KR20180098556A - 유리 기판, 적층 기판, 적층체, 및 반도체 패키지의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

모조성으로서, 산화물 기준의 몰％ 표시로, SiO2: 55％ 내지 75％, Al2O3: 2％ 내지 15％, MgO: 0％ 내지 10％, CaO: 0％ 내지 10％, SrO: 0％ 내지 10％, BaO: 0％ 내지 15％, ZrO2: 0％ 내지 5％, Na2O: 0％ 내지 20％, K2O: 5％ 내지 30％를 포함하고, 알칼리 금속 산화물의 합계 함유량이 10％ 내지 30％이며, 50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수가 11 내지 16ppm/℃인 유리 기판에 관한 것이다.

Description

유리 기판, 적층 기판, 적층체, 및 반도체 패키지의 제조 방법
본 발명은 유리 기판, 적층 기판, 적층체, 및 반도체 패키지의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 분야에서는 디바이스의 집적도가 증가되는 한편, 디바이스의 소형화가 진행되고 있다. 그것에 수반하여, 집적도가 높은 디바이스의 패키지 기술에 요망이 높아지고 있다.
근년, 원치수의 웨이퍼 상태의 유리 기판에 반도체 칩을 접합하는 웨이퍼 레벨 패키지 기술이 각광을 받고 있다. 이 패키지 기술에 사용되는 유리 기판으로서, 팬 아웃형의 웨이퍼 레벨 패키지용 유리 기판이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
국제 공개 제2015/037478호
특허문헌 1에 기재된 패키지 기술에서는, 반도체 칩(22)은, 접착층을 사이에 개재하여 지지 부재(20)에 부착된다. 다음에, 반도체 칩(22) 상에 밀봉재(23)가 형성된다. 반도체 칩(22)이 밀봉재(23)에 몰드된 가공 기판(24)이 지지 부재(20)로부터 분리된다. 가공 기판(24)은 접착층(25)을 통해, 지지 유리 기판(26)과 접합된다.
팬 아웃형의 웨이퍼 레벨 패키지 기술에서는, 수지가 존재한 상태에서 열처리가 행해진다. 특허문헌 1에서는, 가공 기판에 배선이나 땜납 범프를 형성하는 가공 처리 시에, 약 200℃의 열처리를 수반하기 때문에, 가공 기판의 치수 변화가 일어난다. 그 때문에, 치수 변화를 억제하는 지지 유리 기판으로서, 20℃ 내지 200℃의 온도 범위에서의 평균 선 열 팽창 계수를 50×10-7/℃ 이상, 66×10-7/℃ 이하로 규제한 지지 유리 기판을 제안하고 있다.
밀봉재(수지)에 의해 반도체 칩이 포매된 밀봉부의 열 팽창 계수는 밀봉재(수지)가 차지하는 비율로 변화한다. 그 때문에, 밀봉재의 비율이 증가하면, 밀봉부의 열 팽창 계수는 더욱 높아지기 쉽다. 그러나, 지지 부재로서 만족시키는 높은 열 팽창 계수를 갖는 유리 기판은 존재하지 않았다.
밀봉부와 지지 부재의 열 팽창 계수에 큰 차가 있으면, 열처리에 의해, 열 팽창 계수의 차에 기인하여 밀봉부 및 지지 부재에 큰 잔류 왜곡이 발생한다. 현재 상황에서는, 밀봉부와 지지 부재의 열 팽창 계수의 미스 매치에 의해, 밀봉부와 지지 부재가 적층된 적층 기판이 변형, 파손되는 등의 불량을 없애기가 어려웠다. 또한, 상술한 바와 같은 패키지 기술 이외에도, 유리 기판을 이종 재료와 적층하는 기술이 알려져 있다. 이종 재료의 열 팽창 계수가 높은 경우는, 상술한 바와 같이 열 팽창 계수의 미스 매치에 의한 불량이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 하나는, 상술한 바와 같은 문제를 감안하여, 높은 열 팽창 계수를 갖는 유리 기판, 당해 유리 기판이 적층된 적층 기판, 당해 유리 기판이 적층된 적층체, 및 당해 유리 기판을 사용한 반도체 패키지의 제조 방법을 제공한다. 또는 본 발명의 하나는, 높은 열 팽창 계수를 갖고, 또한, 반도체 패키지용의 지지 기판에 적합한 유리 기판, 당해 유리 기판이 적층된 적층 기판, 당해 유리 기판이 적층된 적층체, 및 당해 유리 기판을 사용한 반도체 패키지의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 하나에 관한 유리 기판은,
모조성으로서, 산화물 기준의 몰 백분율 표시로,
SiO2 : 55％ 내지 75％,
Al2O3 : 2％ 내지 15％,
MgO : 0％ 내지 10％,
CaO : 0％ 내지 10％,
SrO : 0％ 내지 10％,
BaO : 0％ 내지 15％,
ZrO2 : 0％ 내지 5％,
Na2O : 0％ 내지 20％,
K2O : 5％ 내지 30％,
Li2O : 0％ 내지 5.0％,
를 포함하고,
알칼리 금속 산화물의 합계 함유량이 산화물 기준의 몰 백분율 표시로 10％ 내지 30％이며,
알칼리 금속 산화물의 합계 함유량을, SiO2의 함유량으로 나눈 값이 0.50 이하이고,
Na2O의 함유량을, Na2O와 K2O의 합계 함유량에서 Al2O3의 함유량을 뺀 값으로 나눈 값이 0.90 이하이고,
50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수 α1이 11ppm/℃ 내지 16ppm/℃인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 하나에 관한 유리 기판은, 산화물 기준의 몰 백분율 표시로, SiO2의 함유량이 55％ 내지 75％, K2O의 함유량이 5％ 내지 30％, Li2O의 함유량이 0％ 내지 5.0％이며, Na2O의 함유량을, Na2O와 K2O의 합계 함유량으로부터 Al2O3의 함유량을 뺀 값으로 나눈 값이 0.90 이하이고, 50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수 α1이 12.0ppm/℃ 내지 16ppm/℃이고, 반도체 패키지용의 지지 기판인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 하나에 관한 유리 기판은, 누프 경도가 500 이하이고, 50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수 α1이 11ppm/℃ 내지 16ppm/℃이고, 반도체 패키지용의 지지 기판인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 하나에 관한 유리 기판은, 광탄성 상수 C가 10 내지 26㎚/㎝/MPa이며, 50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수 α1이 11ppm/℃ 내지 16ppm/℃이고, 반도체 패키지용의 지지 기판인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 적층 기판은, 본 발명의 유리 기판과, 밀봉재에 의해 반도체 칩이 포매된 소자 기판이 적층된 것이다.
본 발명에 관한 적층체는, 본 발명의 적층 기판을 구성하는 유리 기판에, 다른 유리 기판이 적층된 것이다.
본 발명에 관한 반도체 패키지의 제조 방법은,
제1 지지 기판과, 밀봉재에 의해 복수의 반도체 칩이 메워진 소자 기판을 적층하고, 제1 적층 기판을 형성하는 공정과,
상기 제1 적층 기판을, 상기 제1 지지 기판과 상기 소자 기판으로 분리하는 공정과,
상기 제1 지지 기판과 분리된 상기 소자 기판과, 제2 지지 기판을 적층하고, 제2 적층 기판을 형성하는 공정과,
상기 소자 기판의 상기 제2 지지 기판과 적층된 면과 반대측의 면에, 배선을 형성하는 공정과,
상기 제2 적층 기판을, 상기 제2 지지 기판과 배선이 형성된 상기 소자 기판으로 분리하는 공정과,
상기 제2 지지 기판과 분리된 상기 소자 기판을, 해당 소자 기판이 갖는 복수의 반도체 칩마다 개편화하는 공정을 갖고,
상기 제1 지지 기판 및/또는 상기 제2 지지 기판이, 상기 유리 기판인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서의 수치 범위를 나타내는 「내지」란, 특별히 정하지 않는 한, 그 전후에 기재된 수치를 하한값 및 상한값으로 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 본 명세서에서, 특별히 명기하지 않는 한, 유리 기판 및 그의 제조 방법에 있어서의 각 성분의 함유량의 설명의 ％표시는, 산화물 기준의 몰 백분율 표시(몰％)를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서, 어떤 성분을 「실질적으로 포함하지 않는」이란, 당해 성분을 완전히 포함하지 않는 것, 또는 당해 성분을 제조상 불가피적으로 혼입한 불순물로서 포함해도 되는 것을 의미한다. 즉, 제조상 불가피적으로 혼입한 불순물로서 포함되는 것을 제외하고, 당해 성분을 포함하지 않는 것을 의미한다.
본 발명의 하나는, 높은 열 팽창 계수를 갖는 유리 기판, 당해 유리 기판이 적층된 적층 기판, 당해 유리 기판이 적층된 적층체 또는 당해 유리 기판을 사용한 반도체 패키지의 제조 방법을 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 하나는, 높은 열 팽창 계수를 갖고, 또한, 반도체 패키지용의 지지 기판에 적합한 유리 기판, 당해 유리 기판이 적층된 적층 기판, 당해 유리 기판이 적층된 적층체, 및 당해 유리 기판을 사용한 반도체 패키지의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 유리 기판과, 소자 기판이 적층된 적층 기판을 나타내는 단면도이다.
도 2의 (A) 내지 (D)는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 유리 기판을 사용한 팬 아웃형의 웨이퍼 레벨 패키지의 제조 공정의 일례를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대해, 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1, 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판을 사용한 적층 기판의 일례에 대해 설명한다. 또한, 여기에서 설명하는 적층 기판 및 그의 제조 공정은 일례이며, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판을 사용한 적층 기판(30)의 단면도이다.
