JP4596323B2 - スペーサ付カバーガラスの洗浄方法 - Google Patents

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Description

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スペーサ付カバーガラスの洗浄方法に関する。
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。
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又は特許文献2参照。)。
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、ドライ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ガラス基板であるカバーガラス12の表面にスペーサ13となるスペーサ基材を接着剤13Aを介して貼り合せ、次いで、このスペーサ基材の表面にエッチングマスクとしてのフォトレジストRのパターンを形成する。
スペーサ13となるスペーサ基材としては、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。
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となるスペーサ基材(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。
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。
特開平7−202152号公報 特開2002−231921号公報
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。
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。
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。
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。
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。このアッシングにおいては、酸素プラズマによる接着剤13Aの水平方向侵食を防ぐために異方性の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。
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。
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(H2SO4 :H22 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。
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。
前記目的を達成するために、本発明は、固体撮像装置に組み込まれるスペーサ付カバーガラスの洗浄方法であって、前記スペーサ付カバーガラスは、ガラス基板にスペーサ基材を接着剤で貼付する工程と、スペーサ基材にフォトレジストを塗布する工程と、フォトマスクを用いてフォトレジストを露光及び現像してスペーサ基材上に前記スペーサに対応したエッチングマスクを形成する工程と、スペーサ基材をドライエッチングしてガラス基板上にスペーサを形成する工程と、を含む工程によって製造されたものであり、前記ドライエッチング後に行うドライ洗浄工程と、ドライ洗浄工程の後に行う拭き取り洗浄工程と、拭き取り洗浄工程の後に行う第1ウェット洗浄工程と、第1ウェット洗浄工程の後に行う第2ウェット洗浄工程と、によって前記ドライエッチング後のスペーサ付カバーガラスを洗浄することを特徴とするスペーサ付カバーガラスの洗浄方法を提供する。
本発明において、前記ドライ洗浄工程は、前記ドライエッチング後の前記スペーサ上のエッチングマスク及び前記ガラス基板上に露出した接着剤を酸素プラズマによりアッシングして除去する工程であり、前記拭き取り洗浄工程は、有機溶剤を用いて前記スペーサ付カバーガラスのスペーサが形成されていない外表面側に付着している異物を拭き取り除去する工程であり、前記第1ウェット洗浄工程は、前記酸素プラズマによるアッシングで除去しきれないドライエッチング残渣や環境異物をAPM洗浄液を用いて前記ガラス基板から浮遊させるAPM洗浄の工程であり、前記第2ウェット洗浄工程は、純水超音波洗浄により異物を除去する工程であることを特徴とする。
本発明によれば、アッシングの後に有機溶剤による拭き取り洗浄工程とそれに続くウェット洗浄工程を設けたので、高い洗浄性能が得られる。特に、APM洗浄液を使用することにより、ガラス表面のゼータ電位が負の大きな値をとるため、異物の再付着が少ない。
