(57)【要約】【課題】シリコン基板との熱膨張差による反りを抑制し得る積層ガラス、積層基板を提供するとともに、そのような積層基板の製造方法をも提供する。【解決手段】積層ガラス１０は、赤外線吸収型ガラス２と、赤外線吸収型ガラス２の両面に積層された無アルカリガラス４（４ａ、４ｂ）とを備える積層ガラスであって、無アルカリガラス４（４ａ、４ｂ）の２０℃〜３００℃の平均熱膨張係数が２．３〜４．３ｐｐｍ／℃である。積層ガラスの反りは３００μｍ以下であり、板厚偏差は１０μｍ以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線吸収型ガラスと、当該赤外線吸収型ガラスの両面に積層された無アルカリガラスとを備える積層ガラスであって、
前記無アルカリガラスの２０℃〜３００℃の平均熱膨張係数が２．３〜４．３ｐｐｍ／℃であり、
当該積層ガラスの反りが３００μｍ以下であり、板厚偏差が１０μｍ以下である、ことを特徴とする積層ガラス。
【請求項２】
前記赤外線吸収型ガラスがＣｕＯを含む、請求項１に記載の積層ガラス。
【請求項３】
前記積層ガラスが直径１２ｃｍ〜６０ｃｍの円形である、請求項１または２に記載の積層ガラス。
【請求項４】
前記積層ガラスが長辺が１２ｃｍ〜１２０ｃｍ、短辺が１２ｃｍ〜１００ｃｍの矩形である、請求項１または２に記載の積層ガラス。
【請求項５】
前記積層ガラスの板厚が０．１ｍｍ〜１．２ｍｍである、請求項１から４のいずれか１項に記載の積層ガラス。
【請求項６】
前記積層ガラスがウエハレベルパッケージ用ガラスである、請求項１から５のいずれか１項に記載の積層ガラス。
【請求項７】
前記積層ガラスが、固体撮像素子のカバーガラスである、請求項１から６のいずれか１項に記載の積層ガラス。
【請求項８】
前記赤外線吸収型ガラスの両面に積層された無アルカリガラスが第１の無アルカリガラスおよび第２の無アルカリガラスであり、
前記積層ガラスの少なくとも一方の面に剥離可能な状態で積層された第３の無アルカリガラスを更に備える、請求項１から７のいずれか１項に記載の積層ガラス。
【請求項９】
前記赤外線吸収型ガラスと前記無アルカリガラスとが積層した積層面とは異なる領域にアルカリバリア膜を更に備える、請求項１から７のいずれか１項に記載の積層ガラス。
【請求項１０】
前記アルカリバリア膜が、前記赤外線吸収型ガラスの端面に形成され、前記無アルカリガラスの端面に形成されていない、請求項９に記載の積層ガラス。
【請求項１１】
前記アルカリバリア膜を含む前記赤外線吸収ガラスの外形寸法が、前記無アルカリガラスの外形寸法以下である、請求項９または１０に記載の積層ガラス。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の積層ガラスと、当該積層ガラスに積層されたシリコン基板とを備える積層基板。
【請求項１３】
前記無アルカリガラスの主面と前記シリコン基板の主面が接合されている、請求項１２に記載の積層基板。
【請求項１４】
赤外線吸収型ガラスと当該赤外線吸収型ガラスの両面に積層された無アルカリガラスとを備える積層ガラスと、シリコン基板とを積層して積層基板を製造する製造方法であって、
１）前記積層ガラスと前記シリコン基板を積層する積層工程と、
２）前記積層ガラスまたは前記シリコン基板のいずれか一方を薄型化する薄型化工程と、
３）前記積層ガラスまたは前記シリコン基板のいずれか他方を薄型化する薄型化工程と、を備え、
前記１）から前記３）のいずれか一つの工程の後の前記積層基板の反り量が１．５ｍｍ以下である、ことを特徴とする製造方法。
【請求項１５】
前記１）の工程の後の前記積層基板の反り量が１．５ｍｍ以下となるように、前記積層ガラスの平均熱膨張係数を予め調整しておく、請求項１４に記載の製造方法。
【請求項１６】
