JP6406263B2 - 光学ガラス - Google Patents

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Description

本発明は、光学ガラスに係り、特に、カバーガラスや近赤外線カットフィルタ等の筐体に接合されて使用される光学ガラスに関する。
デジタルスチルカメラなどに使用されるＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの固体撮像素子を有する半導体装置には、近赤外線カットフィルタガラスやカバーガラス等の光学ガラスが用いられている。近年では、携帯電話やスマートフォンなどの携帯端末に搭載される固体撮像素子モジュールやデジタルスチルカメラの薄型化の要請から、板厚の薄い光学ガラスが求められている。
しかし、光学ガラスの板厚が薄くなると、光学ガラスに曲げ応力が作用した場合、ガラスの稜線（ガラスの主面と側面との境界）に存在する欠けや微小なクラックを起点として割れが進展し破損に至る可能性が高くなる。
このため、ガラスの曲げ強度を向上させる観点から、ガラス端面を面取加工することが提案されている（特許文献１参照）。これは、割れの起点となるガラス端面の傷を面取加工にて除去することでガラスの曲げ強度を高めるものである。また、エッチングによって、ガラス板の主面の傷を除去することも提案されている（特許文献２参照）。
しかしながら、ガラス端面の面取加工やガラス主面のキズを除去する操作は、光学ガラスの生産性を悪化（低下）させる。また、面取加工により、却ってガラス端面に傷が形成されることもある。これは、ガラスの面取加工が、研削砥石にて機械的にガラスを加工することによるものである。つまり、面取加工時の衝撃等で意図しない傷が新たに形成されるおそれがある。また、ガラスの主面の傷を除去するために、ガラスの主面を保持してエッチングを行うと、光学作用面となる主面にエッチングむらが生じて、光学ガラスとしての光学特性が悪化（低下）するおそれがある。
一方、半導体基板等の切断方法として、ステルスダイシング（登録商標）が知られている（例えば、特許文献３参照）。この切断方法は、半導体基板（例えば、シリコン（Ｓｉ））を透過する波長のレーザー光を半導体基板内部に集光させて半導体基板内部に改質領域（キズ領域）を形成し、その後、テープエキスパンドなど外部応力を加えることにより、改質領域を起点として半導体基板に亀裂を生じさせて半導体基板を切断する技術である。
この切断方法では、半導体基板の主面にダメージを与えずに半導体基板内部に局所的・選択的に改質領域を形成できるため、一般的なブレードダイシングで問題となる半導体基板の主面にチッピング等の不具合の発生を低減することができる。また、切削加工と異なり発塵などの問題も少ない。このため、近年では、半導体基板に限られず、ガラス基板の切断など広く用いられるようになっている。
特開２０００−１６９１６６号公報 特開２０１０−１６８２６２号公報 特開２００９−１３５３４２号公報
本発明者は、このレーザー光による切断方法を光学ガラスの製造に際して適用したところ、その切断面が滑らかで、稜線における傷等が形成されにくいことを確認した。すなわち、この切断方法により製造された光学ガラスは、上記のような面取加工やエッチング等の操作をしなくても、強度がある程度保持できることがわかった。
本発明は、さらに、ステルスダイシングにより製造される光学ガラスにおいて、製品の製造時および使用時において、より製品信頼性を高められる光学ガラスを提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、外部からの衝撃等による破損を防止する効果を高められる又は筐体への接合強度を高め密閉性を向上できる光学ガラスを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明の光学ガラスは、筐体の開口を覆うように接合される板状の光学ガラスであって、前記光学ガラスは、筐体に接合される側の第１の主面と、前記第１の主面とは反対側の第２の主面と、内部に焦点を結ぶようにして照射された光により形成された改質領域に沿って切断された切断面と、を有するガラス基体からなり、前記改質領域は、前記切断面において前記第２の主面側又は前記第１の主面側に偏在していることを特徴とするものである。
本発明の光学ガラスによれば、筐体へ適用した態様を考慮することで、製品の製造時および使用時において、より強度を高め、衝撃等の外力により破損し難くすることができ、又は、光学ガラスの筐体への接合強度を高め、半導体素子等の密閉性を良好に保持でき、安定性、信頼性の高められた製品を得ることができる。
本発明の第１の実施形態に係る光学ガラスの側面図である。 図１Ａの光学ガラスの底面図である。 図１Ａの光学ガラスにおける改質領域の位置関係を説明する図である。 図１Ａの光学ガラスを筐体に適用した図である。 光学薄膜を設けた図１Ａの光学ガラスの側面図である。 第１の実施形態に係るガラス基板の切断装置の模式図である。 第１の実施形態に係るガラス基板の切断方法の説明図である。 第１の実施形態に係るガラス基板の切断方法の説明図である。 第１の実施形態に係るガラス基板の切断方法の説明図である。 図１Ａの光学ガラスを他の実施形態の筐体に適用した図である。 本発明の第２の形態に係る光学ガラスの側面図である。 図８Ａの光学ガラスの底面図である。 図８Ａの光学ガラスにおける改質領域の位置関係を説明する図である。 図８Ａの光学ガラスを筐体に適用した図である。 図１０Ａの接合部分の拡大図である。 光学薄膜を設けた図８Ａの光学ガラスの側面図である。 図８Ａの光学ガラスを他の実施形態の筐体に適用した図である。 例１−１で得られた光学ガラスの側面（断面）の光学顕微鏡写真である。 例２−３で得られた光学ガラスの側面（断面）の光学顕微鏡写真である。
以下、図面を参照しながら、実施形態に係る光学ガラスについて詳細に説明する。
（第１の実施形態）
［光学ガラス］
図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る光学ガラスの側面図を、図１Ｂはその光学ガラスの底面図（第１の主面側から見た平面図）を、示したものである。図１Ａおよび図１Ｂに示したように、本実施形態に係る光学ガラス１００は、その基体となるガラス基体１１０からなっており、これが筐体の開口を覆うように接合して使用される。
＜ガラス基体＞
ガラス基体１１０は板状のガラスであり、本実施形態の光学ガラスの本体である。このガラス基体１１０は、筐体の開口部を覆うように筐体に接合して使用されるカバーガラスとして使用される。したがって、ガラス基体１１０は、筐体に接合される側の第１の主面１１０Ａと、この第１の主面とは反対側の第２の主面１１０Ｂと、を有している。そして、第１の主面１１０Ａの外周側には筐体と接合するための接合領域Ｂが設けられている。
また、ガラス基体１１０は、その側面に、ガラス内部に焦点を結ぶようにして照射されるレーザー光により選択的に形成された改質領域Ｒに沿って切断された切断面を有する。すなわち、このガラス基体１１０は、その切断前のガラス板を、所望の形状、大きさになるように、ガラス板の内部にレーザー光により改質領域Ｒを形成し、外部から力を加えることで改質領域Ｒに沿ってガラス板を切断して得られたものである。そのため、このガラス基体１１０の側面には、改質領域Ｒが露出しており、かつ、その改質領域Ｒに沿って、ガラスの板厚方向に切断された切断面を有する。
本実施形態では、この改質領域Ｒは、上記切断面において第２の主面１１０Ｂ側に偏在して形成されていることを特徴とする。このように偏在させる理由は、光学ガラス１００の第１の主面１１０Ａ側の曲げ強度と第２の主面１１０Ｂ側の曲げ強度とに差を設けて、筐体に適用した際における光学ガラス１００の強度を向上させるためである。
