JP2008187170A - Cover glass for solid state image sensor and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像素子を収納するパッケージに光線を透過する窓材として配設され、固体撮像素子を保護するカバーガラス及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a cover glass that is disposed as a window material that transmits light in a package that houses a solid-state image sensor and protects the solid-state image sensor, and a method for manufacturing the same.
固体撮像素子は、スキャナーやファクシミリ等に使用されてきた消費電力の低いＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）の使用される用途に加えて携帯電話やＰＨＳ等の小型の情報端末機器等にデジタルカメラが搭載されることによって、一層多様で高度な性能が求められるようになっている。このような用途で使用される固体撮像素子には、大別してＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）とＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、相補型ＭＯＳともいう）とがある。１９９０年代にはＣＣＤは著しい高画素化等を初めとして各種性能が大きく進歩したが、近年はＣＭＯＳについても技術的な課題の克服によって多様な用途での利用が促進されるようになっている。 Solid-state image sensors are equipped with digital cameras in small information terminal devices such as mobile phones and PHS, in addition to the use of CIS (Contact Image Sensor), which has been used for scanners and facsimiles, and has low power consumption. As a result, more diverse and advanced performance is required. Solid-state imaging devices used in such applications are roughly classified into CCD (Charge Coupled Device) and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor, also referred to as complementary MOS). In the 1990s, CCDs have made significant progress in performance, starting with a remarkable increase in pixels, but in recent years CMOS has been promoted for various uses by overcoming technical problems.
このような固体撮像素子の画像情報を入力する窓材として使用されるカバーガラスについては、固体撮像素子の発展に伴い様々な課題が次々と克服されてきた。板ガラス中に含まれるＰｔ等の貴金属、耐火物等の様々な微細異物、あるいはガラス表面に付着するダスト、ごみやパーティクル等に対してその低減を目指す絶え間ない努力が払われてきた。特許文献１では、カバーガラス表面に付着したごみをカバーガラス表裏面で区別して検出するために垂直照明と斜光照明とを組み合わせた検査装置を使用することが開示されている。カバーガラス表面のごみの付着は、ノイズとして検出されることになるため、高精度な画像の要求される固体撮像素子では、その検出が重要なものとなっている。また特許文献２は、カバーガラス中に含有されるウラン（Ｕ）やトリウム（Ｔｈ）等の放射性同位元素に起因するα線の発生量を低減するため、放射性同位元素の含有量の少ないガラス組成を提供するものである。α線は固体撮像素子により撮影された画像に白点と呼ばれる欠陥を発生する原因となるため、その対策が行われたものである。さらに特許文献３では所定組成を有する薄板ガラス成形品の側面形状を所定の形状に限定することで、高い強度、高い化学的耐久性を実現することができるとする発明が開示されている。特許文献４では、予め被覆膜が片面に形成された固体撮像素子用カバーガラスの被覆膜の端縁部の形状を限定することによって被覆膜エッジ部に起因するカバーガラスの欠陥を低減できるという発明が開示されている。
しかしこれまでに行われてきた発明だけでは、より高い性能の固体撮像素子用カバーガラスを安定した品位で供給するには問題がある。固体撮像素子が使用される電子機器は、様々な技術革新が進んでおり、機能面に加えてその大きさや形状等についても軽薄短小化が求められている。このため固体撮像素子の軽薄短小化に伴って固体撮像素子用カバーガラスについても軽薄短小化が必要となり、それに応じた製品が開発されている。しかし小型化や薄型化が急激に進行したため、これまでに行われてきた固体撮像素子用カバーガラスに対する各種の改善や発明だけでは、固体撮像素子を安定供給するためには充分ではなくなっている。 However, with the inventions made so far, there is a problem in supplying a high-performance solid-state image sensor cover glass with stable quality. Various technological innovations are in progress in electronic devices using solid-state imaging devices, and in addition to functional aspects, size, shape, and the like are required to be light and thin. For this reason, as the solid-state image sensor becomes lighter, thinner, and shorter, the cover glass for the solid-state image sensor also needs to be made lighter, thinner, and smaller, and products corresponding to that have been developed. However, since the miniaturization and thinning have rapidly progressed, various improvements and inventions with respect to the cover glass for a solid-state image sensor that have been performed so far are not sufficient to stably supply the solid-state image sensor.
具体的に固体撮像素子用のカバーガラスに求められるものとしては、固体撮像素子の収納されるパッケージの外形寸法を小さくしても、カバーガラスとパッケージ基板とが剥離しないだけの十分に高い接着強度を満足しつつ、パッケージに収納される固体撮像素子の面積が大きくなっても十分にパッケージ内に収納できるだけのキャビティー部面積を有し、一方でパッケージ基板とも十分な接着強度を実現できるだけの接着部面積を有し、優れた品位と性能を実現することのできるものである。 Specifically, a cover glass for a solid-state imaging device is required to have a sufficiently high adhesive strength so that the cover glass and the package substrate do not peel even if the package size in which the solid-state imaging device is stored is reduced. Even if the area of the solid-state image sensor housed in the package is large, the cavity area is large enough to be housed in the package, while sufficient adhesion strength can be achieved with the package substrate. It has a partial area and can achieve excellent quality and performance.
さらに上述のようなパッケージやカバーガラスへの軽薄短小の要求に加え各種波長の光線を透光する板ガラス表面について、所望の透過率を実現するための高い清浄度を有し、高い化学的な耐久性を有すること、そして、厚み寸法や透光面の面積の小さいカバーガラスであっても実使用上支障のない強度を実現することである。厚み寸法や透光面の面積等が小さくとも、特に携帯電話などの各種携帯機器の著しい発達に伴って、そのような精密機器に搭載される固体撮像素子では、安定した機械的強度を脅かす表面傷やカケ等の各種の表面欠陥がカバーガラスに存在すると、大きな衝撃が加えられた場合にそれに起因してカバーガラスが割れやすくなるといった致命的な問題が生じる危険もある。よって、パッケージやカバーガラスとして使用される板ガラスには、従来以上の精密な加工精度と高い形状品位が要求されている。また固体撮像素子用カバーガラスについては、その透光面に所望の膜を被覆することで使用されることがあるが、ガラス表面に被覆膜が成膜された状態での固体撮像素子用カバーガラスの清浄度は、成膜後の取り扱い履歴如何によっては膜周縁が剥がれ易くなり、剥がれた微細な剥離物が浮遊してカバーガラス表面に付着する等という問題もあり、成膜された固体撮像素子用カバーガラスの清浄度について、高い品位を実現することが重要な課題となっている。 Furthermore, in addition to the light and thin requirements of the package and cover glass as described above, the plate glass surface that transmits light of various wavelengths has high cleanliness to achieve the desired transmittance, and high chemical durability. In addition, it is to realize a strength that does not hinder actual use even with a cover glass having a small thickness dimension and a light-transmitting surface area. Surfaces that threaten stable mechanical strength in solid-state image sensors mounted on such precision devices, especially with the remarkable development of various portable devices such as mobile phones, even if the thickness dimension and the area of the light-transmitting surface are small. When various surface defects such as scratches and chips are present on the cover glass, there is a risk that a fatal problem that the cover glass easily breaks when a large impact is applied. Therefore, plate glass used as a package or cover glass is required to have a higher precision and higher shape quality than ever before. In addition, the cover glass for a solid-state image sensor may be used by coating a desired film on the light-transmitting surface, but the cover for the solid-state image sensor in a state in which a coating film is formed on the glass surface. Depending on the handling history after film formation, the cleanliness of the glass tends to peel off the periphery of the film, and there is a problem that the fine peeled material floats and adheres to the cover glass surface. Realizing high quality in the cleanliness of the device cover glass is an important issue.
このため本発明者らは、前記した特許文献４にある発明を行ったが、特許文献４だけでは不十分な点について、その製造工程を見直し、より効率的に固体撮像素子用カバーガラスの製造が可能であり、しかも安定した品位を有する成膜された固体撮像素子用カバーガラスを実現するための研究を重ねてきた。 For this reason, the inventors have performed the invention described in Patent Document 4 described above. However, the Patent Document 4 alone is not sufficient to review the manufacturing process and more efficiently manufacture the cover glass for a solid-state imaging device. Therefore, research has been made to realize a film-formed cover glass for a solid-state imaging device that is possible and has a stable quality.
すなわち本発明者らは、係る状況に鑑み高い画素の固体撮像素子の透光窓用途として利用されるカバーガラスとして優れた加工精度と高い形状品位のガラス板材とするために、カバーガラスの透光面に施された被覆膜が容易に剥離し難く、基板との十分な接着面積と接着強度を実現し、板ガラス端面の加工品位にも優れ、その結果高い機械的強度と高い光学性能、さらに安定した化学的な性能を有する清浄度の高い固体撮像素子用カバーガラス及びその製造方法を提供することを課題とする。 That is, in view of such circumstances, the present inventors have developed a glass plate material having excellent processing accuracy and high shape quality as a cover glass used as a light-transmitting window application for a solid-state imaging device having a high pixel. The coating film applied to the surface is not easily peeled off, realizes a sufficient adhesion area and adhesion strength with the substrate, and has excellent processing quality of the end face of the glass sheet, resulting in high mechanical strength and high optical performance, It is an object of the present invention to provide a cover glass for a solid-state imaging device having a stable chemical performance and a high cleanliness, and a manufacturing method thereof.
本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、無機酸化物ガラス製の薄板状の固体撮像素子用カバーガラスであって、板厚方向に対向する２つの透光面の少なくとも一方の面に被覆膜を有し、カバーガラスの外周端面がレーザーにより切断された面よりなり、被覆膜がレーザー切断以前に成膜されてなることを特徴とする。 The cover glass for a solid-state image pickup device of the present invention is a cover glass for a thin plate-like solid-state image pickup device made of inorganic oxide glass, and is a coating film on at least one surface of two light-transmitting surfaces facing each other in the plate thickness direction. The outer peripheral end surface of the cover glass is a surface cut by a laser, and the coating film is formed before the laser cutting.
ここで、無機酸化物ガラス製の薄板状の固体撮像素子用カバーガラスとは、ガラス組成が無機元素の酸化物換算の質量百分率表示で表されるガラスよりなる固体撮像素子用途で固体撮像素子のパッケージの全面を覆うように使用されるカバーガラスのことである。また、板厚方向に対向する２つの透光面の少なくとも一方の面に被覆膜を有しとは、板厚方向に対向する２つの略矩形状を呈する透光面の両面にフィルム状の被覆膜を有するか、あるいは何れか一方の面にフィルム状の被覆膜を有することを表している。カバーガラスの外周端面がレーザーにより切断された面よりなるとは、矩形状の外形を呈する四辺の何れの面もがレーザーを照射することによって切断加工されて形成されたものであることを意味している。そして被覆膜がレーザー切断以前に成膜されてなるとは、被覆膜の成膜により少なくとも一方の面に形成された被覆膜がレーザー切断前に形成されたものであるということを意味する。 Here, the cover glass for a thin plate-like solid-state image sensor made of inorganic oxide glass is a solid-state image sensor application for a solid-state image sensor made of glass whose glass composition is represented by an oxide-based mass percentage display of an inorganic element. It is a cover glass used to cover the entire surface of the package. Moreover, having a coating film on at least one surface of two light-transmitting surfaces facing in the plate thickness direction means that a film is formed on both surfaces of the two light-transmitting surfaces facing in the plate thickness direction. It shows that it has a coating film, or has a film-like coating film on any one surface. The fact that the outer peripheral end surface of the cover glass consists of a surface cut by a laser means that any of the four sides having a rectangular outer shape is cut and formed by irradiating the laser. Yes. And that the coating film is formed before laser cutting means that the coating film formed on at least one surface by coating film formation is formed before laser cutting. .
