JP2006100763A - 固体撮像装置の製造方法及び接合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チップサイズパッケージタイプの固体撮像装置のように、接合されたウェーハとガラス板とで構成された積層構造物を切断等するにあたり、接着不良箇所によって不良品となることを防止できる固体撮像装置の製造方法を提供する。
【解決手段】ウェーハ１１の表面に多数の固体撮像素子１１Ａを形成し、透明ガラス板１２下面の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スペーサ１３を形成する。ウェーハと透明ガラス板とを相対させて位置合わせし、このウェーハと透明ガラス板とをスペーサを介して接合する。このとき、ウェーハの下面の略全面を固定テーブル５２で支持し、透明ガラス板の上面の略全面をＡＳＫＥＲ Ｃ硬度で２０〜４０の部材５４を介して加圧板５６で支持し、移動テーブルの裏面より押圧力を加える。そして、接合されたウェーハと透明ガラス板とを個々の固体撮像装置に分割する。
【選択図】 図１４

Description

本発明は、固体撮像装置の製造方法及び接合装置に関し、特に、チップサイズパッケージ（ＣＳＰ）タイプの固体撮像装置の製造に好適な固体撮像装置の製造方法及び接合装置に関する。

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（たとえば、特許文献１参照。）。

図１８は、このような透明ガラス板１とウェーハ２とを示す斜視図である。同図において、ウェーハ２には、個々の固体撮像装置に対応する固体撮像素子３、３…とパッド４、４…とが形成されている。一方、透明ガラス板１の下面には、図１９に示されるように、スペーサ５の層が形成されている。
特開２００２−２３１９２１号公報

しかしながら、この特許文献１に記載された技術では、透明ガラス板とウェーハとを貼り合わせる際に、透明ガラス板やウェーハの厚さムラに起因して、接合不良となる問題があった。図２０は、この現象を示すもので、透明ガラス板１とウェーハ２とを貼り合わせた状態の要部拡大断面図である。図２０に示されるように、矢印Ｄで示される箇所において、スペーサ５の層とウェーハ２との間に接着不良箇所を生じている。

このような状態では、この接着不良箇所より異物が空隙部６内に入り込むことを避けられない。たとえば、ダイシング装置等を使用して、ダイシングした場合、この接着不良箇所より研削液が空隙部６内に浸入することとなる。図２１は、この現象を示すもので、透明ガラス板１とウェーハ２とが貼り合わされた状態でダイシングされている状態を示す要部拡大断面図である。ただし、ガラス板１とウェーハ２とが図２０と異なり、上下逆転した状態となっている。なお、ガラス板１の下面に貼着されているのは、粘着フィルム１Ａであり、ダイシング後の固体撮像装置の飛散を防止するために導入されている。

図２１において、回転するダイシングブレード７がウェーハ２の裏面より積層体に切り込んでいる。このダイシングが円滑に行えるように、ノズル８、８より研削液（クーラント）９がダイシングブレード７の周縁に供給されている。

ところが、前述したように、スペーサ５の層とウェーハ２との間の接着不良箇所があると、ここより研削液９が空隙部６内に浸入し、製品としての品質を維持できない状態となる。

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、接合された基板（ウェーハ）と板状物（ガラス板）とで構成された積層構造物を切断等するにあたり、接着不良箇所によって不良品となることを防止できる固体撮像装置の製造方法及び接合装置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、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透明平板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透明平板とを相対させて位置合わせする工程と、位置合わせされた前記ウェーハの下面と前記透明平板の上面のうち、１の面の略全面を固定テーブルで支持するとともに、他の１の面の略全面を弾性部材を介して押圧部材で支持し、該押圧部材で押圧力を加えることにより前記ウェーハと前記透明平板とを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透明平板とを個々の固体撮像素子に分割する工程と、を備えることを特徴とする固体撮像装置の製造方法を提供する。

