(57)【要約】【課題】固体撮像素子チップ（ウェーハ）とカバーガラスとで構成された固体撮像装置のカバーガラスを洗浄するにあたり、高い洗浄性能で、かつ、低コストとなるカバーガラスの洗浄方法を提供すること。【解決手段】表面に固体撮像素子が形成された固体撮像素子チップと、固体撮像素子チップに接合されるカバーガラスとが、固体撮像素子チップとカバーガラスとの間に設けられ、固体撮像素子を囲む形状の所定厚さのスペーサにより封止されてなる固体撮像装置を製造する際のカバーガラスの洗浄方法。表面にスペーサが形成されたカバーガラスを純水で洗浄する第１ウェット洗浄工程と、カバーガラスを酸素プラズマによりアッシングするドライ洗浄工程と、カバーガラスを水蒸気で洗浄する第２ウェット洗浄工程と、を備える。【選択図】      図３
2006253598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハの上面に多数の固体撮像素子を形成する工程と、
前記ウェーハに接合されるカバーガラス下面の前記固体撮像素子に対応する箇所に、個々の固体撮像素子を囲む形状の所定厚さの枠状のスペーサを形成する工程と、
前記ウェーハと前記カバーガラスとを位置合わせして前記スペーサを介して接合する工程と、
接合された前記ウェーハと前記カバーガラスとを個々の固体撮像素子に分割する工程と、
により製造される固体撮像装置の前記カバーガラスの洗浄方法において、
純水で洗浄する第１ウェット洗浄工程と、
酸素プラズマによりアッシングするドライ洗浄工程と、
水蒸気で洗浄する第２ウェット洗浄工程と、を備えることを特徴とするカバーガラスの洗浄方法。
【請求項２】
前記洗浄方法は、
表面に前記スペーサが形成された前記カバーガラスを純水で洗浄する第１ウェット洗浄工程と、
第１ウェット洗浄後の前記カバーガラスを酸素プラズマによりアッシングするドライ洗浄工程と、
ドライ洗浄後の前記カバーガラスを水蒸気で洗浄する第２ウェット洗浄工程と、
で洗浄することを特徴とする請求項１に記載のカバーガラスの洗浄方法。
【請求項３】
前記第２ウェット洗浄工程は、水蒸気のほかに高圧水を用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカバーガラスの洗浄方法。
【請求項４】
前記第２ウェット洗浄工程は、高圧水に水蒸気を混合して用いることを特徴とする請求項３に記載のカバーガラスの洗浄方法。
【請求項５】
前記第２ウェット洗浄工程は、水蒸気で洗浄した後に高圧水又は水蒸気を混合した高圧水で洗浄することを特徴とする請求項３に記載のカバーガラスの洗浄方法。
【請求項６】
前記高圧水の圧力が０．１ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項３、４、又は５のうちいずれか１項に記載のカバーガラスの洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カバーガラスの洗浄方法に関し、特に、チップサイズパッケージ（ＣＳＰ）タイプの固体撮像装置を製造する際のカバーガラスの洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラや携帯電話に用いられる、ＣＣＤやＣＭＯＳからなる固体撮像装置は、益々小型化が要求されている。このため、固体撮像素子チップ全体をセラミックス等のパッケージに気密封止した、従来の大型パッケージから、最近では、固体撮像素子チップの大きさと略等しい大きさの、チップサイズパッケージ（ＣＳＰ）タイプに移行しつつある。
【０００３】
