KR102515348B1 - 유리 기판 및 적층 기판 - Google Patents

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슈헤이 노무라
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Abstract

본 발명은 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하는 공정에 있어서, 기포가 들어가기 어려운 유리 기판을 제공한다. 본 발명은 실리콘을 포함하는 기판과 적층됨으로써 적층 기판이 형성되는 유리 기판이며, 상기 유리 기판의 휨이 2 내지 300㎛이고, 상기 휨에 의한 경사 각도가 0.0004 내지 0.12°인 유리 기판에 관한 것이다.

Description

유리 기판 및 적층 기판
본 발명은 유리 기판 및 적층 기판에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 분야에서는, 디바이스의 집적도가 증가되는 한편, 소형화가 진행되고 있다. 그것에 수반하여, 고집적도를 갖는 디바이스의 패키징 기술로의 요망이 높아지고 있다. 지금까지의 반도체 조립 공정에서는, 웨이퍼 상태의 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 각각 절단한 후에, 상기 유리 기판과 상기 실리콘을 포함하는 기판을 접합하고, 다이 본딩, 와이어 본딩 및 몰딩 등의 일련의 조립 공정을 행하고 있다.
최근 들어, 웨이퍼 상태에서, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하는 조립 공정을 행한 후에 절단을 행하는 웨이퍼 레벨 패키지 기술이 각광을 받고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 웨이퍼 레벨 패키지에 사용하는 지지 유리 기판이 제안되어 있다.
국제 공개 제2015/037478호
웨이퍼 레벨 패키지에서는, 표면이 평활한 유리 기판을 사용하면, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하는 공정에 있어서, 상기 유리 기판과 상기 실리콘을 포함하는 기판과의 사이의 공기가 빠지기 어려워, 기포로서 남기 쉽다. 기포가 있는 부분은 기판끼리를 접합하기 어렵다.
그래서, 본 발명은 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하는 공정에 있어서, 기포가 들어가기 어려운 유리 기판을 제공한다.
본 발명의 유리 기판은, 실리콘을 포함하는 기판과 적층됨으로써 적층 기판이 형성되는 유리 기판이며, 상기 유리 기판의 휨이 2 내지 300㎛이고, 상기 휨에 의한 경사 각도가 0.0004 내지 0.12°인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 적층 기판은, 상기 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판이 적층되어서 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 특별히 명기하지 않는 한은, 유리 기판 및 그의 제조 방법에 있어서의 각 성분의 함유량은 산화물 기준의 몰 백분율로 나타낸다.
본 발명의 일 형태에 관한 유리 기판은, 휨이 2 내지 300㎛이고, 상기 휨에 의한 경사 각도가 0.0004 내지 0.12°이기 때문에, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하는 공정에 있어서, 공기를 밖으로 내보내면서 접합할 수 있기 때문에 기포가 들어가기 어려워, 기판끼리를 접합하기 쉽다.
도 1의 (A) 및 (B)는 실리콘을 포함하는 기판과 접합하는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유리 기판을 나타내고, 도 1의 (A)는 접합 전의 단면도, 도 1의 (B)는 접합 후의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유리 기판의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유리 기판의 단면도이다.
도 4의 (A) 및 (B)는 휨량 측정 장치의 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유리 기판과 지지 부재를 나타내고, 도 4의 (A)는 상면도, 도 4의 (B)는 단면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1의 (A) 및 (B)는 실리콘을 포함하는 기판과 접합하는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유리 기판의 단면도이다. 도 1의 (A)에 표시되는 유리 기판 G1은, 실리콘을 포함하는 기판(10)과, 수지(20)를 사이에 개재하여, 예를 들어 분위기 200℃ 내지 400℃의 온도에서 접합되어, 도 1의 (B)에 표시되는 적층 기판(30)이 얻어진다. 실리콘을 포함하는 기판(10)으로서, 예를 들어 웨이퍼(예를 들어 실리콘 웨이퍼), 소자가 형성된 웨이퍼, 웨이퍼로부터 소자가 잘라내진 칩이 수지에 몰드된 기판 등이 사용된다. 수지(20)는, 예를 들어 200 내지 400℃의 온도를 견뎌낼 수 있는 것이다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 팬 아웃형의 웨이퍼 레벨 패키지용의 지지 유리 기판으로서 적합하다. 또한, 웨이퍼 레벨 패키지에 의한 소자의 소형화가 유효한 MEMS, CMOS, CIS 등의 이미지 센서용의 유리 기판, 유리 인터포저(GIP)의 천공 기판 및 반도체 백그라인드용의 서포트 유리로서 적합하다.
도 2는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유리 기판 G1의 단면도이다. 「휨」이란, 유리 기판 G1의 하나의 주표면 G1F의 중심을 통과하고, 유리 기판 G1의 하나의 주표면 G1F에 대하여 직교하는 임의의 단면에 있어서, 유리 기판 G1의 기준선 G1D와 유리 기판 G1의 중심선 G1C의 수직 방향의 거리의 최댓값 B와 최솟값 A의 차 C이다.
상기 직교하는 임의의 단면과 유리 기판 G1의 하나의 주표면 G1F와의 교선을, 바닥선 G1A로 한다. 상기 직교하는 임의의 단면과 유리 기판 G1의 다른 하나의 주표면 G1G와의 교선을, 윗선 G1B로 한다. 여기서, 중심선 G1C는, 유리 기판 G1의 판 두께 방향의 중심을 연결한 선이다. 중심선 G1C는, 바닥선 G1A와 윗선 G1B의 후술하는 레이저 조사의 방향에 대한 중점을 구함으로써 산출된다.
기준선 G1D는, 이하와 같이 구해진다. 먼저, 자중의 영향을 캔슬하는 측정 방법 하에, 바닥선 G1A를 산출한다. 해당 바닥선 G1A로부터, 최소 제곱법에 의해 직선을 구한다. 구해진 직선이 기준선 G1D이다. 자중에 의한 영향을 캔슬하는 측정 방법으로서는 공지된 방법이 사용된다.
예를 들어, 유리 기판 G1의 하나의 주표면 G1F를 3점 지지하고, 레이저 변위계에 의해 유리 기판 G1에 레이저를 조사하여, 임의의 기준면으로부터의, 유리 기판 G1의 하나의 주표면 G1F 및 다른 하나의 주표면 G1G의 높이를 측정한다.
이어서, 유리 기판 G1을 반전시켜, 주표면 G1F를 지지한 3점에 대향하는 주표면 G1G의 3점을 지지하여, 임의의 기준면으로부터의, 유리 기판 G1의 하나의 주표면 G1F 및 다른 하나의 주표면 G1G의 높이를 측정한다.
반전 전후에 있어서의 각 측정점의 높이 평균을 구함으로써 자중에 의한 영향이 캔슬된다. 예를 들어, 반전 전에, 상술한 바와 같이, 주표면 G1F의 높이를 측정한다. 유리 기판 G1을 반전 후, 주표면 G1F의 측정점에 대응하는 위치에서, 주표면 G1G의 높이를 측정한다. 마찬가지로, 반전 전에, 주표면 G1G의 높이를 측정한다. 유리 기판 G1을 반전 후, 주표면 G1G의 측정점에 대응하는 위치에서, 주표면 G1F의 높이를 측정한다.
