JPWO2011030797A1 - 半導体ウエハー接合体の製造方法、半導体ウエハー接合体および半導体装置 - Google Patents

半導体ウエハー接合体の製造方法、半導体ウエハー接合体および半導体装置 Download PDF

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Abstract

半導体ウエハー接合体の製造方法は、シート状の支持基材と、該支持基材上に設けられた感光性を有するスペーサ形成層とを備えるスペーサ形成用フィルムを用意する工程と、半導体ウエハーの一方の面側に、前記スペーサ形成層を貼着する工程と、前記スペーサ形成層を露光・現像してパターンニングすることによりスペーサを形成するとともに、前記支持基材を除去する工程と、前記スペーサの前記支持基材と接触していた部分に、その内側に包含されるように、透明基板を接合する工程とを有する。これにより、半導体ウエハーと透明基板とが均一かつ確実にスペーサを介して接合された半導体ウエハー接合体を製造することができる。

Description

本発明は、半導体ウエハー接合体の製造方法、半導体ウエハー接合体および半導体装置に関する。
ＣＭＯＳイメージセンサーやＣＣＤイメージセンサー等の受光装置に代表される半導体装置としては、受光部が設けられた半導体基板と、半導体基板に対して受光部側に設けられ、受光部を囲むように形成されたスペーサと、該スペーサを介して半導体基板に接合された透明基板とを有するものが知られている。
このような半導体装置の製造方法は、一般に、複数の受光部が設けられた半導体ウエハーに、感光性の接着フィルム（スペーサ形成層）を貼り付ける工程と、該接着フィルムに対してマスクを介して化学線を選択的に照射し、接着フィルムを露光する工程と、露光した接着フィルムを現像し、スペーサを形成する工程と、形成されたスペーサ上に透明基板を接合する工程と、半導体ウエハーと透明基板とをスペーサを介して接合した接合体をダイシングする工程とを有する（例えば、特許文献１参照）。
通常、半導体ウエハー上に貼り付けられる前の接着フィルムは、シート状の基材上に設けられている。そして、このシート状の基材を押圧用のプレート上に吸着させ、その状態で、押圧用のプレートの外周に沿って、シート状の基材および接着フィルムが切断される。その後、押圧用のプレートを半導体ウエハー上にもたらし、押圧用のプレートによってシート状の基材を介して接着フィルムを押圧しつつ半導体ウエハー上に貼り付ける。
上述したように押圧用のプレートの外周に沿って切断されたシート状の基材および接着フィルムの外径は、それぞれ、半導体ウエハーの外径よりも小さい。そして、押圧用のプレートによってシート状の基材を介して接着フィルムを押圧しつつ半導体ウエハー上に貼り付けると、接着フィルムの外周縁が基材の外周縁から外側にはみ出し、そのはみ出した部分が半導体ウエハー上に形成されてしまう。
すると、接着フィルムのうちシート状の基材の外周縁よりも外側にはみ出した部分の厚さが他の部分（押圧されて薄くなった部分）よりも厚くなってしまう。
一方、従来では、半導体ウエハーと透明基板との接合は、半導体ウエハーと同じ大きさの透明基板、または、半導体ウエハーよりも若干大きい透明基板を用いて行われていた。そのため、透明基板は、前述した接着フィルムの厚い部分と薄くなった部分とに跨って接合されることとなる。その結果、接着フィルムと透明基板とが均一に密着することができず、部分的に接合不良を生じる場合があった。
このような接合不良を生じた接合体を用いて半導体装置を製造すると、歩留まりが低いものとなってしまう。
特開２００８−９１３９９号公報
本発明の目的は、半導体ウエハーと透明基板とが均一かつ確実にスペーサを介して接合された半導体ウエハー接合体を製造することができる半導体ウエハー接合体の製造方法を提供すること、および、信頼性に優れた半導体ウエハー接合体および半導体装置を提供することにある。
このような目的は、下記（１）〜（１６）に記載の本発明により達成される。
（１） シート状の支持基材と、該支持基材上に設けられた感光性を有するスペーサ形成層とを備えるスペーサ形成用フィルムを用意する工程と、
半導体ウエハーの一方の面側に、前記スペーサ形成層を貼着する工程と、
前記スペーサ形成層を露光・現像してパターンニングすることによりスペーサを形成するとともに、前記支持基材を除去する工程と、
前記スペーサの前記支持基材と接触していた部分に、その内側に包含されるように、透明基板を接合する工程とを有することを特徴とする半導体ウエハー接合体の製造方法。
（２） 前記スペーサ形成層を前記半導体ウエハーに貼着する工程では、前記スペーサ形成層の外周縁が前記支持基材の外周縁よりも外側に位置した状態で前記半導体ウエハー上に貼着される上記（１）請求項１に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
（３） 前記スペーサ形成層を前記半導体ウエハーに貼着する工程の前に、押圧面を備える押圧部材の前記押圧面に前記支持基材を吸着させた状態で、前記押圧面の外周縁に沿って前記スペーサ形成用フィルムを切断する工程を有する上記（２）に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
（４） 前記スペーサ形成層を前記半導体ウエハーに貼着する工程では、前記押圧面により前記支持基材を前記スペーサ形成層側に押圧する上記（３）に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
（５） 前記半導体ウエハーに前記スペーサ形成層を貼着する工程では、前記透明基板を接合する工程において前記透明基板が前記スペーサの前記支持基材と接触していた部分の内側に包含されるように、前記支持基材および前記スペーサ形成層が十分に大きく形成されている上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
（６） 前記半導体ウエハーは外周縁の角部に面取り部を有し、前記スペーサ形成層を前記半導体ウエハーに貼着する工程では、前記スペーサ形成層の外周縁が前記面取り部分上またはその近傍に位置した状態で貼着される上記（５）に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
（７） 前記スペーサ形成層を前記半導体ウエハーに貼着する工程では、前記スペーサ形成層の外周縁は、前記半導体ウエハーの外周縁と一致またはそれよりも外側に位置している上記（５）または（６）に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
（８） 前記スペーサ形成層を前記半導体ウエハーに貼着する工程では、前記スペーサ形成層の外周縁は、前記半導体ウエハーの外周縁よりも内側に位置している上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
（９） 前記透明基板を接合する工程では、前記透明基板の外周縁が前記スペーサ形成層の外周縁よりも内側に位置している上記（８）に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
（１０） 前記露光は、前記支持基材の除去前に、前記支持基材を介して前記スペーサ形成層に化学線を選択的に照射することにより行い、前記現像は、前記支持基材の除去後に行う上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
（１１） 前記支持基材の平均厚さは、５〜１００μｍである上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
（１２） 前記スペーサ形成層は、アルカリ可溶性樹脂と、熱硬化性樹脂と、光重合開始剤とを含む材料で構成されている上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
（１３） 前記アルカリ可溶性樹脂は、（メタ）アクリル変性フェノール樹脂である上記（１２）に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
（１４） 前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂である上記（１２）または（１３）に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
（１５） 上記（１）ないし（１４）のいずれかに記載の方法により製造されたことを特徴とする半導体ウエハー接合体。
（１６） 上記（１５）に記載の半導体ウエハー接合体を個片化することにより得られることを特徴とする半導体装置。
