剥離剤組成物から形成される、積層体。
[2] 前記アゾベンゼン骨格を有する化合物が、下記式(1)で表される基を含む化合物である、[1]に記載の積層体。
(式中、mは0~20の整数、lは1~20の整数を示す。)
[3] 前記接着層は、ヒドロシリル化反応によって硬化する接着層である、[1]又は[2]に記載の積層体。
[4] 前記接着層は、ヒドロシリル化反応によって硬化する成分(A)を含む接着剤組成物から形成され、
前記成分(A)が、
ケイ素原子に結合した炭素原子数2~40のアルケニル基を有するポリオルガノシロキサン(a1)と、
Si-H基を有するポリオルガノシロキサン(a2)と、
白金族金属系触媒(A2)と、
を含有する、[1]から[3]のいずれかに記載の積層体。
[5] [1]から[4]のいずれかに記載の積層体における前記半導体基板が加工される工程と、
前記光応答性の剥離層が紫外光の照射で剥離されることにより、前記支持基板と加工された前記半導体基板とが離される工程と、
を含む、半導体基板の製造方法。
[6] 前記加工される工程が、前記半導体基板を研磨し、前記半導体基板を薄くする処理を含む、[5]に記載の半導体基板の製造方法。
[7] [1]から[4]のいずれかに記載の積層体を製造する、積層体の製造方法であって、
前記半導体基板上に、熱硬化性の接着剤組成物が塗布され、接着剤塗布層が形成される工程と、
前記接着剤塗布層が加熱され、前記接着層が形成される工程と、
を含む、積層体の製造方法。
[8] 前記半導体基板上に、熱硬化性の接着剤組成物が塗布され、接着剤塗布層が形成される工程と、
前記支持基板上に、前記剥離剤組成物が塗布され、剥離層が形成される工程と、
前記接着剤塗布層と前記剥離層とを挟み込むように、接着剤塗布層付き半導体基板と剥離層付き支持基板とを貼り合わせた後、加熱が施されることにより、前記接着剤塗布層から前記接着層が形成される工程と、
を含む、[7]に記載の積層体の製造方法。
[1] 半導体基板と、支持基板と、前記半導体基板に接するように形成された接着層と、前記接着層と前記支持基板との間に、前記接着層と接するように形成された光応答性の剥離層とを備える積層体であって、
前記接着層は、熱硬化性の接着層であり、
前記光応答性の剥離層は、アゾベンゼン骨格を有する化合物を含む剥離剤組成物から形成される、積層体。
[2] 前記アゾベンゼン骨格を有する化合物が、下記式(1)で表される基を含む化合物である、[1]に記載の積層体。
[3] 前記接着層は、ヒドロシリル化反応によって硬化する接着層である、[1]又は[2]に記載の積層体。
[4] 前記接着層は、ヒドロシリル化反応によって硬化する成分(A)を含む接着剤組成物から形成され、
前記成分(A)が、
ケイ素原子に結合した炭素原子数2~40のアルケニル基を有するポリオルガノシロキサン(a1)と、
Si-H基を有するポリオルガノシロキサン(a2)と、
白金族金属系触媒(A2)と、
を含有する、[1]から[3]のいずれかに記載の積層体。
[5] [1]から[4]のいずれかに記載の積層体における前記半導体基板が加工される工程と、
前記光応答性の剥離層が紫外光の照射で剥離されることにより、前記支持基板と加工された前記半導体基板とが離される工程と、
を含む、半導体基板の製造方法。
[6] 前記加工される工程が、前記半導体基板を研磨し、前記半導体基板を薄くする処理を含む、[5]に記載の半導体基板の製造方法。
[7] [1]から[4]のいずれかに記載の積層体を製造する、積層体の製造方法であって、
前記半導体基板上に、熱硬化性の接着剤組成物が塗布され、接着剤塗布層が形成される工程と、
前記接着剤塗布層が加熱され、前記接着層が形成される工程と、
を含む、積層体の製造方法。
[8] 前記半導体基板上に、熱硬化性の接着剤組成物が塗布され、接着剤塗布層が形成される工程と、
前記支持基板上に、前記剥離剤組成物が塗布され、剥離層が形成される工程と、
前記接着剤塗布層と前記剥離層とを挟み込むように、接着剤塗布層付き半導体基板と剥離層付き支持基板とを貼り合わせた後、加熱が施されることにより、前記接着剤塗布層から前記接着層が形成される工程と、
を含む、[7]に記載の積層体の製造方法。
本発明によれば、半導体基板の加工後に半導体基板と支持基板とを離す際に、半導体基板や支持基板に切断や変形を生じさせることなく、容易に半導体基板と支持基板とを剥離できる積層体、及び当該積層体を用いた半導体基板の製造方法、並びに、当該積層体の製造方法を提供することができる。
(積層体)
本発明の積層体は、半導体基板と、支持基板と、接着層と、光応答性の剥離層とを有する。
接着層は、支持基板と半導体基板との間に介在する。
接着層は、半導体基板と接する。
光応答性の剥離層は、支持基板と接着層との間に介在する。
光応答性の剥離層は、接着層に接する。
光応答性の剥離層は、好ましくは支持基板に接する。
積層体は、積層体における半導体基板の加工後に支持基板と半導体基板とが離される用途に用いられる。
本発明の積層体は、半導体基板と、支持基板と、接着層と、光応答性の剥離層とを有する。
接着層は、支持基板と半導体基板との間に介在する。
接着層は、半導体基板と接する。
光応答性の剥離層は、支持基板と接着層との間に介在する。
光応答性の剥離層は、接着層に接する。
光応答性の剥離層は、好ましくは支持基板に接する。
積層体は、積層体における半導体基板の加工後に支持基板と半導体基板とが離される用途に用いられる。
本発明の積層体において、支持基板と半導体基板とが離される際、光応答性の剥離層は、紫外光の照射により容易に剥離される。特に本発明では、熱硬化性の接着層を接着層として用いることで、該熱硬化性の接着層と光応答性の剥離層とが相まって、剥離の際、支持基板や半導体基板に過度な力を与えることなく、支持基板と半導体基板とを容易に離すことができる。つまり、支持基板や半導体基板に切断や変形等生じさせることなく、支持基板と半導体基板とを離すことができる。
また、さらに、本発明の積層体は、熱硬化性の接着層が半導体基板と接して形成されていることで、加工された半導体基板を製造する際に、バンプ変形を抑制することができる。これは、半導体基板を加工する際の熱及び圧力によって溶融又は変形しやすいバンプが、溶融及び変形しにくい接着層によって保護される結果、その形状が保持されるためと考えられる。
また、さらに、本発明の積層体は、熱硬化性の接着層が半導体基板と接して形成されていることで、加工された半導体基板を製造する際に、バンプ変形を抑制することができる。これは、半導体基板を加工する際の熱及び圧力によって溶融又は変形しやすいバンプが、溶融及び変形しにくい接着層によって保護される結果、その形状が保持されるためと考えられる。
<支持基板>
支持基板としては、半導体基板が加工される際に、半導体基板を支持できる部材であれば、特に限定されないが、例えば、ガラス製支持基板、シリコン製支持基板などが挙げられる。
支持基板としては、半導体基板が加工される際に、半導体基板を支持できる部材であれば、特に限定されないが、例えば、ガラス製支持基板、シリコン製支持基板などが挙げられる。
支持基板の形状としては、特に限定されないが、例えば、円盤状が挙げられる。なお、円盤状の支持基板は、その面の形状が完全な円形である必要はなく、例えば、支持基板の外周は、オリエンテーション・フラットと呼ばれる直線部を有していてもよいし、ノッチと呼ばれる切込みを有していてもよい。
円盤状の支持基板の厚さは、半導体基板の大きさなどに応じて適宜定めればよく、特に限定されないが、例えば、500~1,000μmである。
円盤状の支持基板の直径は、半導体基板の大きさなどに応じて適宜定めればよく、特に限定されないが、例えば、100~1,000mmである。
円盤状の支持基板の厚さは、半導体基板の大きさなどに応じて適宜定めればよく、特に限定されないが、例えば、500~1,000μmである。
円盤状の支持基板の直径は、半導体基板の大きさなどに応じて適宜定めればよく、特に限定されないが、例えば、100~1,000mmである。
支持基板の一例は、直径300mm、厚さ700μmm程度のガラスウエハーやシリコンウエハーである。
剥離層を剥離するために、支持基板側から紫外光を照射する場合には、紫外光の透過率が、通常50%以上のガラス製支持基板を用いることが好ましい。
<半導体基板>
半導体基板全体を構成する主な材質としては、この種の用途に用いられるものであれば特に限定されないが、例えば、シリコン、シリコンカーバイド、化合物半導体などが挙げられる。
半導体基板の形状は、特に限定されないが、例えば、円盤状である。なお、円盤状の半導体基板は、その面の形状が完全な円形である必要はなく、例えば、半導体基板の外周は、オリエンテーション・フラットと呼ばれる直線部を有していてもよいし、ノッチと呼ばれる切込みを有していてもよい。
円盤状の半導体基板の厚さは、半導体基板の使用目的などに応じて適宜定めればよく、特に限定されないが、例えば、500~1,000μmである。
円盤状の半導体基板の直径としては、半導体基板の使用目的などに応じて適宜定めればよく、特に限定されないが、例えば、100~1,000mmである。
半導体基板全体を構成する主な材質としては、この種の用途に用いられるものであれば特に限定されないが、例えば、シリコン、シリコンカーバイド、化合物半導体などが挙げられる。
半導体基板の形状は、特に限定されないが、例えば、円盤状である。なお、円盤状の半導体基板は、その面の形状が完全な円形である必要はなく、例えば、半導体基板の外周は、オリエンテーション・フラットと呼ばれる直線部を有していてもよいし、ノッチと呼ばれる切込みを有していてもよい。
円盤状の半導体基板の厚さは、半導体基板の使用目的などに応じて適宜定めればよく、特に限定されないが、例えば、500~1,000μmである。
円盤状の半導体基板の直径としては、半導体基板の使用目的などに応じて適宜定めればよく、特に限定されないが、例えば、100~1,000mmである。
半導体基板は、バンプを有していてもよい。バンプとは、突起状の端子である。
積層体において、半導体基板がバンプを有する場合、半導体基板は、支持基板側にバンプを有する。
半導体基板において、バンプは、通常、回路が形成された面上に形成されている。回路は、単層であってもよし、多層であってもよい。回路の形状としては特に制限されない。
半導体基板において、バンプを有する面と反対側の面(裏面)は、加工に供される面である。
半導体基板が有するバンプの材質、大きさ、形状、構造、密度としては、特に限定されない。
バンプとしては、例えば、ボールバンプ、印刷バンプ、スタッドバンプ、めっきバンプなどが挙げられる。
通常、バンプ高さ1~200μm程度、バンプ径1~200μm、バンプピッチ1~500μmという条件からバンプの高さ、径及びピッチは適宜決定される。
バンプの材質としては、例えば、低融点はんだ、高融点はんだ、スズ、インジウム、金、銀、銅などが挙げられる。バンプは、単一の成分のみで構成されていてもよいし、複数の成分から構成されていてもよい。より具体的には、SnAgバンプ、SnBiバンプ、Snバンプ、AuSnバンプ等のSnを主体とした合金めっき等が挙げられる。
また、バンプは、これらの成分の少なくともいずれかからなる金属層を含む積層構造を有してもよい。
積層体において、半導体基板がバンプを有する場合、半導体基板は、支持基板側にバンプを有する。
半導体基板において、バンプは、通常、回路が形成された面上に形成されている。回路は、単層であってもよし、多層であってもよい。回路の形状としては特に制限されない。
半導体基板において、バンプを有する面と反対側の面(裏面)は、加工に供される面である。
半導体基板が有するバンプの材質、大きさ、形状、構造、密度としては、特に限定されない。
バンプとしては、例えば、ボールバンプ、印刷バンプ、スタッドバンプ、めっきバンプなどが挙げられる。
通常、バンプ高さ1~200μm程度、バンプ径1~200μm、バンプピッチ1~500μmという条件からバンプの高さ、径及びピッチは適宜決定される。
バンプの材質としては、例えば、低融点はんだ、高融点はんだ、スズ、インジウム、金、銀、銅などが挙げられる。バンプは、単一の成分のみで構成されていてもよいし、複数の成分から構成されていてもよい。より具体的には、SnAgバンプ、SnBiバンプ、Snバンプ、AuSnバンプ等のSnを主体とした合金めっき等が挙げられる。
また、バンプは、これらの成分の少なくともいずれかからなる金属層を含む積層構造を有してもよい。
半導体基板の一例は、直径300mm、厚さ770μm程度のシリコンウエハーである。
剥離層を剥離するために、半導体基板側から紫外光を照射する場合には、紫外光の透過率が、通常50%以上の基板を用いることが好ましい。
<接着層>
接着層は、支持基板と半導体基板との間に介在する。
接着層は、半導体基板と接する。
接着層は、支持基板と半導体基板との間に介在する。
接着層は、半導体基板と接する。
接着層は、熱硬化性の接着層である。
熱硬化性の接着層とは、熱硬化性接着剤成分を含む接着剤組成物を用いて、当該硬化性接着剤成分を硬化させることにより形成される膜を意味する。
このような熱硬化性接着剤成分としては、熱により硬化する接着剤成分であれば、特に限定はなく、例えば、ポリシロキサン系接着剤、アクリル樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、ポリイミド接着剤、フェノール樹脂系接着剤等が挙げられる。
これらの中でも、半導体基板等の加工時は好適な接着能を示し、加工の後は好適に剥離可能であり、更に耐熱性にも優れるため、熱硬化性接着剤成分としては、ポリシロキサン系接着剤が好ましい。
好ましい態様においては、接着剤組成物は、ポリオルガノシロキサンを含有する。
接着剤組成物には、熱硬化性接着剤成分の他、例えば、熱硬化性接着剤組成物の粘度等を調整するために、溶媒等のその他の成分を含んでもよい。
熱硬化性の接着層とは、熱硬化性接着剤成分を含む接着剤組成物を用いて、当該硬化性接着剤成分を硬化させることにより形成される膜を意味する。
このような熱硬化性接着剤成分としては、熱により硬化する接着剤成分であれば、特に限定はなく、例えば、ポリシロキサン系接着剤、アクリル樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、ポリイミド接着剤、フェノール樹脂系接着剤等が挙げられる。
これらの中でも、半導体基板等の加工時は好適な接着能を示し、加工の後は好適に剥離可能であり、更に耐熱性にも優れるため、熱硬化性接着剤成分としては、ポリシロキサン系接着剤が好ましい。
好ましい態様においては、接着剤組成物は、ポリオルガノシロキサンを含有する。
接着剤組成物には、熱硬化性接着剤成分の他、例えば、熱硬化性接着剤組成物の粘度等を調整するために、溶媒等のその他の成分を含んでもよい。
本発明に係る積層体の備える接着層は、熱硬化性の接着層であることが重要である。例えば、接着層が熱可塑性の接着層であると、下記実施例で示すように、紫外光を照射し剥離層を剥がそうとしても、剥がすことができず、無理に剥がそうと力を加えると、基板(ウエハー)に過度な力がかかり、ウエハーが割れてしまう。
これは、積層体を製造するとき、接着剤塗布層付き半導体基板と剥離層付き支持基板とを貼り合わせ加熱が施されるが、形成される接着層が熱可塑性の場合には、その貼り合わせの際に熱可塑性の接着層の成分が本発明で用いる剥離層にミキシング(混合)してしまうからではないかと推察される。
これは、積層体を製造するとき、接着剤塗布層付き半導体基板と剥離層付き支持基板とを貼り合わせ加熱が施されるが、形成される接着層が熱可塑性の場合には、その貼り合わせの際に熱可塑性の接着層の成分が本発明で用いる剥離層にミキシング(混合)してしまうからではないかと推察される。
また、好ましい態様においては、接着剤組成物は、ヒドロシリル化反応によって硬化する成分を含む。
本発明で用いる熱硬化性の接着剤組成物のより具体的な実施態様として、例えば、下記<<第一の実施態様>>から<<第三の実施態様>>を挙げることができる。
本発明で用いる熱硬化性の接着剤組成物のより具体的な実施態様として、例えば、下記<<第一の実施態様>>から<<第三の実施態様>>を挙げることができる。
<<第一の実施態様>>
好ましい実施態様として、本発明で用いる接着剤組成物は、ポリオルガノシロキサンを含有する。
例えば、本発明で用いる接着剤組成物は、接着剤成分となる硬化する成分(A)を含有する。本発明で用いる接着剤組成物は、接着剤成分となる硬化する成分(A)と、硬化反応を起こさない成分(B)とを含有してもよい。ここで、硬化反応を起こさない成分(B)としては、例えば、ポリオルガノシロキサンが挙げられる。なお、本発明において「硬化反応を起こさない」とは、あらゆる硬化反応を起こさないことを意味するのではなく、硬化する成分(A)に生じる硬化反応を起こさないことを意味する。
他の好ましい態様においては、成分(A)は、ヒドロシリル化反応によって硬化する成分であってもよいし、ヒドロシリル化反応によって硬化するポリオルガノシロキサン成分(A’)であってもよい。
他の好ましい態様においては、成分(A)は、例えば、成分(A’)の一例としての、ケイ素原子に結合した炭素原子数2~40のアルケニル基を有するポリオルガノシロキサン(a1)と、Si-H基を有するポリオルガノシロキサン(a2)と、白金族金属系触媒(A2)と、を含有する。ここで、炭素原子数2~40のアルケニル基は置換されていてもよい。置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アリール基、ヘテロアリール基等が挙げられる。