改質領域Ｒの形成位置による曲げ強度の変化は、次のような傾向を示す。例えば、従来のように改質領域Ｒをガラス基体１１０の板厚方向の中心付近に形成した場合は、第１の主面１１０Ａと第２の主面１１０Ｂでほぼ同じ曲げ強度となる。一方、改質領域Ｒを第２の主面１１０Ｂ側に偏在させるように形成すると、筐体と接合される第１の主面１１０Ａ側の曲げ強度が中心付近に形成したときよりも向上する一方、その反対側の面である第２の主面１１０Ｂ側の曲げ強度は中心付近に形成した時よりも低下する。このように曲げ強度の差を意図的に形成し、筐体に適用したときに、光学ガラス１００の強度が高まるようにする。改質領域Ｒを偏在させない側（本実施形態においては第１の主面１１０Ａ側）の曲げ強度は、改質領域Ｒを偏在させる側（本実施形態においては第２の主面１１０Ｂ側）の曲げ強度と比較して、１．３倍以上であることが好ましく、１．５倍以上であることがより好ましく、２倍以上であることがもっとも好ましい。一方、曲げ強度の差が大きすぎると、改質領域Ｒを偏在させる側の曲げ強度が過度に低下し、製造や輸送にて光学ガラスの破損リスクが高くなってしまうため、改質領域Ｒを偏在させない側の曲げ強度は、改質領域Ｒを偏在させる側の曲げ強度と比較して、５倍以下であることが好ましく、４倍以下であることがより好ましい。
なお、第１の主面１１０Ａ側の曲げ強度とは、第１の主面１１０Ａが凸形状となるよう第２の主面１１０Ｂ側から荷重を負荷することで光学ガラス１００を曲げる際の破壊時の強度をいうものである。
また、第２の主面１１０Ｂ側の曲げ強度とは、第２の主面１１０Ｂが凸形状となるよう第１の主面１１０Ａ側から荷重を負荷することで光学ガラス１００を曲げる際の破壊時の強度をいうものである。
改質領域Ｒの形成位置については、図２を参照して説明する。図２は、光学ガラス１００の側面を概念的に示した図である。図２に示したように、ガラス基体１１０の板厚方向における、第１の主面１１０Ａから改質領域Ｒまでの距離をａ、第２の主面１１０Ｂから改質領域Ｒまでの距離をｂ、ガラス基体１１０の厚さをｔ、改質領域Ｒの幅をｋ、としたとき、改質領域が第２の主面１１０Ｂ側に、次の（１）式を満たして偏在していることが好ましい。
（ａ−ｂ）／２＞０．０２ｔ ・・・（１）
ここで、距離ａおよび距離ｂは０を超える数値であり、これはすなわち改質領域Ｒは各主面とは離れて形成されることが必須であることを意味する。また、改質領域Ｒの幅ｋはガラス基体１１０の厚さｔ×０．７（すなわち、板厚×７０％）未満が好ましく、ガラス基体１１０の厚さｔ×０．４（すなわち、板厚×４０％）未満がより好ましく、ガラス基体１１０の厚さｔ×０．３（すなわち、板厚×３０％）未満がさらに好ましい。また、改質領域Ｒの幅ｋはガラス基体１１０の厚さｔ×０．０２（すなわち、板厚×２％）以上が好ましく、ガラス基体１１０の厚さｔ×０．０５（すなわち、板厚×５％）以上がより好ましい。
また、改質領域Ｒは各主面とは一定距離以上離れて形成されていることが好ましく、例えば、距離ａおよび距離ｂがそれぞれガラス基体１１０の厚さｔ×０．１（すなわち、板厚×１０％）以上であることが好ましい。
（ａ−ｂ）／２が０．０２ｔ（すわなち、板厚×２％）を超えることで、第１の主面１１０Ａ側の曲げ強度を第２の主面１１０Ｂ側の曲げ強度と比較して大幅に高くすることができる。
また、第１の主面１１０Ａから改質領域までの距離ａは、第１の主面１１０Ａから第２の主面１１０Ｂの方向に切断面のピークカウント値Ｐｃ（主面に平行な方向に測定した値）を確認した際に初めて２０を超える点と第１の主面１１０Ａとの距離をいう。
また、第２の主面１１０Ｂから改質領域までの距離ｂは、第２の主面１１０Ｂから第１の主面１１０Ａの方向に切断面のピークカウント値Ｐｃ（主面に平行な方向に測定した値）を確認した際に初めて２０を超える点と第２の主面１１０Ｂとの距離をいう。
上記（１）式における「（ａ−ｂ）／２」は、改質領域Ｒの板厚方向中心と光学ガラス１００の板厚中心とのずれ量を表すものである。そのため、（１）式においては、改質領域Ｒの第２の主面１１０Ｂ側へのずれ量が板厚×２％を超えることを意味し、この関係を満たすことで、第１の主面側の曲げ強度を大幅に向上させることができる。
改質領域Ｒの形成位置については、ガラス基体１１０の板厚方向における、第１の主面１１０Ａから改質領域Ｒまでの距離をａ、第２の主面１１０Ｂから改質領域Ｒまでの距離をｂ、ガラス基体１１０の厚さをｔ、改質領域Ｒの幅をｋ、としたとき、改質領域が第２の主面１１０Ｂ側に、次の（２）式を満たして偏在していることがより好ましい。
０．０５ｔ＜（ａ−ｂ）／２＜０．３ｔ ・・・（２）
ここで、距離ａおよび距離ｂは０を超える数値であり、これはすなわち改質領域Ｒは各主面とは離れて形成されることが必須であることを意味する。また、改質領域Ｒは各主面とは一定距離以上離れて形成されていることが好ましく、例えば、距離ａおよび距離ｂがそれぞれガラス基体１１０の厚さｔ×０．１（すなわち、板厚×１０％）以上であることが好ましい。
（ａ−ｂ）／２が０．０５ｔを超えることで、第１の主面１１０Ａ側の曲げ強度を第２の主面１１０Ｂ側の曲げ強度と比較して大幅に高くすることができる。また、（ａ−ｂ）／２が０．３ｔ未満のため、第２の主面１１０Ｂ側の曲げ強度が過度に低くなることがない。また、（２）式を満たすことで、第１の主面１１０Ａ側の曲げ強度が３００ＭＰａ以上であり、第２の主面１１０Ｂ側の曲げ強度が１００ＭＰａ以上である光学ガラス１００を得ることができる。なお、距離ａおよび距離ｂは０を超える数値である。すなわち、改質領域Ｒは、各主面とは離れて形成される。
このように改質領域Ｒを偏在させることで、光学ガラスの曲げ強度を調節することができる。改質領域Ｒは、板厚方向において、ガラス基体１１０の中心から第２の主面１１０Ｂの間に形成されていてもよい。すなわち、切断面において、ガラス基体１１０の中心に改質領域Ｒがかからず、ガラス基体１１０の中心から第２の主面１１０Ｂの間のみに改質領域Ｒが形成されるため、第１の主面１１０Ｂ側の曲げ強度を一層高くすることができる。
光学ガラス１００の切断面における改質領域Ｒとそれ以外の領域は、切断面のピークカウント値によって決めることができる。ピークカウント値Ｐｃは、アメリカ機械工学会 ＡＳＭＥ Ｂ４６．１（１９９５年）に定義され、測定対象の表面状態（凹凸）を表す曲線における平均線を中心とし、負基準レベル（−Ｈ）を超えてから正基準レベル（＋Ｈ）を超えたとき１山とする方法で計数する評価長さ中の山数を意味する。
本発明においては、まず光学ガラス１００の切断面において、各主面と平行な方向にピークカウント値を測定する。この測定を光学ガラス１００の板厚方向に位置を変えて複数回行う。そして、光学ガラス１００の切断面の板厚方向の位置におけるピークカウント値を用いて、第１の主面１１０Ａから第２の主面１１０Ｂの方向に測定したピークカウント値Ｐｃを確認し、初めて２０を超える測定位置と第１の主面１１０Ａとの距離を距離ａとする。同様に、光学ガラス１００の切断面の板厚方向の位置におけるピークカウント値を用いて、第２の主面１１０Ｂから第１の主面１１０Ａの方向に測定したピークカウント値Ｐｃを確認し、初めて２０を超える測定位置と第２の主面１１０Ｂとの距離を距離ｂとする。
このピークカウント値の測定は、切断面の光学顕微鏡写真に基づいて、改質領域Ｒとそれ以外の領域との境界位置を確認して行うと、距離ａおよび距離ｂを効率的にかつ正確に決定できる。また、測定位置を板厚方向に変える際には、特に改質領域Ｒとそれ以外の領域との境界位置付近は、ガラス基体１１０の厚さｔ×０．０４（すなわち、板厚×４％）以下の間隔で行うことが好ましい。このようにすることで、より正確な境界位置の特定が可能となる。
なお、切断面のピークカウント値は、各主面と平行な方向に測定した測定波形を用い、平均線を中心として不感帯幅（測定波形の最大高さ×０．０５）を設け、不感帯より下に出た点からいったん不感帯の上に出た後、もう一度不感帯より下に出るまでを１つのピークとし、その数を表したものである。
測定は、レーザー顕微鏡（キーエンス社製、形状測定レーザマイクロスコープ ＶＫ−Ｘ１００、解析ソフト：ＶＫ−Ｈ１ＸＡ）を用いて行い、評価長さ（測定幅）：７２５μｍ（倍率：２００倍）、波長：６２８ｎｍ、解析ソフトにおいて測定波形の補正なし、とした。
このように、筐体との接合まで考慮して、ガラス基体の改質領域Ｒの位置を選択的に形成することで、製品の安定性、信頼性を高めることができる。