図１は、本発明の実施形態にかかる半導体装置を示す断面図である。 図２は、本発明の実施形態（第１実施形態）にかかる半導体ウエハー接合体を示す縦断面図である。 図３は、図２に示す半導体ウエハー接合体を示す平面図である。 図４は、図１に示す半導体装置（図２に示す半導体ウエハー接合体）の製造方法の一例を示す工程図である。 図５は、図１に示す半導体装置（図２に示す半導体ウエハー接合体）の製造方法の一例を示す工程図である。 図６は、図４（ｃ）に示す貼着工程を説明するための図である。 図７は、図４（ｃ）に示す貼着工程を説明するための図である。 図８は、本発明の実施形態（第２実施形態）にかかる半導体ウエハー接合体を示す縦断面図である。 図９は、図８に示す半導体ウエハー接合体の製造方法の一例を示す工程図である。 図１０は、図８に示す半導体ウエハー接合体の製造方法の一例を示す工程図である。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
＜半導体装置（イメージセンサ）＞
まず、本発明の半導体装置を説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる半導体装置を示す断面図である。なお、以下の説明では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
図１に示す半導体装置１００は、後述する本発明の半導体ウエハー接合体１０００を個片化することにより得られるものである。
このような半導体装置（受光装置）１００は、図１に示すように、ベース基板１０１と、ベース基板１０１に対向配置された透明基板１０２と、ベース基板１０１の透明基板１０２側の面上に設けられた受光部を含む個別回路１０３と、透明基板１０２と受光部を含む個別回路１０３との間に設けられたスペーサ１０４と、ベース基板１０１の受光部を含む個別回路１０３とは反対側の面上に設けられた半田バンプ１０６とを有する。
ベース基板１０１は、半導体基板であり、図示しない回路（後述する半導体ウエハーが備える個別回路）が設けられている。
このようなベース基板１０１の一方の面（上面）上には、そのほぼ全面に亘って個別回路１０３が設けられている。
受光部を含む個別回路１０３は、例えば、ベース基板１０１上に受光素子とマイクロレンズアレイとがこの順で積層された構成となっている。
受光部を含む個別回路１０３が備える受光素子としては、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサー等が挙げられる。このような受光素子を備える受光部を含む個別回路１０３は、受光部を含む個別回路１０３で受光した光を電気信号に変換する。
透明基板１０２は、ベース基板１０１の一方の面（上面）に対向配置されており、ベース基板１０１の平面寸法と略同じ平面寸法となっている。
透明基板１０２としては、例えば、アクリル樹脂基板、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）基板、ガラス基板等が挙げられる。
スペーサ１０４は、受光部を含む個別回路１０３および透明基板１０２にそれぞれ直接接着されている。これにより、ベース基板１０１と透明基板１０２とがスペーサ１０４を介して接合されている。
また、スペーサ１０４は、受光部を含む個別回路１０３および透明基板１０２のそれぞれの外周縁部に沿うように枠状をなしている。これにより、受光部を含む個別回路１０３と透明基板１０２との間には、空隙部１０５が形成されている。
ここで、受光部を含む個別回路１０３の中心部を取り囲むようにスペーサ１０４が設けられているが、受光部を含む個別回路１０３のうちスペーサ１０４によって取り囲まれた部分、すなわち空隙部１０５に露出している部分が実質的な受光部として機能する。
半田バンプ１０６は、導電性を有し、ベース基板１０１の下面において、このベース基板１０１に設けられた配線と電気的に接続されている。これにより、受光部を含む個別回路１０３で光から変換された電気信号が半田バンプ１０６に伝達される。
＜半導体ウエハー接合体＞
次に、本発明の半導体ウエハー接合体を説明する。
図２は、本発明の実施形態にかかる半導体ウエハー接合体を示す縦断面図、図３は、図２に示す半導体ウエハー接合体を示す平面図である。
図２に示すように、半導体ウエハー接合体１０００は、半導体ウエハー１０１’と、スペーサ１０４’と、透明基板１０２’とが順に積層した積層体で構成されている。すなわち、半導体ウエハー接合体１０００は、半導体ウエハー１０１’と透明基板１０２’とがスペーサ１０４’を介して接合されている。
半導体ウエハー１０１’は、後述するような個片化工程を経ることにより、上述したような半導体装置１００のベース基板１０１となる基板である。
また、半導体ウエハー１０１’には、複数の個別回路（図示せず）が設けられている。
そして、半導体ウエハー１０１’の一方の面（上面）上には、上記各個別回路毎に対応して、上述したような個別回路１０３が形成されている。
スペーサ１０４’は、図３に示すように、平面視したときに、格子状をなし、半導体ウエハー１０１’上の各個別回路（受光部を含む個別回路１０３）を取り囲むように形成されている。また、スペーサ１０４’は、半導体ウエハー１０１’と透明基板１０２’との間に複数の空隙部１０５を形成している。この複数の空隙部１０５は、平面視したときに、前述した複数の個別回路に対応して配置されている。
このスペーサ１０４’は、後述するような個片化工程を経ることにより、上述したような半導体装置１００のスペーサ１０４となる部材である。
透明基板１０２’は、スペーサ１０４’を介して半導体ウエハー１０１’に接合されている。
この透明基板１０２’は、後述するような個片化工程を経ることにより、上述したような半導体装置１００の透明基板１０２となる部材である。
このような半導体ウエハー接合体１０００を後述するように個片化することにより、複数の半導体装置１００を得ることができる。
＜半導体装置（半導体ウエハー接合体）の製造方法＞
次に、本発明の半導体装置（半導体ウエハー接合体）の製造方法の好適な実施形態について説明する。なお、以下では、本発明の半導体ウエハー接合体の製造方法について、前述した半導体装置１００および半導体ウエハー接合体１０００を製造する場合を一例として説明する。
図４および図５は、それぞれ、図１に示す半導体装置（図２に示す半導体ウエハー接合体）の製造方法の一例を示す工程図、図６および図７は、それぞれ、図４（ｃ）に示す貼着工程を説明するための図である。
半導体装置１００の製造方法は、［Ａ］半導体ウエハー接合体１０００を製造する工程と、［Ｂ］半導体ウエハー接合体１０００を個片化する工程とを有する。
ここで、半導体ウエハー接合体１０００の製造方法（上記工程［Ａ］）は、《Ａ１》半導体ウエハー１０１’上にスペーサ形成層１２を貼り付ける工程と、《Ａ２》スペーサ形成層１２を選択的に除去してスペーサ１０４’を形成する工程と、《Ａ３》スペーサ１０４’の半導体ウエハー１０１’とは反対側の面に透明基板１０２’を接合する工程と、《Ａ４》半導体ウエハー１０１’の下面に所定の加工または処理を施す工程とを有する。
以下、半導体装置１００の製造方法の各工程を順次詳細に説明する。
［Ａ］半導体ウエハー接合体１０００の製造工程
《Ａ１》半導体ウエハー１０１’上にスペーサ形成層１２を貼り付ける工程
Ａ１−１
まず、図４（ａ）に示すように、スペーサ形成用フィルム１を用意する。
このスペーサ形成用フィルム１は、支持基材１１と、支持基材１１上に支持されたスペーサ形成層１２とを有している。
このようなスペーサ形成用フィルム１は、後述する工程Ａ１−３（ラミネート工程）に用いられるラミネート用装置（ラミネーター装置）の押圧部材３０の押圧面３０１の外周縁に沿って切断されたものである。
より具体的に説明すると、図６（ａ）に示すように、切断前のスペーサ形成用フィルム１Ａの支持基材１１Ａを押圧部材３０の押圧面３０１に吸着（保持）させる。
そして、図６（ｂ）に示すように、押圧面３０１に支持基材１１Ａを吸着させた状態で、押圧面３０１の外周縁に沿ってスペーサ形成用フィルム１Ａを切断する。これにより、スペーサ形成用フィルム１が得られる。
このように、後述する工程Ａ１−３（ラミネート工程）の前に、押圧部材３０の押圧面３０１に支持基材１１を吸着させた状態で、押圧面３０１の外周縁に沿ってスペーサ形成用フィルム１Ａを切断することにより、スペーサ形成層１２をスペーサ１０４’の形成に必要な大きさとすることができる。
また、このようにスペーサ形成層１２Ａおよび支持基材１１Ａを切断する場合、通常、スペーサ形成層１２側から刃具等を当てて切断することとなる。そのため、得られる切断後のスペーサ形成用フィルム１は押圧面３０１よりやや大きい寸法になる。すなわち、スペーサ形成層１２Ａおよび支持基材１１Ａの外周縁がそれぞれ押圧面３０１の外周縁よりも外側に位置した状態となる。
したがって、図６に示すような断面において、押圧面３０１の幅（円形の場合は、直径。以下同じ）をＷ１とし、支持基材１１（スペーサ形成層１２）の幅をＷ２としたとき、Ｗ１＜Ｗ２なる関係を満たす。
