WO2006041074A1

WO2006041074A1 - 固体撮像素子用カバーガラス及びその製造方法

Info

Publication number: WO2006041074A1
Application number: PCT/JP2005/018758
Authority: WO
Inventors: Hiroaki Nakahori; Daisuke Okawa; Masahiro Yodogawa
Original assignee: Nippon Electric Glass Co., Ltd.
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2006-04-20
Also published as: KR101201384B1; TW200621666A; TWI372741B; CN100470814C; CN1993830A; KR20070083394A

Abstract

　本発明の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平板ガラスにおける板厚方向の表裏に第一透光面１１ａ及び第二透光面１１ｂを有し、第一透光面１１ａに薄膜２０が形成されると共に、平板ガラスにおける第一透光面１１ａ上の外縁部に位置する薄膜２０の端縁２２に凹凸が形成され、且つ、その凹凸は、第一透光面１１ａと平行な面上における最大窪み位置から最大突出位置に至るまでの突出寸法Ｌが０．５μｍから５０μｍの範囲内にある。また、本発明の製造方法は、耐熱性容器内でガラス原料混合物を熔融する工程と、得られた熔融ガラスを板ガラスに成形する工程と、板ガラスに薄膜を形成する工程と、薄膜付き板ガラスを小片のガラスに分割する工程とを有する。

Description

明細書

固体撮像素子用カバーガラス及びその製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、固体撮像素子を収納するノ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。

背景技術

[0002] 固体撮像素子の代表的な素子である CCD (Charge Coupled Device)は、その開発の歴史が比較的古ぐビジコン (Vidicon)、プランピコン（Plumbicon)、サチコン等の撮像管 (又は真空管撮像素子、イメージチューブとも言う）が広く普及された後も、小型で衝撃に強ぐ低消費電力で利用できるという長所を有効活用し、広範囲な分野で使用されるに至っている。即ち、この CCDは、撮像管と比較して感度が低い等の劣っていた点が克服され、さらに電子シャッター、手ぶれ補正、ズーム機能といつた各種の機能の実現によって、銀塩フィルムに画像を表示するカメラに置き換わる性能を有するものとなり、携帯電話、 PHS等の情報端末機器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つている。また近年、技術開発の著しい固体撮像素子である CMOS (Complementary Metal Ox ide Semiconductor,相補型 MOSともいう）は、その開発の歴史がさらに古いものの、小型化が可能であり、固定ノイズパターン（Fixed Pattern Noise)と呼ばれた技術上の大きな問題点を克服する技術が開発されたため、多用されるようになっており、今後さらなる発達が見込まれる素子の一つである。そして、この他にも固体撮像素子としては、前記の両デバイスの特徴を組み合わせた MOS— CCD型素子、あるいは BBD (Bucket Brigade device)等の素子も開発され、従前以上に高い性能を求める巿場からの要求に対して、それに見合う技術の著しい発展が認められる。

[0003] このような各種の素子関連技術の一つとして、素子のパッケージを構成し、素子へ光線を入射するために必須の部品であるカバーガラスに求められる性能も従来以上に高度なものとなっている。一般に、固体撮像素子は、気密構造となるパッケージの内部に収納され、その前面に透光性を有する平板ガラス製のカバーガラスが配設される。このカバーガラスは、アルミナ等のセラミックス材料、コバール（Fe— Ni— Co合金)等の金属材料、ガラスエポキシ基材等の複合材料、エポキシ榭脂等のプラスチック材料といった多種のパッケージ筐体に種々の接着剤を利用して封着され、透光窓として利用されている。

[0004] そして、このカバーガラスに対する高度な要望に応じるために、特許文献 1によれば、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。また、ガラスのチッビングについては、板ガラスの強度に影響する重大な欠陥であることから、従来から注意が払われてきている。そこで、特許文献 2には、エッジ部のチッビングを防止する加工方法についての発明が開示されている。そして、特許文献 3 、 4では、 CCDや CMOSの性能を損ねる虞のある微量放射性元素がガラス中への混入に対する問題を改善する対策が開示されている。

特許文献 1：特開 2004 - 221541号公報

特許文献 2 :特開平 6— 106469号公報

特許文献 3：特開平 7— 206467号公報

特許文献 4:特開平 6— 211539号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 近年の固体撮像素子が利用される分野は、デジタルカメラや携帯電話、 PDA等の電子情報端末であり、このような電子機器は用途拡大が著しぐその機能も大きく改善が図られている。 CCDや CMOS等の固体撮像素子に関する機能の目覚ましい進歩が、様々な電子機器に絶え間ない技術革新をもたらし、携帯電話や PDA等の多種多様な情報機器が世に発表されている。そして、これらの電子機器は、今後もさらに多様な機能を搭載し、一層の発達が見込まれるものである。一方、これらの機器にさらに多彩な機能を搭載させようとすれば、電子機器に搭載させる各々の電子部品は、その機能にカ卩えてこれまで以上の軽薄短小化が求められることになる。

[0006] このため、電子部品を構成する部材にも、さらに軽量で、寸法の小さいものが求められている。固体撮像素子を保護するために使用されるカバーガラスにも、同様な軽薄短小の要求があるため、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、さらなる性能要求を満足するには充分なものでなくなる。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、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、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。

[0007] また、特に薄膜をガラス表面に成膜された固体撮像素子用カバーガラスの清浄度は、成膜後の履歴によって膜周縁が剥がれ、剥がれた微細な剥離物が浮遊してカバ一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っ、て、高い品位を実現することが重要な課題となって、る。

[0008] 本発明者らは、係る状況に鑑み固体撮像素子の窓材用途に利用されるカバーガラスとして高!、性能を実現するために、カバーガラス表面に施された薄膜が剥離し難く、高い機械的強度と、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。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、無機酸ィ匕物ガラス製の平板ガラスにおける板厚方向の表裏に第一透光面及び第二透光面を有し、前記第一透光面に薄膜が形成された固体撮像素子用カバーガラスであって、前記平板ガラスにおける第一透光面上の外縁部に位置する前記薄膜の端縁に凹凸が形成されると共に、該凹凸は、前記第一透光面と平行な面上における最大窪み位置力最大突出位置に至るまでの突出寸法が 0. 5 μ m力 50 μ mの範囲内にあることを特徴とする。

[0010] ここで、平板ガラスにおける第一透光面上の外縁部に位置する前記薄膜の端縁に凹凸が形成されるとは、本発明の無機酸ィ匕物ガラスよりなる固体撮像素子用カバーガラスは、光線を透過する第一透光面にガラスとは異なる組成の薄膜が施されてなり、平板ガラスの第一透光面上の外縁部に位置するその薄膜の端縁 (外周端縁）に、第一透光面と平行な面に沿う凹凸が形成されていることを意味するものである。また、該凹凸は、前記第一透光面と平行な面上における最大窪み位置から最大突出位置に至るまでの突出寸法が 0. 5 mから 50 mの範囲内にあるとは、凹凸の最大窪み位置つまり最大凹部の凹端位置 (最も窪んだ位置）と、凹凸の最大突出位置つまり最大凸部の凸端位置 (最も突出した位置)とが、突出方向 (第一透光面の対応する外縁部（辺部）と直交する方向）において離隔している寸法が 0. 5 μ mから 50 mの範囲内にあることを意味するものである。