他の好ましい態様においては、ヒドロシリル化反応によって硬化するポリオルガノシロキサン成分(A’)は、SiO2で表されるシロキサン単位(Q単位)、R1R2R3SiO1/2で表されるシロキサン単位(M単位)、R4R5SiO2/2で表されるシロキサン単位(D単位)及びR6SiO3/2で表されるシロキサン単位(T単位)からなる群より選ばれる1種又は2種以上の単位を含むポリシロキサン(A1)と、白金族金属系触媒(A2)とを含み、ポリシロキサン(A1)は、SiO2で表されるシロキサン単位(Q’単位)、R1’R2’R3’SiO1/2で表されるシロキサン単位(M’単位)、R4’R5’SiO2/2で表されるシロキサン単位(D’単位)及びR6’SiO3/2で表されるシロキサン単位(T’単位)からなる群より選ばれる1種又は2種以上の単位を含むとともに、M’単位、D’単位及びT’単位からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むポリオルガノシロキサン(a1’)と、SiO2で表されるシロキサン単位(Q”単位)、R1”R2”R3”SiO1/2で表されるシロキサン単位(M”単位)、R4”R5”SiO2/2で表されるシロキサン単位(D”単位)及びR6”SiO3/2で表されるシロキサン単位(T”単位)からなる群より選ばれる1種又は2種以上の単位を含むとともに、M”単位、D”単位及びT”単位からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むポリオルガノシロキサン(a2’)とを含む。
なお、(a1’)は、(a1)の一例であり、(a2’)は、(a2)の一例である。
好ましい実施態様として、本発明で用いる接着剤組成物は、ポリオルガノシロキサンを含有する。
例えば、本発明で用いる接着剤組成物は、接着剤成分となる硬化する成分(A)を含有する。本発明で用いる接着剤組成物は、接着剤成分となる硬化する成分(A)と、硬化反応を起こさない成分(B)とを含有してもよい。ここで、硬化反応を起こさない成分(B)としては、例えば、ポリオルガノシロキサンが挙げられる。なお、本発明において「硬化反応を起こさない」とは、あらゆる硬化反応を起こさないことを意味するのではなく、硬化する成分(A)に生じる硬化反応を起こさないことを意味する。
他の好ましい態様においては、成分(A)は、ヒドロシリル化反応によって硬化する成分であってもよいし、ヒドロシリル化反応によって硬化するポリオルガノシロキサン成分(A’)であってもよい。
他の好ましい態様においては、成分(A)は、例えば、成分(A’)の一例としての、ケイ素原子に結合した炭素原子数2~40のアルケニル基を有するポリオルガノシロキサン(a1)と、Si-H基を有するポリオルガノシロキサン(a2)と、白金族金属系触媒(A2)と、を含有する。ここで、炭素原子数2~40のアルケニル基は置換されていてもよい。置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アリール基、ヘテロアリール基等が挙げられる。
他の好ましい態様においては、ヒドロシリル化反応によって硬化するポリオルガノシロキサン成分(A’)は、SiO2で表されるシロキサン単位(Q単位)、R1R2R3SiO1/2で表されるシロキサン単位(M単位)、R4R5SiO2/2で表されるシロキサン単位(D単位)及びR6SiO3/2で表されるシロキサン単位(T単位)からなる群より選ばれる1種又は2種以上の単位を含むポリシロキサン(A1)と、白金族金属系触媒(A2)とを含み、ポリシロキサン(A1)は、SiO2で表されるシロキサン単位(Q’単位)、R1’R2’R3’SiO1/2で表されるシロキサン単位(M’単位)、R4’R5’SiO2/2で表されるシロキサン単位(D’単位)及びR6’SiO3/2で表されるシロキサン単位(T’単位)からなる群より選ばれる1種又は2種以上の単位を含むとともに、M’単位、D’単位及びT’単位からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むポリオルガノシロキサン(a1’)と、SiO2で表されるシロキサン単位(Q”単位)、R1”R2”R3”SiO1/2で表されるシロキサン単位(M”単位)、R4”R5”SiO2/2で表されるシロキサン単位(D”単位)及びR6”SiO3/2で表されるシロキサン単位(T”単位)からなる群より選ばれる1種又は2種以上の単位を含むとともに、M”単位、D”単位及びT”単位からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むポリオルガノシロキサン(a2’)とを含む。
なお、(a1’)は、(a1)の一例であり、(a2’)は、(a2)の一例である。
R1~R6は、ケイ素原子に結合する基又は原子であり、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基又は水素原子を表す。置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アリール基、ヘテロアリール基等が挙げられる。
R1’~R6’は、ケイ素原子に結合する基であり、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル基又は置換されていてもよいアルケニル基を表すが、R1’~R6’の少なくとも1つは、置換されていてもよいアルケニル基である。置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アリール基、ヘテロアリール基等が挙げられる。
R1”~R6”は、ケイ素原子に結合する基又は原子であり、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル基又は水素原子を表すが、R1”~R6”の少なくとも1つは、水素原子である。置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アリール基、ヘテロアリール基等が挙げられる。
アルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれでもよいが、直鎖状又は分岐鎖状アルキル基が好ましく、その炭素数は、特に限定されるものではないが、通常1~40であり、好ましくは30以下、より好ましくは20以下、より一層好ましくは10以下である。
置換されていてもよい直鎖状又は分岐鎖状アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、s-ブチル基、ターシャリーブチル基、n-ペンチル基、1-メチル-n-ブチル基、2-メチル-n-ブチル基、3-メチル-n-ブチル基、1,1-ジメチル-n-プロピル基、1,2-ジメチル-n-プロピル基、2,2-ジメチル-n-プロピル基、1-エチル-n-プロピル基、n-ヘキシル基、1-メチル-n-ペンチル基、2-メチル-n-ペンチル基、3-メチル-n-ペンチル基、4-メチル-n-ペンチル基、1,1-ジメチル-n-ブチル基、1,2-ジメチル-n-ブチル基、1,3-ジメチル-n-ブチル基、2,2-ジメチル-n-ブチル基、2,3-ジメチル-n-ブチル基、3,3-ジメチル-n-ブチル基、1-エチル-n-ブチル基、2-エチル-n-ブチル基、1,1,2-トリメチル-n-プロピル基、1,2,2-トリメチル-n-プロピル基、1-エチル-1-メチル-n-プロピル基、1-エチル-2-メチル-n-プロピル基等が挙げられるが、これらに限定されず、その炭素数は、通常1~14であり、好ましくは1~10、より好ましくは1~6である。中でもメチル基が特に好ましい。
置換されていてもよい環状アルキル基の具体例としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、1-メチル-シクロプロピル基、2-メチル-シクロプロピル基、シクロペンチル基、1-メチル-シクロブチル基、2-メチル-シクロブチル基、3-メチル-シクロブチル基、1,2-ジメチル-シクロプロピル基、2,3-ジメチル-シクロプロピル基、1-エチル-シクロプロピル基、2-エチル-シクロプロピル基、シクロヘキシル基、1-メチル-シクロペンチル基、2-メチル-シクロペンチル基、3-メチル-シクロペンチル基、1-エチル-シクロブチル基、2-エチル-シクロブチル基、3-エチル-シクロブチル基、1,2-ジメチル-シクロブチル基、1,3-ジメチル-シクロブチル基、2,2-ジメチル-シクロブチル基、2,3-ジメチル-シクロブチル基、2,4-ジメチル-シクロブチル基、3,3-ジメチル-シクロブチル基、1-n-プロピル-シクロプロピル基、2-n-プロピル-シクロプロピル基、1-i-プロピル-シクロプロピル基、2-i-プロピル-シクロプロピル基、1,2,2-トリメチル-シクロプロピル基、1,2,3-トリメチル-シクロプロピル基、2,2,3-トリメチル-シクロプロピル基、1-エチル-2-メチル-シクロプロピル基、2-エチル-1-メチル-シクロプロピル基、2-エチル-2-メチル-シクロプロピル基、2-エチル-3-メチル-シクロプロピル基等のシクロアルキル基、ビシクロブチル基、ビシクロペンチル基、ビシクロヘキシル基、ビシクロヘプチル基、ビシクロオクチル基、ビシクロノニル基、ビシクロデシル基等のビシクロアルキル基等が挙げられるが、これらに限定されず、その炭素数は、通常3~14であり、好ましくは4~10、より好ましくは5~6である。
アルケニル基は、直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよく、その炭素数は、特に限定されるものではないが、通常2~40であり、好ましくは30以下、より好ましくは20以下、より一層好ましくは10以下である。
置換されていてもよい直鎖状又は分岐鎖状アルケニル基の具体例としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基等が挙げられるが、これらに限定されず、その炭素数は、通常2~14であり、好ましくは2~10、より好ましくは1~6である。中でも、エテニル基、2-プロペニル基が特に好ましい。
置換されていてもよい環状アルケニル基の具体例としては、シクロペンテニル、シクロヘキセニル等が挙げられるが、これらに限定されず、その炭素数は、通常4~14であり、好ましくは5~10、より好ましくは5~6である。
置換されていてもよい環状アルケニル基の具体例としては、シクロペンテニル、シクロヘキセニル等が挙げられるが、これらに限定されず、その炭素数は、通常4~14であり、好ましくは5~10、より好ましくは5~6である。
上述の通り、ポリシロキサン(A1)は、ポリオルガノシロキサン(a1’)とポリオルガノシロキサン(a2’)を含むが、ポリオルガノシロキサン(a1’)に含まれるアルケニル基と、ポリオルガノシロキサン(a2’)に含まれる水素原子(Si-H基)とが白金族金属系触媒(A2)によるヒドロシリル化反応によって架橋構造を形成し硬化する。その結果、硬化膜が形成される。
ポリオルガノシロキサン(a1’)は、Q’単位、M’単位、D’単位及びT’単位からなる群から選ばれる1種又は2種以上の単位を含むとともに、M’単位、D’単位及びT’単位からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むものである。ポリオルガノシロキサン(a1’)としては、このような条件を満たすポリオルガノシロキサンを2種以上組み合わせて用いてもよい。
Q’単位、M’単位、D’単位及びT’単位からなる群から選ばれる2種以上の好ましい組み合わせとしては、(Q’単位とM’単位)、(D’単位とM’単位)、(T’単位とM’単位)、(Q’単位とT’単位とM’単位)、が挙げられるが、これらに限定されない。
また、ポリオルガノシロキサン(a1’)に包含されるポリオルガノシロキサンが2種以上含まれる場合、(Q’単位とM’単位)と(D’単位とM’単位)との組み合わせ、(T’単位とM’単位)と(D’単位とM’単位)との組み合わせ、(Q’単位とT’単位とM’単位)と(T’単位とM’単位)との組み合わせが好ましいが、これらに限定されない。
ポリオルガノシロキサン(a2’)は、Q”単位、M”単位、D”単位及びT”単位からなる群から選ばれる1種又は2種以上の単位を含むとともに、M”単位、D”単位及びT”単位からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むものである。ポリオルガノシロキサン(a2’)としては、このような条件を満たすポリオルガノシロキサンを2種以上組み合わせて用いてもよい。
Q”単位、M”単位、D”単位及びT”単位からなる群から選ばれる2種以上の好ましい組み合わせとしては、(M”単位とD”単位)、(Q”単位とM”単位)、(Q”単位とT”単位とM”単位)が挙げられるが、これらに限定されない。
ポリオルガノシロキサン(a1’)は、そのケイ素原子にアルキル基及び/又はアルケニル基が結合したシロキサン単位で構成されるものであるが、R1’~R6’で表される全置換基中におけるアルケニル基の割合は、好ましくは0.1~50.0モル%、より好ましくは0.5~30.0モル%であり、残りのR1’~R6’はアルキル基とすることができる。
ポリオルガノシロキサン(a2’)は、そのケイ素原子にアルキル基及び/又は水素原子が結合したシロキサン単位で構成されるものであるが、R1”~R6”で表される全ての置換基及び置換原子中における水素原子の割合は、好ましくは0.1~50.0モル%、より好ましくは10.0~40.0モル%であり、残りのR1”~R6”はアルキル基とすることができる。
成分(A)が(a1)と(a2)とを含む場合、本発明の好ましい態様においては、ポリオルガノシロキサン(a1)に含まれるアルケニル基とポリオルガノシロキサン(a2)に含まれるSi-H結合を構成する水素原子とのモル比は、1.0:0.5~1.0:0.66の範囲である。
ポリオルガノシロキサン(a1)、ポリオルガノシロキサン(a2)等のポリシロキサンの重量平均分子量は、特に限定されないが、それぞれ、通常500~1,000,000であり、本発明の効果を再現性よく実現する観点から、好ましくは5,000~50,000である。
なお、本発明において、ポリオルガノシロキサンの重量平均分子量及び数平均分子量並びに分散度は、例えば、GPC装置(東ソー(株)製EcoSEC,HLC-8320GPC)及びGPCカラム(東ソー(株)TSKgel SuperMultiporeHZ-N, TSKgel SuperMultiporeHZ-H)を用い、カラム温度を40℃とし、溶離液(溶出溶媒)としてテトラヒドロフランを用い、流量(流速)を0.35mL/分とし、標準試料としてポリスチレン(Showdex社製)を用いて、測定することができる。
なお、本発明において、ポリオルガノシロキサンの重量平均分子量及び数平均分子量並びに分散度は、例えば、GPC装置(東ソー(株)製EcoSEC,HLC-8320GPC)及びGPCカラム(東ソー(株)TSKgel SuperMultiporeHZ-N, TSKgel SuperMultiporeHZ-H)を用い、カラム温度を40℃とし、溶離液(溶出溶媒)としてテトラヒドロフランを用い、流量(流速)を0.35mL/分とし、標準試料としてポリスチレン(Showdex社製)を用いて、測定することができる。
ポリオルガノシロキサン(a1)及びポリオルガノシロキサン(a2)の粘度は、特に限定されないが、それぞれ、通常10~1000000(mPa・s)であり、本発明の効果を再現性よく実現する観点から、好ましくは50~10000(mPa・s)である。なお、ポリオルガノシロキサン(a1)及びポリオルガノシロキサン(a2)の粘度は、25℃においてE型回転粘度計で測定した値である。
ポリオルガノシロキサン(a1)とポリオルガノシロキサン(a2)は、ヒドロシリル化反応によって、互いに反応して膜となる。従って、その硬化のメカニズムは、例えばシラノール基を介したそれとは異なり、それ故、いずれのシロキサンも、シラノール基や、アルキルオキシ基のような加水分解によってシラノール基を形成する官能基を含む必要は無い。
本発明の好ましい態様においては、接着剤組成物は、ポリオルガノシロキサン成分(A’)とともに、白金族金属系触媒(A2)を含む。
このような白金系の金属触媒は、ポリオルガノシロキサン(a1)のアルケニル基とポリオルガノシロキサン(a2)のSi-H基とのヒドロシリル化反応を促進するための触媒である。
このような白金系の金属触媒は、ポリオルガノシロキサン(a1)のアルケニル基とポリオルガノシロキサン(a2)のSi-H基とのヒドロシリル化反応を促進するための触媒である。
白金系の金属触媒の具体例としては、白金黒、塩化第2白金、塩化白金酸、塩化白金酸と1価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒が挙げられるが、これらに限定されない。
白金とオレフィン類との錯体としては、例えばジビニルテトラメチルジシロキサンと白金との錯体が挙げられるが、これに限定されない。
白金族金属系触媒(A2)の量は、特に限定されないが、通常、ポリオルガノシロキサン(a1)及びポリオルガノシロキサン(a2)の合計量に対して、1.0~50.0ppmの範囲である。
白金とオレフィン類との錯体としては、例えばジビニルテトラメチルジシロキサンと白金との錯体が挙げられるが、これに限定されない。
白金族金属系触媒(A2)の量は、特に限定されないが、通常、ポリオルガノシロキサン(a1)及びポリオルガノシロキサン(a2)の合計量に対して、1.0~50.0ppmの範囲である。
ポリオルガノシロキサン成分(A’)は、ヒドロシリル化反応の進行を抑制する目的で、重合抑制剤(A3)を含んでもよい。
重合抑制剤は、ヒドロシリル化反応の進行を抑制できる限り特に限定されるものではなく、その具体例としては、1-エチニル-1-シクロヘキサノール、1,1-ジフェニル-2-プロピオン-1-オール等のアルキニルアルコール等が挙げられる。