改質領域Ｒを偏在させることにより、光学ガラスの強度を高めることができる理由は次のように考えられる。まず、図３には、光学ガラス１００を筐体３１０に適用した半導体装置３００の断面図を示した。ここで、光学ガラス１００は、筐体３１０の開口部３１０Ａを覆うように、筐体３１０に接合されている。この半導体装置３００が、例えば、可搬型の電子機器（例えば、携帯電話やスマートフォンなどの携帯端末）に搭載される撮像装置である場合には、落下等により強い衝撃が加わることがある。そのように衝撃を受けた際に、光学ガラス１００にも同様に強く衝撃が加わることとなる。衝撃により光学ガラス１００の板厚方向に光学ガラス１００が撓む場合、光学ガラス１００が筐体３１０から離れる方向に変位する状態と筐体３１０に密着し半導体素子３２０側に近づく方向に変位する状態とを交互に繰り返し、この振幅が徐々に小さくなることで衝撃が吸収される。
光学ガラス１００が筐体３１０から離れる方向に変位する場合、実質的に光学ガラス１００に作用する応力は光学ガラス１００と筐体３１０とを接合している接着剤（熱硬化性樹脂や紫外線硬化樹脂等）の弾性力により吸収され小さくなる。このとき、光学ガラス１００と他の部材との接触がないため、局所的に光学ガラス１００に高い応力が作用することがない。
これに対し、光学ガラス１００が筐体３１０に密着し半導体素子３２０側に近づく方向に変位する場合、光学ガラス１００と筐体３１０の開口３１０Ａ端部とが密着し、光学ガラス１００に局所的に高い応力が作用する。これにより、光学ガラス１００に作用した応力が平面方向に伝播し、欠けや微小なクラック等を起点に割れが伸展することで光学ガラス１００が破損すると考えられる。
本実施形態の光学ガラス１００は、筐体３１０との接合面側の曲げ強度を高めることにより、上記のように光学ガラス１００が板厚方向に変位するような衝撃が加わったとしても、衝撃による破損を抑制できる。すなわち、光学ガラス１００が筐体３１０に密着し半導体素子３２０側に近づく方向に変位する力がかかっても、従来よりもそれに耐える力が大きいため、半導体装置３００の落下等の衝撃による光学ガラス１００の破損を抑制することができる。
なお、各面における曲げ強度は、ＪＩＳ Ｒ １６０１（２００８年）の３点曲げ強さ試験または４点曲げ強さ試験に準拠した測定方法を用いる。また、試験片の寸法が、前記ＪＩＳに規定された標準試験片の寸法と相違する場合は、試験片の寸法に応じて前記ＪＩＳに規定された曲げ試験用試験治具のサイズを変更した上で測定する。
なお、ここで示した半導体装置３００は、筐体３１０の内部に半導体素子３２０を収容してなり、筐体３１０の開口部３１０Ａを本実施形態の光学ガラス１００で覆うように接合して、気密封着されている。ここで、接合は光学ガラス１００の第１の主面１１０Ａの接合領域Ｂと筐体３１０の開口部３１０Ａを形成する筐体とを、熱硬化樹脂や紫外線硬化樹脂等により封着してなされる。また、半導体素子３２０は、公知のものであれば特に限定されずに使用でき、例えば、固体撮像素子（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ）等が挙げられる。特に、可搬型の携帯用の電子機器に適用される半導体装置は落下衝撃等を受ける可能性が高く好ましい。
また、本実施形態で用いられるガラス基体１１０は、破壊靭性を０．２ＭＰａ・ｍ１／２から０．７４ＭＰａ・ｍ１／２の範囲内、熱膨張係数を７５×１０−７／Ｋから１５０×１０−７／Ｋの範囲内、のガラスで形成されていることが好ましい。
ガラス基体１１０の破壊靭性は、ＪＩＳ Ｒ１６０７の破壊靱性測定法（ＩＦ法）で、次式によって算出される値（Ｋ１ｃ）である。
Ｋ１ｃ＝０．０２６・Ｅ１／２・Ｐ１／２・ａ／Ｃ３／２
ここで、Ｅ：ヤング率（Ｐａ）、Ｐ：押し込み荷重（Ｎ）、ａ：圧痕対角線長さの平均の１／２（ｍ）、Ｃ：亀裂長さの平均の１／２（ｍ）である。
また、ガラス基体１１０の熱膨張係数は、ＪＩＳ Ｒ３１０２の示差式による測定であって、１００℃〜３００℃の平均値である。
ガラス基体１１０の破壊靱性が０．７４ＭＰａ・ｍ１／２を超えると、レーザー光にてガラス基体１１０に改質領域Ｒを形成する際、改質領域Ｒにクラックが生じにくいためガラス基体１１０の切断が難しい。さらに、改質領域Ｒを起点としてガラス基体１１０を切断する際に、クラックが板厚方向に伸展しにくいため、無理に切断することになり、ガラス基体１１０の切断面が粗くなるとともに、寸法精度が悪くなる。また、クラックが十分伸展するように改質領域Ｒに生じるクラックを大きく形成したとしても、板厚方向以外に伸展するクラックが大きくなるため、切断後のガラス基体１１０の切断面が粗くなる。これにより、ガラス基体１１０の寸法精度が悪く、曲げ強度が低くなるおそれがある。
一方、ガラス基体１１０の破壊靱性が０．２ＭＰａ・ｍ１／２未満であると、レーザー光にてガラス基体１１０に改質領域Ｒを形成する際、改質領域Ｒにクラックが生じ易すぎるため、ガラス基体１１０の改質領域Ｒからガラス基体１１０もしくはガラス基体１１０の表面に達するクラックが形成されてしまい、切断されたガラス基体１１０が欠けたり割れたりしやすくなる問題が生じる。また、改質領域Ｒからガラス基体１１０もしくはガラス基体１１０の表面に達するクラックが形成されないようクラックを小さく形成したとしても、改質領域Ｒを起点としてクラックが過度に伸展しやすいため、板厚方向以外の方向にもクラックが伸展してしまい、ガラス基体１１０の切断面が粗くなる。これにより、ガラス基体１１０の寸法精度が悪く、曲げ強度が低くなるおそれがある。また、破壊靱性が０．２ＭＰａ・ｍ１／２未満であると、ガラス基体１１０の切断面に存在するクラックが微小であっても破壊原因になってしまい、切断後のガラス基体１１０の曲げ強度が実用に満たないおそれがある。
ガラス基体１１０を構成するガラスの熱膨張係数が１５０×１０−７／Ｋを超えると、レーザー光にてガラス内部に改質領域Ｒを形成する際、改質領域Ｒのクラックが過大に形成され、切断後の光学ガラス１００の寸法精度や曲げ強度が著しく低下する。一方、ガラス基体１１０の熱膨張係数が、７５×１０−７／Ｋ未満であると、レーザー光にてガラス内部に改質領域Ｒを形成する際、改質領域Ｒにクラックが生じにくいため切断が難しい。
ガラス基体１１０は、可視波長領域で透明な材料から適宜選択して使用できる。例えば、ホウケイ酸ガラスは、加工が容易で、光学面における傷や異物等の発生を抑制できるために好ましく、アルカリ成分を含まないガラスは、接着性、耐候性等が良好なために好ましい。
ここで使用するガラスとしては、フツリン酸塩系ガラスやリン酸塩系ガラスも使用できる。このフツリン酸塩系ガラスやリン酸塩系ガラスは、ＣｕＯ等を添加した赤外波長領域に吸収を有する光吸収型のガラスが好ましい。特に、ＣｕＯを添加したフツリン酸塩系ガラスもしくはリン酸塩系ガラスは、可視波長領域の光に対し高い透過率を有するとともに、ＣｕＯが近赤外波長領域の光を十分に吸収するため、良好な近赤外線カット機能を付与できる。
ＣｕＯを含有するフツリン酸塩系ガラスの具体例としては、カチオン％表示で、Ｐ５＋ ２０〜４５％、Ａｌ３＋ １〜２５％、Ｒ＋ １〜３０％（但し、Ｒ＋は、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋の合計量）、Ｃｕ２＋ １〜１５％、Ｒ２＋ １〜５０％（但し、Ｒ２＋は、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋、Ｚｎ２＋の合計量）含有するとともに、アニオン％表示で、Ｆ− １０〜６５％、Ｏ２− ３５〜９０％含有したものが挙げられる。市販品としては、ＮＦ−５０ガラス（ＡＧＣテクノグラス社製）等が例示される。
ＣｕＯを含有するリン酸塩系ガラスの具体例としては、下記酸化物換算の質量％表示で、Ｐ２Ｏ５ ６５〜７４％、Ａｌ２Ｏ３ ５〜１０％、Ｂ２Ｏ３ ０．５〜３％、Ｌｉ２Ｏ ０〜１０％、Ｎａ２Ｏ ３〜１０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ ３〜１５％、ＭｇＯ ０〜２％、ＣａＯ ０〜２％、ＳｒＯ ０〜５％、ＢａＯ ０〜９％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ３〜１５％、ＣｕＯ ０．５〜２０％、を含み、Ｎａ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ） ０．５〜３、のものが挙げられる。
なお、ガラス組成については、上述したものに限らず、適宜のガラスを用いることができる。
ガラス基体１１０の厚みは、特に限定されないが、小型化、軽量化を図る点からは、０．１〜３ｍｍの範囲が好ましく、０．１〜１ｍｍの範囲がより好ましい。