前記２）および前記３）の工程の後の前記積層基板の反り量が１．５ｍｍ以内となるように、前記積層ガラスの平均熱膨張係数を予め調整しておく、請求項１４または請求項１５に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層ガラス、積層基板および積層基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子を用いた撮像装置（代表的にはカメラモジュール）には、赤外線を透過・遮断する光学フィルタ（例えば赤外線吸収型ガラス）が用いられている。例えば、可視光を透過し赤外光を遮断する感度補正用光学フィルタなどが挙げられる。例えば、特許文献１は、透明基板と、透明基板の少なくとも一方の主面に設けられた近赤外線吸収層とを備えた近赤外線カットフィルタを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０３０６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
撮像装置の小型化、低背化が要求されるにともない、撮像装置における光学部品の薄型化や部品点数削減が求められている。撮像装置を小型化する手段として、固体撮像素子と、光学フィルタと、を一体化する検討がなされている。
【０００５】
固体撮像素子は、１〜４μｍ□サイズの画素で、数十万〜数百万個２次元配列されたＣＭＯＳやＣＣＤ構造の光検出器アレイを有する。さらに、固体撮像素子は、カラー画像生成のため光検出器の入射側に画素毎、ＲＧＢモザイクカラーフィルタを有し、その上に、画素毎に入射光を光検出器の受光面に集光する樹脂マイクロレンズを有する。
【０００６】
例えば、固体撮像素子と赤外線吸収型ガラスを一体化する場合、赤外線吸収型ガラスの小片を個々に一体化する工程を経ると生産性が低い。これに対し、シリコン基板の状態で、ＲＧＢモザイクカラーフィルタと樹脂マイクロレンズを固体撮像素子毎に形成する基板プロセスの一環として、基板（ウエハ）状態の赤外線吸収型ガラスを一体化すると生産性が向上できる。
【０００７】
シリコン基板に赤外線吸収型ガラスを構成するガラス基板を貼合する場合、接着層として熱可塑性樹脂が用いられることが多い。この場合、高温でシリコン基板とガラス基板が接着されるが、高温で固着したガラス基板とシリコン基板を冷却する際、ガラス基板とシリコン基板との間での熱膨張係数の差があると、ガラス基板、シリコン基板それぞれに応力が発生する。その結果、シリコン基板および赤外線吸収型ガラスに機械的な歪が生じて得られる積層基板に反りが生ずる恐れがある。また、積層基板製造プロセスにて不具合が生じたり、赤外線吸収型ガラスに光学的な歪が生じる恐れがある。
【０００８】
また、カバーガラスにＲＧＢモザイクカラーフィルタを形成する場合、カラーフィルタと光検出器アレイとのパターンずれが起きることが懸念される。特に、近年、生産性の向上のためシリコン基板のサイズが直径２００ｍｍを超えるようになってきており、より熱膨張係数のミスマッチによる機械的な歪、あるいはそれによる光学的な歪が大きくなる懸念があった。
【０００９】
本発明は、シリコン基板との熱膨張差による反りを抑制し得る積層ガラス、積層基板を提供する。また、そのような積層基板の製造方法をも提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の積層ガラスは、赤外線吸収型ガラスと、当該赤外線吸収型ガラスの両面に積層された無アルカリガラスとを備える積層ガラスであって、前記無アルカリガラスの２０℃〜３００℃の平均熱膨張係数が２．３〜４．３ｐｐｍ／℃であり、当該積層ガラスの反りが３００μｍ以下であり、板厚偏差が１０μｍ以下である。
【００１１】
本発明の積層基板は、上述の積層ガラスと、当該積層ガラスに積層されたシリコン基板とを備える。
【００１２】
本発明の積層基板の製造方法は、赤外線吸収型ガラスと当該赤外線吸収型ガラスの両面に積層された無アルカリガラスとを備える積層ガラスと、シリコン基板とを積層して積層基板を製造する製造方法であって、１）前記積層ガラスと前記シリコン基板を積層する積層工程と、２）前記積層ガラスまたは前記シリコン基板のいずれか一方を薄型化する薄型化工程と、３）前記積層ガラスまたは前記シリコン基板のいずれか他方を薄型化する薄型化工程と、を備え、前記１）から前記３）のいずれか一つの工程の後の前記積層基板の反り量が１．５ｍｍ以下である、製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、シリコン基板に積層される積層ガラスの反り等を一定以下に抑えることにより、積層基板の反りを効果的に抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の積層ガラスおよび積層基板を示す断面図である。