[0011] この場合、薄膜の端縁に形成される凹凸の上記の突出寸法が 0. 5 m以上であると、固体撮像素子用カバーガラスの表面に施された薄膜に加わる機械的な応力、熱履歴などによって発生する外周端の薄膜付着箇所を剥がす方向に作用を及ぼす力を一方向に集中させることなく分散させることが可能となり、強固な接着力を有する薄膜がガラス表面 (第一透光面）に施された状態を経時的に維持しやすくなるため好ましい。一方、薄膜の端縁に形成される凹凸の上記の突出寸法が 50 mを超えると、薄膜が局所的に剥がれやすい箇所が生じ易くなり、局所的な剥がれが生じると剥がれた薄膜の一部が発塵の原因になる等して、固体撮像素子の組み立て工程等で力バーガラスの透光面に付着して支障を発生させる虞もある。このため、薄膜の平板ガラスの表面と接する端縁の凹凸（上記の突出寸法)が 50 μ m以下であることが好ましい。

[0012] そして、より安定した品位を有する薄膜が形成された固体撮像素子用カバーガラスとすることが重要であるなら、薄膜の端縁に形成される凹凸の上記の突出寸法が 0. 7 μ m以上で、かつ 45 μ m以下であることあることが好ましぐさらに安定した状態を望むなら、 0. 9 m以上で、力つ 40 μ m以下であることがより好ましい。

[0013] このような薄膜の端縁の凹凸を上記の数値範囲に調整する具体的な方法としては、例えば研磨ゃポリツシュ、レーザー切断、マスキングによる酸、アルカリ薬品処理等の化学処理、サンドブラスト等の物理的な衝撃加工、遊離砥粒ゃ固定砥粒による切削加工等を使用することによって実現することが可能である。

[0014] 上記の薄膜の端縁の凹凸の調整方法の一例として、レーザー切断を使用する場合は、次のように調整することが可能である。すなわち、薄膜を施した第一透光面の裏面に相当する第二透光面を上向きとして、その第二透光面に、ビーム強度分布が士 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板ガラスのガラス表面に切り込みを形成する。その結果、ガラスの板厚方向に所定深さの切れ込みが形成されて、新たに生じた切れ込みの内表面が第一加工面として形成されることになる。次いで、炭酸ガスレーザー照射によつて形成された切れ込みの残余部の外表面側部位 (第一透光面側部位)を支点として、支点の両側真下に曲げ応力が加わるように押圧することで、押し割りを行って破断し、その割れ面によって第二カ卩工面が形成されるようにする。この時、押圧によって生成する第二加工面の最終端に相当するのが第一透光面の稜線となり、押圧の印加速度を 0. 1 X 10^_3mZsec〜5 X 10^_3mZsecの範囲に保持することによって、好適な凹凸を有する稜線、及び好適な凹凸を有する薄膜の端縁が形成されることになる。このような操作を繰り返すことによって矩形状の小片板ガラスの周囲の形状は所定の性能を保証することのできる状態となる。ちなみに、押圧を行う治具としては矩形状のプラスチックやゴム、金属などが好適である。治具のガラス板表面と接触する部位については、凹凸面ではなく平滑な表面状態であることが好適で、表面に付着異物等がな、状態でこの押圧処理がおこなわれねばならな、。

[0015] なお、上記の薄膜は、光学的な機能薄膜、ガラス表面をィ匕学的に保護する薄膜、ガラス表面に加えられる機械的な応力等カゝらガラス表面を保護する薄膜等、どのような機能を実現するものであってもよ、。

[0016] 具体的に例示するならば、赤外線反射膜 (又は赤外線カットフィルター）、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一、遮蔽膜、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。

[0017] 上記の薄膜の材質としては、例えばシリカ（SiO )、アルミナ (Al O )、ジルコユア（

2 2 3

ZrO )、酸ィ匕タンタル (又はタンタラ） (Ta O )、酸化ニオブ (Nb O )、酸ィ匕ランタン（

2 2 5 2 5

La O )、酸化イットリウム（Y O )、酸化マグネシウム（MgO)、酸化ハフニウム（HfO

2 3 2 3

)、酸化クロム（Cr O )、フッ化マグネシウム（MgF )、酸化モリブデン（MoO )、酸

2 2 3 2 3 化タングステン (WO )、酸ィ匕セリウム（CeO )、酸ィ匕バナジウム (VO )、酸化チタンジルコニウム（ZrTiO )、硫化亜鉛 (ZnS)、クリオライト（Na A1F )、チォライト（Na A

4 3 6 5

1 Fl )、フッ化イットリウム（YF )、フッ化カルシウム（CaF )、フッ化アルミニウム（A1F

3 4 3 2

)、フッ化バリウム (BaF )、フッ化リチウム（LiF)、フッ化ランタン（LaF )、フッ化ガド

3 2 3

リュウム（GdF )、フッ化デイスプロシゥム（DyF )、フッ化鉛（PbF )、フッ化ストロンチ

3 3 3

ゥム（SrF )、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）

2

、 SiOと Al Oの多層膜、 SiOx— TiOx系多層膜、 SiO— Ta O系多層膜、 SiOx

2 2 3 2 2 5

—LaOx—TiOx系列の多層膜、 In O—Y O固容体膜、アルミナ固容体膜、金属

2 3 2 3

薄膜、コロイド粒子分散膜、ポリメチルメタタリレート膜 (PMMA膜)、ポリカーボネート膜 (PC膜)、ポリスチレン膜、メチルメタクリレートスチレン共重合膜、ポリアタリレート膜等の組成を有するものが使用できる。

[0018] 上記の薄膜の形成方法についても、所望の厚み、表面精度、そして所望の光学機能を達成することができるものであるならばどのような方法であっても、特に限定されるものではなく種々の方法を採用することができる。採用することのできる方法としては、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、分子線ェピタキシ一法 (MBE法）、レーザーアブレーシヨン法、熔射法等の物理的気相成長法 (または PVD法）がある。あるいは熱 CVD法、レーザー CVD法、プラズマ CVD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）、さらにゾルーゲル法、スピンコーティング、メツキ法等の液相成長法でも上記の薄膜を形成する方法として採用することができる。

[0019] この中でも特に PVD法は、低温で密着性の良!、膜ができ、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、るため好ま、方法である。

[0020] 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、平板ガラスの外周部を構成する側面の表面粗さの Ra値が 3nm以下であると共に、側面と第一透光面とが接する稜線の凹凸または側面と第二透光面とが接する稜線の凹凸の何れか一方の凹凸は、第一透光面または第二透光面の何れか対応する一方の透光面と平行な面上における最大窪み位置力も最大突出位置に至るまでの突出寸法が 0. 5 /z m力ら 40 μ mの範囲にあれば、搬送性が良くなるので好ましい。

[0021] ここで、平板ガラスの側面における表面粗さの Ra値が 3nm以下であるとは、 1枚の平板ガラスの側面の表面について、その表面粗さを表す尺度として JIS B0601に規定された Raの値が 3nm以下であることを意味している。また、側面と第一透光面とが接する稜線とは、側面と第一透光面とが交差する線である稜線を意味し、側面と第二透光面とが接する稜線とは、側面と第二透光面とが交差する線である稜線を意味している。さらに、第一透光面または第二透光面の何れか対応する一方の透光面とは、側面と第一透光面とが接する稜線の凹凸については、第一透光面が当該対応する一方の透光面に相当し、側面と第二透光面とが接する稜線の凹凸については、第二透光面が当該対応する一方の透光面に相当することを意味している。尚、最大窪み位置力最大突出位置に至るまでの突出寸法とは、その意味しているところが既に薄膜の端縁の凹凸につ!、て述べた事項と同様である。