板厚方向に対向する２つの透光面の少なくとも一方の面に施された被覆膜（単に薄膜ともいう）については、その材質や厚み、構成等に関しては特に制限されるものではなく、必要に応じてどのようなものであっても採用することができる。すなわち被覆膜に関しては、赤外線反射膜（又は赤外線カットフィルター）、反射防止膜（ＡＲコートともいう）、無反射膜、導電膜、帯電防止膜、ローパスフィルター、ハイパスフィルター、バンドパスフィルター、遮蔽膜、強化膜、又は保護膜などを施すことができる。特に赤外線反射膜は、ＣＣＤの赤外域の感度が高いために、それを赤外線の素子への入射を抑制することによって肉眼による画像に固体撮像素子の画像を近づけることができるので好ましい。２つの透光面を被覆する被覆膜の種類に関しては、同じものであっても異なるものであってもよい。また１つの面に異なる機能を有する異種の被覆膜を積層させることも可能である。むろん当然の事ながら、同じ目的を達成するために被覆膜を積層する場合の積層数についても限定されるものではなく、２層、３層、４層、５層と増加させることができ、さらに１０層、２０層、３０層、４０層等と任意の層数を有するように多層構造にするものであってもよい。 The coating film (also referred to simply as a thin film) applied on at least one of the two light-transmitting surfaces facing each other in the thickness direction is not particularly limited with respect to the material, thickness, configuration, etc. Any one can be adopted depending on the situation. That is, for the coating film, an infrared reflection film (or infrared cut filter), an antireflection film (also referred to as an AR coating), an antireflection film, a conductive film, an antistatic film, a low pass filter, a high pass filter, a band pass filter, a shielding film. A reinforcing film or a protective film can be applied. In particular, the infrared reflecting film is preferable because the sensitivity of the infrared region of the CCD is high, and the image of the solid-state imaging device can be brought close to the image by the naked eye by suppressing the incidence on the infrared device. About the kind of coating film which coat | covers two translucent surfaces, it may be the same or different. It is also possible to stack different kinds of coating films having different functions on one surface. Of course, of course, the number of layers in the case of laminating a coating film to achieve the same purpose is not limited, and can be increased to 2 layers, 3 layers, 4 layers, 5 layers, Further, a multilayer structure may be used so as to have an arbitrary number of layers such as 10, 20, 30, 40, and the like.
上記被覆膜に関して、その被覆膜の具体的な材質としては、次の様なものがある。例えばシリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、酸化タンタル（又はタンタラ）（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化バナジウム（ＶＯ２）、酸化チタンジルコニウム（ＺｒＴｉＯ４）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、クリオライト（Ｎａ３ＡｌＦ６）、チオライト（Ｎａ５Ａｌ３Ｆ１４）、フッ化イットリウム（ＹＦ３）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化ランタン（ＬａＦ３）、フッ化ガドリニウム（ＧｄＦ３）、フッ化ディスプロシウム（ＤｙＦ３）、フッ化鉛（ＰｂＦ３）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ２）、アンチモン含有酸化スズ（ＡＴＯ）膜、酸化インジウム−スズ膜（ＩＴＯ膜）、ＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３の多層膜、ＳｉＯｘ−ＴｉＯｘ系多層膜、ＳｉＯ２−Ｔａ２Ｏ５系多層膜、ＳｉＯｘ−ＬａＯｘ−ＴｉＯｘ系列の多層膜、Ｉｎ２Ｏ３−Ｙ２Ｏ３固容体膜、アルミナ固容体膜、金属薄膜、コロイド粒子分散膜、ポリメチルメタクリレート膜（ＰＭＭＡ膜）、ポリカーボネート膜（ＰＣ膜）、ポリスチレン膜、又はメチルメタクリレートスチレン共重合膜、ポリアクリレート膜等の組成を有するものが使用できる。 Regarding the coating film, specific materials for the coating film include the following. For example, silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), tantalum oxide (or tantala) (Ta 2 O 5 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), lanthanum oxide (La 2 O 3) ), Yttrium oxide (Y 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), hafnium oxide (HfO 2 ), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), magnesium fluoride (MgF 2 ), molybdenum oxide (MoO 3 ), tungsten oxide (WO 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), vanadium oxide (VO 2 ), titanium zirconium oxide (ZrTiO 4 ), zinc sulfide (ZnS), cryolite (Na 3 AlF 6 ), thiolite (Na 5 Al 3 F1 4) ), yttrium fluoride (YF 3), calcium fluoride (CaF 2), aluminum fluoride AlF 3), barium fluoride (BaF 2), lithium fluoride (LiF), lanthanum fluoride (LaF 3), gadolinium fluoride (GdF 3), dysprosium fluoride (DyF 3), lead fluoride (PbF 3 ), strontium fluoride (SrF 2 ), antimony-containing tin oxide (ATO) film, indium-tin oxide film (ITO film), multilayer film of SiO 2 and Al 2 O 3 , SiO x -TiO x multilayer film, SiO 2 -ta 2 O 5 based multilayer film, SiOx-LaOx-TiOx sequence of the multilayer film, in 2 O 3 -Y 2 O 3 solid solution film, an alumina solid solution film, a metal thin film, colloidal particles dispersed film, polymethyl methacrylate film ( PMMA film), polycarbonate film (PC film), polystyrene film, methyl methacrylate styrene copolymer film, polyacrylate film Those having the following composition can be used.
また被覆膜の形成方法についても所定の表面精度、機能を実現でき、製造に要する費用についても支障のない方法であれば特に限定されるものではなく各種の方法を採用してよい。例えばスパッタリング法、真空蒸着法、あるいは熱ＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）等の化学的気相成長法（またはＣＶＤ法）、さらにゾル−ゲル法、スピンコーティングやスクリーン印刷の塗布法、又はメッキ法等の液相成長法でも本発明に係る被覆膜を形成する方法として採用することができる。ただ、この中でも特にＣＶＤ法は、低温で密着性の良い被覆膜が形成でき、種々の被膜に対応することが可能であって、化合物の被膜形成にも適しているため好ましい方法である。 In addition, the coating film forming method is not particularly limited as long as predetermined surface accuracy and function can be realized and the cost required for the production is not hindered, and various methods may be adopted. For example, sputtering, vacuum deposition, thermal CVD, laser CVD, plasma CVD, molecular beam epitaxy (MBE), ion plating, laser ablation, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), etc. As a method of forming the coating film according to the present invention by chemical vapor deposition method (or CVD method), liquid phase growth method such as sol-gel method, spin coating or screen printing coating method, or plating method. Can be adopted. However, among these, the CVD method is a preferable method because it can form a coating film with good adhesion at low temperatures, can be applied to various coatings, and is suitable for forming a coating of a compound.
固体撮像素子用カバーガラスの材質についても、必要となる光学的な性能を満足するものであれば、どのような材質であっても使用してよい。例えば、硼珪酸ガラス、石英ガラス、無アルカリガラス、アルミノシリケートガラス、ウランとトリウムが実質的にフリーなガラス、リン酸塩ガラス、ソーダ石灰ガラス、高屈折率ガラス、又は高歪点ガラス等の各種ガラス材質を適宜使用することができる。 Any material for the cover glass for the solid-state image sensor may be used as long as it satisfies the required optical performance. For example, various kinds of glass such as borosilicate glass, quartz glass, alkali-free glass, aluminosilicate glass, glass substantially free of uranium and thorium, phosphate glass, soda lime glass, high refractive index glass, and high strain point glass Glass materials can be used as appropriate.
固体撮像素子用カバーガラスの外周端面をレーザーにより切断する方法としては、例えば炭酸ガスレーザーによって第一加工面を形成し、次いで、炭酸ガスレーザー照射によって形成された第一加工面の先端を支点となるように、支点の真下に曲げ応力が加わるように押圧することで、第二加工面が形成されるようにするということになる。ここで第一加工面の形成は、被覆膜を施した透光面の表面に、ビーム強度分布が±５％以内の出力条件を有し、ビームスポット形状が楕円、略矩形状、直線状、三角形状を有する炭酸ガスレーザーを照射しつつ等速度で直線駆動することによって、ビーム駆動箇所に相当する被膜が形成された板ガラスのガラス表面とその表面に形成された被膜の両方に切り込みを形成し、その箇所の被膜を蒸発あるいは切断し、ガラス板の断面方向に所定深さの切れ込みを形成する。こうして、新たに生じた表面が第一加工面になる。 As a method of cutting the outer peripheral end surface of the cover glass for a solid-state image sensor with a laser, for example, the first processed surface is formed by a carbon dioxide laser, and then the tip of the first processed surface formed by the carbon dioxide laser irradiation is used as a fulcrum. In this way, the second processed surface is formed by pressing the bending stress just below the fulcrum. Here, the first processed surface is formed on the surface of the light-transmitting surface coated with a coating film with an output condition that the beam intensity distribution is within ± 5%, and the beam spot shape is elliptical, substantially rectangular, or linear. By cutting linearly at a constant speed while irradiating a carbon dioxide gas laser having a triangular shape, notches are formed on both the glass surface of the plate glass on which the film corresponding to the beam driving position is formed and the film formed on the surface. Then, the coating at that location is evaporated or cut to form a notch having a predetermined depth in the cross-sectional direction of the glass plate. Thus, the newly generated surface becomes the first processed surface.
無機酸化物ガラス製の薄板状の固体撮像素子用カバーガラスであって、板厚方向に対向する２つの透光面の少なくとも一方の面に被覆膜を有し、カバーガラスの外周端面がレーザーにより切断された面よりなることによって、工程が簡略化でき効率的な製造が可能となるので好ましい。 A cover glass for a thin plate-shaped solid-state imaging device made of inorganic oxide glass, having a coating film on at least one surface of two light-transmitting surfaces opposed in the plate thickness direction, and the outer peripheral end surface of the cover glass being a laser It is preferable that the surface is cut by the step because the process can be simplified and efficient production becomes possible.
また本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、無機酸化物ガラス製の薄板状の固体撮像素子用カバーガラスであって、板厚方向に対向する２つの透光面の少なくとも一方の面に被覆膜を有し、被覆膜の外周端が、透光面に固着してなることを特徴とする。 Moreover, the cover glass for a solid-state image sensor of the present invention is a cover glass for a thin plate-shaped solid-state image sensor made of inorganic oxide glass, and covers at least one surface of two translucent surfaces facing each other in the plate thickness direction. It has a film, and the outer peripheral edge of a coating film adheres to a translucent surface, It is characterized by the above-mentioned.
ここで無機酸化物ガラス製の薄板状の固体撮像素子用カバーガラスであって、板厚方向に対向する２つの透光面の少なくとも一方の面に被覆膜を有し、被覆膜の外周端が、透光面に固着してなるとは、透光面上の被覆膜が外周端部で高温に加熱されて、膜のエッジ部が溶けることによって、被覆膜が剥がれにくく強固に接合した状態となっていることである。このため膜剥がれに起因して生じるダストや異物等の発生を低減することが可能となり、ダストや異物付着によって生じる不良発生数を抑制することができる。 Here, it is a cover glass for a thin plate-like solid-state imaging device made of inorganic oxide glass, and has a coating film on at least one surface of two light-transmitting surfaces facing each other in the thickness direction, and the outer periphery of the coating film The edge is fixed to the light-transmitting surface. The coating film on the light-transmitting surface is heated to a high temperature at the outer peripheral edge, and the edge of the film is melted so that the coating film is hard to peel off and is firmly bonded. It is that it has become a state. For this reason, it becomes possible to reduce generation | occurrence | production of the dust, foreign material, etc. which originate in film peeling, and can suppress the defect generation number which arises by dust and foreign material adhesion.
また本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、上述に加え被覆膜が反射防止膜であるならば、カバーガラスの可視透過率が充分に高い透過率値となる性能を実現することができる。 In addition to the above, the cover glass for a solid-state image pickup device of the present invention can realize the performance in which the visible transmittance of the cover glass becomes a sufficiently high transmittance value if the coating film is an antireflection film.