도 1에 나타내는 적층 기판(30)은 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판(G1)과, 소자 기판(10)이 적층되어 있다. 유리 기판(G1)은 지지 기판으로서 사용할 수 있다. 유리 기판(G1)과 소자 기판(10) 사이에는, 접착층 및/또는 박리층을 갖고 있어도 된다. 예를 들어, 접착층 및 박리층의 기능을 구비한 흡착층(20)이 형성된다. 소자 기판(10)은 수지 등의 밀봉재에 의해 포매된 반도체 칩(예를 들어, 실리콘 칩)을 갖고 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판(G1)에는 흡착층(20)을 사이에 개재하여 반도체 칩이 접합된다. 반도체 칩 상에 밀봉재가 형성되고, 밀봉재에 의해 반도체 칩이 포매된 소자 기판(10)을 얻는다. 예를 들어, 100℃ 내지 400℃의 온도로, 반도체 칩 상에 수지를 충전하여 밀봉재가 형성된다. 이와 같이 하여, 유리 기판(G1)과 소자 기판(10)이 적층된 적층 기판(30)이 얻어진다.
그 후, 적층 기판(30)은 소자 기판(10)과 유리 기판(G1)으로 분리된다. 분리된 소자 기판(10)은, 적절히 다른 지지 기판과 접합되어, 이후의 공정에 제공되어도 된다. 또한, 분리된 유리 기판(G1)은, 적절히 재생 처리가 실시되어, 지지 기판 또는 다른 용도에 이용할 수 있다.
도 2는, 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판을 팬 아웃형의 웨이퍼 레벨 패키지용의 지지 기판으로서 사용하는 제조 공정의 일례를 나타내는 단면도이다.
지지 기판(제1 지지 기판)(G100)에, 흡착층(120)을 사이에 개재하여 복수의 반도체 칩(102)을 접합한다(도 2의 (A) 참조).
흡착층(120)은, 접착층이어도 되고, 박리층이어도 되고, 접착층 및 박리층을 겸하고 있어도 된다. 또한, 흡착층(120)은, 단층이어도 되고, 복수층이어도 된다. 흡착층(120)은, 예를 들어 실리콘 수지로 형성된다. 반도체 칩(102)은, 예를 들어 실리콘 칩이다. 반도체 칩(102)은, 액티브한 면이 지지 기판(G100)측에 배치된다.
복수의 반도체 칩(102) 상에 복수의 반도체 칩(102)을 포매하도록 밀봉재(104)를 형성한다. 지지 기판(G100)과 소자 기판(110)이 적층된 적층 기판(제1 적층 기판)(130)이 얻어진다(도 2의 (B) 참조).
밀봉재(104)는 예를 들어 수지에 의해 형성된다. 복수의 반도체 칩(102) 상에 수지를 충전하고, 예를 들어 100℃ 내지 400℃의 열처리에 의해, 복수의 반도체 칩(102)을 포매하는 밀봉재(104)를 얻는다.
지지 기판(G100)으로서 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판을 적용한 경우, 후술하는 바와 같이, 50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수 α1이 11ppm/℃ 내지 16ppm/℃, 30℃ 내지 220℃에서의 평균 열 팽창 계수 α2가 10ppm/℃ 내지 15ppm/℃로 비교적 높다. 여기서, 소자 기판(110)은 반도체 칩(102)이 수지 등의 밀봉재에 의해 포매된 구조이다. 소자 기판(110)의 평균 열 팽창 계수는 수지의 비율에 따라 상이하지만, 비교적 높아지기 쉽다. 예를 들어, 밀봉재로서 자주 사용되는 에폭시 수지나 폴리이미드는 100℃ 내지 200℃에서의 평균 열 팽창 계수 α가 30ppm/℃ 정도이다. 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은 평균 열 팽창 계수 α가 유리로서는 높기 때문에, 수지에 의해 밀봉재를 형성하기 위한 열처리 공정에서 적층 기판(130)에 발생하는 잔류 왜곡을 억제할 수 있다. 지지 기판(G100)과 소자 기판(110) 사이에 배치된 흡착층(120)에 의한 열 팽창 계수에 대한 영향은 흡착층(120)이 지지 기판(G100) 및 소자 기판(110)과 비교하여 충분히 얇기 때문에 무시할 수 있다.
지지 기판(G100)과 소자 기판(110)을 분리한다(도 2의 (C) 참조).
예를 들어, 자외선을 지지 기판(G100)을 통하여 흡착층(120)에 조사함으로써, 지지 기판(G100)과 소자 기판(110)이 분리된다. 분리된 지지 기판(G100)은, 지지 기판에 재이용해도 되고, 그 외의 용도에 이용해도 된다.
분리된 소자 기판(110)은 흡착층(122)을 사이에 개재하여 지지 기판(제2 지지 기판)(G140)과 접합된다. 지지 기판(G140)과 소자 기판(110)이 적층된 적층 기판(제2 적층 기판)(150)이 얻어진다(도 2의 (D) 참조).
소자 기판(110)은 반도체 칩(102)의 액티브한 면이 지지 기판(G140)의 반대 측이 되도록 배치된다. 흡착층(122)은 흡착층(120)과 동일한 것을 사용하면 된다.
지지 기판(G140)은, 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판을 사용해도 되고, 그 외의 유리 기판을 사용해도 되고, 유리 이외의 재료를 포함하는 기판(예를 들어, 반도체 기판, 금속 기판 등)을 사용해도 된다. 지지 기판(G140)으로서 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판을 사용한 경우는, 후술하는 배선을 형성하기 위한 공정 등으로 열처리를 행할 때, 적층 기판(150)에 발생하는 잔류 왜곡을 억제할 수 있다. 또한, 지지 기판(G140)과 소자 기판(110) 사이에 배치된 흡착층(122)에 의한 영향은 흡착층(122)이 지지 기판(G140) 및 소자 기판(110)과 비교하여 충분히 얇기 때문에 무시할 수 있다.
소자 기판(110)의 반도체 칩(102)에 전기적으로 접속되는 배선을 형성한 후, 소자 기판(110)과 지지 기판(G140)을 분리한다.
배선은 소자 기판(110)의 지지 기판(G140)이 적층된 면과 반대측의 면에 동선 등에 의해 형성되면 된다. 소자 기판(110)과 지지 기판(G140)의 분리는, 도 2의 (C)와 마찬가지로 행하면 된다. 분리된 지지 기판(G140)은, 적절히 재생 처리를 실시하고, 재이용할 수 있다.
분리된 소자 기판(110)은, 반도체 칩(102)마다 개편화되어, 복수의 반도체 디바이스를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 지지 기판(G100)과 지지 기판(G140)의 한쪽 또는 지지 기판(G100)과 지지 기판(G140)의 양쪽에 적용된다.
[제1 실시 형태]
다음에, 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판에 대해 설명한다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은 50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수 α1이 11 내지 16ppm/℃이다. α1은 11.5ppm/℃ 초과가 바람직하고, 11.8ppm/℃ 이상이 더 바람직하고, 12.0ppm/℃ 이상이 더욱 바람직하고, 12.5ppm/℃ 이상이 특히 바람직하고, 13ppm/℃ 이상이 가장 바람직하다. 또한, α1은 15ppm/℃ 이하가 바람직하고, 14.5ppm/℃ 이하가 더 바람직하고, 14.2ppm/℃ 이하가 더욱 바람직하고, 14ppm/℃ 이하가 특히 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은 30℃ 내지 220℃에서의 평균 열 팽창 계수 α2가 10 내지 15ppm/℃인 것이 바람직하다. α2는 11.0ppm/℃ 이상이 바람직하고, 11.5ppm/℃ 이상이 더 바람직하고, 12ppm/℃ 이상이 특히 바람직하다. 또한, α2는 14.5ppm/℃ 이하가 바람직하고, 14ppm/℃ 이하가 더 바람직하다.
50℃ 내지 350℃의 α1이 상기 범위 내이면, 유리 기판과 수지를 포함하는 부재(예를 들어 반도체 칩을 갖는 소자 기판)가 적층된 상태에 있어서의 열처리 공정에서, 유리 기판 및 수지를 포함하는 부재에 발생하는 잔류 왜곡을 억제할 수 있다. 또한, 얻어지는 적층 기판의 휨을 방지할 수 있다. 또한, 30℃ 내지 220℃의 α2가 상기 범위 내이면, 상기 잔류 왜곡의 억제, 및 적층 기판의 휨 방지 효과가 더 한층 얻어진다.
여기서, 50℃ 내지 350℃ 및 30℃ 내지 220℃에서의 평균 열 팽창 계수 α1, α2는 JIS R3102(1995년)에서 규정되어 있는 방법으로 측정한, 열 팽창 계수를 측정하는 온도 범위가 50℃ 내지 350℃ 또는 30℃ 내지 220℃인 평균 열 팽창 계수이다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 모조성으로서,
SiO2 : 55％ 내지 75％,
Al2O3 : 2％ 내지 15％,
MgO : 0％ 내지 10％,
CaO : 0％ 내지 10％,
SrO : 0％ 내지 10％,
BaO : 0％ 내지 15％,
ZrO2 : 0％ 내지 5％,
Na2O : 0％ 내지 20％,
K2O : 5％ 내지 30％,
Li2O : 0％ 내지 5.0％,
를 포함하고,
알칼리 금속 산화물의 합계 함유량이 10％ 내지 30％이며,
알칼리 금속 산화물의 합계 함유량을, SiO2의 함유량으로 나눈 값이 0.50 이하이고,
Na2O의 함유량을, Na2O와 K2O의 합계 함유량에서 Al2O3의 함유량을 뺀 값으로 나눈 값이 0.90 이하이고,
50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수 α1이 11ppm/℃ 내지 16ppm/℃이다.
SiO2는 유리의 골격을 형성하는 성분이다. 따라서, 상술한 어느 형태의 유리 기판도 이하의 요건을 만족시키는 것이 바람직하다. SiO2의 함유량이 55％ 이상이면, HCl, HF 등의 산성 용액 및 NaOH 등의 알칼리성 용액에 대한 화학적 내구성이 높아진다. 또한, 내열성, 내후성이 양호해진다. SiO2의 함유량은, 57％ 이상이 바람직하고, 60％ 이상이 더 바람직하고, 63％ 이상이 특히 바람직하고, 65％ 이상이 가장 바람직하다. 한편, SiO2의 함유량이 75％ 이하에서는 유리 용융 시의 점성이 과도하게 높아지지 않고, 용융성이 양호해진다. 용융성이 양호하면, 낮은 온도에서 유리를 용융할 수 있기 때문에, 유리 용융 시의 연료의 사용량을 억제되고, 용융 가마가 손상되기 어렵다. SiO2의 함유량은, 74％ 이하가 바람직하고, 73％ 이하가 더 바람직하고, 72％ 이하가 특히 바람직하다.