このような中で、ウェーハ（半導体基板）上に多数形成された、各固体撮像素子の受光部を包囲する位置に対応させて、透明ガラス板にスペーサを形成するとともに、この透明ガラス板をスペーサ部分でウェーハに接着してウェーハとの間に空隙部を形成し、しかる後に透明ガラス板及びウェーハを、スクライブラインに沿ってダイシングし、個々の固体撮像装置に分離する方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００４】
このような透明ガラス板にスペーサを形成する方法としては、フォトエッチングによるのが一般的である。図７は、このスペーサを形成する工程の断面図である。図７（ａ）において、透明ガラス板に該当するカバーガラス１２の表面にスペーサ１３となるウェーハを接着剤１３Ａを介して貼り合せ、次いで、このウェーハの表面にフォトレジストＲのパターンを形成する。
【０００５】
スペーサ１３となるウェーハとしては、たとえばシリコンウェーハが使用できる。フォトレジストＲのパターンは、レジストコート、フォトマスクを使用した露光、現像、ポストべーク等の工程を経て形成される。
【０００６】
次いで、図７（ｂ）において、ドライエッチングによりスペーサ１３となるウェーハ（シリコンウェーハ）の異方性エッチングを行い、スペーサ１３のパターンを形成する。この際、接着剤１３Ａは、耐エッチング性があるので、除去されていない。
【０００７】
次いで、図７（ｃ）において、アッシングを行い、フォトレジストＲのパターン及び露出している接着剤１３Ａを除去する。このようにして、カバーガラス１２の表面にスペーサ１３のパターンが形成される。
【特許文献１】特開平７−２０２１５２号公報
【特許文献２】特開２００２−２３１９２１号公報
【特許文献３】特開２００４−６８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このようなスペーサの形成方法では、以下の不具合（欠点１〜欠点３）を生じる確率が高い。
【０００９】
欠点１として、清浄性不足が挙げられる。表面にスペーサ１３のパターンが形成されたカバーガラス１２において、撮像される画像に影響を及ぼす５μｍ以上の異物を全て除去する必要がある。ところが、上記の処理方法では、ドライエッチング残渣、環境に起因する異物等が充分には除去できず、固体撮像装置のカバーガラスとして、清浄性不足となりやすい。
【００１０】
欠点２として、接着剤跡が挙げられる。図８は、このような不具合を生じるメカニズムを説明するフロー図である。この図８は、図７に示されるカバーガラス１２のうち、個々の固体撮像素子チップの部分を拡大して示す部分断面図である。
【００１１】
このうち、図８（ａ）は、図７（ｂ）のスペーサ１３のパターンが形成されていない部分の拡大図である。図８（ａ）において、接着剤１３Ａの層の表面にあるのは、パーティクル等の異物３０、３０である。
【００１２】
図８（ｂ）において、フォトレジストＲ（図７（ｂ）参照）のパターン及び接着剤１３Ａの層の除去のためのアッシング（酸素プラズマアッシング）が行われる。ところが、図８（ｃ）に示されるように、パーティクル等の異物３０、３０があると、この異物３０、３０がアッシングの際のマスクとして作用し、この部分の接着剤１３Ａの除去が不十分となる。
【００１３】
そして、次工程である洗浄を経た後にも、残留した接着剤１３Ａが接着剤跡として残る。この接着剤跡は、固体撮像装置の品質を大きく低下させるので除去する必要があるものの、後で一般的な洗浄方法によって除去することは困難であり、大きな問題となっている。
【００１４】