ここで被覆膜が反射防止膜であるとは、ガラスの組成により決まるガラスの屈折率よりも小さい屈折率を有する透明な被膜のことで、この被膜をガラスの表面に付けることによって、反射光を低減させてカバーガラスを透過する光線の光量を多くすることが可能となるものであることを意味している。 Here, the coating film is an antireflection film, which is a transparent film having a refractive index smaller than the refractive index of glass determined by the composition of the glass. This means that it is possible to reduce the amount of light and increase the amount of light transmitted through the cover glass.
反射防止膜を構成する膜の材料としては、ＴｉＯ２、ＣａＦ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＳ２、ＺｒＯ２、ＮｉＯ、あるいはＭｇＦ２等の上記したと同様の材質を適宜採用することができる。 As a material of the film constituting the antireflection film, a material similar to the above, such as TiO 2 , CaF 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 , MgS 2 , ZrO 2 , NiO, or MgF 2, is appropriately adopted. Can do.
また本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、上述に加え被覆膜の外周端がレーザー切断による加熱によって、透光面に固定してなるものであれば、被膜及びガラスの端部が互いに強固な構造を有するものとなるので、カバーガラス端部に基づく欠陥の発生を抑えることができる。また切断面のガラス表面に従来の化学的なエッチング等を使用する製造方法を採用する場合に生じる大きな凹凸面が形成されない状態となるため、固体撮像素子を収納する各種部材とカバーガラスとを接着する際に使用される部分の面積を必要以上に大きくなるように固体撮像素子パッケージを設計することは不要となる。さらにこの切断面の凹凸に起因するダスト、あるいは剥離物等が発生し難くなるため、製造されたカバーガラスが安定した品位のものとなる。 In addition to the above, the cover glass for a solid-state imaging device of the present invention has a coating film and an end of glass that are firmly attached to each other as long as the outer peripheral edge of the coating film is fixed to the light-transmitting surface by heating by laser cutting. Therefore, the occurrence of defects based on the edge of the cover glass can be suppressed. In addition, since a large uneven surface generated when a manufacturing method using conventional chemical etching or the like is adopted on the glass surface of the cut surface, various members for storing the solid-state imaging device and the cover glass are bonded. Therefore, it is not necessary to design the solid-state image pickup device package so that the area of the portion used in doing so becomes larger than necessary. Furthermore, since the dust or peeled material due to the unevenness of the cut surface is less likely to be generated, the manufactured cover glass has a stable quality.
また本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、上述に加え被覆膜が光学薄膜であって、膜厚が０．０１μｍから１００μｍの範囲にあるならば、光学的な性能に関して用途に応じた所望のものを実現することが容易である。 In addition to the above, the cover glass for a solid-state imaging device according to the present invention has an optical thin film and a film thickness in the range of 0.01 μm to 100 μm. Is easy to realize.
ここで被覆膜が光学薄膜であって、膜厚が０．０１μｍから１００μｍの範囲にあるとは、板厚方向に対向する２つの透光面の両面に施された被覆膜の板厚方向の厚み寸法が、１×１０−８ｍから１×１０−４ｍの範囲にあることを意味している。 Here, the coating film is an optical thin film, and the film thickness is in the range of 0.01 μm to 100 μm means that the thickness of the coating film applied to both surfaces of the two light-transmitting surfaces facing each other in the plate thickness direction. It means that the thickness dimension in the direction is in the range of 1 × 10 −8 m to 1 × 10 −4 m.
膜厚が０．０１μｍから１００μｍの範囲から外れると、透過率等の光学的な性能に関して必要となる性能を充分に実現し難くなる場合があるため、本発明の固体撮像素子用カバーガラスに施される被覆膜の膜厚は０．０１μｍから１００μｍの範囲内とすることが好ましい。 If the film thickness is out of the range of 0.01 μm to 100 μm, it may be difficult to sufficiently achieve performance required for optical performance such as transmittance. The thickness of the coating film to be formed is preferably in the range of 0.01 μm to 100 μm.
また本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、上述に加えカバーガラスの外周端面の窪み深さが、３０μｍ以下で、かつ窪み長さが５００μｍ以下であるならば、大きな衝撃が加えられる場合であっても容易にカバーガラスが破壊されたりすることもなく、そのため固体撮像素子を保護する機能に支障が発生することもないため好ましい。 In addition to the above, the cover glass for a solid-state imaging device of the present invention is a case where a large impact is applied if the depth of the recess on the outer peripheral end surface of the cover glass is 30 μm or less and the length of the recess is 500 μm or less. However, the cover glass is not easily broken, and therefore, the function of protecting the solid-state imaging device is not hindered.
ここで、カバーガラスの外周端面の窪み深さが、３０μｍ以下で、かつ窪み長さが５００μｍ以下であるとは、カバーガラスの端面の表面にあるクラックやカケによって表面の一部が削れた状態となっている場合であっても、その窪みの深さ寸法が３０μｍ以下であり、端辺に沿った窪みの長さ寸法が５００μｍ以下であることを意味している。 Here, when the dent depth of the outer peripheral end surface of the cover glass is 30 μm or less and the dent length is 500 μm or less, a part of the surface is scraped by cracks or chips on the end surface of the cover glass. This means that the depth dimension of the depression is 30 μm or less and the length dimension of the depression along the end side is 500 μm or less.
より具体的にカバーガラスの外周端面の品位について図１を使用して説明する。図１は固体撮像素子の斜視図であるが、図１で１は固体撮像素子用カバーガラス、２は板ガラスの端面、３は板ガラスの第一透光面、４は板ガラスの第二透光面、５は第一加工面、６は第二加工面、Ｃ１は板ガラスの第一透光面に成膜された被膜、Ｃ２は板ガラスの第二透光面に成膜された被膜、Ｇは板ガラス、Ｗは板ガラス端面の窪みの稜線方向長さ寸法、Ｈは板ガラス端面の窪みの板ガラス厚み方向の深さ寸法、Ｌは板ガラス端面の窪みの板ガラス透光面方向の深さ寸法をそれぞれ表している。稜線とは、例えば第一透光面と第一加工面との境界線、あるいは第二透光面と第二加工面との境界線のことである。 More specifically, the quality of the outer peripheral end face of the cover glass will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective view of a solid-state imaging device. In FIG. 1, 1 is a cover glass for a solid-state imaging device, 2 is an end surface of a plate glass, 3 is a first light-transmitting surface of the plate glass, and 4 is a second light-transmitting surface of the plate glass. 5 is a first processed surface, 6 is a second processed surface, C1 is a film formed on the first light transmitting surface of the plate glass, C2 is a film formed on the second light transmitting surface of the plate glass, and G is a plate glass. , W is the length dimension in the ridge line direction of the depression on the plate glass end face, H is the depth dimension in the plate glass thickness direction of the depression on the plate glass end face, and L is the depth dimension in the plate glass translucent surface direction of the depression on the plate glass end face. . The ridge line is, for example, a boundary line between the first light transmitting surface and the first processed surface, or a boundary line between the second light transmitting surface and the second processed surface.
図１で、カバーガラスの外周端面の窪み深さとは、板ガラス端面の窪みの板ガラス厚み方向の深さ寸法Ｈ及び板ガラス端面の窪みの板ガラス透光面方向の深さ寸法Ｌの内の大なる寸法を意味しているので、このいずれの値もが３０μｍ以下であって、しかも板ガラス端面の窪みの辺方向長さ寸法Ｗが５００μｍ以下であることを意味している。 In FIG. 1, the depth of the recess on the outer peripheral end surface of the cover glass is a larger dimension of the depth dimension H in the thickness direction of the glass sheet on the end surface of the glass sheet and the depth dimension L in the direction of the glass sheet translucent surface. This means that any of these values is 30 μm or less, and the length W in the side direction of the depression on the end face of the glass sheet is 500 μm or less.
カバーガラスの外周端面の窪み深さが、３０μｍを超える場合には、特に衝撃的なカバーガラスに外力が加えられるような場合に、カバーガラスの強度が著しく弱くなる場合や、カバーガラス表面に塗布された被覆膜の端が、３０μｍを超える凹凸のある窪み箇所を基点として剥がれやすくなるので好ましくなく、また窪み長さが５００μｍを超える場合にも窪み深さについてと同様の強度の問題や被覆膜の剥がれやすい現象が認められるという傾向があるので好ましくない。 When the depth of the recess on the outer peripheral edge of the cover glass exceeds 30 μm, especially when an external force is applied to the shocking cover glass, the cover glass strength is significantly reduced, or it is applied to the cover glass surface. It is not preferable because the edge of the coated film is easily peeled off with a concave portion having an unevenness exceeding 30 μm as a base point. Also, when the length of the concave portion exceeds 500 μm, the same problems of strength and covering as in the case of the concave depth are obtained. This is not preferable because there is a tendency that a phenomenon that the covering film is easily peeled off is observed.
カバーガラスの外周端面の窪み深さが、３０μｍ以下で、かつ窪み長さが５００μｍ以下となるようにカバーガラスを加工するための加工方法としては、種々の加工方法があるが例えばレーザー加工時のレーザーの諸条件を選択する、特にレーザー出力条件やレーザー移動速度、さらにレーザービーム径の絞り込みによってレーザー加熱時に生じる窪み等の凹凸の発生率やその大きさを減らすことができる。またレーザー照射面の裏面については、押圧力がなるべくガラス面に均等に加えられるように、板ガラスの固定角度と押圧力の印加方向とに振れがないように機械的な動作の誤差を低減し精密な動作を行うようにすればよい。 There are various processing methods for processing the cover glass so that the recess depth of the outer peripheral end surface of the cover glass is 30 μm or less and the recess length is 500 μm or less. By selecting various laser conditions, it is possible to reduce the generation rate and size of depressions and other irregularities generated during laser heating, particularly by narrowing down the laser output conditions, laser moving speed, and laser beam diameter. In addition, on the back side of the laser irradiation surface, the mechanical operation error is reduced and precise so that there is no fluctuation between the fixed angle of the plate glass and the direction in which the pressing force is applied so that the pressing force is applied evenly to the glass surface as much as possible. What is necessary is just to make it operate | move.
また本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、上述に加えレーザー照射されて形成される第一加工面を含む窪み深さよりも押圧による割断操作により形成される第二加工面を含む窪み欠陥寸法の方が大きい値となるものが９割以上の数となる。すなわち、窪みのあるカバーガラス１０００枚を調査すると９００枚以上が第一加工面を含む窪み欠陥寸法よりも押圧による割断操作により形成される第二加工面を含む窪み欠陥寸法の方が大きい値となっている。 In addition to the above, the cover glass for a solid-state imaging device of the present invention has a dent defect size including a second processed surface formed by a cleaving operation by pressing rather than a dent depth including a first processed surface formed by laser irradiation. The one with a larger value is 90% or more. That is, when investigating 1000 cover glass with dents, the value of the dent defect size including the second machining surface formed by cleaving operation by pressing is larger than that of the dent defect size including 900 or more of the first machining surface. It has become.
外周端面の窪み深さに関わる各所の寸法値の計測は、実体顕微鏡や電子顕微鏡等に付属するマイクロゲージやレーザー寸法計測機器等を使用して計測すればよい。 The measurement of the dimension value related to the depth of the recess on the outer peripheral end surface may be performed using a micro gauge attached to a stereo microscope, an electron microscope, or the like, a laser dimension measuring device, or the like.
また本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、上述に加え固体撮像素子が、ＣＣＤまたはＣＭＯＳであるならば、携帯電話やデジタルカメラ等の画像記録装置に搭載される薄型の光半導体素子の前面窓ガラスとして使用される場合であっても、安定した品位を実現することができる。 In addition to the above, the cover glass for a solid-state image sensor according to the present invention has a front window of a thin optical semiconductor element mounted on an image recording apparatus such as a mobile phone or a digital camera if the solid-state image sensor is a CCD or a CMOS. Even when it is used as glass, stable quality can be realized.
