(57)【要約】      （修正有）【課題】絶縁材料上に接合された導電性材料にドライエッチングを施して、多数並列配置された個々のパターンを形成するにあたり、パターンの側面に加工残り（フッティング）や楔状の切れ込み（ノッチング）等のエッチング異常が生じないパターン形成方法を提供すること。【解決手段】個々のパターンに対応するエッチングマスク５をパターンを形成する必要のない導電性材料１４の外周領域まで含めた全面にパターニングし、エッチングによって基板３の全面にパターンを形成する。これにより、電位勾配が急な外周領域のパターンに積極的にエッチング異常が集中させ、内側の領域を正常なエッチング領域として確保できる。【選択図】      図４
2006126500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材料上に接合された導電性材料から多数並列配置されたパターンを形成するパターン形成方法において、
前記導電性材料の表面にフォトリソグラフィ技術によって多数並列配置された前記パターンに対応するエッチングマスクを形成する工程と、
前記エッチングマスクが形成された導電性材料にドライエッチングを施して、前記導電性材料から多数並列配置されたパターンを形成するエッチング工程とを有し、
前記エッチングマスクを前記パターンを形成する必要のない導電性材料の外周領域まで全面に形成したことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
絶縁材料上に接合された導電性材料から多数並列配置されたパターンを形成するパターン形成方法において、
前記導電性材料の表面にフォトリソグラフィ技術によって多数並列配置された前記パターンに対応するエッチングマスクを形成する工程と、
前記エッチングマスクが形成された導電性材料にドライエッチングを施して、前記導電性材料から多数並列配置されたパターンを形成するエッチング工程とを有し、
前記導電性材料の外周領域にはいかなる形状のエッチングマスクも設けず、外周領域を除いたその内側に前記パターンに対応するエッチングマスクを形成したことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
前記絶縁材料が固体撮像装置を構成するカバーガラスであり、前記導電性材料から形成されたパターンが前記カバーガラス上に形成され固体撮像素子を包囲する枠状のスペーサであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン形成方法に関し、特に絶縁材料上に導電性材料からなる孤立パターンをドライエッチングで多数並列して形成するパターン形成方法に関する。
【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、図７に示すように、ウェーハ（半導体基板）２上に多数の固体撮像素子２Ａを形成し、一方、透明材料からなる封止部材（カバーガラス）３に固体撮像素子２Ａの受光エリアを囲う枠部（スペーサ）４を多数一体形成し、この封止部材（カバーガラス）３を枠部（スペーサ）４を介してウェーハ２に接合して、各固体撮像素子２Ａの受光エリアを密閉し、図７（ａ）に示すような固体撮像装置１０がウェーハレベルで多数形成された積層体を製造し、次に、図７（ｂ）に示すように、この積層体を個々の固体撮像装置１０に分割することによって、固体撮像装置１０をウェーハレベルで一括製造する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。なお、図７において、２Ｂは外部との接続配線を行うための電極である。
【０００４】
カバーガラス３にスペーサ４を多数形成する方法は、先ずカバーガラス３にシリコン板１４を接着剤等で接合する。次いで、図８（ａ）に示すように、シリコン板１４上にフォトリソグラフィ技術を用いて加工すべきスペーサ４のパターンを描画してエッチングマスク５を形成する。次に、このシリコン板１４にドライエッチングを施してシリコン板１４の厚さ分の貫通加工をし、図８（ｂ）に示すように、カバーガラス３上にスペーサ４を多数一体形成する。次に、アッシングによってスペーサ４上のエッチングマスク５を除去し、図８（ｃ）及び図９に示すようなスペーサ付のカバーガラス３を製造する。
【０００５】
カバーガラス３は、図９に示すように、多数の固体撮像素子２Ａが形成されるウェーハ（半導体基板）２と同じ直径の円盤状であり、最外周には後工程で個々の固体撮像装置１０に分割するダイシング時の剛性を確保するために、円周に沿って十分な幅を有するリング６がパターニングされ、その内部にスペーサ４が多数並列配置されている。