欠点３として、スペーサ１３の剥離が挙げられる。既述の欠点１におけるドライエッチング残渣、環境に起因する異物等は有機物である。これに対し、有機物に作用する従来の一般的なウェット洗浄、たとえばＳＰＭ液（Ｈ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 の比率を４：１とした液）による洗浄を行うと、薬液の作用により有機物よりなるスペーサの接着剤にダメージを与え、スペーサ１３の剥離を生じやすい。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、チップサイズパッケージ（ＣＳＰ）タイプの固体撮像装置のように、固体撮像素子チップ（ウェーハ）とカバーガラスとで構成された固体撮像装置のカバーガラスを洗浄するにあたり、上記の各欠点を排除するとともに、高い洗浄性能で、かつ、低コストとなるカバーガラスの洗浄方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するために、本発明は、ウェーハの上面に多数の固体撮像素子を形成する工程と、前記ウェーハに接合されるカバーガラス下面の前記固体撮像素子に対応する箇所に、個々の固体撮像素子を囲む形状の所定厚さの枠状のスペーサを形成する工程と、前記ウェーハと前記カバーガラスとを位置合わせして前記スペーサを介して接合する工程と、接合された前記ウェーハと前記カバーガラスとを個々の固体撮像素子に分割する工程と、により製造される固体撮像装置の前記カバーガラスの洗浄方法において、純水で洗浄する第１ウェット洗浄工程と、酸素プラズマによりアッシングするドライ洗浄工程と、水蒸気で洗浄する第２ウェット洗浄工程と、を備えることを特徴とするカバーガラスの洗浄方法を提供する。
【００１７】
本発明によれば、スペーサが形成されたカバーガラスを純水で洗浄する第１ウェット洗浄工程と、酸素プラズマによりアッシングするドライ洗浄工程と、水蒸気で洗浄する第２ウェット洗浄工程との３つの方式で洗浄するので、エッチングによってスペーサが形成されたカバーガラスを高い洗浄性能で、かつ、低コストに洗浄することができる。
【００１８】
また、本発明は前記発明において、前記洗浄方法は、表面に前記スペーサが形成された前記カバーガラスを純水で洗浄する第１ウェット洗浄工程と、第１ウェット洗浄後の前記カバーガラスを酸素プラズマによりアッシングするドライ洗浄工程と、ドライ洗浄後の前記カバーガラスを水蒸気で洗浄する第２ウェット洗浄工程と、で洗浄することを特徴とするカバーガラスの洗浄方法を提供する。
【００１９】
本発明によれば、アッシングの前後にそれぞれ洗浄工程を設けたので、高い洗浄性能が得られる。特に、アッシング前の第１ウェット洗浄工程によって接着剤跡の形成要因である大きな異物を除去し、アッシング後の水蒸気で洗浄する第２ウェット洗浄工程によってアッシングで除去し切れなかったドライエッチング残渣や環境異物等の異物を全て除去することができる。
【００２０】
本発明において、前記第２ウェット洗浄工程では、水蒸気のほかに高圧水を併用して用いることでより洗浄効果を高めることができる。
【００２１】
また、本発明において、前記第２ウェット洗浄工程では、高圧水に水蒸気を混合して用いることにより、水蒸気が異物と付着面との界面に浸透して異物を剥離するよう作用し、高圧水で流し去るので洗浄性が向上し、本発明の効果を一層発揮できる。
【００２２】
また、本発明において、前記第２ウェット洗浄工程では、水蒸気で洗浄した後に高圧水又は水蒸気を混合した高圧水で洗浄することで水蒸気洗浄による効果を一層高めることができる。
【００２３】
また、本発明において、前記高圧水の圧力を０．１ＭＰａ以上とすることで、水蒸気が異物と付着面との界面に浸透して剥離し易くなった異物を容易に除去することができ、洗浄性が向上して本発明の効果を一層発揮できる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明のカバーガラスの洗浄方法によれば、スペーサが形成されたカバーガラスを純水で洗浄する第１ウェット洗浄工程と、酸素プラズマによりアッシングするドライ洗浄工程と、水蒸気で洗浄する第２ウェット洗浄工程との３つの方式で洗浄するので、エッチングによってスペーサが形成されたカバーガラスを高い洗浄性能で、かつ、低コストに洗浄することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図面に従って、本発明に係るカバーガラスの洗浄方法の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２６】