また、押圧面３０１の外周縁と支持基材１１（スペーサ形成層１２）の外周縁との間の距離Ｇ１としたとき、Ｇ１＞０なる関係を満たす。
ここで、押圧面３０１の外周縁と支持基材１１（スペーサ形成層１２）の外周縁との間の距離Ｇ１は、特に限定されないが、１００〜１０００μｍ程度であるのが好ましい。これにより、後述する貼着工程において、スペーサ形成層１２のうち支持基材１１と接触している部分を押圧面３０１により均一に押圧することができる。
また、本実施形態では、スペーサ形成層１２は、後述する工程Ａ１−３（ラミネート工程）においてスペーサ形成層１２の外周縁が半導体ウエハー１０１’の外周縁と一致する。
なお、スペーサ形成層１２は、後述する工程Ａ１−３（ラミネート工程）においてスペーサ形成層１２の外周縁が半導体ウエハー１０１’の外周縁よりも外側となるような寸法であってもよい。
支持基材１１は、シート状をなし、スペーサ形成層１２を支持する機能を有する。
この支持基材１１は、光透過性を有している。これにより、後述する工程《Ａ２》における露光処理において、支持基材１１をスペーサ形成層１２に付けたまま、支持基材１１を介してスペーサ形成層１２に露光光を照射することができる。
このような支持基材１１の構成材料としては、前述したようなスペーサ形成層１２を支持する機能および光透過性を有するものであれば、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等が挙げられる。これらの中でも、支持基材１１の構成材料としては、支持基材１１の光透過性と破断強度のバランスを優れたものとすることができると言う点から、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いるのが好ましい。
このような支持基材１１の平均厚さは、５〜１００μｍであるのが好ましく、１５〜５０μｍであるのがより好ましい。これにより、スペーサ形成用フィルムの取り扱い性を良好なものとするとともに、スペーサ形成層のうち支持基材に接触している部分の厚さの均一化を図ることができる。
これに対し、支持基材１１の平均厚さが前記下限値未満であると、支持基材１１がスペーサ形成層１２を支持する機能を発揮することができない。一方、支持基材１１の平均厚さが前記上限値を超えると、スペーサ形成用フィルム１の取り扱い性が低下する。
また、支持基材１１の厚さ方向における露光光の透過率は、特に限定されないが、０．２以上１以下であるのが好ましく、０．４以上１以下であるのがより好ましい。これにより、後述する露光工程において、支持基材１１を介してスペーサ形成層１２に露光光を照射して露光処理を確実に行うことができる。
一方、スペーサ形成層１２は、半導体ウエハー１０１’の表面に対して接着性を有する。これにより、スペーサ形成層１２と半導体ウエハー１０１’とを接着（接合）することができる。
また、スペーサ形成層１２は、光硬化性（感光性）を有する。これにより、後述する工程《Ａ２》における露光処理および現像処理により、所望の形状となるようにパターンニングして、スペーサ１０４’を形成することができる。
また、スペーサ形成層１２は、熱硬化性を有する。これにより、スペーサ形成層１２は、後述する工程《Ａ２》における露光処理により光硬化した後であっても、熱硬化による接着性を発現させることができる。そのため、後述する工程《Ａ３》において、熱硬化によりスペーサ１０４’と透明基板１０２’とを接合することができる。
このようなスペーサ形成層１２は、前述したような接着性、光硬化性および熱硬化性を有するものであれば、特に限定されないが、アルカリ可溶性樹脂と熱硬化性樹脂と光重合開始剤とを含む材料（以下、「樹脂組成物」と言う）で構成されているのが好ましい。
以下、この樹脂組成物の各構成材料について詳述する。
（アルカリ可溶性樹脂）
アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、クレゾール型、フェノール型、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、カテコール型、レゾルシノール型、ピロガロール型等のノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ヒドロキシスチレン樹脂、メタクリル酸樹脂、メタクリル酸エステル樹脂等のアクリル系樹脂、水酸基およびカルボキシル基等を含む環状オレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂（具体的には、ポリベンゾオキサゾール構造およびポリイミド構造の少なくとも一方を有し、かつ主鎖または側鎖に水酸基、カルボキシル基、エーテル基またはエステル基を有する樹脂、ポリベンゾオキサゾール前駆体構造を有する樹脂、ポリイミド前駆体構造を有する樹脂、ポリアミド酸エステル構造を有する樹脂等）等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
このようなアルカリ可溶性樹脂を含んで構成されたスペーサ形成層１２は、環境に対する負荷のより少ないアルカリ現像性を有するものとなる。
特に、前述したアルカリ可溶性樹脂の中でも、アルカリ現像に寄与するアルカリ可溶性基および二重結合の双方を有するものを用いるのが好ましい。
アルカリ可溶性基としては、例えば、水酸基、カルボキシル基等が挙げられる。このアルカリ可溶性基は、アルカリ現像に寄与することができるとともに、熱硬化反応に寄与することもできる。また、アルカリ可溶性樹脂は、二重結合を有していることにより、光硬化反応に寄与することができる。
このようなアルカリ可溶性基および二重結合を有する樹脂としては、例えば、光および熱の両方で硬化可能な硬化性樹脂を挙げることができ、具体的には、例えば、アクリロイル基、メタクリロイル基およびビニル基等の光反応基を有する熱硬化性樹脂や、フェノール性水酸基、アルコール性水酸基、カルボキシル基、酸無水物基等の熱反応基を有する光硬化性樹脂等が挙げられる。このような光および熱の両方で硬化可能な硬化性樹脂をアルカリ可溶性樹脂として用いると、アルカリ可溶性樹脂と後述する熱硬化性樹脂との相溶性を向上させることができる。その結果、硬化後のスペーサ形成層１２、すなわちスペーサ１０４’の強度を高めることができる。
なお、熱反応基を有する光硬化性樹脂は、さらに、エポキシ基、アミノ基、シアネート基等の他の熱反応基を有していてもよい。かかる構成の光硬化性樹脂としては、具体的には、（メタ）アクリル変性フェノール樹脂、（メタ）アクリロイル基含有アクリル酸重合体およびカルボキシル基含有（エポキシ）アクリレート等が挙げられる。また、カルボキシル基含有アクリル樹脂のような熱可塑性樹脂であっても構わない。
以上のようなアルカリ可溶性基および二重結合を有する樹脂（光および熱の両方で硬化可能な硬化性樹脂）の中でも、（メタ）アクリル変性フェノール樹脂を用いるのが好ましい。（メタ）アクリル変性フェノール樹脂を用いれば、アルカリ可溶性基を含有することから、現像処理により未反応の樹脂を除去する際に、現像液として通常用いられる有機溶剤の代わりに、環境に対する負荷のより少ないアルカリ液を適用することができる。さらに、二重結合を含有することにより、この二重結合が硬化反応に寄与することとなり、その結果として、樹脂組成物の耐熱性を向上させることができる。また、（メタ）アクリル変性フェノール樹脂を用いることにより、半導体ウエハー接合体１０００の反りの大きさを確実に小さくできる点からも（メタ）アクリル変性フェノール樹脂が好ましく用いられる。
（メタ）アクリル変性フェノール樹脂としては、例えば、ビスフェノール類が備える水酸基と、エポキシ基および（メタ）アクリロイル基を有する化合物のエポキシ基とを反応させて得られた、（メタ）アクリロイル変性ビスフェノール樹脂が挙げられる。
具体的には、このような（メタ）アクリロイル変性ビスフェノール樹脂としては、例えば、下記化１に示すようなものが挙げられる。
Figure 2011030797
また、上記の他に、（メタ）アクリル変性フェノール樹脂としては、エポキシ樹脂の両末端に（メタ）アクリロイル基が導入された（メタ）アクリロイル変性エポキシ樹脂の分子鎖中に、この（メタ）アクリロイル変性エポキシ樹脂の分子鎖中の水酸基と、二塩基酸中の一つのカルボキシル基とがエステル結合で結合することにより、二塩基酸が導入されている化合物（なお、この化合物中のエポキシ樹脂の繰り返し単位は１以上、分子鎖中に導入されている二塩基酸の数は１以上）が挙げられる。なお、かかる化合物は、例えば、先ず、エピクロルヒドリンと多価アルコールとを重合させて得られるエポキシ樹脂の両末端のエポキシ基と、（メタ）アクリル酸とを反応させることにより、エポキシ樹脂の両末端に（メタ）アクリロイル基が導入された（メタ）アクリロイル変性エポキシ樹脂を得、次いで、得られた（メタ）アクリロイル変性エポキシ樹脂の分子鎖中の水酸基と、二塩基酸の無水物を反応させることにより、この二塩基酸の一方のカルボキシル基とエステル結合を形成させることにより得られる。