【特許文献１】特開２００２−２３１９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、絶縁材料であるカバーガラス３上に導電性材料であるシリコン板１４が積層され、これを貫通加工し、加工終了時にはシリコン部材であるスペーサ４がカバーガラス３上に夫々孤立して形成されている。
【０００７】
この貫通加工をドライエッチングで行った場合、円盤状のカバーガラス３の外周部から内側に向かって３周程度まで、全周に渡って、シリコン部材からなるスペーサ４の側壁にエッチング異常が発生する。
【０００８】
即ち、枠状のスペーサ４の１側壁を断面で見た場合、図１０に示すように、円盤状のカバーガラス３の中心寄りの側面足元にシリコン部材の加工残り（フッティングと称される。）が発生し、円盤状のカバーガラス３の外周寄りの側面には楔状の鋭い切れ込み（ノッチングと称される。）が発生する。
【０００９】
このエッチング異常は以下の理由によるものと考えられる。ドライエッチングはプラズマ加工であり、電子、イオンが加工に深く関わる。本加工ではカバーガラス３上に接合したシリコン板１４を貫通加工するが、加工が終了すると各シリコン部材からなるスペーサ４は孤立した状態すなわち互いに絶縁された状態になる。各シリコン部材からなるスペーサ４は絶縁材料であるカバーガラス３上に形成されているため、プラズマ加工中に帯電した電子は開放されず、図１１に示すように、各シリコン部材からなるスペーサ４に蓄積されることになる。
【００１０】
また、一般的なプラズマ発生装置ではプラズマ強度は被加工物の面上に必ずしも均一ではなく、中央部が外周部より強くなっていることが多い。このため、カバーガラス３上の各シリコン部材からなるスペーサ４には等電位で電子が蓄積されるのではなく、図１２及び図１３に示すように、同心円状にかつ外周に近くなるほど電位勾配が顕著になる。
【００１１】
図１２は、孤立した導電性パターン間に電位差が集中する様子を概念的に表わしたもので、図１３は、孤立した導電性パターン間の電位差をグラフで表わしたもので端部にいくほど電位差大きくなっている。
【００１２】
このため、プラズマ発生装置から照射されたイオンは、カバーガラス３に対して直角にあたってシリコン層をエッチング加工するのではなく、図１４に示すように、僅かながらカバーガラス３の中心に向かうように歪曲される。この歪曲の度合は面内電位勾配に対応することになり、カバーガラス３の最外周が最も強く、中心に向かうにつれて弱まっていく。
【００１３】
この歪曲により、図１０及び図１４に示すように、外周部の各シリコン部材の両側面に、中心寄りの側面足元にはシリコン部材の加工残り（フッティング）が発生し、外周寄りの側面には楔状の鋭い切れ込み（ノッチング）が発生する。なお、これらのエッチング異常は、エッチングの処方を種々変えて最適化を試みても解消できないものと考えられている。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、絶縁材料上に接合された導電性材料にドライエッチングを施して、多数並列配置された個々のパターンを形成するにあたり、パターンの側面に加工残り（フッティング）や楔状の切れ込み（ノッチング）等のエッチング異常が生じないパターン形成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】
【００１５】
本発明は、前記目的を達成するために、絶縁材料上に接合された導電性材料から多数並列配置されたパターンを形成するパターン形成方法において、前記導電性材料の表面にフォトリソグラフィ技術によって多数並列配置された前記パターンに対応するエッチングマスクを形成する工程と、前記エッチングマスクが形成された導電性材料にドライエッチングを施して、前記導電性材料から多数並列配置されたパターンを形成するエッチング工程とを有し、前記エッチングマスクを前記パターンを形成する必要のない導電性材料の外周領域まで全面に形成したことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、エッチングマスクがパターンを形成する必要のない導電性材料の外周領域まで全面にパターニングされているので、エッチングによって導電性材料の外周領域も含めた全面にパターンが形成される。ところで、導電性材料の外周領域はドライエッチングのプラズマ加工中に帯電する電子による面内電位勾配が急で、照射イオンが歪曲されるので、部材の側面に加工残り（フッティング）や楔状の切れ込み（ノッチング）等のエッチング異常が発生する。しかし、この導電性材料の外周領域は部材を形成する必要のない領域であり、外周領域のパターンに積極的にエッチング異常を集中させることによりこれより内側の領域を正常なエッチング領域として確保することができる。