固体撮像素子が、ＣＣＤまたはＣＭＯＳであるとは、半導体基板上に光電変換と電荷の蓄積機能とを持った画素群を２次元に配列して集積された撮像素子である固体撮像素子が、ＣＣＤ（シーシーディー）あるいはＣＭＯＳ（シーモス）と呼ばれるイメージセンサであることを表している。 The solid-state image pickup device is a CCD or a CMOS. The solid-state image pickup device is an image pickup device in which a pixel group having photoelectric conversion and charge storage functions is two-dimensionally arranged and integrated on a semiconductor substrate. It represents an image sensor called (CSD) or CMOS (Chimos).
また本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、上述に加え無機酸化物ガラス製の薄板状ガラスの組成が、酸化物換算の質量百分率表示でＳｉＯ２ ５６〜７０％、Ａｌ２Ｏ３ ０．５〜１８％、Ｂ２Ｏ３ ５〜２０％、ＲＯ ０．１〜２０％（ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＺｎＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）、ＺｎＯ ０〜９％、Ｍ２Ｏ １〜１８％（Ｍ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）を含有するものであれば、屈折率や透過率等の所望の光学的性能に加えて、高い耐水性と硬度を有するものとなり、またガラスを熔融することによって板ガラスに成形する場合にも成形操作が行い易く、成形寸法の精度に優れた品位とすることができる。
In addition to the above, the cover glass for a solid-state imaging device according to the present invention has a composition of a thin glass sheet made of inorganic oxide glass having a SiO 2 56 to 70% and Al 2 O 3 0.5 content in terms of oxide percentage. ~18%, B 2 O 3 5~20 %, RO 0.1~20% (RO = MgO + CaO + ZnO + SrO + BaO), ZnO 0~9%, M 2 O 1~18% (M 2 O = Li 2 O + Na 2 O +
ここで無機酸化物ガラス製の薄板状ガラスの組成が、酸化物換算の質量百分率表示でＳｉＯ２ ５６〜７０％、Ａｌ２Ｏ３ ０．５〜１８％、Ｂ２Ｏ３ ５〜２０％、ＲＯ ０．１〜２０％（ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＺｎＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）、ＺｎＯ ０〜９％、Ｍ２Ｏ １〜１８％（Ｍ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）を含有するとは、固体撮像素子用カバーガラスの構成成分として、酸化物換算表示でガラス中に含有する成分を表記した場合に、酸化珪素（シリカともいう）が５６から７０質量％で、酸化アルミニウム（アルミナともいう）が０．５から１８質量％、酸化ホウ素が５から２０質量％、酸化マグネシウム（マグネシアともいう）と酸化カルシウム（カルシアともいう）と酸化亜鉛（又は亜鉛華ともいう）と酸化ストロンチウムと酸化バリウムの合量が０．１から２０質量％、酸化亜鉛が９質量％以下、酸化リチウム（リシアともいう）と酸化ナトリウムと酸化カリウムの合量が１から１８質量％であることを表している。 Here, the composition of the sheet-like glass made of inorganic oxide glass is SiO 2 56 to 70%, Al 2 O 3 0.5 to 18%, B 2 O 3 5 to 20% in terms of oxide percentage. RO 0.1 to 20% (RO = MgO + CaO + ZnO + SrO + BaO), ZnO 0 to 9%, M 2 O 1 to 18% (M 2 O = Li 2 O + Na 2 O + K 2 O) When the components contained in the glass are expressed in terms of oxide, the silicon oxide (also referred to as silica) is 56 to 70% by mass and the aluminum oxide (also referred to as alumina) is 0.5 to 18 Mass%, boron oxide 5 to 20 mass%, magnesium oxide (also referred to as magnesia), calcium oxide (also referred to as calcia), zinc oxide (also referred to as zinc white) and oxidation The total amount of trontium and barium oxide is 0.1 to 20% by mass, zinc oxide is 9% by mass or less, and the total amount of lithium oxide (also referred to as lysia), sodium oxide and potassium oxide is 1 to 18% by mass. Represents.
固体撮像素子用カバーガラスの組成範囲が、このような限定範囲となる理由について、以下に順を追って示す。 The reason why the composition range of the cover glass for a solid-state image sensor becomes such a limited range will be described below in order.
ガラス組成中のＳｉＯ２（酸化珪素、シリカ）成分は、ガラスの原子レベルの尺度における網目構造の骨格を構成する主要成分であり、その含有量が５６質量％に満たない場合にはガラス表面の化学的な耐久性に起因する問題の発生する危険性が大きくなるので好ましくない。またその含有量が７０質量％を越えると、ガラスを均質な状態となるように熔解して、均質なカバーガラスを得るには費用が嵩むガラス熔融設備が必要となる。 The SiO 2 (silicon oxide, silica) component in the glass composition is a main component constituting the skeleton of the network structure on the atomic level scale of the glass, and when the content is less than 56% by mass, This is not preferable because the risk of problems due to chemical durability increases. On the other hand, if the content exceeds 70% by mass, glass melting equipment is required to melt the glass so as to be in a homogeneous state and obtain a homogeneous cover glass.
ガラス組成中のＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム、アルミナ）成分は、ガラスの網目構造を安定化するために必要となる成分であると同時にガラスを無機原料から高温に加熱して熔融し、熔融ガラスとする際にガラス化反応の初期の熔融性を向上させる働きを有するものであるために好ましい成分の１つである。またこのＡｌ２Ｏ３成分は、ガラスの化学的な耐久性の向上にも有効である。ただし、Ａｌ２Ｏ３の含有量が０．５質量％に満たないと溶融時の初期熔解性の向上や成形された後の化学的な耐久性の向上に著しい変化が認めがたくなる。またその含有量が１８質量％を越えると、熔解性を向上させる効能が低くなり、むしろガラス溶融時の熔解性を悪化する要因となる場合さえもあり、ガラスの失透性を高め結晶等の生成が認められやすくなる場合もあるので、好ましくない。このような観点からＡｌ２Ｏ３の含有量は、１５質量％以下とすることがより好ましい。 The Al 2 O 3 (aluminum oxide, alumina) component in the glass composition is a component necessary for stabilizing the network structure of the glass, and at the same time, the glass is heated from an inorganic raw material to a high temperature to melt it. Is one of the preferred components because it has a function of improving the initial meltability of the vitrification reaction. This Al 2 O 3 component is also effective in improving the chemical durability of the glass. However, if the content of Al 2 O 3 is less than 0.5% by mass, it is difficult to recognize a marked change in the improvement of the initial meltability at the time of melting and the improvement of the chemical durability after being formed. Moreover, when the content exceeds 18% by mass, the effect of improving the meltability is lowered, and it may even be a factor that deteriorates the meltability at the time of melting the glass. Since formation may be easily recognized, it is not preferable. From such a viewpoint, the content of Al 2 O 3 is more preferably 15% by mass or less.
ガラス組成中のＢ２Ｏ３（酸化ホウ素）成分は、ガラスを加熱する際のガラスの熔融温度を低下させてガラス熔融時における熔解性能を向上させる働きを有する成分である。しかし、このガラス組成系では５質量％以上の含有によってその効力が発揮されるため好ましい。一方Ｂ２Ｏ３ が２０質量％を超えると熔融時の熔融ガラス生地表面からのホウ酸成分の蒸発量が多くなり、その結果熔融ガラスをガラス物品として成形した後に、ガラス物品中の不均質の原因となるとともにガラス物品の化学的な耐久性にも支障の発生する場合もあり好ましくない。 The B 2 O 3 (boron oxide) component in the glass composition is a component having a function of lowering the melting temperature of the glass when heating the glass and improving the melting performance during glass melting. However, this glass composition system is preferable because its effectiveness is exhibited by the inclusion of 5% by mass or more. On the other hand, if B 2 O 3 exceeds 20% by mass, the amount of the boric acid component evaporated from the surface of the molten glass dough at the time of melting increases. As a result, after forming the molten glass as a glass article, This is not preferable because it may cause a problem in the chemical durability of the glass article.
ガラス組成中のＭｇＯ（酸化マグネシウム）成分とＣａＯ（酸化カルシウム）とＺｎＯ（酸化亜鉛）成分とＳｒＯ（酸化ストロンチウム）成分とＢａＯ（酸化バリウム）成分の合量に関しては、これらの成分がいずれもガラスの耐水性や熔解性、さらに屈折率、透過率、硬度などの各種の物性値を所望の性能とするために必要となるものである。しかしこれらの成分の合量値が０．１質量％に満たないと所望の機能を実現するには不充分な場合が多い。またこの合量が２０質量％を越えると、ガラスの耐候性や熔融時の熔解性に支障の発生する場合が多くなるため好ましくない。またガラスの機械的強度についても、２０質量％を越えると問題が発生することがあり、好ましくない。 Regarding the total amount of MgO (magnesium oxide) component, CaO (calcium oxide), ZnO (zinc oxide) component, SrO (strontium oxide) component and BaO (barium oxide) component in the glass composition, these components are all glass. It is necessary to make various physical properties such as water resistance, meltability, refractive index, transmittance, hardness and the like desired properties. However, if the total amount of these components is less than 0.1% by mass, it is often insufficient to realize a desired function. On the other hand, if the total amount exceeds 20% by mass, the weather resistance of the glass and the meltability at the time of melting often increase, which is not preferable. Further, regarding the mechanical strength of the glass, if it exceeds 20% by mass, a problem may occur, which is not preferable.
ガラス組成中のＺｎＯ成分は、板ガラスとして成形された後の板ガラス表面の長期間に亘る化学的な耐久性の維持やガラス表面の耐傷性の向上に対して、ガラス中に添加されることで、その性能の顕著な改善が認められる成分であるが、質量％表示で９％を越える量を添加すると、むしろ化学的な耐久性が劣化する場合もあるため好ましくない。 The ZnO component in the glass composition is added to the glass for maintaining chemical durability over a long period of time and improving the scratch resistance of the glass surface after being formed as a plate glass. Although it is a component in which a remarkable improvement in performance is recognized, it is not preferable to add more than 9% in terms of mass% because chemical durability may deteriorate rather.
ガラス組成中でアルカリ金属元素の酸化物として表されるＬｉ２Ｏ（酸化リチウム）成分とＮａ２Ｏ（酸化ナトリウム）成分、そしてＫ２Ｏ（酸化カリウム）成分の合量は、被覆膜との加熱時の応力調整や固体撮像素子のパッケージ筐体との膨張収縮により発生する熱応力を補償するためにカバーガラスの線熱膨張係数を所定の範囲にすることで、カバーガラスに加わる熱負荷に対する安定した性能を実現する働きを持たせるために有用な成分である。そして、これら成分の合量が１質量％以上であれば無アルカリガラスとは明瞭に区別でき、ガラスの熔融作業に無アルカリガラスほどの大きな労力を要せず、しかも線熱膨張係数を大きく変動させる効果を容易に実現することができるため好適である。しかし１８質量％を越えるとガラスの化学的耐久性、特にガラス表面の耐水性に支障が発生するため、好ましくない。 The total amount of Li 2 O (lithium oxide) component, Na 2 O (sodium oxide) component, and K 2 O (potassium oxide) component expressed as oxides of alkali metal elements in the glass composition is The thermal load applied to the cover glass by adjusting the linear thermal expansion coefficient of the cover glass within a specified range to compensate for the thermal stress generated by stress adjustment during heating and expansion and contraction of the solid-state image sensor with the package housing It is a useful component in order to have the function of realizing stable performance against. If the total amount of these components is 1% by mass or more, it can be clearly distinguished from the alkali-free glass, and the glass melting work does not require as much effort as the alkali-free glass, and the linear thermal expansion coefficient varies greatly. It is preferable because the effect can be easily realized. However, if it exceeds 18% by mass, the chemical durability of the glass, particularly the water resistance of the glass surface, will be hindered.
また、本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、無機酸化物ガラスが、無アルカリガラスであるならば、固体撮像素子パッケージを構成した後の高い耐候性を実現するには好適である。 In addition, the cover glass for a solid-state image sensor of the present invention is suitable for realizing high weather resistance after the solid-state image sensor package is formed if the inorganic oxide glass is non-alkali glass.
