JP2008187170A - 固体撮像素子用カバーガラス及びその製造方法 - Google Patents

固体撮像素子用カバーガラス及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】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。
【解決手段】固体撮像素子用カバーガラス１０は、無機酸化物ガラス製の薄板状で、板厚方向に対向する２つの透光面１１、１２の少なくとも一方の面に被覆膜Ｃ１、Ｃ２を有し、カバーガラス１０の外周端面がレーザーにより切断された面１３、１４よりなり、被覆膜Ｃ１、Ｃ２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。
【選択図】図２

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。
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。
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。
特開２０００−２９５６３９号公報 特開平７−２１５７３３号公報 特開２００４−２２１５４１号公報 特開２００６−１４０４５８号公報
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
（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。
（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。
（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。
（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。
（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。
（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。
（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。
（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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Figure 2008187170
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。
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。
本発明の固体撮像素子用カバーガラスの端面についての説明図である。 本発明の固体撮像素子用カバーガラスの説明図であって、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は部分断面図である。 第一加工後の膜付き薄板状ガラスに第二加工をおこなう際の加工方法の説明図である。
符号の説明
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

Claims (11)

  1. 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固体撮像素子用カバーガラス。
  2. 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固体撮像素子用カバーガラス。
  3. 被覆膜が反射防止膜であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固体撮像素子用カバーガラス。
  4. 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ことを特徴とする請求項１から請求項３に記載の固体撮像素子用カバーガラス。
  5. 被覆膜が光学薄膜であって、膜厚が０．０１μｍから１００μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の固体撮像素子用カバーガラス。
  6. 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以下であることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の固体撮像素子用カバーガラス。
  7. 固体撮像素子が、ＣＣＤまたはＣＭＯＳであることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の固体撮像素子用カバーガラス。
  8. 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）を含有することを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載の固体撮像素子用カバーガラス。
  9. 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ことを特徴とする固体撮像素子用カバーガラスの製造方法。
  10. 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ことを特徴とする請求項９に記載の固体撮像素子用カバーガラスの製造方法。
  11. 小片のガラスに分割する工程が折り割り工程であることを特徴とする請求項９に記載の固体撮像素子用カバーガラスの製造方法。
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