重合抑制剤の量は、特に限定されないが、ポリオルガノシロキサン(a1)及びポリオルガノシロキサン(a2)の合計量に対して、通常、その効果を得る観点から1000.0ppm以上であり、ヒドロシリル化反応の過度な抑制を防止する観点から10000.0ppm以下である。
重合抑制剤は、ヒドロシリル化反応の進行を抑制できる限り特に限定されるものではなく、その具体例としては、1-エチニル-1-シクロヘキサノール、1,1-ジフェニル-2-プロピオン-1-オール等のアルキニルアルコール等が挙げられる。
重合抑制剤の量は、特に限定されないが、ポリオルガノシロキサン(a1)及びポリオルガノシロキサン(a2)の合計量に対して、通常、その効果を得る観点から1000.0ppm以上であり、ヒドロシリル化反応の過度な抑制を防止する観点から10000.0ppm以下である。
本発明で用いる接着剤組成物の一例は、硬化する成分(A)とともに剥離剤成分となる硬化反応を起こさない成分(B)を含んでもよい。このような成分(B)を接着剤組成物に含めることで、得られる接着層を再現性よく好適に剥離することができるようになる。
このような成分(B)として、典型的には、ポリオルガノシロキサンが挙げられ、その具体例としては、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン、メチル基含有ポリオルガノシロキサン、フェニル基含有ポリオルガノシロキサン等が挙げられるが、これらに限定されない。
また、成分(B)としては、ポリジメチルシロキサンが挙げられる。当該ポリジメチルシロキサンは変性されていてもよい。変性されていてもよいポリジメチルシロキサンとしては、例えば、エポキシ基含有ポリジメチルシロキサン、無変性のポリジメチルシロキサン、フェニル基含有ポリジメチルシロキサン等が挙げられるが、これらに限定されない。
このような成分(B)として、典型的には、ポリオルガノシロキサンが挙げられ、その具体例としては、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン、メチル基含有ポリオルガノシロキサン、フェニル基含有ポリオルガノシロキサン等が挙げられるが、これらに限定されない。
また、成分(B)としては、ポリジメチルシロキサンが挙げられる。当該ポリジメチルシロキサンは変性されていてもよい。変性されていてもよいポリジメチルシロキサンとしては、例えば、エポキシ基含有ポリジメチルシロキサン、無変性のポリジメチルシロキサン、フェニル基含有ポリジメチルシロキサン等が挙げられるが、これらに限定されない。
成分(B)であるポリオルガノシロキサンの好ましい例としては、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサン、メチル基含有ポリオルガノシロキサン、フェニル基含有ポリオルガノシロキサン等が挙げられるが、これらに限定されない。
成分(B)であるポリオルガノシロキサンの重量平均分子量は、特に限定されないものの、通常100,000~2,000,000であり、本発明の効果を再現性よく実現する観点から、好ましくは200,000~1,200,000、より好ましくは300,000~900,000である。また、その分散度は、特に限定されないものの、通常1.0~10.0であり、好適な剥離を再現性よく実現する観点等から、好ましくは1.5~5.0、より好ましくは2.0~3.0である。なお、重量平均分子量及び分散度は、ポリシロキサンに関する上述の方法で測定することができる。
成分(B)であるポリオルガノシロキサンの粘度は、特に限定されないが、通常1,000~2,000,000mm2/sである。なお、成分(B)であるポリオルガノシロキサンの粘度の値は、動粘度で示され、センチストークス(cSt)=mm2/sである。粘度(mPa・s)を密度(g/cm3)で割って求めることもできる。すなわち、その値は、25℃で測定したE型回転粘度計で測定した粘度と密度から求めることができ、動粘度(mm2/s)=粘度(mPa・s)/密度(g/cm3)という式から算出することができる。
成分(B)であるポリオルガノシロキサンの粘度は、特に限定されないが、通常1,000~2,000,000mm2/sである。なお、成分(B)であるポリオルガノシロキサンの粘度の値は、動粘度で示され、センチストークス(cSt)=mm2/sである。粘度(mPa・s)を密度(g/cm3)で割って求めることもできる。すなわち、その値は、25℃で測定したE型回転粘度計で測定した粘度と密度から求めることができ、動粘度(mm2/s)=粘度(mPa・s)/密度(g/cm3)という式から算出することができる。
エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンとしては、例えば、R11R12SiO2/2で表されるシロキサン単位(D10単位)を含むものが挙げられる。
R11は、ケイ素原子に結合する基であり、アルキル基を表し、R12は、ケイ素原子に結合する基であり、エポキシ基又はエポキシ基を含む有機基を表し、アルキル基の具体例としては、上述の例示を挙げることができる。
エポキシ基を含む有機基におけるエポキシ基は、その他の環と縮合せずに、独立したエポキシ基であってもよく、1,2-エポキシシクロヘキシル基のように、その他の環と縮合環を形成しているエポキシ基であってもよい。
エポキシ基を含む有機基の具体例としては、3-グリシドキシプロピル、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明において、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンの好ましい一例としては、エポキシ基含有ポリジメチルシロキサンを挙げることができるが、これに限定されない。
エポキシ基を含む有機基におけるエポキシ基は、その他の環と縮合せずに、独立したエポキシ基であってもよく、1,2-エポキシシクロヘキシル基のように、その他の環と縮合環を形成しているエポキシ基であってもよい。
エポキシ基を含む有機基の具体例としては、3-グリシドキシプロピル、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明において、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンの好ましい一例としては、エポキシ基含有ポリジメチルシロキサンを挙げることができるが、これに限定されない。
エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンは、上述のシロキサン単位(D10単位)を含むものであるが、D10単位以外に、Q単位、M単位及び/又はT単位を含んでもよい。
本発明の好ましい態様においては、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンの具体例としては、D10単位のみからなるポリオルガノシロキサン、D10単位とQ単位とを含むポリオルガノシロキサン、D10単位とM単位とを含むポリオルガノシロキサン、D10単位とT単位とを含むポリオルガノシロキサン、D10単位とQ単位とM単位とを含むポリオルガノシロキサン、D10単位とM単位とT単位とを含むポリオルガノシロキサン、D10単位とQ単位とM単位とT単位とを含むポリオルガノシロキサン等が挙げられる。
本発明の好ましい態様においては、エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンの具体例としては、D10単位のみからなるポリオルガノシロキサン、D10単位とQ単位とを含むポリオルガノシロキサン、D10単位とM単位とを含むポリオルガノシロキサン、D10単位とT単位とを含むポリオルガノシロキサン、D10単位とQ単位とM単位とを含むポリオルガノシロキサン、D10単位とM単位とT単位とを含むポリオルガノシロキサン、D10単位とQ単位とM単位とT単位とを含むポリオルガノシロキサン等が挙げられる。
エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンは、エポキシ価が0.1~5であるエポキシ基含有ポリジメチルシロキサンが好ましい。また、その重量平均分子量は、特に限定されないものの、通常1,500~500,000であり、接着剤中での析出抑制の観点から、好ましくは100,000以下である。
エポキシ基含有ポリオルガノシロキサンの具体例としては、式(E1)~(E3)で表されるものが挙げられるが、これらに限定されない。
メチル基含有ポリオルガノシロキサンとしては、例えば、R210R220SiO2/2で表されるシロキサン単位(D200単位)を含むもの、好ましくはR21R21SiO2/2で表されるシロキサン単位(D20単位)を含むものが挙げられる。
R210及びR220は、ケイ素原子に結合する基であり、それぞれ独立して、アルキル基を表すが、少なくとも一方はメチル基であり、アルキル基の具体例としては、上述の例示を挙げることができる。
R21は、ケイ素原子に結合する基であり、アルキル基を表し、アルキル基の具体例としては、上述の例示を挙げることができる。中でも、R21としては、メチル基が好ましい。
本発明において、メチル基含有ポリオルガノシロキサンの好ましい一例としては、ポリジメチルシロキサンを挙げることができるが、これに限定されない。
R21は、ケイ素原子に結合する基であり、アルキル基を表し、アルキル基の具体例としては、上述の例示を挙げることができる。中でも、R21としては、メチル基が好ましい。
本発明において、メチル基含有ポリオルガノシロキサンの好ましい一例としては、ポリジメチルシロキサンを挙げることができるが、これに限定されない。
メチル基含有ポリオルガノシロキサンは、上述のシロキサン単位(D200単位又はD20単位)を含むものであるが、D200単位及びD20単位以外に、Q単位、M単位及び/又はT単位を含んでもよい。
本発明のある態様においては、メチル基含有ポリオルガノシロキサンの具体例としては、D200単位のみからなるポリオルガノシロキサン、D200単位とQ単位とを含むポリオルガノシロキサン、D200単位とM単位とを含むポリオルガノシロキサン、D200単位とT単位とを含むポリオルガノシロキサン、D200単位とQ単位とM単位とを含むポリオルガノシロキサン、D200単位とM単位とT単位とを含むポリオルガノシロキサン、D200単位とQ単位とM単位とT単位とを含むポリオルガノシロキサンが挙げられる。
本発明の好ましい態様においては、メチル基含有ポリオルガノシロキサンの具体例としては、D20単位のみからなるポリオルガノシロキサン、D20単位とQ単位とを含むポリオルガノシロキサン、D20単位とM単位とを含むポリオルガノシロキサン、D20単位とT単位とを含むポリオルガノシロキサン、D20単位とQ単位とM単位とを含むポリオルガノシロキサン、D20単位とM単位とT単位とを含むポリオルガノシロキサン、D20単位とQ単位とM単位とT単位とを含むポリオルガノシロキサンが挙げられる。
メチル基含有ポリオルガノシロキサンの具体例としては、式(M1)で表されるものが挙げられるが、これに限定されない。
フェニル基含有ポリオルガノシロキサンとしては、例えば、R31R32SiO2/2で表されるシロキサン単位(D30単位)を含むものが挙げられる。
R31は、ケイ素原子に結合する基であり、フェニル基又はアルキル基を表し、R32は、ケイ素原子に結合する基であり、フェニル基を表し、アルキル基の具体例としては、上述の例示を挙げることができるが、メチル基が好ましい。
フェニル基含有ポリオルガノシロキサンは、上述のシロキサン単位(D30単位)を含むものであるが、D30単位以外に、Q単位、M単位及び/又はT単位を含んでもよい。
本発明の好ましい態様においては、フェニル基含有ポリオルガノシロキサンの具体例としては、D30単位のみからなるポリオルガノシロキサン、D30単位とQ単位とを含むポリオルガノシロキサン、D30単位とM単位とを含むポリオルガノシロキサン、D30単位とT単位とを含むポリオルガノシロキサン、D30単位とQ単位とM単位とを含むポリオルガノシロキサン、D30単位とM単位とT単位とを含むポリオルガノシロキサン、D30単位とQ単位とM単位とT単位とを含むポリオルガノシロキサンが挙げられる。
フェニル基含有ポリオルガノシロキサンの具体例としては、式(P1)又は(P2)で表されるものが挙げられるが、これらに限定されない。
ある態様においては、本発明で用いる接着剤組成物は、硬化する成分(A)とともに、硬化反応を起こさない成分(B)を含み、より好ましい態様においては、成分(B)として、ポリオルガノシロキサンが含まれる。
本発明で用いる接着剤組成物の一例は、成分(A)と成分(B)とを、任意の比率で含むことができるが、接着性と剥離性のバランスを考慮すると、成分(A)と成分(B)との比率は、質量比〔(A):(B)〕で、好ましくは99.995:0.005~30:70、より好ましくは99.9:0.1~75:25である。
すなわち、ヒドロシリル化反応によって硬化するポリオルガノシロキサン成分(A’)が含まれる場合、成分(A’)と成分(B)との比率は、質量比〔(A’):(B)〕で、好ましくは99.995:0.005~30:70、より好ましくは99.9:0.1~75:25である。
すなわち、ヒドロシリル化反応によって硬化するポリオルガノシロキサン成分(A’)が含まれる場合、成分(A’)と成分(B)との比率は、質量比〔(A’):(B)〕で、好ましくは99.995:0.005~30:70、より好ましくは99.9:0.1~75:25である。
本発明で用いる接着剤組成物の粘度は、特に限定されないが、25℃で、通常500~20,000mPa・sであり、好ましくは1,000~5,000mPa・sである。
<<第二の実施態様>>
好ましい実施態様として、本発明で用いる接着剤組成物は、例えば、以下に記載の硬化性接着剤材料、又は該硬化性接着剤材料と剥離添加剤とを含有する。
硬化性接着剤材料としては、例えば、ポリアリーレンオリゴマー、環状オレフィンオリゴマー、アリールシクロブテンオリゴマー、ビニル芳香族オリゴマー、及びこれらの混合物から選択される。
剥離添加剤としては、例えば、ポリエーテル化合物が挙げられる。
ポリエーテル化合物が、ヒドロキシ、アルコキシ、アリールオキシ及びこれらの混合物からなる群から選択される末端基を含むことが好ましい。
ポリエーテル化合物が、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリ(1,3-プロパンジオール)、ポリブチレングリコール、ポリ(テトラヒドロフラン)、エチレングリコール-プロピレングリコールコポリマー、及びこれらの混合物から選択されることが好ましい。
剥離添加剤が、ポリアルキレンオキシドホモポリマー及びポリアルキレンオキシドコポリマーからなる群から選択されることが好ましい。
第二の実施態様の接着剤組成物としては、例えば、特開2014-150239号公報に記載の一時的結合組成物を用いることができる。
第二の実施態様の接着剤組成物について、以下さらに詳しく説明する。
好ましい実施態様として、本発明で用いる接着剤組成物は、例えば、以下に記載の硬化性接着剤材料、又は該硬化性接着剤材料と剥離添加剤とを含有する。
硬化性接着剤材料としては、例えば、ポリアリーレンオリゴマー、環状オレフィンオリゴマー、アリールシクロブテンオリゴマー、ビニル芳香族オリゴマー、及びこれらの混合物から選択される。
剥離添加剤としては、例えば、ポリエーテル化合物が挙げられる。
ポリエーテル化合物が、ヒドロキシ、アルコキシ、アリールオキシ及びこれらの混合物からなる群から選択される末端基を含むことが好ましい。
ポリエーテル化合物が、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリ(1,3-プロパンジオール)、ポリブチレングリコール、ポリ(テトラヒドロフラン)、エチレングリコール-プロピレングリコールコポリマー、及びこれらの混合物から選択されることが好ましい。
剥離添加剤が、ポリアルキレンオキシドホモポリマー及びポリアルキレンオキシドコポリマーからなる群から選択されることが好ましい。
第二の実施態様の接着剤組成物としては、例えば、特開2014-150239号公報に記載の一時的結合組成物を用いることができる。
第二の実施態様の接着剤組成物について、以下さらに詳しく説明する。
本発明で用いる接着剤組成物は、硬化性接着剤材料及び剥離添加剤、及び場合により有機溶媒を含む。通常、硬化性接着剤材料は、硬化される場合に>1GPaのモジュラスを有する。例示的な硬化性接着剤材料としては、これらに限定されないが、ポリアリーレンオリゴマー、環状オレフィンオリゴマー、アリールシクロブテンオリゴマー、ビニル芳香族オリゴマー、及びこれらの混合物が挙げられる。硬化性接着剤材料は、追加の疎水性を提供するために何らかの好適な部分、例えばフッ素含有基で置換されてもよいが、これはこうした部分が硬化した接着剤材料の機械的特性に悪影響を与えない場合に限られる。好ましくは、硬化性接着剤材料は、ポリアリーレンオリゴマー、環状オレフィンオリゴマー、アリールシクロブテンオリゴマー、ビニル芳香族オリゴマー、及びこれらの混合物から選択され、より好ましくはアリールシクロブテンオリゴマー、ビニル芳香族オリゴマー又はこれらの混合物の1つ以上から選択される。異なる硬化性接着剤材料の混合物が本発明に使用される場合、こうした材料は、硬化工程中、互いに硬化するように選択される。異なる硬化性材料の混合物が使用される場合、こうした硬化性材料は、99:1~1:99、好ましくは95:5~5:95、より好ましくは90:10~10:90、さらにより好ましくは75:25~25:75の質量比で使用される。