【００１７】
また本発明は、絶縁材料上に接合された導電性材料から多数並列配置されたパターンを形成するパターン形成方法において、前記導電性材料の表面にフォトリソグラフィ技術によって多数並列配置された前記パターンに対応するエッチングマスクを形成する工程と、前記エッチングマスクが形成された導電性材料にドライエッチングを施して、前記導電性材料から多数並列配置されたパターンを形成するエッチング工程とを有し、前記導電性材料の外周領域にはいかなる形状のエッチングマスクも設けず、外周領域を除いたその内側に前記パターンに対応するエッチングマスクを形成したことを特徴とする。
【００１８】
これによれば、導電性材料の外周領域を除いたその内側にパターンに対応するエッチングマスクがパターニングされ、導電性材料の外周領域にはいかなるマスクパターンも設けられていないので、ドライエッチングのプラズマ加工中に帯電する電子による面内電位勾配が急な外周領域にはパターンが形成されず、電位勾配の緩やかな領域のみにパターンが形成されるので、照射イオンの歪曲によるパターンの側面に加工残り（フッティング）や楔状の切れ込み（ノッチング）等のエッチング異常が発生することがない。
【００１９】
更に本発明は、前記発明において、前記絶縁材料が固体撮像装置を構成するカバーガラスであり、前記導電性材料から形成されたパターンが前記カバーガラス上に形成され固体撮像素子を包囲する枠状のスペーサであることを特徴とする。
【００２０】
これによれば、固体撮像装置に組込まれ固体撮像素子を封止するカバーガラスに形状誤差のないスペーサを形成することができ、固体撮像装置製造の歩留まりを向上することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明のパターン形成方法によれば、絶縁材料上に接合された導電性材料にドライエッチングを施して、多数並列配置された個々のパターンを形成するにあたり、個々のパターンに対応するエッチングマスクが部材を形成する必要のない導電性材料の外周領域まで全面にパターニングされているので、ドライエッチングのプラズマ加工中に帯電する電子による面内電位勾配の急な外周領域にまでパターンを形成することができ、この外周領域のパターンにエッチング異常を積極的に集中させ、これより内側の領域を正常なエッチング領域として確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下添付図面に従って、本発明に係るパターン形成方法の好ましい実施の形態について詳説する。各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。なお、以下に説明する実施の形態では、固体撮像装置のカバーガラスにスペーサを形成する工程に本発明のパターン形成方法を適用させた例として説明する。
【００２３】
前述したように、固体撮像装置１０に組込まれるスペーサ付のカバーガラス３では、最初に絶縁材料である円盤状のカバーガラス３の表面に導電性材料であるシリコン板１４を接合し、次にシリコン板１４を砥石で研削して１００μｍ程度まで薄くした部材（以下基板と称する）にスペーサ４のパターンを形成する。
【００２４】
カバーガラス３は、固体撮像素子２Ａがシリコン単結晶からなるウェーハ２に形成されることから、熱膨張係数がシリコンに近い透明ガラス、例えば、「パイレックス（登録商標）ガラス」等が用いられ、その厚さは、例えば５００μｍ程度である。
【００２５】
スペーサ４の基材であるシリコン板１４は、無機材料で、ウェーハ２及びカバーガラス３と熱膨張係数等の物性が類似した材質が望ましいため、例えば多結晶シリコンが用いられる。
【００２６】
また、カバーガラス３とシリコン板１４との接合は接着剤を用いて両者を接着する。なお、この接合は、接着剤等を使用しない陽極接合やフュージョン接合等を用いてもよい。
【００２７】
次に、カバーガラス３にシリコン板１４が接合された基板に、多数並列配置されたパターンであるスペーサ４を形成する方法について説明する。
【００２８】