Al2O3의 함유량이 2％ 이상이면, HCl, HF 등의 산성 용액 및 NaOH 등의 알칼리성 용액에 대한 화학적 내구성이 높아진다. 또한, 내후성, 내열성이 양호해지고, 영률이 높아진다. Al2O3의 함유량은, 3.5％ 이상이 바람직하고, 4％ 이상이 더 바람직하고, 4.5％ 이상이 더욱 바람직하다. 한편, Al2O3의 함유량이 15％ 이하에서는 유리 용융 시의 점성이 과도하게 높아지지 않고 용융성이 양호해진다. 또한, 실투 온도를 낮출 수 있고, 안정되게 성형할 수 있다. 게다가, 누프 경도가 과도하게 높아지지 않고, 가공 레이트를 양호하게 유지할 수 있다. Al2O3의 함유량은, 14％ 이하가 바람직하고, 13％ 이하가 더 바람직하고, 12％ 이하가 더욱 바람직하고, 10％ 이하가 특히 바람직하고, 7％ 이하가 가장 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, SiO2 및 Al2O3의 합계 함유량이 60％ 이상이면, 산성 용액 및 알칼리성 용액에 대한 화학적 내구성이 높아지기 때문에, 바람직하다. SiO2 및 Al2O3의 합계 함유량은 62％ 이상이 더 바람직하고, 63％ 이상이 더욱 바람직하고, 65％ 이상이 특히 바람직하다. 한편, SiO2 및 Al2O3의 합계 함유량은 80％ 이하에서는 유리 용융 시의 점성이 과도하게 높아지지 않고 용융성이 양호해지고, 평균 열 팽창 계수가 너무 낮아지지 않기 때문에, 바람직하다. 또한, 누프 경도가 과도하게 높아지지 않고, 가공 레이트를 높게 유지할 수 있다. SiO2 및 Al2O3의 합계 함유량은 79％ 이하가 더 바람직하고, 78％ 이하가 더욱 바람직하고, 77％ 이하가 특히 바람직하고, 74％ 이하가 가장 바람직하다.
MgO는 필수 성분은 아니지만, 함유함으로써 유리 용융 시의 점성이 과도하게 높아지지 않고 용융성이 양호해지기 때문에 함유하는 것이 바람직하다. 또한, MgO를 함유함으로써, 내후성이 향상되고, 영률이 높아지기 때문에 바람직하다. MgO의 함유량은 0.5％ 이상이 바람직하고, 1％ 이상이 더 바람직하고, 2％ 이상이 더욱 바람직하고, 3％ 이상이 한층 더 바람직하고, 4％ 이상이 특히 바람직하고, 5％ 이상이 가장 바람직하다. MgO의 함유량은, 내 실투성의 관점에서는 10％ 이하이고, 8％ 이하가 바람직하고, 7％ 이하가 더 바람직하고, 5％ 이하가 더욱 바람직하다.
CaO는 필수 성분은 아니지만, 함유함으로써 유리 용융 시의 점성이 과도하게 높아지지 않고 용융성이 양호해진다. 또한, 내후성, HCl, HF 등의 산성 용액 및 NaOH 등의 알칼리성 용액에 대한 화학적 내구성이 향상된다. 그 때문에, CaO의 함유량은 0.5％ 이상이 바람직하고, 1％ 이상이 더 바람직하고, 2％ 이상이 더욱 바람직하고, 3％ 이상이 특히 바람직하다. CaO의 함유량은, 내 실투성의 관점에서 10％ 이하이고, 9％ 이하가 바람직하고, 7％ 이하가 더 바람직하다.
SrO는 필수 성분은 아니지만, 함유함으로써 유리 용융 시의 점성이 과도하게 높아지지 않고 용융성이 양호해진다. 또한, 내후성을 향상시키고, 열 팽창 계수를 높일 수 있다. 광탄성 상수를 저하시키는 효과도 있다. 그 때문에, SrO의 함유량은 0.5％ 이상이 바람직하고, 1％ 이상이 더 바람직하고, 2％ 이상이 더욱 바람직하고, 3％ 이상이 특히 바람직하다. SrO의 함유량은, 내 실투성의 관점에서 10％ 이하이고, 9％ 이하가 바람직하고, 7％ 이하가 더 바람직하다.
BaO는 필수 성분은 아니지만, 함유함으로써 유리 용융 시의 점성이 과도하게 높아지지 않고 용융성이 양호해진다. 또한, 열 팽창 계수를 높일 수 있다. 또한, 특히 광탄성 상수를 저하시키는 효과가 있다. 그 때문에, BaO의 함유량은 0.5％ 이상이 바람직하고, 1％ 이상이 더 바람직하고, 2％ 이상이 더욱 바람직하고, 3％ 이상이 특히 바람직하고, 5％ 이상이 가장 바람직하다. 한편, 비중이 높아지기 때문에, 유리가 무거워진다. 그 때문에, BaO의 함유량은, 15％ 이하이고, 10％ 이하가 바람직하고, 9％ 이하가 더 바람직하고, 7％ 이하가 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판에 있어서, MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합계 함유량은 0.1 내지 20％가 바람직하다. 상술한 범위이면, 유리 용융 시의 점성이 과도하게 높아지지 않고 용융성이 양호해지고, 내후성이 향상된다. MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합계 함유량은, 0.5％ 이상이 바람직하고, 4％ 이상이 더 바람직하고, 5％ 이상이 더욱 바람직하다. 한편, MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합계 함유량이 20％ 이하에서는 HCl, HF 등의 산성 용액 및 NaOH 등의 알칼리성 용액에 대한 화학적 내구성이 높아진다. 또한, 실투 온도를 낮출 수 있고, 안정되게 성형할 수 있다. MgO, CaO, SrO 및 BaO의 합계 함유량은 20％ 이하가 바람직하고, 18％ 이하가 더 바람직하고, 10％ 이하가 특히 바람직하다.
ZrO2는 필수 성분은 아니지만, 함유함으로써 유리의 화학적 내구성이 향상된다. 그 때문에, ZrO2의 함유량은, 0.2％ 이상이 바람직하고, 0.5％ 이상이 더 바람직하고, 1％ 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 너무 다량으로 함유하면, 용융 시에 용해 잔해가 발생되거나, 실투 온도가 높아지는 등, 제조 특성을 악화시킬 우려가 있다. 그 때문에, ZrO2의 함유량은 5％ 이하이고, 4％ 이하가 바람직하고, 3％ 이하가 더 바람직하고, 2％ 이하가 더욱 바람직하다.
Na2O는 필수 성분은 아니지만 함유함으로써, 용융 시의 유리의 점성을 낮춘다. 또한, 열 팽창 계수를 현저하게 높일 수 있다. 그 때문에, Na2O의 함유량은, 3％ 이상이 바람직하고, 4％ 이상이 더 바람직하고, 5％ 이상이 더욱 바람직하고, 6％ 이상이 한층 더 바람직하고, 7％ 이상이 특히 바람직하고, 9％ 이상이 가장 바람직하다. 한편, Na2O의 함유량이 20％ 이하에서는 내후성을 저하시키지 않고, 열 팽창을 높일 수 있다. Na2O의 함유량은 18％ 이하가 바람직하고, 17％ 이하가 더 바람직하고, 16％ 이하가 더욱 바람직하고, 15％ 이하가 특히 바람직하다.
K2O는 용융 시의 유리의 점성을 낮추는 성분이다. 또한, 열 팽창 계수를 현저하게 높일 수 있다. K2O의 함유량은, 5％ 이상이며, 6％ 이상이 바람직하고, 7％ 이상이 더 바람직하고, 8％ 이상이 더욱 바람직하고, 9％ 이상이 특히 바람직하고, 10％ 이상이 가장 바람직하다. 한편, K2O의 함유량이 30％ 이하에서는 내후성이나, 내산성 등의 화학적 내구성을 악화시키지 않고 열 팽창 계수를 높일 수 있다. K2O의 함유량은 28％ 이하가 바람직하고, 25％ 이하가 더 바람직하고, 20％ 이하가 더욱 바람직하고, 19％ 이하가 특히 바람직하다.
Li2O는 필수 성분은 아니지만, 함유함으로써 열 팽창 계수를 높일 수 있다. 한편, Li2O의 함유량이 5.0％ 이하에서는 이온 마이그레이션에 의해 신뢰성을 저하시키지 않고, 열 팽창 계수를 높일 수 있다. Li 이온은, 이온 반경이 작고, 각종 열처리를 행했을 때, 유리 기판으로부터 배선층이나 실리콘 칩으로의 이온 마이그레이션의 가능성이 높아진다. 그 때문에, Li2O의 함유량은, 4％ 이하가 바람직하고, 2％ 이하가 더 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은 알칼리 금속 산화물의 합계 함유량(R2O(R은 알칼리 금속이며, Li, Na, K 등이다))은 10％ 내지 30％이다. 알칼리 금속 산화물은, Li2O, Na2O, K2O 등이며, Na2O, K2O가 바람직하다. 알칼리 금속 산화물의 합계 함유량은 15％ 이상이 바람직하고, 17％ 이상이 더 바람직하고, 20％ 이상이 특히 바람직하다. 또한, 알칼리 금속 산화물의 합계 함유량은 26％ 이하가 바람직하고, 25％ 이하가 더 바람직하고, 23％ 이하가 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판에 있어서, Na2O 및 K2O의 합계 함유량은 10％ 내지 30％가 바람직하다. 상술한 범위이면, 열 팽창 계수를 높일 수 있고, 원하는 열 팽창 계수를 얻을 수 있다. 또한, 30％ 이하로 함으로써, 화학적 내구성이 높은 유리 기판을 제공할 수 있다. Na2O 및 K2O의 합계 함유량은 15％ 이상이 바람직하고, 17％ 이상이 더 바람직하고, 20％ 이상이 특히 바람직하다. 또한, Na2O 및 K2O의 합계 함유량은 26％ 이하가 바람직하고, 25％ 이하가 더 바람직하고, 23％ 이하가 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 알칼리 금속 산화물의 합계 함유량을 SiO2의 함유량으로 나눈 값(R2O/SiO2)이 0.50 이하이고, 0.4 이하가 바람직하고, 0.35 이하가 더 바람직하다. R2O/SiO2를 0.5 이하로 함으로써, 유리 기판의 내후성이 양호해진다. 또한, R2O/SiO2는, 열 팽창 계수를 높인다는 관점에서, 0.05 이상이 바람직하고, 0.1 이상이 더 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, Na2O의 함유량을 Na2O와 K2O의 합계 함유량에서 Al2O3의 함유량을 뺀 값으로 나눈 값(Na2O/(Na2O+K2O-Al2O3))이 0.90 이하이고, 0.80 이하가 바람직하고, 0.70 이하가 더 바람직하다. [Na2O/(Na2O+K2O-Al2O3)]가 0.90 이하에서는 열 팽창 계수를 유의미하게 높일 수 있다.
