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TWI610392B - 光電元件的製備方法 - Google Patents

光電元件的製備方法 Download PDF

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TWI610392B
TWI610392B TW105128601A TW105128601A TWI610392B TW I610392 B TWI610392 B TW I610392B TW 105128601 A TW105128601 A TW 105128601A TW 105128601 A TW105128601 A TW 105128601A TW I610392 B TWI610392 B TW I610392B
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Hou Te Lu
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Daxin Mat Corp
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Abstract

一種光電元件的製備方法，包含：(a)於承載材上形成一層高分子層，該高分子層是以一種於光線照射下會產生降解的材料為主；(b)於高分子層上形成光電元件；(c)對該高分子層施加光線照射，以使高分子層產生降解，並使承載材與光電元件分離；及(d)利用清洗組成物清洗承載材或光電元件，清洗組成物包含由化學式1所示的鏈狀碳酸酯，及漢森溶解度參數範圍為9~15(cal/cm 3) 1/2的有機溶劑。本發明光電元件的製備方法透過使用該清洗組成物，而能使該高分子層不會殘留於該光電元件或該承載材上，也有助於回收該承載材。

Description

光電元件的製備方法
本發明是有關於一種光電元件的製備方法，特別是指一種利用光線照射來分離承載材與光電元件的光電元件的製備方法。
在光電、電子、半導體領域中，大多以多層薄膜基板 (也就是積體電路集成基板)進行光電或半導體裝置的製作。隨著功能性光電元件數量的增加以及光電裝置的微小化需求，多層薄膜基板也被要求具備高精密度，而於製作過程中需特別維持尺寸安定性。為了維持良好的尺寸安定性，目前最常使用的改良方式是在一個剛性承載板上進行多層薄膜基板的製作；但是，如何將承載板與多層薄膜基板進行分離，也成為後續衍生需解決的問題。
現有分離方法包括化學剝離、雷射剝離等。TW I485756專利公告案揭示一種薄晶圓接合及剝離的方法，包括：(1)施加一剝離層於一載材上；(2)對該載材上的剝離層進行邊緣殘餘物移除；(3)施加一黏著層至一半導體晶圓上；(4)對該載材及半導體晶圓進行接合，且該剝離層及該黏著層位於該載材與該半導體晶圓之間；(5)施予能量至該剝離層；以及(6)以一溶劑清潔半導體晶圓的一表面，以移除該黏著層之所有殘餘物。此專利公告的剝離層是透過施予紫外光或雷射光進行剝離，針對剝離層及黏著層的材料以及用以移除該黏著層之殘餘物的溶劑並沒有具體地揭露。
由以上說明可知，對於搭配雷射剝離製程的清潔步驟仍有待進一步被開發，以助於讓半導體晶圓等光電元件及載材上不會殘留剝離層或黏著層材料，並能有效回收載材。
因此，本發明之目的，即在提供一種能使該高分子層不會殘留於該光電元件或該承載材上且可有效回收承載材的光電元件的製備方法。
於是，本發明光電元件的製備方法，包含： (a) 於承載材上形成一層高分子層，該高分子層是以一種於光線照射下會產生降解的材料為主； (b) 於該高分子層上形成光電元件； (c) 對該高分子層施加光線照射，以使該高分子層產生降解，並使該承載材與該光電元件分離；及 (d) 利用清洗組成物清洗該承載材或該光電元件； 其中，該清洗組成物包含由化學式1所示的鏈狀碳酸酯，以及漢森溶解度參數範圍為9~15 (cal/cm 3) 1/2的有機溶劑， [化學式1]
Figure TWI610392BD00001
， R 1及R 2為相同或不同且各自表示C 1~C 5烷基、C 2~C 5烯基或苯基。
本發明之功效在於：本發明光電元件的製備方法是透過光線照射來分離承載材及光電元件，並利用該清洗組成物來清洗該承載材或該光電元件，進而能使該高分子層不會殘留於該光電元件或承載材上，也同時有助於回收該承載材。
以下將就本發明內容進行詳細說明：