[0022] この場合、側面の表面粗さの Ra値が 3nmを超えると、板ガラスを固体撮像素子パッケージとして組み立てた後の機械的な強度に支障の発生する虞があるため好ましくない。また、側面と透光面 (第一透光面または第二透光面）とが交差する稜線における凹凸の上記の突出寸法が、 0. 5 mより小さい値であると、カバーガラスとして使用する板ガラスを搬送するための収納容器内に保管、そして取り出しを行うため、あるいは固体撮像素子を収納するノ^ケージの所定箇所に配設する操作を行うため板ガラス側面を把持する等の操作を行う際に摩擦抵抗が少なぐ板ガラスを把持し難くなる場合があり、板ガラスが誤って把持用治具等力も落下する危険性が高くなる。一方、側面と透光面とが交差する稜線における凹凸の上記の突出寸法が、 40 /z mより大きくなると、固体撮像素子パッケージの組み立て工程等で、板ガラス側面の表面からその一部が破片として飛散し、あるいは側面に付着した粉塵、ダスト等が発塵する虞が高くなるため好適ではなヽ。

[0023] 以上のような観点から、平板ガラスの側面と透光面とが交差する稜線の凹凸（上記の突出寸法）については、 0. 8 m力ら 35 μ mの範囲内である方がより好ましぐさらに好ましくは 1. 0 mから 30 mの範囲内にあることであり、一層好ましくは 1. 5 m 力ら 25 μ mの範囲内にあることである。

[0024] また、平板ガラスの側面と透光面とが交差する稜線の凹凸を上記の数値範囲内に調整する具体的な方法としては、前記の薄膜の端縁の調整と同時に行うものであつても、別途行うものであってもよぐ具体的には前記したと同様に研磨ゃポリツシュ、レ一ザ一切断、マスキングによる酸、アルカリ薬品等の薬剤によるエッチングによる化学処理、サンドブラスト等の物理的な衝撃加工、遊離砥粒ゃ固定砥粒による切削加工を使用することによって実現することが可能となるものである。一例として、レーザー切断を使用する場合にっ、ては、前記したように薄膜を成膜した面ではな、第二透光面に対して押圧力を所定条件で加えることによって平板ガラスの破断を行えば、側面と透光面とが交差する稜線の凹凸を上記の数値範囲内に調整するに好適なものとなる。

[0025] 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、平板ガラスの側面が、第一透光面に隣接する第一側面部と、該第一側面部及び第二透光面に隣接する第二側面部とを備え、第一透光面と第一側面部により形成される稜線の凹凸は、第一透光面と平行な面上における最大窪み位置力最大突出位置に至るまでの突出寸法が 1. 5 mから 20 mの範囲にあるならば、平板ガラスの取り扱いが容易になるので好ましい。

[0026] ここで、平板ガラスの側面における第一側面部と第二側面部は、表面性状、主に表面粗さの相違に起因して形成される境界線によって区分され、この境界線は、例えば 50倍程度の倍率で顕微鏡観察を行うことにより明瞭に認識することができ、そして第一側面部は平板ガラスの全周にわたって第一透光面と隣接し、第二側面部は平板ガラスの全周にわたって第一側面部及び第二透光面と隣接している。尚、最大窪み位置力も最大突出位置に至るまでの突出寸法とは、その意味しているところが既に薄膜の端縁の凹凸にっ、て述べた事項と同様である。

[0027] 平板ガラスの薄膜が形成された第一透光面と第一側面部との境界である稜線の凹凸における上記の突出寸法が 1. 以上であると、板ガラスを移動させるために治具などを使用して板ガラスの側面を把持した際に、板ガラスの把持位置によっては稜線の凹凸部が滑り止めとして働くので、滑る等の問題が発生しにくい形状となっている。そのため、安定した操作を実現することが可能であり、治具接触面に対して適度な静止摩擦係数を有する状態とすることができる。

[0028] また、第一透光面と第一側面部との境界である稜線の凹凸における上記の突出寸法を 20 m以下とすることで、板ガラスの側面部の強度に経時的な変化を生じさせる微細寸法のクラックやカケ、キズ等の表面欠陥の発生を抑制することが可能となるため、好ましい。

[0029] このような観点から、より安定した性能を実現するためには、平板ガラスの薄膜が形成された第一透光面と第一側面部との境界である稜線の凹凸（上記の突出寸法）は、 1. 7 /z mから 18 /z mの範囲であることが好ましぐさらに好ましくは平板ガラスの薄膜が形成された第一透光面と第一側面部との境界である稜線の凹凸 (上記の突出寸法）は、 1. 8 mから 15 mの範囲とすることである。

[0030] 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、平板ガラスの第一側面部及び Zまたは第二側面部から入射して第二透光面から出射するに至る光路力波長 300nmの紫外線を 10%以上透過させるのであれば、素子に対してより高強度の光線を入射できるので好まし、。

[0031] ここで、平板ガラスの第一側面部及び Zまたは第二側面部から入射して第二透光面から出射するに至る光路が、波長 300nmの波長の紫外線を 10%以上透過させるとは、固体撮像素子用カバーガラスの側面へ、紫外域の波長に相当する波長 300η mの UV光線を入射して、その光線が第二透光面から出射する場合に、入射した光線に対する透過率が 10%以上となることを意味している。

[0032] ここで規定した測定条件に対して透過率が 10%以上となる平板ガラスであることによって、平板ガラスの側面力も紫外線を照射する技術を採用することも可能となる。このような性状の平板ガラスであれば、例えば固体撮像素子を組み立てる工程で平板ガラスの第二透光面に施された未硬化の紫外線硬化樹脂の硬化を行わせるために、平板ガラスの側面カゝら入射した紫外線を利用することが可能となる。

[0033] そして、上記の透過率を 10%以上に調整するための手段としては、表面粗さを調整することによって、散乱光を減ずることが大切であり、表面粗さ (Ra値)を 3nm以下とするために、表面の研磨や切断時のレーザーの使用、研肖ポリッシュ、あるいは各種薬剤によるエッチング等を採用することができる。

[0034] 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、薄膜が光学薄膜であって、膜厚が 0. 01 から 100 mの範囲にあるならば、種々の性能を容易に実現できるので好ましい。

[0035] ここで、薄膜が光学薄膜であって、膜厚が 0. 01 μ m力ら 100 μ mの範囲にあるとは、固体撮像素子用のカバーガラスの表面に施された薄膜が、各種波長の光線の入射の制御などの光学的な機能を有する薄膜であって、その厚み寸法が lOnmから 1 X 10⁵nmの範囲内であることを表している。

[0036] この場合、薄膜の厚み寸法が 0. 01 μ mより薄いと、薄膜の光学的な機能が充分に発揮できない場合もあるため好ましくない。一方、薄膜の厚み寸法が 100 mより厚いと薄膜に過剰な封着応力、熱応力等の膜材質の膨張係数に起因する応力が発生し易ぐ板ガラス表面に長期に亘る接着力を維持しにくくなり、剥がれたり割れたりするような経時的な劣化が生じる場合がある。このため、薄膜はその厚み寸法が 0. 01 μ m力ら 100 μ mであるのが好適である。

