JP-2026077466-A - 固体撮像素子用の基板積層体の製造方法

JP2026077466AJP 2026077466 AJP2026077466 AJP 2026077466AJP-2026077466-A

Abstract

【課題】基板積層体の製造過程における検査において、第１基板、及び第２基板を含む前駆積層体の不具合が判明した場合に、第１基板、及び第２基板を剥離（リワーク）することにより、第１基板、及び／又は第２基板を再利用可能である、固体撮像素子用の基板積層体の製造方法を提供すること。【解決手段】第１基板の一方の主面における、パターン化された樹脂膜の形成と、第２基板を、第１基板上のパターン化された樹脂膜に貼り合わせることによる、第１基板と、第２基板とが仮固定された前駆積層体の製造と、前駆積層体の検査と、を含む、固体撮像素子用の基板積層体の製造方法において、前駆積層体における、樹脂膜と前記第２基板との間のダイシェア強度を、２３℃において、０．８ｋｇｆ／ｍｍ２以上とし、１００℃において、０．００５ｋｇｆ／ｍｍ２以上０．１ｋｇｆ／ｍｍ２以下とし、樹脂膜を、１５０℃超での加熱により硬化可能な構成とする。【選択図】なし

Inventors

黒田健太

Assignees

株式会社カネカ

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20241025

Claims (7)

固体撮像素子用の基板積層体の製造方法であって、前記製造方法が、第１基板の一方の主面における、パターン化された樹脂膜の形成と、前記第２基板を、前記第１基板上の前記パターン化された樹脂膜に貼り合わせることによる、前記第１基板と、前記第２基板とが仮固定された前駆積層体の製造と、前記前駆積層体の検査と、を含み、前記前駆積層体における、前記樹脂膜と前記第２基板との間のダイシェア強度が、２３℃において、０．８ｋｇｆ／ｍｍ２以上であり、１００℃において、０．００５ｋｇｆ／ｍｍ２以上０．１ｋｇｆ／ｍｍ２以下であり、前記樹脂膜と前記第２基板との間のダイシェア強度が、下記１）～３）：１）前記パターン化された樹脂膜と同一の材質からなり、縦２ｍｍ×横２ｍｍ×厚さ５０μｍのパターン化されていない樹脂膜と、縦２ｍｍ×横２ｍｍのサイズの第１基板とからなる積層体を得ること、２）８０℃に加熱された前記第２基板に、１）で得た前記積層体におけるパターン化されていない樹脂膜を接触させた状態で、前記第２基板上に２ｋｇの錘を３０秒間載せて、前記パターン化されていない樹脂膜を介して、前記第２基板に前記第１基板を貼り合わせて、ダイシェア強度測定用前駆積層体を得ること、及び３）２３℃、及び１００℃にて、得られた前記ダイシェア強度測定用前駆積層体において、前記第１基板を、前記第１基板の面方向に沿って０．１μｍ／秒の一定速度でずらすことによって、ダイシェア強度測定用前駆積層体における前記第２基板と前記パターン化されていない樹脂膜との界面にせん断力を与えて、前記第１基板と前記第２基板とが剥離した際の前記せん断力を、ダイシェア強度として測定すること。を含む方法により測定され、前記樹脂膜が、１５０℃超での加熱により硬化可能であり、前記検査の結果が合格であった場合に、前記前駆積層体を加熱して前記樹脂膜を硬化させることにより、前記第１基板と、前記第２基板とが固着した前記基板積層体を製造し、前記検査の結果が不合格であり、且つ前記第１基板、及び前記第２基板の少なくとも一方が再利用可能である場合に、前記前駆積層体を５０℃以上１５０℃以下の温度に加熱することにより、前記第２基板を前記樹脂膜から剥離させることで前記第１基板、及び前記第２基板を回収し、回収された前記第１基板、及び前記第２基板の少なくとも一方を、前記前駆積層体の製造に再利用する、製造方法。
前記樹脂膜が、露光された感光性組成物からなる、請求項１に記載の基板積層体の製造方法。
前記感光性組成物が、ラジカル重合性化合物、カチオン重合性化合物、及び光ラジカル重合開始剤を含む、請求項２に記載の基板積層体の製造方法。
前記第１基板が、ガラス基板であり、前記第２基板が、半導体素子が実装された基板である、請求項１～３のいずれか１項に記載の基板積層体の製造方法。
前記第２基板が、半導体素子が実装されたセラミック基板である、請求項４に記載の基板積層体の製造方法。
前記検査の結果が合格であった場合に、前記基板積層体を１８０℃以上に加熱して前記樹脂膜を硬化させることにより、前記第１基板と、前記第２基板とを固着させる、請求項１～３のいずれか１項に記載の基板積層体の製造方法。
前記第１基板と、前記第２基板とが固着した前記基板積層体における、硬化した前記樹脂膜と前記第２基板との間のダイシェア強度が、２３℃において、１．５ｋｇｆ／ｍｍ２以上であり、１００℃において、１．２ｋｇｆ／ｍｍ２以上であり、硬化した前記樹脂膜と前記第２基板との間のダイシェア強度が、下記Ｉ）、及びＩＩ）：Ｉ）前記樹脂膜と前記第２基板との間のダイシェア強度の測定で用いた、前記ダイシェア強度測定用前駆積層体を、２００℃で２時間熱して、樹脂膜を硬化させて、硬化した前記樹脂膜を含むダイシェア強度測定用前駆積層体を得ること、及びＩＩ）２３℃、及び１００℃にて、硬化した前記樹脂膜を含む前記ダイシェア強度測定用前駆積層体において、前記第１基板を、前記第１基板の面方向に沿って０．１μｍ／秒の一定速度でずらすことによって、前記ダイシェア強度測定用前駆積層体における前記第２基板と硬化した前記樹脂膜との界面にせん断力を与えて、前記第１基板と前記第２基板とが剥離した際の前記せん断力を、ダイシェア強度として測定すること、を含む方法により測定される、請求項１～３のいずれか１項に記載の基板積層体の製造方法。

