(57)【要約】【課題】粘性材料の塗布に起因する対象物の汚染を防ぐとともに、粘性材料の粘度変化による塗布量の変化を抑え、粘性材料を安価に塗布する。【解決手段】粘性材料を対象物に塗布するエッジ状の先端部を有する塗布手段と、対象物への粘性材料の塗布幅が所定長となる塗布量を、先端部を付着させることにより先端部へ供給する供給手段とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘性材料を対象物に塗布するエッジ状の先端部を有する塗布手段と、
前記対象物への前記粘性材料の塗布幅が所定長となる塗布量を、前記先端部を付着させることにより前記先端部へ供給する供給手段とを備えることを特徴とする粘性材料の塗布装置。
【請求項２】
前記先端部を成す辺の短手方向の最大径が略０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の粘性材料の塗布装置。
【請求項３】
前記供給手段は、略０．５ｍｍ以下の厚みとなる粘性材料の供給層を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の粘性材料の塗布装置。
【請求項４】
前記供給手段は、前記粘性材料の供給層の厚みを調整する調整手段を備えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の粘性材料の塗布装置。
【請求項５】
前記塗布手段は先端部が長尺なヘラ状に形成されていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の粘性材料の塗布装置。
【請求項６】
前記対象物の角部近傍に水平方向に摺動可能に当接され、かつ前記塗布手段の長手方向端部の幅分の間隔を空けて対向配置される位置決め手段を備えることを特徴とする請求項５記載の粘性材料の塗布装置。
【請求項７】
対象物への粘性材料の塗布幅が所定長となる塗布量を、エッジ状の先端部を粘性材料の供給ステージに付着させることにより前記先端部に供給する工程と、
前記先端部に供給された粘性材料を、前記先端部を接触させることにより前記対象物に塗布する工程とを備えることを特徴とする粘性材料の塗布方法。
【請求項８】
前記供給する工程において、前記対象物への粘性材料の塗布幅が略０．１ｍｍ以下となる塗布量を供給することを特徴とする請求項７記載の粘性材料の塗布方法。
【請求項９】
前記供給ステージにおける粘性材料の厚みを略０．５ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項７又は８記載の粘性材料の塗布方法。
【請求項１０】
イメージセンサチップがスペーサを介して設けられたカバーガラスで保護された固体撮像装置の製造方法であって、
前記カバーガラスに光学素子の材料を堆積または塗布する工程と、
前記材料をパターニングし、所望の光学特性を持つ光学素子を形成する工程と、
前記スペーサの材料を前記カバーガラス上に堆積または塗布し、所望の厚さのスペーサ材料層を形成する工程と、
前記スペーサ材料層を除去して所望の形状にパターニングする工程と、
前記スペーサ材料層をパターニングにして形成した前記スペーサ上へのＵＶ硬化樹脂あるいは熱硬化樹脂の塗布幅が所定長となる塗布量が供給された長尺ヘラの先端部を接触させることにより前記スペーサ上へ塗布する工程と、
前記カバーガラスを前記イメージセンサチップにアライメントして圧着した後、前記ＵＶ硬化樹脂あるいは前記熱硬化樹脂を硬化させて接着層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粘性材料の塗布装置、粘性材料の塗布方法、及び固体撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラやデジタルビデオカメラの薄型化・小型化が進み、これらに使用されているＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）から構成される固体撮像装置にも薄型化・小型化が求められている。
【０００３】
この要求に応えるため、固体撮像素子のパッケージ方法は、イメージセンサチップをセラミック等のパッケージによって気密封止する従来のタイプから、より小型化が可能なチップサイズパッケージタイプに移行しつつある。