휨은, 예를 들어 레이저 변위계에 의해 측정된다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 휨이 2 내지 300㎛인 것을 특징으로 한다. 휨이 2㎛ 이상이면, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하는 공정에 있어서, 기포가 들어가기 어렵다. 휨은 4㎛ 이상이 바람직하고, 6㎛ 이상이 보다 바람직하고, 8㎛ 이상이면 더욱 바람직하다. 휨이 300㎛ 이하이면, 실리콘을 포함하는 기판과의 정합성(실리콘을 포함하는 기판에 대한 부합 용이성)이 좋기 때문에, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하기 쉽다. 또한, 반도체 백그라인드용의 서포트 유리로서 사용한 경우에, 휨이 300㎛ 이하이면, 연마했을 때에 깨지기 어렵다. 휨은 200㎛ 이하인 것이 바람직하고, 100㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 50㎛ 이하라면 더욱 바람직하다.
상기한 수치 범위를 나타내는 「내지」란, 그의 전후에 기재된 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 의미에서 사용된다. 특별히 정하지 않는 한, 이하 본 명세서에 있어서도 「내지」는, 동일한 의미를 갖고 사용된다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 휨에 의한 경사 각도가 0.0004 내지 0.12°인 것을 특징으로 한다. 도 3은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유리 기판 G1의 단면도이고, 도 2와 같은 단면을 나타낸다.
「휨에 의한 경사 각도」란, 유리 기판 G1의 하나의 주표면 G1F의 중심을 통과하고, 유리 기판 G1의 하나의 주표면 G1F에 대하여 직교하는 임의의 단면에 있어서, 기준선 G1D와 중심선 G1C의 접선 G1E가 이루는 각도 θ가 최대가 되는 각도이다.
휨에 의한 경사 각도가 0.0004° 이상이면, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하는 공정에 있어서, 기포가 들어가기 어렵다. 휨에 의한 경사 각도는 0.0008° 이상인 것이 바람직하고, 0.001° 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.0015° 이상인 것이 더욱 바람직하다.
휨에 의한 경사 각도가 0.12° 이하이면, 실리콘을 포함하는 기판과의 정합성이 좋기 때문에, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하기 쉽다. 휨에 의한 경사 각도는, 0.06° 이하인 것이 바람직하고, 0.04° 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.02° 이하인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 휨 W(단위: ㎛)와 휨에 의한 경사 각도 θW(단위: °)의 곱 W×θW가 0.0008 내지 36인 것이 바람직하다. W×θW가 0.0008 이상이면, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하는 공정에 있어서, 기포가 들어가기 어렵다. W×θW는 0.01 이상이 보다 바람직하고, 0.1 이상이 더욱 바람직하다.
W×θW가 36 이하이면, 실리콘을 포함하는 기판과의 정합성이 좋기 때문에, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하기 쉽다. W×θW는 20 이하가 바람직하고, 10 이하가 보다 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 하나의 주표면의 면적이 70 내지 2000㎠인 것이 바람직하다. 유리 기판의 하나의 주표면 면적이 70㎠ 이상이면, 다수의 실리콘 소자를 포함하는, 실리콘을 포함하는 기판을 배치할 수 있어, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 적층시키는 공정에 있어서 생산성이 향상된다. 하나의 주표면의 면적은 80㎠ 이상인 것이 보다 바람직하고, 170㎠ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 300㎠ 이상인 것이 특히 바람직하고, 700㎠ 이상인 것이 가장 바람직하다.
하나의 주표면 면적이 2000㎠ 이하라면 유리 기판의 취급이 용이해져, 실리콘을 포함하는 기판이나 주변 부재 등과의 접촉에 의한 파손을 억제할 수 있다. 하나의 주표면의 면적은 1700㎠ 이하인 것이 보다 바람직하고, 1000㎠ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 800㎠ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 750㎠ 이하인 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판 형상은, 원형인 것이 바람직하다. 원형이면, 실리콘을 포함하는 기판과의 적층이 용이하다. 특히, 원형의 실리콘을 포함하는 기판과의 적층이 용이하다. 여기서, 원형이란 진원에 한하지 않고, 직경이 동일한 진원으로부터의 치수 차가 50㎛ 이하인 경우를 포함한다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 원형에 한하지 않고, 직사각형이어도 되고, 유리 기판의 단부에 노치가 있어도 된다. 원형의 경우, 외주의 일부가 직선이어도 된다. 직사각형이라면, 동일 면적의 원형 경우에 비하여, 많은 매수의 유리 기판을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 원형인 경우에 있어서, 직경은 3인치 이상인 것이 바람직하다. 직경이 3인치 이상이면, 다수의 실리콘 소자를 포함하는, 실리콘을 포함하는 기판을 배치할 수 있어, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 적층시키는 공정에 있어서 생산성이 향상된다. 직경은 4인치 이상이 보다 바람직하고, 6인치 이상이 보다 바람직하고, 8인치 이상이 더욱 바람직하고, 10인치 이상이 특히 바람직하다.
또한, 직경은 18인치 이하인 것이 바람직하다. 직경이 18인치 이하이면, 유리 기판의 취급이 용이해져, 실리콘을 포함하는 기판이나 주변 부재 등과의 접촉에 의한 파손을 억제할 수 있다. 직경은 13인치 이하가 보다 바람직하고, 12.5인치 이하가 더욱 바람직하고, 12.1인치 이하가 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 두께가 2.0mm 이하인 것이 바람직하다. 두께가 2.0mm 이하이면, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합한 적층 기판을 소형(박형)으로 할 수 있다. 두께는, 1.5mm 이하인 것이 보다 바람직하고, 1.0mm 이하인 것이 더욱 바람직하고, 0.8mm 이하인 것이 특히 바람직하다.
또한, 두께는 0.1mm 이상인 것이 바람직하다. 두께가 0.1mm 이상이면, 실리콘을 포함하는 기판이나 주변 부재 등과의 접촉에 의한 파손을 억제할 수 있다. 또한, 유리 기판의 자중 휨을 억제할 수 있다. 두께는 0.2mm 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.3mm 이상인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 판 두께 편차가 1 내지 15㎛인 것이 바람직하다. 판 두께 편차가 1㎛ 이상이면, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하는 공정에 있어서, 기포가 들어가기 어렵다. 판 두께 편차는, 1.5㎛ 이상이 보다 바람직하고, 2㎛ 이상이 더욱 바람직하다. 판 두께 편차가 15㎛ 이하이면 실리콘을 포함하는 기판과의 정합성이 좋기 때문에, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하기 쉽다. 판 두께 편차는, 12㎛ 이하가 보다 바람직하고, 10㎛ 이하가 더욱 바람직하고, 5㎛ 이하가 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 면적이 크면 휨이 커지기 쉽다. 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 직경 12인치의 원형인 경우에 있어서, 휨은 4 내지 300㎛인 것이 바람직하다. 직경 12인치의 원형에서 휨이 4㎛ 이상이면, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하는 공정에 있어서, 기포가 들어가기 어렵다. 직경 12인치의 원형인 경우에 있어서, 휨은 6㎛ 이상이 바람직하고, 8㎛ 이상이 보다 바람직하고, 10㎛ 이상이면 더욱 바람직하다.