種々広範なポリアリーレンオリゴマーが本発明に使用されうる。本明細書に使用される場合、「ポリアリーレン」という用語は、ポリアリーレンエーテルを含む。好適なポリアリーレンオリゴマーは、前駆体、例えば以下の式のエチニル芳香族化合物から合成されてもよい:
第二の実施態様の接着剤組成物としての一時的結合組成物に使用される好適なポリアリーレンオリゴマーは、重合単位として以下を含むポリマーを含んでいてもよい:
例示的なポリアリーレンとしては、Ar-L-Arが:ビフェニル;2,2-ジフェニルプロパン;9,9’-ジフェニルフルオレン;2,2-ジフェニルヘキサフルオロプロパン;ジフェニルスルフィド;オキシジフェニレン;ジフェニルエーテル;ビス(フェニレン)ジフェニルシラン;ビス(フェニレン)ホスフィンオキシド;ビス(フェニレン)ベンゼン;ビス(フェニレン)ナフタレン;ビス(フェニレン)アントラセン;チオジフェニレン;1,1,1-トリフェニレンエタン;1,3,5-トリフェニレンベンゼン;1,3,5-(2-フェニレン-2-プロピル)ベンゼン;1,1,1-トリフェニレンメタン;1,1,2,2-テトラフェニレン-1,2-ジフェニルエタン;ビス(1,1-ジフェニレンエチル)ベンゼン;2,2’-ジフェニレン-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン;1,1-ジフェニレン-1-フェニルエタン;ナフタレン;アントラセン;又はビス(フェニレン)ナフタセン;より好ましくはビフェニレン;ナフチレン;p,p’-(2,2-ジフェニレンプロパン)(又はC6H4-C(CH3)2-C6H4-);p,p’-(2,2-ジフェニレン-1,1,1,3,3,3ヘキサフルオロプロペン)及び(-C6H4-C(CF3)2-C6H4-)であるものが挙げられるが、これらに限定されない。有用なビスフェニル誘導体としては、2,2-ジフェニルプロパン;9,9’-ジフェニルフルオレン;2,2-ジフェニルヘキサフルオロプロパン;ジフェニルスルフィド;ジフェニルエーテル;ビス(フェニレン)ジフェニルシラン;ビス(フェニレン)ホスフィンオキシド;ビス(フェニレン)ベンゼン;ビス(フェニレン)ナフタレン;ビス(フェニレン)アントラセン;又はビス(フェニレン)ナフタセンが挙げられる。
ポリアリーレン前駆体モノマーは、当分野において公知の種々の方法、例えば(a)溶媒中、ポリフェノール(好ましくはビスフェノール)を選択的にハロゲン化、好ましくは臭素化する工程(ここでは各フェノール性環が、フェノール性ヒドロキシル基に対してオルトの2つの位置のうち1つにおいて1つのハロゲンでハロゲン化されている)、(b)得られたポリ(オルト-ハロフェノール)上のフェノール性ヒドロキシルを、好ましくは溶媒中で、末端エチニル化合物と反応性であり、それらによって置き換えられるスルホネートエステルのような脱離基(例えば、トリフルオメタンスルホニルハライド又はトリフルオロメタンスルホン酸無水物から調製されたトリフルオロメタンスルホネートエステル)に変換する工程、及び(c)アリールエチニル化触媒、好ましくはパラジウム触媒及び酸受容体の存在下で、エチニル含有化合物又はエチニルシントンと工程(b)の反応生成物を反応させて、ハロゲン及びトリフルオロメチルスルホネートを同時にエチニル含有基(例えば、アセチレン、フェニルアセチレン、置換されたフェニルアセチレン又は置換されたアセチレン)で置き換える工程によって調製されてもよい。この合成のさらなる説明は、国際公開第WO97/10193号(Babb)に提供される。
式(I)のエチニル芳香族モノマーは、式(II)又は(III)のいずれかのポリマーを調製するのに有用である。エチニル芳香族モノマーの重合は、十分当業者の能力の範囲内である。重合の具体的な条件は、重合される具体的なエチニル芳香族モノマー(1種又は複数種)及び得られるポリマーの所望の特性を含む種々の因子に依存するが、重合の一般的な条件は、国際公開第WO97/10193号(Babb)に詳述される。
本発明に使用するのに特に好適なポリアリーリレンとしては、SiLK(商標)半導体誘電体(マサチューセッツ州マルボロのダウエレクトロニックマテリアルズから入手可能)として販売されるものが挙げられる。他の特に好適なポリアリーレンとしては、国際公開第00/31183号、同第98/11149号、同第97/10193号、同第91/09081号、欧州特許出願公開第755957号、及び米国特許第5,115,082号;同第5,155,175号;同第5,179,188号;同第5,874,516号;及び同第6,093,636号に開示されるものが挙げられる。
好適な環状オレフィン材料は、ポリ(環状オレフィン)であり、これは熱可塑性であってもよく、好ましくは2000~200,000ダルトン、より好ましくは5000~100,000ダルトン、さらにより好ましくは2000~50,000ダルトンの重量平均分子量(Mw)を有していてもよい。好ましいポリ(環状オレフィン)は、少なくとも100℃、より好ましくは少なくとも140℃の軟化温度(3,000PaSでの溶融粘度)を有する。好適なポリ(環状オレフィン)はまた、好ましくは少なくとも60℃、より好ましくは60~200℃、最も好ましくは75~160℃のガラス転移温度(Tg)を有する。
好ましいポリ(環状オレフィン)は、環状オレフィン及び非環状オレフィンの反復モノマー、又は環状オレフィンに基づく開環ポリマーを含んでなる。本発明に使用するのに好適な環状オレフィンは、ノルボルネン系オレフィン、テトラシクロドデセン系オレフィン、ジシクロペンタジエン系オレフィン、Diels-Alderポリマー、例えばフラン及びマレイミドから誘導されるもの、及びこれらの誘導体から選択される。誘導体としては、アルキル(好ましくはC1-C20アルキル、より好ましくはC1-C10アルキル)、アルキリデン(好ましくはC1-C20アルキリデン、より好ましくはC1-C10アルキリデン)、アラルキル(好ましくはC6-C30アラルキル、より好ましくはC6-C18アラルキル)、シクロアルキル(好ましくはC3-C30シクロアルキル、より好ましくはC3-C18シクロアルキル)、エーテル、アセチル、芳香族、エステル、ヒドロキシ、アルコキシ、シアノ、アミド、イミド、及びシリル-置換された誘導体が挙げられる。本発明に使用するための特に好ましい環状オレフィンとしては、以下のもの及びこれらの組み合わせから選択されるものが挙げられ、
好ましい非環状オレフィンは、分岐及び非分岐C2-C20アルケン(好ましくはC2-C10アルケン)から選択される。より好ましくは、非環状オレフィンは、構造(R4)2C=C(R4)2を有し、ここで各R4は、独立に、H及びアルキル基(好ましくはC1-C20アルキル、より好ましくはC1-C10アルキル)から選択される。本発明に使用するのに特に好ましい非環状オレフィンとしては、エテン、プロペン及びブテンから選択されるものが挙げられ、エテンが最も好ましい。
環状オレフィンコポリマーを製造する方法は当分野において公知である。例えば、環状オレフィンコポリマーは、環状モノマーと非環状モノマーとの連鎖重合によって製造できる。ノルボルネンがこうした条件下でエテンと反応する場合、交互ノルボルナンジイル及びエチレン単位を含有するエテン-ノルボルネンコポリマーが得られる。この方法によって製造されるコポリマーの例としては、TOPAS(商標)(Topas Advanced Polymersによって製造)及びAPEL(商標)(三井化学株式会社によって製造)ブランドの下で入手可能なものが挙げられる。これらのコポリマーを製造するための好適な方法は、米国特許第6,008,298号に開示されている。シクロオレフィンコポリマーはまた、種々の環状モノマーの開環メタセシス重合と、その後の水素化によって製造できる。このタイプの重合から得られるポリマーは、エテン及び環状オレフィンモノマーのコポリマー(例えばエチレン及びシクロペンタン-1,3-ジイルの交互単位)として概念的に考えられることができる。この開環方法によって製造されるコポリマーの例としては、ZEONOR(商標)(Zeon Chemicalsより)及びARTON(商標)(JSR株式会社製)ブランドの下で提供されるものが挙げられる。この開環方法によってこれらのコポリマーを製造する好適な方法は、米国特許第5,191,026号に開示されている。
本発明の硬化性接着剤材料として有用なアリールシクロブテンオリゴマーは当分野において周知である。好適なアリールシクロブテンオリゴマーとしては、以下の式を有するものが挙げられるが、これらに限定されない:
好ましくは、アリールシクロブテンオリゴマーは、以下の式の1種以上のオリゴマーを含む:
アリールシクロブテンオリゴマーは、いずれかの好適な手段、例えば米国特許第4,812,588号;同第5,136,069号;同第5,138,081号及び国際公開WO94/25903号に記載されるものによって調製されてもよい。好適なアリールシクロブテンオリゴマーはまた、ダウエレクトロニックマテリアルズから入手可能なCYCLOTENE(商標)ブランドの下で市販されている。アリールシクロブテンオリゴマーは、そのままで使用されてもよく、又は何らかの好適な手段によってさらに精製されてもよい。
硬化されうるビニル芳香族オリゴマーが本発明で硬化性接着剤材料として使用されうる。こうしたビニル芳香族オリゴマーは、通常、1種以上の反応性エチレン性不飽和コモノマーとビニル芳香族モノマーとのオリゴマーである。好ましくはビニル芳香族モノマーは、1つのビニル基を含有する。好適なビニル芳香族モノマーは、非置換ビニル芳香族モノマー、及び置換されたビニル芳香族モノマーであって、ここでは1つ以上の水素は、(C1-C6)アルキル、(C1-C6)アルコキシ、ハロ及びアミノからなる群から選択される置換基で置き換えられている。例示的なビニル芳香族モノマーとしては、これらに限定されないが、スチレン、ビニルトルエン、ビニルキシレン、ビニルアニソール、ビニルジメトキシベンゼン、ビニルアニリン、ハロスチレン、例えばフルオロスチレン、α-メチルスチレン、β-メトキシスチレン、エチルビニルベンゼン、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール、ビニルピロール、及びこれらの混合物が挙げられる。好ましいビニル芳香族モノマーは、スチレン、ビニルトルエン、ビニルキシレン、ビニルアニソール、エチルビニルベンゼン及びこれらの混合物である。好ましい反応性コモノマーは、ビニル芳香族オリゴマーを形成するために使用されるオレフィン(又はエチレン性不飽和)部分に加えて、反応性部分、すなわち、ビニル芳香族オリゴマーの形成の後でのさらなる重合(又は架橋)の可能な部分、例えばアリル部分又はビニル基を含むものである。こうした反応性コモノマーは、好適には、ビニル芳香族モノマーとのオリゴマー化の後で、Diels-Alder反応によってさらに重合できる何らかの非対称ジエン又はトリエンであってもよい。より好ましくは、反応性コモノマーは、ビニル芳香族オリゴマーを形成するために使用されるエチレン性不飽和に加えてアリル部分を含み、さらにより好ましくはこのエチレン性不飽和に加えてアリルエステル部分を含む。ビニル芳香族オリゴマーを形成するのに有用な例示的な反応性コモノマーとしては、ビニルシクロヘキセン、ビニルエーテル、非対称ジエン又はトリエン、例えばテルペンモノマー、ジシクロペンタジエン、ジアリルマレエート、アリルアクリレート、アリルメタクリレート、アリルシンナメート、ジアリルフマレート、アリルチグレート、ジビニルベンゼン、及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。好ましい反応性コモノマーは、ジアリルマレエート、アリルアクリレート、アリルメタクリレート、アリルシンナメート、ジアリルフマレート及びこれらの混合物であり、より好ましくはジアリルマレエート、アリルメタクリレート、及びこれらの混合物である。例示的なテルペンモノマーとしては、これらに限定されないが、リモネン、ジペンテン、ミルセンなどが挙げられる。1種以上の第二のコモノマーはまた、ビニル芳香族オリゴマーを形成するために使用されてもよいことは当業者に理解されるであろう。こうした第二のコモノマーは、エチレン性不飽和であるが、反応性部分を含有しない。例示的な第二のコモノマーとしては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリルアミド、(C1-C10)アルキル(メタ)アクリレート、芳香族(メタ)アクリレート、置換されたエチレンモノマー、及びポリ(アルキレンオキシド)モノマーが挙げられるが、これらに限定されない。
こうしたビニル芳香族オリゴマーにおけるビニル芳香族モノマー:コモノマーのモル比は、好ましくは99:1~1:99であり、より好ましくは95:5~5:95であり、さらにより好ましくは90:10~10:90である。こうしたビニル芳香族オリゴマーは、いずれかの好適な方法によって調製されてもよく、例えば当分野において公知の方法のいずれかによって調製されてもよい。通常、ビニル芳香族オリゴマーは、ビニル芳香族モノマー及びコモノマーのフリーラジカル重合によって調製される。好ましいビニル芳香族オリゴマーは、こうしたオリゴマーをさらに硬化できる未反応アリル部分を含む。
一時的結合組成物において剥離添加剤として種々広範な材料が使用されてもよいが、ただしこうした材料は貯蔵及び使用の条件下で、接着剤材料と反応せず、及び接着剤材料を硬化させるために使用される条件下で非硬化性である。加えて、剥離添加剤は、一時的結合組成物と適合性であるべきであり、すなわち剥離添加剤は、接着剤材料、及び一時的結合組成物に使用される何らかの他の構成成分、例えば有機溶媒に対して、分散性、混和性又はそうでなければ実質的に適合性でなければならない。有機溶媒(又は混合溶媒系)が一時的結合組成物に使用される場合、剥離添加剤及び硬化性接着剤材料はこうした溶媒に可溶性でなければならない。本発明において剥離添加剤は、それらが使用条件下で実質的に蒸発しないように十分不揮発性であり、すなわちそれらは実質的に、堆積工程、例えばスピンコーティング、又は有機溶媒を除去するためにもしくは接着剤材料を硬化させるために使用されるいずれかの後続の加熱工程の際に蒸発しない。一時的結合組成物のフィルム又は層が、例えばスピンコーティングによってキャストされる場合、多くの(又はすべての)溶媒が蒸発する。剥離添加剤は、使用されるどの有機溶媒にも可溶性であるが、硬化性接着剤材料中に完全には可溶性でないのが好ましい。剥離添加剤は、硬化した接着剤材料より優位に親水性である。理論に拘束されないが、接着剤材料の硬化時に、剥離添加剤相が分離し、優先的にウエハのアクティブ表面(キャリア表面に比べて親水性の高い表面)の方に移動すると考えられる。剥離添加剤における適切な親水性部分の使用は、一時的結合組成物における剥離添加剤の完全な分散、又は好ましくは溶解を可能にし、及び親水性の高い表面に向かう剥離添加剤の移動を伴って接着剤材料の硬化中に剥離添加剤の相分離を可能にする。硬化中に接着剤材料から相分離しないどの材料も、本発明に従う剥離添加剤としては機能しない。
一般に、剥離添加剤は、1つ以上の相対的に親水性の部分、例えば1つ以上の酸素、窒素、リン、及び硫黄を含有する部分を含有するであろう。好適な剥離添加剤としては、これらに限定されないが:エーテル、エステル、カルボキシレート、アルコール、チオエーテル、チオール、アミン、イミン、アミド、ホスフェートエステル、スルホネートエステル、及びこれらの混合物が挙げられる。好ましくは、剥離添加剤は、1つ以上の極性末端基を含有し、これは酸素、窒素及び硫黄の1つ以上、好ましくは酸素を含有する。例示的な極性末端基としては、アルコキシ、アリールオキシ、ヒドロキシ、カルボキシレート、アルコキシカルボニル、メルカプト、アルキルチオ、一級アミン、二級アミン、及び三級アミンが挙げられ、好ましい末端基は、(C1-C6)アルコキシ、(C6-C10)アリールオキシ、ヒドロキシ、カルボキシレート、(C1-C6)アルコキシカルボニル、メルカプト、(C1-C6)アルキルチオ、アミノ、(C1-C6)アルキルアミノ、及びジ(C1-C6)アルキルアミノから選択され、より好ましくは(C1-C6)アルコキシ、(C6-C10)アリールオキシ、ヒドロキシ、カルボキシレート、及び(C1-C6)アルコキシカルボニルから選択され、さらにより好ましくは(C1-C6)アルコキシ、ヒドロキシ、カルボキシレート、及び(C1-C6)アルコキシカルボニルから選択される。特に好ましい極性末端基は、ヒドロキシ、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、カルボキシル、及びアセトキシから選択される。好ましくは剥離添加剤は、シリコンを含まない。
好適な剥離添加剤は、≦10,000ダルトン、好ましくは≦7500ダルトン、より好ましくは≦7000ダルトンの数平均分子量(Mn)を有する。剥離添加剤は、使用条件の間、剥離添加剤が実質的に不揮発性になる(すなわち<5%、好ましくは<3%、より好ましくは≦1%の剥離添加剤が使用中に揮発する)のに十分な最小分子量(Mn)を有する。好ましくは剥離添加剤は、≧500ダルトンのMnを有する。好ましい範囲のMnは、500~10,000ダルトン、より好ましくは500~7500ダルトン、さらにより好ましくは500~7000ダルトンである。剥離添加剤は、線状ポリマー;分岐状ポリマー、例えば樹状ポリマー、星状ポリマーなど;ポリマー粒子などであってもよいが、剥離添加剤は、線状ポリマー又はポリマー粒子であるのが好ましく、より好ましくは線状ポリマーである。理論に拘束されないが、線状ポリマーは、分岐ポリマーに比較して、親水性のウエハ表面に向かって硬化接着剤材料相を通って良好に移動できると考えられる。