図１は、本発明のパターン形成方法の工程の流れを表わすフローチャートで、図２はその説明図ある。先ず、基板の表面にフォトレジストを塗布する。フォトレジストの塗布は、スピンコート法を用い、基板表面にネガ型フォトレジストを均一に塗布し、その後ベーキング炉中で塗布されたフォトレジストをベーキングする（ステップＳ１）。図２（ａ）はこの状態を表わしている。
【００２９】
次に、フォトマスクを用いて基板表面のフォトレジストを露光する（ステップＳ２）。図２（ｂ）はこの状態を表わしている。この時用いるフォトマスク２１には図３に示すようなマスクパターンが形成されている。即ち図３に示すように、透明ガラス板からなるフォトマスク２１には、後出する基板に形成するエッチングマスク５と同一パターンのマスク２１Ａが形成されている。
【００３０】
このマスク２１Ａは、図３に示すように、多数並列配置され固体撮像素子２Ａを囲む枠径状のスペーサ４に対応するエッチングマスクのマスク５Ａ、５Ａ、・・・でなっており、透明ガラス板の外周部も含めた全面に形成されている。
【００３１】
次に、露光された基板を現像して、基板表面にエッチングマスク５を形成する（ステップＳ３）。図２（ｃ）はこの状態を表わしており、基板のシリコン板１４の表面には全面にエッチングマスク５、５、・・・が形成されている。
【００３２】
図４は、このようにして全面に多数並列配置されたパターンであるスペーサ４に対応するエッチングマスク５、５、・・・が形成された基板を表わしている。
【００３３】
次に、シリコン板１４の表面にエッチングマスク５が形成されたカバーガラス３をドライエッチング装置内に収納し、最初に等方性エッチングを施してエッチングマスク５の下部までサイドエッチング（アンダカットとも称する）させ、スペーサ４の端部のエッジを面取りする。この面取り部は、後の工程でスペーサ４とウェーハ２とを接着する時に、はみ出した接着剤をここに収納させ、固体撮像素子２Ａの受光部まで流れ出さないようにするためのものである。
【００３４】
所定の時間等方性エッチングを行った後、残りのシリコン板１４を異方性エッチング、又はより垂直性に優れたＢｏｓｃｈプロセスを用いたエッチングを施してシリコン板１４の全厚さに渡って除去加工する（ステップＳ４）。図２（ｄ）はこの状態を表わしている。
【００３５】
この時、個々のスペーサ４が孤立しているので、カバーガラス３の最外周から内側に向かった領域の２列程のスペーサ４、４、…は、シリコン板１４の面内電位差が大きいためドライエッチング装置のプラズマ発生器から照射されるイオンがカバーガラス３の中心に向かって歪曲する現象が発生し、スペーサ４の側面に加工残り（フッティング）や楔状の切れ込み（ノッチング）等のエッチング異常が発生する。
【００３６】
しかしこの領域は、本来パターンを形成する必要のない領域であるので、エッチング異常が発生しても構わない。むしろ、この元々パターンを形成する必要のない領域のパターンにエッチング異常を積極的に発生させることによって、それより内側の領域を正常なエッチング領域として確保することができ、カバーガラス１枚あたりの本来必要な領域における良品スペーサの歩留まりを向上することができる。
【００３７】
なお、ドライエッチング装置としては、反応性ガスプラズマを利用したドライエッチング装置で、プラズマエッチング装置や反応性イオンエッチング装置等が用いられる。
【００３８】
最後にエッチングマスク５、５、・・・をアッシングしてスペーサ４、４、・・・上から除去する（ステップＳ５）。図２（ｅ）はこの状態を表わしており、カバーガラス３上にシリコンからなる個々のパターンとしての枠形状のスペーサ４、４、・・・が多数並列配置されている。
【００３９】
図５は、このようにして表面に多数並列して個々のパターンが形成されたカバーガラス３を表わす平面図である。前述の図４に示したエッチングマスクのパターン図と同一パターンが形成されている。
【００４０】
[ 比較例 ]
直径１５０ｍｍのウェーハで５ｍｍ角の固体撮像素子チップに対応させたスペーサ付のカバーガラス３を製造する場合、従来のパターン形成方法を用いた時は外周２周分のスペーサ４が不良品で、良品スペーサの得率（歩留まり）は７２％であった。
【００４１】
これに対し、本発明のパターン形成方法を用いた時の、本来必要な領域における良品スペーサの得率（歩留まり）は１００％であった。
【００４２】