또한, 직경 12인치의 원형인 유리 기판에 있어서 휨은 300㎛ 이하이면, 실리콘을 포함하는 기판과 정합성이 좋기 때문에, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하기 쉽다. 또한, 반도체 백그라인드용의 서포트 유리로서 사용한 경우에, 휨이 300㎛ 이하이면, 연마했을 때에 깨지기 어렵다. 직경 12인치의 원형의 유리 기판에 있어서, 휨은 200㎛ 이하가 보다 바람직하고, 100㎛ 이하가 더욱 바람직하고, 50㎛ 이하인 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 직경 8인치의 원형인 경우에 있어서, 휨은 3 내지 200㎛인 것이 바람직하다. 직경 8인치의 원형에서 휨이 3㎛ 이상이면, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하는 공정에 있어서, 기포가 들어가기 어렵다. 직경 8인치의 원형에서 휨은, 4㎛ 이상이 바람직하고, 5㎛ 이상이 보다 바람직하고, 6㎛ 이상이면 더욱 바람직하다.
또한, 직경 8인치의 원형인 유리 기판에 있어서, 휨은 200㎛ 이하이면, 실리콘을 포함하는 기판과 정합성이 좋기 때문에, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하기 쉽다. 또한, 반도체 백그라인드용의 서포트 유리로서 사용한 경우에, 휨이 200㎛ 이하이면, 연마했을 때에 깨지기 어렵다. 직경 8인치의 원형의 유리 기판에 있어서, 휨은 100㎛ 이하가 보다 바람직하고, 50㎛ 이하가 더욱 바람직하고, 40㎛ 이하인 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 직경 6인치의 원형인 경우에 있어서, 휨은 2 내지 100㎛인 것이 바람직하다. 직경 6인치의 원형에서 휨이 2㎛ 이상이면, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하는 공정에 있어서, 기포가 들어가기 어렵다. 직경 6인치의 원형에서 휨은, 3㎛ 이상이 바람직하고, 4㎛ 이상이 보다 바람직하고, 5㎛ 이상이면 더욱 바람직하다.
또한, 직경 6인치의 원형인 유리 기판에 있어서, 휨은 100㎛ 이하이면 실리콘을 포함하는 기판과 정합성이 좋기 때문에, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하기 쉽다. 또한, 반도체 백그라인드용의 서포트 유리로서 사용한 경우에, 휨이 100㎛ 이하이면 연마했을 때에 깨지기 어렵다. 직경 6인치의 원형의 유리 기판에 있어서, 휨은 50㎛ 이하가 보다 바람직하고, 30㎛ 이하가 더욱 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 원형인 경우에 있어서, 휨 W(단위: ㎛)를 직경 D(단위: 인치)로 나눈 값 W/D는 0.33 내지 25인 것이 바람직하다. W/D가 0.33 이상이면, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하는 공정에 있어서, 기포가 들어가기 어렵다. W/D는 0.4 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.6 이상인 것이 더욱 바람직하고, 0.8 이상인 것이 특히 바람직하다.
또한, W/D가 25 이하이면, 실리콘을 포함하는 기판과 정합성이 좋기 때문에, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하기 쉽다. 또한, 반도체 백그라인드용의 서포트 유리로서 사용한 경우에, W/D가 25 이하이면, 연마했을 때에 깨지기 어렵다. W/D는 20 이하인 것이 보다 바람직하고, 10 이하인 것이 더욱 바람직하고, 5 이하인 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 영률이 65GPa 이상인 것이 바람직하다. 영률이 65GPa 이상이면, 유리 기판을 제조할 때의 서랭 공정에 있어서 발생하는 유리 기판의 휨이나 깨짐을 억제할 수 있다. 또한, 실리콘을 포함하는 기판 등과의 접촉에 의한 파손을 억제할 수 있다. 영률은 70GPa 이상인 것이 보다 바람직하고, 75GPa 이상인 것이 더욱 바람직하고, 80GPa 이상인 것이 특히 바람직하다.
또한, 영률은 100GPa 이하인 것이 바람직하다. 영률이 100GPa 이하이면, 유리가 취화되는 것을 억제하고, 유리 기판의 절삭, 다이싱 시의 절결을 억제할 수 있다. 영률은 90GPa 이하인 것이 보다 바람직하고, 87GPa 이하인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 유리 기판의 하나의 주표면에 직교하고, 하나의 주표면의 무게 중심을 통과하는 단면의 형상이 오목형이고, 상기 하나의 주표면의 무게 중심을 통과해 상기 단면과 상기 하나의 주표면에 직교하는 단면이 볼록형인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 하나의 주표면 상에 임의의 직교하는 XY축을 형성한다. X축에 따라 유리를 절단했을 때의 단면은 오목형이고, Y축에 따른 단면은 볼록형인 것이 바람직하다. 그러한 형상이면, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하는 공정에 있어서, 기포가 들어가기 어렵다. 유리 기판을 제조하는 성형 공정 및 서랭 공정에 있어서, 유리 리본의 판 두께 방향의 온도 차를 크게 함으로써, 그러한 형상으로 하기 쉽다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 유리 기판의 하나의 주표면에 직교하고, 하나의 주표면 무게 중심을 통과하는 단면의 형상이 오목형이고, 상기 하나의 주표면의 무게 중심을 통과해 상기 단면과 상기 하나의 주표면에 직교하는 단면이 오목형인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 하나의 주표면 상에 임의의 직교하는 XY축을 형성한다. X축에 따라 유리를 절단했을 때의 단면은 오목형이고, Y축에 따른 단면은 오목형인 것이 바람직하다. 그러한 형상이라면, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하는 공정에 있어서, 기포가 들어가기 어렵다. 유리 기판을 제조하는 성형 공정 및 서랭 공정에 있어서, 유리 리본의 판 두께 방향의 온도 차를 작게 함으로써, 그러한 형상으로 하기 쉽다.