ここで、光反応基を有する熱硬化性樹脂を用いる場合、この光反応基の変性率（置換率）は、特に限定されないが、アルカリ可溶性基および二重結合を有する樹脂の反応基全体の２０〜８０％程度であるのが好ましく、３０〜７０％程度であるのがより好ましい。光反応基の変性量を上記の範囲とすることで、特に解像性に優れる樹脂組成物を提供することができる。
一方、熱反応基を有する光硬化性樹脂を用いる場合、この熱反応基の変性率（置換率）は、特に限定されないが、アルカリ可溶性基および二重結合を有する樹脂の反応基全体の２０〜８０％程度であるのが好ましく、３０〜７０％程度であるのがより好ましい。熱反応基の変性量を上記の範囲とすることで、特に解像性に優れる樹脂組成物を提供することができる。
また、アルカリ可溶性樹脂としてアルカリ可溶性基および二重結合を有する樹脂を用いる場合、この樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、３００００以下であることが好ましく、５０００〜１５００００程度であるのがより好ましい。重量平均分子量が前記範囲内であると、支持基材１１上にスペーサ形成層１２を形成する際の成膜性に特に優れるものとなる。
ここで、アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量は、例えばＧ．Ｐ．Ｃ．を用いて評価でき、予め、スチレン標準物質を用いて作成された検量線により重量平均分子量を算出することができる。その際、測定溶媒としてテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を用い、４０℃の温度条件下で測定する。
また、樹脂組成物におけるアルカリ可溶性樹脂の含有量は、特に限定されないが、この樹脂組成物全体に対して、１５〜５０重量％程度であるのが好ましく、２０〜４０重量％程度であるのがより好ましい。また、樹脂組成物が後述する充填材を含有する場合、アルカリ可溶性樹脂の含有量は、樹脂組成物の樹脂成分（充填材を除く全部の成分）に対して、１０〜８０重量％程度であるのが好ましく、１５〜７０重量％程度であるのがより好ましい。
アルカリ可溶性樹脂の含有量を上記の範囲内とすることで、スペーサ形成層１２中におけるアルカリ可溶性樹脂および後述する熱硬化性樹脂の配合バランスを最適化することができる。そのため、後述する工程《Ａ２》の露光処理および現像処理におけるスペーサ形成層１２のパターンニングの解像性および現像性を優れたものとしつつ、その後のスペーサ形成層１２、すなわちスペーサ１０４’の接着性を良好なものとすることができる。
これに対し、アルカリ可溶性樹脂の含有量が前記下限値未満であると、アルカリ可溶性樹脂による樹脂組成物中の他の成分（例えば、後述する光硬化性樹脂）との相溶性を向上させる効果が低下する場合がある。一方、アルカリ可溶性樹脂の含有量が前記上限値を超えると、現像性またはフォトリソグラフィ技術により形成されるスペーサ１０４’のパターニングの解像性が低下するおそれがある。
（熱硬化性樹脂）
熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、レゾールフェノール樹脂等のフェノール樹脂、ビスフェノールＡエポキシ樹脂、ビスフェノールＦエポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリアジン核含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、ユリア（尿素）樹脂、メラミン樹脂等のトリアジン環を有する樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、シアネートエステル樹脂、エポキシ変性シロキサン等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
このような熱硬化性樹脂を含んで構成されたスペーサ形成層１２は、露光、現像した後でも、その硬化により接着性を発揮するものとなる。これにより、スペーサ形成層１２と半導体ウエハー１０１’とを接合して、露光、現像した後、透明基板１０２をスペーサ形成層１２（スペーサ１０４’）に熱圧着することができる。
なお、この熱硬化性樹脂としては、前述したアルカリ可溶性樹脂として、熱で硬化可能な硬化性樹脂を用いた場合には、この樹脂とは異なるものが選択される。
また、上記の熱硬化性樹脂の中でも、特に、エポキシ樹脂を用いるのが好ましい。これにより、硬化後のスペーサ形成層１２（スペーサ１０４’）の耐熱性および透明基板１０２との密着性をより向上させることができる。
さらに、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、エポキシ樹脂としては、室温で固形のエポキシ樹脂（特にビスフェノール型エポキシ樹脂）と、室温で液状のエポキシ樹脂（特に室温で液状のシリコーン変性エポキシ樹脂）とを併用することが好ましい。これにより、優れた耐熱性を維持しつつ、可撓性と解像性との両方に優れるスペーサ形成層１２をとすることができる。
樹脂組成物における熱硬化性樹脂の含有量は、特に限定されないが、この樹脂組成物全体に対して、１０〜４０重量％程度であるのが好ましく、１５〜３５重量％程度であるのがより好ましい。熱硬化性樹脂の含有量が前記下限値未満であると、熱硬化性樹脂によるスペーサ形成層１２の耐熱性を向上する効果が低下する場合がある。一方、熱硬化性樹脂の含有量が前記上限値を超えると、熱硬化性樹脂によるスペーサ形成層１２の靭性を向上させる効果が低下する場合がある。
また、熱硬化性樹脂として上述したようなエポキシ樹脂を用いる場合、熱硬化性樹脂には、このエポキシ樹脂の他に、フェノールノボラック樹脂をさらに含んでいるのが好ましい。エポキシ樹脂にフェノールノボラック樹脂を添加することにより、得られるスペーサ形成層１２の現像性を向上させることができる。さらに、樹脂組成物中の熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂とフェノールノボラック樹脂との双方を含ませることにより、エポキシ樹脂の熱硬化性がより向上し、形成されるスペーサ１０４の強度をさらに向上させることができるという利点も得られる。
（光重合開始剤）
光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、アセトフェノン、ベンゾイン、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン安息香酸メチル、ベンゾイン安息香酸、ベンゾインメチルエーテル、ベンジルフィニルサルファイド、ベンジル、ジベンジル、ジアセチル等が挙げられる。
このような光重合開始剤を含んで構成されたスペーサ形成層１２は、光重合をにより効率良くパターニングすることができる。
樹脂組成物中における光重合開始剤の含有量は、特に限定されないが、この樹脂組成物全体に対して、０．５〜５重量％程度であるのが好ましく、０．８〜３．０重量％程度であるのがより好ましい。光重合開始剤の含有量が下限値未満であると、スペーサ形成層１２の光重合を開始する効果が十分に得られない場合がある。一方、光重合開始剤の含有量が前記上限値を超えると、スペーサ形成層１２の反応性が高くなり、保存性や解像性が低下する場合がある。
（光重合性樹脂）
スペーサ形成層１２を構成する樹脂組成物は、上記成分の他、光重合性樹脂を含んでいるのが好ましい。これにより、得られるスペーサ形成層１２のパターニング性をより向上させることができる。
なお、この光重合性樹脂としては、前述したアルカリ可溶性樹脂として、光で硬化可能な硬化性樹脂を用いた場合には、この樹脂とは異なるものが選択される。
光重合性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、不飽和ポリエステル、アクリロイル基またはメタクリロイル基を、一分子中に少なくとも１個以上有するアクリル系モノマーやオリゴマー等のアクリル系化合物、スチレン等のビニル系化合物等が挙げられ、これらは単独で用いることも可能であり、また、２種類以上を混合して用いることもできる。
これらの中でも、アクリル系化合物を主成分とする紫外線硬化性樹脂が好ましい。アクリル系化合物は、光を照射した際の硬化速度が速く、これにより、比較的少量の露光量で樹脂をパターニングすることができる。
このアクリル系化合物としては、アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルのモノマー等が挙げられ、具体的には、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、グリセリンジ（メタ）アクリレート、１，１０−デカンジオールジ（メタ）アクリレートのような２官能（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレートのような三官能（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレートのような四官能（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートのような六官能（メタ）アクリレート等が挙げられる。