유리 중에 Al2O3를 함유시키면, 비가교 산소를 저감시키고 내후성은 향상시킬 수 있지만, 열 팽창 계수는 저하시키는 경향이 있다. 따라서, 비가교 산소에 대해 결합하는 알칼리종을 최적화하고, 열 팽창 계수를 높이는 것이 바람직하다. 알칼리종으로는, Na와 K를 들 수 있다. Na와 K를 비교하면, Na는 전기장 강도가 크기 때문에 열 팽창 계수를 향상시키는 힘이 작다. 비가교 산소를 발생시키는 실효적인 알칼리 산화물량은, [Na2O+K2O-Al2O3]에 대응하는 양이 되기 때문에, 열 팽창 계수를 높게 하기 위해서는, [Na2O+K2O-Al2O3]에 대한 Na2O의 비율은 작은 편이 바람직하다. 또한, [Na2O/(Na2O+K2O-Al2O3)]는, 내후성을 악화시키지 않는다는 관점에서, 0.1 이상이 바람직하고, 0.2 이상이 더 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, B2O3를 함유해도 된다. B2O3를 함유하면, 유리 용융 시의 점성이 과도하게 높아지지 않고 용융성이 양호해진다. 또한, 실투 온도를 낮출 수 있고 안정되게 성형할 수 있다. 또한, 영률이 높아지고, 유리 기판을 제조할 때의 서랭 공정에 있어서 발생하는 유리 기판의 휨이나 깨짐을 억제할 수 있다. B2O3의 함유량은, 1％ 이상이 바람직하고, 2％ 이상이 더 바람직하다. 한편, B2O3는 열 팽창 계수를 저하시키는 성분이기 때문에, B2O3의 함유량은, 5％ 이하가 바람직하고, 4％ 이하가 더 바람직하고, 3％ 이하가 특히 바람직하고, 실질적으로 함유하지 않는 것이 가장 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은 SnO2, SO3, Cl 및 F로부터 선택되는 일종 이상을 함유해도 된다. SnO2, SO3, Cl 및 F를 함유하면, 기포의 발생을 억제하여 유리 기판을 제조할 수 있기 때문에, 유리 기판에 포함되는 기포가 적어진다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 점성이나 평균 열 팽창 계수를 조정하기 때문에 ZnO를 함유해도 된다. ZnO를 함유시키는 경우는, 2％ 이하가 바람직하고, 1％ 이하가 더욱 바람직하고, 0.5％ 이하가 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은 유리 기판의 화학적 내구성이나 영률을 향상시키기 위하여, Y2O3, La2O3 및 TiO2로부터 선택되는 일종 이상을 함유시켜도 된다. 그러나, 그 합계 함유량은, 2％ 이하가 바람직하고, 1％ 이하가 더욱 바람직하고, 0.5％ 이하가 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 자외선 투과율을 높게 하기 위하여, 환원제를 함유시켜도 된다. 환원제로는, 탄소, 코크스 등을 들 수 있다. 환원제를 함유시키는 경우, 그 합계 함유량은 2％ 이하가 바람직하고, 1％ 이하가 더욱 바람직하고, 0.5％ 이하가 특히 바람직하고, 0.2％ 이하가 가장 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은 맥리, 착색 등을 고려하면, V2O5, P2O5, CeO2, Y2O3, La2O3 및 TiO2를 실질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은 환경 부하를 고려하면, As2O3 및 Sb2O3를 실질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 안정되게 플로트 성형하는 것을 고려하면, ZnO를 실질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판에 있어서, 각 산화물의 함유량의 비율의 관계를 나타낸 하기 식 (1)에 의해 구해지는 값은, 110 내지 160이 바람직하다.
0.507×(SiO2의 함유량)-1.112×(Al2O3의 함유량)+0.709×(MgO의 함유량)+0.534×(CaO의 함유량)-0.108×(SrO의 함유량)+1.832×(BaO의 함유량)+4.083×(Na2O의 함유량)+4.449×(K2O의 함유량)-4.532×(ZrO2의 함유량)… (1)
식 (1)은, 유리 조성과 50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수 α1의 관계를 나타내는 회귀식이다. 이 회귀식은 SiO2의 함유량, Al2O3의 함유량, MgO의 함유량, CaO의 함유량, SrO의 함유량, BaO의 함유량, Na2O의 함유량, K2O의 함유량 및 ZrO2의 함유량이 각각 상이한 약 100개의 유리에 있어서, 50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수 α1을 측정함으로써 얻었다. 식 (1)의 값이 110 내지 160이면, 50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수 α1을 11ppm/℃ 내지 16ppm/℃의 범위로 하기 쉽다.
식 (1)의 값은, 115 이상이 바람직하고, 118 이상이 더 바람직하고, 120 이상이 더욱 바람직하고, 125 이상이 특히 바람직하다. 한편, 식 (1)의 값이 160 이하에서는 열처리 공정으로 적층 기판에 발생하는 잔류 왜곡을 작게 하기 쉽다. 식 (1)의 값은 150 이하가 바람직하고, 145 이하가 더 바람직하고, 142 이하가 더욱 바람직하고, 140 이하가 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판에 있어서, 각 산화물의 함유량의 비율의 관계를 나타낸 하기 식 (2)에 의해 구해지는 값은, 100 내지 150이 바람직하다.
1.135×(SiO2의 함유량)-0.741×(Al2O3의 함유량)+2.080×(MgO의 함유량)+0.293×(CaO의 함유량)-1.307×(SrO의 함유량)+1.242×(BaO의 함유량)+2.056×(Na2O의 함유량)+2.464×(K2O의 함유량)-2.982×(ZrO2의 함유량)…(2)
식 (2)는, 유리 조성과 30℃ 내지 220℃에서의 평균 열 팽창 계수 α2의 관계를 나타내는 회귀식이다. 이 회귀식은, 상술한 유리 조성과 50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수 α2의 관계를 나타내는 회귀식 (1)과 마찬가지로 얻었다. 또한, 평균 열 팽창 계수의 측정 온도는 30℃ 내지 220℃로 했다. 식 (2)의 값이 100 내지 150이면, 30℃ 내지 220℃에서의 평균 열 팽창 계수 α2를 10ppm/℃ 내지 15ppm/℃의 범위로 하기 쉽다.