ここで、無機酸化物ガラスが無アルカリガラスであるとは、アルカリ金属元素成分であるＬｉ、Ｎａ、Ｋを本質的に含有しないガラスを表している。ここで本質的に含有しないとは、ガラス組成中のアルカリ金属元素であるＮａ（ナトリウム）、Ｋ（カリウム）、Ｌｉ（リチウム）といった元素が酸化物換算の合量で０．１質量％以下となるものである。すなわち本発明の固体撮像素子用カバーガラスについては、その用途から必要とされるガラス組成を採用することが可能であって、ガラス物品中に含有するアルカリ成分がガラス表面の経時的な耐候性に関する機能を阻害する危険があり、ガラス熔融作業に労力を必要とする場合であってもそれに見合う実益を実現できるなら好適である。そしてこの場合には、カバーガラスの組成としてアルカリ金属元素を含有しない組成、いわゆる無アルカリガラス組成が使用でき、本発明を無アルカリガラスについて適用することで、所望の機能を実現することが可能となる。 Here, the inorganic oxide glass being non-alkali glass represents a glass that essentially does not contain Li, Na, and K, which are alkali metal element components. Here, “essentially not contained” means that elements such as Na (sodium), K (potassium), and Li (lithium), which are alkali metal elements in the glass composition, are 0.1% by mass or less in terms of oxide. It will be. That is, for the cover glass for a solid-state imaging device of the present invention, it is possible to adopt a glass composition required for its use, and the alkali component contained in the glass article relates to the weather resistance over time of the glass surface. Even if there is a risk of hindering the function and labor is required for the glass melting work, it is preferable if an actual profit commensurate with that can be realized. In this case, a composition that does not contain an alkali metal element, that is, a so-called alkali-free glass composition can be used as the composition of the cover glass, and the desired function can be realized by applying the present invention to the alkali-free glass. Become.
このような場合に採用することができる無アルカリガラスの組成としては、酸化物換算表示でガラス中に含有する各成分を表記した場合に、質量％表示でＳｉＯ２ ５３〜６１％、Ａｌ２Ｏ３ ０．７〜２０％、Ｂ２Ｏ３ ６〜１６％、ＲＯ ２〜２８％（ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＢａＯ）、ＪＯ（ＪＯ＝ＣａＯ＋ＳｒＯ） ０．１〜１５％、であってガラス中のＯＨ基含有量 ５０ｐｐｍ〜７００ｐｐｍの範囲とすることが好適である。
As a composition of the alkali-free glass that can be employed in such a case, when each component contained in the glass is expressed in terms of oxide, SiO 2 53 to 61% in terms of mass%, Al 2 O 3 0.7 to 20%, B 2 O 3 6 to 16%,
ここで、ＳｉＯ２は、無アルカリガラスの組成については、質量％表示で５３％より少ないと化学的な耐久性が低くなる傾向があり、一方６１％を越え、しかもアルカリ金属元素を含有していないため、熔融ガラスの粘性が高く、そのために不均質な熔融状態になりやすく、安価な製造原価で均質な薄板ガラスを成形するには困難な場合もあるため、好ましくない。 Here, regarding the composition of non-alkali glass, SiO 2 tends to have low chemical durability when it is less than 53% in terms of mass%, while it exceeds 61% and contains an alkali metal element. Therefore, it is not preferable because the molten glass has a high viscosity and therefore tends to be in a non-homogeneous molten state, and it may be difficult to form a homogeneous thin glass at a low production cost.
また、Ａｌ２Ｏ３は、無アルカリガラスの組成については、質量％表示で０．７〜２０％の範囲内とすることが、耐電性等のガラスの電気的な性能や化学的な性能について、調和のとれたものとなるため好適である。 Further, Al 2 O 3 is about the composition of the alkali-free glass, be in the range of from 0.7 to 20% by mass percentage, the electrical performance and chemical properties of glass such as electrically resistive It is suitable because it becomes harmonious.
ガラス組成中のＭｇＯとＢａＯの合量については、質量％表示で２〜２８％の範囲内とするのが、成形された後の耐薬品性、熱膨張係数、そして熔融時の熔融ガラスからの結晶の析出を回避するために好適である。 Regarding the total amount of MgO and BaO in the glass composition, it is within the range of 2 to 28% in terms of mass%, from the chemical resistance after molding, the coefficient of thermal expansion, and from the molten glass at the time of melting. It is suitable for avoiding the precipitation of crystals.
ガラス組成中のＣａＯとＳｒＯの合量については、質量％表示で０．１〜１５％の範囲内とすることが、成形された後の耐薬品性、熱膨張係数、あるいは低温粘性といった性質を最適な状態とするため好適である。 As for the total amount of CaO and SrO in the glass composition, the properties such as chemical resistance after molding, thermal expansion coefficient, or low temperature viscosity can be within a range of 0.1 to 15% in terms of mass%. This is suitable for achieving an optimal state.
ガラス組成中のＢ２Ｏ３は、ガラスの熔解性を向上させる成分であるが、このガラス組成系では質量％表示で６％以上の含有によってその効力が発揮されるため好ましい。一方Ｂ２Ｏ３が質量％表示で１６％を超えると熔融時の蒸発量が多くなり、ガラスが不均質になりやすくなるので好ましくない。 B 2 O 3 in the glass composition is a component that improves the melting property of the glass, but in this glass composition system, its effectiveness is exhibited by the inclusion of 6% or more in terms of mass%, which is preferable. On the other hand, if B 2 O 3 exceeds 16% in terms of mass%, the amount of evaporation during melting increases and the glass tends to become inhomogeneous, which is not preferable.
ガラス組成中のＯＨ基含有量については、赤外分光光度計によって赤外域での透過率を計測することによりその含有量を特定できるが、５０ｐｐｍ〜７００ｐｐｍの範囲内とすることが、ガラスの１０４ｄＰａ・ｓｅｃより高温の熔融ガラスの粘性を適切な粘性値にすることででき、各種の成形方法で成形したガラス表面について、組成が均質で平滑な表面状態を有するガラスの成形体を得ることができるため好適である。 The OH group content in the glass composition can be specified by measuring the transmittance in the infrared region with an infrared spectrophotometer. However, the content of OH group in the glass composition is within the range of 50 ppm to 700 ppm. To obtain a glass molded body having a smooth and uniform surface state with a uniform composition on the glass surface molded by various molding methods, by adjusting the viscosity of the molten glass at a temperature higher than 4 dPa · sec to an appropriate viscosity value. Is preferable.
また、本発明の固体撮像素子用カバーガラスの組成は、各ガラス組成において、高純度原料とその整備された熔融環境を採用することによって、Ｕ（ウラン）、Ｔｈ（トリウム）、Ｒａ（ラジウム）、Ｆｅ２Ｏ３、ＰｂＯ、ＴｉＯ２、ＭｎＯ２、ＺｒＯ２等の不純物の含有量が精密に制御されており、特に固体撮像素子用カバーガラスの紫外線近傍の透過率に影響を及ぼすＦｅ２Ｏ３、ＰｂＯ、ＴｉＯ２、ＭｎＯ２については、各々１〜１００ｐｐｍのオーダーで管理されていることが好ましい。またα線によるＣＣＤ等のソフトエラーの原因となるＵ、Ｔｈ、Ｒａについては、それぞれ０．１〜１０ｐｐｂのオーダーで管理することが可能となっている。そして、このような管理によって固体撮像素子用カバーガラスのα線放出量は、０．５ｃ／ｃｍ２・ｈｒ以下とすることが必要である。 In addition, the composition of the cover glass for a solid-state imaging device of the present invention is such that U (uranium), Th (thorium), Ra (radium) are employed in each glass composition by adopting a high-purity raw material and its maintained melting environment. , Fe 2 O 3 , PbO, TiO 2 , MnO 2 , ZrO 2, etc., the content of impurities is precisely controlled, and in particular, Fe 2 O, which affects the transmittance in the vicinity of ultraviolet rays of the cover glass for solid-state imaging devices 3 , PbO, TiO 2 and MnO 2 are preferably managed in the order of 1 to 100 ppm. U, Th, and Ra that cause soft errors such as CCD due to α rays can be managed on the order of 0.1 to 10 ppb. With such management, the α-ray emission amount of the cover glass for a solid-state image sensor needs to be 0.5 c / cm 2 · hr or less.
本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、ガラス原料混合物を耐熱性容器内で熔融する工程と、得られた熔融ガラスを板ガラスに成形する工程と、該板ガラスの２つの透光面の少なくとも一方の面に被覆膜を形成する成膜工程と、２つの透光面の少なくとも一方の面に被覆膜を有する被覆膜付き板ガラスにレーザーを射出する射出工程と、射出工程後の板ガラスを小片のガラスに分割する工程とを有するものであり、この方法に基づくならば、カバーガラスの何れの端面についても、その形状品位や外観品位に優れ、欠けやクラック等の構造欠陥が簡単に生じがたい両面膜付き状態の薄板ガラスを得ることができる。 The cover glass for a solid-state imaging device of the present invention includes a step of melting a glass raw material mixture in a heat-resistant container, a step of forming the obtained molten glass into a plate glass, and at least one of two light-transmitting surfaces of the plate glass. A film forming process for forming a coating film on the surface, an injection process for injecting a laser onto a glass sheet with a coating film having a coating film on at least one of the two light-transmitting surfaces, and a small piece of plate glass after the injection process In this method, any end face of the cover glass is excellent in shape quality and appearance quality, and structural defects such as chips and cracks are easily generated. A thin glass sheet with a double-sided film can be obtained.
ここで、ガラス原料混合物を耐熱性容器内で熔融する工程と、得られた熔融ガラスを板ガラスに成形する工程と、該板ガラスの２つの透光面の少なくとも一方の面に被覆膜を形成する成膜工程と、２つの透光面の少なくとも一方の面に被覆膜を有する被覆膜付き板ガラスにレーザーを射出する射出工程と、射出工程後の板ガラスを小片のガラスに分割する工程とを有するとは、次のようなものである。すなわち耐熱性を有するセラミックス製の炉壁を有するガラス熔融炉や耐熱性を有する白金等の貴金属製のガラス熔融ポット中で熔融ガラスを熔融して均質な状態にする工程と、この工程によって得られた均質な状態の熔融ガラスを成形装置によって所定の板厚を有する板ガラスとして成形する工程と、成形された板ガラスの板厚方向に対向する２つの透光面の少なくとも一方側の面に所定材質の被覆膜を形成する工程と、被覆膜形成工程で得られた少なくとも一方の面に膜が成膜された板ガラスの透光面に対してレーザー光を照射することによって板ガラスにレーザー光による分断するための予備亀裂線としての照射痕を残す工程と、さらに予備亀裂線に対して分割する操作を繰り返して行うことによってレーザー照射された後の両面膜付き板ガラスを元の板ガラスよりも小さい容積の板ガラスへと分断する工程とを有するものである。 Here, a step of melting the glass raw material mixture in a heat-resistant container, a step of forming the obtained molten glass into a plate glass, and forming a coating film on at least one surface of the two light-transmitting surfaces of the plate glass A film forming step, an injection step of injecting a laser onto a plate glass with a coating film having a coating film on at least one of the two light-transmitting surfaces, and a step of dividing the plate glass after the injection step into small pieces of glass Having has the following. That is, a step of melting a molten glass in a glass melting furnace having a furnace wall made of ceramics having heat resistance or a glass melting pot made of noble metal such as platinum having heat resistance to obtain a homogeneous state, and obtained by this step Forming a molten glass in a homogeneous state as a plate glass having a predetermined plate thickness with a forming device, and forming a predetermined material on at least one side of the two translucent surfaces facing the plate thickness direction of the formed plate glass A process of forming a coating film, and dividing the plate glass with laser light by irradiating the light transmission surface of the plate glass with the film formed on at least one surface obtained in the coating film forming process. With a double-sided film after being irradiated with a laser by repeatedly performing the process of leaving an irradiation mark as a preliminary crack line and further dividing the preliminary crack line And a step of cutting into flat glass smaller volume than the original plate glass plate glass.