これらのアクリル系化合物の中でも、アクリル系多官能モノマーを用いるのが好ましい。これにより、スペーサ形成層１２から得られるスペーサ１０４を優れた強度を発揮するものとすることができる。その結果、このスペーサ１０４を備える半導体装置１００は、形状保持性により優れたものとなる。
なお、本明細書中において、アクリル系多官能モノマーとは、３官能以上のアクリロイル基またはメタアクリロイル基を有する（メタ）アクリル酸エステルのモノマーのことを言うこととする。
さらに、アクリル系多官能モノマーの中でも、特に、三官能（メタ）アクリレートまたは四官能（メタ）アクリレートを用いるのが好ましい。これにより、前記効果がより顕著となる。
なお、光重合性樹脂として、アクリル系多官能モノマーを用いる場合、さらに、エポキシビニルエステル樹脂を含有するのが好ましい。これにより、スペーサ形成層１２の露光時には、アクリル系多官能モノマーとエポキシビニルエステル樹脂とがラジカル重合するため、形成されるスペーサ１０４の強度をより効果的に高めることができる。また、現像時には、スペーサ形成層１２の露光していない部分のアルカリ現像液に対する溶解性を向上させることができるため、現像後の残渣を低減することができる。
エポキシビニルエステル樹脂としては、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、エポライト４０Ｅメタクリル付加物、エポライト７０Ｐアクリル酸付加物、エポライト２００Ｐアクリル酸付加物、エポライト８０ＭＦアクリル酸付加物、エポライト３００２メタクリル酸付加物、エポライト３００２アクリル酸付加物、エポライト１６００アクリル酸付加物、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルメタクリル酸付加物、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルアクリル酸付加物、エポライト２００Ｅアクリル酸付加物、エポライト４００Ｅアクリル酸付加物等が挙げられる。
光重合性樹脂にアクリル系多官能ポリマーが含まれる場合、樹脂組成物におけるアクリル系多官能ポリマーの含有量は、特に限定されないが、この樹脂組成物全体において、１〜５０重量％程度であるのが好ましく、５％〜２５重量％程度であるのがより好ましい。これにより、露光後のスペーサ形成層１２すなわちスペーサ１０４の強度をより効果的に向上させることができ、半導体ウエハー１０１’と透明基板１０２とを貼り合せる際の形状保持性をより効果的に向上させることができる。
さらに、光重合性樹脂に、アクリル系多官能ポリマーの他にエポキシビニルエステル樹脂を含有する場合、エポキシビニルエステル樹脂の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体に対して、３〜３０重量％程度であるのが好ましく、５％〜１５重量％程度であるのがより好ましい。これにより、半導体ウエハー１０１’と透明基板１０２’との貼り付け後における、半導体ウエハー１０１’および透明基板１０２’の各表面に残存する異物の残存率をより効果的に低減させることができる。
また、以上のような光重合性樹脂は、常温で液状であることが好ましい。これにより、スペーサ形成層１２の光照射（例えば、紫外線照射）による硬化反応性をより向上させることができる。また、樹脂組成物中における光従構成樹脂とその他の配合成分（例えば、アルカリ可溶性樹脂）との混合作業を容易にすることができる。常温で液状の光重合性樹脂としては、例えば、前述したアクリル化合物を主成分とする紫外線硬化性樹脂等が挙げられる。
なお、光重合性樹脂の重量平均分子量は、特に限定されないが、５，０００以下であるのが好ましく、１５０〜３０００程度であるのがより好ましい。重量平均分子量が前記範囲内であると、スペーサ形成層１２の感度に特に優れる。さらに、スペーサ形成層１２の解像性にも優れる。
ここで、光重合性樹脂の重量平均分子量は、例えばＧ．Ｐ．Ｃ．を用いて評価でき、前述したのと同様の方法を用いて算出することができる。
（無機充填材）
なお、スペーサ形成層１２を構成する樹脂組成物中には、無機充填材を含有していてもよい。これにより、スペーサ形成層１２により形成されるスペーサ１０４の強度をより向上させることができる。
ただし、樹脂組成物中における無機充填材の含有量が大きくなり過ぎると、スペーサ形成層１２の現像後に半導体ウエハー１０１’上に無機充填材に起因する異物が付着したり、アンダーカットが発生してしまうという問題が生じる。そのため、樹脂組成物における無機充填材の含有量は、この樹脂組成物全体に対して、９重量％以下とするのが好ましい。
また、光重合性樹脂として、アクリル系多官能モノマーを含有する場合には、アクリル系多官能モノマーの添加により、スペーサ形成層１２により形成されるスペーサ１０４’の強度を十分に向上させることができるので、樹脂組成物中への無機充填材の添加を省略することができる。
無機充填材としては、例えば、アルミナ繊維、ガラス繊維のような繊維状充填材、チタン酸カリウム、ウォラストナイト、アルミニウムボレート、針状水酸化マグネシウム、ウィスカーのような針状充填材、タルク、マイカ、セリサイト、ガラスフレーク、鱗片状黒鉛、板状炭酸カルシウムのような板状充填材、炭酸カルシウム、シリカ、溶融シリカ、焼成クレー、未焼成クレーのような球状（粒状）充填材、ゼオライト、シリカゲルのような多孔質充填材等が挙げられる。これらを１種または２種以上混合して用いることもできる。これらの中でも、特に、多孔質充填材を用いるのが好ましい。
無機充填材の平均粒子径は、特に限定されないが、０．０１〜９０μｍ程度であるのが好ましく、０．１〜４０μｍ程度であるのがより好ましい。平均粒子径が前記上限値を超えると、スペーサ形成層１２の外観異常や解像性不良となるおそれがある。また、平均粒子径が前記下限値未満であると、スペーサ１０４の透明基板１０２に対する加熱貼り付け時の接着不良となるおそれがある。
なお、平均粒子径は、例えばレーザ回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ−７０００（（株）島津製作所製）を用いて評価することができる。
また、無機充填材として多孔質充填材を用いる場合、この多孔質充填材の平均空孔径は、０．１〜５ｎｍ程度であるのが好ましく、０．３〜１ｎｍ程度であるのがより好ましい。
スペーサ形成層１２を構成する樹脂組成物は、上述した成分に加え、本発明の目的を損なわない範囲で可塑性樹脂、レベリング剤、消泡剤、カップリング剤等の添加剤を含有することができる。
上述したような樹脂組成物によりスペーサ形成層１２を構成することにより、スペーサ形成層１２の可視光の透過率をより好適なものとすることができ、露光工程における露光不良をより効果的に防止することができる。その結果、より信頼性の高い半導体装置１００を提供することができる。
このようなスペーサ形成層１２の平均厚さは、特に限定されないが、５〜３５０μｍであるのが好ましい。これにより、スペーサ１０４が必要な大きさの空隙部１０５を形成するとともに、後述する露光工程において、支持基材１１を介してスペーサ形成層１２に露光光を照射して露光処理と、その後、支持基材１１を除去して行う現像処理を確実に行うことができる。
これに対し、スペーサ形成層１２の平均厚さが前記下限値未満であると、スペーサ１０４が必要な大きさの空隙部１０５を形成することができない。一方、スペーサ形成層１２の平均厚さが前記上限値を超えると、均一な厚さのスペーサ１０４を形成するのが難しい。また、後述する露光工程において、支持基材１１を介してスペーサ形成層１２に露光光を照射して露光処理を確実に行うことが難しい。さらに、スペーサ形成層１２の平均厚さが前記上限値を超える場合は、現像処理を確実に行うことが難しい。
また、スペーサ形成層１２の厚さ方向における露光光の透過率は、特に限定されないが、０．１以上０．９以下であるのが好ましい。これにより、後述する露光工程において、支持基材１１を介してスペーサ形成層１２に露光光を照射して露光処理を確実に行うことができる。
なお、本明細書において、支持基材１１およびスペーサ形成層１２の厚さ方向での露光光の透過率とは、支持基材１１およびスペーサ形成層１２の厚さ方向での露光光のピーク波長（例えば３６５ｎｍ）の透過率を言う。また、支持基材１１およびスペーサ形成層１２の厚さ方向での光の透過率は、例えば、透過率測定装置（（株）島津製作所社製、ＵＶ−１６０Ａ）を用いて計測することができる。