【図２】図２は、積層基板を搬送する方法および搬送対象である積層基板の種々の形態を示す図であり、（ａ）は、ロボットアームがウエハ（シリコン基板）を搬送する状況を示す概念図であり、（ｂ）は、実施形態の積層基板を示す断面図であり、（ｃ）は、さらに厚みを増した無アルカリガラスを用いた実施形態の積層基板を示す断面図であり、（ｄ）は、剥離可能な第２の無アルカリガラスを用いた実施形態の積層基板を示す断面図である。
【図３】図３は、アルカリバリア膜の変形例を示す断面図であり、（ａ）は、アルカリバリア膜が積層ガラスの端面の全体に形成された例であり、（ｂ）は、アルカリバリア膜が赤外線吸収型ガラスの端面に形成された例であり、（ｃ）は、アルカリバリア膜を含む赤外線吸収ガラスの外形寸法が、無アルカリガラスの外形寸法以下に設定された例の断面図である。
【図４】図４は、ウエハレベルパッケージを完成する製造プロセスにおけるウエハの断面図を示し、（ａ）は、工程（１）を示す断面図であり、（ｂ）は工程（２）を示す断面図であり、（ｃ）は工程（３）を示す断面図である。
【図５】図５は、積層基板に反り補正膜を設けた例の断面図であり、（ａ）は、反り補正膜が積層ガラスとシリコン基板との間に設けられた例の断面図であり、（ｂ）は、反り補正膜が積層ガラスが設けられていないシリコン基板の一面に設けられた例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を用いて、本発明に係る積層ガラス、積層基板および半導体素子の製造方法の具体的な実施の形態について詳述する。本発明の一実施形態である積層ガラスの用途は特に限定されないが、例えば、赤外線を遮断し可視光線を選択的に透過する赤外線カットフィルタ等に適用される。尚、本明細書において、「成分Ｘを０％含む」とは、成分Ｘを意図的に含めないことを表し、製造上不可避的に混入した不純物としては含んでよいものとする。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態の積層ガラスおよび積層基板を示す断面図である。積層基板１００は、積層ガラス１０と、積層ガラス１０に積層されたシリコン基板２０とを含む。本構成において、シリコン基板２０は半導体素子としての機能を奏する部分である。積層ガラス１０は、シリコン基板２０が有する半導体素子としての機能に、更に付加的な機能、具体的には光学フィルタとしての機能を付与する役割を果たす。
【００１７】
本実施形態の積層基板１００は、例えば、半導体素子の一種である、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサの如き固体撮像素子の製造に利用される。すなわち、個々の素子片に分割される前の複数の固体撮像素子が、ウエハとしてのシリコン基板２０に形成されている。そしてウエハの状態で、光学フィルタとしての機能を有する積層ガラス１０がシリコン基板２０に貼付される。その後、ウエハが個々の素子片にダイシング装置を用いて分割されることにより、固体撮像素子が製造される。このような製造方法は、予め分割された複数の固体撮像素子に個別に光学フィルタを貼り付ける方法より生産性が高い。
【００１８】
このようなシリコン基板のウエハ状態（レベル）で、素子のパッケージの最終工程まで処理して素子を完成すること、または素子のパッケージは、一般的にウエハレベルパッケージ（ＷＬＰ；Wafer Level Package）と呼ばれる。本実施形態においては、積層基板１００がウエハレベルパッケージ、積層ガラス１０が、ウエハレベルパッケージ用ガラスということができる。また、積層ガラス１０はシリコン基板２０をカバーしており、固体撮像素子のカバーガラスとして利用されるものでもある。
【００１９】