ガラス原料混合物を耐熱性容器内で熔融する工程については、熔融ガラスを均質化する物理操作、すなわち攪拌操作やバブリング等の操作手段を有する環境下でガラスを均質化することができるものであれば、熔融ガラスへと加熱するための加熱手段や装置の寸法、あるいは装置の外形に関してはどのようなものを使用するものであってもよい。 As for the process of melting the glass raw material mixture in a heat-resistant container, as long as the glass can be homogenized in an environment having a physical operation for homogenizing the molten glass, that is, an operation means such as stirring operation or bubbling. Any device may be used for the dimensions of the heating means and apparatus for heating to the molten glass or the outer shape of the apparatus.
また得られた熔融ガラスを板ガラスに成形する工程については、透光面の成形精度が所定の精度にできる方法であれば、どのような成形方法を採用するものであってもよい。例えば、鋳込み成形によって得られたブロック材をスライスして板ガラスとするものであってもよく、また金属錫浴を利用するフロート法、さらにダウンドロー成形法等の各種の成形方法を採用するものであってもよい。 Moreover, about the process of shape | molding the obtained molten glass to plate glass, what kind of shaping | molding method may be employ | adopted if the shaping | molding precision of a translucent surface can be made into a predetermined precision. For example, the block material obtained by casting may be sliced into a plate glass, and various molding methods such as a float method using a metal tin bath and a downdraw molding method are adopted. There may be.
該板ガラスの２つの透光面の少なくとも一方の面に被覆膜を形成する成膜工程については、上述したように各種被覆膜材料を適切な方法により薄膜状にすることができるならば、どのような方法であっても採用することが可能である。 As for the film forming step of forming a coating film on at least one of the two light-transmitting surfaces of the plate glass, as described above, if various coating film materials can be formed into a thin film by an appropriate method, Any method can be adopted.
２つの透光面の少なくとも一方の面に被覆膜を有する被覆膜付き板ガラスにレーザーを射出する射出工程については、所定の出力条件に出力値を絞ったレーザー光を被覆膜とガラス板の両方に照射することによって、板ガラスに直線状の予備亀裂線を生じさせることができるものであれば、どのような方法でレーザー光を照射するものであっても採用することができる。 For the injection process of emitting a laser to a glass sheet with a coating film having a coating film on at least one surface of the two light-transmitting surfaces, the coating film and the glass plate are irradiated with laser light whose output value is reduced to a predetermined output condition. As long as it is possible to generate a straight preliminary crack line in the plate glass by irradiating both, it is possible to employ any method for irradiating laser light.
また射出工程後の板ガラスを小片のガラスに分割する工程とは、予備亀裂線のある板ガラスに所定の繰り返し操作を行うことによって、予備亀裂線の亀裂先端に引っ張り力を加え、１つの板ガラス２以上に小さい容積の板ガラスへと分断するものであれば、どのような方法によるものであってもよい。 Moreover, the process of dividing the glass sheet after the injection process into small pieces of glass means that a tensile force is applied to the crack tip of the preliminary crack line by performing a predetermined repeated operation on the glass sheet having the preliminary crack line. Any method may be used as long as it can be divided into small glass plates.
本発明の固体撮像素子用カバーガラスの製造方法は、熔融ガラスを板ガラスに成形する工程が、熔融ガラスを下方に同一速度で延伸成形して板ガラスを冷却固化することを特徴とする。板の厚み寸法精度や板ガラス透光面の面精度の高い状態の板ガラスを連続して成形することができる。 The method for producing a cover glass for a solid-state imaging device according to the present invention is characterized in that the step of forming the molten glass into a plate glass is formed by cooling and solidifying the plate glass by drawing the molten glass downward at the same speed. It is possible to continuously form a plate glass in a state in which the thickness dimensional accuracy of the plate and the surface accuracy of the plate glass translucent surface are high.
ここで、熔融ガラスを板ガラスに成形する工程が、熔融ガラスを下方に延伸成形して板ガラスを冷却固化するとは、下方に延伸成形する成形手段を採用した装置を使用して板ガラスを成形するものであり、高温状態の熔融ガラスを所望の成形方法で成形する際に、ロール等の耐熱構造を有する装置を介して熔融ガラスに延伸力を印加しつつ延伸することによって、所定の表面精度、板厚、板面積を実現する方法で成形するものであることを意味している。例えば、延伸成形する方法としては、具体的にはスロットダウンドロー成形法、オーバーフローダウンドロー成形法（あるいはフュージョン法）、ロールアウト成形法、リードロー成形法等の成形手段によって板ガラス形状に成形する方法を表している。 Here, the step of forming the molten glass into the plate glass is to form the plate glass using an apparatus that employs a forming means for drawing and forming the molten glass downward and to cool and solidify the plate glass. Yes, when forming molten glass in a high temperature state by a desired forming method, by stretching the molten glass while applying a stretching force through a device having a heat-resistant structure such as a roll, the predetermined surface accuracy and thickness This means that the sheet is formed by a method for realizing the plate area. For example, as a method of stretch molding, specifically, a method of molding into a sheet glass shape by molding means such as a slot down draw molding method, an overflow down draw molding method (or fusion method), a roll-out molding method, a lead low molding method, etc. Represents.
本発明の固体撮像素子用カバーガラスの製造方法は、上述に加え小片のガラスに分割する工程が折り割り工程であるならば、予め形成された分断のための予備亀裂線に沿って正確な形状となるように分断、あるいは分割することができ、高い寸法精度を有する板ガラス小片を得ることができるので好ましい。 The method for manufacturing a cover glass for a solid-state imaging device according to the present invention has an accurate shape along a preliminarily formed preliminary crack line if the step of dividing into glass pieces in addition to the above is a folding step. It is preferable because it can be divided or divided so that a small glass plate having high dimensional accuracy can be obtained.
小片のガラスに分割する工程が折り割り工程であるとは、予備亀裂線のある膜付けされた板ガラスの裏面から所定の押圧力を膜付けされた板ガラスに印加することによって膜付けされた板ガラスを折り曲げるようにして、予備亀裂線の亀裂先端に適度な引っ張り力を加え、その結果として１枚の両面膜付けされた板ガラスを２枚の膜付けされた板ガラスへと分断する操作を繰り返していき、１枚の膜付けされた板ガラスを複数枚の小片の膜付けされた板ガラスへと細分割していく工程のことである。膜付けされた板ガラスとしては、レーザー照射面のみ、すなわち押圧力を印加する面の裏側面に膜付けされていても、また両面に膜付けされていてもよいが、最終的に両面膜付け状態とするのであれば、製造効率上は予め両面膜付けされている方が好ましい。 The process of splitting into small pieces of glass is a folding process, which means that a sheet glass that has been coated by applying a predetermined pressing force to the coated sheet glass from the back surface of the sheet glass that has a pre-crack line is applied. As it bends, an appropriate tensile force is applied to the crack tip of the preliminary crack line, and as a result, the operation of dividing one sheet-coated sheet glass into two sheets of sheet glass is repeated, It is a process of subdividing one sheet-formed plate glass into a plurality of small pieces of film-formed plate glass. As the plate glass with film, it may be filmed only on the laser irradiation surface, that is, on the back side of the surface to which the pressing force is applied, or may be filmed on both sides, but it is finally coated on both sides. If so, it is preferable that both sides of the film are applied in advance in terms of production efficiency.
折り割り操作については、分割されたそれぞれの板ガラスに不要な応力や衝撃が加わることによって、板ガラスにカケや傷などの欠陥が生じたりすることのないように注意することが必要であり、また折り割り時に発生する微細な粉塵が板ガラス表面に付着することのないように充分に留意することも必要である。 Regarding the folding operation, it is necessary to be careful not to cause defects such as chipping or scratches on the plate glass due to unnecessary stress or impact applied to each divided plate glass. It is also necessary to pay sufficient attention so that fine dust generated at the time of splitting does not adhere to the surface of the plate glass.
（１）以上のように、本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、無機酸化物ガラス製の薄板状の固体撮像素子用カバーガラスであって、板厚方向に対向する２つの透光面の少なくとも一方の面に被覆膜を有し、カバーガラスの外周端面がレーザーにより切断された面よりなり、被覆膜がレーザー切断以前に成膜されてなるものであるため、カバーガラスの透光面に施された被覆膜の板ガラスへの結合力が高くなるので板ガラスと被覆膜との界面が高い機械的強度、硬度を有する状態となり、被覆膜が容易に剥離し難くなる。 (1) As described above, the cover glass for a solid-state imaging device of the present invention is a cover glass for a thin plate-like solid-state imaging device made of inorganic oxide glass, and has two light-transmitting surfaces facing each other in the plate thickness direction. The cover glass has a coating film on at least one surface, the outer peripheral end surface of the cover glass is a surface cut by a laser, and the coating film is formed before the laser cutting. Since the bonding force of the coating film applied to the surface to the plate glass becomes high, the interface between the plate glass and the coating film has a high mechanical strength and hardness, and the coating film is not easily peeled off.
（２）また本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、無機酸化物ガラス製の薄板状の固体撮像素子用カバーガラスであって、板厚方向に対向する２つの透光面の少なくとも一方の面に被覆膜を有し、被覆膜の外周端が、透光面に固着してなるものであれば、板ガラスの端面部において発生する各種の欠陥の発生率を低減することができ、高い品位を有するものとなる。 (2) Moreover, the cover glass for solid-state image sensors of this invention is a cover glass for thin plate-shaped solid-state image sensors made from inorganic oxide glass, Comprising: At least one surface of the two translucent surfaces facing a plate | board thickness direction If the coating film has a coating film and the outer peripheral edge of the coating film is fixed to the light-transmitting surface, it is possible to reduce the incidence of various defects occurring in the end surface portion of the plate glass. It has quality.
（３）また本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、被覆膜が反射防止膜であれば、所定の波長域範囲についてのカバーガラスの透過率を充分に高い状態とすることができるので、固体撮像素子に十分な光量を入射させることができ、固体撮像素子の性能を設計通りの優れた品位とすることができる。 (3) Further, the cover glass for a solid-state imaging device of the present invention can sufficiently increase the transmittance of the cover glass for a predetermined wavelength range if the coating film is an antireflection film. A sufficient amount of light can be incident on the solid-state imaging device, and the performance of the solid-state imaging device can be made excellent as designed.
（４）さらに本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、被覆膜の外周端がレーザー切断による加熱によって、透光面に固着してなるものであれば、レーザー切断面に大きな凹凸が形成されないため、カバーガラスと固体撮像素子を収納するセラミックス等の基板との接着面積を小さくすることが可能であり、接着面積を小さくしても十分に高い接着強度を実現することができる。また固体撮像素子パッケージに収納される固体撮像素子の面積が大きくなってもパッケージ外形寸法を著しく大きくする必要はなく、パッケージの固体撮像素子が収納されるキャビティー部の面積を大面積とすることで対応することが可能となる。 (4) Further, in the cover glass for a solid-state imaging device of the present invention, if the outer peripheral edge of the coating film is fixed to the light-transmitting surface by heating by laser cutting, large irregularities are not formed on the laser cutting surface. Therefore, it is possible to reduce the adhesion area between the cover glass and a substrate such as ceramics that houses the solid-state imaging device, and a sufficiently high adhesion strength can be realized even if the adhesion area is reduced. In addition, even if the area of the solid-state image sensor housed in the solid-state image sensor package increases, it is not necessary to significantly increase the package external dimensions, and the area of the cavity portion in which the solid-state image sensor of the package is housed should be large. It becomes possible to cope with.
（５）また本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、被覆膜が光学薄膜であって、膜厚が０．０１μｍから１００μｍの範囲にあるならば、様々な光学的な性能を膜付き板ガラスに付与することができるように膜厚を調整できる。 (5) The cover glass for a solid-state imaging device of the present invention has various optical performances as long as the coating film is an optical thin film and the film thickness is in the range of 0.01 μm to 100 μm. The film thickness can be adjusted so that it can be applied.
