(57)【要約】【課題】ステルスダイシングを行う際に使用するレーザー光の反射を抑制できるガラス基板の切断方法、ガラス基板及び近赤外線カットフィルタガラスを提供する。【解決手段】本発明に係るガラス基板の切断方法は、表面に光の反射を抑制する光学薄膜が設けられたガラス基板の内部に焦点を結ぶようにして第１の光を照射し、ガラス基板の内部に選択的に改質領域を形成する工程と、改質領域を起点としてガラス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する工程と、を有し、改質領域を形成する工程は、光学薄膜が設けられた側から第１の光をガラス基板に照射することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に光の反射を抑制する光学薄膜が設けられたガラス基板の内部に焦点を結ぶようにして第１の光を照射し、前記ガラス基板の内部に選択的に改質領域を形成する工程と、
前記改質領域を起点として前記ガラス板の厚み方向に割れを生じさせ、前記改質領域に沿って前記ガラス基板を切断する工程と、
を有し、
前記改質領域を形成する工程は、前記光学薄膜が設けられた側から前記第１の光を前記ガラス基板に照射することを特徴とするガラス基板の切断方法。
【請求項２】
前記光学薄膜側における前記ガラス基板の前記第１の光に対する反射率が、０．０５％から１％であることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の切断方法。
【請求項３】
前記ガラス基板は、近赤外波長域の光を吸収する特性を備え、前記第１の光の中心波長が、５３２ｎｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガラス基板の切断方法。
【請求項４】
前記光学薄膜が設けられた側から第２の光を前記ガラス基板に照射し、前記光学薄膜を含む前記ガラス基板からの反射光を受光して、高さ方向における前記ガラス基板の位置決めを行う工程を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のガラス基板の切断方法。
【請求項５】
前記光学薄膜側における前記光学薄膜を含む前記ガラス基板の前記第２の光に対する反射率が、０．２％から５０％であることを特徴とする請求項４に記載のガラス基板の切断方法。
【請求項６】
前記光学薄膜は、赤外線を反射することを特徴とする請求項1乃至請求項５のいずれか１項に記載のガラス基板の切断方法。
【請求項７】
表面に光の反射を抑制する光学薄膜が設けられたガラス基板であって、
内部に焦点を結ぶようにして光を照射し、前記ガラス基板の内部に選択的に形成された改質領域に沿って切断された切断面を有することを特徴とするガラス基板。
【請求項８】
前記光学薄膜側における前記ガラス基板の前記光に対する反射率が、０．０５％から１％であることを特徴とする請求項７に記載のガラス基板。
【請求項９】
前記光学薄膜は、赤外線を反射することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のガラス基板。
【請求項１０】
請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載のガラス基板からなることを特徴とする近赤外線カットフィルタガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板の切断方法、ガラス基板及び近赤外線カットフィルタガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
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１参照）。ステルスダイシングとは、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。
【０００３】
このステルスダイシングでは、半導体基板の表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表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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３５３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、半導体基板と異なり、ガラス基板では、その表面においてレーザー光が反射する。レーザー光の波長にもよるが、通常、数％程度がガラス基板の表面で反射される。このため、ガラス基板内部に入射されるレーザー光のエネルギーが低くなる。この結果、所望の位置に切断の起点として十分な程度の改質領域を形成することができないといった問題が生じる虞がある。また、レーザー光がガラス基板表面で反射することでエネルギー効率が低くなる。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解消するためになされたものであり、ステルスダイシングを行う際に使用するレーザー光の反射を抑制できるガラス基板の切断方法、ガラス基板及び近赤外線カットフィルタガラスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るガラス基板の切断方法は、表面に光の反射を抑制する光学薄膜が設けられたガラス基板の内部に焦点を結ぶようにして第１の光を照射し、ガラス基板の内部に選択的に改質領域を形成する工程と、改質領域を起点としてガラス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する工程と、を有し、改質領域を形成する工程は、光学薄膜が設けられた側から第１の光をガラス基板に照射することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、表面に光の反射を抑制する光学薄膜が設けられたガラス基板に、該光学薄膜が設けられた側から第１の光をガラス基板に照射して改質領域を形成している。このため、ガラス基板表面での光の反射を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係るガラス基板の側面図である。