本発明によれば、ウェーハと透明平板とをスペーサを介して接合する工程において、ウェーハの下面と透明平板の上面のうち、１の面の略全面を固定テーブルで支持するとともに、他の１の面の略全面を、弾性部材を介して押圧部材で支持して押圧力を加える。したがって、この緩衝部材により、透明ガラス板やウェーハの厚さムラが吸収され、接合不良となる問題は生じず、製品の品質を維持できる。

本発明において、前記弾性部材の日本ゴム協会標準規格（ＳＲＩＳ）に規定するＡＳＫＥＲ Ｃ硬度が２０〜４０であることが好ましい。このような弾性部材により、透明ガラス板やウェーハの厚さムラが吸収され、接合不良となる問題は生じず、製品の品質を維持できる。

また、本発明において、前記押圧部材の裏面より流体圧による押圧力を加えることが好ましい。このような加圧方式を採用すれば、押圧部材の押圧面がウェーハ又は透明平板と平行になり易く、本発明の効果を一層発揮できる。

また、本発明において、前記押圧部材が該押圧部材周縁に設けられたシール部材を介して該押圧部材背面側の圧力容器と係合され、該圧力容器と前記押圧部材との間に押圧流体が供給されるようになっており、前記接合する工程において、前記ウェーハの下面と前記透明平板の上面のうち、前記他の１の面の略中心点を回転中心として前記押圧部材が傾斜可能となっていることが好ましい。

このような構成の加圧方式を採用すれば、押圧部材の押圧面がウェーハ又は透明平板と平行になり易く、かつ、ウェーハと透明平板とをずれさせるような水平方向の力が加わらず、本発明の効果を一層発揮できる。

すなわち、流体圧による加圧方式が採用され、かつ、押圧部材が傾斜可能となっていても、押圧部材の回転中心が押圧面より離れた位置にあると、押圧部材が傾斜する際に、ウェーハと透明平板とをずれさせるような水平方向の力を加えてしまい、位置合わせ精度不良となりやすい。

これに対し、本発明の構成によれば、押圧部材の回転中心が押圧面上にあるので、ウェーハと透明平板とがずれてしまう不具合も生じない。したがって、固体撮像装置を正確な位置合わせ精度で製造することができる。

なお、本明細書において、「固体撮像素子」とは、多数の固体撮像素子（ＣＣＤ等）が２次元のアレイ状に集合したものを指し、１のアレイ状の集合が１の固体撮像装置に対応するものである。

また、本発明は、相対させて位置合わせされた２枚の平板部材を加圧して接合する接合装置であって、前記平板部材の一方の略全面を支持する固定テーブルと、前記平板部材の他方の略全面を弾性部材を介して支持する押圧部材と、該押圧部材の背面側に設けられ、該押圧部材の周縁に設けられたシール部材を介して該押圧部材を支持する圧力容器と、該圧力容器と前記押圧部材との間に押圧流体を供給し、前記固定テーブルと前記押圧部材により前記２枚の平板部材に加圧力を加える押圧力供給手段と、前記平板部材の他方の表面の略中心点を回転中心として前記押圧部材を傾斜可能に支持する押圧部材支持手段と、を備えたことを特徴とする接合装置を提供する。

本発明の接合装置によれば、上記の固体撮像素子の製造のみならず、２枚の平板部材を接合する際に広く適用できる。すなわち、既述したように、押圧部材の回転中心が押圧面上にあるので、２枚の平板部材同士がずれてしまう不具合も生じない。したがって、２枚の平板部材を正確な位置合わせ精度で接合することができる。

以上説明したように、本発明の固体撮像装置の製造方法によれば、ウェーハと透明平板とをスペーサを介して接合する際に、接着不良箇所を生じるような不具合は生じず、製品の品質を維持できる。

以下、添付図面に従って、本発明に係る固体撮像装置の製造方法の好ましい実施の形態について詳説する。なお、各図において、同一部材には同一の番号又は記号を付している。

図１及び図２は、本発明に係る固体撮像装置の製造方法によって製造された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を封止する透明ガラス板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）１１（本発明の基板に相当）が分割されたものである。また、スペーサ１３は、接着剤１３Ａを介して透明ガラス板１２と、接着剤１３Ｂを介してウェーハ１１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１１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の上に印刷により形成されている。また、パッド１１Ｂと固体撮像素子１１Ａとの間も同様に印刷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。