また、スペーサ形成用フィルム１の平均厚さは、特に限定されないが、５〜３５０μｍであるのが好ましい。これに対し、かかる平均厚さが５μｍ未満であると、支持基材１１がスペーサ形成層１２を支持する機能を発揮することができなかったり、スペーサ１０４が必要な大きさの空隙部１０５を形成することができなかったりする。一方、かかる平均厚さが３５０μｍを超えると、スペーサ形成用フィルム１の取り扱い性が低下する。
Ａ１−２
一方、図４（ｂ）に示すように、半導体ウエハー１０１’の一方の面上に、複数の個別回路１０３を形成する。具体的には、半導体ウエハー１０１’の一方の面上に、複数の受光素子と複数のマイクロレンズアレイとをこの順で積層する。
Ａ１−３
次に、図４（ｃ）に示すように、半導体ウエハー１０１’の前記一方の面側に、スペーサ形成用フィルム１のスペーサ形成層１２を貼着する（ラミネート加工）。
より具体的に説明すると、前述したように押圧部材３０の押圧面３０１に支持基材１１を吸着保持した状態で（図６（ｂ）参照）、スペーサ形成用フィルム１を半導体ウエハー１０１’の受光部を含む個別回路１０３側の面上にもたらす。
一方、半導体ウエハー１０１’の受光部を含む個別回路１０３とは反対側の面を押圧部材４０の押圧面４０１上に設置する。
そして、押圧部材３０の押圧面３０１と押圧部材４０の押圧面４０１とをこれらが接近する方向に加圧（押圧）する。これにより、押圧面３０１により支持基材１１をスペーサ形成層１２側に押圧する。
このように押圧面３０１により支持基材１１をスペーサ形成層１２側に押圧することで、スペーサ形成層１２を半導体ウエハー１０１’上に均一に密着しつつ貼着することができる。
このようにスペーサ形成層１２を半導体ウエハー１０１’に貼着すると、通常、スペーサ形成層１２の外周縁が支持基材１１の外周縁よりも外側にはみ出し、そのはみ出した部分１２１が、他の部分（支持基材１１と接触している部分）よりも上側に盛り上がって厚くなってしまう。
このとき、スペーサ形成層１２はその外周縁が半導体ウエハー１０１’の外周縁に一致するように貼着される。
また、図７に示すように、半導体ウエハー１０１’の外周縁の角部には、面取りが施されている。具体的には、半導体ウエハー１０１’の外周縁の上側には、面取り部１０１１が設けられ、半導体ウエハー１０１’の外周縁の下側には、面取り部１０１２が設けられている。そして、スペーサ形成層１２の外周縁が半導体ウエハー１０１’の外周縁に一致（またはほぼ一致）するようにスペーサ形成層１２が半導体ウエハー１０１’に貼着されることで、スペーサ形成層１２の外周縁が前記面取り部分（具体的には面取り部１０１１）上またはその近傍に位置した状態で貼着される。これにより、上述したようにスペーサ形成層１２のうち支持基材１１の外周縁よりも外側にはみ出した部分１２１が盛り上がって厚くなってしまうのを防止または抑制することができる。
本実施形態では、図７に示すように、半導体ウエハー１０１’の外周縁の上側および下側がそれぞれ角面取りされることにより、面取り部１０１１、１０１２が形成されている。
なお、面取り部１０１１、１０１２の形状は、それぞれ、上述したものに限定されず、公知の面取りにより形成される種々の形状であってもよい。その場合にも、前述したようなはみ出した部分１２１が盛り上がるのを防止または抑制する効果が得られる。例えば、面取り部１０１１、１０１２は、半導体ウエハー１０１’の外周縁の上側および下側がそれぞれ丸面取りされることにより形成されたものであってもよい。また、半導体ウエハー１０１’の外周縁の上側（スペーサ形成層１２が貼着される面側）が面取りされていればよく、例えば、面取り部１０１２は、省略されていてもよい。
そのため、後述する工程《Ａ３》（接合工程）において、スペーサ１０４と透明基板１０２’とをこれらの間に隙間が形成されずに均一に接合することができる。
《Ａ２》スペーサ形成層１２を選択的に除去してスペーサ１０４’を形成する工程
Ａ２−１
次に、図４（ｄ）に示すように、スペーサ形成層１２に露光光（紫外線）を照射し、露光処理を行う（露光工程）。
その際、図４（ｄ）に示すように、スペーサ１０４の平面視形状に対応した平面視形状をなす光透過部２０１を備えるマスク２０を介してスペーサ形成層１２に露光光を照射する。
光透過部２０１は光透過性を有しており、光透過部２０１を透過した露光光は、スペーサ形成層１２に照射される。これにより、スペーサ形成層１２は、選択的に露光され、露光光が照射された部分が光硬化する。
また、スペーサ形成層１２に対する露光処理は、図４（ｄ）に示すように、スペーサ形成層１２に支持基材１１がついた状態で行い、支持基材１１を介してスペーサ形成層１２に露光光を照射する。
これにより、露光処理の際、支持基材１１がスペーサ形成層１２の保護層として機能し、スペーサ形成層１２の表面に埃等の異物が付着するのを効果的に防止することができる。また、支持基材１１上に異物が付着した場合であっても、その異物を容易に除去することが可能である。また、前述したようにマスク２０を設置する際に、マスク２０がスペーサ形成層１２に貼り付いてしまうことなく、マスク２０とスペーサ形成層１２との距離をより小さくすることができる。その結果、マスク２０を介してスペーサ形成層１２に照射された露光光で形成される像が暈けるのを防止することができ、露光部と未露光部との境界をシャープなものとすることができる。その結果、優れた寸法精度でスペーサ１０４’を形成することができ、設計に近い所望の形状および寸法で空隙部１０５を形成することができる。これにより、半導体装置１００の信頼性を高めることができる。
なお、マスク２０を設置するに際しては、半導体ウエハー１０１’に設けたアライメントマークと、マスク２０に設けたアライメントマークとを合わせることにより、半導体ウエハー１０１’に対してマスク２０の位置合わせを行うことができる。
支持基材１１とマスク２０との間の距離は、０〜１００μｍであるのが好ましく、０〜５０μｍであるのがより好ましい。これにより、マスク２０を介してスペーサ形成層１２に照射された露光光により形成される像をより鮮明なものとすることができ、優れた寸法精度でスペーサ１０４を形成することができる。
特に、支持基材１１とマスク２０とを接触した状態で前記露光処理を行うのが好ましい。これにより、スペーサ形成層１２とマスク２０との間の距離を全域にわたって安定的に一定に保つことができる。その結果、スペーサ形成層１２の露光すべき部位を均一に露光することができ、寸法精度に優れたスペーサ１０４’をより効率よく形成することができる。
このように支持基材１１とマスク２０とを接触した状態で露光する場合、支持基材１１の厚みを適宜選択することにより、スペーサ形成層１２とマスク２０との間の距離を自由に、かつ、正確に設定することができる。また、支持基材１１の厚さを薄くすることで、スペーサ形成層１２とマスク２０との間の距離をより小さくし、マスク２０を介してスペーサ形成層１２に照射された光により形成される像の暈けを防止することができる。
なお、スペーサ形成層１２の露光は、支持基材１１とマスク２０が接触しない投影露光装置、或いは縮小投影露光装置を用いて行うこともできる。この場合、支持基材１１を剥がした後に、スペーサ形成層１２の露光を行っても良い。
スペーサ形成層１２に照射する光は、化学線（紫外線）であるのが好ましく、その波長は、１５０〜７００ｎｍ程度であるのが好ましく、１７０〜４５０ｎｍ程度であるのがより好ましい。
また、照射する光の積算光量は、２００〜３０００Ｊ／ｃｍ２程度であるのが好ましく、３００〜２５００Ｊ／ｃｍ２程度であるのがより好ましい。
なお、前述したような露光後、必要に応じて、スペーサ形成層１２に対して、４０〜８０℃程度の温度で加熱処理を施してもよい（露光後加熱工程（ＰＥＢ工程））。
これにより、スペーサ形成層１２のスペーサ１０４とすべき部分をより強固に受光部を含む個別回路１０３に接着させることができる。さらに、スペーサ形成層１２に残存する残留応力を緩和させることができる。
このような加熱処理において、スペーサ形成層１２を加熱する温度は、２０〜１２０℃程度であるのが好ましく、３０〜１００℃程度であるのがより好ましい。
また、スペーサ形成層１２を加熱する時間は、１〜１０分程度であるのが好ましく、２〜７分程度であるのがより好ましい。
Ａ２−２
次に、図４（ｅ）に示すように、支持基材１１を除去する（支持基材除去工程）。すなわち、支持基材１１をスペーサ形成層１２から剥離する。
このように露光を行った後、現像に先立ち、支持基材１１を除去することで、前述したように露光時におけるスペーサ形成層１２への埃等の異物の付着を防止しつつ、スペーサ形成層１２のパターンニングを行うことができる。
Ａ２−３
次に、図４（ｆ）に示すように、スペーサ形成層１２の未硬化の部分を現像液を用いて除去する（現像工程）。これにより、スペーサ形成層１２の光硬化した部分が残存して、スペーサ１０４’および空隙部１０５’が形成される。
その際、スペーサ形成層１２が前述したようなアルカリ可溶性樹脂を含んで構成されている場合、現像液としてアルカリ水溶液を用いることができる。