該步驟(a)的高分子層是以一種於光線照射下會產生降解的材料為主要成分。較佳地，該高分子層的材料是於雷射光照射下會產生降解。該高分子層的材料例如但不限於聚醯亞胺、聚苯并噁唑、聚酯、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂、環氧樹脂或前述的一組合等。於本發明的一具體例中，該高分子層的材料為聚醯亞胺。該高分子層是將該材料塗佈於承載材上並於例如300°C溫度下進行加熱而形成。當該材料為聚醯亞胺時，可選擇地由例如芳香族二胺單體及芳香族四羧酸二酐單體進行反應而形成。該芳香族二胺單體例如但不限於2,2’-雙(三氟甲基)聯苯胺(TFMB)、雙(3-胺基-4-羥基苯基)異全氟丙烷、2,2’-雙(4-三胺基苯基)六氟丙烷、2,2’-雙(三氟甲基)-4,4’-二胺基苯基醚、2,2’-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷、3,4’-二胺基二苯醚、4,4’-二胺基二苯醚、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(3-胺基苯氧基)苯、2,2’-雙[4-(4-胺基苯氧基苯基)丙烷]等，前述的芳香族二胺可以單獨使用一種或混合使用多種。該芳香族四羧酸二酐單體例如但不限於4,4’-(六氟異丙烯)二酞酸酐、3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐、4,4’-氧雙鄰苯二甲酸酐(ODPA)、3,3’,4,4’-二苯酮四羧酸二酐、雙酚A型二醚二酐等，前述的芳香族四羧酸二酐可以單獨使用一種或混合使用多種。除了芳香族四羧酸二酐外，於前述芳香族二胺單體與芳香族四羧酸二酐單體的反應中，另可加入脂肪族四羧酸二酐，例如但不限於六氟二酐(6FDA)等。
較佳地，該步驟(c)的光線為雷射光。更佳地，該雷射光的波長範圍為350~1500 nm。又更佳地，該雷射能量範圍為2至6瓦。
較佳地，該由化學式1所示的鏈狀碳酸酯是選自於碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二正丁酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、烯丙基甲基碳酸酯、碳酸二烯丙酯或前述的組合。於本發明的一具體例中，該鏈狀碳酸酯為碳酸二甲酯；於本發明的另一具體例中，該鏈狀碳酸酯為碳酸甲乙酯；於本發明的另一具體例中，該鏈狀碳酸酯為碳酸二乙酯。
該有機溶劑的漢森溶解度參數範圍為9~15 (cal/cm 3) 1/2；較佳地，該有機溶劑的漢森溶解度參數範圍為11~14 (cal/cm 3) 1/2。
較佳地，該有機溶劑於760 mmHg下的最低沸點為140°C；更佳地，該有機溶劑於760 mmHg下的最低沸點為150°C；再更佳地，該有機溶劑於760 mmHg下的沸點範圍為150~300°C。
較佳地，該有機溶劑是選自於N-甲基吡咯烷酮(於760 mmHg下的沸點為204°C，漢森溶解度參數為11.2)、N-乙基吡咯烷酮(於760 mmHg下的沸點為204°C，漢森溶解度參數為11.1)、N-異丙基吡咯烷酮(於760 mmHg下的沸點為218°C，漢森溶解度參數為14.75)、二甲基乙醯胺(於760 mmHg下的沸點為164°C，漢森溶解度參數為11.1)、二甲基甲醯胺(於760 mmHg下的沸點為153°C，漢森溶解度參數為12.1)、二乙基甲醯胺(於760 mmHg下的沸點為176-177°C，漢森溶解度參數為10.1)、g-丁內酯(於760 mmHg下的沸點為204°C，漢森溶解度參數為12.8)、二甲基亞碸(於760 mmHg下的沸點為189°C，漢森溶解度參數為13)、丙二醇甲基醚乙酸酯(於760 mmHg下的沸點為145-146°C，漢森溶解度參數為9.6)、由化學式2所示的環狀碳酸酯、或前述的組合， [化學式2]
Figure TWI610392BD00002
， R 3、R 4、R 5及R 6為相同或不同且各自表示C 1~C 5烷基或C 2~C 5烯基。
較佳地，該由化學式2所示的環狀碳酸酯是選自於碳酸丙烯酯(於760 mmHg下的沸點為242°C，漢森溶解度參數為13.3)或碳酸丁烯酯(於760 mmHg下的沸點為251°C，漢森溶解度參數為12.1)。
於本發明的一具體例中，該有機溶劑是N-甲基吡咯烷酮；於本發明的另一具體例中，該有機溶劑是g-丁內酯；於本發明的另一具體例中，該有機溶劑是二甲基亞碸；於本發明的又另一具體例中，該有機溶劑是碳酸丙烯酯。
較佳地，以該清洗組成物的總重為100 wt%計算，該鏈狀碳酸酯的含量範圍為5~95 wt%，及該有機溶劑的含量範圍為5~95 wt%。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
本發明將就以下實施例作進一步說明，但應瞭解的是，該實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。
[實施例]