図１及び図２は、本発明に係るカバーガラスの洗浄方法が適用されるチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）タイプの固体撮像装置の外観形状を示す斜視図、及び要部断面図である。
【００２７】
固体撮像装置２１は、固体撮像素子１１Ａ、及び固体撮像素子１１Ａと電気的に接続するための複数の接続端子であるパッド１１Ｂ、１１Ｂ…が設けられた矩形状の固体撮像素子チップ１１Ｃと、固体撮像素子１１Ａを取り囲むように固体撮像素子チップ１１Ｃ上に取り付けられた枠形状のスペーサ１３と、このスペーサ１３の上に取り付けられて固体撮像素子１１Ａを封止するカバーガラス１２とからなる。
【００２８】
なお、固体撮像素子チップ１１Ｃは、後述する半導体基板（ウェーハ）が分割されたものである。また、スペーサ１３は、接着剤１３Ａを介してカバーガラス１２と、接着剤１３Ｂを介して固体撮像素子チップ１１Ｃと、それぞれ接合されている。
【００２９】
固体撮像素子１１Ａの製造には、一般的な半導体素子製造工程が適用される。固体撮像素子１１Ａは、ウェーハ（固体撮像素子チップ１１Ｃ）に形成された受光素子であるフォトダイオード、励起電圧を外部に転送する転送電極、開口部を有する遮光膜、層間絶縁膜、層間絶縁膜の上部に形成されたインナーレンズ、インナーレンズの上部に中間層を介して設けられたカラーフィルタ、カラーフィルタの上部に中間層を介して設けられたマイクロレンズ等で構成されている。
【００３０】
固体撮像素子１１Ａはこのように構成されているため、外部から入射する光がマイクロレンズ及びインナーレンズによって集光されてフォトダイオードに照射され、有効開口率が上がるようになっている。
【００３１】
パッド１１Ｂ、１１Ｂ…は、たとえば、導電性材料を用いて固体撮像素子チップ１１Ｃの上にパターン形成されている。また、パッド１１Ｂと固体撮像素子１１Ａとの間も同様にパターン形成によって配線が施されている。
【００３２】
更に、固体撮像素子チップ１１Ｃを貫通する貫通配線２４が設けられており、パッド１１Ｂと外部接続端子２６との導通が取られている。
【００３３】
分割されて多数の固体撮像素子チップ１１Ｃとなるウェーハとしては、単結晶シリコンウェーハを用いるのが一般的である。
【００３４】
スペーサ１３は、無機材料、たとえば、シリコンで形成されている。すなわち、スペーサ１３の材質としては、ウェーハ（固体撮像素子チップ１１Ｃ）及びカバーガラス１２と熱膨張係数等の物性が類似した材質が望ましい。このため、スペーサ１３の材質としては、シリコンが好適である。
【００３５】
カバーガラス１２には、ＣＣＤのフォトダイオードの破壊を防止するために、透明なα線遮蔽ガラスが用いられている。
【００３６】
次に、本発明に係るカバーガラスの洗浄方法について説明する。図７（ｃ）は、既述したように、スペーサ付きカバーガラス１２の断面図である。図３は、本発明に係るカバーガラスの洗浄方法のフロー図、及びその際のカバーガラス１２の断面図であって、図７（ｃ）のスペーサ付きカバーガラス１２のうち、個々の固体撮像素子１１Ａに対応する部分を拡大して示す図である。図４は、第１ウェット洗浄、ドライ洗浄、及び第２ウェット洗浄の条件を示す表である。
【００３７】
図３（ａ）において、ドライエッチングが行われる。このドライエッチング用の装置及び条件は、図４に示されるように、ＩＣＰ型のアッシング方式が採用され、酸素の流量は、９９．０ｓｃｃｍに調整され、プラテンの電力は、１００Ｗに設定される。ドライエッチング後のカバーガラス１２の断面は、図３（ａ）に示されるように、大きな異物Ｄ、Ｄ…と小さな異物ｄ、ｄ…が混在した状態にある。