도 4의 (A)는, 휨량 측정 장치(100)를 나타낸 상면도이고, 도 4의 (B)는 휨량 측정 장치(100)를 나타낸 단면도이다. 도 4의 (A), 도 4의 (B)는 휨량 측정 장치(100)를 구성하는 지지 부재(110)가, 유리 기판 G1을 지지한 상태를 나타내고 있다. 휨량 S는, 유리 기판 G1의 하나의 주표면 G1F의 4점을 지지 부재(110)에 의해 지지했을 때의, 지지 부재(110)의 상면의 높이 레벨 J(지지 부재(110)의 상면과 유리 기판 G1의 하나의 주표면 G1F의 접촉점)로부터의 주표면 G1F의 연직 방향의 변화량의 최댓값 V이다. 지지하는 4점은, 유리 기판 G1의 단부로부터의 거리 E가 10mm이고 또한 유리 기판 G1의 다른 하나의 주표면 G1G의 중심 F를 통과하는 선으로의 수선의 거리 H가 30mm인 위치이다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 유리 기판의 휨량을 S(단위: mm), 유리 기판의 두께를 T(단위: mm)로 했을 때에, S×T3이 0.0001 내지 6인 것이 바람직하다. S×T3이 0.0001 이상이면, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하는 공정에 있어서, 기포가 들어가기 어렵다. S×T3은 0.0005 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.001 이상인 것이 더욱 바람직하다.
또한, S×T3은 6 이하이면, 실리콘을 포함하는 기판과의 정합성이 좋기 때문에, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하기 쉽다. S×T3은 1 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.1 이하가 더욱 바람직하고, 0.01 이하인 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 휨량이 0.1 내지 5mm인 것이 바람직하다. 휨량이 0.1mm 이상이면, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하는 공정에 있어서, 기포가 들어가기 어렵다. 휨량은 0.2mm 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.3mm 이상인 것이 더욱 바람직하고, 0.5mm 이상인 것이 특히 바람직하다.
또한, 휨량이 5mm 이하이면, 실리콘을 포함하는 기판과의 정합성이 좋기 때문에, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하기 쉽다. 휨량은 3mm 이하가 보다 바람직하고, 2mm 이하가 더욱 바람직하고, 1mm 이하인 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수가 30 내지 120(×10-7/℃)인 것이 바람직하다. 실리콘을 포함하는 기판과 유리 기판을 접합하기 위해서는, 열 처리 공정을 필요로 한다. 열 처리 공정에서는, 예를 들어 200℃ 내지 400℃의 온도에서 실리콘을 포함하는 기판과 유리 기판을 접합한 적층 기판을 실온까지 강온시킨다. 이때, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판의 열 팽창 계수에 차가 있으면, 열 팽창의 차이에 의해 실리콘을 포함하는 기판에 큰 잔류 왜곡(잔류 변형)이 발생하는 원인이 된다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 팬 아웃형의 웨이퍼 레벨 패키지로서 사용하는 경우에는, 유리 기판 상에 실리콘을 포함하는 기판이 적층되고, 유리 기판 및 실리콘을 포함하는 기판에 접하도록 수지가 형성된다. 이러한 경우, 수지의 열 팽창 계수도, 잔류 왜곡의 발생 원인이 된다. 50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수가 30 내지 120(×10-7/℃)이면, 실리콘을 포함하는 기판과 유리 기판을 접합하는 열 처리 공정에서, 실리콘을 포함하는 기판에 발생하는 잔류 왜곡을 작게 할 수 있다.
여기서, 50℃ 내지 350℃의 평균 열 팽창 계수란, JIS R3102(1995년)로 규정되어 있는 방법으로 측정한, 열 팽창 계수를 측정하는 온도 범위가 50℃ 내지 350℃인 평균 열 팽창 계수이다.
50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수가 30 내지 50(×10-7/℃)이면, 열 처리 공정에서 실리콘을 포함하는 기판에 발생하는 잔류 왜곡이 작다. 50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수가 31 내지 50(×10-7/℃)이어도 되고, 32 내지 40(×10-7/℃)이어도 되고, 32 내지 36(×10-7/℃)이어도 되고, 34 내지 36(×10-7/℃)이어도 된다.
50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수가 50 내지 80(×10-7/℃)이면, 열 처리 공정에서 실리콘을 포함하는 기판과 수지에 발생하는 잔류 왜곡이 작다.
50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수가 80 내지 120(×10-7/℃)이면, 수지나 배선에 발생하는 잔류 왜곡이 작다.
50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수는 85 내지 100(×10-7/℃)이어도 되고, 90 내지 95(×10-7/℃)이어도 된다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 유리 기판의 주표면에 차광막이 형성되는 것이 바람직하다. 유리 기판의 주표면에 차광막이 형성됨으로써, 유리 기판이나 적층 기판의 검사 공정에 있어서, 유리 기판이나 적층 기판의 위치를 검출하기 쉽다. 위치는 유리 기판이나 적층 기판에 광을 조사하는 것에 의한 반사광으로 특정된다. 유리 기판은 광을 투과하기 쉽기 때문에, 유리 기판의 주표면에 차광막을 형성함으로써 반사광이 강해져, 위치를 검출하기 쉽다. 차광막은 Ti를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 하기의 조성인 것이 바람직하다.
SiO2: 50 내지 75％,
Al2O3: 0 내지 16％,
B2O3: 0 내지 15％,
MgO: 0 내지 18％,
CaO: 0 내지 13％,
SrO: 0 내지 11％,
BaO: 0 내지 15％,
Na2O: 0 내지 17％,
K2O: 0 내지 15％
SiO2는 유리의 골격을 형성하는 성분이다. SiO2의 함유량이 50％ 이상이면, 내열성, 화학적 내구성, 내후성이 양호해진다. 또한, SiO2의 함유량이 50％ 이상이면, 적층 기판(30)으로부터 유리 기판 G1을 박리한 후에 행하는, 세정이나 리사이클 처리로서의 에칭 처리를 하기 쉽다.
SiO2의 함유량이 75％ 이하이면, 유리 용해 시의 점성이 너무 높아지지 않고 용융성이 양호해진다. SiO2의 함유량은, 60 내지 70％가 보다 바람직하고, 64 내지 68％가 더욱 바람직하다.
Al2O3는 필수 성분은 아니지만, 함유함으로써 내후성, 내열성, 화학적 내구성이 양호해지고, 영률이 높아진다. Al2O3의 함유량이 16％ 이하이면, 유리 용해 시의 점성이 너무 높아지지 않고 용융성이 양호해지고, 실투하기 어려워진다. Al2O3의 함유량은, 3 내지 14％가 보다 바람직하고, 6 내지 14％가 더욱 바람직하다.
B2O3는 필수 성분은 아니지만, 함유함으로써 유리 용해 시의 점성이 너무 높아지지 않고 용융성이 양호해지고, 실투하기 어려워진다. B2O3의 함유량이 15％ 이하이면, 유리 전이 온도를 높게 할 수 있고, 영률이 높아진다. B2O3의 함유량은, 0 내지 12％가 보다 바람직하고, 3 내지 6％가 더욱 바람직하다.
MgO는 필수 성분은 아니지만, 함유함으로써 유리 용해 시의 점성이 너무 높아지지 않고 용융성이 양호해지고, 내후성이 향상되고, 영률이 높아진다. MgO의 함유량이 18％ 이하이면, 실투하기 어려워진다. MgO의 함유량은, 0 내지 10％가 보다 바람직하고, 4 내지 9.5％가 더욱 바람직하고, 6 내지 9％가 특히 바람직하다.