식 (2)의 값은, 102 이상이 바람직하고, 110 이상이 더욱 바람직하고, 115 이상이 더 바람직하고, 120 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 식 (2)의 값이 150 이하에서는 열처리 공정으로 적층 기판에 발생하는 잔류 왜곡을 작게 하기 쉽다. 식 (2)의 값은 145 이하가 바람직하고, 140 이하가 더 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 소자 기판 사이에 자외선에 의해 분리되는 흡착층(박리층)이 배치되는 경우가 있다. 그 경우는, 유리 기판을 통하여 자외선을 조사함으로써, 적층 기판으로부터 유리 기판이 분리된다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판의 두께 1㎜에 있어서의 파장 360㎚의 투과율은 15％ 이상이 바람직하다. 유리 기판의 파장 360㎚의 투과율이 15％ 이상이면, 자외선을 조사함으로써 적층 기판으로부터 유리 기판을 용이하게 분리할 수 있다. 유리 기판에 있어서의 파장 360㎚의 투과율은 20％ 이상이 더 바람직하고, 25％ 이상이 더욱 바람직하고, 30％ 이상이 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판 실투 온도는 1150℃ 미만이 바람직하다. 실투 온도가 1150℃ 미만이면 안정되게 성형할 수 있다. 실투 온도는, 1100℃ 이하가 더 바람직하고, 1050℃ 이하가 더욱 바람직하고, 1030℃ 이하가 한층 더 바람직하고, 1000℃ 이하가 특히 바람직하고, 980℃ 이하가 가장 바람직하다. 유리를 제조하는 데 있어서, 실투 온도는 낮은 쪽이 제조 특성이 양호하고, 유리로서 안정되는 것이 시사된다. 실투 온도란, 백금제의 접시에 분쇄된 유리 입자를 넣고, 일정 온도로 제어된 전기로 중에서 17시간 열처리를 행하고, 열처리 후의 광학 현미경 관찰에 의해, 유리 표면 및 내부에 결정이 석출되지 않는 온도의 최댓값이다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판 실투 점성(ηTL)은, 103.8d·Pa·s 이상이 바람직하다. 실투 점성이 103.8d·Pa·s 이상이면, 안정되게 성형을 할 수 있다. 실투 점성은, 104.0d·Pa·s 이상이 더 바람직하고, 104.2d·Pa·s 이상이 더욱 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 열전도율을 높게 하고, 용융성을 양호하게 하기 위해서는, 산화물 기준의 질량 백만분율 표시로, Fe2O3의 함유량은, 200ppm을 초과해서 1000ppm 이하가 바람직하다. Fe2O3의 함유량이 200ppm을 초과하고 있으면, 유리 기판의 열전도율을 높게 하고, 용융성을 양호하게 할 수 있다. Fe2O3의 함유량이 1000ppm 이하에서는 가시광의 흡수가 작고, 착색하기 어렵다. Fe2O3의 함유량은 300ppm 이상이 더 바람직하고, 400ppm 이상이 더욱 바람직하고, 500ppm 이상이 특히 바람직하다. Fe2O3의 함유량은, 800ppm 이하가 더 바람직하고, 700ppm 이하가 더욱 바람직하고, 600ppm 이하가 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판에 있어서의 Fe2O3으로 환산한 전체 철 중의 Fe2O3으로 환산한 2가의 철 질량 비율(％)(이하, Fe-Redox라고 함)은, 20％ 이상이 바람직하다. Fe-Redox가 20％ 이상이면, 유리 기판의 파장 400㎚ 이하의 광 투과율이 높아진다. 그 결과, 유리 기판을 통하여 박리층에 조사되는 자외선이 많아지기 때문에, 적층 기판으로부터 유리 기판을 용이하게 분리할 수 있다. Fe-redox는 25％ 이상이 더 바람직하고, 30％ 이상이 더욱 바람직하고, 40％ 이상이 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판 영률은, 60GPa 이상이 바람직하다. 영률은 초음파 펄스법에 의해 측정된 값이다. 영률이 60GPa 이상이면, 유리 기판을 제조할 때의 서랭 공정에 있어서 발생하는 유리 기판의 휨이나 깨짐을 억제할 수 있다. 또한, 반도체 칩의 접촉이나, 유리 기판의 운반 시의 주변 부재의 접촉에 의한 파손을 억제할 수 있다. 영률은, 62GPa 이상이 더 바람직하고, 65GPa 이상이 더욱 바람직하다. 영률은 80GPa 이하가 바람직하다. 영률이 80GPa 이하에서는 유리가 취성이 되는 것을 억제하고, 유리 기판의 절삭 시의 노치를 억제할 수 있다. 영률은 75GPa 이하가 더 바람직하고, 72GPa 이하가 더욱 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판의 두께는, 2.0㎜ 이하가 바람직하다. 두께가 2.0㎜ 이하에서는 유리 기판과 반도체 칩을 접합한 적층 기판을 소형화할 수 있다. 유리 기판의 두께는, 1.5㎜ 이하가 더 바람직하고, 1.0㎜ 이하가 더욱 바람직하고, 0.8㎜ 이하가 특히 바람직하다. 또한, 유리 기판의 두께는, 0.1㎜ 이상이 바람직하다. 두께가 0.1㎜ 이상이면, 반도체 칩의 접촉이나, 유리 기판의 운반 시의 주변 부재의 접촉에 의한 파손을 억제할 수 있다. 또한, 유리 기판의 자중 휨을 억제할 수 있다. 유리 기판의 두께는, 0.2㎜ 이상이 더 바람직하고, 0.3㎜ 이상이 더욱 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판의 하나의 주표면의 면적은, 30㎠ 내지 4500㎠가 바람직하다. 유리 기판의 면적이 30㎠ 이상이면, 다수의 반도체 칩을 배치할 수 있고, 후에 개편화하여 얻어지는 반도체 디바이스의 취득 수를 많게 할 수 있기 때문에, 생산성이 향상된다. 유리 기판의 면적은, 70㎠ 이상이 더 바람직하고, 170㎠ 이상이 더욱 바람직하고, 300㎠ 이상이 특히 바람직하고, 700㎠ 이상이 가장 바람직하다. 유리 기판의 면적은, 4500㎠ 이하에서는 유리 기판의 취급이 용이해진다. 또한, 접합하는 반도체 칩의 접촉에 의한 파손이나, 유리 기판의 운반 시의 주변 부재의 접촉에 의한 파손을 억제할 수 있다. 유리 기판의 면적은, 3500㎠ 이하가 더 바람직하고, 2500㎠ 이하가 더욱 바람직하고, 1700㎠ 이하가 특히 바람직하고, 800㎠ 이하가 가장 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 형상은 특별히 한정되지 않고 원형이어도 되고, 직사각형이어도 되고, 유리 기판의 단부에 노치나 기준면이 있어도 된다. 원형의 경우, 외주의 일부가 직선이어도 된다. 또한, 원형으로는 진원에 한정되지 않고, 직경이 동일한 진원으로부터의 치수 차가 50㎛ 이하인 경우를 포함한다. 유리 기판이 원형인 경우는, 기존의 반도체 기판과 형상이 동일 또는 유사하기 때문에, 반도체 기판을 취급하는 설비에서의 유동성이 양호하고 바람직하다. 유리 기판이 직사각형인 경우는, 반도체 칩을 쓸데없는 간극 없이 배치할 수 있다. 그 결과, 반도체 디바이스의 취득 수를 증가시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판이 원형인 경우에 있어서, 유리 기판의 직경은, 7㎝ 이상이 바람직하다. 직경이 7㎝ 이상이면, 유리 기판과 소자 기판의 적층 기판으로부터, 많은 반도체 디바이스를 얻을 수 있고, 생산성이 향상된다. 직경은 10㎝ 이상이 더 바람직하고, 15㎝ 이상이 더욱 바람직하고, 20㎝ 이상이 특히 바람직하고, 25㎝ 이상이 가장 바람직하다. 직경은 50㎝ 이하인 것이 바람직하다. 직경이 50㎝ 이하에서는 유리 기판의 취급이 용이하다. 직경은 45㎝ 이하가 더 바람직하고, 40㎝ 이하가 더욱 바람직하고, 35㎝ 이하가 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판이 직사각형인 경우에 있어서, 1변이 30㎝ 이상이 바람직하고, 40㎝ 이상이 더 바람직하고, 50㎝ 이상이 더욱 바람직하고, 60㎝ 이상이 특히 바람직하다. 또한, 직사각형이 바람직하다. 직사각형의 경우, 짧은 변은 상술한 수치가 바람직하고, 긴 변은 40㎝ 이상이 바람직하며, 50㎝ 이상이 더 바람직하고, 60㎝ 이상이 더욱 바람직하고, 70㎝ 이상이 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판 밀도는, 3.00g/㎤ 이하가 바람직하다. 밀도가 3.00g/㎤ 이하에서는 유리 기판이 경량이 되고, 유리 기판의 취급이 용이해진다. 또한, 유리 기판의 자중에 의한 휨을 저감할 수 있다. 밀도는, 2.80g/㎤ 이하가 더 바람직하고, 2.70g/㎤ 이하가 더욱 바람직하다. 또한, 밀도는, 2.30g/㎤ 이상이 바람직하다. 밀도가 2.30g/㎤ 이상이면, 유리의 경도(예를 들어 누프 경도나 비커스 경도)가 높아지고, 유리 표면에 흠집이 부착되기 어렵게 할 수 있다. 밀도는, 2.35g/㎤ 이상이 더 바람직하고, 2.40g/㎤ 이상이 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판 β-OH는, 0.05㎜-1 내지 0.65㎜-1인 것이 바람직하다. β-OH는, 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판 중의 수분 함유량을 나타내는 지표이다. β-OH를 0.05㎜-1 이상으로 함으로써, 유리 기판을 제조할 때의 기포 발생을 억제할 수 있고, 얻어진 유리 기판의 기포가 적어진다. β-OH는, 0.1㎜-1 이상이 더 바람직하고, 0.15㎜-1 이상이 더욱 바람직하고, 0.17㎜-1 이상이 특히 바람직하다. 한편, β-OH를 0.65㎜-1 이하로 함으로써, 내열성을 높일 수 있다. β-OH는, 0.55㎜-1 이하가 더 바람직하고, 0.5㎜-1 이하가 더욱 바람직하고, 0.45㎜-1 이하가 특히 바람직하다. 여기서,β-OH는, 이하의 식에 의해 구해진 값이다.
β-OH(㎜-1)=-log10(T3500㎝-1/T4000㎝-1)/t
상기 식에 있어서, T3500㎝-1은, 파수 3500㎝-1의 광 투과율(％)이며, T4000㎝-1은, 파수 4000㎝-1의 광 투과율(％)이며, t는, 유리 기판의 두께(㎜)이다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 유리 기판의 표면에, 두께 0.1㎚ 내지 1000㎚의 Li, Na, K 등의 알칼리 금속 성분에 대해 배리어 성능을 갖는 박막(이하, 배리어막이라고도 함)을 가져도 된다. 배리어막으로는, 산화규소막, 질화규소막, 산질화규소막, 산화알루미늄막, 산화지르코늄막, 산화티타늄막, 산화탄탈룸막, 불화 마그네슘막으로부터 선택되는 단층막, 또는 이들 막이 2층 이상을 포함하는 다층막 등을 들 수 있다. 또한, 배리어막의 성막 방법으로는, 공지된 방법을 이용할 수 있는데, 예를 들어 스퍼터법이나 CVD법, 증착법, 졸겔법, 원자층 퇴적법(ALD법) 등을 들 수 있다. 배리어막을 형성함으로써, Li, Na, K와 같은 알칼리 금속 성분의 용출을 방지하고, 기판 표면의 변질(버닝)을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 유리 기판 중 적어도 하나의 주표면에 차광막을 갖는 것이 바람직하다. 유리 기판의 주표면에 차광막이 형성됨으로써, 유리 기판이나 적층 기판의 검사 공정에 있어서, 유리 기판이나 적층 기판의 위치를 검출하기 쉽다. 유리 기판이나 적층 기판의 위치는, 유리 기판이나 적층 기판에 광을 조사하는 것에 의한 반사광으로 특정되어, 검출된다. 유리 기판은 광을 투과하기 쉽기 때문에, 유리 기판의 주표면에 차광막을 형성함으로써, 반사광이 강해져, 위치를 검출하기 쉬워진다. 차광막은, Ti를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판 유리 전이점(Tg라고도 기재함)은, 420℃ 이상이 바람직하다. Tg가 420℃ 이상이면, 열처리 공정으로 유리 기판의 치수 변화를 억제할 수 있다. Tg는, 440℃ 이상이 더 바람직하고, 460℃ 이상이 더욱 바람직하고, 480℃ 이상이 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판에 있어서, 점도가 102d·Pa·s가 되는 온도(이하, T2라고도 기재함)는 1500℃ 이하가 바람직하다. T2가 1500℃ 이하에서는 용융성이 양호하다. T2는, 1450℃ 이하가 더 바람직하고, 1400℃ 이하가 더욱 바람직하고, 1380℃ 이하가 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판에 있어서, 점도가 104d·Pa·s가 되는 온도(이하, T4라고도 기재함)는, 1100℃ 이하가 바람직하다. T4가 1100℃ 이하에서는 성형성이 양호하다. T4는, 1050℃ 이하가 더 바람직하고, 1025℃ 이하가 더욱 바람직하고, 1000℃ 이하가 특히 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 화학 강화되어 있어도 된다. 화학 강화된 유리 기판이면, 유리 기판의 강도를 향상시켜, 접촉 등으로 유리 기판이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 화학 강화되어 있지 않아도 된다. 화학 강화되지 않은 유리 기판이면, 유리 기판이 휘는 것을 유의미하게 방지할 수 있다.