參閱圖1，本發明光電元件的製備方法的實施例包含： (a) 於承載材1上形成一層高分子層2，該高分子層2是以一種於光線照射下會產生降解的材料為主。於本實施例中，該高分子層2是以聚醯亞胺材料為主，且該高分子層2是透過將2,2’-雙(三氟甲基)聯苯胺(TFMB)與4,4’-氧雙鄰苯二甲酸酐(ODPA)及六氟二酐(6FDA)反應而成的聚醯亞胺塗佈於玻璃承載材1上，再於300°C加熱進行脫水閉環反應後而形成。 (b) 於該高分子層2上形成光電元件3； (c) 由該玻璃承載材1表面，對該高分子層2施加一光線照射，以使該高分子層2產生降解，並使該玻璃承載材1與該光電元件3分離；及 (d) 利用一清洗組成物(圖未示)清洗表面含有該高分子層2的該光電元件3。該清洗組成物是由化學式1所示的鏈狀碳酸酯，以及漢森溶解度參數範圍為9~15 (cal/cm 3) 1/2的有機溶劑所組成。
[ 測試例 1~10 及比較測試例 1~7]測試例1~10及比較測試例1~7分別進行以下測試步驟： 1. 試片製作：取總酸酐基含量為1當量的二酸酐單體[4,4’-氧雙鄰苯二甲酸酐(ODPA)及六氟二酐(6FDA)]，以及胺基含量為0.95當量的二胺單體[2,2’-雙(三氟甲基)聯苯胺(TFMB)]，依序添加於N,N-二甲基甲醯胺中，製備成固成分為20重量%之溶液；接著將此溶液於常溫下反應24小時，即可得聚醯亞胺樹脂。將聚醯亞胺樹脂塗佈於玻璃片(10 cm×10 cm)上，然後以50°C烘烤3分鐘，再以90°C烘烤20分鐘，最後以300°C烘烤30分鐘而於玻璃片上形成厚度為2.5 mm的聚醯亞胺層。將一基板層(例如聚苯并噁唑或其他圖案化金屬層)黏附於聚醯亞胺層上。利用波長355 nm的雷射光(能量為2瓦)，從玻璃片表面照射聚醯亞胺層，直至基板層及部份聚醯亞胺層與玻璃片分離，得到一試片[包含聚醯亞胺層(厚度為2.3 mm)以及基板層]。 2. 清洗能力測試：於超音波震盪下，將試片浸泡在清洗組成物中(溫度為25°C)，分別於3分鐘、5分鐘及10分鐘後量測聚醯亞胺層的厚度，再透過以下公式1計算清洗速度(nm/min)，以及透過以下公式2計算清洗能力，最後依據以下標準衡量清洗能力： [公式1] 清洗速度(nm/min)=
Figure TWI610392BD00003
(THK 10表示浸泡10分鐘後的聚醯亞胺層厚度；THK 0表示浸泡前的聚醯亞胺層厚度，即2.3 mm) [公式2] 清洗能力(%)=
Figure TWI610392BD00004
(THK f表示浸泡f分鐘後的聚醯亞胺層厚度，f為3、5或10) 所獲得數值為0~39%，表示清洗能力極差，將標註為『×』； 所獲得數值為40~74%，表示清洗能力良好，將標註為『○』； 所獲得數值為75~100%，表示清洗能力優良，將標註為『◎』。 測試例1~10及比較測試例1~7所使用的清洗組成物的成分與含量、以及清洗能力結果整理於下表1中。
[表1] <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td> 鏈狀碳酸酯 </td><td> 有機溶劑 </td><td> 清洗速度(nm/min) </td><td> 清洗能力 </td><td> 最終評價 </td></tr><tr><td> 種類 </td><td> 用量(wt%) </td><td> 種類 </td><td> 用量(wt%) </td><td> 3 分鐘 </td><td> 5 分鐘 </td><td> 10 分鐘 </td></tr><tr><td> 測 試 例 </td><td> 1 </td><td> DMC </td><td> 95 </td><td> NMP </td><td> 5 </td><td> 575.3 </td><td> ◎ </td><td> ◎ </td><td> ◎ </td><td> 優良 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> DMC </td><td> 80 </td><td> NMP </td><td> 20 </td><td> 556.7 </td><td> ◎ </td><td> ◎ </td><td> ◎ </td><td> 優良 </td></tr><tr><td> 3 </td><td> DMC </td><td> 50 </td><td> NMP </td><td> 50 </td><td> 450.1 </td><td> ○ </td><td> ◎ </td><td> ◎ </td><td> 優良 </td></tr><tr><td> 4 </td><td> DMC </td><td> 20 </td><td> NMP </td><td> 80 </td><td> 428.0 </td><td> ○ </td><td> ◎ </td><td> ◎ </td><td> 優良 </td></tr><tr><td> 5 </td><td> DMC </td><td> 5 </td><td> NMP </td><td> 95 </td><td> 