ウェーハ１１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１１及び透明ガラス板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。

透明ガラス板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、本発明に係る固体撮像装置の製造方法が適用されるＣＳＰタイプ固体撮像装置の製造工程の概略について説明する。

図３は、固体撮像装置の製造工程を示すフローチャートである。第１の工程では、図４及び図５に示されるように、透明ガラス板１２の上に、多数のスペーサ１３が形成されるとともに、ウェーハ１１に、個々の固体撮像装置２１に対応する固体撮像素子１１Ａ、１１Ａ…とパッド１１Ｂ、１１Ｂ…とが形成される。

すなわち、図４は、透明ガラス板１２とウェーハ１１とを示す斜視図であり、図５は、スペーサ１３の層を示す透明ガラス板１２の断面図である。

透明ガラス板１２とウェーハ１１のサイズは、固体撮像装置２１のチップサイズ（３〜３５ｍｍ角が一般的）にもよるが、たとえば、外径約１０２ｍｍ（４インチ）とできる。透明ガラス板１２の厚さは、たとえば、０．３〜０．７ｍｍとでき、ウェーハ１１の厚さは、たとえば、０．３〜０．７ｍｍとできる。

なお、図４において、透明ガラス板１２とウェーハ１１の両側部の円内には、位置合わせ用のマークがそれぞれ形成されている。

スペーサ１３の厚さは、たとえば、０．０２〜０．２ｍｍとできる。これらのスペーサ１３は、たとえば、次のような方法によって形成される。先ず、透明ガラス板１２上にシリコン等の無機材料をスピンコート等の塗布やＣＶＤ装置等で積層し、無機材料膜を形成する。次いで、フォトリソグラフイ技術、エッチング処理等を用いて、無機材料膜から多数のスペーサ１３のパターンを形成する。

フォトリソグラフイ技術、エッチング処理による場合、先ず、ガラス板１２上の全面に無機材料膜を形成し、ついで、フォトリソグラフイ技術により、図４のスペーサ１３に該当する部分の表面にフォトレジストの層を形成し、エッチング処理によりスペーサ１３のパターンを形成する。

また、スピンコート等以外に、透明ガラス板１２上に無機材料膜を形成するために、透明ガラス板１２とシリコンウェーハとを貼り合わせてもよい。更に、透明ガラス板１２上に無機材料を印刷して、スペーサ１３を直接形成してもよい。

なお、既述の図２のように、透明ガラス板１２上に接着剤１３Ａを介してスペーサ１３を接合する場合には、この接着剤１３Ａの透明ガラス板１２上への塗布は、図７により後述する接着剤１３Ｂのスペーサ１３上への塗布と同様に行えばよい。

第２の工程では、図６に示されるように、透明ガラス板１２上のスペーサ１３の上面に接着剤１３Ｂが薄く均一に塗布される。接着剤１３Ｂの種類としては、硬化時の反りを防止し、かつ水分等の侵入を防いで高信頼性を得ることができるように、たとえば、エポキシ系、シリコン系等の樹脂系の常温硬化型接着剤が用いられる。また、５〜１０μｍ程度の薄い塗布厚を実現するために、０．１〜１０Ｐａ・ｓ程度の粘度の接着剤１３Ｂが使用される。

スペーサ１３への接着剤１３Ｂの塗布は、たとえば、図７のフローチャート、及び図８〜図１０に示される第２−１〜第２−４工程によって行なわれる。第２−１工程では、図８に示されるように、平坦度の良好なスピナーテーブル４５上に転写フイルム４６が載置される。この転写フイルム４６は、ずれやしわ等が発生しないように、エア吸引等を用いてスピナーテーブル４５上に吸着保持される。