ポリエーテルは、好ましい剥離添加剤である。ポリエーテル化合物としては、アルキレンオキシドホモポリマー及びアルキレンオキシドコポリマーが挙げられ、こうしたコポリマーはランダム又はブロックであってもよい。ポリアルキレンオキシド剥離添加剤は、種々の極性末端基を有していてもよく、好ましくはこうした極性末端基は、ヒドロキシ、(C1-C6)アルコキシ、及び(C1-C6)アルコキシカルボニル、より好ましくはヒドロキシ、(C1-C3)アルコキシ、及びアセトキシである。好ましいポリエーテル化合物は、ポリグリコール(又はポリアルキレンオキシド)、例えばポリ(C1-C4)アルキレンオキシド化合物であり、これは単一種のアルキレンオキシド繰り返し単位、又は2種以上の異なるアルキレンオキシド繰り返し単位を含んでいてもよい。好ましいポリエーテル化合物としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリ(1,3-プロパンジオール)、ポリ(テトラヒドロフラン)、エチレンオキシド-プロピレンオキシドコポリマー、エチレンオキシド-ブチレンオキシドコポリマー、及びこれらの混合物が挙げられる。好ましくは、剥離添加剤がブチレンオキシドを繰り返し単位として含む場合、それは、1種以上の異なるアルキレンオキシド繰り返し単位とのコポリマーである。剥離添加剤の混合物が本発明の一時的結合組成物に使用されてもよいことを当業者は理解するであろう。好適な剥離添加剤としては、製品名PLURONIC(登録商標)、TETRONIC及びPOLYTHF(BASF、Ludwigshafen、ドイツから入手可能)、製品名FORTEGRA(ザダウケミカルカンパニー、ミシガン州、ミッドランド)、及び製品名TERATHANE(Invista,Wichita、カンザス州から入手可能)の下で販売されるポリエーテルが挙げられ、これらはすべてさらなる精製なしに使用されうる。
1種以上の有機溶媒が、一時的結合組成物に使用さるのが好ましい。硬化性接着剤材料及び剥離添加剤を溶解又は分散、好ましくは溶解するどの溶媒又は溶媒の混合物も一時的結合組成物に好適に使用されうる。例示的な有機溶媒としては、これらに限定されないが:芳香族炭化水素、例えばトルエン、キシレン、及びメシチレン;アルコール、例えば2-メチル-1-ブタノール、4-メチル-2-ペンタノール及びメチルイソブチルカルビノール;エステル、例えばエチルラクテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、及びメチル2-ヒドロキシイソブチレート;ラクトン、例えばガンマ-ブチロラクトン;ラクタム、例えばN-メチルピロリジノン;エーテル、例えばプロピレングリコールメチルエーテル及びジプロピレングリコールジメチルエーテル異性体(PROGLYDE(商標)DMMとしてザダウケミカルカンパニーから市販されている);ケトン、例えばシクロヘキサノン及びメチルシクロヘキサノン;並びにこれらの混合物が挙げられる。
<<第三の実施態様>>
好ましい実施態様として、本発明で用いる接着剤組成物は、例えば、以下に記載の熱硬化性重合体を含有する。
第三の実施態様の接着剤組成物としては、例えば、特許6528747号公報に記載の熱硬化性重合体を用いることができる。
熱硬化性重合体としては、特に限定されないが、好ましい例として、下記式(3)で表される繰り返し単位及び必要に応じて下記式(4)で表される繰り返し単位からなる、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(以下、シリコーンAともいう。)が挙げられる。
好ましい実施態様として、本発明で用いる接着剤組成物は、例えば、以下に記載の熱硬化性重合体を含有する。
第三の実施態様の接着剤組成物としては、例えば、特許6528747号公報に記載の熱硬化性重合体を用いることができる。
熱硬化性重合体としては、特に限定されないが、好ましい例として、下記式(3)で表される繰り返し単位及び必要に応じて下記式(4)で表される繰り返し単位からなる、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(以下、シリコーンAともいう。)が挙げられる。
R6~R9で表される1価炭化水素基としては、メチル基、エチル基等のアルキル基、フェニル基等のアリール基等が挙げられる。mは、好ましくは3~60、より好ましくは8~40の整数である。また、Aは、0.3~0.8が好ましく、Bは、0.2~0.7が好ましく、A/Bが0.1~20を満たすことが好ましく、0.5~5を満たすことがより好ましい。
また、熱硬化性重合体の好ましい例として、下記式(6)で表される繰り返し単位及び必要に応じて下記式(7)で表される繰り返し単位からなる、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(以下、シリコーンBともいう。)も挙げられる。
この場合、R11~R14で表される1価炭化水素基としては、R5~R8で表されるものとして例示したものと同じものが挙げられる。pは、好ましくは3~60、より好ましくは8~40の整数である。また、Cは、好ましくは0.3~1であり、Dは、好ましくは0~0.7であり、C+D=1である。
第三の実施態様の接着剤組成物としての熱硬化性重合体を用いて形成される接着層は、シリコーンA又はシリコーンBを主成分とする熱硬化性樹脂組成物の硬化物の層であることが好ましい。シリコーンAとシリコーンBとは併用することができる。その場合の割合(重合比)は、好ましくはシリコーンA:シリコーンB=0.1:99.9~99.9:0.1、より好ましくはシリコーンA:シリコーンB=20:80~80:20である。
シリコーンAを主成分とする熱硬化性樹脂組成物は、その熱硬化のために、ホルマリン又はホルマリン-アルコールにより変性されたアミノ縮合物、1分子中に平均して2個以上のメチロール基又はアルコキシメチロール基を有するフェノール化合物及び1分子中に平均して2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物から選ばれる1種以上の架橋剤を含む。
一方、シリコーンBを主成分とする熱硬化性樹脂組成物は、その熱硬化のために、1分子中に平均して2個以上のフェノール基を有するフェノール化合物及び1分子中に平均して2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物から選ばれる1種以上の架橋剤を含む。
また、シリコーンAとシリコーンBとを含む熱硬化性樹脂組成物は、その熱硬化のために、1分子中に平均して2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物から選ばれる1種以上の架橋剤を含む。
前記アミノ縮合物としては、メラミン樹脂、尿素樹脂等が挙げられる。ホルマリン又はホルマリン-アルコールにより変性されたメラミン樹脂としては、変性メラミンモノマー(例えば、トリメトキシメチルモノメチロールメラミン)、又はこの多量体(例えば、二量体、三量体等のオリゴマー)を公知の方法に従ってホルムアルデヒドと所望の分子量になるまで付加縮合重合させて得られたものが挙げられる。なお、これらは、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
ホルマリン又はホルマリン-アルコールにより変性された尿素樹脂としては、メトキシメチル化尿素縮合物、エトキシメチル化尿素縮合物、プロポキシメチル化尿素縮合物等が挙げられる。なお、これらは、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。ホルマリン又はホルマリン-アルコールにより変性された尿素樹脂は、例えば公知の方法に従って所望の分子量の尿素縮合物をホルマリンでメチロール化して変性し、又はこれを更にアルコールでアルコキシ化して変性することで調製することができる。
また、1分子中に平均して2個以上のメチロール基又はアルコキシメチロール基を有するフェノール化合物としては、例えば、(2-ヒドロキシ-5-メチル)-1,3-ベンゼンジメタノール、2,2',6,6'-テトラメトキシメチルビスフェノールA等が挙げられる。なお、これらは、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
1分子中に平均して2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物としては、特に限定されないが、2官能、3官能又は4官能以上の多官能エポキシ樹脂、例えば、日本化薬(株)製のEOCN-1020(下記式参照)、EOCN-102S、XD-1000、NC-2000-L、EPPN-201、GAN、NC6000や、下記式で表されるもの等が挙げられる。
1分子中に平均して2個以上のフェノール基を有するフェノール化合物としては、m-又はp-系クレゾールノボラック樹脂(例えば、旭有機材工業(株)製EP-6030G)、3官能フェノール化合物(例えば、本州化学工業(株)製Tris-P-PA)、4官能性フェノール化合物(例えば、旭有機材工業(株)製TEP-TPA)等が挙げられる。
熱硬化性樹脂組成物中の架橋剤の配合量は、熱硬化性重合体100質量部に対し、好ましくは0.1~50質量部、より好ましくは0.2~30質量部、更に好ましくは1~20質量部である。架橋剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
また、熱硬化性樹脂組成物には、酸無水物等の硬化触媒を、熱硬化性重合体100質量部に対し、10質量部以下配合してもよい。
<<その他の成分>>
本発明で用いる接着剤組成物は、粘度の調整等を目的に、溶媒を含んでいてもよく、その具体例としては、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、ケトン等が挙げられるが、これらに限定されない。
本発明で用いる接着剤組成物は、粘度の調整等を目的に、溶媒を含んでいてもよく、その具体例としては、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、ケトン等が挙げられるが、これらに限定されない。
より具体的には、溶媒としては、ヘキサン、へプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、イソドデカン、メンタン、リモネン、トルエン、キシレン、メシチレン、クメン、MIBK(メチルイソブチルケトン)、酢酸ブチル、ジイソブチルケトン、2-オクタノン、2-ノナノン、5-ノナノン等が挙げられるが、これらに限定されない。このような溶媒は、1種単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。
本発明で用いる接着剤組成物が溶媒を含む場合、その含有量は、所望の組成物の粘度、採用する塗布方法、作製する膜の厚み等を勘案して適宜設定されるものではあるが、接着剤組成物全体に対して、10~90質量%程度の範囲である。
本発明で用いる接着剤組成物の粘度は、特に限定されないが、25℃で、通常500~20,000mPa・sであり、好ましくは1,000~5,000mPa・sである。本発明で用いる接着剤組成物の粘度は、用いる塗布方法、所望の膜厚等の各種要素を考慮して、用いる溶媒の種類やそれらの比率、膜構成成分濃度等を変更することで調整可能である。
本発明において、膜構成成分は、組成物に含まれる溶媒以外の成分を意味する。
本発明において、膜構成成分は、組成物に含まれる溶媒以外の成分を意味する。
接着剤組成物の製造方法としては、例えば、前述の<<第一の実施態様>>を例にとると、成分(A)と、用いる場合には成分(B)及び/又は溶媒とを混合することで製造できる。
その混合順序は特に限定されるものではないが、容易にかつ再現性よく本発明の接着剤組成物を製造できる方法の一例としては、例えば、成分(A)と成分(B)を溶媒に溶解させる方法や、成分(A)と成分(B)の一部を溶媒に溶解させ、残りを溶媒に溶解させ、得られた溶液を混合する方法が挙げられるが、これらに限定されない。なお、接着剤組成物を調製する際、成分が分解したり変質したりしない範囲で、適宜加熱してもよい。
本発明においては、異物を除去する目的で、接着剤組成物を製造する途中で又は全ての成分を混合した後に、フィルター等を用いてろ過してもよい。
その混合順序は特に限定されるものではないが、容易にかつ再現性よく本発明の接着剤組成物を製造できる方法の一例としては、例えば、成分(A)と成分(B)を溶媒に溶解させる方法や、成分(A)と成分(B)の一部を溶媒に溶解させ、残りを溶媒に溶解させ、得られた溶液を混合する方法が挙げられるが、これらに限定されない。なお、接着剤組成物を調製する際、成分が分解したり変質したりしない範囲で、適宜加熱してもよい。
本発明においては、異物を除去する目的で、接着剤組成物を製造する途中で又は全ての成分を混合した後に、フィルター等を用いてろ過してもよい。
接着剤組成物から接着層を形成する方法については、以下で記載する(積層体の製造方法)の説明箇所で詳しく述べる。
<光応答性の剥離層>
光応答性の剥離層は、支持基板と接着層との間に介在する。
光応答性の剥離層は、接着層に接する。
光応答性の剥離層は、好ましくは支持基板に接する。
光応答性の剥離層は、支持基板と接着層との間に介在する。
光応答性の剥離層は、接着層に接する。
光応答性の剥離層は、好ましくは支持基板に接する。
光応答性の剥離層は、アゾベンゼン骨格を有する化合物を含む剥離剤組成物から形成される、
<<剥離剤組成物>>
剥離剤組成物は、アゾベンゼン骨格を有する化合物を含む。
剥離剤組成物には、アゾベンゼン骨格を有する化合物の他、例えば、塗布性を良好にするために、溶媒等のその他の成分を含んでもよい。
剥離剤組成物は、アゾベンゼン骨格を有する化合物を含む。
剥離剤組成物には、アゾベンゼン骨格を有する化合物の他、例えば、塗布性を良好にするために、溶媒等のその他の成分を含んでもよい。
<<<アゾベンゼン骨格を有する化合物>>>
アゾベンゼン骨格を有する化合物の好ましい実施態様としては、下記式(1)で表される基を含む化合物が挙げられる。
アゾベンゼン骨格を有する化合物の好ましい実施態様としては、下記式(1)で表される基を含む化合物が挙げられる。
下記式(1)で表される基を含む化合物のより好ましい実施態様としては、下記式(2)で表される繰り返し単位を含む化合物が挙げられる。
本発明で用いるアゾベンゼン骨格を有する化合物としては、例えば、上記式(2)で表される繰り返し単位を含む化合物を含んでいれば、係る繰り返し単位のみからなるホモポリマーの他、係る繰り返し単位を含むコポリマーであってもよい。つまり、本発明の効果を損なわない限り、他のコモノマーとの共重合体であるコポリマーも使用可能である。
上記式(2)で表される繰り返し単位を含む化合物のより好ましい実施態様としては、下記式(3)で表されるポリマーが挙げられる。
上記式(3)で表されるポリマーのより好ましい態様としては、例えば下記式(4)で表されるポリマーが挙げられる。
上記式(4)で表されるポリマーとして、より具体的には、例えば下記式(4a)で表されるポリマーが挙げられる。
上記式(4a)で表されるポリマーは、下記式(m3)で表されるモノマーから合成することができる。また、この式(m3)で表されるモノマーは、例えば、下記式(m1)で表される4-(フェニルアゾ)フェノールを用いて、下記式(m2)で表される8-[4-(2-フェニルジアゼニル)フェノキシ]-1-オクタノールを経ることにより得ることができる。式(4a)で表されるポリマーの合成については、下記実施例で詳しく説明する。
本発明で用いる剥離剤組成物は、接着時には流動性のない状態をとるが、紫外光の照射により軟化して接着力が低下する。
これにより、該剥離剤組成物からなる剥離層は、半導体基板の薄化等の加工時には半導体基板と支持基板とを接着できる接着層として、半導体基板の加工後には、紫外光の照射により容易に剥離できる剥離層として機能する。
これにより、該剥離剤組成物からなる剥離層は、半導体基板の薄化等の加工時には半導体基板と支持基板とを接着できる接着層として、半導体基板の加工後には、紫外光の照射により容易に剥離できる剥離層として機能する。
本発明で用いる剥離剤組成物は、紫外光の照射により、剥離層の流動性が制御できるものであり、剥離層の紫外光による液化固化の原理は、アゾベンゼン骨格を有する化合物の分子の形の変化に起因していると考えられる。アゾベンゼン骨格を有する化合物はトランス体とシス体の間で光異性化する。下記の式に示すように、無置換のアゾベンゼンにおけるこの変化では紫外光照射時にシス体が主成分となり、可視光照射時や加熱時にはトランス体が主成分となる。
本発明では、剥離層の流動性を制御する際に用いる紫外光、及び可視光としては、波長が300~400nmの紫外光、及び波長が400~600nmの可視光を用いることが好ましい。
本発明では、剥離層の流動性を制御する際に用いる紫外光、及び可視光としては、波長が300~400nmの紫外光、及び波長が400~600nmの可視光を用いることが好ましい。
上記式(1)で表される基を含む化合物、例えば、上記式(3)で表されるポリマーの分子量を増大させていくと、強い接着強度の効果がある一方、光液化した際の流動性が低下し、脱着性能が低下する場合がある。
そこで、上記式(1)で表される基を含む化合物、例えば、上記式(3)で表されるポリマーの重量平均分子量としては、標準ポリスチレン換算で好ましくは1,000以上、より好ましくは3,000以上であり、化合物の溶媒への溶解性を確保する観点等から、好ましくは100,000以下、より好ましくは50,000以下である。当該ポリマーの重量平均分子量は、例えば、以下の条件で測定することができる。