CaO는 필수 성분은 아니지만, 함유함으로써 유리 용해 시의 점성이 너무 높아지지 않고 용융성이 양호해지고, 내후성이 향상된다. CaO의 함유량이 13％ 이하이면, 실투하기 어려워진다. CaO의 함유량은, 0 내지 10％가 보다 바람직하고, 4 내지 8％가 더욱 바람직하다.
SrO는 필수 성분은 아니지만, 함유함으로써 유리 용해 시의 점성이 너무 높아지지 않고 용융성이 양호해지고, 내후성이 향상된다. SrO의 함유량이 11％ 이하이면, 실투하기 어려워진다. SrO의 함유량은, 0 내지 8％가 보다 바람직하고, 0.5 내지 3％가 더욱 바람직하다.
BaO는 필수 성분은 아니지만, 함유함으로써 유리 용해 시의 점성이 너무 높아지지 않고 용융성이 양호해지고, 내후성이 향상된다. BaO의 함유량이 15％ 이하이면, 실투하기 어려워진다. BaO의 함유량은, 0 내지 9.5％가 보다 바람직하고, 0 내지 3％가 더욱 바람직하다.
Na2O는 필수 성분은 아니지만, 함유함으로써 유리 용해 시의 점성이 너무 높아지지 않고 용융성이 양호해진다. Na2O의 함유량이 17％ 이하이면, 내후성이 향상된다. Na2O의 함유량은, 15％ 이하가 보다 바람직하고, 10％ 이하가 더욱 바람직하다.
실리콘을 포함하는 기판과 유리 기판을 접합하는 열 처리 공정에 있어서, 알칼리 이온이 실리콘을 포함하는 기판에 확산되지 않도록 하기 위해서는, Na2O를 실질적으로 포함하지 않는 것이 바람직하다. 여기서, Na2O를 실질적으로 포함하지 않는다란, Na2O를 완전히 포함하지 않는 것, 또는 Na2O를 제조상 불가피적으로 혼입한 불순물로서 포함하고 있어도 되는 것을 의미한다.
K2O는 필수 성분은 아니지만, 함유함으로써 유리 용해 시의 점성이 너무 높아지지 않고 용융성이 양호해진다. K2O의 함유량이 15％ 이하이면, 내후성이 향상된다. K2O의 함유량은, 13％ 이하가 보다 바람직하고, 10％ 이하가 더욱 바람직하다.
실리콘을 포함하는 기판과 유리 기판을 접합하는 열 처리 공정에 있어서, 알칼리 이온이 실리콘을 포함하는 기판에 확산되지 않도록 하기 위해서는, K2O를 실질적으로 포함하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은 MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합계 함유량이, 7％ 이상인 것이 바람직하다. MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합계 함유량이 7％ 이상이면, 실투하기 어려워진다. MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합계 함유량은 7.5％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 8.0％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 청징제로서 SnO2, SO3, Cl 및 F 등을 함유시켜도 된다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은 내후성, 용해성, 실투성, 자외선 차폐, 적외선 차폐, 자외선 투과, 적외선 투과 등의 개선을 위해서, ZnO, Li2O, WO3, Nb2O5, V2O5, Bi2O3, MoO3, P2O5, Ga2O3, I2O5, In2O5, Ge2O5 등을 함유시켜도 된다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 화학적 내구성 향상을 위하여, ZrO2, Y2O3, La2O3, TiO2, SnO2를 합량으로 2％ 이하 함유시켜도 되고, 바람직하게는 1％ 이하, 보다 바람직하게는 0.5％ 이하로 함유시킨다. 이들 중 Y2O3, La2O3 및 TiO2는, 유리의 영률 향상에도 기여한다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 환경 부하를 고려하면, As2O3, Sb2O3를 실질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 안정되게 플로트 성형하는 것을 고려하면, ZnO를 실질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, β-OH가 0.05 내지 0.65mm-1인 것이 바람직하다. β-OH는 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판 중 수분 함유량을 나타내는 지표이고, β-OH를 0.05mm-1 이상으로 함으로써, 청징성을 향상시킬 수 있다. β-OH를 0.65mm-1 이하로 함으로써, 내열성을 높일 수 있다.
β-OH는, 0.1 내지 0.55mm-1이 보다 바람직하고, 0.15 내지 0.5mm-1이 더욱 바람직하고, 0.17 내지 0.45mm-1이 특히 바람직하다.
여기서, β-OH는 이하의 식에 의해 구해진 값이다.
β-OH(mm-1)=-log10(T3500cm-1/T4000cm-1)/t
상기 식에 있어서, T3500cm-1은 파수(wave number) 3500cm-1의 투과율(％)이고, T4000cm-1은 파수 4000cm-1의 투과율(％)이고, t는 유리 기판의 두께(mm)이다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 밀도가 2.60g/㎤ 이하인 것이 바람직하다. 밀도가 2.60g/㎤ 이하이면, 유리 기판이 경량이다. 또한, 유리 기판의 자중에 의한 휨을 저감할 수 있다. 밀도는 2.55g/㎤ 이하인 것이 보다 바람직하고, 2.50g/㎤ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
밀도는 2.20g/㎤ 이상인 것이 바람직하다. 밀도가 2.20g/㎤ 이상이면, 유리의 비커스 경도가 높아지고, 유리 표면에 흠집이 생기기 어렵게 할 수 있다. 밀도는 2.30g/㎤ 이상인 것이 보다 바람직하고, 2.40g/㎤ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 2.45g/㎤ 이상인 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 유리 전이점(이하, Tg라고도 기재함)이 700℃ 이상인 것이 바람직하다. Tg가 700℃ 이상이면, 열 처리 공정으로 유리 기판의 치수 변화를 적게 억제할 수 있다. Tg는 720℃ 이상인 것이 보다 바람직하고, 740℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 파장 250nm의 투과율이 10％ 이상인 것이 바람직하다. 자외선이 유리 기판을 통하여 수지에 조사됨으로써, 유리 기판이 적층 기판으로부터 박리된다. 유리 기판에 있어서의 파장 250nm의 투과율이 10％ 이상이면, 수지에 조사되는 자외선이 많아지고, 유리 기판이 적층 기판으로부터 용이하게 박리된다. 유리 기판에 있어서의 파장 250nm의 투과율은 15％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 20％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 파장 300nm의 투과율이 45％ 이상인 것이 바람직하다. 유리 기판에 있어서의 파장 300nm의 투과율이 45％ 이상이면, 수지에 조사되는 자외선이 많아지고, 유리 기판이 적층 기판으로부터 용이하게 박리된다. 유리 기판에 있어서의 파장 300nm의 투과율은 50％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 55％ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 60％ 이상인 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 파장 350nm의 투과율이 45％ 이상인 것이 바람직하다. 유리 기판에 있어서의 파장 350nm의 투과율이 45％ 이상이면, 수지에 조사되는 자외선이 많아지고, 유리 기판이 적층 기판으로부터 용이하게 박리된다. 파장 350nm의 투과율은 50％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 55％ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 60％ 이상인 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 직경 200㎛ 이상의 기포나 이물 등의 결점의 밀도가 10pcs/㎠ 이하인 것이 바람직하다. 직경 200㎛ 이상의 결점의 밀도가 10pcs/㎠ 이하이면, 접합하는 공정에서 조사하는 광이 차단되지 않아, 본딩하기 쉽다. 직경 200㎛ 이상의 결점의 밀도는 2pcs/㎠ 이하인 것이 보다 바람직하고, 직경 200㎛ 이상의 결점은 없는 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 직경 20㎛ 이상의 기포나 이물 등의 결점의 밀도가 10pcs/㎠ 이하인 것이 바람직하다. 직경 20㎛ 이상의 결점의 밀도가 10pcs/㎠ 이하이면, 본딩 공정에서 조사하는 광이 차단되지 않아, 본딩하기 쉽다. 직경 20㎛ 이상의 결점의 밀도는 2pcs/㎠ 이하인 것이 보다 바람직하고, 직경 20㎛ 이상의 결점은 없는 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 적층 기판은, 상기 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판이 적층되어 형성된다. 상기 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판이 적층되어 형성되기 때문에, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하는 공정에 있어서, 기포가 들어가기 어렵다.