また、本発明において、前記酸素プラズマによるアッシングは等方性アッシングとし、前記接着剤の水平方向アッシング量を5〜15μmに制御するのが好ましい。等方性のアッシングを行うことによって、酸素プラズマが異物の下にも回り込むので、異物の下の接着剤も全て除去される。また、接着剤の水平方向アッシング量を5〜15μmに制御することにより、スペーサの剥がれを防止できる。
また、本発明において、前記有機溶剤を用いた拭き取り洗浄工程では、無塵布に有機溶剤を染みこませ、前記スペーサ付カバーガラスの外表面側を少なくとも5回拭き取ること
が好ましい。これにより、スペーサ付カバーガラスの外表面側に付着している異物の大半を除去することができ、拭き取りで細分化されて残った異物は後工程のウェット洗浄で容易に除去することができる。
また、本発明において、前記APM洗浄の工程では、薬液温度を20〜45℃とし、950KHz以上の超音波振動の印加を併用することが好ましい。薬液温度を20〜45℃とすることにより、接着剤のダメージ低減と洗浄性の両立が可能となり、また950KHz以上の高周波の超音波振動を併用することで洗浄性が一層向上し、本発明の効果を一層発揮できる。
また、本発明において、前記APM洗浄の薬液成分であるNH4OH、H22、H2Oの容積配合比を、1/20≦H22/H2O≦1/3、かつ1/10≦NH4OH/H22≦1/3とすることが好ましい。このような配合比とすることにより、ガラスに比べスペーサとしてのシリコンのエッチングレートを低くでき、これによりスペーサのアンダーカットを小さくできる。
また、本発明において、前記純水超音波洗浄により異物を除去する工程では、50KHz以下の低周波振動を印加し、純水温度を20〜35℃とすることが好ましい。50KHz以下の低周波の超音波振動は、付着力の強い数10μm程度の大きな異物の除去に特に効果的であり、APM液による洗浄で除去しきれなかった異物の除去が容易に行える。また、純水温度を20〜35℃とすることにより、接着剤のダメージ低減と洗浄性の両立が可能となる。更に、純水を用いるため、APM洗浄の後に必要なリンス工程が不要になる。
また、本発明において、前記第2ウェット洗浄工程の後に、温水引き上げ乾燥工程を設け、乾燥槽の水温を20〜35℃とすることが好ましい。接着剤はIPA(イソプロピルアルコール)等の溶剤に溶けやすく、溶剤を使用した乾燥方法は好ましくないが、本発明は温水乾燥であるため接着剤の溶解がなく、また、水温を20〜35℃としているので、接着剤のダメージ低減と洗浄性の両立が可能である。
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、等方性アッシングを行うので接着剤残りが生じず、またアッシングの後に有機溶剤による拭き取り洗浄工程とそれに続くウェット洗浄工程を設けたので、高い洗浄性能が得られる。特に、APM洗浄液を使用することにより、ガラス表面のゼータ電位が負の大きな値をとるため、異物の再付着が少ない。
以下、添付図面に従って、本発明に係るスペーサ付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。
図1及び図2は、本発明に係るスペーサ付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。
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。
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。
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。
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。
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の上に薄膜形成法により形成されている。また、パッド11Bと固体撮像素子11Aとの間も同様に薄膜形成法によって配線が施されている。
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。
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。
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。
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。
次に、本発明に係るスペーサ付カバーガラスの洗浄方法について説明する。なお、説明の都合上、カバーガラスとしてのガラス基板もスペーサ付カバーガラスも、どちらも同一の番号12を付している。また、スペーサ付カバーガラス12を単にカバーガラス12と称することがある。