装置:東ソー(株)製 HLC-8320GPC
GPCカラム:東ソー(株)製 TSKgel Super-MultiporeHZ-N(2本)
カラム温度:40℃
流量(流速):0.35mL/分
溶離液(溶出溶媒):テトラヒドロフラン
標準試料:ポリスチレン(昭和電工(株)製)
そこで、上記式(1)で表される基を含む化合物、例えば、上記式(3)で表されるポリマーの重量平均分子量としては、標準ポリスチレン換算で好ましくは1,000以上、より好ましくは3,000以上であり、化合物の溶媒への溶解性を確保する観点等から、好ましくは100,000以下、より好ましくは50,000以下である。当該ポリマーの重量平均分子量は、例えば、以下の条件で測定することができる。
装置:東ソー(株)製 HLC-8320GPC
GPCカラム:東ソー(株)製 TSKgel Super-MultiporeHZ-N(2本)
カラム温度:40℃
流量(流速):0.35mL/分
溶離液(溶出溶媒):テトラヒドロフラン
標準試料:ポリスチレン(昭和電工(株)製)
<<<その他の成分>>>
本発明で用いる剥離剤組成物は、通常、溶媒を含む。
溶媒としては、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メシチレン、アニソール、シクロヘキサノン、N-メチル-2-ピロリドン等の有機溶媒を挙げることができるが、アゾベンゼン骨格を有する化合物を溶解する限り、特に限定されるものではない。
また、粘度、表面張力等の液物性の調整等を目的として、アゾベンゼン骨格を有する化合物を溶解しない溶媒を、アゾベンゼン骨格を有する化合物を溶解する溶媒とともに用いてもよい。
溶媒は、1種単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。
本発明で用いる剥離剤組成物は、通常、溶媒を含む。
溶媒としては、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メシチレン、アニソール、シクロヘキサノン、N-メチル-2-ピロリドン等の有機溶媒を挙げることができるが、アゾベンゼン骨格を有する化合物を溶解する限り、特に限定されるものではない。
また、粘度、表面張力等の液物性の調整等を目的として、アゾベンゼン骨格を有する化合物を溶解しない溶媒を、アゾベンゼン骨格を有する化合物を溶解する溶媒とともに用いてもよい。
溶媒は、1種単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。
本発明で用いる剥離剤組成物が溶媒を含む場合、その含有量は、所望の組成物の粘度、採用する塗布方法、作製する膜の厚み、アゾベンゼン骨格を有する化合物の分子量等を勘案して適宜設定されるものではあるが、剥離剤組成物全体に対して、50~95質量%程度の範囲である。
すなわち、剥離剤組成物の膜構成成分濃度の下限値は、組成物に全体に対して、所望の十分な厚さの膜を再現性よく与える組成物を調製する観点から、通常5質量%程度であり、その上限値は、膜構成成分が溶解した均一性の高い組成物を再現性よく調製する観点から、通常50質量%程度である。
すなわち、剥離剤組成物の膜構成成分濃度の下限値は、組成物に全体に対して、所望の十分な厚さの膜を再現性よく与える組成物を調製する観点から、通常5質量%程度であり、その上限値は、膜構成成分が溶解した均一性の高い組成物を再現性よく調製する観点から、通常50質量%程度である。
<積層体の特性>
本発明の積層体が備える接着層の厚さは、良好なバンプ変形抑制効果を得るための観点、積層体全体の厚さを確保して、半導体基板加工時の耐衝撃性やハンドリング性を向上させる観点等から、通常20μm以上、好ましくは30μm以上、より好ましくは40μm以上であり、膜の成膜容易性の観点、厚膜に起因する不均一性を回避する観点等から、通常120μm以下、好ましくは100μm以下である。なお、バンプ変形抑制効果を得ようとする場合は、接着層の厚さがバンプの高さよりも高くなるように、接着層を形成する必要がある。
本発明の積層体が備える光応答性の剥離層の厚さは、特に限定されるものではないが、紫外光照射により良好な剥離性を再現性よく得る観点等から、通常0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上であり、膜の成膜容易性の観点、厚膜に起因する不均一性を回避する観点等から、通常5μm以下、好ましくは4μm以下、より好ましくは3μm以下である。
従って、本発明の積層体における接着層と剥離層との膜厚の総計は、通常20.1μm以上である。
ウエハーを薄化する際、例えば、砥石を高速回転させてウエハーを削ることが行われている。この場合、接着層の膜厚や剥離層の膜厚が上述した下限値以上であれば、砥石で削る際の衝撃によりウエハーが割れるという問題を有効に防止することができる。
また、積層体における層間や層内に剥離(デラミネーション)や気泡(ボイド)等が発生すると、接着層の膜厚にムラが生じたり、半導体基板の構造物(バンプ)周辺に空洞が生じる。接着層の膜厚にムラがあると、ウエハーを薄化する際、そのまま薄化デバイスの厚みに反映され良好な薄化が行えず、またバンプ周辺に空洞があるとバンプ変形の問題が起きる。そこで、これらの問題を生じさせないためにも、積層体における半導体基板と支持基板との間は、ある程度の膜厚が確保されている必要がある。接着層の膜厚や、接着層と剥離層との膜厚の総計が、上述した下限値以上であれば、デラミネーションやボイドの発生を有効に防止することができる。
本発明の積層体が備える接着層の厚さは、良好なバンプ変形抑制効果を得るための観点、積層体全体の厚さを確保して、半導体基板加工時の耐衝撃性やハンドリング性を向上させる観点等から、通常20μm以上、好ましくは30μm以上、より好ましくは40μm以上であり、膜の成膜容易性の観点、厚膜に起因する不均一性を回避する観点等から、通常120μm以下、好ましくは100μm以下である。なお、バンプ変形抑制効果を得ようとする場合は、接着層の厚さがバンプの高さよりも高くなるように、接着層を形成する必要がある。
本発明の積層体が備える光応答性の剥離層の厚さは、特に限定されるものではないが、紫外光照射により良好な剥離性を再現性よく得る観点等から、通常0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上であり、膜の成膜容易性の観点、厚膜に起因する不均一性を回避する観点等から、通常5μm以下、好ましくは4μm以下、より好ましくは3μm以下である。
従って、本発明の積層体における接着層と剥離層との膜厚の総計は、通常20.1μm以上である。
ウエハーを薄化する際、例えば、砥石を高速回転させてウエハーを削ることが行われている。この場合、接着層の膜厚や剥離層の膜厚が上述した下限値以上であれば、砥石で削る際の衝撃によりウエハーが割れるという問題を有効に防止することができる。
また、積層体における層間や層内に剥離(デラミネーション)や気泡(ボイド)等が発生すると、接着層の膜厚にムラが生じたり、半導体基板の構造物(バンプ)周辺に空洞が生じる。接着層の膜厚にムラがあると、ウエハーを薄化する際、そのまま薄化デバイスの厚みに反映され良好な薄化が行えず、またバンプ周辺に空洞があるとバンプ変形の問題が起きる。そこで、これらの問題を生じさせないためにも、積層体における半導体基板と支持基板との間は、ある程度の膜厚が確保されている必要がある。接着層の膜厚や、接着層と剥離層との膜厚の総計が、上述した下限値以上であれば、デラミネーションやボイドの発生を有効に防止することができる。
以下に図を用いて積層体の一例を説明する。
図1は積層体の一例の概略断面図である。
尚、図1では、半導体基板として、バンプ付き半導体基板を用いた場合を例に説明する。
図1の積層体は、バンプ1aを有する半導体基板1と、接着層2と、剥離層3(光応答性の剥離層)と、支持基板4とをこの順で有する。
半導体基板1が有するバンプ1aは、支持基板4側に配されている。
接着層2は、半導体基板1と支持基板4との間に介在する。接着層2は、半導体基板1に接する。そして、接着層2は、バンプ1aを覆っている。
光応答性の剥離層3は、接着層2と支持基板4との間に介在する。光応答性の剥離層3は、接着層2及び支持基板4に接している。
図1は積層体の一例の概略断面図である。
尚、図1では、半導体基板として、バンプ付き半導体基板を用いた場合を例に説明する。
図1の積層体は、バンプ1aを有する半導体基板1と、接着層2と、剥離層3(光応答性の剥離層)と、支持基板4とをこの順で有する。
半導体基板1が有するバンプ1aは、支持基板4側に配されている。
接着層2は、半導体基板1と支持基板4との間に介在する。接着層2は、半導体基板1に接する。そして、接着層2は、バンプ1aを覆っている。
光応答性の剥離層3は、接着層2と支持基板4との間に介在する。光応答性の剥離層3は、接着層2及び支持基板4に接している。
本発明の積層体は、例えば、以下の本発明の積層体の製造方法によって好適に製造される。
(積層体の製造方法)
本発明の積層体の製造方法は、接着剤塗布層形成工程と、接着層形成工程と、剥離層形成工程とを含み、更に必要に応じて、貼り合せ工程などのその他の工程を含む。
本発明の積層体の製造方法は、接着剤塗布層形成工程と、接着層形成工程と、剥離層形成工程とを含み、更に必要に応じて、貼り合せ工程などのその他の工程を含む。
<接着剤塗布層形成工程>
接着剤塗布層形成工程は、半導体基板上に、接着剤組成物を塗布することにより、接着剤塗布層を形成する工程である。
このようにして、接着剤塗布層が、半導体基板上に形成される。
接着剤塗布層形成工程は、半導体基板上に、接着剤組成物を塗布することにより、接着剤塗布層を形成する工程である。
このようにして、接着剤塗布層が、半導体基板上に形成される。
塗布方法は、特に限定されるものではないが、通常、スピンコート法である。なお、別途スピンコート法等で塗布膜を形成し、シート状の塗布膜を、接着剤塗布層として貼付する方法を採用し得る。
接着剤塗布層の厚さは、積層体中の接着層の厚さ等を考慮して、適宜決定される。
接着剤組成物が溶媒を含む等の理由により、塗布した接着剤組成物の塗膜を乾燥させる目的で、塗布した接着剤組成物を加熱してもよい。
塗布した接着剤組成物の加熱温度は、接着剤組成物が含む接着剤成分の種類や量、溶媒が含まれるか否か、用いる溶媒の沸点、所望の接着層の厚さ等に応じて異なるため一概に規定できないが、通常80~150℃、その加熱時間は、通常30秒~5分である。
加熱は、ホットプレート、オーブン等を用いて行うことができる。
接着剤塗布層の厚さは、積層体中の接着層の厚さ等を考慮して、適宜決定される。
接着剤組成物が溶媒を含む等の理由により、塗布した接着剤組成物の塗膜を乾燥させる目的で、塗布した接着剤組成物を加熱してもよい。
塗布した接着剤組成物の加熱温度は、接着剤組成物が含む接着剤成分の種類や量、溶媒が含まれるか否か、用いる溶媒の沸点、所望の接着層の厚さ等に応じて異なるため一概に規定できないが、通常80~150℃、その加熱時間は、通常30秒~5分である。
加熱は、ホットプレート、オーブン等を用いて行うことができる。
<接着層形成工程>
接着層形成工程は、接着剤塗布層を加熱し、接着剤組成物を硬化させて接着層を形成する。
加熱の温度及び時間としては、接着剤塗布層が接着層に転化される温度及び時間であれば、特に限定されない。
加熱の温度としては、十分な硬化速度を実現する観点等から、好ましくは120℃以上、より好ましくは150℃以上であり、積層体を構成する各層(支持基板及び半導体基板を含む)の変質を防ぐ観点等から、好ましくは250℃以下である。さらに好ましくは、180~200℃である。
加熱の時間としては、積層体を構成する各層(支持基板及び半導体基板を含む)の好適な接合を実現する観点から、好ましくは1分以上であり、より好ましくは5分以上であり、過度の加熱による各層への悪影響等を抑制又は回避する観点から、好ましくは180分以下であり、より好ましくは120分以下である。さらに好ましくは、基板処理効率の観点から1~20分である。
加熱は、ホットプレート、オーブン等を用いて行うことができる。
接着層形成工程は、接着剤塗布層を加熱し、接着剤組成物を硬化させて接着層を形成する。
加熱の温度及び時間としては、接着剤塗布層が接着層に転化される温度及び時間であれば、特に限定されない。
加熱の温度としては、十分な硬化速度を実現する観点等から、好ましくは120℃以上、より好ましくは150℃以上であり、積層体を構成する各層(支持基板及び半導体基板を含む)の変質を防ぐ観点等から、好ましくは250℃以下である。さらに好ましくは、180~200℃である。
加熱の時間としては、積層体を構成する各層(支持基板及び半導体基板を含む)の好適な接合を実現する観点から、好ましくは1分以上であり、より好ましくは5分以上であり、過度の加熱による各層への悪影響等を抑制又は回避する観点から、好ましくは180分以下であり、より好ましくは120分以下である。さらに好ましくは、基板処理効率の観点から1~20分である。
加熱は、ホットプレート、オーブン等を用いて行うことができる。
<剥離層形成工程>
剥離層形成工程は、支持基板上に剥離剤組成物を塗布することにより剥離剤塗布層を得て、該剥離剤塗布層を加熱することにより剥離層を形成する工程である。
このようにして、剥離層が、支持基板上に形成される。
剥離層形成工程は、支持基板上に剥離剤組成物を塗布することにより剥離剤塗布層を得て、該剥離剤塗布層を加熱することにより剥離層を形成する工程である。
このようにして、剥離層が、支持基板上に形成される。
塗布方法は、特に限定されるものではなく、上記<接着剤塗布層形成工程>の欄で記載したのと同様の塗布方法を使用することができる。
剥離剤塗布層の厚さは、積層体中の光応答性の剥離層の厚さ等を考慮して、適宜決定される。
剥離剤塗布層を加熱し、溶媒を除去することにより、剥離層を形成することができる。
塗布した剥離剤組成物の加熱温度は、アゾベンゼン骨格を有する化合物の種類や量、溶媒が含まれるか否か、用いる溶媒の沸点、所望の剥離層の厚さ等に応じて異なるため一概に規定できないが、通常100~250℃、その加熱時間は、通常30秒~5分である。例えば、剥離剤塗布層を200℃で1分加熱することにより、剥離層を形成することができる。
加熱は、ホットプレート、オーブン等を用いて行うことができる。
剥離剤塗布層の厚さは、積層体中の光応答性の剥離層の厚さ等を考慮して、適宜決定される。
剥離剤塗布層を加熱し、溶媒を除去することにより、剥離層を形成することができる。
塗布した剥離剤組成物の加熱温度は、アゾベンゼン骨格を有する化合物の種類や量、溶媒が含まれるか否か、用いる溶媒の沸点、所望の剥離層の厚さ等に応じて異なるため一概に規定できないが、通常100~250℃、その加熱時間は、通常30秒~5分である。例えば、剥離剤塗布層を200℃で1分加熱することにより、剥離層を形成することができる。
加熱は、ホットプレート、オーブン等を用いて行うことができる。
<積層体の製造方法の具体的態様>
積層体の製造方法の好ましい態様として、例えば以下の製造方法が挙げられる。
1)接着剤塗布層が形成された半導体基板と、剥離層が形成された支持基板とをそれぞれ用意し、2)剥離層と接着剤塗布層とを挟み込むように2つの基板(半導体基板、支持基板)を配した後、加熱処理を施す。
加熱により、接着剤塗布層は接着層へ転化する。これにより、半導体基板、接着層、剥離層、支持基板がこの順で積層された積層体が得られる。
積層体の製造方法の好ましい態様として、例えば以下の製造方法が挙げられる。
1)接着剤塗布層が形成された半導体基板と、剥離層が形成された支持基板とをそれぞれ用意し、2)剥離層と接着剤塗布層とを挟み込むように2つの基板(半導体基板、支持基板)を配した後、加熱処理を施す。
加熱により、接着剤塗布層は接着層へ転化する。これにより、半導体基板、接着層、剥離層、支持基板がこの順で積層された積層体が得られる。
<貼り合せ工程>
剥離層と接着剤塗布層とを挟み込むように2つの基板(半導体基板、支持基板)を配した後、加熱処理を施すが、この2つの基板を配する際、半導体基板と支持基板との貼り合せを十分なものとするために、貼り合せ工程を行うことが好ましい。
貼り合せ工程としては、基板と層の貼り合わせができ、かつ基板や層に損傷を与えない限り特に限定されるものではないが、典型的には、支持基板及び半導体基板の厚さ方向に荷重が掛け得られる工程であり、より好ましくは、減圧下で支持基板及び半導体基板の厚さ方向に荷重が掛け得られる工程である。
荷重は、基板と層の貼り合わせができ、かつ基板や層に損傷を与えない限り特に限定されるものではないが、例えば、10~1,000Nである。
減圧度は、基板と層の貼り合わせができ、かつ基板や層に損傷を与えない限り特に限定されるものではないが、例えば、10~10,000Paである。
剥離層と接着剤塗布層とを挟み込むように2つの基板(半導体基板、支持基板)を配した後、加熱処理を施すが、この2つの基板を配する際、半導体基板と支持基板との貼り合せを十分なものとするために、貼り合せ工程を行うことが好ましい。
貼り合せ工程としては、基板と層の貼り合わせができ、かつ基板や層に損傷を与えない限り特に限定されるものではないが、典型的には、支持基板及び半導体基板の厚さ方向に荷重が掛け得られる工程であり、より好ましくは、減圧下で支持基板及び半導体基板の厚さ方向に荷重が掛け得られる工程である。
荷重は、基板と層の貼り合わせができ、かつ基板や層に損傷を与えない限り特に限定されるものではないが、例えば、10~1,000Nである。
減圧度は、基板と層の貼り合わせができ、かつ基板や層に損傷を与えない限り特に限定されるものではないが、例えば、10~10,000Paである。
(半導体基板の製造方法)