また、本実施形態の光学ガラスとしては、ガラス基体１１０の主面に必要に応じて光学薄膜を形成することもできる。例えば、図４には、赤外線カットフィルタとして使用される光学ガラスを例示したが、この光学ガラス２００は、ガラス基体１１０と、ガラス基体１１０の第２の主面１１０Ｂに形成された光学薄膜２２０と、ガラス基体１１０の第１の主面１１０Ａに形成された光学薄膜２３０とを有してなる。
ここで、光学薄膜２３０は、反射防止膜であり、筐体との接合側となるガラス基体１１０の第１の主面１１０Ａに設けられている。光学薄膜２３０は、光学ガラス１００主面の反射率を低減させて、透過率を増加させる。光学薄膜２３０は、例えば、ＭｇＦ２の単層膜やＡｌ２Ｏ３・ＴｉＯ２とＺｒＯ２との混合物膜・ＭｇＦ２を積層した多層膜やＳｉＯ２・ＴｉＯ２の交互多層膜などで構成されている。これらの単層・多層膜は真空蒸着やスパッタリング等の成膜方法にてガラス基板１１０の第１の主面１１０Ａに形成されている。また、光学薄膜２３０は、物理膜厚が０．２μｍから８μｍであることが好ましい。
また、光学薄膜２２０は、紫外線（ＵＶ）および赤外線（ＩＲ）をカットするＵＶＩＲカット膜であり、ガラス基体１１０の第２の主面１１０Ｂに設けられている。光学薄膜２２０は、例えば、ＳｉＯ２・ＴｉＯ２等、屈折率の異なる誘電体膜を積層した多層膜や紫外線吸収剤や赤外線吸収剤を含有する樹脂膜等で構成されている。これら多層膜は真空蒸着やスパッタリング等の成膜方法にて、樹脂膜は溶剤に分散または溶解させた樹脂を塗布し、乾燥させる公知の成膜方法にて、ガラス基体１１０の第２の主面１１０Ｂに形成できる。また、光学薄膜２２０は、物理膜厚が０．２μｍから８μｍであることが好ましい。
なお、上記説明では、ガラス基体１１０の第１の主面１１０Ａに光学薄膜２３０を設け、ガラス基体１１０の第２の主面１１０Ｂに光学薄膜２２０を設けているが、ガラス基体１１０の第２の主面１１０Ｂに光学薄膜２３０を設け、ガラス基体１１０の第１の主面１１０Ａに光学薄膜２２０を設けてもよい。また、ガラス基体１１０の第１の主面１１０Ａに光学薄膜２２０，２３０を設けてもよく、ガラス基体１１０の第２の主面１１０Ｂに光学薄膜２２０，２３０を設けてもよい。また、ガラス基体１１０が近赤外波長域の光を十分に吸収できる場合は、光学薄膜２３０として紫外線（ＵＶ）をカットする光学薄膜だけを設けるようにしてもよい。
［光学ガラスの製造方法］
次に、本実施形態の光学ガラスの製造方法について、図面を参照しながら説明する。
〈ガラス基板の切断装置〉
図５は、本実施形態に係るガラス基板の切断装置５００の模式図である。図５に示すように、切断装置５００は、テーブル５１０と、駆動機構５２０と、レーザー光照射機構５３０と、光学系５４０と、距離測定系５５０と、制御機構５６０とを備える。
テーブル５１０は、切断対象であるガラス板１０（光学ガラス１００を切断して製造する前のガラス板）を載置するための台である。ガラス板１０は、テーブル５１０上に載置される。なお、テーブル５１０は、図５に示すＸＹＺ方向に移動可能に構成されている。また、テーブル５１０は、ＸＹ平面内において、図５に示すθ方向に回転可能に構成されている。
駆動機構５２０は、テーブル５１０に連結されており、制御機構５６０からの指示に基づいてテーブル５１０を水平方向（ＸＹ方向）、垂直方向（Ｚ方向）及び回転方向（θ方向）に移動させる。レーザー光照射機構５３０は、レーザー光Ｌを照射する光源である。なお、光源には、ＹＡＧレーザーを使用することが好ましい。高いレーザー強度を得ることができ、省電力、比較的安価であるためである。
ＹＡＧレーザーの場合、出力されるレーザー光Ｌの中心波長は、１０６４ｎｍであるが、非線形光学結晶を用いて高調波を発生させることにより、中心波長５３２ｎｍ（緑色）のレーザー光や中心波長３５５ｎｍ（紫外線）のレーザー光を得ることもできる。本実施形態では、ガラス板１０を切断するため、中心波長が５３２ｎｍのレーザー光を出力する光源を使用している。中心波長が５３２ｎｍのレーザー光が、ガラス板１０をもっとも透過しやすく、切断に適しているためである。
なお、レーザー光照射機構５３０には、パルスレーザー光を照射できるものを使用することが好ましい。また、レーザー光照射機構５３０は、ガラス板１０の厚み（板厚）や形成する改質領域の大きさに応じて、レーザー光Ｌの波長、パルス幅、繰り返し周波数、照射時間、エネルギー強度等を任意に設定できるものを使用することが好ましい。
光学系５４０は、光学レンズＯＬを備え、レーザー光照射機構５３０からのレーザー光をガラス板１０内部で収束させる。つまり、光学系５４０は、ガラス板１０の内部に集光点Ｐを形成し、ガラス板１０内部に改質領域Ｒを形成する。距離測定系５５０は、例えば、レーザー距離計であり、三角測距方式によりガラス板１０主面までの距離Ｈを測定する。距離測定系５５０は、所定の時間間隔で（例えば、数ミリ秒ごと）ガラス板１０主面までの距離Ｈを測定し、制御機構５６０へ出力する。
制御機構５６０は、ガラス板１０の予定された切断ライン（以下、切断予定ライン）に沿ってレーザー光を照射するように、駆動機構５２０を制御してテーブル５１０を移動させ、レーザー光照射機構５３０からレーザー光をガラス板１０に対して照射する。また、制御機構５６０は、距離測定系５５０から出力される距離情報に基づいて、テーブル５１０の高さを調整する。なお、制御機構５６０は、距離測定系５５０から出力される距離情報に基づいて、光学系５４０のレンズ位置を調整するようにしてもよい。
すなわち、制御機構５６０は、光学系５４０とガラス板１０との距離Ｈが一定の範囲内（例えば、±５μｍ）となるように、駆動機構５２０を制御し、ガラス板１０の高さ方向（Ｚ方向）の位置を調整する。改質領域Ｒの位置は、このようにガラス板１０の高さを調整し、レーザー光の集光点が、ガラス板１０の厚み方向において所望の位置となるようにする。
＜切断方法＞
図６Ａ〜図６Ｃは、ガラス板１０の切断方法の説明図である。以下、図６Ａ〜図６Ｃを参照して、ガラス板１０の切断方法について説明する。
光学薄膜２３０が設けられた側を上側にしてガラス板１０をエキスパンド用のテープＴ１に貼りつけて、図５を参照して説明した切断装置５００のステージ５１０上に載置する（図６Ａ）。なお、図６Ａでは、１枚のガラス板１０をテープＴ１に貼り付けているが、テープＴ１に貼り付けるガラス板１０の枚数は何枚であってもよい。
次に、切断装置５００を用いて、切断予定ラインに沿って、ガラス板１０にレーザー光を照射し、改質領域Ｒを形成する（図６Ｂ）。切断予定ラインは、典型的には、切断して得られる光学ガラスの平面形状が正方形状または矩形状となるように格子状の走査ラインである。なお、改質領域Ｒは、切断予定ラインに沿ってレーザー光を複数回走査することで形成してもよい。つまり、レーザー光の集光点をガラス板１０の板厚方向に異ならせて、切断予定ラインに沿ってレーザー光を複数回走査するようにしてもよい。
なお、ガラス板１０の板厚方向に異ならせてレーザー光を複数回走査する場合、レーザー光の走査により形成される複数の改質領域の間に改質されない領域が生じることがある。その場合、改質領域Ｒの幅ｋとは、第１の主面に最も近い箇所に形成された改質領域から第２の主面に最も近い箇所に形成された改質領域の間（すなわち、上記複数の改質領域の間に存在する改質されない領域も含めた範囲）をいうものである。
このとき、ガラス板１０のレーザー光入射側の主面に反射防止膜を形成しておくと、レーザー光がガラス板１０の主面で反射されにくくなる。その場合、ガラス板１０内部に入射されるレーザー光のエネルギー効率が低くなることを抑制することができる。その結果、所望の位置に所望の改質領域Ｒを形成できないといった問題の発生可能性を低減できる。
次に、テープＴ１を白抜き矢印の方向に拡張することで、ガラス板１０に引張切断応力を加える。これにより、ガラス板１０に形成された改質領域Ｒを起点として、切断予定ラインに沿ってガラス板１０が個片化される（図６Ｃ）。
以上のように、本実施形態に係るガラス板の切断方法及びガラス基板によれば、ガラス板１０は、その内部に形成された改質領域Ｒを起点としてクラックが生じ、ガラス板１０を容易に切断することができる。また、改質領域Ｒに形成したクラックがガラス板１０を平面方向に引っ張ることで、ガラス基板の板厚方向に伸展しやすく、ガラス基板の切断面が粗くなりにくいとともに、良好な寸法精度の光学ガラス１００を得ることができる。