【０００４】
また最近では、携帯電話や携帯情報端末機、車載カメラ等の多岐にわたる用途で固体撮像装置が用いられ、薄型化・小型化・高性能化の要求が高まっている。
【０００５】
チップサイズパッケージの固体撮像装置は、イメージセンサチップの受光部の外周をスペーサで取り囲み、このスペーサの上にカバーガラスを接合し、受光部を気密封止する構造となっており、ウェハレベルのパッケージも提案されている。また、カバーガラスの下面、つまりイメージセンサ側の面に偏光フィルタやカラーフィルタなどの光学素子を備えることによって、光量以外の情報を付加して得る技術が考えられている。
【０００６】
このような固体撮像装置では、固体撮像素子の各画素にそれぞれ異なる偏光情報、色情報を入射するために、光学素子も固体撮像素子の各画素に対応した領域に分かれている。ここで、光学素子と固体撮像素子のギャップが大きいと、回折により光が広がってしまい、クロストークが発生する。
【０００７】
この問題を解決するために、カバーガラスに１０μｍ以下の厚さを持つ感光性の樹脂をパターニングすることでスペーサを作製し、イメージセンサにスペーサ部分を突き当てて熱圧着することにより、１０μｍ以下のギャップで固体撮像素子と各種光学素子が作り込まれたカバーガラスを一体化する技術が既に知られている。
【０００８】
これに関し、特許文献１には、カバーガラスと受光素子とのギャップ制御用のスペーサ上にＵＶ硬化樹脂などを極微量滴下し、その後ＵＶ硬化樹脂を硬化させることにより接着層を形成する固体撮像装置の製造方法が開示されている。そして、従来、ＵＶ硬化樹脂の供給にはディスペンサを用いることが知られている。
【０００９】
一方、特許文献２には、所定量の高粘性材料を効率良く塗布する目的で、高粘性材料のピン転写方法及び装置について開示され、このピン転写方法は楔状の尖ったピンの先端に樹脂を付着させ、対象物に対して、最少塗布径φ0.150mmで転写できる方法及び装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、感光性の有機材料を用いた狭ギャップ固体撮像装置は、イメージセンサとカバーガラスの接着力が弱く、物理的な衝撃や熱衝撃でカバーガラスとイメージセンサが剥がれてしまう。また、イメージセンサとカバーガラスの接着力を高めるため接着層を備える構造については、接着層を形成する方法が未だ確立されていない。そのため、接着剤塗布後の熱圧着による加圧時の接着層の広がりによりイメージセンサ受光部を汚染してしまうことになる。
【００１１】
そのため、接着剤を極微量、塗布しなければならないが、ディスペンサなどの装置による塗布では塗布量が多く、イメージセンサ受光部を汚染してしまう。また、ディスペンサなどの装置は接着剤の粘度変化に弱く、極微量塗布する場合は、一定時間ごとに条件を変える必要がある。また、一般的に、接着剤を極微量、塗布可能な装置はコストが高く、導入のハードルが高い。
【００１２】
また、ディスペンサにより粘性材料を塗布する場合、ディスペンサの先端形状の限界から、塗布幅を現状よりさらに細くすることにも限界がある。
【００１３】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、粘性材料の塗布に起因する対象物の汚染を防ぐとともに、粘性材料の粘度変化による塗布量の変化を抑え、粘性材料を安価に塗布することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するため、本発明の粘性材料の塗布装置は、粘性材料を対象物に塗布するエッジ状の先端部を有する塗布手段と、対象物への粘性材料の塗布幅が所定長となる塗布量を、先端部を付着させることにより先端部へ供給する供給手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、粘性材料の塗布に起因する対象物の汚染を防ぐとともに、粘性材料の粘度変化による塗布量の変化を抑え、粘性材料を安価に塗布することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態の粘性材料の塗布装置を用いて製造される固体撮像装置の概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態の粘性材料の塗布装置を用いて固体撮像装置を製造する工程を表す模式図である。