転写フイルム４６は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を使用して平坦に形成された薄膜フイルムであり、透明ガラス板１２の外形サイズよりも大きな外形サイズを有している。スピナーテーブル４５上に載置された転写フイルム４６には、接着剤１３Ｂが所定量供給された後、スピナーテーブル４５が高速で回転することにより、接着剤１３Ｂが６〜１０μｍ、好ましくは８μｍの厚さで均一に塗布される。

なお、転写フイルム４６への接着剤１３Ｂの塗布には、ブレードコータやバーコータ等を用いてもよい。

一般的に、光学用の常温硬化型接着剤は、スペーサ１３の材料となるシリコン等の無機物に対して塗れ性が悪く、粘度を高くすることにより塗れ性が改善されることが知られている。しかし、粘度の高い接着剤を使用すると、塗布厚の制御が難しくなる。

そのため、本実施形態では、第２−２工程として、転写フイルム４６への接着剤１３Ｂの塗布後に所定時間放置し、接着剤１３Ｂの粘度を高くする経時処理を行なっている。この経時処理は、接着剤１３Ｂの粘度が９．５〜１０Ｐａ・ｓ（９５００〜１００００ｃｐｓ）程度となるように温度と時間を調整することが必要となる。

このように、経時処理によって接着剤１３Ｂの粘度を変化させるようにしたので、転写フイルム４６への塗布時には粘度の低い接着剤１３Ｂを使用して、高精度に塗布厚を制御することができる。

なお、親水性のある接着剤を使用している場合には、スペーサ１３にプラズマ、又は紫外線を照射して表面改質を行なうこともできる。これにより、シリコン製スペーサへの接着剤の塗れ性を改善することができる。

第２−３工程では、アライメント装置や手作業によって、透明ガラス板１２と転写フイルム４６との貼り合わせが行なわれる。たとえば、図９に示されるように、アライメント装置は、吸引孔４０ａからエア吸引を行なって透明ガラス板１２を吸着保持するガラス保持テーブル４０と、このガラス保持テーブル４０の下方に配置され、吸引孔４１ａからエア吸引を行ない、スポンジ４１ｂを介して転写フイルム４６を吸着保持するフイルム保持テーブル４１とからなる。フイルム保持テーブル４１は、周知のＺ軸移動テーブルと同様に上下方向での移動が可能とされている。

フイルム保持テーブル４１は、接着剤１３Ｂが塗布された転写フイルム４６をスポンジ４１ｂ上に載置した状態で上昇し、転写フイルム４６を透明ガラス板１２上の多数のスペーサ１３に均一な力で押し付ける。

スポンジ４１ｂには、スペーサ１３を破損させず、かつ転写フイルム４６をしっかりとスペーサ１３に押し付けることができる程度の硬さを有するものが用いられる。これにより、転写フイルム４６上の接着剤１３Ｂとスペーサ１３とが確実に接触し、透明ガラス板１２と転写フイルム４６とが貼り合わされる。

なお、透明ガラス板１２上で加圧ローラを移動させて、透明ガラス板１２と転写フイルム４６とを貼り合わせてもよい。

第２−４工程では、図１０に示されるように、透明ガラス板１２から転写フイルム４６が剥がされて、スペーサ１３上に接着剤１３Ｂが転写される。

この工程で使用されるフイルム剥離装置は、載置された透明ガラス板１２をエア吸引等によって吸着保持する作業台４２と、転写フイルム４６の一端が係止される巻取りローラ４３と、転写フイルム４６の上面に当接して剥離中の転写フイルム４６と透明ガラス板１２とがなす角度θを一定に保つ剥離ガイド４４とからなる。

作業台４２は、たとえばＸＹテーブルに用いられるテーブル移動機構によって、図中左
右方向でスライド自在とされている。

フイルム剥離装置は、作業台４２の図中左方へのスライド移動と同時に巻取りローラ４３による転写フイルム４６の巻き取りを開始し、透明ガラス板１２の一端側から順次転写フイルム４６を引き剥がしていく。