481.4 </td><td> ○ </td><td> ○ </td><td> ◎ </td><td> 良好 </td></tr><tr><td> 6 </td><td> DMC </td><td> 70 </td><td> DMSO </td><td> 30 </td><td> 554.7 </td><td> ◎ </td><td> ◎ </td><td> ◎ </td><td> 優良 </td></tr><tr><td> 7 </td><td> DMC </td><td> 50 </td><td> PC </td><td> 50 </td><td> 536.7 </td><td> ◎ </td><td> ◎ </td><td> ◎ </td><td> 優良 </td></tr><tr><td> 8 </td><td> DMC </td><td> 40 </td><td> GBL </td><td> 60 </td><td> 402.7 </td><td> ○ </td><td> ○ </td><td> ◎ </td><td> 良好 </td></tr><tr><td> 9 </td><td> EMC </td><td> 70 </td><td> GBL </td><td> 30 </td><td> 475.9 </td><td> ○ </td><td> ○ </td><td> ◎ </td><td> 良好 </td></tr><tr><td> 10 </td><td> DEC </td><td> 40 </td><td> GBL </td><td> 60 </td><td> 397.8 </td><td> ○ </td><td> ○ </td><td> ◎ </td><td> 良好 </td></tr><tr><td> DMC：碳酸二甲酯；EMC：碳酸甲乙酯；DEC：碳酸二乙酯； NMP：N-甲基吡咯烷酮(於760 mmHg下的沸點為204°C，漢森溶解度參數為11.2)； DMSO：二甲基亞碸(於760 mmHg下的沸點為189°C，漢森溶解度參數為13)； PC：碳酸丙烯酯(於760 mmHg下的沸點為242°C，漢森溶解度參數為13.3)； GBL：g-丁內酯(於760 mmHg下的沸點為204°C，漢森溶解度參數為12.8)。 </td></tr></TBODY></TABLE>
[表2] <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td> 鏈狀碳酸酯 </td><td> 有機溶劑 </td><td> 清洗速度(nm/min) </td><td> 清洗能力 </td><td> 最終評價 </td></tr><tr><td> 種類 </td><td> 用量(wt%) </td><td> 種類 </td><td> 用量(wt%) </td><td> 3 分鐘 </td><td> 5 分鐘 </td><td> 10 分鐘 </td></tr><tr><td> 比較測試例 </td><td> 1 </td><td> - </td><td> 0 </td><td> NMP </td><td> 100 </td><td> 306.5 </td><td> × </td><td> ○ </td><td> ○ </td><td> 稍差 </td></tr><tr><td> 2 </td><td> - </td><td> 0 </td><td> GBL </td><td> 100 </td><td> 156.5 </td><td> × </td><td> × </td><td> × </td><td> 極差 </td></tr><tr><td> 3 </td><td> - </td><td> 0 </td><td> DMSO </td><td> 100 </td><td> 29.87 </td><td> × </td><td> × </td><td> × </td><td> 極差 </td></tr><tr><td> 4 </td><td> - </td><td> 0 </td><td> PC </td><td> 100 </td><td> 45.5 </td><td> × </td><td> × </td><td> × </td><td> 極差 </td></tr><tr><td> 5 </td><td> - </td><td> 0 </td><td> BC </td><td> 100 </td><td> 33.4 </td><td> × </td><td> × </td><td> × </td><td> 極差 </td></tr><tr><td> 6 </td><td> DMC </td><td> 20 </td><td> MEA </td><td> 80 </td><td> 5.6 </td><td> × </td><td> × </td><td> × </td><td> 