図7(c)は、既述したように、スペーサ付カバーガラス12の断面図である。図3は、本発明に係るスペーサ付カバーガラスの洗浄方法のフロー図、及びその際のスペーサ付カバーガラス12の断面図であって、図7(c)のスペーサ付カバーガラス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、ドライ洗浄と第1ウェット洗浄及び第2ウェット洗浄の条件を示す表である。
図3(a)において、スペーサ基材13(説明の都合上、スペーサと同一の番号を付している)に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、半導体装置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、カバーガラス12上にスペーサ13が形成される。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。
次いで、図3(b)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1ウェット洗浄工程及び第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。
図4に示されるように、アッシングの方式はバレル型のアッシング装置を用いた垂直方向及び水平方向の両方向にアッシングが進行する等方性アッシング方式が採用される。また、酸素の流量は、400sccmに調整され、高周波電源の出力は、600Wに設定される。
図5に等方性アッシングの作用図を示す。図5(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5(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d、dである。
図5(b)において、フォトレジストRのパターン及び接着剤13Aの層の除去のため酸素プラズマアッシングが行われる。このアッシングにおいては、前述したように、等方性のアッシングが行われるため、異物d、dがアッシングの際のマスクとして作用することがなく図5(c)に示されるように、異物d、dの下の接着剤13Aも除去される。
このような作用により、図3(b)に示すように、異物D、dの下のフォトレジストRや接着剤13Aもアッシングされる。この時、接着剤13Aの水平方向アッシング量を5〜15μmに制御する。
接着剤13Aの水平方向アッシング量が5μmに満たないと、接着剤13Aの層を完全に除去することができない。また、接着剤13Aの水平方向アッシング量が15μmを超えた場合は、スペーサ13の接着面積が減少し、接着強度が不足してスペーサ剥離の原因となる。
このアッシング工程により、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(b)に示される状態となる(ドライ洗浄工程)。
次に、カバーガラス12のスペーサ13が形成されていない側の表面(外表面と称することとする)を有機溶剤で拭き取る。このカバーガラス12の外表面にも環境異物としての大きな異物D、D、…が付着している。これを有機溶剤(例えば、アルコール等)を べンコット(商品名)等の無塵布に染みこませ、カバーガラス12の外表面側を少なくとも5回拭き取る。
拭き取り回数が5回に満たないと異物D、D…を満足に除去できないため、5回以上が好ましい。これにより、カバーガラス12の外表面に付着していた大きな(数十μm程度の)異物D、D…は大部分が除去され、一部の異物D、D…が、図3(c)に示すように、細分化されて小さな異物d、d、…になる。この細分化された小さな異物d、d、…は、後工程のウェット洗浄工程で容易に除去可能である(拭き取り洗浄工程)。
次いで、図3(d)において、第1ウェット洗浄工程であるAPM洗浄液を使用した洗浄(APM洗浄)を行う。この第1ウェット洗浄工程は、前工程(ドライ洗浄)で除去できなかったドライエッチング残渣、環境に起因する異物等をカバーガラス12の表面から浮かせることを目的とする。すなわち、APM洗浄液によりカバーガラス12の表面をライトエッチングし、異物d、d、…とガラスとの固着力を弱め、除去しやすくする。
APM洗浄液(Ammonia−Hydrogen Peroxide Mixture)とは、米国RCA社が提唱したSiウェーハの洗浄法(RCA洗浄)に使用される洗浄液であり、アンモニア:過酸化水素:水の容積配合比を所定の値とした液である。この洗浄法は、有機性汚れ、及び付着粒子の除去に優れた洗浄法とされている。
好適な洗浄の条件の例が図4に示されている。すなわち、APM洗浄液としてアンモニア:過酸化水素:水の容積配合比=1:4:20とし、20〜45℃に温度管理する。そして印加する超音波の周波数は、950kHzで、超音波の密度は0.3W/cm2 である。洗浄時間は、10分とする。