【図３】本発明の実施形態の塗布装置による粘性材料の塗布の様子を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態の塗布装置による粘性材料の塗布の様子を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態の塗布装置に粘性材料を供給する様子を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施形態の塗布装置による粘性材料の塗布の様子を示す模式図である。
【図７】図６に示す様子を横方向から見た模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態の固体撮像装置の製造方法について図面を参照して以下に説明するが、本発明の趣旨を越えない限り、何ら本実施形態に限定されるものではない。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化乃至省略する。
【００１８】
本発明の実施形態の粘性材料の塗布装置について図を参照して説明する。本実施形態の粘性材料の塗布装置は、例えば固体撮像装置に使用するカバーガラスとイメージセンサの接着に際して、以下の特徴を有する。
【００１９】
本実施形態の粘性材料の塗布装置は、粘性材料を対象物に塗布するエッジ状の先端部を有する塗布手段と、対象物への粘性材料の塗布幅が所定長となる塗布量を、先端部を付着させることにより先端部へ供給する供給手段とを備える。粘性材料とは、例えばＵＶ硬化樹脂あるいは熱硬化樹脂などの接着剤をいう。また、対象物とは、例えば接着剤の塗布対象となる接着面のことをいう。
【００２０】
また、本実施形態では、塗布手段として、その先端部が長尺なヘラ状に形成された転写ヘラを使用する。転写ヘラの詳細については後述する。なお、先端部が長尺なヘラ状に形成されていれば、転写ヘラに限定されない。エッジ状の先端部が長尺なヘラ状に形成された塗布手段により、例えば０．１ｍｍ以下の極細の線で接着剤を塗布することができる。
【００２１】
また、本実施形態の塗布手段の先端部を成す辺の短手方向の最大径を略０．１ｍｍ以下とすることが好ましい。より極細の線塗布を実現するために、先端部を成す辺の短手方向の最大径を、ゼロにならない限りにおいて最大限細く形成することが望ましい。
【００２２】
また、供給手段は、例えば、上述の転写ヘラの先端部に接着剤を供給するための供給ステージである。供給ステージについては後述する。なお、例えば上記のように０．１ｍｍ以下の線塗布を実現するためには、供給ステージにおける接着剤の供給層の厚みを略０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。供給層の厚みを薄くすれば、転写ヘラの先端部に供給される接着剤も少量となるため、先端部のエッジ形状の作用も合わせ、より極細の線塗布を行うことができる。
【００２３】
また、線塗布の幅を所望の幅とするために、供給層の厚みを所定の調整手段により調整する構成としてもよい。調整手段としては、例えば供給ステージに対して垂直方向に調整用目盛を設け、その目盛に合わせて接着剤を供給ステージに注入する手段がある。また、所望の厚みとなるように接着剤の注入量を規制する手段であってもよい。
【００２４】
上述した本実施形態の粘性材料の塗布装置によれば、例えば転写ヘラによる転写にて接着剤を塗布する上で、その先端部をエッジ状に形成して、対象物に接着剤を転写するので、線上に極微量塗布ができる。また、転写方式なので粘性材料の粘度変化の影響を受けずに、線塗布ができる。なお、転写ヘラを供給ステージや対象物へ移動させるには、例えば駆動モータ等を備えた周知の駆動手段により行えばよい。
【００２５】
本実施形態の粘性材料の塗布装置を用いて製造する固体撮像装置の概略について図１を参照して説明する。固体撮像装置１は、カバーガラス１１と、イメージセンサチップ１２と、マイクロレンズ１３と、受光素子１４と、光学素子１５と、接合部２０と、電極１９とで構成されている。