本発明の積層体は、半導体基板を加工するため仮接着するために使用され、積層体における半導体基板の加工後に支持基板と半導体基板とが離される用途に使用される。
本発明の半導体基板の製造方法は、半導体基板が加工される加工工程と、支持基板と加工された半導体基板とが離される剥離工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて、除去工程等のその他の工程を含む。
本発明の積層体は、半導体基板を加工するため仮接着するために使用され、積層体における半導体基板の加工後に支持基板と半導体基板とが離される用途に使用される。
本発明の半導体基板の製造方法は、半導体基板が加工される加工工程と、支持基板と加工された半導体基板とが離される剥離工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて、除去工程等のその他の工程を含む。
<加工工程>
加工工程としては、本発明の積層体における半導体基板が加工される工程であれば、特に限定されないが、例えば、研磨処理、貫通電極形成処理などを含む。
例えば、各種加工工程において、高温高圧下で加工処理される場合があるが、本発明の積層体は、高温(例えば、250~350℃)や高圧下で処理されても、半導体基板のバンプ変形を有効に防止することができる。
加工工程としては、本発明の積層体における半導体基板が加工される工程であれば、特に限定されないが、例えば、研磨処理、貫通電極形成処理などを含む。
例えば、各種加工工程において、高温高圧下で加工処理される場合があるが、本発明の積層体は、高温(例えば、250~350℃)や高圧下で処理されても、半導体基板のバンプ変形を有効に防止することができる。
<<研磨処理>>
研磨処理としては、例えば、半導体基板のバンプが存在する面と反対側の面を研磨し、半導体基板を薄くする処理であれば、特に限定されないが、例えば、研磨剤や砥石を用いた物理的研磨などが挙げられる。
研磨処理は、半導体基板の研磨に使用されている一般的な研磨装置を用いて行うことができる。
研磨処理によって、半導体基板の厚さが減り、所望の厚さに薄化した半導体基板が得られる。薄化した半導体基板の厚みとしては、特に限定されないが、例えば、10~300μmであってもよいし、30~100μmであってもよい。
研磨処理としては、例えば、半導体基板のバンプが存在する面と反対側の面を研磨し、半導体基板を薄くする処理であれば、特に限定されないが、例えば、研磨剤や砥石を用いた物理的研磨などが挙げられる。
研磨処理は、半導体基板の研磨に使用されている一般的な研磨装置を用いて行うことができる。
研磨処理によって、半導体基板の厚さが減り、所望の厚さに薄化した半導体基板が得られる。薄化した半導体基板の厚みとしては、特に限定されないが、例えば、10~300μmであってもよいし、30~100μmであってもよい。
<<貫通電極形成工程>>
研磨された半導体基板には、複数の薄化された半導体基板を積層した際に薄化された半導体基板間の導通を実現するための貫通電極が形成される場合がある。
そのため、半導体基板の製造方法は、研磨処理の後であって剥離工程の前に、研磨された半導体基板に貫通電極が形成される貫通電極形成処理を含んでいてもよい。
半導体基板に貫通電極を形成する方法としては、特に限定されないが、例えば、貫通孔を形成し、形成された貫通孔に導電性材料を充填することなどが挙げられる。
貫通孔の形成は、例えば、フォトリソグラフィーによって行われる。
貫通孔への導電性材料の充填は、例えば、めっき技術によって行われる。
研磨された半導体基板には、複数の薄化された半導体基板を積層した際に薄化された半導体基板間の導通を実現するための貫通電極が形成される場合がある。
そのため、半導体基板の製造方法は、研磨処理の後であって剥離工程の前に、研磨された半導体基板に貫通電極が形成される貫通電極形成処理を含んでいてもよい。
半導体基板に貫通電極を形成する方法としては、特に限定されないが、例えば、貫通孔を形成し、形成された貫通孔に導電性材料を充填することなどが挙げられる。
貫通孔の形成は、例えば、フォトリソグラフィーによって行われる。
貫通孔への導電性材料の充填は、例えば、めっき技術によって行われる。
<剥離工程>
剥離工程としては、加工工程の後に、支持基板と加工された半導体基板とが離される工程である。
具体的には、積層体に紫外光を照射し(例えば、積層体の支持基板側から紫外光を照射し)、剥離層を軟化させ、接着力を低下させる。これにより、剥離層を剥がすことができ、剥離層と接着層とを離すことができる。
本発明では、熱硬化性の接着層を用いているため、熱硬化性の接着層と光応答性の剥離層とが相まって、剥離の際、支持基板や半導体基板に過度な力を与えることなく、剥離層を熱硬化性の接着層から容易に離すことができる。
これにより、支持基板と半導体基板とを離すことができる。
ここで、紫外光は、波長300~400nmの紫外光を用いることが好ましい。
露光量は、光源の種類と積層体や剥離層の厚さ等によって異なるが、好ましくは0.1~200J/cm2であり、より好ましくは0.5~100J/cm2である。
通常、剥離層の剥離は、本発明の積層体を製造し、それに所定の加工等が行われた後に、実施される。
紫外光は、レーザー光でもよく、紫外線ランプ等の非レーザー光でもよい。
剥離工程としては、加工工程の後に、支持基板と加工された半導体基板とが離される工程である。
具体的には、積層体に紫外光を照射し(例えば、積層体の支持基板側から紫外光を照射し)、剥離層を軟化させ、接着力を低下させる。これにより、剥離層を剥がすことができ、剥離層と接着層とを離すことができる。
本発明では、熱硬化性の接着層を用いているため、熱硬化性の接着層と光応答性の剥離層とが相まって、剥離の際、支持基板や半導体基板に過度な力を与えることなく、剥離層を熱硬化性の接着層から容易に離すことができる。
これにより、支持基板と半導体基板とを離すことができる。
ここで、紫外光は、波長300~400nmの紫外光を用いることが好ましい。
露光量は、光源の種類と積層体や剥離層の厚さ等によって異なるが、好ましくは0.1~200J/cm2であり、より好ましくは0.5~100J/cm2である。
通常、剥離層の剥離は、本発明の積層体を製造し、それに所定の加工等が行われた後に、実施される。
紫外光は、レーザー光でもよく、紫外線ランプ等の非レーザー光でもよい。
<除去工程>
除去工程としては、剥離工程の後に、半導体基板上に残っている接着層が除去される工程であれば、特に限定されないが、例えば、洗浄液を用いて接着層を溶解除去する方法が挙げられる。また、溶解除去に除去テープ等を用いた除去を組み合わせてもよい。
洗浄剤組成物を用いる場合、例えば、接着層付き半導体基板を洗浄剤組成物に浸漬したり、洗浄剤組成物を吹き付けたりすることができる。
除去工程としては、剥離工程の後に、半導体基板上に残っている接着層が除去される工程であれば、特に限定されないが、例えば、洗浄液を用いて接着層を溶解除去する方法が挙げられる。また、溶解除去に除去テープ等を用いた除去を組み合わせてもよい。
洗浄剤組成物を用いる場合、例えば、接着層付き半導体基板を洗浄剤組成物に浸漬したり、洗浄剤組成物を吹き付けたりすることができる。
本発明で用いる洗浄剤組成物の好適な一例としては、第四級アンモニウム塩と、溶媒とを含む洗浄剤組成物が挙げられる。
第四アンモニウム塩は、第四級アンモニウムカチオンと、アニオンとから構成されるものであって、この種の用途に用いられるものであれば特に限定されるものではない。
このような第四級アンモニウムカチオンとしては、典型的には、テトラ(炭化水素)アンモニウムカチオンが挙げられる。一方、それと対を成すアニオンとしては、水酸化物イオン(OH-);フッ素イオン(F-)、塩素イオン(Cl-)、臭素イオン(Br-)、ヨウ素イオン(I-)等のハロゲンイオン;テトラフルオロホウ酸イオン(BF4 -);ヘキサフルオロリン酸イオン(PF6 -)等が挙げられるが、これらに限定されない。
第四アンモニウム塩は、第四級アンモニウムカチオンと、アニオンとから構成されるものであって、この種の用途に用いられるものであれば特に限定されるものではない。
このような第四級アンモニウムカチオンとしては、典型的には、テトラ(炭化水素)アンモニウムカチオンが挙げられる。一方、それと対を成すアニオンとしては、水酸化物イオン(OH-);フッ素イオン(F-)、塩素イオン(Cl-)、臭素イオン(Br-)、ヨウ素イオン(I-)等のハロゲンイオン;テトラフルオロホウ酸イオン(BF4 -);ヘキサフルオロリン酸イオン(PF6 -)等が挙げられるが、これらに限定されない。
本発明においては、第四級アンモニウム塩は、好ましくは含ハロゲン第四級アンモニウム塩であり、より好ましくは含フッ素第四級アンモニウム塩である。
第四級アンモニウム塩中、ハロゲン原子は、カチオンに含まれていても、アニオンに含まれていてもよいが、好ましくはアニオンに含まれる。
第四級アンモニウム塩中、ハロゲン原子は、カチオンに含まれていても、アニオンに含まれていてもよいが、好ましくはアニオンに含まれる。
好ましい一態様においては、含フッ素第四級アンモニウム塩は、フッ化テトラ(炭化水素)アンモニウムである。
フッ化テトラ(炭化水素)アンモニウムにおける炭化水素基の具体例としては、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基、炭素数6~20のアリール基等が挙げられる。
より好ましい一態様においては、フッ化テトラ(炭化水素)アンモニウムは、フッ化テトラアルキルアンモニウムを含む。
フッ化テトラアルキルアンモニウムの具体例としては、フッ化テトラメチルアンモニウム、フッ化テトラエチルアンモニウム、フッ化テトラプロピルアンモニウム、フッ化テトラブチルアンモニウム(テトラブチルアンモニウムフルオリドともいう)等が挙げられるが、これらに限定されない。中でも、フッ化テトラブチルアンモニウムが好ましい。
フッ化テトラ(炭化水素)アンモニウムにおける炭化水素基の具体例としては、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数2~20のアルキニル基、炭素数6~20のアリール基等が挙げられる。
より好ましい一態様においては、フッ化テトラ(炭化水素)アンモニウムは、フッ化テトラアルキルアンモニウムを含む。
フッ化テトラアルキルアンモニウムの具体例としては、フッ化テトラメチルアンモニウム、フッ化テトラエチルアンモニウム、フッ化テトラプロピルアンモニウム、フッ化テトラブチルアンモニウム(テトラブチルアンモニウムフルオリドともいう)等が挙げられるが、これらに限定されない。中でも、フッ化テトラブチルアンモニウムが好ましい。
積層体の製造と薄化ウエハーの製造とを一連で行う態様の一例を、図2A~図2Fを用いて説明する。
図2A~図2Fは、積層体の製造及び薄化ウエハーの製造を行う一態様を説明するための図である。
尚、図2では、図1と同様、半導体基板として、バンプ付き半導体基板を用いた場合を例に説明する。
まず、バンプ1aを有するウエハー1を用意する(図2A)。
次に、ウエハー1のバンプ1aが存在する面上に、塗布装置12を用いたスピンコーティングによって接着剤組成物を塗布し、接着剤塗布層2aを形成する(図2B)。
次に、支持基板4上に塗布装置(不図示)を用いたスピンコーティングによって剥離剤組成物を塗布し、形成された剥離剤塗布層を加熱(不図示)することにより、剥離層3を形成する。接着剤塗布層が形成されたウエハーと、剥離層が形成された支持基板とを、それぞれ用意する(図2C)。
次に、接着剤塗布層2aが形成されたウエハー1と、剥離層3が形成された支持基板4とを、接着剤塗布層2aと剥離層3とを挟み込むようにして、減圧下でウエハー1と支持基板4とを貼り合わせた後、ウエハー1のバンプ1aが存在する面と反対側の面に、加熱装置(ホットプレート)13を配し、加熱装置13によって、接着剤塗布層2aを加熱して接着剤組成物を硬化させ接着層2に転化させる(図2D)。
図2A~図2Dで示した工程によって、積層体が得られる。
次に、薄化ウエハーの製造の一例を説明する。
次に、研磨装置(不図示)を用いてウエハー1のバンプ1aが存在する面と反対側の面を研磨し、ウエハー1を薄化する(図2E)。なお、薄化されたウエハー1に対して貫通電極の形成などが施されてもよい。
次に、支持基板4側から紫外光を照射(不図示)することにより、薄化したウエハー1と支持基板4とを剥離する(図2F)。この際、紫外光の照射前は流動性がなかった剥離層が、照射により軟化して接着力が低下し、薄化したウエハー1と支持基板4とが剥離できるようになる。
次に、洗浄装置(不図示)を用いて、洗浄剤組成物によって薄化したウエハー1上から接着層2を溶解除去することによって、薄化したウエハー1を洗浄する。
以上によって薄化したウエハー1が得られる。
図2A~図2Fは、積層体の製造及び薄化ウエハーの製造を行う一態様を説明するための図である。
尚、図2では、図1と同様、半導体基板として、バンプ付き半導体基板を用いた場合を例に説明する。
まず、バンプ1aを有するウエハー1を用意する(図2A)。
次に、ウエハー1のバンプ1aが存在する面上に、塗布装置12を用いたスピンコーティングによって接着剤組成物を塗布し、接着剤塗布層2aを形成する(図2B)。
次に、支持基板4上に塗布装置(不図示)を用いたスピンコーティングによって剥離剤組成物を塗布し、形成された剥離剤塗布層を加熱(不図示)することにより、剥離層3を形成する。接着剤塗布層が形成されたウエハーと、剥離層が形成された支持基板とを、それぞれ用意する(図2C)。
次に、接着剤塗布層2aが形成されたウエハー1と、剥離層3が形成された支持基板4とを、接着剤塗布層2aと剥離層3とを挟み込むようにして、減圧下でウエハー1と支持基板4とを貼り合わせた後、ウエハー1のバンプ1aが存在する面と反対側の面に、加熱装置(ホットプレート)13を配し、加熱装置13によって、接着剤塗布層2aを加熱して接着剤組成物を硬化させ接着層2に転化させる(図2D)。
図2A~図2Dで示した工程によって、積層体が得られる。
次に、薄化ウエハーの製造の一例を説明する。
次に、研磨装置(不図示)を用いてウエハー1のバンプ1aが存在する面と反対側の面を研磨し、ウエハー1を薄化する(図2E)。なお、薄化されたウエハー1に対して貫通電極の形成などが施されてもよい。
次に、支持基板4側から紫外光を照射(不図示)することにより、薄化したウエハー1と支持基板4とを剥離する(図2F)。この際、紫外光の照射前は流動性がなかった剥離層が、照射により軟化して接着力が低下し、薄化したウエハー1と支持基板4とが剥離できるようになる。
次に、洗浄装置(不図示)を用いて、洗浄剤組成物によって薄化したウエハー1上から接着層2を溶解除去することによって、薄化したウエハー1を洗浄する。
以上によって薄化したウエハー1が得られる。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。なお、使用した装置は以下のとおりである。
(1)撹拌機:(株)シンキー製 自転公転ミキサー ARE―500
(2)粘度計:東機産業(株)製 回転粘度計TVE-22H
(3)真空貼り合わせ装置:ズースマイクロテック(株)製、マニュアルボンダー
(4)UV照射装置:大宮工業(株)製 UVI-MA
(5)重合体の分子量測定:アゾベンゼン含有アクリレートの重合体の分子量は、以下の条件で測定した。
装置:東ソー(株)製 HLC-8320GPC
GPCカラム:東ソー(株)製 TSKgel Super-MultiporeHZ-N(2本)
カラム温度:40℃
流量(流速):0.35mL/分
溶離液(溶出溶媒):テトラヒドロフラン
標準試料:ポリスチレン(昭和電工(株)製)
(2)粘度計:東機産業(株)製 回転粘度計TVE-22H
(3)真空貼り合わせ装置:ズースマイクロテック(株)製、マニュアルボンダー
(4)UV照射装置:大宮工業(株)製 UVI-MA
(5)重合体の分子量測定:アゾベンゼン含有アクリレートの重合体の分子量は、以下の条件で測定した。
装置:東ソー(株)製 HLC-8320GPC
GPCカラム:東ソー(株)製 TSKgel Super-MultiporeHZ-N(2本)
カラム温度:40℃
流量(流速):0.35mL/分
溶離液(溶出溶媒):テトラヒドロフラン
標準試料:ポリスチレン(昭和電工(株)製)
[1]接着剤組成物の調製
[調製例1]
自転公転ミキサー専用600mL撹拌容器に、前述の成分(a1)として粘度200mPa・sのビニル基含有直鎖状ポリジメチルシロキサンとビニル基含有のMQ樹脂からなるベースポリマー(ワッカーケミ社製)150g、前述の成分(a2)として粘度100mPa・sのSiH基含有直鎖上ポリジメチルシロキサン(ワッカーケミ社製)15.81g、前述の成分(A3)として1-エチニル-1-シクロヘキサノール(ワッカーケミ社製)0.17gを入れ、自転公転ミキサーで5分間撹拌し、混合物(I)を得た。
スクリュー管50mLに前述の成分(A2)として白金触媒(ワッカーケミ(株)製)0.33gと、前述の成分(a1)として粘度1000mPa・sのビニル基含有直鎖状ポリジメチルシロキサン(ワッカーケミ社製)9.98gを自転公転ミキサーで5分間撹拌し、混合物(II)を得た。
得られた混合物(II)のうち0.52gを混合物(I)に加え、自転公転ミキサーで5分間撹拌し、混合物(III)を得た。
得られた混合物(III)をナイロンフィルター300メッシュでろ過し、接着剤組成物を得た。なお、回転粘度計を用いて測定した接着剤組成物の粘度は、9900mPa・sであった。
[調製例1]