APM洗浄液の温度が20℃に満たないと洗浄効果が低く、エッチング残渣や環境異物が多く残ってしまう。また、APM洗浄液の温度が45℃を超えた場合は、接着剤13Aにダメージが生じ、接着力が低減する。
本発明の特徴の一つは、既述ように、APM洗浄液のアンモニアと過酸化水素との容積配合比を1/10≦NH4OH/H22≦1/3(即ち、アンモニア:過酸化水素=10〜34:100)とするとともに、APM液の過酸化水素と水との容積配合比を1/20≦H22/H2O≦1/3(即ち、過酸化水素:水=5〜34:100)とすることにある。
通常のRCA洗浄におけるAPM洗浄液は、アンモニア:過酸化水素:水の容積配合比=1:1〜2:5〜7とするが、本発明においては、上記の値を採用した。このような配合比とすることにより、スペーサ13としてのシリコンのエッチングレートをガラスのエッチングレートに比べて低くでき、これによりスペーサ13のアンダーカットを小さくできる。この詳細については、後述する。
なお、第1ウェット洗浄工程において、既述したように、950kHzの高周波の超音波を併用することにより、サイズが数μm程度の比較的小さな異物dを除去する効果も得られる。また、薬液温度を20〜35℃の低温とすることで、接着剤のダメージ低減と洗浄性の両立を図ることができる。
この第1ウェット洗浄工程によって、図3(d)に示すように、異物d、d、…はほとんど除去され、僅かな小さな異物dが残っている状態になる(第1ウェット洗浄工程)。
次いで、図3(e)において、純水超音波洗浄が行われるこの純水超音波洗浄は、APM洗浄液による洗浄で除去しきれなかった小さな異物dを除去する工程である。
この好適な洗浄の条件の例が図4に示される。すなわち、洗浄液として20〜35℃の純水(超純水)が使用される。純水の温度が20℃に満たないと洗浄効果が低く、異物が残ってしまう。また、純水の温度が35℃を超えた場合は、接着剤13Aのダメージが大きくなり、接着力が低減する。接着剤13Aのダメージ低減と洗浄性の両立を図るために、純水温度を20〜35℃とするのが好ましい。
また、超音波の周波数は、38kHzで、超音波の密度は0.9W/cm2 である。洗浄時間は、10分とする。このような低周波数の超音波振動は、付着力が強い大きな異物Dの除去にも効果的である。そのため、超音波の周波数は50kHz以下の低周波数とすることが好ましい。また、純水(超純水)を使用することにより、この後にリンス工程を不要にできる。
このような工程を加えることにより、APM洗浄液による洗浄で除去しきれなかった小さな異物dの除去も容易に行える(第2ウェット洗浄工程)。
次いで、図3(f)において、温純水乾燥による引き上げ乾燥が行われる。この時の温純水の温度は、接着剤13Aのダメージ低減と乾燥性の両立を図るために、20〜35℃とするのが好ましい(温水引き上げ乾燥工程)。洗浄終了時の状態が図3(g)に示されている。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。
次に、本発明に係るカバーガラスの洗浄方法の作用について説明する。特に、APM洗浄液としてのアンモニア:過酸化水素:水の容積配合比、及び、APM洗浄後の純水超音波洗浄(図3(e))の有無が及ぼす、異物D、D…、d、d…の除去性及びスペーサ13の接着強度の関係について説明する。
本発明では、ドライ洗浄工程としての酸素プラズマによるアッシング処理を異方性アッシングではなく等方性アッシングで行う。このため、異物D、D…、d、d…がアッシング時のマスクとして作用することがなく、異物D、D…、d、dの下のフォトレジストRのパターン及び接着剤13Aもアッシングされて除去される。
次に、拭き取り洗浄工程で有機溶剤を含浸させた無塵布でカバーガラス12のスペーサ13が形成されていない外表面側を5回以上拭き取る。これにより、カバーガラス12の外表面に付着していた大きな異物D、D…がほとんど除去され、除去されなかった異物Dも細分化され、次工程のウェット洗浄工程で容易に除去されるようになる。
次に、第1ウェット洗浄工程のAPM洗浄と第2ウェット洗浄工程の純水超音波洗浄の作用について説明する。図6は、乾燥工程を終了した後の、図3(g)に示されるカバーガラス12の拡大断面図であり、既述の図7(c)に相当する。
このうち、図6(a)は、APM洗浄液としてアンモニア:過酸化水素:水の容積配合比=1:1:5(従って、NH4OH/H22>1/3)とし、APM洗浄後の純水超音波洗浄(図3(e))を割愛した条件のものである。
図6(b)は、APM洗浄液としてアンモニア:過酸化水素:水の容積配合比=1:4:20(従って、NH4OH/H22≦1/3)とし、APM洗浄後の純水超音波洗浄(図3(e))を行った図3のフロー及び図4の条件のとおりのものである。
図6(a)においては、APM洗浄液によるスペーサ13(シリコン)のエッチングレートが大きいので、スペーサ13のアンダーカットの量も大きい。また、APM洗浄液によるカバーガラス12のエッチングレートは、シリコン程ではないが、所定量あり、カバーガラス12には所定量のアンダーカットが生じている。