その際に、転写フイルム４６の背面が剥離ガイド４４によって規制されるため、透明ガラス板１２と転写フイルム４６とがなす角度θは常に一定となり、透明ガラス板１２の各スペーサ１３には一定厚さの接着剤１３Ｂが転写される。

なお、転写フイルム４６のサイズが、巻取りローラ４３に係止できる程大きくない場合には、転写フイルム４６の端部に延長用のフイルムを貼り付けるとよい。

図３のフローチャートに戻り、ウェーハ１１における第２の工程について説明する。この工程では、図１１に示されるように、ウェーハ１１の４箇所に点状に固定用接着剤１５が塗布される。この固定用接着剤１５としては、放射線硬化タイプの接着剤（たとえば、紫外線硬化タイプの接着剤）が好ましく使用できる。

すなわち、この固定用接着剤１５は、塗布後何の処理も行わない状態では、長時間にわたって硬化しない性質であり、かつ、放射線（たとえば、紫外線）の照射により、瞬時に硬化する性質のものが求められる。

固定用接着剤１５の各箇所における塗布量としては、次工程（第３の工程）において、ウェーハ１１上に透明ガラス板１２をアライメントし、密着させた際に、固定用接着剤１５が透明ガラス板１２に接するのに充分な量とする。

また、その際、点状の固定用接着剤１５が広がり過ぎない程度の少量であることが好ましい。さもないと、点状の固定用接着剤１５が広がり過ぎて、スペーサ１３や固体撮像素子１１Ａ及びパッド１１Ｂを覆ってしまい、品質不良となってしまう。

第３の工程では、図１２（Ｂ）に示されるように、多数の固体撮像素子１１Ａ及びパッド１１Ｂが形成されたウェーハ１１上に透明ガラス板１２がアライメントされ、次いで仮固定される。透明ガラス板１２とウェーハ１１とのアライメント、仮固定には、アライメント貼付け装置が使用される。

図１２（Ａ）に示されるように、アライメント貼付け装置は、エア吸引孔１６ａからエアを吸引してウェーハ１１を位置決め保持する貼り合わせテーブル１６と、同様にエア吸引孔１７ａからエアを吸引して透明ガラス板１２を保持し、ウェーハ１１に合わせて透明ガラス板１２のＸＹ方向及びθ方向（回転方向）の位置調整を行なう位置決めテーブル１
７とを備えている。

この位置決めテーブル１７により、ウェーハ１１と透明ガラス板１２とのオリフラ１１ｆ、１２ｆ（図４参照）や、適宜設けられた既述のアライメントマーク等を利用してウェーハ１１と透明ガラス板１２との位置調整を行なう。

なお、この位置決めテーブル１７の少なくとも固定用接着剤１５に対応する部分は、透明又は半透明（切り欠いた状態でもよい）になっていることが好ましい。

その後、位置決めテーブル１７を下降させて、透明ガラス板１２をウェーハ１１に重ね合わせ、位置決めテーブル１７で透明ガラス板１２を均一に加圧することにより、透明ガラス板１２とウェーハ１１との仮貼り合わせが行なわれる。その際、既述したように、固定用接着剤１５が透明ガラス板１２に接する。

次いで、位置決めテーブル１７の裏面（上面）より紫外線を照射し、位置決めテーブル１７の透明又は半透明部分、及び透明ガラス板１２を透過させて、固定用接着剤１５に紫外線をあて、固定用接着剤１５を硬化させる。これにより、接着剤１３Ｂが硬化していないものの、固定用接着剤１５により透明ガラス板１２とウェーハ１１とが水平方向に相対移動しないように固定される（仮貼り合わせされる）。

なお、透明ガラス板１２とウェーハ１１とを貼り合わせるアライメント貼付け装置において、図９のアライメント装置で使用していたスポンジ４１ｂが用いられていないのは、透明ガラス板１２とウェーハ１１との貼り合わせでは、固体撮像素子１０Ａとスペーサ１３との間で高精度な位置調整を必要とするからである。

第４の工程では、図１２のアライメント貼付け装置によって仮貼り合わせされた透明ガラス板１２及びウェーハ１１は、このアライメント貼付け装置から取り外され、図１３に示される加圧貼合わせ装置５０に移載され、剥がれないように貼り合わされる。