본 발명의 일 실시 형태의 적층 기판은, 두께가 0.5 내지 3mm인 것이 바람직하다. 두께가 0.5mm 이상이면, 주변 부재 등과의 접촉에 의한 파손을 억제할 수 있다. 두께는 1.0mm 이상이 보다 바람직하고, 1.3mm 이상이 더욱 바람직하다. 두께가 3mm 이하이면 소형화할 수 있다. 두께는 2.5mm 이하가 보다 바람직하고, 2.0mm 이하가 더욱 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 적층 기판은, 유리 기판이 2매 이상 적층된 적층 기판(이하, 유리 적층 기판이라고도 기재함)과 실리콘을 포함하는 기판이 적층되어 형성되어도 된다. 본 발명의 일 실시 형태의 적층 기판을, 예를 들어 반도체 백그라인드용의 서포트 유리로서 사용하는 경우에 있어서, 유리 기판이 1매이면 유리 기판을 연마함으로써, 유리 기판의 두께(적층 기판의 두께)를 조정한다. 본 발명의 일 실시 형태의 적층 기판이, 유리 적층 기판과 실리콘을 포함하는 기판이 적층되어 형성되어 있으면, 유리 기판을 연마하지 않아도 유리 적층 기판으로부터 유리 기판을 박리함으로써, 적층 기판 전체의 두께를 조정할 수 있다.
또한, 임의의 두께의 유리 기판의 휨량은, 해당 유리 기판의 절반 두께의 유리 기판을 2매 적층한 유리 적층 기판의 휨량보다도 크다. 유리 기판의 두께와 유리 기판의 적층 매수를 조정함으로써, 유리 적층 기판의 휨량을 조정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태의 적층 기판은, 적층 기판에 있어서, 유리 기판의 휨이 200㎛ 이하인 것이 바람직하다. 적층 기판에 있어서, 유리 기판의 휨이 200㎛ 이하이면 적층 기판을 반송하기 쉽다. 적층 기판에 있어서, 유리 기판의 휨은, 100㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 50㎛ 이하이면 더욱 바람직하다. 적층 기판에 있어서의 유리 기판의 휨은, 상기한 유리 기판 단체의 휨과 동일한 방법에 의해 구해진다. 유리 기판의 면을 3점 지지할 때는, 유리 기판의 면으로부터 레이저를 조사시킨다.
이어서, 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판 제조 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판을 제조하는 경우, 용해, 청징, 성형 및 서랭 공정을 거친다.
용해 공정은, 얻어지는 유리판의 조성이 되도록 원료를 제조하고, 원료를 용해로에 연속적으로 투입하고, 바람직하게는 1450 내지 1650℃ 정도로 가열하여 용융 유리를 얻는다.
원료에는 산화물, 탄산염, 질산염, 수산화물, 경우에 따라 염화물 등의 할로겐화물 등도 사용할 수 있다. 용해나 청징 공정에서 용융 유리가 백금과 접촉하는 공정이 있는 경우, 미소한 백금 입자가 용융 유리 중에 용출하여, 얻어지는 유리판 중에 이물로서 혼입되어버리는 경우가 있지만, 질산염 원료의 사용은 이 백금 이물의 용출을 방지하는 효과가 있다.
질산염으로서는 질산스트론튬, 질산바륨, 질산마그네슘, 질산칼슘 등을 사용할 수 있다. 질산스트론튬을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
원료 입도도 용해 잔사가 발생하지 않을 정도로 몇백 마이크로미터의 큰 입경의 원료로부터, 원료 반송 시의 비산이 발생하지 않는, 2차 입자로서 응집하지 않는 정도의 수 마이크로미터 정도의 작은 입경의 원료까지 적절히 사용할 수 있다. 조립체의 사용도 가능하다. 함수량, β-OH, Fe의 산화 환원도 또는 레독스[Fe2+/(Fe2++Fe3+)] 등의 용해 조건도 적절히 조정, 사용할 수 있다.
청징 공정은, 상기 용해 공정에서 얻어진 용융 유리로부터 기포를 제외한 공정이다. 청징 공정으로서는, 감압에 의한 탈포법을 적용해도 된다. 또한, 본 발명에 있어서의 유리 기판은, 청징제로서 SO3나 SnO2를 사용할 수 있다.
SO3원으로서는 Al, Mg, Ca, Sr, Ba, Na 및 K로부터 선택되는 적어도 1종의 원소의 황산염인 것이 바람직하고, 알칼리 토금속 또는 알칼리 금속의 황산염인 것이 보다 바람직하고, 그 중에서도, CaSO4·2H2O, SrSO4, BaSO4 및 Na2SO4가, 기포를 크게 하는 작용이 현저하여, 특히 바람직하다.
감압에 의한 탈포법에 있어서의 청징제로서는 Cl이나 F 등의 할로겐을 사용하는 것이 바람직하다. Cl원으로서는 Al, Mg, Ca, Sr, Ba, Na 및 K로부터 선택되는 적어도 1종의 원소의 염화물인 것이 바람직하고, 알칼리 토금속 또는 알칼리 금속의 염화물인 것이 보다 바람직하고, 그 중에서도, SrCl2·6H2O, BaCl2·2H2O 및 NaCl이, 기포를 크게 하는 작용이 현저하고 또한 조해성이 작기 때문에, 특히 바람직하다.
F원으로서는 Al, Mg, Ca, Sr 및 Ba로부터 선택되는 적어도 1종의 원소의 불화물인 것이 바람직하고, 알칼리 토금속의 불화물인 것이 보다 바람직하고, 그 중에서도, CaF2가 유리 원료의 용해성을 크게 하는 작용이 현저하여, 특히 바람직하다.
성형 공정으로서, 용융 유리를 용융 금속 상에 흘려서 판상으로 하여 유리 리본을 얻는 플로트법이 적용된다.