[0037] 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 C CDまたは CMOSであれば、素子の性能を十分に発揮させることができるので好ましい。

[0038] CCDは、画像の明暗による光量に比例した電荷を蓄える受光部と蓄えられた電荷を 1力所に集めるために転送する転送部よりなる素子であり、一方 CMOSは、光をフオトダイオードで受光してそれをトランジスタのスィッチにより取り出す機能を有する素子である。そして、本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、 CCDや CMOSのような固体撮像素子のために光線を透過し、さらにパッケージ内の素子を外気力も保護するための気密封止のできるカバーガラスとして使用する時に、大いにその性能を発揮することができる。

[0039] 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平板ガラスが、質量⁰ /₀で、 SiO 55〜70%、 Al O 0. 5〜20%、 B O 5〜

2 2 3 2 3

20%、 RO 0. l〜30% (RO = MgO + CaO+ZnO + SrO + BaO)、 ZnO 0〜9 %、 M O 1〜20% (M 0 = Li O + Na O+K O)を含有するならば、光学的な性

2 2 2 2 2

能に加えて化学的な性能や強度等の機械的性能をも満足できるものとなるので好ましい。

[0040] ここで、無機酸ィ匕物ガラス製の平板ガラス力質量％で、 SiO 55〜70%、 Al O 0. 5〜20%、B O 5〜20%、RO 0. 1〜30% (RO = MgO + CaO+ZnO + S

2 3

rO + BaO)、 ZnO 0〜9%、 M O 1〜20% (M 0=Li O+Na O+K O)を含有

2 2 2 2 2 するとは、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 55から 70質量⁰ /₀、酸化アルミニウム（アルミナともいう）が 0. 5から 2 0質量⁰ /₀、酸ィ匕ホウ素が 5から 20質量⁰ /₀、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 (力ルシアとも、う）と酸化亜鉛 (又は亜鉛華とも!、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 30質量⁰ /₀、酸化亜鉛が 9質量⁰ /₀以下、酸化リチウム（リシァともいう）と酸ィ匕ナトリウムと酸ィ匕カリウムの合量が 1から 20質量⁰ /₀であることを表している。

[0041] SiO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

2

であって、 55質量％に満たないと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高くなるため好ましくない。またその含有量が 70質量％を超えると、均質にガラスを熔解して均質なカバーガラスを得るには高額の費用が嵩むガラス熔融設備が必要となる。

[0042] Al Oは、ガラスの網目構造を安定ィ匕するために必要となる成分であると同時にガ

2 3

ラスを無機原料力熔融して熔融ガラスとする際のガラス化反応の初期の熔融性を向上させるものであるために好ましい成分の 1つであり、ガラスの化学的な耐久性の向上にも有効なものである。ただし、その含有量が 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い。またその含有量が 20質量％を超えると、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もあり、あるいは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ため、好ましくない。

[0043] B O は、ガラスの熔融温度を低下させてガラス熔融時におけるガラス溶融時の熔

2 3

解性能を向上させる成分である力このガラス組成系では 5質量％以上の含有によつてその効力が発揮されるため好ましい。一方 B O 力 ¾0質量％を超えると熔融時の

2 3

熔融ガラス生地表面力の蒸発量が多くなりガラス物品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。

[0044] MgO (酸化マグネシウム）と CaO (酸化カルシウム）と ZnO (酸化亜鉛）と SrO (酸化ストロンチウム）と BaO (酸化バリウム）の合量にっ、ては、 V、ずれもガラスの耐候性や熔解性、さらに屈折率、透過率などを所望の性能とするために必要となるものである力その合量が 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 30質量％を超えると、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。またガラスの強度についても、 30 質量％を超えると問題が発生することがあり、好ましくない。

[0045] ZnOは、成形された後のガラス表面の長期間に亘る化学的な耐久性の向上ゃ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、その性能の改善が認められる成分であるが、質量％で9%を超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。

[0046] アルカリ金属元素の酸化物として表される Li O (酸化リチウム）と Na O (酸化ナトリ

2 2

ゥム）、そして κ o (酸ィ匕カリウム)の合量は、薄膜との加熱時の応力調整や固体撮像

2

素子のノ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膨張係数を所定の範囲にすることで、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、その合量が 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、しかも膨張係数を大きく変動させる効果を実現できるため好適である。しかし 20質量％を超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。

[0047] また、本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、無機酸ィ匕物ガラスが、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ヽ耐候性を実現するには好適である。

[0048] ここで、無機酸ィ匕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）、 Κ (カリウム）、 Li (リチウム）といった元素が酸ィ匕物換算で 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、その用途力も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。

[0049] このような場合に採用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成分を表記した場合に、質量％で、 SiO 53〜61%、 Al O 0.

2 2 3

5〜20%、B O 5〜16%、RO 2〜28% (RO = MgO + BaO)、 JO (jO = CaO +

2 3

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。

[0050] ここで、 SiOは、無アルカリガラスの組成については、質量⁰ /₀で 53%より少ないと

2

化学的な耐久性が低くなる傾向があり、一方 61%を超え、し力もアルカリ金属元素が含有していないため、熔融ガラスの粘性が高ぐそのために不均質な熔融状態になりやすぐ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。

[0051] また、 Al Oは、無アルカリガラスの組成については、質量％で 0. 5〜20%の範囲

2 3

内とすることが、耐電性等のガラスの電気的な性能やィ匕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。

[0052] MgOと BaOの合量については、質量％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力の結晶の析出を回避するために好適である。

[0053] CaOと SrOの合量については、質量％で 0. 1〜15%の範囲内とすること力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。

[0054] B Oは、ガラスの熔解性を向上させる成分である力このガラス組成系では質量％

2 3

で 5%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 B Oが質量％

2 3 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。 [0055] ガラス中の OH基含有量については、 50ppm〜700ppmの範囲内とすること力ガラスの 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っ、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。

[0056] また、本発明の固体撮像素子用カバーガラスの組成は、上記の特徴を有しつつ、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)、 TMトリゥム）、 Ra (ラジウム）、 Fe O、 PbO、 TiO、 MnO、 ZrO等の含有量を精密に制御

2 3 2 2 2

されており、特に紫外線近傍の透過率に影響を及ぼす Fe O、 PbO、 TiO、 MnO

2 3 2 2 については、各々 l〜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つて固体撮像素子用カバーガラスの α線放出量は、 0. 5cZcm²'hr以下とすることが必要である。

[0057] また、本発明の固体撮像素子用カバーガラスが適用される固体撮像素子としては、素子の機能について、受光方式、転送方式の違いから区分されるインターライントランスファー型（IT— CCD)、フレームインターライントランスファー型（FIT— CCD)、フルフレームトランスファー型（FF— CCD)、フレームトランスファー型（FT— CCD)、あるいは光導電膜積層型 (PSD)等の種類の区別無く使用することができる。また、前記した CMOSやその他の固体撮像素子に分類される分野で使用される素子の素子収納パッケージについても本発明の固体撮像素子用カバーガラスを使用できるものである。そして、特に本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、インターライントランスファー型 (IT- CCD)や、それに含まれるプログレッシブスキャン型 CCDの様にデジタルカメラや携帯電話等で使用される素子収納パッケージのカバーガラスとしても好適なものである。