（６）また本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、カバーガラスの外周端面の窪み深さが、３０μｍ以下で、かつ窪み長さが５００μｍ以下であるならば、カバーガラス表面に形成された被膜が剥がれやすくなる問題、あるいはカバーガラスそのものの機械的強度が低くなるといった問題を抑止することができる。
（７）また本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、固体撮像素子が、ＣＣＤまたはＣＭＯＳであるならば、情報携帯機器等に搭載されるために必要となる薄型の固体撮像素子に搭載される板厚寸法の小さい固体撮像素子用カバーガラスにも対応できる機械的性能について安定した品位を有するものである。
(6) The cover glass for a solid-state imaging device of the present invention is a coating film formed on the surface of the cover glass if the depth of the outer peripheral end surface of the cover glass is 30 μm or less and the length of the recess is 500 μm or less. It is possible to suppress the problem that the film is easily peeled off, or the problem that the mechanical strength of the cover glass itself is lowered.
(7) The cover glass for a solid-state image pickup device of the present invention is mounted on a thin solid-state image pickup device required for mounting on a portable information device or the like if the solid-state image pickup device is a CCD or a CMOS. It has a stable quality with respect to mechanical performance that can be applied to a cover glass for a solid-state image sensor having a small plate thickness.
（８）さらに本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、無機酸化物ガラス製の薄板状ガラスの組成が、酸化物換算の質量百分率表示でＳｉＯ２ ５６〜７０％、Ａｌ２Ｏ３ ０．５〜１８％、Ｂ２Ｏ３ ５〜２０％、ＲＯ ０．１〜２０％（ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＺｎＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）、ＺｎＯ ０〜９％、Ｍ２Ｏ １〜１８％（Ｍ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）を含有するものであれば、可視域における透過率性能や耐水性、耐酸性といった化学的な耐久性性能に加え、軽量化の目安となる密度が充分に低いガラス材とすることが可能であり、さらに相応の硬度を有する材質ともできるため、軽量かつ安定した強度性能を有するカバーガラスを構成することができるものである。
(8) Further, in the cover glass for a solid-state imaging device of the present invention, the composition of the thin glass plate made of inorganic oxide glass is SiO 2 56 to 70% in terms of oxide and expressed as Al 2 O 3 0.5. ~18%, B 2 O 3 5~20 %, RO 0.1~20% (RO = MgO + CaO + ZnO + SrO + BaO), ZnO 0~9%, M 2 O 1~18% (M 2 O = Li 2 O + Na 2 O +
（９）本発明の固体撮像素子用カバーガラスの製造方法は、ガラス原料混合物を耐熱性容器内で熔融する工程と、得られた熔融ガラスを板ガラスに成形する工程と、該板ガラスの２つの透光面の少なくとも一方の面に被覆膜を形成する成膜工程と、２つの透光面の少なくとも一方の面に被覆膜を有する被覆膜付き板ガラスにレーザーを射出する射出工程と、射出工程後の板ガラスを小片のガラスに分割する工程とを有するものであるため、小片状に板ガラスを細分するための切断後に被覆膜を小片状板ガラスのそれぞれに形成する場合のような複雑な工程を構築する必要性がなく、効率的に板ガラスの製造を実現することが可能である。 (9) A method for producing a cover glass for a solid-state imaging device according to the present invention comprises a step of melting a glass raw material mixture in a heat-resistant container, a step of forming the obtained molten glass into a plate glass, and two transparent glass plates. A film forming step of forming a coating film on at least one surface of the light surface, an injection step of injecting a laser onto a plate glass with a coating film having a coating film on at least one of the two light-transmitting surfaces, and injection And the process of dividing the plate glass after the process into small pieces of glass, such as when forming a coating film on each of the small pieces of plate glass after cutting to subdivide the plate glass into small pieces There is no need to construct a simple process, and it is possible to efficiently produce plate glass.
（１０）また本発明の固体撮像素子用カバーガラスの製造方法は、熔融ガラスを板ガラスに成形する工程が、熔融ガラスを下方に延伸成形して板ガラスを冷却固化するものであれば、母材である板ガラスのうねり等の表面品位を適切に管理することによって、顧客からの寸法精度の要求を満足することのできる熔融ガラスの精密成形を高速に行うことができ、高い製造効率を実現することで市場要求に見合う品位と価格とを実現することができる。 (10) Moreover, the manufacturing method of the cover glass for solid-state image sensors of this invention is a preform | base_material, if the process of shape | molding molten glass to plate glass extends | stretches molten glass below and cools and solidifies plate glass. By appropriately controlling the surface quality such as the swell of a certain plate glass, it is possible to perform high-speed precision molding of molten glass that can satisfy the requirements of dimensional accuracy from customers and achieve high manufacturing efficiency. Quality and price that meet market demands can be realized.
（１１）また本発明の固体撮像素子用カバーガラスの製造方法は、小片のガラスに分割する工程が折り割り工程であるならば、小片のガラスに分割する工程が複雑な工程とならないため、管理が行い易く、欠陥のあるものも容易に検出することができることとなるので、良品率の高い工程とすることができる。 (11) In addition, the method for manufacturing the cover glass for a solid-state imaging device according to the present invention can be managed because the process of dividing into small pieces of glass is not a complicated process if the process of dividing into small pieces of glass is a folding process. Therefore, it is possible to easily detect even a defect, so that a process with a high yield rate can be achieved.
以下に本発明の固体撮像素子用カバーガラスとその製造方法について、実施例に基づいて詳細に説明を行う。 Below, the cover glass for solid-state image sensors of this invention and its manufacturing method are demonstrated in detail based on an Example.
本発明の固体撮像素子用カバーガラスの斜視図（Ａ）とその部分拡大断面図（Ｂ）とをそれぞれ図２に示す。 FIG. 2 shows a perspective view (A) and a partially enlarged sectional view (B) of the cover glass for a solid-state image sensor of the present invention.
図２で、１０は固体撮像素子用カバーガラス、１１は板ガラスＧの厚み方向に対向する２つの透光面についての第一透光面、１２は第一透光面１１に対向する第二透光面、１３は、板ガラス側周の第一加工面、１４は、板ガラス側周の第二加工面、Ｃ１は第一透光面に施された被膜、Ｃ２は第二透光面に施された被膜をそれぞれ表している。
In FIG. 2, 10 is a cover glass for a solid-state image sensor, 11 is a first light-transmitting surface for two light-transmitting surfaces facing in the thickness direction of the plate glass G, and 12 is a second light-transmitting surface facing the first light-transmitting
この固体撮像素子用カバーガラス１０は、そのガラス組成を酸化物換算の質量％表示で表すとＳｉＯ２６０％、Ａｌ２Ｏ３１４．７％、Ｂ２Ｏ３１１％、ＲＯ（ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＢａＯ）３％、ＪＯ（ＪＯ＝ＣａＯ＋ＳｒＯ）１１．３％、ＯＨ基量 ５６５ｐｐｍの組成を有する無アルカリ硼珪酸ガラスからなる薄板ガラスを使用したもの、あるいはＳｉＯ２ ５８〜６９％、Ａｌ２Ｏ３ ０．５〜１５％、Ｂ２Ｏ３ ５〜２０％、Ｍ２Ｏ（Ｍ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ） １〜２０％、ＲＯ（ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＺｎＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ） ０．１〜２０％、ＺｎＯ ０〜９％の基本組成を有するアルミノホウケイ酸ガラスであって、光半導体素子であるＣＭＯＳ素子を収納するパッケージの窓板ガラスとして利用されるものであり、このＣＭＯＳ素子の用途は携帯電話等に搭載するためのものである。この固体撮像素子用カバーガラスの外形寸法は、５ｍｍ×５ｍｍ×０．３ｍｍの非常に小さい寸法のものであり、前記したように板ガラスＧの対向する２つの透光面の内の第一透光面１１の表面に真空蒸着法を採用することにより、厚み寸法が１０μｍの反射防止膜（ＡＲコートともいう）Ｃ１が均等な厚みで、ピンホール等の欠陥などない状態となるように形成されている。
The
また第一透光面１１に対向する第二透光面１２の表面には、第一透光面１１と同様に真空蒸着法により厚み１０μの反射防止膜Ｃ２が形成されている。
Further, an antireflection film C2 having a thickness of 10 μm is formed on the surface of the second
２つの透光面に施された反射防止膜Ｃ１、Ｃ２は、いずれもこの板ガラスＧが５ｍｍ×５ｍｍの透光面となるように切断加工される前に成膜されたものであるため、被覆膜が板ガラスの側面の一部にまで回り込んで成膜されていることはない。この被覆膜の組成は、ＳｉＯＸ−ＴｉＯＸ系列より構成された４層よりなるものである。 Since the antireflection films C1 and C2 applied to the two light-transmitting surfaces are both formed before the sheet glass G is cut so as to become a light-transmitting surface of 5 mm × 5 mm, The covering film does not wrap around part of the side surface of the plate glass. The composition of the coating film is composed of four layers composed of the SiO X —TiO X series.
さらに上述した板ガラス側周の第一加工面１３と板ガラス側周の第二加工面１４は、下記するようにレーザー照射とその後の押圧という２段階のレーザー切断加工により形成されたものであるため、その表面に大きな凹凸がなく、その結果固体撮像素子用パッケージに接着する場合に固体撮像素子用パッケージとカバーガラスとの接着面積を小さくすることができ、そのためパッケージ全体の外形寸法を小さくすることも可能である。また大きな面積を有する固体撮像素子であっても、固体撮像素子を収納するパッケージのキャビティー部面積を大きくすればよいので、パッケージ外形寸法を大きくすることなく、大型の固体撮像素子の収納が可能となる。さらにレーザー切断面に大きな凹凸が形成されないものであるため、板ガラス側周から発生するダストの発生量が抑えられ、清浄な板ガラスを得ることができるものである。
Furthermore, since the first processed
次いで上記の固体撮像素子用カバーガラスについて、その製造方法を説明する。 Next, a manufacturing method of the above-described cover glass for a solid-state imaging device will be described.
まず、所定のガラス組成となるように、予め選定した高純度なガラス原料を秤量した後にミキサー等の粉末混合装置（図示省略）を使用して混合し、均質な状態に混合された混合ガラス原料とする。この混合ガラス原料は、１０００℃以上の高温に保持された耐熱性容器（図示省略）、すなわち白金等の貴金属あるいはセラミックス等の耐火物で構成されたガラス熔融炉内に投入機によって連続的に投入される。ガラス熔融炉内に投入された混合ガラス原料は、ガラス溶融炉内で高温に加熱されてガラス化反応を起こし、粗熔融状態の熔融ガラスとなる。この粗熔融状態の熔融ガラスは、その後攪拌操作やバブリング等の所定の物理的な均質化手段を駆使することによって均質な状態の熔融ガラスとなる。 First, a pre-selected high-purity glass raw material is weighed so as to have a predetermined glass composition, then mixed using a powder mixing device (not shown) such as a mixer, and mixed into a homogeneous state. And This mixed glass raw material is continuously charged by a charging machine into a heat-resistant container (not shown) maintained at a high temperature of 1000 ° C. or higher, that is, a glass melting furnace composed of a precious metal such as platinum or a refractory material such as ceramics. Is done. The mixed glass raw material charged into the glass melting furnace is heated to a high temperature in the glass melting furnace to cause a vitrification reaction, and becomes a molten glass in a coarse melting state. The molten glass in the coarsely melted state then becomes a molten glass in a homogeneous state by making full use of a predetermined physical homogenizing means such as a stirring operation or bubbling.
こうして得られた均質な熔融ガラスは、耐熱性容器に配接された成形装置（図示省略）へと流入することになる。ここで成形装置には２種類の形式があり、一つは延伸成形が可能なもので、他方は鋳込み成形によりブロック状の母材ガラスを作成後にそこから板ガラスを切り出すものである。 The homogeneous molten glass thus obtained flows into a molding apparatus (not shown) arranged in the heat-resistant container. Here, there are two types of forming apparatuses, one of which can be stretch-formed, and the other of which forms a block-shaped base glass by casting and cuts a plate glass therefrom.