서랭 공정으로서, 유리 리본을 서랭하고, 유리판으로 잘라낸 후, 소정의 형상, 크기로 절단함으로써 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판을 얻는다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 예를 들어 성형 공정 및 서랭 공정에 있어서, 유리 리본 진행 방향으로 직교하는 유리 리본 폭 방향의 유리 리본 중앙부의 서랭 속도와 유리 리본 단부의 서랭 속도의 차를 크게 함으로써, 휨이나 휨에 의한 경사 각도를 크게 할 수 있다.
서랭 속도의 조정에 의해, 휨을 2 내지 300㎛, 휨에 의한 경사 각도를 0.0004 내지 0.12°로 할 수 있다. 또한, 성형 공정 및 서랭 공정에 있어서, 유리 리본의 국소적인 냉각이나, 유리 리본 진행 방향으로 직교하는 유리 리본 폭 방향의 유리 리본 중앙부의 온도와 유리 리본 단부의 온도의 차를 크게 함으로써, 휨이나 휨에 의한 경사 각도를 크게 할 수 있다.
이상 설명한 본 실시 형태의 유리 기판에 있어서는, 휨이 2 내지 300㎛이고, 휨에 의한 경사 각도가 0.0004 내지 0.12°이면, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하는 공정에 있어서, 기포가 들어가기 어렵다.
본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형이나 개량 등은 본 발명에 포함된다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판을 제조하는 경우, 성형 공정에서, 퓨전법이나 롤 아웃법, 프레스 성형법 등을 적용하여 용융 유리를 판상으로 해도 된다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판을 제조하는 경우, 백금 도가니를 사용해도 된다. 백금 도가니를 사용한 경우, 용해 공정은, 유리 기판의 목표 조성이 되도록 원료를 제조하고, 원료를 넣은 백금 도가니를 전기로에 투입하고, 바람직하게는 1450 내지 1650℃ 정도로 가열하여 백금 교반기를 삽입하고 1 내지 3시간 교반하여 용융 유리를 얻는다.
성형 공정은, 용융 유리를, 예를 들어 카본 판 위로 흘려보내 판상으로 한다. 서랭 공정은, 판상의 유리를 실온 상태까지 서랭하고, 절단 후, 유리 기판을 얻는다.
실시예
이하, 실시예를 들어서 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들의 예에 한정되지 않는다.
예 1 내지 18은 실시예이고, 예 19 내지 21은 비교예이다. 표 1, 2에 나타내는 유리 조성(목표 조성)이 되도록 규사 등의 각종 유리 원료를 조합하고, 목표 조성의 원료 100％에 대하여, 산화물 기준의 질량 백분율 표시로, 황산염을 SO3 환산으로 0.01 내지 1％, F를 0.16％, Cl을 1％ 첨가하고, 백금 도가니를 사용하여 1550 내지 1650℃의 온도에서 3시간 가열하여 용융하였다. 용융에 있어서는, 백금 교반기를 삽입하여 1시간 교반하여 유리의 균질화를 행하였다. 계속하여 용융 유리를 카본 판 위로 흘려보내서 판상으로 성형한 후, 판상의 유리를 Tg+50℃ 정도의 온도의 전기로에 넣고, 냉각 속도 R(℃/분)로 전기로를 강온시켜, 유리가 실온이 될 때까지 냉각하였다.
얻어진 유리의 밀도(단위: g/㎤), 평균 열 팽창 계수(단위: ×10-7/℃), 유리 전이점 Tg(단위: ℃), 영률(단위: GPa), T2(단위: ℃), 및 T4(단위: ℃), 실투 온도(단위: ℃), 투과율(단위: ％)을 측정하고, 표 1, 2에 나타내었다. 또한, 표 중의 괄호한 값은, 계산에 의해 구한 것이다. 유리 중의 Fe2O3 잔존량은 50 내지 200ppm, SO3 잔존량은 10 내지 500ppm이었다. 이하에 각 물성의 측정 방법을 나타낸다.
(평균 열 팽창 계수)
JIS R3102(1995년)에 규정되어 있는 방법에 따라, 시차열 팽창계(TMA)를 사용하여 50 내지 350℃의 평균 열 팽창 계수를 측정하였다.
(유리 전이점 Tg)
JIS R3103-3(2001년)에 규정되어 있는 방법에 따라, TMA를 사용하여 측정하였다.
(밀도)
기포를 포함하지 않는 약 20g의 유리 덩어리를 아르키메데스법에 의해 측정하였다.
(영률)
두께 0.5 내지 10mm의 유리에 대해서, 초음파 펄스법에 의해 측정하였다.
(T2)
회전 점도계를 사용하여 점도를 측정하고, 102dPa·s가 될 때의 온도 T2(℃)를 측정하였다.
(T4)
회전 점도계를 사용하여 점도를 측정하고, 104dPa·s가 될 때의 온도 T4(℃)를 측정하였다.
(실투 온도)
유리의 실투 온도는, 백금제 접시에 분쇄된 유리 입자를 넣고, 일정 온도로 제어된 전기로 중에서 17시간 열처리를 행하여, 열 처리 후의 광학 현미경 관찰에 의해, 유리의 내부에 결정이 석출하는 최고 온도와 결정이 석출하지 않는 최저 온도의 평균값이다.
(투과율)
얻어진 유리를 두께 1mm로 경면 연마하고, 파장 300nm에 있어서의 투과율을 분광 광도계에 의해 측정하였다.
이어서, 표 1, 2에 나타내는 유리 조성이 되도록 규사 등의 각종 유리 원료를 조합하고, 목표 조성의 원료 100％에 대하여, 산화물 기준의 질량 백분율 표시로, 황산염을 SO3 환산으로 0.01 내지 1％를 첨가하고, 유리 용융 장치를 사용하여 1550 내지 1650℃의 온도에서 용융하고, 탈포, 균질화를 행하였다. 계속하여 용융 유리를 판상으로 성형, 서랭하고, 절단하였다. 또한, 표 1, 2에 나타내는 직경이 되도록 원형으로 절단하고, 유리 기판을 얻었다. 성형 공정 및 서랭 공정에 있어서, 유리 리본 진행 방향으로 직교하는 유리 리본 폭 방향의 유리 리본 중앙부의 온도와 유리 리본 단부의 온도를 조정함으로써, 휨이나 경사 각도를 조정하였다.
예 1 내지 18의 유리 기판에 있어서는, 성형 공정 및 서랭 공정에 있어서, 유리 리본 진행 방향으로 직교하는 유리 리본 폭 방향의 유리 리본 중앙부의 온도와 유리 리본 단부의 온도의 차를 크게 하였다.
예 19 내지 20의 유리 기판에 있어서는, 성형 공정 및 서랭 공정에 있어서, 유리 리본 진행 방향으로 직교하는 유리 리본 폭 방향의 유리 리본 중앙부의 온도와 유리 리본 단부의 온도의 차를 예 1 내지 18의 유리 기판을 제조할 때보다도 작게 하였다.