なお、第１の実施形態を変形した他の実施形態として、図７には、光学ガラス１００を筐体４１０に適用した半導体装置４００の断面図を示した。ここで、光学ガラス１００は、筐体４１０の開口部４１０Ａを覆うように、筐体４１０に接合されている。この実施形態では、光学ガラス１００の第１の主面が装置の内部側から筐体４１０と接合されるため、図３とは光学ガラス１００を表裏ひっくり返した状態で使用され、改質領域は半導体素子４２０側に偏在して形成されている。
（第２の実施形態）
［光学ガラス］
図８Ａは、本発明の第２の実施形態に係る光学ガラスの側面図を、図８Ｂはその光学ガラスの底面図（第１の主面側から見た平面図）を、示したものである。図８Ａおよび図８Ｂに示したように、本実施形態に係る光学ガラス６００は、その基体となるガラス基体６１０からなっており、これが筐体の開口を覆うように接合して使用される。
＜ガラス基体＞
ガラス基体６１０は板状のガラスであり、本実施形態の光学ガラスの本体である。このガラス基体６１０は、筐体の開口部を覆うように筐体に接合して使用されるカバーガラスとして使用される。したがって、ガラス基体６１０は、筐体に接合される側の第１の主面６１０Ａと、この第１の主面とは反対側の第２の主面６１０Ｂと、を有している。そして、第１の主面６１０Ａの外周側には筐体と接合するための接合領域Ｂが設けられている。
また、ガラス基体６１０は、その側面に、ガラス内部に焦点を結ぶようにして照射されるレーザー光により選択的に形成された改質領域Ｒに沿って切断された切断面を有する。すなわち、このガラス基体６１０は、その切断前のガラス板を、所望の形状、大きさになるように、ガラス板の内部にレーザー光により改質領域Ｒを形成し、外部から力を加えることで改質領域Ｒに沿ってガラス板を切断して得られたものである。そのため、このガラス基体６１０の側面には、改質領域Ｒが露出しており、かつ、その改質領域Ｒに沿って、ガラスの板厚方向に切断された切断面を有する。
本実施形態では、この改質領域Ｒは、上記切断面において第１の主面６１０Ａ側に偏在して形成されていることを特徴とする。このように偏在させる理由は、光学ガラス６００の切断面において、第１の主面６１０Ａ寄りに改質領域を設けることで、ガラス基体６１０と筐体とを接合する際、ガラス基体６１０の側面に回り込んだ接着剤が改質領域Ｒに入り込むことで筐体との接合強度をより向上させるためである。
ガラス基体６１０の側面に形成された改質領域Ｒは、レーザー光により形成されているため鏡面でなく微細な凹凸から構成される面となっており、ここに接着剤が入り込むと接着剤との接合面積が大きくなるため、ガラス基体６１０と筐体との接合強度を向上させることができると考えられる。
改質領域Ｒの形成位置については、図９を参照して説明する。図９は、光学ガラス６００の側面を概念的に示した図である。図９に示したように、ガラス基体６１０の板厚方向における、第１の主面６１０Ａから改質領域Ｒまでの距離をａ、第２の主面６１０Ｂから改質領域Ｒまでの距離をｂ、ガラス基体６１０の厚さをｔ、改質領域Ｒの幅をｋ、としたとき、改質領域が第１の主面６１０Ａ側に、次の（３）式を満たして偏在していることが好ましい。
（ｂ−ａ）／２＞０．０２ｔ ・・・（３）
ここで、距離ａおよび距離ｂは０を超える数値であり、これはすなわち改質領域Ｒは各主面とは離れて形成されることが必須であることを意味する。また、改質領域Ｒの幅ｋはガラス基体６１０の厚さｔ×０．７（すなわち、板厚×７０％）未満が好ましく、ガラス基体６１０の厚さｔ×０．４（すなわち、板厚×４０％）未満がより好ましく、ガラス基体６１０の厚さｔ×０．３（すなわち、板厚×３０％）未満がさらに好ましい。また、改質領域Ｒの幅ｋはガラス基体６１０の厚さｔ×０．０２（すなわち、板厚×２％）以上が好ましく、ガラス基体６１０の厚さｔ×０．０５（すなわち、板厚×５％）以上がより好ましい。
また、改質領域Ｒは各主面とは一定距離以上離れて形成されていることが好ましく、例えば、距離ａおよび距離ｂがそれぞれガラス基体６１０の厚さｔ×０．１（すなわち、板厚×１０％）以上であることが好ましい。
（ｂ−ａ）／２が０．０２ｔ（すわなち、板厚×２％）を超えることで、筐体と光学ガラスを接合するための接着剤を改質領域と接触させながら固化でき、光学ガラスを筐体に良好に接合することができる。
また、第１の主面６１０Ａから改質領域までの距離ａは、第１の主面６１０Ａから第２の主面６１０Ｂの方向に切断面のピークカウント値Ｐｃ（主面に平行な方向に測定した値）を確認した際に初めて２０を超える点と第１の主面６１０Ａとの距離をいう。
また、第２の主面６１０Ｂから改質領域までの距離ｂは、第２の主面６１０Ｂから第１の主面６１０Ａの方向に切断面のピークカウント値Ｐｃ（主面に平行な方向に測定した値）を確認した際に初めて２０を超える点と第２の主面６１０Ｂとの距離をいう。
上記（３）式における「（ｂ−ａ）／２」は、改質領域Ｒの板厚方向中心と光学ガラス６００の板厚中心とのずれ量を表すものである。そのため、（３）式においては、改質領域Ｒの第１の主面６１０Ａ側へのずれ量が板厚×２％を超えることを意味し、この関係を満たすことで、光学ガラスの筐体への接合強度を向上させることができる。
改質領域Ｒの形成位置については、ガラス基体６１０の板厚方向における、第１の主面６１０Ａから改質領域Ｒまでの距離をａ、第２の主面６１０Ｂから改質領域Ｒまでの距離をｂ、ガラス基体６１０の厚さをｔ、改質領域Ｒの幅をｋ、としたとき、改質領域が第１の主面６１０Ａ側に、次の（４）式を満たして偏在していることがより好ましい。
０．０５ｔ＜（ｂ−ａ）／２＜０．３ｔ ・・・（４）
ここで、距離ａおよび距離ｂは０を超える数値であり、これはすなわち改質領域Ｒは各主面とは離れて形成されることが必須であることを意味する。また、改質領域Ｒは各主面とは一定距離以上離れて形成されていることが好ましく、例えば、距離ａおよび距離ｂがそれぞれガラス基体６１０の厚さｔ×０．１（すなわち、板厚×１０％）以上であることが好ましい。
（ｂ−ａ）／２が０．０５ｔを超えることで、改質領域が接着剤と接着する領域を大きくでき、接合強度を高くすることができる。また、（ｂ−ａ）／２が０．３ｔ未満のため、第２の主面６１０Ｂの曲げ強度が過度に低くなることがない。なお、距離ａおよび距離ｂは０を超える数値である。すなわち、改質領域Ｒは、各主面とは離れて形成される。
このように改質領域Ｒを偏在させることで、光学ガラスと筐体との接合強度を高めることができる。改質領域Ｒは、板厚方向において、ガラス基体６１０の中心から第１の主面６１０Ａの間に形成されていてもよい。すなわち、切断面において、ガラス基体６１０の中心に改質領域Ｒがかからず、ガラス基体６１０の中心から第１の主面６１０Ａの間のみに改質領域Ｒが形成されるため、接着剤と改質領域Ｒとの接触面積が大きくなり、接合強度を高くすることができる。
光学ガラス６００の切断面における改質領域Ｒとそれ以外の領域は、切断面のピークカウント値によって決めることができる。ピークカウント値Ｐｃは、アメリカ機械工学会 ＡＳＭＥ Ｂ４６．１（１９９５年）に定義され、測定対象の表面状態（凹凸）を表す曲線における平均線を中心とし、負基準レベル（−Ｈ）を超えてから正基準レベル（＋Ｈ）を超えたとき１山とする方法で計数する評価長さ中の山数を意味する。
本発明においては、まず光学ガラス６００の切断面において、各主面と平行な方向にピークカウント値を測定する。この測定を光学ガラス６００の板厚方向に位置を変えて複数回行う。そして、光学ガラス６００の切断面の板厚方向の位置におけるピークカウント値を用いて、第１の主面６１０Ａから第２の主面６１０Ｂの方向に測定したピークカウント値Ｐｃを確認し、初めて２０を超える測定位置と第１の主面６１０Ａとの距離を距離ａとする。同様に、光学ガラス６００の切断面の板厚方向の位置におけるピークカウント値を用いて、第２の主面６１０Ｂから第１の主面６１０Ａの方向に測定したピークカウント値Ｐｃを確認し、初めて２０を超える測定位置と第２の主面６１０Ｂとの距離を距離ｂとする。
このピークカウント値の測定は、切断面の光学顕微鏡写真に基づいて、改質領域Ｒとそれ以外の領域との境界位置を確認して行うと、距離ａおよび距離ｂを効率的にかつ正確に決定できる。また、測定位置を板厚方向に変える際には、特に改質領域Ｒとそれ以外の領域との境界位置付近は、ガラス基体６１０の厚さｔ×０．０４（すなわち、板厚×４％）以下の間隔で行うことが好ましい。このようにすることで、より正確な境界位置の特定が可能となる。