【００２６】
カバーガラス１１は、イメージセンサチップ１２の受光領域にゴミが付着することを防ぐために設けられている。イメージセンサチップ１２は、固体撮像装置１の心臓部ともいうべき主基板である。マイクロレンズ１３は、受光素子１４の受光面側に形成され、集光を行う。受光素子１４はイメージセンサチップ１２上に形成されている。
【００２７】
また、光学素子１５は、受光素子１４の受光面と対向して離間配置され、受光素子１４と対向するカバーガラス１１上の面に形成される。接合部２０は、受光素子１４の外径側、つまり外周側においてイメージセンサチップ１２とカバーガラス１１との間を接合する。
【００２８】
電極１９は、イメージセンサチップ１２上に形成され、受光素子１４から出力される信号を外部に伝える。受光素子１４の出力は、電極１９から取り出す。
【００２９】
接合部２０は、スペーサ１６と、保護層１７と、接着層１８で構成される。スペーサ１６は、カバーガラス１１面に固定され、カバーガラス１１と受光素子１４とのギャップを制御する。保護層１７は、イメージセンサチップ１２の一面に固定され、イメージセンサチップ１２上の配線を保護するために設けられる。接着層１８は、スペーサ１６と保護層１７とを接合する。接着層１８は、カバーガラス１１とイメージセンサチップ１２の接合力を向上させるために設けられる。
【００３０】
このように構成される固体撮像装置１においては、光は、カバーガラス１１、光学素子１５を通過し、受光素子１４に入射する。光が光学素子１５を通ることにより、偏光情報や色情報など光量以外の情報を得ることができる。
【００３１】
さらに、カバーガラス１１とイメージセンサチップ１２のギャップはスペーサ１６により、１０μｍ以下という狭い間隔に制御される。これにより、光学素子１５のある領域を通過した光が、光の回折により広がり、その領域に対応した受光素子１４の画素以外の画素に入射することを防止できる。
【００３２】
また、接着層１８は、極微量の樹脂を滴下後、加圧することにより１００ｎｍ程度の厚さに作ることが可能になるので、カバーガラス１１とイメージセンサチップ１２のギャップを広げることは無い。したがって、このように構成される固体撮像装置１では、クロストークを原因とするノイズが減少し、正確な情報を得ることができる。
【００３３】
次に、本実施形態の固体撮像装置１の製造方法について図２を参照して説明する。まず、図２（ａ）に示す工程において、カバーガラス１１に光学素子１５の材料２１を堆積または塗布する。この材料２１は光学素子１５の種類により様々な物質を用いることができる。
【００３４】
次に、図２（ｂ）に示す工程において、材料２１をパターニングし、所望の光学特性を持つ光学素子１５を形成する。なお、光学素子１５の作製方法は、図２（ａ）（ｂ）に示す工程のようにカバーガラス１１上に材料２１を堆積し、それをパターニングする方法に限らない。例えば、カバーガラスに微細パターンを形成したり、反射防止膜のように、材料をカバーガラス上に堆積したりすることによって光学的な機能を発現させることも可能である。
【００３５】
カバーガラス１１上に光学素子１５を形成後は、図２（ｃ）に示す工程において、スペーサ１６の材料をカバーガラス１１上に堆積または、塗布し、所望の厚さのスペーサ材料層２２を形成する。その後、図２（ｄ）に示す工程において、スペーサ材料層２２を、現像や、エッチング、リフトオフなどの除去工程により、所望の形状にパターニングする。スペーサ１６はスペーサ材料をステンシルマスクなどにより、最初から所望のパターンに形成しても良い。
【００３６】
次に、図２（ｅ）に示す工程において、スペーサ１６の上にＵＶ硬化樹脂あるいは熱硬化樹脂などの接着剤２３を極微量滴下する。本工程において、上述した本実施形態の粘性材料の塗布装置を用いる。例えば、スペーサ１６上に接着剤２３の塗布幅が０．１ｍｍ以下となる塗布量が供給された長尺ヘラの先端部を接触させることにより、スペーサ１６上に接着剤２３を塗布する。
【００３７】
そして、図２（ｆ）（ｇ）に示す工程において、受光素子１４の各画素と光学素子１５の対応する領域がずれないように、カバーガラス１１とイメージセンサチップ１２をアライメントして圧着する。圧着後は、使用した樹脂がＵＶ硬化樹脂ならＵＶ照射を、熱硬化樹脂なら加熱し、樹脂を硬化させ、接着層１８を形成する。