自転公転ミキサー専用600mL撹拌容器に、前述の成分(a1)として粘度200mPa・sのビニル基含有直鎖状ポリジメチルシロキサンとビニル基含有のMQ樹脂からなるベースポリマー(ワッカーケミ社製)150g、前述の成分(a2)として粘度100mPa・sのSiH基含有直鎖上ポリジメチルシロキサン(ワッカーケミ社製)15.81g、前述の成分(A3)として1-エチニル-1-シクロヘキサノール(ワッカーケミ社製)0.17gを入れ、自転公転ミキサーで5分間撹拌し、混合物(I)を得た。
スクリュー管50mLに前述の成分(A2)として白金触媒(ワッカーケミ(株)製)0.33gと、前述の成分(a1)として粘度1000mPa・sのビニル基含有直鎖状ポリジメチルシロキサン(ワッカーケミ社製)9.98gを自転公転ミキサーで5分間撹拌し、混合物(II)を得た。
得られた混合物(II)のうち0.52gを混合物(I)に加え、自転公転ミキサーで5分間撹拌し、混合物(III)を得た。
得られた混合物(III)をナイロンフィルター300メッシュでろ過し、接着剤組成物を得た。なお、回転粘度計を用いて測定した接着剤組成物の粘度は、9900mPa・sであった。
[比較調製例1]
50mLバイアルに、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((株)クラレ製)5.00gと、メシチレン20.00gを加え、撹拌機で10分間撹拌し、得られた混合物を接着剤組成物とした。
50mLバイアルに、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((株)クラレ製)5.00gと、メシチレン20.00gを加え、撹拌機で10分間撹拌し、得られた混合物を接着剤組成物とした。
[2]アゾベンゼン含有アクリレートポリマー(重合体)の調製
[調製例2-1]
フラスコ内に、4-(フェニルアゾ)フェノール19.84gと、炭酸カリウム13.90gと溶媒としてN,N-ジメチルホルムアミド100mLを入れて40℃で30分撹拌した後、8-クロロ-1-ノルマルオクタノール18.12gとヨウ化カリウム3.46gと、N,N-ジメチルホルムアミド11mLを加え、110℃で24時間撹拌した。
反応混合物を室温まで冷却した後、1mol/Lの塩酸でクエンチし、ジクロロメタンで分液抽出した。ジクロロメタンを含む抽出液を飽和塩化ナトリウム水溶液で分液した後、硫酸ナトリウムを加えて脱水し、硫酸ナトリウムを濾別した。得られた溶液中の溶媒をエバポレーターで溜去することで、オレンジ色の固体を得た。得られた固体を75℃のエタノールに溶解させ、室温まで冷却することで目的物を再晶析させた。得られた固体を濾別し、乾燥させることで20.27gの8-[4-(2-フェニルジアゼニル)フェノキシ]-1-オクタノールを得た。
[調製例2-1]
フラスコ内に、4-(フェニルアゾ)フェノール19.84gと、炭酸カリウム13.90gと溶媒としてN,N-ジメチルホルムアミド100mLを入れて40℃で30分撹拌した後、8-クロロ-1-ノルマルオクタノール18.12gとヨウ化カリウム3.46gと、N,N-ジメチルホルムアミド11mLを加え、110℃で24時間撹拌した。
反応混合物を室温まで冷却した後、1mol/Lの塩酸でクエンチし、ジクロロメタンで分液抽出した。ジクロロメタンを含む抽出液を飽和塩化ナトリウム水溶液で分液した後、硫酸ナトリウムを加えて脱水し、硫酸ナトリウムを濾別した。得られた溶液中の溶媒をエバポレーターで溜去することで、オレンジ色の固体を得た。得られた固体を75℃のエタノールに溶解させ、室温まで冷却することで目的物を再晶析させた。得られた固体を濾別し、乾燥させることで20.27gの8-[4-(2-フェニルジアゼニル)フェノキシ]-1-オクタノールを得た。
[調製例2-2]
フラスコに、調製例2-1で得られた8-[4-(2-フェニルジアゼニル)フェノキシ]-1-オクタノール16.31gと、トリエチルアミン5.19gと、溶媒としてジクロロメタン150mLを入れ、フラスコを氷浴に入れ撹拌した。このフラスコに、アクリロイルクロリド5.51gとジクロロメタン50mLを混合させた溶液を30分かけて滴下した。その後、室温で24時間撹拌した。反応混合物に1mol/Lの塩酸でクエンチしエタノールとジクロロメタンで分液抽出した。抽出液を飽和塩化ナトリウム水溶液で分液した後、硫酸ナトリウムを加えて脱水し、硫酸ナトリウムを濾別した。得られた溶液中の溶媒をエバポレートによって溜去することで、オレンジ色の固体を得た。得られた固体を70℃のエタノールに溶解させ、室温まで冷却することで目的物を再晶析させた。得られた固体を濾別し、乾燥させることで8-[4-(2-フェニルジアゼニル)フェノキシ]-1-オクチル-2-プロペノエート(アゾベンゼン含有アクリレート)を14.01g得た。
フラスコに、調製例2-1で得られた8-[4-(2-フェニルジアゼニル)フェノキシ]-1-オクタノール16.31gと、トリエチルアミン5.19gと、溶媒としてジクロロメタン150mLを入れ、フラスコを氷浴に入れ撹拌した。このフラスコに、アクリロイルクロリド5.51gとジクロロメタン50mLを混合させた溶液を30分かけて滴下した。その後、室温で24時間撹拌した。反応混合物に1mol/Lの塩酸でクエンチしエタノールとジクロロメタンで分液抽出した。抽出液を飽和塩化ナトリウム水溶液で分液した後、硫酸ナトリウムを加えて脱水し、硫酸ナトリウムを濾別した。得られた溶液中の溶媒をエバポレートによって溜去することで、オレンジ色の固体を得た。得られた固体を70℃のエタノールに溶解させ、室温まで冷却することで目的物を再晶析させた。得られた固体を濾別し、乾燥させることで8-[4-(2-フェニルジアゼニル)フェノキシ]-1-オクチル-2-プロペノエート(アゾベンゼン含有アクリレート)を14.01g得た。
[調製例2-3]
フラスコに、調製例2-2で得られた8-[4-(2-フェニルジアゼニル)フェノキシ]-1-オクチル-2-プロペノエート(アゾベンゼン含有アクリレート)11.39gと、溶媒としてアニソール40mLと、ラジカル重合開始剤として2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.05g入れて撹拌した後、得られた混合物を80℃で48時間撹拌し、重合反応を進行させた。反応混合物を室温まで冷却させた後、得られた反応混合物をエタノールに滴下していき反応物を再沈殿させた。得られた固体を濾別し、乾燥させることで目的のアゾベンゼン含有アクリレートの重合体(Mw=6,337、Mw/Mn=1.31)を得た。
フラスコに、調製例2-2で得られた8-[4-(2-フェニルジアゼニル)フェノキシ]-1-オクチル-2-プロペノエート(アゾベンゼン含有アクリレート)11.39gと、溶媒としてアニソール40mLと、ラジカル重合開始剤として2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.05g入れて撹拌した後、得られた混合物を80℃で48時間撹拌し、重合反応を進行させた。反応混合物を室温まで冷却させた後、得られた反応混合物をエタノールに滴下していき反応物を再沈殿させた。得られた固体を濾別し、乾燥させることで目的のアゾベンゼン含有アクリレートの重合体(Mw=6,337、Mw/Mn=1.31)を得た。
調製例2-1~2-3により、アゾベンゼン含有アクリレートポリマーを合成した場合の合成方法の流れを以下の模式図で示す。
[3]剥離剤組成物の調製
[調製例3]
調製例2-3で得られたアゾベンゼン含有アクリレートの重合体の最終濃度が10質量%となるように、メシチレンを混合して剥離剤組成物を調製した。
[調製例3]
調製例2-3で得られたアゾベンゼン含有アクリレートの重合体の最終濃度が10質量%となるように、メシチレンを混合して剥離剤組成物を調製した。
[4]積層体の製造
[製造例1]
調製例3で得られた剥離剤組成物を、100mmのガラスウエハーに、最終的に得られる積層体中の膜厚が1.0μm程度となるようにスピンコートし、200℃で1分間加熱し、支持基板であるガラスウエハー上に剥離層を形成した。
一方、調製例1で得られた接着剤組成物を、100mmのシリコンウエハーに、最終的に得られる積層体中の膜厚が65μm程度となるようにスピンコートし、半導体基板であるシリコンウエハー上に接着剤塗布層を形成した。
そして、貼り合せ装置を用いて、ガラスウエハーとシリコンウエハーを、剥離層及び接着剤塗布層を挟み込むように貼り合わせた後、200℃10分間の後加熱処理をすることにより積層体を作製した。なお、貼り合せは、温度23℃、減圧度1,500Paで行った。
[製造例1]
調製例3で得られた剥離剤組成物を、100mmのガラスウエハーに、最終的に得られる積層体中の膜厚が1.0μm程度となるようにスピンコートし、200℃で1分間加熱し、支持基板であるガラスウエハー上に剥離層を形成した。
一方、調製例1で得られた接着剤組成物を、100mmのシリコンウエハーに、最終的に得られる積層体中の膜厚が65μm程度となるようにスピンコートし、半導体基板であるシリコンウエハー上に接着剤塗布層を形成した。
そして、貼り合せ装置を用いて、ガラスウエハーとシリコンウエハーを、剥離層及び接着剤塗布層を挟み込むように貼り合わせた後、200℃10分間の後加熱処理をすることにより積層体を作製した。なお、貼り合せは、温度23℃、減圧度1,500Paで行った。
得られた積層体に対して、ボイドの有無をガラスウエハー(支持基板)側から目視で確認した。その結果、ボイドは確認されなかった。
[比較製造例1]
調製例3で得られた剥離剤組成物を、100mmのガラスウエハーに、最終的に得られる積層体中の膜厚が1.0μm程度となるようにスピンコートし、200℃で1分間加熱し、支持基板であるガラスウエハー上に剥離層を形成した。
一方、比較調製例1で得られた接着剤組成物を、100mmのシリコンウエハーに、最終的に得られる積層体中の膜厚が30μm程度となるようにスピンコートし、半導体基板であるシリコンウエハー上に接着剤塗布層を形成した。
そして、貼り合せ装置を用いて、ガラスウエハーとシリコンウエハーを、剥離層及び接着剤塗布層を挟み込むように貼り合わせた後、200℃10分間の後加熱処理をすることにより積層体を作製した。なお、貼り合せは、温度23℃、減圧度1,500Paで行った。
調製例3で得られた剥離剤組成物を、100mmのガラスウエハーに、最終的に得られる積層体中の膜厚が1.0μm程度となるようにスピンコートし、200℃で1分間加熱し、支持基板であるガラスウエハー上に剥離層を形成した。
一方、比較調製例1で得られた接着剤組成物を、100mmのシリコンウエハーに、最終的に得られる積層体中の膜厚が30μm程度となるようにスピンコートし、半導体基板であるシリコンウエハー上に接着剤塗布層を形成した。
そして、貼り合せ装置を用いて、ガラスウエハーとシリコンウエハーを、剥離層及び接着剤塗布層を挟み込むように貼り合わせた後、200℃10分間の後加熱処理をすることにより積層体を作製した。なお、貼り合せは、温度23℃、減圧度1,500Paで行った。
[5]365nmUV光照射による剥離性の確認(全面照射による剥離の確認)
[実施例1]
製造例1で得られた積層体の剥離層全面に、UV照射装置を使ってガラスウエハー側からUV光をウエハーの全面に照射することでUV光を照射した。その後、ガラスウエハーとシリコンウエハーの間にカッターの刃を差し込み、ガラスウエハーが剥離可能か否かを確認した。なお、UV出力は36J/cm2とした。
その結果、マニュアルでガラスウエハー(キャリア側)を容易に剥離することができた。
[実施例1]
製造例1で得られた積層体の剥離層全面に、UV照射装置を使ってガラスウエハー側からUV光をウエハーの全面に照射することでUV光を照射した。その後、ガラスウエハーとシリコンウエハーの間にカッターの刃を差し込み、ガラスウエハーが剥離可能か否かを確認した。なお、UV出力は36J/cm2とした。
その結果、マニュアルでガラスウエハー(キャリア側)を容易に剥離することができた。
[比較例1]
比較製造例1で得られた積層体の剥離層全面に、UV照射装置を使ってガラスウエハー側からUV光をウエハーの全面に照射することでUV光を照射した。その後、ガラスウエハーとシリコンウエハーの間にカッターの刃を差し込み、ガラスウエハーが剥離可能か否かを確認した。なお、UV出力は36J/cm2とした。
その結果、力をかけても、マニュアルでガラスウエハー(キャリア側)を剥離することは困難で、さらに力をかけたところでガラスウエハーが割れてしまった。
比較製造例1で得られた積層体の剥離層全面に、UV照射装置を使ってガラスウエハー側からUV光をウエハーの全面に照射することでUV光を照射した。その後、ガラスウエハーとシリコンウエハーの間にカッターの刃を差し込み、ガラスウエハーが剥離可能か否かを確認した。なお、UV出力は36J/cm2とした。
その結果、力をかけても、マニュアルでガラスウエハー(キャリア側)を剥離することは困難で、さらに力をかけたところでガラスウエハーが割れてしまった。
実施例で示す通り、製造例1で得られた積層体は、半導体基板と支持基板とを離す際に、半導体基板や支持基板に切断や変形を生じさせることなく、容易に半導体基板と支持基板とを剥離できる積層体となっている。さらに、製造例1で得られた積層体は、バンプ変形を抑制できる積層体となっている。
本発明によれば、半導体基板の加工後に半導体基板と支持基板とを離す際に、半導体基板や支持基板に切断や変形を生じさせることなく、容易に半導体基板と支持基板とを剥離できる積層体であって、さらにバンプの変形も抑制できる積層体を提供できることから、加工された半導体基板の製造に有用である。
1 ウエハー
1a バンプ
2 接着層
2a 接着剤塗布層
3 剥離層
4 支持基板
12 塗布装置
13 加熱装置
1a バンプ
2 接着層
2a 接着剤塗布層
3 剥離層
4 支持基板
12 塗布装置
13 加熱装置
Claims (8)
- 半導体基板と、支持基板と、前記半導体基板に接するように形成された接着層と、前記接着層と前記支持基板との間に、前記接着層と接するように形成された光応答性の剥離層とを備える積層体であって、
前記接着層は、熱硬化性の接着層であり、
前記光応答性の剥離層は、アゾベンゼン骨格を有する化合物を含む剥離剤組成物から形成される、積層体。 - 前記接着層は、ヒドロシリル化反応によって硬化する接着層である、請求項1又は2に記載の積層体。
- 前記接着層は、ヒドロシリル化反応によって硬化する成分(A)を含む接着剤組成物から形成され、
前記成分(A)が、
ケイ素原子に結合した炭素原子数2~40のアルケニル基を有するポリオルガノシロキサン(a1)と、
Si-H基を有するポリオルガノシロキサン(a2)と、
白金族金属系触媒(A2)と、
を含有する、請求項1から3のいずれか一項に記載の積層体。 - 請求項1~4のいずれか一項に記載の積層体における前記半導体基板が加工される工程と、
前記光応答性の剥離層が紫外光の照射で剥離されることにより、前記支持基板と加工された前記半導体基板とが離される工程と、
を含む、半導体基板の製造方法。 - 前記加工される工程が、前記半導体基板を研磨し、前記半導体基板を薄くする処理を含む、請求項5に記載の半導体基板の製造方法。
- 請求項1~4のいずれか一項に記載の積層体を製造する、積層体の製造方法であって、
前記半導体基板上に、熱硬化性の接着剤組成物が塗布され、接着剤塗布層が形成される工程と、
前記接着剤塗布層が加熱され、前記接着層が形成される工程と、
を含む、積層体の製造方法。 - 前記半導体基板上に、熱硬化性の接着剤組成物が塗布され、接着剤塗布層が形成される工程と、
前記支持基板上に、前記剥離剤組成物が塗布され、剥離層が形成される工程と、
前記接着剤塗布層と前記剥離層とを挟み込むように、接着剤塗布層付き半導体基板と剥離層付き支持基板とを貼り合わせた後、加熱が施されることにより、前記接着剤塗布層から前記接着層が形成される工程と、
を含む、請求項7に記載の積層体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021043427A JP2022143089A (ja) | 2021-03-17 | 2021-03-17 | 積層体、積層体の製造方法、及び半導体基板の製造方法 |
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JP2021043427A JP2022143089A (ja) | 2021-03-17 | 2021-03-17 | 積層体、積層体の製造方法、及び半導体基板の製造方法 |
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JP2022143089A true JP2022143089A (ja) | 2022-10-03 |
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JP2021043427A Pending JP2022143089A (ja) | 2021-03-17 | 2021-03-17 | 積層体、積層体の製造方法、及び半導体基板の製造方法 |
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JP (1) | JP2022143089A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024080255A1 (ja) * | 2022-10-11 | 2024-04-18 | 株式会社レゾナック | 半導体装置の製造方法 |
-
2021
- 2021-03-17 JP JP2021043427A patent/JP2022143089A/ja active Pending
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