なお、切断面のピークカウント値は、各主面と平行な方向に測定した測定波形を用い、平均線を中心として不感帯幅（測定波形の最大高さ×０．０５）を設け、不感帯より下に出た点からいったん不感帯の上に出た後、もう一度不感帯より下に出るまでを１つのピークとし、その数を表したものである。
測定は、レーザー顕微鏡（キーエンス社製、形状測定レーザマイクロスコープ ＶＫ−Ｘ１００、解析ソフト：ＶＫ−Ｈ１ＸＡ）を用いて行い、評価長さ（測定幅）：７２５μｍ（倍率：２００倍）、波長：６２８ｎｍ、解析ソフトにおいて測定波形の補正なし、とした。
このように、筐体との接合まで考慮して、ガラス基体の改質領域Ｒの位置を選択的に形成することで、製品の安定性、信頼性を高めることができる。
改質領域Ｒを偏在させることにより、光学ガラスの接合強度を高めることができる理由は次のように考えられる。まず、図１０Ａには、光学ガラス６００を筐体８１０に適用した半導体装置８００の断面図を、図１０Ｂには図１０Ａの接合部分の拡大図を示した。ここで、光学ガラス６００は、筐体８１０の開口部８１０Ａを覆うように、筐体８１０に接合されている。このとき、光学ガラス６００と筐体８１０の接合は、図１０Ｂに示したように、接着剤８３０を介してなされ、この接着剤８３０は光学ガラス６００と筐体８１０の間のみならず光学ガラス６００の切断面（側面）に回り込んで固化する。このとき、切断面の表面粗さが粗い方が接合強度が高くなるため、改質領域Ｒを接着剤と接触させるように固化させることで、接合強度を高めることができる。
なお、ここで示した半導体装置８００は、筐体８１０の内部に半導体素子８２０を収容してなり、筐体８１０の開口部８１０Ａを本実施形態の光学ガラス６００で覆うように接合して、気密封着されている。ここで、接合は光学ガラス６００の第１の主面６１０Ａの接合領域Ｂと筐体８１０の開口部８１０Ａを形成する筐体とを、熱硬化樹脂や紫外線硬化樹脂等の接着剤８３０により封着してなされる。また、半導体素子８２０は、公知のものであれば特に限定されずに使用でき、例えば、固体撮像素子（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ）等が挙げられる。
また、本実施形態で用いられるガラス基体６１０は、破壊靭性を０．２ＭＰａ・ｍ１／２から０．７４ＭＰａ・ｍ１／２の範囲内、熱膨張係数を６５×１０−７／Ｋから１５０×１０−７／Ｋの範囲内、のガラスで形成されていることが好ましい。
ガラス基体６１０の破壊靭性は、ＪＩＳ Ｒ１６０７の破壊靱性測定法（ＩＦ法）で、次式によって算出される値（Ｋ１ｃ）である。
Ｋ１ｃ＝０．０２６・Ｅ１／２・Ｐ１／２・ａ／Ｃ３／２
ここで、Ｅ：ヤング率（Ｐａ）、Ｐ：押し込み荷重（Ｎ）、ａ：圧痕対角線長さの平均の１／２（ｍ）、Ｃ：亀裂長さの平均の１／２（ｍ）である。
また、ガラス基体６１０の熱膨張係数は、ＪＩＳ Ｒ３１０２の示差式による測定であって、１００℃〜３００℃の平均値である。
ガラス基体６１０の破壊靱性が０．７４ＭＰａ・ｍ１／２を超えると、レーザー光にてガラス基体６１０に改質領域Ｒを形成する際、改質領域Ｒにクラックが生じにくいためガラス基体６１０の切断が難しい。さらに、改質領域Ｒを起点としてガラス基体６１０を切断する際に、クラックが板厚方向に伸展しにくいため、無理に切断することになり、ガラス基体６１０の切断面が粗くなるとともに、寸法精度が悪くなる。また、クラックが十分伸展するように改質領域Ｒに生じるクラックを大きく形成したとしても、板厚方向以外に伸展するクラックが大きくなるため、切断後のガラス基体６１０の切断面が粗くなる。これにより、ガラス基体６１０の寸法精度が悪く、曲げ強度が低くなるおそれがある。
一方、ガラス基体６１０の破壊靱性が０．２ＭＰａ・ｍ１／２未満であると、レーザー光にてガラス基体６１０に改質領域Ｒを形成する際、改質領域Ｒにクラックが生じ易すぎるため、ガラス基体６１０の改質領域Ｒからガラス基体６１０もしくはガラス基体６１０の表面に達するクラックが形成されてしまい、切断されたガラス基体６１０が欠けたり割れたりしやすくなる問題が生じる。また、改質領域Ｒからガラス基体６１０もしくはガラス基体６１０の表面に達するクラックが形成されないようクラックを小さく形成したとしても、改質領域Ｒを起点としてクラックが過度に伸展しやすいため、板厚方向以外の方向にもクラックが伸展してしまい、ガラス基体６１０の切断面が粗くなる。これにより、ガラス基体６１０の寸法精度が悪く、曲げ強度が低くなるおそれがある。また、破壊靱性が０．２ＭＰａ・ｍ１／２未満であると、ガラス基体６１０の切断面に存在するクラックが微小であっても破壊原因になってしまい、切断後のガラス基体６１０の曲げ強度が実用に満たないおそれがある。
ガラス基体６１０を構成するガラスの熱膨張係数が１５０×１０−７／Ｋを超えると、レーザー光にてガラス内部に改質領域Ｒを形成する際、改質領域Ｒのクラックが過大に形成され、切断後の光学ガラス６００の寸法精度や曲げ強度が著しく低下する。一方、ガラス基体６１０の熱膨張係数が、６５×１０−７／Ｋ未満であると、レーザー光にてガラス内部に改質領域Ｒを形成する際、改質領域Ｒにクラックが生じにくいため切断が難しい。
ガラス基体６１０は、可視波長領域で透明な材料から適宜選択して使用できる。例えば、ホウケイ酸ガラスは、加工が容易で、光学面における傷や異物等の発生を抑制できるために好ましく、アルカリ成分を含まないガラスは、接着性、耐候性等が良好なために好ましい。
ここで使用するガラスとしては、フツリン酸塩系ガラスやリン酸塩系ガラスも使用できる。このフツリン酸塩系ガラスやリン酸塩系ガラスは、ＣｕＯ等を添加した赤外波長領域に吸収を有する光吸収型のガラスが好ましい。特に、ＣｕＯを添加したフツリン酸塩系ガラスもしくはリン酸塩系ガラスは、可視波長領域の光に対し高い透過率を有するとともに、ＣｕＯが近赤外波長領域の光を十分に吸収するため、良好な近赤外線カット機能を付与できる。
ＣｕＯを含有するフツリン酸塩系ガラスの具体例としては、カチオン％表示で、Ｐ５＋ ２０〜４５％、Ａｌ３＋ １〜２５％、Ｒ＋ １〜３０％（但し、Ｒ＋は、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋の合計量）、Ｃｕ２＋ １〜１５％、Ｒ２＋ １〜５０％（但し、Ｒ２＋は、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋、Ｚｎ２＋の合計量）含有するとともに、アニオン％表示で、Ｆ− １０〜６５％、Ｏ２− ３５〜９０％含有したものが挙げられる。市販品としては、ＮＦ−５０ガラス（ＡＧＣテクノグラス社製）等が例示される。
ＣｕＯを含有するリン酸塩系ガラスの具体例としては、下記酸化物換算の質量％表示で、Ｐ２Ｏ５ ６５〜７４％、Ａｌ２Ｏ３ ５〜１０％、Ｂ２Ｏ３ ０．５〜３％、Ｌｉ２Ｏ ０〜１０％、Ｎａ２Ｏ ３〜１０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ ３〜１５％、ＭｇＯ ０〜２％、ＣａＯ ０〜２％、ＳｒＯ ０〜５％、ＢａＯ ０〜９％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ３〜１５％、ＣｕＯ ０．５〜２０％、を含み、Ｎａ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ） ０．５〜３、のものが挙げられる。
なお、ガラス組成については、上述したものに限らず、適宜のガラスを用いることができる。
ガラス基体６１０の厚みは、特に限定されないが、小型化、軽量化を図る点からは、０．１〜３ｍｍの範囲が好ましく、０．１〜１ｍｍの範囲がより好ましく、０．１〜０．５ｍｍがさらに好ましい。
また、本実施形態の光学ガラスとしては、ガラス基体６１０の主面に必要に応じて光学薄膜を形成することもできる。例えば、図１１には、赤外線カットフィルタとして使用される光学ガラスを例示したが、この光学ガラス７００は、ガラス基体６１０と、ガラス基体６１０の第２の主面６１０Ｂに形成された光学薄膜７２０と、ガラス基体６１０の第１の主面６１０Ａに形成された光学薄膜７３０とを有してなる。