다음에, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 적층체에 대해 설명한다.
본 발명의 일 실시 형태의 적층체는, 상기 적층 기판을 구성하는 유리 기판에 다른 유리 기판을 접합함으로써 형성된다. 본 발명의 일 실시 형태의 적층 기판을 예를 들어 반도체 백그라인드용의 서포트 유리로서 사용하는 경우에, 적층 기판의 두께를 얇게 하기 위하여, 유리 기판과 실리콘 기판을 접합한 후에, 유리 기판을 연마한다.
본 발명의 일 실시 형태의 적층체는, 적층 기판을 구성하는 유리 기판에 다른 유리 기판을 접합함으로써 형성되어 있기 때문에, 유리 기판을 연마하는 대신 다른 유리 기판을 박리함으로써, 적층체의 두께를 얇게 할 수 있다. 예를 들어, 임의의 두께의 유리 기판을 갖는 적층 기판에 대해, 해당 유리 기판의 절반 두께 유리 기판 2매를 갖는 적층체는, 유리 기판의 1매를 박리함으로써, 연마하지 않더라도 적층 기판의 두께보다도 얇게 할 수 있다. 또한, 임의의 두께의 유리 기판을 갖는 적층 기판의 휨량은 해당 유리 기판의 절반 두께의 유리 기판을 2매 적층한 적층체의 휨량보다도 크다. 원하는 두께의 유리 기판을 원하는 매수 적층하여 적층체를 형성함으로써, 적층체의 휨량을 작게 할 수 있다.
다음에, 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판의 제조 방법에 대해 설명한다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판을 제조하는 경우, 용융, 청징, 성형, 서랭 및 절단의 각 공정을 거친다.
용융 공정에서는, 원하는 유리 조성이 되도록 원료를 조제하고, 원료를 용융로에 투입하여, 바람직하게는 1450℃ 내지 1650℃ 정도로 가열하여 용융 유리를 얻는다.
원료에는 산화물, 탄산염, 질산염, 수산화물이 사용되고, 염화물과 같은 할로겐화물 등도 사용할 수 있다. 용융 공정이나 청징 공정에서 용융 유리가 백금과 접촉하는 공정이 있는 경우, 미소한 백금 입자가 용융 유리 중에 용출하고, 얻어지는 유리판 중에 이물로서 혼입되어 버리는 경우가 있지만, 질산염 원료는 이 백금 이물의 용출을 방지하는 효과가 있기 때문에, 사용하는 것이 바람직하다. 질산염으로는, 질산스트론튬, 질산바륨, 질산마그네슘, 질산칼슘 등을 사용할 수 있다. 질산스트론튬을 사용하는 것이 더 바람직하다. 원료의 입도는, 용해 잔여물이 발생되지 않는 정도의 수백 마이크로미터의 입경이 큰 원료로부터, 원료 반송 시의 비산이 발생되지 않는, 2차 입자로서 응집되지 않을 정도의 수 마이크로미터 정도의 입경이 작은 원료까지, 적절히 사용할 수 있다. 조립체의 사용도 가능하다. 원료의 비산을 방지하기 위하여, 원료 함수량도 적절히 조정 가능하다. 또한, β-OH, Fe의 산화 환원도 또는 레독스 [Fe2 +/(Fe2 ++Fe3 +)] 등의 용융 조건도 적절히 조정할 수 있다.
청징 공정으로서, 감압에 의한 탈포법을 적용해도 된다. 또한, 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 청징제로서 SO3나 SnO2를 사용할 수 있다. SO3원으로는 Al, Mg, Ca, Sr 및 Ba로부터 선택되는 적어도 일종의 원소의 황산염이 바람직하고, 알칼리 토류 금속의 황산염이 더 바람직하고, 그 중에서도, CaSO4·2H2O, SrSO4 및 BaSO4가 기포를 크게 하는 작용이 현저하기 때문에 바람직하다. 감압에 의한 탈포법에 있어서의 청징제로는, Cl이나 F 등의 할로겐을 사용하는 것이 바람직하다. Cl원으로는, Al, Mg, Ca, Sr 및 Ba로부터 선택되는 적어도 일종의 원소의 염화물이 바람직하고, 알칼리 토류 금속의 염화물이 더 바람직하고, 그 중에서도, SrCl2·6H2O 및 BaCl2·2H2O가, 기포를 크게 하는 작용이 현저하고, 또한 조해성이 작기 때문에, 특히 바람직하다. F원으로는, Al, Mg, Ca, Sr 및 Ba로부터 선택된 적어도 일종의 원소의 불화물이 바람직하고, 알칼리 토류 금속의 불화물이 더 바람직하고, 그 중에서도, CaF2가 유리 원료의 용융성을 크게 하는 작용이 현저하기 때문에, 더 바람직하다.
성형 공정에서는, 용융 유리를 용융 금속 상에 흘려서 판형으로 하여 유리 리본을 얻는 플로트법이 적용된다.
서랭 공정에서는, 유리 리본을 서랭한다.
절단 공정에서는, 서랭 후, 유리 리본을 소정의 크기로 절단하고, 유리 기판을 얻는다.
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 프레스 성형법 등을 적용하여 용융 유리를 판형으로 해도 된다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판을 제조하는 경우, 백금 도가니를 사용해도 된다. 백금 도가니를 사용한 경우, 용융 공정은, 얻어지는 유리 기판의 조성이 되도록 원료를 조제하고, 원료를 넣은 백금 도가니를 전기로에 투입하여, 바람직하게는 1450℃ 내지 1650℃ 정도로 가열하고, 백금 교반기를 삽입해 1시간 내지 3시간 교반하여 용융 유리를 얻는다.
또한, 절단하여 얻어진 유리 기판을, 예를 들어 Tg보다도 50℃ 정도 높은 온도가 되도록 가열한 후, 실온 상태까지 서랭해도 된다. 이와 같이 함으로써, 얻어지는 유리 기판의 잔류 왜곡을 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 유리 기판은, 관통 구멍을 갖는 유리 기판(유리 인터포저; GIP)으로서 사용해도 된다. GIP를 사용하는 관통 유리 비아(TGV) 기술에서는, 예를 들어 200℃ 내지 400℃의 온도에서 GIP의 한쪽의 주표면에 실리콘 기판이 접합되고, GIP의 다른 쪽의 주표면에, 폴리이미드 수지에 구리 등에 의해 배선하여 구성되는 배선 기판이 접합되고, 실리콘 기판과 배선 기판은 유리 기판의 관통 구멍을 통해 동선 등에 의해 접속된다. 또한, 유리 기판으로부터의 알칼리 성분의 확산을 방지하기 위하여, 관통 구멍을 갖는 유리 기판의 표면에 절연층을 형성해도 된다.
본 발명의 일 실시 형태에 관한 유리 기판은, 50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수 α1이 11 내지 16ppm/℃이므로, GIP로서 사용한 경우에, 열처리 공정에서 유리 기판, 소자 기판, 배선 기판 및 배선에 발생하는 잔류 왜곡을 작게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 유리 기판은 SAW나 FBAR 등의 고주파 필터의 캡재로서 사용해도 된다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 유리 기판을, SAW 필터의 캡재에 적용하는 경우를 설명한다. 캡재는, 내부에 간극을 확보하도록, 압전성 기판(예를 들어, LiTaO3)과 적층되어, 적층 기판을 구성한다. 압전성 기판의 한쪽의 주표면 상에는, 빗살 전극이 설치되어 있다. 캡재는, 빗살 전극이 간극에 위치하도록, 압전성 기판과 적층된다. 캡재와 압전성 기판의 접합부에는, 적절히 접합재를 설치해도 된다. SAW 필터의 제조에 있어서도, 배선이나 땜납 범프를 형성할 때 등에 열처리가 행해진다. 압전성 기판으로서 대표적으로 사용되는 LiTaO3 단결정 기판은, 평균 열 팽창 계수(결정 ZX 방향의 평균값)가 약 12ppm/℃이다. 캡재에 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판을 적용함으로써, 열 팽창 계수의 차를 작게 할 수 있기 때문에, 열 팽창 계수의 미스 매치에 의한 변형·파손 등을 방지할 수 있다. 특히, SAW 필터의 경우는, 적층 기판의 변형에 의해 빗살 전극의 배선 피치가 변화하면, 주파수 특성이 나빠지는 등의 불량이 일어날 수 있다. 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판을 적용함으로써, 제품으로서의 불량을 방지할 수 있고, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
[제2 실시 형태]
본 발명의 제2 실시 형태의 유리 기판은, 산화물 기준의 몰 백분율 표시로, SiO2의 함유량이 55％ 내지 75％, K2O의 함유량이 5％ 내지 30％, Li2O의 함유량이 0％ 내지 5.0％이며, Na2O의 함유량을, Na2O와 K2O의 합계 함유량으로부터 Al2O3의 함유량을 뺀 값으로 나눈 값이 0.90 이하이고, 50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수 α1이 12.0ppm/℃ 내지 16ppm/℃인, 반도체 패키지용의 지지 기판이다.