【図２】実施形態に係るガラス基板の切断装置の模式図である。
【図３】実施形態に係るガラス基板の切断時の説明図である。
【図４】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５】実施形態に係るガラス基板を撮像装置に使用した一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、実施形態に係るガラス基板の切断方法及びガラス基板について説明する。
【００１１】
（実施形態）
図１は、実施形態に係るガラス基板１００の側面図である。図１に示すように、本実施形態に係るガラス基板１００は、例えば、デジタルスチルカメラ等の固体撮像素子（例えば、Charge Coupled Device（以下、ＣＣＤ）やComplementary Metal Oxide Semiconductor（ＣＭＯＳ））に用いられるカバーガラスや近赤外線カットフィルタ等の光学ガラスである。ガラス基板１００は、透明基板１１０と、透明基板１１０の表面１１０Ａ（透光面）に設けられた反射防止膜としての光学薄膜１２０と、透明基板１１０の裏面１１０Ｂ（透光面）に設けられた紫外（ＵＶ）線及び赤外（ＩＲ）線をカットするＵＶＩＲカット膜としての光学薄膜１３０とを有する。
【００１２】
カバーガラスは、固体撮像素子の受光素子であるＬＳＩチップが収められたアルミナセラミックパッケージに気密封着されるものであり、ＬＳＩチップを保護するだけでなく、受光面へ効率的に光を導入するため、可視光域に高い透過率特性が要求される。また、近赤外線カットフィルタは、視感度補正のための色補正フィルタに使用され、４００〜６００ｎｍの可視光域を効率よく透過し、７００ｎｍ付近におけるシャープカット特性に優れていることが要求される。
【００１３】
（透明基板１１０）
透明基板１１０は、少なくとも可視波長域の光を透過できるものであり、透明基板１１０の材料としては、ガラスである。透明基板１１０は、他の部材と接合して用いられる場合は、熱膨張係数を合わせる必要があり、例えばＣＣＤ用カバーガラスの場合は、硼珪酸系ガラスが用いられる。その他、用途に応じて石英ガラスやソーダ石灰ガラス、無アルカリガラス等が用いられる。また、透明基板１１０としては、特に、近赤外波長域の光を吸収するものが好ましい。近赤外波長域の光を吸収する透明基板１１０を用いることで、人間の視感度特性に近い画質を得ることができるためである。なお、近赤外波長域の光を吸収する透明基板１１０としては、例えば、フツリン酸塩系ガラスやリン酸塩系ガラスにＣｕ２＋（イオン）が添加された吸収型ガラスが挙げられる。
【００１４】
（光学薄膜１２０）
光学薄膜１２０は、反射防止膜であり、光の入射側となる透明基板１１０の表面１１０Ａに設けられている。光学薄膜１２０は、ガラス基板１００表面に入射する光の反射率を低減させて、透過率を増加させる。光学薄膜１２０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透明基板１１０の表面１１０Ａに形成されている。なお、光学薄膜１２０は、後述するレーザー光（中心波長５３２ｎｍ）の反射率が１％以下から０．０５％までの範囲内であることが好ましい。また、光学薄膜１２０としては、微細凹凸を形成するコーティング剤や低屈折率性を備えるコーティング剤を透明基板１１０の表面に塗膜として形成してもよい。
【００１５】
（光学薄膜１３０）
また、透明基板１１０の裏面１１０Ｂには、紫外（ＵＶ）線及び赤外（ＩＲ）線をカットするＵＶＩＲカット膜としての光学薄膜１３０が設けられている。光学薄膜１３０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透明基板１１０の裏面１１０Ｂに形成されている。なお、透明基板１１０が近赤外波長域の光を十分に吸収する場合は、光学薄膜１３０として紫外（ＵＶ）線をカットする光学薄膜だけを設けるようにしてもよい。また、ガラス基板１００の近赤外線カット性能を向上する目的で、透明基板１１０と光学薄膜１２０との間もしくは透明基板１１０と光学薄膜１３０との間に、近赤外線吸収剤を樹脂に分散した樹脂コート層を介在させてもよい。
【００１６】
（ガラス基板の切断装置）
図２は、実施形態に係るガラス基板の切断装置２００の模式図である。図２に示すように、切断装置２００は、テーブル２１０と、駆動機構２２０と、レーザー光照射機構２３０と、光学系２４０と、距離測定系２５０と、制御機構２６０とを備える。
【００１７】
テーブル２１０は、切断対象であるガラス基板１００を載置するための台である。ガラス基板１００は、反射防止膜である光学薄膜１２０が設けられている表面１００Ａ側を上側にしてテーブル２１０上に載置される。なお、テーブル２１０は、図２に示すＸＹＺ方向移動可能に構成されている。また、テーブル２１０は、ＸＹ平面内において、図２に示すθ方向に回転可能に構成されている。
【００１８】
駆動機構２２０は、テーブル２１０に連結されており、制御機構２６０からの指示に基づいてテーブル２１０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２３０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。