ここで、光学薄膜７３０は、反射防止膜であり、筐体との接合側となるガラス基体６１０の第１の主面６１０Ａに設けられている。光学薄膜７３０は、光学ガラス６００主面の反射率を低減させて、透過率を増加させる。光学薄膜７３０は、例えば、ＭｇＦ２の単層膜やＡｌ２Ｏ３・ＴｉＯ２とＺｒＯ２との混合物膜・ＭｇＦ２を積層した多層膜やＳｉＯ２・ＴｉＯ２の交互多層膜などで構成されている。これらの単層・多層膜は真空蒸着やスパッタリング等の成膜方法にてガラス基板６１０の第１の主面６１０Ａに形成されている。また、光学薄膜７３０は、物理膜厚が０．２μｍから８μｍであることが好ましい。
また、光学薄膜７２０は、紫外線（ＵＶ）および赤外線（ＩＲ）をカットするＵＶＩＲカット膜であり、ガラス基体６１０の第２の主面６１０Ｂに設けられている。光学薄膜７２０は、例えば、ＳｉＯ２・ＴｉＯ２等、屈折率の異なる誘電体膜を積層した多層膜や紫外線吸収剤や赤外線吸収剤を含有する樹脂膜等で構成されている。これら多層膜は真空蒸着やスパッタリング等の成膜方法にて、樹脂膜は溶剤に分散または溶解させた樹脂を塗布し、乾燥させる公知の成膜方法にて、ガラス基体６１０の第２の主面６１０Ｂに形成できる。また、光学薄膜７２０は、物理膜厚が０．２μｍから８μｍであることが好ましい。
なお、上記説明では、ガラス基体６１０の第１の主面６１０Ａに光学薄膜７３０を設け、ガラス基体６１０の第２の主面６１０Ｂに光学薄膜７２０を設けているが、ガラス基体６１０の第２の主面６１０Ｂに光学薄膜７３０を設け、ガラス基体６１０の第１の主面６１０Ａに光学薄膜７２０を設けてもよい。また、ガラス基体６１０の第１の主面６１０Ａに光学薄膜７２０，７３０を設けてもよく、ガラス基体６１０の第２の主面６１０Ｂに光学薄膜７２０，７３０を設けてもよい。また、ガラス基体６１０が近赤外波長域の光を十分に吸収できる場合は、光学薄膜７２０として紫外線（ＵＶ）をカットする光学薄膜だけを設けるようにしてもよい。
この実施形態の光学ガラスの製造方法は、第１の実施形態の光学ガラスと同様の方法により製造することができるため、省略する。
以上のように、本実施形態に係るガラス板の切断方法及びガラス基板によれば、ガラス板は、その内部に形成された改質領域Ｒを起点としてクラックが生じ、ガラス板を容易に切断することができる。また、改質領域Ｒに形成したクラックがガラス板を平面方向に引っ張ることで、ガラス基板の板厚方向に伸展しやすく、ガラス基板の切断面が粗くなりにくいとともに、良好な寸法精度の光学ガラス６００を得ることができる。
なお、第２の実施形態を変形した他の実施形態として、図１２には、光学ガラス６００を筐体９１０に適用した半導体装置９００の断面図を示した。ここで、光学ガラス６００は、筐体９１０の開口部９１０Ａを覆うように、筐体９１０に接合されている。この実施形態では、光学ガラス６００の第１の主面が装置の内部側から筐体９１０と接合されるため、改質領域は筐体９１０側に偏在して形成されている。
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
（例１−１〜例１−７）
以下の説明において、例１−１〜例１−４が本発明における実施例、例１−５〜例１−７が本発明における比較例である。
ガラス基板として板状のフツリン酸ガラス（ＡＧＣテクノグラス社製、ＮＦ−５０、板厚０．２９５〜０．２９６ｍｍ、寸法１００ｍｍ×１００ｍｍ）を用意した。このガラス基板は、段落００４３に記載されている組成範囲内のガラスである。このガラス基板の熱膨張係数は、１２９×１０−７／Ｋ、破壊靱性が０．４４ＭＰａ・ｍ１／２である。
このガラス基板の一方の面に総膜厚０．７μｍの反射防止膜（ＡＲ、ＳｉＯ２とＴｉＯ２との交互多層膜）を、他方の面に総膜厚６．４μｍの赤外線反射膜（ＩＲＣＦ、ＳｉＯ２とＴｉＯ２との交互多層膜）を各例において表１に示すように形成し、赤外線カットフィルタ用のガラス基板とした。このガラス基板を以下に示す切断条件により、５ｍｍ×５ｍｍの正方形状に切断し、側面に改質領域を偏在させた切断面を有する光学ガラスを製造した。
ガラス基板の内部に選択的に改質領域を形成する工程では、以下の条件を用いた。レーザー光源としてＹＡＧレーザー（中心波長１０６４ｎｍ）を用い、それを変調して中心波長５３２ｎｍのレーザー光をガラス基板に入射させた。また、レーザー出力は表１に記載の改質領域が得られるよう５〜１３μＪ／ｐｕｌｓｅから適切な出力を選択した。レーザー光は、ガラス基板の板厚方向において、反射防止膜を形成した主面側より入射し、所定の焦点となるように調整した。
次いで、改質領域を形成したガラス基板を、延伸性を有する樹脂フィルムに貼り付け、その樹脂フィルムをガラス基板の平面方向に引っ張ることで、ガラス基板の改質領域を起点とし、改質領域に形成されたクラックをガラス基板の主面にまで伸展させることでガラス基板の厚み方向に割れを生じさせ、改質領域に沿ってガラス基板を切断した。
第１の主面側の曲げ強度、第２の主面側の曲げ強度は、ＪＩＳ Ｒ １６０１（２００８年）の４点曲げ強さ試験を参考にした。試験片は、５ｍｍ×５ｍｍの正方形状のサイズのため、支点ピッチを３ｍｍ、荷重点ピッチを１ｍｍ、支点および荷重点の支持具先端の曲率半径を０．２５ｍｍとした。また、曲げ強度は、１つの条件について１６枚測定し、それらの平均値を用い、各例の第２の主面側の曲げ強度を１とした場合の第１の主面側の曲げ強度を比率（第１の主面側の曲げ強度／第２の主面側の曲げ強度）で示した。なお、いずれの例も第２の主面側の曲げ強度が１００ＭＰａを超えていた。また、例１−１〜例１−４の光学ガラスは、第１の主面側の曲げ強度が３００ＭＰａを超えていた。
このときの加工条件、得られた光学ガラスの切断面における改質領域の位置関係のパラメータ（図２におけるｔ、ａ、ｂ、ｋ）、第１の主面側の曲げ強度、第２の主面側の曲げ強度、を表１にまとめて示した。なお、改質領域の位置は、条件毎に８枚づつ測定し、その平均値を示した。また、図１３には、例１−１の光学ガラスの側面（断面）の光学顕微鏡写真を示した。
表１より、第２の主面側に改質領域を偏在させることで、第１の主面側の曲げ強度を第２の主面側の曲げ強度よりも１．３倍以上大きくできる（例１−１〜例１−４）。一方、ほぼ中心に改質領域が形成されると、第１の主面側の曲げ強度を第２の主面側の曲げ強度とがほぼ同等となる（例１−５〜例１−７）。この時、改質領域Ｒの中心と板厚中心とのずれ量が板厚×２％を超えるように改質領域が第２の主面側に偏在することで、第１の主面側の曲げ強度と第２の主面側の曲げ強度との間に明確な強度差が生じることが分かる。さらに、偏在度合が大きくなるほど両者の強度差が拡大する。しかし、改質領域Ｒの中心と板厚中心とのずれ量が板厚×３０％を超えるように改質領域が第２の主面側に偏在すると、第１の主面側の曲げ強度が１００ＭＰａを下回ることが推測される。第１の主面側の曲げ強度が１００ＭＰａ未満になると、従来の研削砥石で機械的に加工されたガラスの強度と同等以下になってしまい、第２の主面側であっても外部の衝撃により破損に至るおそれがある。
また、例１−３および例１−４の光学ガラスは、反射防止膜を形成した第１の主面側の曲げ強度が高いため、図３に示す筐体３１０に適用されるのが好ましい。また、例１−１および例１−２の光学ガラスは、赤外線反射膜を形成した第１の主面側の曲げ強度が高いため、図７に示す筐体４１０に適用されるのが好ましい。
以上に示したように、改質領域を第２の主面側に偏在させることで光学ガラスの主面における曲げ強度を調節することができ、曲げ強度の高い面を筐体の接合面とすることで、外部からの衝撃に対して破損を抑制した半導体装置を製造できる。
（例２−１〜例２−４）
以下の説明において、例２−１〜２−３が本発明における実施例、例２−４が本発明における比較例である。
ガラス基板として板状のフツリン酸ガラス（ＡＧＣテクノグラス社製、ＮＦ−５０、板厚０．２９５〜０．３００ｍｍ、寸法１００ｍｍ×１００ｍｍ）を用意した。このガラス基板は、段落００８８に記載されている組成範囲内のガラスである。このガラス基板の熱膨張係数は、１２９×１０−７／Ｋ、破壊靱性が０．４４ＭＰａ・ｍ１／２である。
このガラス基板の一方の面に総膜厚０．７μｍの反射防止膜（ＡＲ、ＳｉＯ２とＴｉＯ２との交互多層膜）を、他方の面に総膜厚６．４μｍの紫外線赤外線反射膜（ＵＶＩＲ、ＳｉＯ２とＴｉＯ２との交互多層膜）を各例において表２に示すように形成し、赤外線カットフィルタ用のガラス基板とした。このガラス基板を以下に示す切断条件により、５ｍｍ×５ｍｍの正方形状に切断し、側面に改質領域を偏在させた切断面を有する光学ガラスを製造した。