先に前者の延伸成形について説明する。使用する板ガラス成形装置は、上部が開口した樋形状の熔融ガラス供給溝を頂部に有しており、このガラス供給溝の両側壁頂部をオーバーフローの堰とし、かつ両側壁の外面部をその断面形状が略楔形となるように両側壁の外面同士を下方に向けて相互に接近させて下端で終結させた成形体を備えている。溶融炉内で均質化された熔融ガラスは、ガラス供給溝の一端から連続的に供給されて両側壁頂部稜線からオーバーフローし、成形体の両側壁外面に沿って流下して略楔形下端で合流し、１枚の板ガラス状態となる。熔融ガラス温度や延伸速度等の諸条件を適正に調整することによって、下部に取り付けた取り出し耐熱性ローラーによって所定速度で引き出すことによって熔融ガラスを下方に同一速度で延伸成形することにより冷却固化することで板ガラスの成形厚寸法を適宜最適な状態とすることができる。こうして成形された帯状の薄板ガラスを所定長でスクライブ切断することによって薄板ガラス母材とする。 The former stretch molding will be described first. The plate glass forming apparatus to be used has a bowl-shaped molten glass supply groove with an open top at the top, the top of both side walls of the glass supply groove is used as an overflow weir, and the outer surface of both side walls has a cross-sectional shape. Is formed with the outer surfaces of both side walls approaching each other downward and terminated at the lower end so as to be substantially wedge-shaped. The molten glass homogenized in the melting furnace is continuously supplied from one end of the glass supply groove, overflows from the top edge of both side walls, flows down along the outer surface of both side walls of the molded body, and joins at the lower end of the substantially wedge shape. 1 sheet glass state. By properly adjusting various conditions such as molten glass temperature and stretching speed, the molten glass is drawn out at a predetermined speed by a take-out heat-resistant roller attached to the lower part, and then the molten glass is cooled and solidified by stretching at the same speed downward. Thus, it is possible to appropriately set the molding thickness dimension of the plate glass to an optimum state. The strip-shaped thin glass thus formed is scribed with a predetermined length to obtain a thin glass base material.
また後者の鋳込み成形で得られた母材のブロックについては、遊離砥粒を使用するワイヤー切断装置等の所定の切断装置を使用することによってブロックを薄板ガラス状に切断する。次いで得られた切断済み母材ガラスを人工皮革を備えた回転研磨機（図示省略）を使用することによって、酸化セリウム等の遊離砥粒を水等に分散させたスラリーを自動供給しながら研磨加工を施して、その表面粗さがＲａ値で１．１ｎｍの鏡面にまで板ガラス両面の研磨加工を行い、洗浄、乾燥して、鏡面状態の薄板ガラス母材とする。 Moreover, about the block of the base material obtained by the latter cast molding, a block is cut | disconnected to thin glass shape by using predetermined | prescribed cutting devices, such as a wire cutting device which uses a loose abrasive grain. Next, by using a rotary polishing machine (not shown) equipped with artificial leather, the obtained cut base glass is polished while automatically supplying slurry in which free abrasive grains such as cerium oxide are dispersed in water. The surface roughness of the glass sheet is polished to a mirror surface with a surface roughness Ra value of 1.1 nm, washed and dried to obtain a thin glass base material in a mirror state.
以上のような２種類の方法によって製造できる薄板ガラス母材の寸法は縦：５０〜６００ｍｍ、横：５０〜６００ｍｍ、板厚：０．１〜５０ｍｍの範囲で成形することが可能であり、必要に応じて変更することが可能である。 The dimensions of the thin glass base material that can be produced by the two methods as described above can be formed in the ranges of vertical: 50 to 600 mm, horizontal: 50 to 600 mm, and plate thickness: 0.1 to 50 mm. It is possible to change according to.
以上のようにして得られた薄板ガラス母材は、その板厚方向に対向する透光面の２つの表面１１、１２に真空蒸着装置を使用することによってＳｉＯＸ−ＴｉＯＸ系列より構成された４層の反射防止膜Ｃ１、Ｃ２が成膜される成膜工程を経て、被覆膜が板厚方向に対向する２つの透光面に施工された被膜形成済み板ガラス母材が得られることとなる。
The thin glass base material obtained as described above was composed of the SiO X -TiO X series by using a vacuum deposition apparatus on the two
被膜形成済み板ガラス母材、すなわち２つの透光面に被覆膜を形成する成膜工程により被覆膜が２面に形成された板ガラスを小片板ガラスとするには、次のような手順となる。 The following procedure is used to make a small glass plate with a coated glass plate base material, that is, a glass plate with a coating film formed on two surfaces by a film forming step for forming a coating film on two light-transmitting surfaces. .
まず、炭酸ガスレーザーによる熱加工レーザー切断装置を使用して、被膜形成済み板ガラス母材の板厚方向の２０％の厚みまで成膜された面上に、分割予備線としてレーザービーム移動速度１８０±５ｍｍ／ｓｅｃ、あるいは２２０±５ｍｍ／ｓｅｃ、レーザー出力１２０±５Ｗ、あるいは１６０±５Ｗの条件で碁盤目状の第一加工を行う。こうして第一加工が施されたることによって形成された面は、切断後に図２（Ａ）にある第一加工面１３となる。
First, using a thermal processing laser cutting device using a carbon dioxide gas laser, a laser beam moving speed of 180 ± as a split spare line is formed on the surface of the coated glass plate base material to a thickness of 20% in the plate thickness direction. A grid-shaped first process is performed under the conditions of 5 mm / sec, or 220 ± 5 mm / sec, and laser output of 120 ± 5 W or 160 ± 5 W. The surface formed by performing the first processing in this way becomes the
次いで、図３に概念的に示すように、薄板ガラス２０の第一加工面１３のある透光面１１に対して、その反対側の成膜された透光面１２について金属製のライン状ヘッド３０を作動方向Ｍに移動させ、同時に薄板ガラス２０の第一加工面１３側の成膜された透光面１２を治具（図示省略）で押さえることによって、薄板ガラス２０の第一加工面１３に適切な応力を加え、押圧速度１×１０−３ｍ／ｓｅｃで押し割りを行う。こうして第二加工の割断操作を行うことによって、第一加工によって形成された破断の起源となる予備線に沿って分割された短冊状の板ガラスが得られる。この第二加工により形成されたのが、図２（Ａ）にある第二加工面１４である。このようにして押し割り加工された短冊状の板ガラスは、それぞれ真空ピンセット（図示省略）を利用して次工程に運搬される。そして、短冊状の板ガラスを再度押し割り加工することによって、最終的な固体撮像素子用カバーガラスが得られることになる。
Next, as conceptually shown in FIG. 3, a metal line-shaped head is formed on the light-transmitting
このようにして得られた固体撮像素子用カバーガラスは、第一加工面１３を形成する際に行われたレーザー照射によって、透光面１１の被覆膜Ｃ１の外周端において被覆膜Ｃ１がレーザーによる加熱により強固にガラス表面１１と固着した状態となるため、透光面上の被覆膜は容易に剥がれ難いものとなる。
The cover glass for a solid-state imaging device thus obtained has the coating film C1 formed at the outer peripheral edge of the coating film C1 on the light-transmitting
次いで上述のような製造方法によって得られた本発明の固体撮像素子用カバーガラスについて、その端面に発生するカケ等に起因する窪み欠陥の寸法について調査した結果を表１にまとめて示す。このカバーガラスに関する計測は、予め１０万枚のカバーガラスを検査して、その検査で端面部に窪みがあることを認めたカバーガラスのみを集めた上で、さらにその窪みの大きさを確認するため電子顕微鏡による計測を行ったものである。 Next, Table 1 summarizes the results of investigating the size of the dent defect caused by chipping or the like generated on the end face of the cover glass for a solid-state imaging device of the present invention obtained by the manufacturing method as described above. The measurement related to the cover glass is performed by inspecting 100,000 cover glasses in advance, collecting only the cover glasses that have been confirmed to have a dent in the end face portion, and further confirming the size of the dent. Therefore, the measurement was performed with an electron microscope.
表１中で、試料Ｎｏ．１から試料Ｎｏ．１７までは、第一透光面と第一加工面との境界である稜線を含む部分に生じたカケ等の窪み欠陥のあるものであって、試料Ｎｏ．１８から試料Ｎｏ．２６までは、第二透光面と第二加工面との境界である稜線を含む部分に生じたカケ等の窪み欠陥のあるものである。 In Table 1, sample no. 1 to sample no. Up to 17, there are dent defects such as burrs generated in the part including the ridge line that is the boundary between the first light transmitting surface and the first processed surface. 18 to sample no. Up to 26, there is a dent defect such as a chip formed in a portion including a ridge line that is a boundary between the second light transmitting surface and the second processed surface.
この表１から明らかなように、窪みの稜線方向長さＷは、１０μｍから２８０μｍまでの範囲の寸法値であって、いずれも５００μｍ以下の寸法である。また窪みの板ガラス透光面方向の深さ方向寸法Ｌは、いずれも板ガラス厚み方向の深さ寸法Ｈよりも大きく、２μｍから１７μｍの範囲の寸法値で３０μｍ以下である。 As can be seen from Table 1, the ridge line length W of the depression is a dimension value in the range of 10 μm to 280 μm, and both are dimensions of 500 μm or less. In addition, the depth direction dimension L in the plate glass translucent surface direction of the depression is larger than the depth dimension H in the plate glass thickness direction and is 30 μm or less in a dimension value range of 2 μm to 17 μm.
このように本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、大きな寸法のカケのような窪み欠陥のない整った形状寸法を有しており、高い寸法安定性のある秀逸なカバーガラスであって、窪みに起因する強度の低下や膜剥がれも起こり難い構成となっている。 As described above, the cover glass for a solid-state imaging device according to the present invention is an excellent cover glass having a high dimensional stability and having an excellent shape dimension free from a dent defect such as a large-size chip. In this structure, the strength is not reduced and the film is hardly peeled off.
１、１０ 固体撮像素子用カバーガラス
２、 板ガラスの端面
３、１１ 板ガラスの第一透光面
４、１２ 板ガラスの第二透光面
５、１３ 第一加工面
６、１４ 第二加工面
２０ 薄板ガラス
３０ ライン状ヘッド
Ｃ１ 板ガラスの第一透光面に成膜された被膜
Ｃ２ 板ガラスの第二透光面に成膜された被膜
Ｇ 板ガラス
Ｍ 作動方向
Ｗ 板ガラス端面の窪みの稜線方向長さ寸法
Ｈ 板ガラス端面の窪みの板ガラス厚み方向の深さ寸法
Ｌ 板ガラス端面の窪みの板ガラス透光面方向の深さ寸法
DESCRIPTION OF
Claims (11)
板厚方向に対向する２つの透光面の少なくとも一方の面に被覆膜を有し、カバーガラスの外周端面がレーザーにより切断された面よりなり、被覆膜がレーザー切断以前に成膜されてなることを特徴とする固体撮像素子用カバーガラス。 It is a cover glass for a thin plate-like solid-state imaging device made of inorganic oxide glass,
It has a coating film on at least one of the two light-transmitting surfaces facing each other in the plate thickness direction, and the outer peripheral end surface of the cover glass is a surface cut by a laser, and the coating film is formed before the laser cutting. A cover glass for a solid-state imaging device.
板厚方向に対向する２つの透光面の少なくとも一方の面に被覆膜を有し、被覆膜の外周端が、透光面に固着してなることを特徴とする固体撮像素子用カバーガラス。 It is a cover glass for a thin plate-like solid-state imaging device made of inorganic oxide glass,
A cover for a solid-state imaging device, comprising a coating film on at least one of two light-transmitting surfaces opposed in the plate thickness direction, and an outer peripheral end of the coating film being fixed to the light-transmitting surface Glass.
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