【００３８】
次いで、図３（ｂ）において、第１ウェット洗浄が行われる。この第１ウェット洗浄は、接着剤１３Ａの層上の大きな（数十μｍ程度の）異物Ｄ、Ｄ…、すなわち、ドライエッチング残渣、環境に起因する異物等を除去する工程である。そして、図８で説明した、接着剤跡の生成を防止することを図る。
【００３９】
この第１ウェット洗浄は、純水超音波洗浄である。すなわち、洗浄液として常温（室温）の純水（超純水）が使用される。超音波の周波数は、３８ｋＨｚで、超音波の密度は０．５Ｗ／ｃｍ2 以上である。洗浄時間は、２分とする。第１ウェット洗浄後のカバーガラス１２の断面は、大きな異物Ｄ、Ｄ…が除去された状態となる。
【００４０】
次いで、図３（ｃ）において、温水（温純水）により引き上げ乾燥を行う。なお、他の公知の乾燥方法として、溶剤蒸気乾燥方法があるが、溶剤により接着剤１３Ａが溶解しやすいので好ましくない。
【００４１】
次いで、図３（ｄ）において、酸素プラズマによるドライ洗浄（アッシング）を行う。このアッシングは、スペーサ１３上のフォトレジストＲと、カバーガラス１２上の接着剤１３Ａを除去する工程である。カバーガラス１２上の接着剤１３Ａは、後工程（第２ウェット洗浄工程）で除去が困難であることより、このドライ洗浄（アッシング）において、完全に除去する必要がある。
【００４２】
このアッシング用の装置及び条件は、半導体の製造等に適用される公知の各種装置及び条件が採用できる。これにより、フォトレジストＲのパターン及び露出した接着剤１３Ａの層が除去され、カバーガラス１２の断面は、図３（ｄ）に示される状態となる。
【００４３】
次いで、図３（ｅ）において、第２ウェット洗浄を行う。この第２ウェット洗浄は水蒸気による洗浄と高圧純水による洗浄とをミックスさせたもので、酸素プラズマによる除去処理で除去しきれないドライエッチング残渣や環境異物をカバーガラス１２から浮かせて除去する工程である。
【００４４】
図５は、この第２ウエット洗浄工程で用いられる水蒸気洗浄装置を表したものである。水蒸気洗浄装置５０は、表面にスペーサが形成されたカバーガラス１２を載置して回転するワークテーブル５１、水蒸気と高圧純水とを混合してカバーガラス１２の表面に噴射する２流体混合噴射ノズル５２、流量制御バルブ５５、レギュレータ５６、ストップバルブ５７を介して２流体混合噴射ノズル５２に純水を供給する高圧純水供給装置５３、ストップバルブ５８を介して２流体混合噴射ノズル５２に水蒸気を供給する水蒸気発生手段５４等からなっている。水蒸気発生手段５４は純水タンクとヒータとを有し、ヒータで純水を熱して水蒸気を発生させる。
【００４５】
２流体混合噴射ノズル５２は、例えば図６に示すような構造を有している。即ち純水が供給される内側ノズル５２Ａと水蒸気が供給される外側ノズル５２Ｂとの２重構造になっており、外側ノズル５２Ｂからは水蒸気と高圧純水とが混合された状態で噴射される。
【００４６】
なお、内側ノズル５２Ａに高圧純水を、外側ノズル５２Ｂに水蒸気を供給することで説明したが、内側ノズル５２Ａに水蒸気を、外側ノズル５２Ｂに高圧純水を供給するようにしてもよく、その他２流体混合噴射ノズル５２としては種々の変形構造が用いられる。
【００４７】
この第２ウエット洗浄工程の洗浄条件は、図４に示されるように、水蒸気の圧力は０．１ＭＰａ〜０．５ＭＰａで、温度は１００℃〜１５０℃である。また、高圧純水は圧力が０．２ＭＰａ〜０．５ＭＰａで、水量が０〜１．０（ｌ／ｍｉｎ）である。
【００４８】
また、２流体混合噴射ノズル５２とカバーガラス１２の表面までの距離を１０ｍｍとし、洗浄時間を５分とする。高圧純水の圧力が、０．１ＭＰａより低いと異物を完全に除去できないので、０．１ＭＰａ以上必要であり、前述の０．２ＭＰａ〜０．５ＭＰａがより好ましい。