Description

本発明は、固体撮像素子用の基板積層体の製造方法に関する。ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサ等のイメージセンサは、デジタルカメラやスマートフォン等の種々の機器に使用されている。近年では、自動車や工場等における監視カメラの普及にともない、イメージセンサの使用量が増大するとともに、イメージセンサにおける小型化・高精細化がますます進んでいる。イメージセンサを構成する基板積層体は、例えば、受光素子を有する半導体素子基板と、ガラス基板とが接着剤で貼り合わされた中空構造を有する。ここで、半導体素子基板は、半導体素子が実装された基板である。中空構造を有する基板積層体は、例えば、以下の方法により製造される。まず、半導体素子基板の被接着面の周縁にエポキシ樹脂やアクリル樹脂等の樹脂成分を含む液状接着剤を塗布する。次いで、半導体素子基板の被接着面に、封止基板であるガラス基板が設置される。その後、加熱により液状接着剤を硬化させることで、半導体素子基板と、ガラス基板とが硬化した接着剤を介して固着された基板積層体が製造される。また、パターン精度の向上を目的として液状接着剤の代わりに感光性組成物を用いる方法も検討されている。例えば、特許文献１には、ガラス基板等の第１基板上に感光性組成物を塗布することにより塗膜を形成する工程と、得られた塗膜をパターン化する工程と、パターン化された塗膜を介して第１基板と、半導体素子基板等の第２基板とを積層することにより積層体を形成する工程と、得られた積層体を加熱して第１基板と第２基板とを接着する工程と、を備える基板積層体の製造方法が記載されている。なお、パターン化された感光性組成物の塗膜を、以下、「パターン膜」と記載することがある。また、特許文献１には、感光性組成物がカチオン重合性化合物と光酸発生剤（光カチオン重合開始剤）とを含むこと、及び上記塗膜をパターン化する工程において、フォトマスクを通して塗膜に光を照射することで、塗膜の露光部を半硬化状態とした後、現像し、加熱硬化することにより、パターン膜を形成することが記載されている。特開２０１９－６２０４８号公報 ≪基板積層体の製造方法≫ 以下説明する基板積層体の製造方法により、固体撮像素子用の基板積層体が製造される。基板積層体の製造方法は、第１基板の一方の主面における、パターン化された樹脂膜の形成と、第２基板を、第１基板上のパターン化された樹脂膜に貼り合わせることによる、第１基板と、第２基板とが仮固定された前駆積層体の製造と、前駆積層体の検査と、を含む。前駆積層体における、樹脂膜と第２基板との間のダイシェア強度が、２３℃において、０．８ｋｇｆ／ｍｍ２以上であり、１００℃において、０．００５ｋｇｆ／ｍｍ２以上０．１ｋｇｆ／ｍｍ２以下である。前駆積層体における、樹脂膜と第２基板との間のダイシェア強度は、下記１）～３）を含む方法により測定される。１）パターン化された樹脂膜と同一の材質からなり、縦２ｍｍ×横２ｍｍ×厚さ５０μｍのパターン化されていない樹脂膜と、縦２ｍｍ×横２ｍｍのサイズの第１基板とからなる積層体を得ること、２）８０℃に加熱された第２基板に、１）で得た積層体におけるパターン化されていない樹脂膜を接触させた状態で、第２基板上に２ｋｇの錘を３０秒間載せて、パターン化されていない樹脂膜を介して、第２基板に第１基板を貼り合わせて、ダイシェア強度測定用前駆積層体を得ること、３）２３℃、及び１００℃にて、得られたダイシェア強度測定用前駆積層体において、第１基板を、第１基板の面方向に沿って０．１μｍ／秒の一定速度でずらすことによって、ダイシェア強度測定用前駆積層体における第２基板と前記パターン化されていない樹脂膜との界面にせん断力を与えて、第１基板と第２基板とが剥離した際の前記せん断力を、ダイシェア強度として測定すること。