《Ａ３》スペーサ１０４’の半導体ウエハー１０１’とは反対側の面に透明基板１０２’を接合する工程
次に、図５（ｇ）に示すように、形成されたスペーサ１０４’の上面と透明基板１０２’とを接合する（接合工程）。これにより、半導体ウエハー１０１’と透明基板１０２’とがスペーサ１０４’を介して接合された半導体ウエハー接合体１０００（本発明の半導体ウエハー接合体）が得られる。
スペーサ１０４’と透明基板１０２’との接合は、例えば、形成されたスペーサ１０４’の上面と透明基板１０２’とを貼り合わせた後、熱圧着することにより行うことができる。
より具体的に説明すると、図５（ｇ）に示すように、透明基板１０２’の上側に設けられた押圧部材５０の押圧面５０１と半導体ウエハー１０１’の下側に設けられた押圧部材６０の押圧面６０１とをこれらが接近する方向に加圧（押圧）する。
その際、加熱することで、透明基板１０２’がスペーサ形成層１２（スペーサ１０４）上に熱圧着される。
特に、スペーサ１０４の支持基材１１と接触していた部分に、その外周縁の内側に包含されるように、透明基板１０２’が接合される。すなわち、スペーサ１０４の外周縁付近に形成された凸部（凸条）の部分１２１を避けて、スペーサ１０４の厚さの均一な部分（平坦な面）に透明基板１０２’が接合される。
そのため、スペーサ１０４と透明基板１０２’とをこれらの間に隙間が形成されずに均一に接合することができる。
その結果、半導体ウエハー外周縁の接合不良を防止することができ、半導体ウエハー接合体１０００を個片化した際の半導体装置１００の歩留まりを向上することができる。
本実施形態では、透明基板１０２’の幅（直径）Ｗ３は、前述した支持基材１１の幅Ｗ２と等しい。また、スペーサ１０４の支持基材１１と接触していた部分の外周縁と透明基板１０２’の外周縁とが一致するように、透明基板１０２’がスペーサ１０４上に設置される。
上述したように、スペーサ形成層１２の外周縁が半導体ウエハー１１１’の外周縁に一致（またはほぼ一致）するように貼着されることで、半導体ウエハー１０１’の外周縁の角部に施された面取り（面取り部１０１１）によって、スペーサ形成層１２の外周縁付近のうち支持基材１１の外周縁よりも外側にはみ出した部分１２１が盛り上がって厚くなってしまうのを防止または抑制することができる（図７参照）。
これにより、スペーサ１０４と透明基板１０２’とを接合する際に、これらの間に隙間が形成されるのをより確実に防止することができる。
なお、透明基板１０２’の幅（直径）Ｗ４は、支持基材１１の幅Ｗ２よりも小さくすることができる。
熱圧着は、８０〜１８０℃の温度範囲内で行うのが好ましい。これにより、熱圧着時における加圧力を抑えつつ、スペーサ１０４’と透明基板１０２’とを熱圧着により接合することができる。そのため、形成されるスペーサ１０４は、不本意な変形が抑えられ、寸法精度の優れたものとなる。
《Ａ４》半導体ウエハー１０１’の下面に所定の加工または処理を施す工程
Ａ４−１
次に、図５（ｈ）に示すように、半導体ウエハー１０１’の透明基板１０２とは反対側の面（下面）１１１を研削する（バックグラインド工程）。
この半導体ウエハー１０１’の面１１１の研削は、例えば、研削装置（グラインダー）を用いて行うことができる。
かかる面１１１の研削により、半導体ウエハー１０１’の厚さは、半導体装置１００が適用される電子機器によっても異なるが、通常、１００〜６００μｍ程度に設定され、より小型の電子機器に適用する場合には、５０μｍ程度に設定される。
Ａ４−２
次に、図５（ｉ）に示すように、半導体ウエハー１０１’の面１１１上に、半田バンプ１０６を形成する。
その際、図示しないが、半田バンプ１０６の形成の他に、半導体ウエハー１０１’の面１１１に配線も形成する。
［Ｂ］半導体ウエハー接合体１０００を個片化する工程
次に、半導体ウエハー接合体１０００を個片化することにより、複数の半導体装置１００を得る（ダイシング工程）。
その際、半導体ウエハー１０１’に形成された個別回路毎、すなわち、各空隙部１０５毎に、半導体ウエハー接合体１０００を個片化する。
半導体ウエハー接合体１０００の個片化は、例えば、まず、図５（ｊ）に示すように、半導体ウエハー１０１’側からダイシングソーによりスペーサ１０４の格子に沿って切込み２１を入れた後、透明基板１０２’側からもダイシングソーにより切込み２１に対応して切り込みを入れることにより行われる。
以上のような工程を経ることにより、半導体装置１００を製造することができる。
このように、半導体ウエハー接合体１０００を個片化して、一括して複数の半導体装置１００を得ることにより、半導体装置１００を大量生産することができ、生産性の効率化を図ることができる。
このようにして得られた半導体装置１００は、例えば、配線がパターンニングされた基板上に搭載され、この基板上の配線と、ベース基板１０１の下面に形成された配線とが半田バンプ１０６を介して電気的に接続される。
また、半導体装置１００は、前述したように基板上に搭載された状態で、例えば、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ、小型カメラ等の電子機器に広く適用することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
図８は、本発明の実施形態にかかる半導体ウエハー接合体を示す縦断面図、図９および図１０は、それぞれ、図８に示す半導体ウエハー接合体の製造方法の一例を示す工程図である。
である。
以下、第２実施形態の半導体ウエハー接合体およびその製造方法について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図８〜１０では、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
第２実施形態は、スペーサ形成用フィルム、押圧部材および透明基板の大きさが異なる以外は、第１実施形態とほぼ同様である。
＜半導体ウエハー接合体＞
図８に示すように、半導体ウエハー接合体１０００Ｃは、半導体ウエハー１０１’と、スペーサ１０４Ｃ’と、透明基板１０２Ｃ’とが順に積層した積層体で構成されている。すなわち、半導体ウエハー接合体１０００Ｃは、半導体ウエハー１０１’と透明基板１０２Ｃ’とがスペーサ１０４Ｃ’を介して接合されている。
スペーサ１０４Ｃ’は、平面視したときに、格子状をなし、半導体ウエハー１０１’上の各個別回路（受光部を含む個別回路１０３）を取り囲むように形成されている。また、スペーサ１０４Ｃ’は、半導体ウエハー１０１’と透明基板１０２Ｃ’との間に複数の空隙部１０５を形成している。この複数の空隙部１０５は、平面視したときに、前述した複数の個別回路に対応して配置されている。
このスペーサ１０４Ｃ’は、後述するような個片化工程を経ることにより、上述したような半導体装置１００のスペーサ１０４となる部材である。
透明基板１０２Ｃ’は、スペーサ１０４’を介して半導体ウエハー１０１’に接合されている。
この透明基板１０２Ｃ’は、後述するような個片化工程を経ることにより、上述したような半導体装置１００の透明基板１０２となる部材である。
このような半導体ウエハー接合体１０００Ｃを後述するように個片化することにより、複数の半導体装置１００を得ることができる。
＜半導体装置（半導体ウエハー接合体）の製造方法＞
次に、本発明の半導体ウエハー接合体の製造方法について、半導体ウエハー接合体１０００Ｃを製造する場合を一例として説明する。
半導体ウエハー接合体１０００の製造方法は、《Ｃ１》半導体ウエハー１０１’上にスペーサ形成層１２Ｃを貼り付ける工程と、《Ｃ２》スペーサ形成層１２Ｃを選択的に除去してスペーサ１０４Ｃ’を形成する工程と、《Ｃ３》スペーサ１０４Ｃ’の半導体ウエハー１０１’とは反対側の面に透明基板１０２Ｃ’を接合する工程と、《Ａ４》半導体ウエハー１０１’の下面に所定の加工または処理を施す工程とを有する。
《Ｃ１》半導体ウエハー１０１’上にスペーサ形成層１２Ｃを貼り付ける工程
Ｃ１−１
まず、図９（ａ）に示すように、スペーサ形成用フィルム１Ｃを用意する。
このスペーサ形成用フィルム１Ｃは、支持基材１１Ｃと、支持基材１１Ｃ上に支持されたスペーサ形成層１２Ｃとを有している。
このようなスペーサ形成用フィルム１Ｃは、後述する工程Ｃ１−３（ラミネート工程）に用いられるラミネート用装置（ラミネーター装置）の押圧部材３０Ｃの押圧面３０１Ｃの外周縁に沿って切断されたものである。それ以外（寸法が異なる以外）は、スペーサ形成用フィルム１Ｃは、前述したスペーサ形成用フィルム１と同様である。
また、本実施形態では、後述する工程Ａ１−３（ラミネート工程）においてスペーサ形成層１２Ｃの外周縁が半導体ウエハー１０１’の外周縁よりも内側に位置するような寸法となっている。
Ｃ１−２
一方、図９（ｂ）に示すように、半導体ウエハー１０１’の一方の面上に、複数の個別回路１０３を形成する。この工程は、前述した第１実施形態の工程Ａ１−２と同様に行うことができる。
Ｃ１−３