【００３８】
以上の工程により、受光素子１４と光学素子１５の距離を１０μｍ以下に制御したまま、カバーガラス１１とイメージセンサチップ１２の接合力を向上させることができる。
【００３９】
このように本実施形態に係る固体撮像装置１においては、光学素子１５を備えたカバーガラス１１と、そのカバーガラス１１に作製された１０μｍ以下のスペーサ１６と、イメージセンサチップ１２とカバーガラス１１とをスペーサ１６上に滴下された極微量のＵＶ硬化性樹脂または熱硬化性樹脂によって接合するようにした。
【００４０】
このようにすると、スペーサ材料は、感光性の有機樹脂に限らず、金属材料やＳｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＮのような無機材料をスパッタリングや、ＣＶＤにより堆積させた薄膜でも良く、その厚みはサブミクロンから１０μｍ程度まで狙いの厚さを精度良く作ることができる。
【００４１】
次に、本実施形態の粘性材料の塗布装置による粘性材料の塗布方法について図３を参照して説明する。図３は、図２の（ｅ）工程において示された加工途中のカバーガラス１１を表したものである。本実施形態において、カバーガラス１１上に形成された、スペーサ１６上に、先端部がエッジ形状の転写ヘラ３１によって接着剤２３を転写する。転写ヘラ３１の先端部がエッジ状であるため、転写時の接着剤２３の幅を０．１ｍｍ以下とした極微量塗布が可能である。
【００４２】
なお、本実施形態においては、接着剤の線塗布を実現するために、先端部が長尺なヘラ形状の転写ヘラ３１を使用したが、本発明は線塗布を実現するためだけのものではなく、点塗布を実現するものであってもよい。本実施形態では、接着剤の対象物が固体撮像装置１であり、そのイメージセンサチップ１２を保護するためのカバーガラス１１を取り付けるために線塗布を行っている。
【００４３】
一方で、点塗布を行う場合は、エッジ状の先端部を有する、例えば針のような塗布手段を用いる構成であってもよい。そして、対象物への接着剤の塗布幅が所定長となる塗布量が供給された先端部を対象物に接触させることで点塗布を実現することができる。
【００４４】
なお、特許文献２に開示されたピン転写方法においては、所定量の高粘性材料を効率良く塗布することを目的として、転写ピンの先端部を楔状に尖らせ、先端角を５２°〜６８°として形成されている。そして、特許文献２のピン転写方法による塗布点形成による最小塗布径は０．１５ｍｍである。
【００４５】
一方、本実施形態においては、特許文献２と異なり、点塗布を行うための先端部の形状を針のように極限まで細く形成する構成とすることができるため、塗布点形成による最小塗布径を、特許文献２による場合に比べ遥かに小さい、少なくとも０．１ｍｍ以下とすることができる。なお、本実施形態において、塗布径を小さくするためには、先端部の先端角を３３°以下とすることが好ましい。
【００４６】
また、本発明の上述したエッジ状の先端部を有する構成を逸脱しない範囲においては、本実施形態の転写ヘラ３１や上記の針の例に限らず、接着剤の塗布対象である対象物の形状や状態に応じて塗布手段の形状を変更してもよい。
【００４７】
次に、上述した図３において示した加工途中のカバーガラス１１について図４を参照してさらに説明する。本実施形態においては、カバーガラス１１上の４辺に形成された、スペーサ１６上に転写ヘラ３１によって接着剤２３を転写する。使用する接着剤は、上述のようにＵＶ硬化樹脂や熱硬化樹脂などである。
【００４８】
次に、本実施形態の粘性材料の塗布装置の供給手段について図５を参照して説明する。まず、供給ステージ３３上に薄くのばした接着剤の供給層３２に、転写ヘラ３１を押下する。供給層３２の厚さは、上述したように転写量に合わせて調整することができる。なお、上述のように、塗布幅を０．１ｍｍ以下にする場合は、供給層３２の厚さは０．５ｍｍ程度にし、転写ヘラ３１に供給すると安定した線塗布が可能である。
【００４９】
次に、本実施形態の転写ヘラ３１により接着剤を対象物たるスペーサ１６上に塗布する場合に、転写ヘラ３１がズレないように位置決めする位置決め手段について図６及び図７を参照して説明する。本実施形態の位置決め手段として、例えば位置決めピン４１を使用する。