[0058] また、本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、上記に加えてガラスの熱膨張係数が固体撮像素子の熱膨張係数に比較的近い値であって、し力もノ^ケージの筐体材料より熱膨張係数が小さいならば好ましい。例えば、ノッケージとして膨張係数力 S70 X 10^_7Z°Cのアルミナを使用するならば、カバーガラスは 70 X 10^_7Z°Cより小さければよぐ 30 X 10^_7Z°Cまでの膨張係数値を有するガラスであればよい。また、カバーガラスはその質量が小さい方がさらに好ましぐこのような観点からガラスの密度は、 2. 8gZcm³以下であることが好ましい。また、板ガラス中の脈理ゃノット等のガラス物品の均質性を妨げるものも実質的に存在せず、高い均質度を実現したものであることが好ましい。

[0059] 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、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、該板ガラスの表裏面の一方である第一透光面に薄膜を形成する工程と、該薄膜が形成された板ガラスを小片の板ガラス片に分割する工程とを有することを特徴とする。

[0060] より具体的には、上記の四つの工程を有するとは、無機原料やガラスカレットを白金やセラミックス等の 1500°C以上の高温に耐え得る容器内、あるいは槽内で所定の加熱方法によって加熱して熔融して均質化し、均質化した熔融ガラスを種々の成形方法を採用することによって板ガラスに成形する工程、そして成形された板ガラスの第一透光面に様々な方法で薄膜を形成する工程、さらに薄膜の施された板ガラスについて加工装置等を使用することによって小片の板ガラス片に加工する工程を有することを意味するものである。

[0061] 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については、固体撮像素子用カバーガラスとしての所定の均質性を有するものを得ることができ、ガラス表面の精度や板ガラスの寸法精度、さらにガラス表面の清浄度などについて充分に高い品位を有するものとできる工程であるならば、支障なく採用することができるものである。

[0062] 板ガラスの第一透光面に薄膜を形成する工程にっヽては、前記した板ガラスを成形する工程と連続した工程としてもよいし、また分離した工程であってもよい。いずれにしても、板ガラスの表面に成膜するため、ガラス表面へのダストの付着等、清浄度を損ねる環境下では、所望の膜を施すことが困難となるため注意が必要である。

[0063] そして、薄膜の施された板ガラスについて、加工装置等を使用することによって小片の板ガラス片に分割する工程については、前記したような所望の性状を有する端面状態となるような分割が行えるものであれば、割断その他のどのような加工方法であっても支障なく採用することができるものである。

[0064] 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、上述に加え、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得るものであるならば、板の厚み寸法精度の高、板ガラスを得ることができるので好ましい。

[0065] 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得るものであるとは、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、延伸成形方法として、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、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成形する方法を表している。

[0066] 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、上述に加え、板ガラスの表裏面における薄膜が形成されていない第二透光面に、板ガラスを小片の板ガラス片に分割する分割予備線を刻設するものであれば、分割操作を効率良く行えるため好ましい。

[0067] ここで、板ガラスの表裏面における薄膜が形成されていない第二透光面に、板ガラスを小片の板ガラス片に分割する分割予備線を刻設するとは、膜が形成されていな V、第二透光面側から加工に係るエネルギーを印加し、そのエネルギーによって板ガラスについての小片化を行うための入傷、切断、破断あるいは割断を開始することを意味するものである。

[0068] 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、上述に加え、小片の板ガラス片における第一透光面及び第二透光面の両者共に 81%〜99%が画像透光用有効面となるように分割するものであれば、固体撮像素子に充分な画像情報を入射できるので好ましい。

[0069] ここで、小片の板ガラス片における第一透光面及び第二透光面の両者共に 81% 〜99%が画像透光用有効面となるように分割するとは、板ガラスの 2つある透光面の内、その各々の透光面の面積についてパッケージとした後の固体撮像素子に正常な画像を形成する光線を透過することのできる有効な面積部分が 81%から 99%の範囲にあるように分断する加工を行うことである。 1つの透光面の面積は、小片の板ガラス片におけるその 1つの透光面を囲む 4辺（あるいは 4つの稜線）の交差する頂点を連結することでその内部に形成される矩形面積のことである。ここで固体撮像素子に正常な画像を形成する光線を透過するとは、フレアやゴースト等の原因となる乱反射光を除く光線が透過すると、うことを意味して、る。

[0070] この場合、小片の板ガラス片における第一透光面及び第二透光面の両者共に面積の 81%以上が有効面であると、固体撮像素子に画像を形成するに足る充分な光線を素子に入射することができるため好ましい。一方、小片の板ガラス片における第一透光面及び第二透光面の両者共に面積の 99%よりも有効面が多い場合は、その板ガラス片をパッケージ筐体に封止するために接着剤等を塗布するに必要となる板ガラス片の第二透光面の面積力、さくなりすぎるため、封止後のパッケージについて、各種の熱履歴や使用環境からの化学的なアタック等の負荷を経る環境に対応できる信頼性が低くなる虞があるため好ましくない。よって、このような観点からは、小片の板ガラス片における両透光面の面積の 83%から 98%の範囲が画像透光用有効面積となる大きさに分割することがより好ましぐさらに好ましくはその両透光面の面積の 85%から 97%の範囲を画像透光用有効面積となる大きさに分割することであり、一層好ましくはその両透光面の面積の 86%から 95%の範囲を画像透光用有効面積とすることである。

[0071] このような画像透光用有効面を形成する方法としては、まず小片の板ガラス片の両透光面の清浄度に充分な注意が必要である。例えば、クリーンルーム等の設備環境下で発塵が抑制され、管理された環境でその板ガラス片の両透光面を汚染するような要因を極力排除しつつ、一連の洗浄工程や加工工程を駆使することが必要となる。このように板ガラス片の両透光面の清浄度が維持された状態のまま映像透光用有効面となるように配慮することによって、付着異物の除去、ガラス内蔵欠陥、ガラス表面に発生する傷を排除したものであれば、そのような状態にある板ガラス片の使用につ！、てはまったく支障のな!、ものである。

[0072] また、映像透光用有効面を所定比率範囲となるように確保するためには、上記に加えて小片の板ガラス片への加工におけるその板ガラス片の端面加工の寸法精度と端面の加工状態が大切なものとなる。また、映像透光用有効面を所定比率範囲となるように確保することは、板ガラスの非有効面の一部が、前記した接着剤等により固体撮像素子を収納したパッケージに封止すると、う役割を担う部位であることから、非有効面の面積を所定範囲内とするためにも大切なことである。この板ガラス片の端面加工の寸法精度と端面の加工状態が安定したものとならないと、非有効面を使用する封止の面積にばらつきが生じ、その結果、固体撮像素子パッケージの耐環境性能を低くする虞があるからである。また、この板ガラス片の端面加工の寸法精度と端面の加工状態が所定のものでないと、画像透光用有効面に部分的に破損したり欠けたりした端面起因のガラスの破片や端面に付着した異物が飛散付着し易くなり、画像透光用有効面を有効でない状態にする虞があるため好ましくないからである。このため前記したように透光面と端面が形成する稜線の凹凸を所定の範囲とすることで、このような問題を回避することが可能となったのである。