その結果、スペーサ側実質接着剤幅と、ガラス側実質接着剤幅は、図6(a)の矢印に示される幅になっている。したがって、このようなスペーサ13のアンダーカットにより、スペーサ13と接着剤13Aとの接着面積が減少し、スペーサ13の剥離による欠損を生じやすい。
なお、APM洗浄液によるカバーガラス12のエッチング量(エッチングレート×処理時間)が所定量あることにより、異物d、d…がカバーガラス12の表面より除去(リフトオフ)されることになる。
図6(b)においては、APM洗浄液によるスペーサ13(シリコン)のエッチングレートが小さくなり、スペーサ13のアンダーカットの量も小さくなる。また、APM液によるカバーガラス12のエッチングレートは、図6(a)の条件より小さくなるが、その分、処理時間が長く採られており、エッチング量は図6(a)の条件と略同等である。したがって、カバーガラス12のアンダーカットの量も図6(a)の条件と略同等である。
その結果、スペーサ側実質接着剤幅と、ガラス側実質接着剤幅は、図6(b)の矢印に示される幅になっており、図6(a)の条件より広幅になっている。したがって、スペーサ13のアンダーカットにより、スペーサ13と接着剤13Aとの接着面積が減少し、スペーサ13の剥離による欠損を生じやすいという問題は生じない。この、スペーサ13と接着剤13Aとの実質接着剤幅が、ガラス側実質接着剤幅より大きくとれることが重要である。
また、APM洗浄液の温度を20〜45℃に設定していることにより、洗浄効果を維持しつつ接着剤13Aに対するダメージを低減している。このため、実質接着剤幅の維持と合わせてスペーサ13の剥離強度の減少が生じない。
なお、APM洗浄液によるカバーガラス12のエッチング量が図6(a)の条件と同等であることにより、異物d、d…がカバーガラス12の表面より除去(リフトオフ)される効果のレベルも同等である。
更に、図6(b)の条件では、APM洗浄後の純水超音波洗浄(図3(e))を導入することにより、異物d、d…がカバーガラス12の表面より除去(リフトオフ)される効果のレベルは向上している。
この場合も、純水の温度を20〜35℃に設定していることにより、洗浄効果を維持しつつ接着剤13Aに対するダメージを低減している。このため、スペーサ13の剥離強度の減少が生じない。
なお、図6(b)の条件では、カバーガラス12のアンダーカットが図6(a)の条件と同等であるが、APM洗浄液によるカバーガラス12のエッチング量を減らすことにより、カバーガラス12のアンダーカットの量を図6(a)の条件より減少させることもできる。これにより、カバーガラス12と接着剤13Aとの接着面積が減少することはない。したがって、スペーサ13の剥離による欠損を生じやすいという問題も生じない。
なお、この場合、APM洗浄液によるカバーガラス12のエッチングレートが図6(a)の条件より小さくなることにより、異物d、d…がカバーガラス12の表面より除去(リフトオフ)される効果のレベルも低下するが、APM洗浄後の純水超音波洗浄(図3(e))が導入されており、異物d、d…がカバーガラス12の表面より除去(リフトオフ)される効果のレベルを、図6(a)の条件と略同等にできる。
以上で説明した図6(b)の条件(図3のフロー及び図4の条件)によれば、洗浄性能の維持と、スペーサ13の接着強度の維持の両立が図れることとなる。
以上説明したように、本発明のスペーサ付カバーガラスの洗浄方法によれば、ドライ洗浄工程としてのアッシング処理を等方性アッシングで行う。このため、異物D、D…、d、d…がアッシング時のマスクとして作用することがなく、異物D、D…、d、dの下のフォトレジストRのパターン及び接着剤13Aもアッシングされて除去される。
また、拭き取り洗浄工程を設け、有機溶剤を含浸させた無塵布でカバーガラス12のスペーサ13が形成されていない外表面側を5回以上拭き取る。このため、カバーガラス12の外表面に付着していた大きな異物D、D…がほとんど除去され、除去されなかった異物Dも細分化され、次工程のウェット洗浄工程で容易に除去されるようになる。
次いで、第1ウェット洗浄工程でAPM洗浄を行うので、異物d、d…がカバーガラス12の表面より除去(リフトオフ)される。更に、APM洗浄の後に、カバーガラス12を超音波を印加した純水で洗浄する第2ウェット洗浄工程を行うので、APM洗浄で除去できなかった異物d、d…がカバーガラス12の表面より除去される。
また、本発明のスペーサ付カバーガラスの洗浄方法によれば、ドライエッチング時に発生するスペーサ13の側壁の針状の突起の除去も容易になるという効果も得られる。これにより、スペーサ13の側壁の形状が良好になるとともに、スペーサ13からの発塵防止効果も得られる。
以上、本発明に係るスペーサ付カバーガラスの洗浄方法の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。