【００４９】
この第２ウエット洗浄工程では、異物に浸透した水蒸気がカバーガラス１２と異物との界面で水に変化して、異物のガラスへの固着力を低下させる。また、水蒸気と同時に高圧の純水を吹き付けることで、物理的な除去能力を持たせている。この水蒸気洗浄は、薬液を用いないのでガラスやＳｉをエッチングしないため、接着剤にダメージがなく、接着強度も低下しないのでワークダメージを気にせずに洗浄性を向上させることが可能である。
【００５０】
次に、水蒸気洗浄装置５０のワークテーブル５１を高速回転させ、載置したカバーガラス１２をスピン乾燥させる。このため、別装置にての乾燥工程を省略することができる。以上が図３（ｅ）に示す水蒸気洗浄である。この状態では各種の異物Ｄ、Ｄ…、ｄ、ｄ…が完全に除去されている。
【００５１】
なお、前述した実施の形態では、第２ウエット洗浄工程で水蒸気と高圧純水とを混合させてカバーガラス１２に噴射したが、最初にストップバルブ５７を閉状態にして高圧純水の供給を断ち水蒸気のみを噴射し、所定時間の後こんどはストップバルブ５８を閉状態にして水蒸気を断つとともにストップバルブ５７を開状態にして高圧純水を吹き付けるようにしてもよい。
【００５２】
また、最初にストップバルブ５７を閉状態にして高圧純水の供給を断ち水蒸気のみを噴射し、所定時間の後ストップバルブ５７を開状態にして水蒸気と高圧純水との混合流体を吹き付けるようにしてもよい。
【００５３】
以上説明したように、本発明のカバーガラスの洗浄方法によれば、酸素プラズマアッシングによるドライ洗浄工程の前に純水超音波洗浄による第１ウエット洗浄工程を設け、表面にスペーサ１３が形成されたカバーガラス１２を超音波を印加した純水で洗浄するので、接着剤１３Ａの表面の異物Ｄ、Ｄ…が除去できる。
【００５４】
また、酸素プラズマアッシングによるドライ洗浄工程の後に水蒸気と高圧純水による第２ウエット洗浄工程を設けたので、酸素プラズマアッシングで除去し切れなかった異物ｄがカバーガラス１２の表面より完全に除去（リフトオフ）され、固体撮像装置２１のカバーガラス１２として使用可能な、スペーサ剥がれがなく清浄な、スペーサ付きカバーガラス１２を得ることができる。                                        
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係るカバーガラスの洗浄方法が適用される固体撮像装置の斜視図
【図２】本発明に係るカバーガラスの洗浄方法が適用される固体撮像装置の要部断面図
【図３】本発明に係るカバーガラスの洗浄方法のフロー図、及びその際のカバーガラスの断面図
【図４】第１ウェット洗浄、ドライ洗浄、及び第２ウエット洗浄の条件を示す表
【図５】水蒸気洗浄装置を示す概念図
【図６】水蒸気洗浄装置の２流体混合ノズルを表す部分断面図
【図７】スペーサを形成する工程の断面図
【図８】スペーサの形成において不具合を生じるメカニズムを説明するフロー図
【符号の説明】
【００５６】
１１…ウェーハ（基板）、１１Ａ…固体撮像素子、１１Ｂ…パッド、１１Ｃ…固体撮像素子チップ、１２…カバーガラス、１３…スペーサ、１３Ａ…接着剤、２１…固体撮像装置、３０、Ｄ、ｄ…異物、５０…水蒸気洗浄装置、５２…２流体混合ノズル、Ｒ…フォトレジスト
【図１】
2006253598.tif 000003
【図２】
2006253598.tif 000004
【図３】
2006253598.tif 000005
【図４】
2006253598.tif 000006
【図５】
2006253598.tif 000007
【図６】
2006253598.tif 000008
【図７】
2006253598.tif 000009
【図８】
2006253598.tif 000010