예 21의 유리 기판에 있어서는, 성형 공정 및 서랭 공정에 있어서, 유리 리본 진행 방향으로 직교하는 유리 리본 폭 방향의 유리 리본 중앙부의 온도와 유리 리본 단부의 온도의 차를 예 1 내지 18의 유리 기판을 제조할 때보다도 크게 하였다.
얻어진 유리 기판의 두께 T(단위: mm), 직경 D(단위: 인치), 하나의 주표면 면적(단위: ㎠), 판 두께 편차(단위: ㎛), 휨 W(단위: ㎛), 휨량 S(단위: ㎛)를 측정하고, 표 1, 2에 나타내었다. 또한, 휨에 의한 경사 각도를 구하여, 해당 경사 각도가 0.0004 내지 0.12°의 범위 내에 있는지를 나타내었다. 또한, 표 중의 괄호한 값은, 계산에 의해 구한 것이다. 이하에 각 물성의 측정 방법을 나타낸다.
(두께)
유리 기판의 판 두께를 분광 간섭 레이저 변위계(키엔스제)에 의해 측정하였다.
(직경)
유리 기판의 직경을 노기스에 의해 측정하였다.
(면적)
유리 기판의 하나의 주표면을 비접촉 레이저 변위계(구로다 세이꼬제 나노 메트로)에 의해 1mm 간격으로 측정하고, 면적을 산출하였다.
(판 두께 편차)
유리 기판의 판 두께를 비접촉 레이저 변위계(구로다 세이꼬제 나노 메트로)에 의해 3mm 간격으로 측정하고, 판 두께 편차를 산출하였다.
(휨)
유리 기판의 2개의 주표면의 높이를 비접촉 레이저 변위계(구로다 세이꼬제 나노 메트로)에 의해 3mm 간격으로 측정하고, 상기 도 2를 사용하여 설명한 방법에 의해 휨을 산출하였다.
(휨량)
비접촉 레이저 변위계(구로다 세이꼬제 나노 메트로)에 의해 상기 도 4를 사용하여 설명한 방법에 의해 휨량을 측정하였다.
(휨에 의한 경사 각도)
유리 기판의 2개의 주표면의 높이를 비접촉 레이저 변위계(구로다 세이꼬제 나노 메트로)에 의해 3mm 간격으로 측정하고, 상기 도 3을 사용하여 설명한 방법에 의해 경사 각도를 산출하였다.
Figure 112017117170931-pct00001
Figure 112017117170931-pct00002
예 1 내지 18의 유리 기판은 휨이 2㎛ 이상으로, 휨에 의한 경사 각도가 0.0004 내지 0.12°의 범위 내였다. 따라서, 예 1 내지 18의 유리 기판은, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하는 공정에 있어서, 기포가 생기기 어렵다.
예 19 내지 20의 유리 기판은 휨이 2㎛ 미만으로, 휨에 의한 경사 각도가 0.0004° 미만이었다. 따라서, 예 19 내지 20의 유리 기판은, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하는 공정에 있어서, 기포가 생기기 쉽다.
예 21의 유리 기판은 휨이 300㎛를 초과한다. 따라서, 예 21의 유리 기판은, 실리콘을 포함하는 기판과의 정합성이 나쁘고, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하기 어렵다.
본 발명을 특정한 형태를 사용하여 상세하게 설명했지만, 본 발명의 의도와 범위를 이격하는 일없이 여러가지 변경 및 변형이 가능한 것은, 당업자에 있어서 명확하다. 또한 본 출원은, 2015년 5월 28일자로 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2015-109200호)에 기초하고 있고, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.
본 발명에 따르면, 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판을 접합하는 공정에 있어서, 기포가 들어가기 어려운 유리 기판을 제공할 수 있다. 또한, 팬 아웃형의 웨이퍼 레벨 패키지용의 지지 유리 기판으로서 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 웨이퍼 레벨 패키지에 의한 소자의 소형화가 유효한 MEMS, CMOS, CIS 등의 이미지 센서용의 유리 기판, 유리 인터포저(GIP)의 천공 기판 및 반도체 백그라인드용의 서포트 유리로서 적합하게 이용할 수 있다.
10: 기판
20: 수지
30: 적층 기판
G1: 유리 기판

Claims (14)

  1. 실리콘을 포함하는 기판과 적층됨으로써 적층 기판이 형성되는 유리 기판이며, 상기 유리 기판의 휨이 2 내지 300㎛이고, 상기 휨에 의한 경사 각도가 0.0004 내지 0.12°이고,
    상기 유리 기판의 휨은, 상기 유리 기판의 하나의 주표면의 중심을 통과하고, 상기 유리 기판의 하나의 주표면에 대하여 직교하는 단면에 있어서, 상기 유리 기판의 기준선과 상기 유리 기판의 중심선의 수직 방향의 거리의 최댓값과 최솟값의 차이고,
    상기 휨에 의한 경사 각도는, 상기 단면에 있어서, 상기 기준선과 상기 중심선의 접선이 이루는 각도가 최대가 되는 각도인, 유리 기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유리 기판의 하나의 주표면 면적이 70 내지 2000㎠인, 유리 기판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유리 기판의 형상이 원형인, 유리 기판.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유리 기판의 영률이 65GPa 이상인, 유리 기판.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유리 기판의 하나의 주표면에 직교하고, 상기 하나의 주표면의 무게 중심을 통과하는 단면의 형상이 오목형이고, 상기 하나의 주표면의 무게 중심을 통과해 상기 단면과 상기 하나의 주표면에 직교하는 단면이 볼록형인, 유리 기판.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유리 기판의 하나의 주표면에 직교하고, 상기 하나의 주표면의 무게 중심을 통과하는 단면의 형상이 오목형이고, 상기 하나의 주표면의 무게 중심을 통과해 상기 단면과 상기 하나의 주표면에 직교하는 단면이 오목형인, 유리 기판.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유리 기판이 산화물 기준의 몰 백분율 표시로
    SiO2: 50 내지 75％,
    Al2O3: 0 내지 16％,
    B2O3: 0 내지 15％,
    MgO: 0 내지 18％,
    CaO: 0 내지 13％,
    SrO: 0 내지 11％,
    BaO: 0 내지 15％,
    Na2O: 0 내지 17％,
    K2O: 0 내지 15％
    를 포함하는, 유리 기판.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유리 기판의 β-OH가 0.05 내지 0.65mm-1인, 유리 기판.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유리 기판의 판 두께 편차가 1 내지 15㎛인, 유리 기판.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유리 기판의 50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수가 30 내지 120(×10-7/℃)인, 유리 기판.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유리 기판의 주표면에 차광막이 형성되는, 유리 기판
  12. 제1항 또는 제2항에 기재된 유리 기판과 실리콘을 포함하는 기판이 적층된, 적층 기판.
  13. 제12항에 있어서, 상기 유리 기판이 2매 이상 적층된, 적층 기판.
  14. 제12항에 있어서, 상기 적층 기판에 있어서, 상기 유리 기판의 휨이 200㎛ 이하인, 적층 기판.
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