たとえば、上記実施形態において、APM洗浄液としてアンモニア:過酸化水素:水の容積配合比=1:4:20としているが、これ以外の配合比を採用しても、所定の効果が得られる。
すなわち、既述したように、APM洗浄液のアンモニアと過酸化水素との容積配合比を1/10≦NH4OH/H22≦1/3とし、APM洗浄液の過酸化水素と水との容積配合比を1/20≦H22/H2O≦1/3とすることにより、スペーサ13のアンダーカットを小さくできる。
また、超音波印加の条件は、図4に示される値に限定されるものではなく、これ以外の各種条件(周波数、超音波密度、洗浄時間、等)が採用できる。
本発明に係るスペーサ付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 本発明に係るスペーサ付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 本発明に係るスペーサ付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 ドライ洗浄、第1ウェット洗浄、第2ウェット洗浄の条件を示す表 等方性アッシングの作用を説明するフロー図 APM洗浄液の配合率等の影響を示すカバーガラスの断面図 スペーサを形成する工程の断面図 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
11A…固体撮像素子、11B…パッド、11C…固体撮像素子チップ、12…スペーサ付カバーガラス(カバーガラス、ガラス基板)、13…スペーサ(スペーサ基材)、13A…接着剤、21…固体撮像装置、30、D、d…異物、R…フォトレジスト(エッチングマスク)

Claims (7)

  1. 固体撮像装置に組み込まれる、スペーサが付いたスペーサ付カバーガラスの洗浄方法であって、
    前記スペーサ付カバーガラスは、
    ガラス基板にスペーサ基材を接着剤で貼付する工程と、
    スペーサ基材にフォトレジストを塗布する工程と、
    フォトマスクを用いてフォトレジストを露光及び現像してスペーサ基材上に前記スペーサに対応したエッチングマスクを形成する工程と、
    スペーサ基材をドライエッチングしてガラス基板上にスペーサを形成する工程と、を含む工程によって製造されたものであり、
    前記スペーサ付カバーガラスの洗浄方法は、
    前記ドライエッチング後に行うドライ洗浄工程と、
    ドライ洗浄工程の後に行う拭き取り洗浄工程と、
    拭き取り洗浄工程の後に行う第1ウェット洗浄工程と、
    第1ウェット洗浄工程の後に行う第2ウェット洗浄工程と、
    を備え、
    前記ドライ洗浄工程は、前記ドライエッチング後の前記スペーサ上のエッチングマスク及び前記ガラス基板上に露出した接着剤を酸素プラズマによりアッシングして除去する工程であり、
    前記拭き取り洗浄工程は、有機溶剤を用いて前記スペーサ付カバーガラスのスペーサが形成されていない外表面側に付着している異物を拭き取り除去する工程であり、
    前記第1ウェット洗浄工程は、前記酸素プラズマによるアッシングで除去しきれないドライエッチング残渣や環境異物をAPM洗浄液を用いて前記ガラス基板から浮遊させるAPM洗浄の工程であり、
    前記第2ウェット洗浄工程は、純水超音波洗浄により異物を除去する工程であることを特徴とするスペーサ付カバーガラスの洗浄方法。
  2. 前記酸素プラズマによるアッシングは等方性アッシングとし、前記接着剤の水平方向アッシング量を5〜15μmに制御することを特徴とする請求項に記載のスペーサ付カバーガラスの洗浄方法。
  3. 前記有機溶剤を用いた拭き取り洗浄工程では、無塵布に有機溶剤を染みこませ、前記スペーサ付カバーガラスの外表面側を少なくとも5回拭き取ることを特徴とする請求項又は請求項に記載のスペーサ付カバーガラスの洗浄方法。
  4. 前記APM洗浄の工程では、薬液温度を20〜45℃とし、950KHz以上の超音波振動の印加を併用することを特徴とする請求項1から3のうちいずれか1項に記載のスペーサ付カバーガラスの洗浄方法。
  5. 前記APM洗浄の薬液成分であるNH4OH、H22、H2Oの容積配合比を、1/20≦H22/H2O≦1/3、かつ1/10≦NH4OH/H22≦1/3とすることを特徴とする請求項1から4のうちいずれか1項に記載のスペーサ付カバーガラスの洗浄方法。
  6. 前記純水超音波洗浄により異物を除去する工程では、50KHz以下の低周波振動を印加し、純水温度を20〜35℃とすることを特徴とする請求項1から5のうちいずれか1項に記載のスペーサ付カバーガラスの洗浄方法。
  7. 前記第2ウェット洗浄工程の後に、温水引き上げ乾燥工程を設け、乾燥槽の水温を20〜35℃とすることを特徴とする請求項1から6のうちいずれか1項に記載のスペーサ付カバーガラスの洗浄方法。
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