より具体的には、樹脂膜と第２基板との間のダイシェア強度は、実施例において後述する方法により測定される。上記の樹脂膜は、１５０℃超での加熱により硬化可能である。上記の検査の結果が合格であった場合に、前駆積層体を加熱して樹脂膜を硬化させることにより、第１基板と、第２基板とが固着した基板積層体を製造する。上記の検査の結果が不合格であり、且つ第１基板、及び第２基板の少なくとも一方が再利用可能である場合に、前駆積層体を５０℃以上１５０℃以下の温度に加熱することにより、第２基板を樹脂膜から剥離させることで第１基板、及び第２基板を回収し、回収された第１基板、及び第２基板の少なくとも一方を、前駆積層体の製造に再利用する。上記の方法によれば、基板積層体の製造過程における検査において、第１の基板、及び第２の基板を含む前駆積層体の不具合が判明した場合に、第１基板、及び第２基板を剥離（リワーク）することにより、第１の基板、及び／又は第２の基板を再利用可能である。以下、前駆積層体の製造と、検査と、検査結果に応じた操作とについて説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態には何ら限定されない。＜パターン化された樹脂膜の形成＞第１基板の一方の主面において、パターン化された樹脂膜が形成される。以下、パターン化された樹脂膜の形成方法について説明する。〔第１基板〕第１基板としては、例えば、シリコンウェハー、ガラス基板、樹脂基板（透明樹脂基板等）、セラミック基板、及び半導体素子基板等が挙げられる。半導体素子基板として、例えばセンサ基板等が挙げられる。より具体的には、半導体素子基板として、イメージセンサ基板等が挙げられる。第１基板の厚さは、例えば５０μｍ以上２０００μｍ以下であるのが好ましい。イメージセンサ基板に実装される半導体素子としては、フォトダイオードを備える受光素子が好ましい。典型的には、かかる受光素子は、受光素子への集光を行うマイクロレンズと、マイクロレンズとフォトダイオードとの間に位置し、フォトダイオードに入射する光線の波長を選択するカラーフィルタとを備える。上記の基板の中では、ガラス基板が第１基板として好ましい。後述する前駆積層体は、第２基板を、第１基板上のパターン化された樹脂膜に貼り合わせることによって得られる、第１基板と、第２基板とが仮固定された積層体である。前駆積層体における、樹脂膜と第２基板との間のダイシェア強度は、２３℃において、０．８ｋｇｆ／ｍｍ２以上であり、１００℃において、０．００５ｋｇｆ／ｍｍ２以上０．１ｋｇｆ／ｍｍ２以下である。２３℃におけるダイシェア強度は、例えば、２ｋｇｆ／ｍｍ２以下が好ましく、１．５ｋｇｆ／ｍｍ２以下がより好ましい。上記のダイシェア強度は、２３℃において、０．９ｋｇｆ／ｍｍ２以上であるのが好ましく、１ｋｇｆ／ｍｍ２以上であるのがより好ましい。上記のダイシェア強度は、１００℃において、０．００５ｋｇｆ／ｍｍ２以上０．５ｋｇｆ／ｍｍ２以下であるのが好ましく、０．００５ｋｇｆ／ｍｍ２以上０．１ｋｇｆ／ｍｍ２以下であるのがより好ましく、０．００５ｋｇｆ／ｍｍ２以上０．０２ｋｇｆ／ｍｍ２以下であるのがさらに好ましい。つまり、樹脂膜の粘着性は、室温付近においてある程度高く、１００℃付近の温度において低い。具体的には、樹脂膜の粘着性は、室温付近の温度から１００℃付近の温度への昇温に伴い低下する。樹脂膜に含まれる樹脂成分が、加熱により軟化するためである。その結果、第１基板と、第２基板とが仮固定された前駆積層体を５０℃以上１５０℃以下程度の温度に加熱することにより、第２基板を樹脂膜から剥離させることができる。〔樹脂膜〕前述の通り、樹脂膜と第２基板との間のダイシェア強度は、２３℃において、０．８ｋｇｆ／ｍｍ２以上であり、１００℃において、０．００５ｋｇｆ／ｍｍ２以上０．１ｋｇｆ／ｍｍ２以下である。また、樹脂膜は、１５０℃超での加熱により硬化可能である。