発明の効果

[0073] (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、無機酸ィ匕物ガラス製の平板ガラスの第一透光面に薄膜が形成されると共に、平板ガラスの第一透光面上の外縁部に位置する薄膜の端縁に、最大窪み位置力最大突出位置に至るまでの突出寸法が 0. 5 μ m力ら 50 μ mの範囲内にある凹凸が形成されるため、サーマルショック試験ゃサーマルサイクル試験などの各種の環境試験に耐えうるカバーガラスであって、カバーガラス表面の薄膜が熱的、機械的応力によって剥がれにくぐ実使用時における長期間に亘る使用に対して高い信頼性、安定性を有するものである。

[0074] (2)また、本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、平板ガラスの側面の表面粗さ

(Ra値)が 3nm以下であり、側面と第一透光面とが接する稜線または側面と第二透光面とが接する稜線の何れか一方に、最大窪み位置から最大突出位置に至るまでの突出寸法が 0. 5 mから 40 mの範囲内にある凹凸を形成すれば、稜線や側面表面に起因するカバーガラスの破損やカケ、クラック、飛散物の発生を抑制することが可能となり、不良発生率を減少させることができるものである。

[0075] (3)さらに、本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、平板ガラスの薄膜が形成された第一透光面及び該第一透光面に対向する第二透光面に隣接する側面が、第一透光面に隣接する第一側面部と、該第一側面部及び第二透光面に隣接する第二側面部とを備え、第一透光面と第一側面部により形成される稜線に、最大窪み位置力も最大突出位置に至るまでの突出寸法が 1. 5 mから 20 mの範囲内にある凹凸を形成すれば、カバーガラスが搭載された固体撮像素子パッケージが電子機器に実装された後も、カバーガラスは長期に亘る安定した強度性能を維持し続けることができるものである。

[0076] (4)また、本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、平板ガラスの第一側面部及び Zまたは第二側面部から入射して第二透光面力出射するに至る光路が、波長 3 OOnmの紫外線を 10%以上透過させるものであれば、紫外線硬化榭脂を採用することでカバーガラスを固体撮像素子パッケージに封止する場合にも、短時間の紫外線照射によっても高い接着強度を有する接着を行うことができるため、パッケージ製造の効率を充分高い状態に維持することが可能となるものである。

[0077] (5)さらに、本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、薄膜が光学薄膜であって、膜厚が 0. 01 m力ら 100 mの範囲内〖こあれば、顧客から要求される高い光学性能を有するカバーガラスを、寸法等にっ、て余裕のある優れた品位を有する状態で供給することができる。

[0078] (6)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であれば、汎用性の高い種々の機器に搭載されることによって CCDや CMO Sの性能を充分に発揮させることが可能となる品位を有するものである。

[0079] (7)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平板ガラスが、質量％で、 SiO 55〜70%、 Al O 0. 5〜20%、 B O 5〜20%、 RO

2 2 3 2 3

0. l〜30% (RO = MgO + CaO+ZnO + SrO + BaO)、 ZnO 0〜9%、 M O 1

2

〜20% (M 0 = Li O + Na O+K O)を含有するものであれば、紫外域、可視域に

2 2 2 2

おける透過率性能や耐水性、耐酸性といったィ匕学的な耐久性に加えて、密度が充分に低いガラス材とすることが可能であるため軽量なカバーガラスを構成することができるものである。

[0080] (8)また、本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、無機酸ィ匕物ガラスが、無アルカリガラスカゝらなるものであれば、戸外で使用される電子機器に搭載される固体撮像素子を保護するために重要となる耐候性に関する品位を常に高い状態とすることができ、携帯情報端末や携帯電話等に搭載される固体撮像素子用のカバーガラスとして好適なものである。

[0081] (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、該板ガラスの表裏面の一方である第一透光面に薄膜を形成する工程と、該薄膜が形成された板ガラスを小片の板ガラス片に分割する工程とを有するものであるため、多数の板ガラス片を同一条件下で成膜することが可能であって、製造された固体撮像素子用カバーガラスの光学的な性能のばらつきを少なくし、膜の化学的な耐久性についても大きな性能の偏り等の発生を少なくするものである。

[0082] (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得るものであるならば、母材である板ガラスのうねり等の表面品位を適切なものとすることが容易であり、寸法精度の要求に充分応える熔融ガラスの精密成形を高速に行うことができるならば、高い製造効率を実現しつつ市場要求に見合う適正製造原価と達成することができるものである。

[0083] (11)さらに、本発明の固体撮像素子用カバーガラスの製造方法は、板ガラスの表裏面における薄膜が形成されていない第二透光面に、板ガラスを前記小片の板ガラス片に分割する分割予備線を刻設するものであれば、膜表面や膜接着面に大きな力を加えることなく母材となる板ガラスを小片にするための加工を施すことができ、小片化された後の各板ガラス片の端面に起因する欠陥の発生を低く抑制することのできるものである。

[0084] (12)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、小片の板ガラス片における第一透光面及び第二透光面の両者共に 81%〜99%が画像透光用有効面となるように分割するものであれば、素子の寸法が小さ、場合や大き、素子が必要とされる場合であっても、それに応じた最適な画像透光用有効面積を有する力バーガラスを製造することができ、固体撮像素子の性能に応じたカバーガラスの供給を滞りなく行うことが可能である。

図面の簡単な説明

[0085] [図 1]図 1 (A)は、本発明の実施形態に係る固体撮像素子用カバーガラスの全体斜視図、図 1 (B)は、図 1 (A)の符号 Bで示す部分の拡大斜視図、図 1 (C)は、同じく符号 Bで示す部分の拡大平面図である。

[図 2]図 2 (A)は、前記固体撮像素子用カバーガラスが使用された固体撮像素子を説明するための縦断側面、図 2 (B)は、同じく固体撮像素子を説明するための平面図である。

[図 3]本発明の実施形態に係る固体撮像素子用カバーガラスの製造方法における厚板ガラスカゝら薄板ガラスを製造する工程を説明するための概略斜視図である。

[図 4]本発明の実施形態に係る固体撮像素子用カバーガラスの製造方法における第一加工後の薄板状ガラスに第二加工をおこなう工程を説明するための概略斜視図である。

符号の説明

[0086] 10 固体撮像素子用カバーガラス

11a 第一透光面

l ib 第二透光面

12 側面

12a 第一側面部

12b 第二側面部

20 薄膜

21 側面と透光面とが接する稜線

22 薄膜の端縁

30 接着剤

40 固体撮像素子を収納するパッケージ

50 固体撮像素子 60 厚板ガラス

70 延伸成形装置

80a 加熱炉

80b 耐熱性ローラー

90 薄板ガラス

91 第一加工後の薄板ガラス

92 第一加工面

93 ライン状ヘッド

M 作動方向

P 画像透光用有効面積

L 薄膜の端縁の凹凸寸法

T 側面と透光面とが接する稜線の凹凸寸法

発明を実施するための最良の形態

[0087] 以下、本発明の実施形態に係る固体撮像素子用カバーガラスとその製造方法について、図面を参照しつつ詳細に説明を行う。

図 1 (A)は、本発明の実施形態に係る固体撮像素子用カバーガラスの斜視図、図

1 (B)は、図 1 (A)に符号 Bで示す部分の拡大斜視図、図 1 (C)は、同部分の拡大平面図である。また、図 2 (A)は、上記の固体撮像素子用カバーガラスを固体撮像素子用パッケージに搭載した状態を示す縦断正面図、図 ₂ (_B)は、同状態を示す平面図である。