상기와 같은 α1의 범위로 함으로써, 접합하는 측의 열 팽창 계수가 보다 높은 경우에도, 지지 기판으로서 적합하게 기능할 수 있다.
제2 실시 형태의 유리 기판에는, 제1 실시 형태의 구성을 적절히 조합할 수 있다. 또한, 구체적인 구성의 설명은 제1 실시 형태의 설명이 준용할 수 있기 때문에, 생략한다.
[제3 실시 형태]
본 발명의 제3 실시 형태의 유리 기판은, 누프 경도가 500 이하이고, 50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수 α1이 11ppm/℃ 내지 16ppm/℃인, 반도체 패키지용의 지지 기판이다.
유리 기판을 반도체 패키지용의 지지 기판으로 사용하는 경우, 대상물과 양호하게 접합하기 위하여, 최적의 판 두께 편차가 구해지는 경우가 많다. 유리 기판의 판 두께 편차의 조정에는, 연삭 연마 등의 가공이 행해진다. 연삭 연마 등의 가공을 행할 경우, 유리 기판의 경도는 낮은 것이 바람직하다. 유리 기판의 경도가 낮은 쪽이, 가공 레이트가 높아지고, 판 두께 편차의 조정 스루풋이 향상되기 때문이다. 특히, 본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판, 열 팽창 계수가 높은 경우는 경도가 낮은 편이 바람직하다. 열 팽창 계수가 높은 유리 기판은, 가공 레이트를 높이기 때문에 연삭 연마의 부하를 높이면, 온도가 상승되고, 국소적으로 열 응력이 발생하여 깨질 우려가 있다. 따라서, 열 팽창 계수가 높은 유리 기판은, 경도(예를 들어 누프 경도나 비커스 경도)가 보다 낮은 것이 바람직하다.
누프 경도를 500 이하로 함으로써, 유리 기판의 가공 레이트를 충분히 높일 수 있다. 누프 경도는, 480 이하가 더 바람직하고, 460 이하가 더욱 바람직하다. 한편, 누프 경도가 과도하게 낮으면 유리 기판에 흠집이 생기고, 유리 기판이 결함이 생겨 프로세스 중에 유리의 파편이 혼입되고, 그 후에 유동되는 유리 기판에 흠집이 생기는 것에 의해 강도의 저하와 외관 불량을 일으키는 등의 우려가 있다. 그 때문에, 누프 경도는, 400 이상이 바람직하고, 420 이상이 더 바람직하다. 누프 경도가 400 이상이면, 유리 기판 표면에 흠집이 생기기 어렵게 할 수 있다.
제3 실시 형태의 유리 기판에는, 제1 실시 형태 및/또는 제2 실시 형태의 구성을 적절히 조합할 수 있다. 예를 들어, 제3 실시 형태의 유리 기판은 모조성으로서,
SiO2 : 55％ 내지 75％,
Al2O3 : 2％ 내지 15％,
MgO : 0％ 내지 10％,
CaO : 0％ 내지 10％,
SrO : 0％ 내지 10％,
BaO : 0％ 내지 15％,
ZrO2 : 0％ 내지 5％,
Na2O : 0％ 내지 20％,
K2O : 5％ 내지 30％,
Li2O : 0％ 내지 5.0％,
를 포함함으로써, 높은 열 팽창 계수를 갖고, 누프 경도가 충분히 낮은 유리 기판으로 할 수 있다.
또한, 구체적인 구성의 설명은 제1, 2의 실시 형태의 설명이 준용할 수 있기 때문에, 생략한다.
[제4 실시 형태]
본 발명의 제4 실시 형태의 유리 기판은 광탄성 상수가 10 내지 26㎚/㎝/MPa이며, 50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수 α1이 11ppm/℃ 내지 16ppm/℃인, 반도체 패키지용의 지지 기판이다.
광탄성 상수 C는, 12㎚/㎝/MPa 이상이 바람직하고, 13㎚/㎝/MPa 이상이 더 바람직하다. 또한, 광탄성 상수 C는, 25㎚/㎝/MPa 이하가 바람직하고, 23㎚/㎝/MPa 이하가 더 바람직하고, 20㎚/㎝/MPa 이하가 특히 바람직하다.
광탄성 상수 C를10㎚/㎝/MPa 이상으로 함으로써 유리 기판의 자중 휨을 억제할 수 있다. 그 결과, 유리 기판을 반도체 패키지용의 지지 기판으로서 사용했을 때, 휨에 의한 반송 공정의 불량 등을 방지할 수 있다. 광탄성 상수 C가 10㎚/㎝/MPa 이상이면, SrO나 BaO와 같은 성분을 과도하게 많게 할 필요가 없기 때문에, 유리의 비중이 과도하게 커져, 유리 기판이 휘는 등의 불량을 방지할 수 있다. 또한, 실투성이 높아지는 것을 방지할 수 있다.
광탄성 상수 C를 26㎚/㎝/MPa 이하로 함으로써, 복굴절을 충분히 작게 할 수 있다. 구체적으로는, 광탄성 상수 C가 26㎚/㎝/MPa 이하에서는 수지와의 열 팽창 계수 차에 의해 유리 기판에 응력이 발생한 경우나 유리 기판에 잔류 응력이 존재한 경우에도, 유리 기판의 복굴절을 충분히 작게 할 수 있다. 특히 열 팽창 계수가 11ppm/℃ 이상으로 높은 유리 기판은 열 팽창 계수가 낮은 유리 기판과 비교하여, 잔류 응력이 커질 우려나 생성되는 열 응력이 커질 우려가 있다. 따라서, 열 팽창 계수가 11ppm/℃ 이상으로 높은 유리 기판은, 복굴절을 충분히 작게 하기 위하여, 열 팽창 계수가 낮은 유리 기판에 비하여 광탄성 상수를 보다 작게 하는 것이 바람직하다. 복굴절을 충분히 작게 함으로써, 코히렌트 광인 레이저광을 조사하는 공정(두께의 정밀 센싱, 박리 공정)에서의 불량을 방지할 수 있다.
제4 실시 형태의 유리 기판에는, 제1 실시 형태, 제2 실시 형태 및/또는 제3 실시 형태의 구성을 적절히 조합할 수 있다. 예를 들어, 제4 실시 형태의 유리 기판은, 모조성으로서,
SiO2: 55％ 내지 75％,
Al2O3: 2％ 내지 15％,
MgO : 0％ 내지 10％,
CaO : 0％ 내지 10％,
SrO : 0％ 내지 10％,
BaO : 0％ 내지 15％,
ZrO2: 0％ 내지 5％,
Na2O : 0％ 내지 20％,
K2O : 5％ 내지 30％,
Li2O : 0％ 내지 5.0％,
를 포함함으로써, 높은 열 팽창 계수를 갖고, 바람직한 범위의 광탄성 상수를 갖는 유리 기판으로 할 수 있다.
또한, 구체적인 구성의 설명은 제1, 2 및 3의 실시 형태의 설명을 준용할 수 있기 때문에, 생략한다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 한정되지 않는다. 예 1 내지 10, 12 내지 17, 19 내지 24는 제1 실시 형태의 실시예이며, 예 11, 18, 25는 제1 실시 형태의 비교예이다. 예 1 내지 10, 12, 15 내지 17, 19 내지 24는 제2 실시 형태의 실시예이며, 예 11, 18, 25는 제2 실시 형태의 비교예이다. 또한, 예 13 내지 15, 17, 21 내지 24는 제3 실시 형태의 실시예이며, 예 25는 제3 실시 형태의 비교예이다. 또한, 예 14, 18, 22, 23은 제4 실시 형태의 실시예이며, 예 25는 제4 실시 형태의 비교예이다.
표 1 및 표 2에 나타내는 유리 조성이 되도록, 규사 등의 각종 유리 원료를 조합하고, 해당 목표 조성의 원료 100％에 대해, 산화물 기준의 질량 백분율 표시로, 황산염을 SO3 환산으로 0.1 내지 1％, Cl을 0.1 내지 1％ 첨가하고, 백금 도가니를 사용하여 1550 내지 1650℃의 온도로 3시간 가열해 용융했다.
용융에 있어서는, 백금 교반기를 삽입해서 1시간 교반하고, 유리의 균질화를 행했다. 계속해서, 용융 유리를 씻어 내고, 판형으로 성형한 후, 판형의 유리를 Tg보다도 50℃ 정도 높은 온도의 전기로에 넣고, 1시간 유지한 후, 냉각 속도 1℃/분으로 전기로를 강온시켜, 유리가 실온이 될 때까지 냉각했다.
얻어진 유리에 50℃ 내지 350℃의 평균 열 팽창 계수(단위: ppm/℃), 30℃ 내지 220℃의 평균 열 팽창 계수(단위: ppm/℃), 밀도(단위: g/㎤), 영률(단위: GPa), Tg(단위: ℃), T4(단위: ℃), T2(단위: ℃) 및 실투 온도(단위: ℃)를 측정하고, 표 1 및 표 2에 나타냈다. 이하에 각 물성의 측정 방법을 나타낸다.
(평균 열 팽창 계수)
JIS R3102(1995년)에 규정되어 있는 방법에 따라, 시차열 팽창계(TMA)를 사용하여 측정했다. 측정 온도 범위는, 50℃ 내지 350℃ 및 30℃ 내지 220℃로 했다.
(밀도)
기포를 포함하지 않는 약 20g의 유리 덩어리를 사용하고, 아르키메데스법에 의해 밀도를 측정했다.
(영률)
두께 0.5 내지 10㎜의 유리에 대해, 초음파 펄스법에 의해 영률을 측정했다.
(Tg)
JIS R3103-3(2001년)에 규정되어 있는 방법에 따라, TMA를 사용하여 Tg를 측정했다.