【００１９】
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、ガラス基板１００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、ガラス基板１００をもっとも透過しやすく、切断に適しているためである。
【００２０】
なお、レーザー光照射機構２３０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２３０は、ガラス基板１００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。
【００２１】
光学系２４０は、光学レンズＯＬを備え、レーザー光照射機構２３０からのレーザー光を透明基板１１０内部で収束させる。つまり、光学系２４０は、透明基板１１０の内部に集光点Ｐを形成し、ガラス基板１００内部に改質領域Ｒを形成する。距離測定系２５０は、例えば、レーザー距離計であり、位相差測定方式によりガラス基板１００表面、つまり光学薄膜１２０表面までの距離Ｈを測定する。距離測定系２５０は、所定の時間間隔（例えば、数ミリ秒ごと）にガラス基板１００表面までの距離Ｈを測定し、制御機構２６０へ出力する。
【００２２】
制御機構２６０は、ガラス基板１００の予め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２２０を制御してテーブル２１０を移動させ、レーザー光照射機構２３０からレーザー光をガラス基板１００に対して照射する。また、制御機構２６０は、距離測定系２５０から出力される距離情報に基づいて、テーブル２１０の高さを調整する。
【００２３】
すなわち、制御機構２６０は、光学系２４０とガラス基板１００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２２０を制御し、ガラス基板１００の高さ方向（Ｚ方向）の位置を調整する。なお、切断後のガラス基板１００の強度の観点から、ガラス基板１００の高さは、レーザー光の集光点が、透明基板１１０の厚み方向の略中心となるように調整することが好ましい。
【００２４】
図３は、ガラス基板１００の切断時の説明図である。図３に示すように、レーザー光の照射により透明基板１１０内部に形成される改質領域Ｒは、透明基板１１０の表面１１０Ａ及び裏面１１０Ｂの少なくとも一方にまで達していないことが好ましい。
【００２５】
（切断方法）
図４は、ガラス基板１００の切断方法の説明図である。以下、図４を参照して、ガラス基板１００の切断方法について説明する。
【００２６】
光学薄膜（反射防止膜）１２０が設けられた側を上側にしてガラス基板１００をエキスパンド用のテープＴ１に貼りつけて、図２を参照して説明した切断装置２００のステージ２１０上に載置する（図４（ａ）参照）。なお、図４（ａ）では、１枚のガラス基板１００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基板１００の枚数は何枚であってもよい。
【００２７】
次に、切断装置２００を用いて、切断予定ラインに沿って、光学薄膜１２０（反射防止膜）が設けられた側からガラス基板１００にレーザー光を照射し、改質領域を形成する（図４（ｂ）参照）。なお、改質領域は、切断予定ラインに沿ってレーザー光を複数回スキャン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基板１００の板厚に方向に異ならせて、切断予定ラインに沿ってレーザー光を複数回スキャンするようにしてもよい。
【００２８】
このように、光学薄膜１２０（反射防止膜）が設けられた側からレーザー光を照射すると、レーザー光がガラス基板１００の表面で反射されにくい。このため、ガラス基板１００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。この結果、所望の位置に所望の改質領域を形成することができないといった問題が生じる虞を低減することができる。
【００２９】
次に、テープＴ１を矢印の方向に拡張することで、ガラス基板１００に引張切断応力を加える。これにより、ガラス基板１００に形成された改質領域を起点として、切断予定ラインに沿ってガラス基板１００が個片化される（図４（ｃ）参照）。
【００３０】
以上のように、本実施形態に係るガラス基板の切断方法及びガラス基板によれば、反射防止膜としての光学薄膜１２０が設けられた側からガラス基板１００内にレーザー光を入射している。また、レーザー光の光学薄膜１２０側におけるガラス基板１００の反射率を、０．０５％から１％としている。このため、レーザー光がガラス基板１００の表面で反射されにくく、ガラス基板１００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。反射率が０．０５％未満であると、光学薄膜１２０の膜層数を非常に多くする必要があり、ガラス基板１００の製造コストが高くなる。また、反射率が１％を超えると、ガラス基板１００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。
【００３１】
また、改質領域をガラス基板１００の表面ではなく、ガラス基板１００の透明基板１１０内部に形成している。このため、ガラス基板１００を個片化する際に、パーティクル等が発生しにくい。さらに、ガラス基板１００にレーザー光を照射して改質領域を形成する際に、ガラス基板１００の高さ方向の位置を検出し、レーザー光の集光点がガラス基板１００の透明基板１１０厚み方向の略中心となるように調整している。このため、ガラス基板１００にうねりや厚みばらつき等ある場合でも、所望の位置に改質領域を形成することができる。