[0088] この固体撮像素子用カバーガラス 10は、質量％表示で、 SiO 60%、 Al O 14. 7

2 2 3

%、 B O 11%, RO (RO = MgO + BaO) 3 % , JO (JO = CaO + SrO) 11. 3%、 O

2 3

H基量 565ppmの組成を有する無アルカリ硼珪酸ガラスカゝらなる平板ガラス (小片の板ガラス片）を使用したものであって、携帯電子機器に搭載されるインターライントランスファー型 CCD素子のパッケージの窓材としてカバーガラス用途で使用されるものである。この平板ガラスの寸法は、縦 3mm、横 3mm、厚み 0. 5mmであり、透光面の一方側すなわち第一透光面 11aにのみ赤外線反射膜 20が成膜されているものである。この赤外線遮蔽膜 20は、 CVD法によって SiOと Ta Oをそれぞれ 75nmから 160nmの厚みを有するように 40層以上交互に積層し、波長 750nm以上の赤外線を 96%以上遮断する性能を有するものである。

[0089] このカバーガラス 10の側面 12は、図 1 (A)、（B)に示すように性状の異なる 2つの側面よりなり、一方は第一透光面 11aと接する第一側面部 12aであり、他方は第一側面部 12a及び第二透光面 l ibに隣接する第二側面部 12bである。そして、このカバ一ガラス 10は、図 1 (C)に示すように、第一透光面 11aと第一側面 12aとが接する稜線 21の凹凸の最大値 T、すなわち第一透光面 11aと平行な面上における稜線 21の凹凸の最大窪み位置から最大突出位置に至るまでの突出寸法 Tが、 3. 5 111で1. 5〜20 /ζ πιの範囲内にあり、また側面 12の表面粗さが 0. 5nmである。さらに、この力バーガラス 10は、第一透光面 11aに施された薄膜 20の平板ガラスの表面と接する端縁 22の凹凸の最大値 L、すなわち第一透光面 11aと平行な面上における薄膜 20の端縁 22の凹凸の最大窪み位置力も最大突出位置に至るまでの突出寸法 Lが、 2. 1 111で0. 5〜50 πιの範囲内にある。

[0090] また、この平板ガラス (小片の板ガラス片）の加工に際しては、成膜を施した母材薄板ガラスカゝら小片の板ガラス片を得る加工方法としてレーザー切断を採用したものであり、側面 12は光学的な鏡面に近い表面状態を有している。このため、図 2 (A)に示すように、側面 12から紫外線を入射することによって、第二透光面 l ibに塗布された紫外線硬化榭脂製の接着剤 30の硬化を行うことができる。そして、この場合の光線の透過率は、紫外線センサーを使用して計測すると 50%の透過率であることを示した。そして、このような手順でパッケージ 40に固体撮像素子用カバーガラス 10の封着を行ったものを図 2 (A)、（B)に示している。このように組み立てられた状態で、図 2 (B)の斜線部で示す固体撮像素子用カバーガラス 10の有効透過面積 Pは、固体撮像素子 50を駆動状態にして調査するとカバーガラス 10の第一透光面 11a及び第二透光面 1 lbの各々の面積に対して 87%であることが判明する。

[0091] ここで、本発明に係る固体撮像素子用カバーガラス 10の表面粗さの計測は、触針式表面粗さ測定機タリステップ (Tayler— Mobson社製）を用いて、 0. 25mmの測定長について、計測速度 0. 0025mmZsec、フィルター 0. 33Hz、倍率 20万倍の条件で測定したものである。また、凹凸の測定は、顕微鏡、 SEM等の計測によるものである。

[0092] 次いで、上記の固体撮像素子用カバーガラス 10について、その製造方法を説明する。

[0093] まず、小片の板ガラス片とする前の板ガラスの製造工程について、以下に説明する。この工程は、薄板状の一片 300mm程度の寸法を有する大板状の母材ガラスを作製する工程であるが、この工程は 2種類あり、一つは延伸成形による方法で、他方は精密研削研磨加工のみによる方法である。延伸成形による場合は、先に耐火物や白金等の高融点金属で構成された熔融炉で熔解した後に成形した板ガラスで、例えば、幅 850mm、厚さ 5mm、長さ 3mの母材板ガラスを準備する。そして、この母材板ガラスに、人工皮革を備えた回転研磨機（図示省略）によって、酸化セリウム等の遊離砲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、表面粗さが Ra値で 1. lnmの鏡面にまで研磨力卩ェを行い、洗浄、乾燥して、例えば、板厚 4. 5 ±0. 5mmの厚板ガラス 60を得る。そして、この厚板ガラス 60を図 3に示す延伸成形装置 70にセットして、ガラス粘度が 10⁵dPa' sになる温度に保持された加熱炉 80aにより加熱し、下部に取り付けた取り出し耐熱性ローラー 80bによって搬入速度の 10倍の速度で搬出することによって薄板ガラス 90に成形し、この薄板ガラス 90の両側をスクライブ成形することで、薄板状の一辺 300mmの大板ガラスを成形する。

[0094] また、精密研削研磨加工による場合は、熔融炉で熔解し均質化されたガラスを、例えば、寸法が 800 X 300 X 300mmのインゴット（ブロック）に铸込み成型を行、、そこ力も遊離砲粒を利用するワイヤーソ一等を使用することによって切断して、板厚 1. 5 mmの薄板ガラスを得る。そして、この薄板ガラスに前述したような回転研磨加工機を用いて研磨加工を施すことによって薄板状の大板ガラスが得られる。以上のような 2 種類の方法によって製造できる大板ガラスの寸法は縦： 50〜600mm、横： 50〜60 Omm,板厚： 0. l〜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。

[0095] 次!、で、この大板ガラスの一方の透光面、すなわち第一透光面側に CVD (Chemi cal Vapor Deposition)によって、前記した SiOと Ta Oを交互に 40層以上積層

2 2 5

することで、成膜された薄板ガラスを得ることができる。 [0096] 次に、この成膜された薄板状の大板ガラスを細断する方法は、例えばレーザー切断装置を利用してレーザースクライブを採用する。まず、熱加工レーザー切断装置を使用して、板厚方向の 20%の厚みまで薄板ガラスの一方の成膜されていない第二透光面上に、分割予備線としてレーザービーム移動速度 180± 5mmZsec、あるいは 220± 5mmZsec、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。次いで、図 4に概念的に示すように、薄板ガラス 91の第一加工面 92に対して、その反対側の成膜された面より金属製のライン状ヘッド 93を作動方向 Mに移動させ、同時に薄板ガラス 91の第一加工面 92側の第二透光面を治具（図示省略)で押さえることによって、薄板ガラス 91の第一加工面 92に応力を加え、押圧速度 1 X 10^_3m/_secで押し割りを行う。こうして第二加工の割断を行うことによつて、第一加工によって形成された破断の起源となる予定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。この場合、薄板ガラス 91の第一加工面 912が、図 1に示すカバーガラス 10の第二側面部 12bに相当し、薄板ガラス 91の第二加工 (押し割り）により得られた割断面が、カバーガラス 10の第一側面部 12aに相当する。