ガラス基板の内部に選択的に改質領域を形成する工程では、以下の条件を用いた。レーザー光源としてＹＡＧレーザー（中心波長１０６４ｎｍ）を用い、それを変調して中心波長５３２ｎｍのレーザー光をガラス基板に入射させた。また、レーザー出力は表２に記載の改質領域が得られるよう５〜１３μＪ／ｐｕｌｓｅから適切な出力を選択した。レーザー光は、ガラス基板の板厚方向において、反射防止膜を形成した主面側より入射し、所定の焦点となるように調整した。
次いで、改質領域を形成したガラス基板を、延伸性を有する樹脂フィルムに貼り付け、その樹脂フィルムをガラス基板の平面方向に引っ張ることで、ガラス基板の改質領域を起点とし、改質領域に形成されたクラックをガラス基板の主面にまで伸展させることでガラス基板の厚み方向に割れを生じさせ、改質領域に沿ってガラス基板を切断した。
密着性試験は、以下の方法により行った。５ｍｍ×５ｍｍの正方形状の試験片を用い、固体撮像素子の筐体を模した開口部を備えるアルミナセラミックス材に対して試験片の第１の主面が筐体側となるよう主面の外周（４辺）を市販の接着剤により貼り付けた。次いで、接着剤が硬化した後、アルミナセラミックス材部分を挟み込んで固定し、第２の主面側が凸となるよう、第１の主面側の略中央部分を先端部球半径が１．５ｍｍのピンを１ｍｍ／分の速度で押し込み、荷重の上限を２０Ｎとして試験片がアルミナセラミックス材から剥がれるかを確認した。これを各例ごと１０枚実施し、剥がれが発生した枚数を目視で確認した。
このときの加工条件、得られた光学ガラスの切断面における改質領域の位置関係のパラメータ（図９におけるｔ、ａ、ｂ、ｋ）、密着性試験での剥がれ発生枚数、を表１にまとめて示した。なお、改質領域の位置は、条件毎に８枚づつ測定し、その平均値を示した。また、図１４には、例２−３の光学ガラスの側面（断面）の光学顕微鏡写真を示した。
表２より、密着性試験においてアルミナセラミックス材と試験片との剥がれが発生しなかったことから、実施例のガラスは、第１の主面側に改質領域を偏在させることで、ガラス基体と筐体との接合強度を高めることができる。
以上に示したように、改質領域を第１の主面側に偏在させることで光学ガラスの筐体への接合強度を調節することができ、密閉性を向上させ、信頼性及び安定性の良好な半導体装置を製造できる。
本発明の光学ガラスは、電子機器に内蔵される半導体装置（例えば、固体撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳ等）を有する装置）のカバーガラスや近赤外線カットフィルタ等に好適に用いられ、特に、携帯電話やスマートフォン等の携帯用の電子機器に特に好適である。
１００，２００…光学ガラス、１１０…ガラス基体、２２０…反射防止膜、２３０…紫外・赤外反射膜、３００…半導体装置、３１０…筐体、３２０…半導体素子、５００…ガラス基板の切断装置、５１０…テーブル、５１０…ステージ、５２０…駆動機構、５３０…レーザー光照射機構、５４０…光学系、５５０…距離測定系、５６０…制御機構、ＯＬ…光学レンズ、Ｔ１…テープ、Ｌ…レーザー光。

Claims (14)

  1. 筐体の開口を覆うように接合される板状の光学ガラスであって、
    前記光学ガラスは、筐体に接合される側の第１の主面と、前記第１の主面とは反対側の第２の主面と、改質領域を有する切断面（側面）と、を有するガラス基体からなり、
    前記改質領域は、ＡＳＭＥ Ｂ４６．１（１９９５年）に定義されるピークカウント値Ｐｃを、前記切断面において前記第１の主面から板厚方向に測定した時、最初にピークカウント値Ｐｃが２０を超える測定位置と、前記第２の主面から板厚方向にピークカウント値Ｐｃを測定した時、最初にピークカウント値Ｐｃが２０を超える測定位置の間の領域であり、
    前記改質領域は、前記光学ガラスの板厚方向において、前記光学ガラスの中心から前記第２の主面の間に形成され、
    前記第１の主面側の曲げ強度が、前記第２の主面側の曲げ強度と比較して１．３倍以上、５倍以下であることを特徴とする光学ガラス。
  2. 前記改質領域は、前記光学ガラスの板厚方向において、前記第１の主面から前記改質領域までの距離をａ、前記第２の主面から前記改質領域までの距離をｂ、前記光学ガラスの板厚をｔとしたとき、下記（１）式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学ガラス。
    （ａ−ｂ）／２＞０．０２ｔ ・・・（１）
    （ただし、ａおよびｂは０を超える数値である。）
  3. 前記改質領域は、下記（２）式を満たすことを特徴とする請求項２に記載の光学ガラス。
    ０．０５ｔ＜（ａ−ｂ）／２＜０．３ｔ ・・・（２）
    （ただし、ａおよびｂは０を超える数値である。）
  4. 前記ガラス基体の、前記第１の主面側の曲げ強度が３００ＭＰａ以上であり、前記第２の主面側の曲げ強度が１００ＭＰａ以上である請求項３に記載の光学ガラス。
  5. 前記光学ガラスは、前記第１の主面および第２の主面の少なくとも一方に光学薄膜を備えるものであって、前記光学薄膜は、反射防止膜、赤外線吸収膜および紫外線吸収膜の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光学ガラス。
  6. 前記筐体は、半導体素子を収容するものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光学ガラス。
  7. 前記半導体素子は、固体撮像素子であることを特徴とする請求項６に記載の光学ガラス。
  8. 筐体の内部に半導体素子を収容してなり、前記筐体の開口部を光学ガラスで覆うように接合する半導体装置であって、
    前記光学ガラスは、板状であり、
    前記光学ガラスは、前記筐体に接合される側の第１の主面と、前記第１の主面とは反対側の第２の主面と、改質領域を有する切断面（側面）と、を有するガラス基体からなり、
    前記改質領域は、ＡＳＭＥ Ｂ４６．１（１９９５年）に定義されるピークカウント値Ｐｃを、前記切断面において前記第１の主面から板厚方向に測定した時、最初にピークカウント値Ｐｃが２０を超える測定位置と、前記第２の主面から板厚方向にピークカウント値Ｐｃを測定した時、最初にピークカウント値Ｐｃが２０を超える測定位置の間の領域であり、
    前記改質領域は、前記光学ガラスの板厚方向において、前記光学ガラスの中心から前記第２の主面の間に形成されることを特徴とする半導体装置。
  9. 前記ガラス基体の、前記第１の主面の曲げ強度が、前記第２の主面の曲げ強度と比較して１．３倍以上、５倍以下であることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
  10. 前記改質領域は、前記光学ガラスの板厚方向において、前記第１の主面から前記改質領域までの距離をａ、前記第２の主面から前記改質領域までの距離をｂ、前記光学ガラスの板厚をｔとしたとき、下記（１）式を満たすことを特徴とする請求項８または９に記載の半導体装置。
    （ａ−ｂ）／２＞０．０２ｔ ・・・（１）
    （ただし、ａおよびｂは０を超える数値である。）
  11. 前記改質領域は、下記（２）式を満たすことを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の半導体装置。
    ０．０５ｔ＜（ａ−ｂ）／２＜０．３ｔ ・・・（２）
    （ただし、ａおよびｂは０を超える数値である。）
  12. 前記ガラス基体の、前記第１の主面側の曲げ強度が３００ＭＰａ以上であり、前記第２の主面側の曲げ強度が１００ＭＰａ以上である請求項１１に記載の半導体装置。
  13. 前記光学ガラスは、前記第１の主面および第２の主面の少なくとも一方に光学薄膜を備えるものであって、前記光学薄膜は、反射防止膜、赤外線吸収膜および紫外線吸収膜の少なくとも一つであることを特徴とする請求項８ないし１２のいずれか１項に記載の半導体装置。
  14. 前記半導体素子は、固体撮像素子であることを特徴とする請求項８ないし１３のいずれか１項に記載の半導体装置。
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