次に、図９（ｃ）に示すように、半導体ウエハー１０１’の前記一方の面側に、スペーサ形成用フィルム１Ｃのスペーサ形成層１２Ｃを貼着する（ラミネート加工）。この工程は、前述した第１実施形態の工程Ａ１−３と同様に行うことができる。
このとき、本工程では、スペーサ形成層１２Ｃはその外周縁が半導体ウエハー１０１’の外周縁よりも内側に位置するように貼着される。
《Ｃ２》スペーサ形成層１２Ｃを選択的に除去してスペーサ１０４’を形成する工程
Ｃ２−１
次に、図９（ｄ）に示すように、スペーサ形成層１２Ｃに露光光（紫外線）を照射し、露光処理を行う（露光工程）。この工程は、前述した第１実施形態の工程Ａ２−１と同様に行うことができる。
Ｃ２−２
次に、図９（ｅ）に示すように、支持基材１１Ｃを除去する（支持基材除去工程）。すなわち、支持基材１１Ｃをスペーサ形成層１２Ｃから剥離する。この工程は、前述した第１実施形態の工程Ａ２−２と同様に行うことができる。
Ｃ２−３
次に、図９（ｆ）に示すように、スペーサ形成層１２Ｃの未硬化の部分を現像液を用いて除去する（現像工程）。これにより、スペーサ形成層１２Ｃの光硬化した部分が残存して、スペーサ１０４Ｃ’および空隙部となる部位１０５’が形成される。この工程は、前述した第１実施形態の工程Ａ２−３と同様に行うことができる。
《Ｃ３》スペーサ１０４Ｃ’の半導体ウエハー１０１’とは反対側の面に透明基板１０２Ｃ’を接合する工程
次に、図１０（ｇ）に示すように、形成されたスペーサ１０４Ｃ’の上面と透明基板１０２Ｃ’とを接合する（接合工程）。これにより、半導体ウエハー１０１’と透明基板１０２Ｃ’とがスペーサ１０４Ｃ’を介して接合された半導体ウエハー接合体１０００Ｃ（本発明の半導体ウエハー接合体）が得られる。この工程は、前述した第１実施形態の工程《Ａ３》と同様に行うことができる。
《Ｃ４》半導体ウエハー１０１’の下面に所定の加工または処理を施す工程
Ｃ４−１
次に、図１０（ｈ）に示すように、半導体ウエハー１０１’の透明基板１０２Ｃとは反対側の面（下面）１１１を研削する（バックグラインド工程）。この工程は、前述した第１実施形態の工程Ｃ４−１と同様に行うことができる。
Ｃ４−２
次に、図１０（ｉ）に示すように、半導体ウエハー１０１’の面１１１上に、半田バンプ１０６を形成する。この工程は、前述した第１実施形態の工程Ｃ４−２と同様に行うことができる。
その後、半導体ウエハー接合体１０００Ｃを個片化することにより、複数の半導体装置１００を得る（ダイシング工程）。この工程は、前述した第１実施形態の工程［Ｂ］と同様に行うことができる。
以上のような工程を経ることにより、半導体装置１００を製造することができる。
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、本発明の半導体ウエハー接合体の製造方法では、任意の目的の工程が１または２以上追加されてもよい。例えば、ラミネート工程と露光工程との間に、スペーサ形成層に対して加熱処理を施すラミネート後加熱工程（ＰＬＢ工程）を設けてもよい。
また、前述した実施形態では、露光を１回行う場合について説明したが、これに限定されず、例えば、露光を複数回行ってもよい。
また、本発明の半導体ウエハー接合体および半導体装置の各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
本発明の半導体ウエハー接合体の製造方法は、シート状の支持基材と、該支持基材上に設けられた感光性を有するスペーサ形成層とを備えるスペーサ形成用フィルムを用意する工程と、半導体ウエハーの一方の面側に、前記スペーサ形成層を貼着する工程と、前記スペーサ形成層を露光・現像してパターンニングすることによりスペーサを形成するとともに、前記支持基材を除去する工程と、前記スペーサの前記支持基材と接触していた部分に、その内側に包含されるように、透明基板を接合する工程とを有する。これにより、半導体ウエハーと透明基板とが均一かつ確実にスペーサを介して接合された半導体ウエハー接合体を製造することができる。このような本発明は、産業上の利用可能性を有する。

Claims (16)

  1. シート状の支持基材と、該支持基材上に設けられた感光性を有するスペーサ形成層とを備えるスペーサ形成用フィルムを用意する工程と、
    半導体ウエハーの一方の面側に、前記スペーサ形成層を貼着する工程と、
    前記スペーサ形成層を露光・現像してパターンニングすることによりスペーサを形成するとともに、前記支持基材を除去する工程と、
    前記スペーサの前記支持基材と接触していた部分に、その内側に包含されるように、透明基板を接合する工程とを有することを特徴とする半導体ウエハー接合体の製造方法。
  2. 前記スペーサ形成層を前記半導体ウエハーに貼着する工程では、前記スペーサ形成層の外周縁が前記支持基材の外周縁よりも外側に位置した状態で前記半導体ウエハー上に貼着される請求項１に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
  3. 前記スペーサ形成層を前記半導体ウエハーに貼着する工程の前に、押圧面を備える押圧部材の前記押圧面に前記支持基材を吸着させた状態で、前記押圧面の外周縁に沿って前記スペーサ形成用フィルムを切断する工程を有する請求項２に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
  4. 前記スペーサ形成層を前記半導体ウエハーに貼着する工程では、前記押圧面により前記支持基材を前記スペーサ形成層側に押圧する請求項３に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
  5. 前記半導体ウエハーに前記スペーサ形成層を貼着する工程では、前記透明基板を接合する工程において前記透明基板が前記スペーサの前記支持基材と接触していた部分の内側に包含されるように、前記支持基材および前記スペーサ形成層が十分に大きく形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
  6. 前記半導体ウエハーは外周縁の角部に面取り部を有し、前記スペーサ形成層を前記半導体ウエハーに貼着する工程では、前記スペーサ形成層の外周縁が前記面取り部分上またはその近傍に位置した状態で貼着される請求項５に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
  7. 前記スペーサ形成層を前記半導体ウエハーに貼着する工程では、前記スペーサ形成層の外周縁は、前記半導体ウエハーの外周縁と一致またはそれよりも外側に位置している請求項５または６に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
  8. 前記スペーサ形成層を前記半導体ウエハーに貼着する工程では、前記スペーサ形成層の外周縁は、前記半導体ウエハーの外周縁よりも内側に位置している請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
  9. 前記透明基板を接合する工程では、前記透明基板の外周縁が前記スペーサ形成層の外周縁よりも内側に位置している請求項８に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
  10. 前記露光は、前記支持基材の除去前に、前記支持基材を介して前記スペーサ形成層に化学線を選択的に照射することにより行い、前記現像は、前記支持基材の除去後に行う請求項１ないし９のいずれかに記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
  11. 前記支持基材の平均厚さは、５〜１００μｍである請求項１ないし１０のいずれかに記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
  12. 前記スペーサ形成層は、アルカリ可溶性樹脂と、熱硬化性樹脂と、光重合開始剤とを含む材料で構成されている請求項１ないし１１のいずれかに記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
  13. 前記アルカリ可溶性樹脂は、（メタ）アクリル変性フェノール樹脂である請求項１２に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
  14. 前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂である請求項１２または１３に記載の半導体ウエハー接合体の製造方法。
  15. 請求項１ないし１４のいずれかに記載の方法により製造されたことを特徴とする半導体ウエハー接合体。
  16. 請求項１５に記載の半導体ウエハー接合体を個片化することにより得られることを特徴とする半導体装置。
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