次に、本発明の別発明の実施形態について説明する。図６は、本発明の別発明のパターン形成方法によって製作されたカバーガラス３を示す平面図である。図６に示すように、カバーガラス３の最外周部の従来はリング６を形成していた外周領域３Ａ（図６の２点鎖線より外側の領域）には、リング６もスペーサ４も何も形成せず、その外周領域３Ａの内側のみにスペーサ４が多数形成されている。
【００４３】
この別発明の実施形態におけるスペーサ４が形成されたカバーガラス３の製造方法も、前述の実施の形態と同じ工程であり、説明は省略する。
【００４４】
この別発明の実施形態では、導電性材料であるシリコン板１４の外周領域３Ａにはエッチングマスク５が設けられていないので、ドライエッチングのプラズマ加工中に帯電する電子による面内電位勾配が急な外周領域３Ａにはスペーサ４が形成されず、電位勾配の緩やかな領域のみにスペーサ４が形成されるので、照射イオンの歪曲によりスペーサ４の側面に加工残り（フッティング）や楔状の切れ込み（ノッチング）等のエッチング異常が発生することがない。このため、正しい形状のスペーサ４、４、…を形成することができる。
【００４５】
この別発明の実施形態を前述の直径１５０ｍｍのウェーハで５ｍｍ角の固体撮像素子チップに対応させたスペーサ付のカバーガラス３を製造する場合に適応させたときも、良品スペーサの得率（歩留まり）は１００％であった。
【００４６】
なお、前述の別発明におけるリング６もスペーサ４も何も形成しない外周領域３Ａの範囲は、カバーガラス３の直径、スペーサ４の寸法、及び使用するドライエッチング装置の特性等に応じて適宜設定される。
【００４７】
以上説明したように、本発明によれば、絶縁材料上に接合された導電性材料にドライエッチングを施して、多数並列配置された個々のパターンを形成するにあたり、個々のパターンに対応するエッチングマスクがパターンを形成する必要のない導電性材料の外周領域まで全面にパターニングされているので、ドライエッチングのプラズマ加工中に帯電する電子による面内電位勾配の急な外周領域にまで部材を形成することができ、この外周領域の部材に電位勾配によって照射イオンが歪曲されることで生じるエッチング異常を積極的に集中させ、これより内側の領域を正常なエッチング領域として確保することができる。
【００４８】
また、本発明の別発明では、絶縁材料上に接合された導電性材料にドライエッチングを施して、多数並列配置された個々のパターンを形成するにあたり、導電性材料の外周領域を除いたその内側にのみパターンに対応するエッチングマスクがパターニングされ、導電性材料の外周領域にはいかなるマスクパターンも設けられていないので、ドライエッチングのプラズマ加工中に帯電する電子による面内電位勾配が急な外周領域にはパターンが形成されず、電位勾配の緩やかな領域のみにパターンが形成されるので、照射イオンの歪曲によるエッチング異常が発生することがない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態に係るパターン形成方法のフローチャート
【図２】本発明の実施の形態に係るパターン形成方法の説明図
【図３】本発明の実施の形態で用いるフォトマスクの平面図
【図４】シリコン板１４上のエッチングマスクを表わす平面図
【図５】本発明を用いて多数のパターンが並列して形成された基板を表わす平面図
【図６】別発明の実施形態を説明するための平面図
【図７】ウェーハレベルＣＳＰ型固体撮像装置の製造方法の説明図
【図８】スペーサ付カバーガラスの製造方法の説明図
【図９】従来のパターン部材形成方法で製造されたスペーサ付カバーガラスの平面図
【図１０】エッチング異常を説明する概念図
【図１１】カバーガラス上の電位差を説明する概念図
【図１２】電位差発生メカニズムを説明する概念図
【図１３】パターン間の電位差を表わすグラフ
【図１４】照射イオンの歪曲を説明する概念図
【符号の説明】
【００５０】
２…ウェーハ（半導体基板）、２Ａ…固体撮像素子、３…カバーガラス（絶縁材料）、３Ａ…外周領域、４…スペーサ（パターン）、５…エッチングマスク、６…リング、１０…固体撮像装置、１４…シリコン板（導電性材料）
【図１】
2006126500.tif 000003
【図２】
2006126500.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2006126500.tif 000013
【図１２】
2006126500.tif 000014
【図１３】
2006126500.tif 000015
【図１４】
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