樹脂膜の良好且つ速やかな硬化の点で、パターン化された樹脂膜を含む前駆積層体を加熱する温度は、１８０℃以上が好ましい。さらに、樹脂膜はパターン化されている。パターン化された樹脂膜の形成方法は特に限定されない。パターン化された樹脂膜を形成する方法としては、例えば、インクジェット印刷法等の印刷法や、感光性組成物を用いるフォトリソグラフィー法が挙げられる。微細にパターン化された樹脂膜を、精度良く形成できる点から、パターン化された樹脂膜を形成する方法としては、感光性組成物を用いるフォトリソグラフィー法が好ましい。上記のダイシェア強度を示し、１５０℃超での加熱により硬化可能な樹脂膜の形成が容易であることから、樹脂膜としては露光された感光性組成物が好ましい。前述の通り、パターン化された樹脂膜は最終的に加熱により硬化され、パターン化された硬化膜となる。従って、基板積層体において、第１基板と第２基板との間には、第１基板、第２基板、及びパターン化された硬化膜で区画された空隙が存在する。かかる空隙は、密閉されていてもよく、少なくとも一部に開口を有してもよく、密閉されているのが好ましい。パターン化された硬化膜の厚さは、例えば０．０１μｍ以上２００μｍ以下が好ましく、０．１μｍ以上１５０μｍ以下がより好ましく、５μｍ以上１５０μｍがさらに好ましい。樹脂膜が露光された感光性組成物からなる場合、露光により重合し得る化合物を含む感光性組成物を用いて、パターン化された樹脂膜が形成される。かかる感光性組成物は、露光により重合し得る化合物が、露光によって重合することによって現像液に対して不溶化する。かかる感光性組成物は、所謂ネガ型の感光性組成物である。感光性組成物は、樹脂を含んでいても、含んでいなくてもよい。感光性樹脂組成物が樹脂を含まない場合、樹脂膜を構成する露光された感光性組成物において、露光により重合し得る化合物の重合物が樹脂成分に該当する。具体的には、まず、第１基板の一方の主面上に感光性組成物を塗布して、塗膜を形成する。感光性組成物を第１基板上に塗布する方法としては、スピンコート法、ロールコート法、印刷法、及びバーコート法等が挙げられる。塗布方法は、これらの方法に限定されない。塗膜の厚さは、例えば、０．０１μｍ以上２００μｍ以下であり、好ましくは０．１μｍ以上１５０μｍ以下であり、より好ましくは５μｍ以上１５０μｍ以下である。このようにして形成された塗膜は、プリベークにより乾燥されてもよい。プリベークは、樹脂膜が硬化しない温度で行われる。プリベークは、典型的には、６０℃以上１５０℃以下の温度で行われる。上記の方法により、第１基板上に形成された塗膜は、パターン化された樹脂膜のパターン形状に応じたマスクを介して露光される。塗布膜における露光部は、感光性組成物に含まれる成分が重合することにより、現像液に対して難溶化し、半硬化状態となる。露光時に照射する光の波長は、例えば２００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の範囲内であるのが好ましい。光源しては、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ハイパワーメタルハライドランプ、キセノンランプ、カーボンアークランプ、及び発光ダイオード等が挙げられる。露光部における積算露光量は、好ましくは１ｍＪ／ｃｍ２以上５００００ｍＪ／ｃｍ２以下であり、より好ましくは１ｍＪ／ｃｍ２以上２００００ｍＪ／ｃｍ２以下である。露光後、感光性組成物の種類に応じた適切な現像液を用いて、塗膜における非露光部を除去することにより、露光された感光性組成物からなり、パターン化された樹脂膜が得られる。例えば、感光性組成物が、アルカリ可溶性の成分を含む場合、アルカリ現像液を用いて非露光部を除去することが出来る。また、感光性組成物が露光された場合に、露光部と、非露光部とで、有機溶媒に対する溶解性に十分に大きな差が生じる場合、