【００３２】
なお、レーザー距離計から照射されるレーザー光の光学薄膜１２０側におけるガラス基板１００の反射率は、０．２％から５０％の範囲内であることが好ましい。反射率が０．２％未満であると、ガラス基板１００からの反射光が少なく、ガラス基板１００の高さ方向の位置を検出することが困難となるためである。また、反射率が５０％を超えると、ガラス基板１００に改質領域を形成するためのレーザー光の反射率（０．０５〜１％）との両立のため、光学薄膜１２０の膜層数を非常に多くする必要があり、ガラス基板１００の製造コストが高くなる。
【００３３】
図７は、上記のようにして切断したガラス基板１００を撮像装置３００に使用した一例を示す断面図である。撮像装置３００は、固体撮像素子３１０（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ）を内蔵した筐体３２０に本発明のガラス基板１００を気密封着したものである。本発明のガラス基板１００を使用することで、端部に生じたチッピング等を起点として光学ガラスにひびが発生する懸念を抑制することができる。この結果、信頼性の高い撮像装置３００を提供することができる。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明の実施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。
透明基板１１０として、フツリン酸ガラス（ＡＧＣテクノグラス社製、ＮＦ−５０、板厚０．３ｍｍ、寸法１００ｍｍ×１００ｍｍ）を用意した。実施例として、前記フツリン酸ガラスの一方の表面（レーザー光の入射面側）に反射防止膜（光学薄膜）を形成した。反射防止膜は、前記フツリン酸ガラス側から第１層がＡｌ２Ｏ３、第２層がＴｉＯ２とＺｒＯ２との混合物膜、第３層がＭｇＦ２の３層構造からなる反射防止膜を真空蒸着法にて形成した。なお、反射防止膜の物理膜厚（第１層〜第３層の合計）は、０．３μｍであった。また、比較例として、前記フツリン酸ガラスの表面に反射防止膜を設けないものを用意した。
【００３５】
次いで、実施例及び比較例のガラス基板の光学特性を調べた。具体的には、各ガラス基板について、紫外可視近赤外分光光度計（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ社製、商品名：ＬＡＭＢＤＡ  ９５０）を用いて、波長５３２ｎｍの反射率及び波長６５０ｎｍの反射率を測定した。測定の結果、実施例のガラス基板は、波長５３２ｎｍの反射率が０．７％、波長６５０ｎｍの反射率が０．３％であった。これに対し、比較例のガラス基板は、波長５３２ｎｍの反射率及び波長６５０ｎｍの反射率はいずれも４％であった。
【００３６】
次に、実施例及び比較例のガラス基板を以下に示す条件にて、５ｍｍ×５ｍｍの矩形状に切断した。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、以下の条件で改質領域を形成した。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に入射した。また、レーザー出力は３５０ｍＷであり、同一の切断予定ラインに対し、２回レーザー光を照射した。レーザー光の焦点は、ガラス基板の板厚方向の中心部（ガラス基板表面から板厚方向に０．１５ｍｍの位置）とした。
【００３７】
次いで、改質領域を形成したガラス基板を、改質領域を起点としてガラス基板の厚み方向に割れを生じさせ、前記改質領域に沿ってガラス基板を切断する工程を行った。この工程では、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に形成されたクラックをガラス基板の表面にまで伸展させることでガラスを切断した。
【００３８】
実施例と比較例の各ガラス基板について切断性を確認したところ、実施例のガラス基板は全ての切断予定ラインが確実に切断された。一方、比較例のガラス基板は切断予定ラインの一部に切断できない箇所が発生した。これは、比較例は、ガラス表面でレーザー光の一部が反射され、レーザー出力の一部が低下することにより、改質領域に形成されるクラックの大きさが小さくなり、切断ができなかったものと考えられる。
【００３９】
また、前記ガラス基板の内部に選択的に改質領域を形成する工程の前工程として、ガラス基板の板厚方向の位置を調整する目的で、レーザー変位計（光源波長：６５０ｎｍ）を用いてガラス基板が載置されている加工ステージを調整した。結果として、実施例、比較例のガラス基板とも、ガラス基板の改質領域が形成された位置は設定とおりであり、ガラス基板を位置決めする工程は問題なくできることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明のガラス基板の切断方法は、薄い板厚で、かつ曲げ応力が付与される用途、例えば、デジタルスチルカメラ等の固体撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳ）に用いられるカバーガラスや近赤外線カットフィルタ等の光学ガラスに好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１００…ガラス基板、１１０…透明基板、１２０，１３０…光学薄膜、２００…ガラス基板の切断装置、２１０…テーブル、２１０…ステージ、２２０…駆動機構、２３０…レーザー光照射機構、２４０…光学系、２５０…距離測定系、２６０…制御機構、ＯＬ…光学レンズ、Ｔ１，Ｔ２…テープ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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