図１３において、（Ａ）は、圧力容器６０等の構成を示す断面図であり、（Ｂ）は、支持テーブル５２等の構成を示す断面図である。

加圧貼合わせ装置５０は、透明ガラス板１２とウェーハ１１との仮貼り合わせされた積層体が載せられる支持テーブル５２（固定テーブル）と、この支持テーブル５２の上方に配置され、緩衝部材５４を介して透明ガラス板１２全体を均一な力で押圧する加圧板５６（押圧部材）と、加圧板５６の上方に設けられ、加圧板５６の周縁に設けられたＯリング５８（シール部材）を介して加圧板５６を係合する圧力容器６０とからなる。

支持テーブル５２は、図示しない装置の架台（躯体）に固定されたテーブル状部材で、上面側のワーク載置部５２Ａは、透明ガラス板１２及びウェーハ１１と略同一サイズに形成されている。ワーク載置部５２Ａは、透明ガラス板１２又はウェーハ１１を支持した際に透明ガラス板１２又はウェーハ１１が変形しないように平坦かつ平滑に加工されていることが好ましい。

このワーク載置部５２Ａの表面には、略全面にわたって複数の真空吸引孔が形成されており、図１３の矢印のように減圧することにより、透明ガラス板１２又はウェーハ１１を密着固定できるようになっている。

加圧板５６は、内周サイズが透明ガラス板１２及びウェーハ１１の外周サイズよりも若干大きい、深さの浅い円形升形状の部材であり、その開口が下を向くように支持されている。そして、加圧板５６の円形升の底面（図１３では下面）には緩衝部材５４が固定されている。

緩衝部材５４としては、ＡＳＫＥＲ Ｃ硬度で２０〜４０の部材が採用されている。緩衝部材５４としては、各種の高分子材料が使用できるが、たとえば、シリコンスポンジが好ましく使用できる。緩衝部材５４の厚さとしては、１〜３ｍｍの範囲が好ましい。

加圧板５６の外周縁には、Ｏリング５８を固定できる溝が全周にわたって形成されており、この溝にＯリング５８が嵌合されている。

圧力容器６０は、内周サイズが加圧板５６の外周サイズよりも若干大きい、深さの浅い円形升形状の部材であり、その開口が下を向くように支持されている。この圧力容器６０は、図示しない装置の架台（躯体）に昇降機構（図示略）を介して上下移動可能に支持されている。

ただし、圧力容器６０は、押圧流体を介して加圧板５６を加圧する際の反力を受け、この反力は相当大きいことより、圧力容器６０は上下移動するのみで、いわゆる首振り運動のような揺動運動（傾斜動作）はできない構造になっている。

圧力容器６０の内径は、加圧板５６の外周縁の溝に固定された状態のＯリング５８の外径より若干小さく形成されている。したがって、加圧板５６は、Ｏリング５８を介して圧力容器６０に係合するようになっている。また、加圧板５６は、圧力容器６０の内部を上下移動できるようになっている。

更に、加圧板５６は、圧力容器６０の内部において、若干量のいわゆる首振り運動のような揺動運動（傾斜動作）ができるようになっている。この揺動運動の中心は、平面方向における加圧板５６の中心と、上下方向におけるＯリング５８の中心との交点（図１３のＣ点）となる。

圧力容器６０の底面（図１３では上面）の中央には、押圧流体供給用の貫通孔６２が形成されており、圧力容器６０と加圧板５６との間に押圧流体が供給されるようになっている。その際、Ｏリング５８の作用により、圧力容器６０と加圧板５６との間に供給された押圧流体は、外部に漏洩しない。

この押圧流体は、気体（たとえば、エア）でもよく、液体（たとえば、水）でもよい。本実施態様においては、エアコンプレッサー（図示略）より供給される圧縮エアを使用する。