(T4), (T2)
회전 점도계를 사용하여 점도를 측정하고, 점도가 104d·Pa·s가 될 때의 온도 T4(℃)를 측정했다. 또한, 점도가, 102d·Pa·s가 될 때의 온도 T2(℃)를 측정했다.
(실투 온도)
백금제 접시에 분쇄된 유리 입자를 넣고, 일정 온도로 제어된 전기로 중에서 17시간 열처리를 행했다. 그리고, 열처리 후의 광학 현미경 관찰에 의해, 유리 표면 및 내부에 결정이 석출되지 않는 온도의 최댓값을 실투 온도로 했다.
(누프 경도)
누프 경도는, 경면 연마된 유리를 시료로서 사용하고, JIS Z2251:2009에 따라, 시험력 100gf(0.9807N)로 시험을 행했다.
(광탄성 상수)
요업협회지 vol.87No.10(1979)p519에 기재된 원판 압축법으로 측정했다.
Figure pct00001
Figure pct00002
예 1 내지 10, 12 내지 17, 19 내지 24는, 충분히 높은 열 팽창 계수를 갖는 것을 알 수 있다. 또한, 예 1 내지 10, 12, 15 내지 17, 19 내지 24는 보다 높은 열 팽창 계수를 갖고, 반도체 패키지용의 지지 기판에 의해 적합한 것을 알 수 있다. 예 13 내지 15, 17, 21 내지 24는, 반도체 패키지용의 지지 기판에 적합한 누프 경도를 갖고 있는 것을 알 수 있다. 예 14, 18, 22, 23은, 반도체 패키지용의 지지 기판에 적합한 광탄성 상수를 갖고 있는 것을 알 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태의 유리 기판은, 예를 들어 팬 아웃형의 웨이퍼 레벨 패키지용의 지지 유리 기판, 웨이퍼 레벨 패키지에 의한 소자의 소형화가 유효한 MEMS, CMOS, CIS 등의 이미지 센서용의 유리 기판, 관통 구멍을 갖는 유리 기판(유리 인터포저; GIP), SAW 및 FBAR 등의 고주파 필터의 캡재 및 반도체 백그라인드용의 서포트 유리 등에 사용된다. 특히, 팬 아웃형의 웨이퍼 레벨 패키지용의 지지 유리 기판으로서 적합하다.
본 발명을 상세하게 또한 특정한 실시 형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하는 일 없이 다양한 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명확하다. 본 출원은 2015년 12월 28일 출원의 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2015-255887호), 2016년 7월 28일 출원의 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2016-148677호) 및 2016년 9월 14일 출원의 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2016-179816호)에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로써 도입된다.
G1, G100: 유리 기판
10, 110: 소자 기판
20, 120, 122: 흡착층
30, 130, 150: 적층 기판
102: 반도체 칩
104: 밀봉재
G140: 제2 지지 기판

Claims (26)

  1. 모조성으로서, 산화물 기준의 몰 백분율 표시로,
    SiO2 : 55％ 내지 75％,
    Al2O3 : 2％ 내지 15％,
    MgO : 0％ 내지 10％,
    CaO : 0％ 내지 10％,
    SrO : 0％ 내지 10％,
    BaO : 0％ 내지 15％,
    ZrO2 : 0％ 내지 5％,
    Na2O : 0％ 내지 20％,
    K2O : 5％ 내지 30％,
    Li2O : 0％ 내지 5.0％,
    를 포함하고,
    알칼리 금속 산화물의 합계 함유량이 산화물 기준의 몰 백분율 표시로 10％ 내지 30％이며,
    알칼리 금속 산화물의 합계 함유량을, SiO2의 함유량으로 나눈 값이 0.50 이하이고,
    Na2O의 함유량을, Na2O와 K2O의 합계 함유량에서 Al2O3의 함유량을 뺀 값으로 나눈 값이 0.90 이하이고,
    50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수 α1이 11ppm/℃ 내지 16ppm/℃인 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유리 기판은 반도체 패키지용의 지지 기판인, 유리 기판.
  3. 제1항에 있어서, 팬 아웃형의 웨이퍼 레벨 패키지용의 지지 유리 기판, 관통 구멍을 갖는 유리 기판, 고주파 필터의 캡재 및 반도체 백그라인드용의 서포트 유리로부터 선택되는 일종인, 유리 기판.
  4. 산화물 기준의 몰 백분율 표시로, SiO2의 함유량이 55％ 내지 75％, K2O의 함유량이 5％ 내지 30％, Li2O의 함유량이 0％ 내지 5.0％이며,
    Na2O의 함유량을, Na2O와 K2O의 합계 함유량에서 Al2O3의 함유량을 뺀 값으로 나눈 값이 0.90 이하이고,
    50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수 α1이 12.0ppm/℃ 내지 16ppm/℃이고,
    반도체 패키지용의 지지 기판인 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 누프 경도가 500 이하인, 유리 기판.
  6. 누프 경도가 500 이하이고,
    50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수 α1이 11ppm/℃ 내지 16ppm/℃이고,
    반도체 패키지용의 지지 기판인 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 광탄성 상수 C가 10 내지 26㎚/㎝/MPa인, 유리 기판.
  8. 광탄성 상수 C가 10 내지 26㎚/㎝/MPa이며,
    50℃ 내지 350℃에서의 평균 열 팽창 계수 α1이 11ppm/℃ 내지 16ppm/℃이고,
    반도체 패키지용의 지지 기판인 것을 특징으로 하는 유리 기판.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, Na2O의 함유량을, Na2O와 K2O의 합계 함유량에서 Al2O3의 함유량을 뺀 값으로 나눈 값이 0.90 이하인, 유리 기판.
  10. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 모조성으로서, 산화물 기준의 몰 백분율 표시로,
    SiO2 : 55％ 내지 75％,
    Al2O3 : 2％ 내지 15％,
    MgO : 0％ 내지 10％,
    CaO : 0％ 내지 10％,
    SrO : 0％ 내지 10％,
    BaO : 0％ 내지 15％,
    ZrO2 : 0％ 내지 5％,
    Na2O : 0％ 내지 20％,
    K2O : 5％ 내지 30％,
    Li2O : 0％ 내지 5.0％,
    를 포함하는, 유리 기판.
  11. 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 알칼리 금속 산화물의 합계 함유량이 산화물 기준의 몰 백분율 표시로 10％ 내지 30％인, 유리 기판.
  12. 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 알칼리 금속 산화물의 합계 함유량을, SiO2의 함유량으로 나눈 값이 0.50 이하인, 유리 기판.
  13. 제4항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 팬 아웃형의 웨이퍼 레벨 패키지용의 지지 유리 기판인, 유리 기판.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 30℃ 내지 220℃에서의 평균 열 팽창 계수 α2가 10ppm/℃ 내지 15ppm/℃인, 유리 기판.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, MgO+CaO+SrO+BaO:0.1％ 내지 20％인, 유리 기판.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 산화물 기준의 몰 백분율 표시로 각 산화물의 함유량의 비율의 관계를 나타낸 하기 식 (1)에 의해 구해지는 값이, 110 내지 160이 되는, 유리 기판.
    0.507×(SiO2의 함유량)-1.112×(Al2O3의 함유량)+0.709×(MgO의 함유량)+0.534×(CaO의 함유량)-0.108×(SrO의 함유량)+1.832×(BaO의 함유량)+4.083×(Na2O의 함유량)+4.449×(K2O의 함유량)-4.532×(ZrO2의 함유량)…(1)
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 산화물 기준의 몰 백분율 표시로 각 산화물의 함유량의 비율의 관계를 나타낸 하기 식 (2)에 의해 구해지는 값이, 100 내지 150이 되는, 유리 기판.
    1.135×(SiO2의 함유량)-0.741×(Al2O3의 함유량)+2.080×(MgO의 함유량)+0.293×(CaO의 함유량)-1.307×(SrO의 함유량)+1.242×(BaO의 함유량)+2.056×(Na2O의 함유량)+2.464×(K2O의 함유량)-2.982×(ZrO2의 함유량)…(2)
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, ZnO를 실질적으로 함유하지 않는, 유리 기판.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 실투 온도가 1150℃ 미만인, 유리 기판.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 산화물 기준의 질량 백만분율 표시로, Fe2O3의 함유량이 1000ppm 이하인, 유리 기판.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 영률이 60GPa 이상인, 유리 기판.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 기판의 β-OH가 0.05㎜-1 내지 0.65㎜-1인, 유리 기판.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 기판의 주표면에 차광막을 갖는, 유리 기판.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 기재된 유리 기판과, 밀봉재에 의해 반도체 칩이 포매된 소자 기판이 적층되어 있는, 적층 기판.
  25. 제24항에 있어서, 적층 기판을 구성하는 유리 기판에, 다른 유리 기판이 적층된, 적층체.
  26. 제1 지지 기판과, 밀봉재에 의해 복수의 반도체 칩이 메워진 소자 기판을 적층하고, 제1 적층 기판을 형성하는 공정과,
    상기 제1 적층 기판을, 상기 제1 지지 기판과 상기 소자 기판으로 분리하는 공정과,
    상기 제1 지지 기판과 분리된 상기 소자 기판과, 제2 지지 기판을 적층하고, 제2 적층 기판을 형성하는 공정과,
    상기 소자 기판의 상기 제2 지지 기판과 적층된 면과 반대측의 면에, 배선을 형성하는 공정과,
    상기 제2 적층 기판을, 상기 제2 지지 기판과 배선이 형성된 상기 소자 기판으로 분리하는 공정과,
    상기 제2 지지 기판과 분리된 상기 소자 기판을, 해당 소자 기판이 갖는 복수의 반도체 칩마다 개편화하는 공정
    을 갖고,
    상기 제1 지지 기판 및/또는 상기 제2 지지 기판이, 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 기재된 유리 기판인, 반도체 패키지의 제조 방법.
KR1020187017935A 2015-12-28 2016-12-22 유리 기판, 적층 기판, 적층체, 및 반도체 패키지의 제조 방법 KR102602900B1 (ko)

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