極差 </td></tr><tr><td> 7 </td><td> DMC </td><td> 20 </td><td> 正己烷 </td><td> 80 </td><td> 13.5 </td><td> × </td><td> × </td><td> × </td><td> 極差 </td></tr><tr><td> BC：2-丁氧基乙醇(於760 mmHg下的沸點為169-173°C，漢森溶解度參數為10.2)； MEA：單乙醇胺(於760 mmHg下的沸點為170°C，漢森溶解度參數為15.4) 正己烷 (於760 mmHg下的沸點為69°C，漢森溶解度參數為7.3) </td></tr></TBODY></TABLE>
由表1及表2結果可以得知，使用鏈狀碳酸酯及特定有機溶劑所組成的清洗組成物，確實能有效去除殘留的聚醯亞胺層，並展現優異的清洗能力及清洗速度(高於370 nm/min)。
反觀比較測試例1~5的結果，當僅單純使用一種有機溶劑作為清洗組成物時，除了NMP可以去除部份聚醯亞胺層外，其餘有機溶劑無法有效去除聚醯亞胺層，而無法展現符合業界使用的清洗能力及清洗速度(低於350 nm/min)。
由比較測試例6及7結果來看，當使用胺類或正己烷作為有機溶劑，即使與鏈狀碳酸酯混合使用作為清洗組成物，仍無法有效去除聚醯亞胺層。
綜上所述，本發明光電元件的製備方法是透過光線照射來分離承載材及光電元件，並利用該清洗組成物來清洗該承載材或該光電元件，進而能使該高分子層不會殘留於該光電元件或承載材上，也同時有助於回收該承載材。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1‧‧‧承載材
2‧‧‧高分子層
3‧‧‧光電元件
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： ［圖1］是本發明方法的實施例的流程示意圖。
1‧‧‧承載材
2‧‧‧高分子層
3‧‧‧光電元件

Claims (9)

  1. 一種光電元件的製備方法，包含： (a) 於承載材上形成一層高分子層，該高分子層是以一種於光線照射下會產生降解的材料為主； (b) 於該高分子層上形成光電元件； (c) 對該高分子層施加光線照射，以使該高分子層產生降解，並使該承載材與該光電元件分離；及 (d) 利用清洗組成物清洗該承載材或該光電元件； 其中，該清洗組成物包含由化學式1所示的鏈狀碳酸酯，以及漢森溶解度參數範圍為9~15 (cal/cm 3) 1/2的有機溶劑， [化學式1]
    Figure TWI610392BC00001
    ， R 1及R 2為相同或不同且各自表示C 1~C 5烷基、C 2~C 5烯基或苯基。
  2. 如請求項1所述的光電元件的製備方法，其中，該高分子層的材料是選自於聚醯亞胺、聚苯并噁唑、聚酯、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂、環氧樹脂或前述的組合。
  3. 如請求項1所述的光電元件的製備方法，其中，該由化學式1所示的鏈狀碳酸酯是選自於碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二正丁酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、烯丙基甲基碳酸酯、碳酸二烯丙酯或前述的組合。
  4. 如請求項1所述的光電元件的製備方法，其中，該有機溶劑於760 mmHg下的最低沸點為140°C。
  5. 如請求項1所述的光電元件的製備方法，其中，該有機溶劑是選自於N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、N-異丙基吡咯烷酮、二甲基乙醯胺、二甲基甲醯胺、二乙基甲醯胺、g-丁內酯、二甲基亞碸、丙二醇甲基醚乙酸酯、由化學式2所示的環狀碳酸酯、或前述的組合， [化學式2]
    Figure TWI610392BC00002
    ， R 3、R 4、R 5及R 6為相同或不同且各自表示C 1~C 5烷基或C 2~C 5烯基。
  6. 如請求項5所述的光電元件的製備方法，其中，該由化學式2所示的環狀碳酸酯是選自於碳酸丙烯酯或碳酸丁烯酯。
  7. 如請求項5所述的光電元件的製備方法，其中，該有機溶劑是選自於N-甲基吡咯烷酮、g-丁內酯、二甲基亞碸或碳酸丙烯酯。
  8. 如請求項1所述的光電元件的製備方法，其中，以該清洗組成物的總重為100 wt%計算，該鏈狀碳酸酯的含量範圍為5~95 wt%，及該有機溶劑的含量範圍為5~95 wt%。
  9. 如請求項1所述的光電元件的製備方法，其中，該步驟(c)的光線是雷射光。
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