次に、加圧貼合わせ装置５０による貼り合わせ手順について説明する。図１４は、透明ガラス板１２とウェーハ１１との加圧貼り合わせ工程を示す要部断面図である。

先ず、既述の図１３（Ｂ）に示されるように、支持テーブル５２を矢印のように減圧することにより、ウェーハ１１をワーク載置部５２Ａの表面に密着固定させる。

次いで、図１４（Ａ）に示されるように、圧力容器６０（加圧板５６も）を下降させて、支持テーブル５２の上方にセットする。この際、圧力容器６０の内部を矢印のように減圧することにより、加圧板５６は引き上げられた状態にあり、緩衝部材５４下面と透明ガラス板１２上面との間は、所定距離離れた状態にある。

次いで、図１４（Ｂ）に示されるように、圧力容器６０の内部を矢印のように加圧する。これにより、加圧板５６は下降し、緩衝部材５４を介して透明ガラス板１２全体を均一な力で押圧する。なお、加圧板５６が下降する際に、加圧板５６及びＯリング５８下方に滞在する空気は、破線矢印のように外部に排出される。

この加圧貼り合わせ装置５０による透明ガラス板１２及びウェーハ１１の加圧は、接着剤１３Ｂが硬化する所定時間継続される。すなわち、第４の工程では、加圧を継続することにより、本貼り合わせが行なわれる。加圧されたウェーハ１１と透明ガラス板１２とは、互いの厚さのバラツキや反りなどに沿って僅かに変形し、スペーサ１３とウェーハ１１との接触状態が均一になる。

更に、ウェーハ１１と透明ガラス板１２との積層体の厚さが楔状に変化している場合には、加圧板５６（緩衝部材５４）も傾斜してこの形状に倣うことが望ましいが、既述したように、図１３のＣ点を回転中心として加圧板５６が傾斜可能となっているので、この形状に倣うことができる。

すなわち、図１４（Ｂ）においては、Ｃ点が被加圧面である透明ガラス板１２上面の中心点に一致するので、上記の形状に倣うことができる。また、加圧板５６の回転中心が押圧面上にあるので、ウェーハ１１と透明ガラス板１２とがずれてしまう不具合も生じない。したがって、固体撮像装置２１を正確な位置合わせ精度で製造することができる。

第５の工程では、図１５に示されるように、透明ガラス板１２とウェーハ１１のダイシングが実施され、多数の固体撮像装置２１が形成される。このダイシングは、ダイヤモンドホイール３１（研削砥石）、透明ガラス板１２及びウェーハ１１が必要以上に加熱されないように、噴射ノズル３２から研削液（クーラント）が掛けられながら行なわれる。このダイシングに際し、スペーサ１３とウェーハ１１との間は接着剤１３Ｂによって確実に封止されているので、研削液がスペーサ１３内に浸入することはない。

なお、ダイシングの前に、ウェーハ１１の下面にダイシングテープ３４が貼付され、ダイシング後に固体撮像装置２１が飛散することを防止できるようになっている。

以上説明したように、本発明に係る固体撮像装置の各製造方法によれば、ウェーハ１１と透明ガラス板１２（透明平板）とをスペーサ１３を介して接合する際に、接着不良箇所を生じるような不具合は生じず、製品の品質を維持できる。

以上、本発明に係る固体撮像装置の製造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、上記実施形態は、図１及び図２に示されるような正方形平面の固体撮像装置２１について述べられているが、図１６（斜視図）及び図１７（断面図）に示されるような長方形平面の固体撮像装置２１’についても好適に適用でき、同様の効果が得られる。この固体撮像装置２１’は、固体撮像素子チップ１１Ｃの端面がスペーサ１３及び透明ガラス板１２と面一とならず、張り出しており、固体撮像素子チップ１１Ｃの表面に、パッド１１Ｂ、１１Ｂ…が露出するように設けられた構成のものである。

また、本実施形態では、加圧板５６がＯリング５８を介して圧力容器６０に係合され、揺動運動（傾斜動作）ができるようになっているが、他の構成により同様の機能が得られるようにしてもよい。