次に、前述のような製造方法によって成形された本発明の固体撮像素子用カバーガラスについて、性能評価試験を行った。以下にその結果を具体的に示す。

[0097] まず、表 1の組成となるように予め調合、混合したガラス原料を、 lOOOccの容積を持つ白金ロジウム坩堝を利用し、撹拌機能を有する電気熔融炉内に保持して 1550 °Cで 20時間熔融し、その後、カーボン铸型に熔融ガラスを流し出して徐冷することで、各種特性が測定可能となるような適切な形状に成形した。そして、得られた各々のガラス試料の特性を以下の方法により測定した。すなわち、アルカリ溶出量は、 JIS R3502に従い測定を行った。表中で NDと表記したものは、検出困難であることを表している。また、密度については、周知のアルキメデス法によって測定を行った。さらに線膨張係数については、 JIS R3102に従い 30°Cから 380°Cへ加熱した際の線膨張係数の測定を行った。 [0098] [表 1]

[0099] 表 1に示す測定結果から、いずれのガラス試料についても、アルカリ溶出量、密度そして線膨張係数にっヽて、本発明に係る固体撮像素子用カバーガラスの要請を満足するものであることが判明した。ただし、本発明の固体撮像素子用カバーガラスの性能は、これらの組成と諸特性を満足し、さらにその表面性状が前述のような高い品位を有することによって実現できるものである。

[0100] 次に、性能評価 1として、固体撮像素子用カバーガラス (試料 A〜E)を作製し、側面の表面性状についての確認をおこなった。実施例である試料 A〜Dは、上記の諸特性を満足する母材板ガラスを作製し、さらに薄板ガラスにする加工を施し、そして側面の第一側面部をレーザースクライブ (第一加工）によって形成し、第二側面部を割断加工 (第二加工)、すなわち押圧速度 2 X 10^_3m/_secの条件で押し割りによつて形成したものである。一方、比較例である試料 Eは、側面の第一側面部をメカ-力ルスクライブによって形成し、第二側面部を押し割りによつて形成したものである。そして、各試料の側面の第一側面部、第二側面部の各々について、その表面粗さの測定を（Digital Instruments社製）原子間力顕微鏡（NanoScopelll Tapping M ode AFM)。原子間力顕微鏡を用いた測定では、測定長 40 /z mについて 10回測定を行い、その平均値を求めた。また稜線の凹凸や膜の外周端 (端縁)の凹凸は電子顕微鏡、実体顕微鏡によって計測した。その結果を表 2に示す。

[0101] [表 2]

[0102] 表 2から、本発明の固体撮像素子用カバーガラスの実施例である試料 Aから試料 D は、いずれもそのカバーガラスの側面の表面粗さ Raが 0. 7nm力ら 1. 3nmの範囲にあり、 3nm以下であって、第一透光面と第一側面部によって形成される稜線の凹凸は 5 μ mから 18 μ mの範囲であって充分に小さぐさらに膜の外周端 (端縁)の凹凸 μ m力ら 27 μ mの値であって 0. 5 μ m力ら 50 μ mの範囲内に含まれるものであることが判明した。一方、比較例である試料 Eは、側面の表面粗さ Raが 72. 4nmを示す場合もあり、稜線の凹凸も 122 /z mであって、さらに膜の外周端 (端縁)の凹凸も 1 78 μ mと高い値となることが判明した。

[0103] さらに、性能評価 2として、本発明の固体撮像素子用カバーガラスの経時的な耐候性を評価するため、プレツシャタッカー試験装置を使用して、 120°C、 1. 2atmにて、 1000時間の条件で問題が発生しないか評価した。その結果、実施例の試料 A〜D については、異常が認められな力つた力比較例である試料 Eについては、膜剥がれの発生する試料のあることが判明した。以上の結果より、本発明の固体撮像素子用カバーガラスは、耐環境性能とヽぅ点で優れた品位を有するものであることが判明した。

Claims

請求の範囲

[1] 無機酸ィ匕物ガラス製の平板ガラスにおける板厚方向の表裏に第一透光面及び第二透光面を有し、前記第一透光面に薄膜が形成された固体撮像素子用カバーガラスであって、

前記平板ガラスにおける第一透光面上の外縁部に位置する前記薄膜の端縁に凹凸が形成されると共に、該凹凸は、前記第一透光面と平行な面上における最大窪み位置から最大突出位置に至るまでの突出寸法が 0. 5 μ mから 50 μ mの範囲内にあることを特徴とする固体撮像素子用カバーガラス。

[2] 前記平板ガラスの外周部を構成する側面の表面粗さの Ra値が 3nm以下であると共に、該側面と前記第一透光面とが接する稜線の凹凸または該側面と前記第二透光面とが接する稜線の凹凸の何れか一方の凹凸は、前記第一透光面または第二透光面の何れか対応する一方の透光面と平行な面上における最大窪み位置力最大突出位置に至るまでの突出寸法が 0. 5 m力も 40 mの範囲内にあることを特徴とする請求項 1に記載の固体撮像素子用カバーガラス。

[3] 前記平板ガラスの側面が、前記第一透光面に隣接する第一側面部と、該第一側面部及び前記第二透光面に隣接する第二側面部とを備え、前記第一透光面と前記第一側面部により形成される稜線の凹凸は、前記第一透光面と平行な面上における最大窪み位置力最大突出位置に至るまでの突出寸法が 1. 5 mから 20 mの範囲内にあることを特徴とする請求項 2に記載の固体撮像素子用カバーガラス。

[4] 前記平板ガラスの第一側面部及び Zまたは第二側面部力入射して前記第二透光面から出射するに至る光路力波長 300nmの紫外線を 10%以上透過させることを特徴とする請求項 3に記載の固体撮像素子用カバーガラス。

[5] 前記薄膜が光学薄膜であって、膜厚が 0. 01 μ mから 100 mの範囲にあることを特徴とする請求項 1から 4の何れかに記載の固体撮像素子用カバーガラス。

[6] 前記固体撮像素子が、 CCDまたは CMOSであることを特徴とする請求項 1から 5の何れかに記載の固体撮像素子用カバーガラス。

[7] 前記無機酸ィ匕物ガラス製の平板ガラス力、質量⁰ /₀で、 SiO 55〜70%、Α1 Ο 0

2 2 3

. 5〜20%、B O 5〜20%、RO 0· 1〜30% (RO = MgO + CaO+ZnO + SrO + BaO)、ZnO 0〜9%、 M O 1〜20% (M 0=Li O+Na O+K O)を含有す

2 2 2 2 2

ることを特徴とする請求項 1から 6の何れかに記載の固体撮像素子用カバーガラス。

[8] 前記無機酸ィ匕物ガラスが、無アルカリガラスであることを特徴とする請求項 1から 6 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、該板ガラスの表裏面の一方である第一透光面に薄膜を形成する工程と、該薄膜が形成された板ガラスを小片の板ガラス片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] 前記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得るもの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。

[11] 前記板ガラスの表裏面における薄膜が形成されていない第二透光面に、板ガラスを前記小片の板ガラス片に分割する分割予備線を刻設することを特徴とする請求項 9または 10に記載の固体撮像素子用カバーガラスの製造方法。

[12] 前記小片の板ガラス片における第一透光面及び第二透光面の両者共に 81%〜9 9%が画像透光用有効面となるように分割することを特徴とする請求項 9から 11の何れかに記載の固体撮像素子用カバーガラスの製造方法。