【００５０】
位置決めピン４１は、対象物たるカバーガラス１１の角部近傍に水平方向に摺動可能に当接され、かつ転写ヘラ３１の長手方向端部の幅分の間隔を空けて対向配置される。本実施形態では、カバーガラス１１の４角それぞれに、その角部を跨ぐように２つの位置決めピン４１が対向配置されている。
【００５１】
より具体的には、図６の左上の角部に位置決めピン４１ａ及び４１ｂが対向配置され、図６の右上の角部に位置決めピン４１ｃ及び４１ｄが対向配置されている。また、図６の右下の角部に位置決めピン４１ｅ及び４１ｆが対向配置され、図６の左下の角部に位置決めピン４１ｇ及び４１ｈが対向配置されている。なお、以下の説明において、カバーガラス１１上の４辺に形成されるスペーサ１６の配置領域を、それぞれ上辺領域Ａ、右辺領域Ｂ、下辺領域Ｃ、左辺領域Ｄとする。
【００５２】
そして、図示において、例えば、左辺領域Ｄに配置されたスペーサ１６に接着剤を塗布する場合は、左上の角部に転写ヘラ３１の端部の幅分の間隔を空けて対向配置された位置決めピン４１ａ及び４１ｂと、左下の角部に転写ヘラ３１の端部の幅分の間隔を空けて対向配置された位置決めピン４１ｇ及び４１ｈにより、転写ヘラ３１は、その両端部が挟み込まれるように位置決めされる。
【００５３】
つまり、図７に示すように、位置決めピン４１ａ又は４１ｇと、位置決めピン４１ｂ又は４１ｈの間を狙ってスペーサ１６へ合わせるように転写ヘラ３１を接触させることで、接着剤の線塗布を正確に行うことが可能となる。
【００５４】
左辺領域以外の領域に配されたスペーサ１６に接着剤を塗布する場合も上記と同様に行う。なお、位置決めピン４１を水平方向に摺動可能に構成することで、対象物の形状に合わせて、位置決めピン４１の位置を自由に変えることができる。なお、接着剤の塗布位置としては、装置が位置決めピン４１の位置を周知の画像処理手段によって認識する。また、本実施形態では位置決めピン４１を断面視円形状としているが、この形状に限定されないことは言うまでもない。
【００５５】
以上、上述した本実施形態によれば、先端部をエッジ状にした転写ヘラを用いて、対象物に接着剤を転写するので、線状の極微量塗布が可能となる。また、転写方式なので粘度変化の影響を受けずに、線塗布ができる。さらに、固体撮像装置に使用しているカバーガラスとイメージセンサの接着力を高め、極微量塗布によりイメージセンサ受光部汚染を防ぐことができる。さらに、粘度の違いによる塗布量変化がなく、対象物に対し所定量を線で塗布することできる転写装置及び方法を安価で実現させることができる。
【００５６】
なお、上述する各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。例えば、本実施形態においては、専ら固体撮像装置の製造における対象物への接着剤の塗布として説明したが、本実施形態の粘性材料の塗布装置及び塗布方法は、接着剤以外の粘性材料を極微量塗布する用途が見込まれる対象物の生産に応用可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１    固体撮像装置
１１    カバーガラス
１２    イメージセンサチップ
１３    マイクロレンズ
１４    受光素子
１５    光学素子
１６    スペーサ
１７    保護層
１８    接着層
１９    電極
２０    接合部
２１    材料
２２    スペーサ材料層
２３    接着剤
３１    転写ヘラ
３２    供給層
３３    供給ステージ
４１    位置決めピン
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５８】
【特許文献１】特開２０１２−１６９５２８号公報
【特許文献２】特許第４２４７８２５号公報
【図１】
2014168746.tif 000003
【図２】
2014168746.tif 000004
【図３】
2014168746.tif 000005
【図４】
2014168746.tif 000006
【図５】
2014168746.tif 000007
【図６】
2014168746.tif 000008
【図７】
2014168746.tif 000009