たとえば、加圧板５６を複数本のリンク機構を介して加圧板５６と連結する構成によっても同様の作用を果たすことができる。

この場合、加圧板５６と圧力容器６０とのシーリングも、Ｏリング５８以外に、たとえば、ベローやダイアフラムを介して行うことができる。

本発明に係る固体撮像装置の製造方法によって製造された固体撮像装置の斜視図 本発明に係る固体撮像装置の製造方法によって製造された固体撮像装置の要部断面図 固体撮像装置の製造工程を示すフローチャート 透明ガラス板とウェーハとを示す斜視図 スペーサの層を示す透明ガラス板の断面図 接着剤の層を示す透明ガラス板の断面図 第２工程の詳細を示すフローチャート 転写フイルムへの接着剤の塗布方法を示す説明図 スペーサへの接着剤の転写方法を示す説明図 スペーサからの転写フイルムの剥離方法を示す説明図 ウェーハへの固定用接着剤の塗布位置を示す斜視図 透明ガラス板とウェーハとの仮貼り合わせ状態を示す要部断面図 透明ガラス板とウェーハとの貼り合わせ装置の断面図 透明ガラス板とウェーハとの加圧貼り合わせ工程を示す要部断面図 透明ガラス板とウェーハのダイシング状態を示す要部断面図 本発明に係る固体撮像装置の製造方法によって製造される固体撮像装置の他の態様の斜視図 本発明に係る固体撮像装置の製造方法によって製造される固体撮像装置の他の態様の要部断面図 従来例における透明ガラス板とウェーハとを示す斜視図 従来例における透明ガラス板下面のスペーサの層を示す平面図 従来例における透明ガラス板とウェーハとの貼り合わせ状態を示す要部断面図 従来例における透明ガラス板とウェーハのダイシング状態を示す要部断面図

符号の説明

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…透明ガラス板、１３…スペーサ、１３Ｂ…接着剤、２１…固体撮像装置、５０…加圧貼合わせ装置、５２…支持テーブル（固定テーブル）、５４…緩衝部材、５６…加圧板（押圧部材）、５８…Ｏリング（シール部材）、６０…圧力容器

Claims (5)

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透明平板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透明平板とを相対させて位置合わせする工程と、
   位置合わせされた前記ウェーハの下面と前記透明平板の上面のうち、１の面の略全面を固定テーブルで支持するとともに、他の１の面の略全面を弾性部材を介して押圧部材で支持し、該押圧部材で押圧力を加えることにより前記ウェーハと前記透明平板とを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透明平板とを個々の固体撮像素子に分割する工程と、
   を備えることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
2. 前記弾性部材のＡＳＫＥＲ Ｃ硬度が２０〜４０である請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
3. 前記押圧部材の裏面より流体圧による押圧力を加える請求項１又は２に記載の固体撮像装置の製造方法。
4. 前記押圧部材が該押圧部材周縁に設けられたシール部材を介して該押圧部材背面側の圧力容器と係合され、該圧力容器と前記押圧部材との間に押圧流体が供給されるようになっており、
   前記接合する工程において、前記ウェーハの下面と前記透明平板の上面のうち、前記他の１の面の略中心点を回転中心として前記押圧部材が傾斜可能となっている請求項１又は２に記載の固体撮像装置の製造方法。
5. 相対させて位置合わせされた２枚の平板部材を加圧して接合する接合装置であって、
   前記平板部材の一方の略全面を支持する固定テーブルと、
   前記平板部材の他方の略全面を弾性部材を介して支持する押圧部材と、
   該押圧部材の背面側に設けられ、該押圧部材の周縁に設けられたシール部材を介して該押圧部材を支持する圧力容器と、
   該圧力容器と前記押圧部材との間に押圧流体を供給し、前記固定テーブルと前記押圧部材により前記２枚の平板部材に加圧力を加える押圧力供給手段と、
   前記平板部材の他方の表面の略中心点を回転中心として前記押圧部材を傾斜可能に支持する押圧部材支持手段と、を備えたことを特徴とする接合装置。

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