積層ガラス１０は、赤外線吸収型ガラス２および赤外線吸収型ガラス２の両面に積層された無アルカリガラス４（４ａ、４ｂ）とを備える。すなわち、赤外線吸収型ガラス２の一方の面には、第１の無アルカリガラス４ａが、例えば図示せぬ接着層を介して接着した状態で設けられている。また、赤外線吸収型ガラス２の他方の面には、第２の無アルカリガラス４ｂが、例えば図示せぬ接着層を介して接着した状態で設けられている。すなわち、本実施形態の光学フィルタとしての機能を有する積層ガラス１０は、赤外線を遮断し可視光線を選択的に透過する赤外線カットフィルタとして機能する。
【００２０】
積層ガラス１０は、２０℃〜３００℃の平均熱膨張係数が２．３〜４．３ｐｐｍ／℃である。シリコン基板２０の２０℃〜３００℃の平均熱膨張係数は、約３．３ｐｐｍ／℃程度であり、積層ガラス１０とシリコン基板２０との熱膨張係数の差が小さいため、後述する製造工程中の熱処理工程で、積層ガラス１０とシリコン基板２０に発生する残留応力歪を小さくすることができる。積層ガラス１０の２０℃〜３００℃の平均熱膨張係数は、より好ましくは２．８〜３．８ｐｐｍ／℃に設定される。
【００２１】
また、積層ガラス１０の反りは３００μｍ以下である。反りは、ＳＥＭＩ規格のＢＯＷ（ＭＦ５３４）またはＷＡＲＰ（ＭＦ６５７、ＭＦ１３９０）を用いて、凸面または凹面を識別したうえで計算に準ずる。一定の反りの場合はＢＯＷを用いればよく、うねりが存在する場合はＷＡＲＰを用いればよい。積層ガラス１０の反りが大きいと、シリコン基板２０と重ね合わせたときの全体の反りが大きくなり、後述する製造工程中の搬送工程等で不良が生じ得る。積層ガラス１０の反りが３００μｍ以下に設定されることにより、このような不良を抑制することができる。
【００２２】
ＢＯＷは、吸着固定しない状態の基板で、ある指定された基準面から基板中心面の距離で表される。基準面側を凹面とし、凹面と反対側の面を凸面とする。基準面は、ウエハの板厚中心線で決定される。
【００２３】
ＷＡＲＰは、吸着固定しない状態の基板で、ある指定された基準面に対して、基準面と基板中心面との距離の最大値と最小値の差で表される。基準面は最小自乗法により決定され、その最大値と最小値の差が最小となるように基板中心面を設定する。最大値が存在する側を凸面とし、最小値が存在する面を凹面とする。
【００２４】
また、積層ガラス１０の板厚偏差（板厚のむら）、ＴＴＶ（Total Thickness Variation）は、１０μｍ以下である。ＴＴＶは、ＳＥＭＩ規格（ＭＦ５３３−１１０９）の定義および計算に準じており、平坦なチャック面に基板裏面を吸着固定した状態の基板で、基板裏面からの最高点の距離から最低点の距離を差し引いた値である。積層ガラス１０のＴＴＶが大きいと、シリコン基板２０等他の部材との間に空気などの泡が入るおそれがあり、画像の乱れ、ノイズの原因となり得る。また、斜めから入射する光の特性に関する斜入射特性が劣化する恐れがある。フレアとゴースト（画像ノイズ）が増える恐れもある。積層ガラス１０のＴＴＶが１０μｍ以下に設定されることにより、このような不良を抑制することができる。
【００２５】
各成分の含有量、および合計含有量は、特にこだわらない限り酸化物基準のモル％（ｍｏｌ％）表示とする。
赤外線吸収型ガラス２としては、硫リン酸塩系ガラス、フツリン酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラス等からなるガラス板が挙げられる。特に、ＣｕＯを含有した硫リン酸塩系ガラス、フツリン酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラスが好ましく用いられる。本実施形態では、ＣｕＯを含有したリン酸塩系ガラスを用いている。
【００２６】
ＣｕＯは、赤外線吸収のための必須成分である。ガラス（以下の％表示は、赤外線吸収型ガラス２の成分の含有量に関する）の厚みが薄い場合でも赤外線を吸収するためには、０．１％以上が好ましく、０．２％以上がより好ましく、０．３％以上がさらに好ましく、０．５％以上が最も好ましい。可視域透過率を低下させないために、１５％以下が好ましく、１４．５％以下がより好ましく、１４％以下がさらに好ましく、１３．５％以下が最も好ましい。
【００２７】
Ｐ２Ｏ５は、ガラスを形成する主成分（ガラス形成酸化物）であって、破壊靱性を向上させると共に、可視領域の透過率を向上させ赤外領域のカット性高めるための必須成分であり、５０％以上が好ましく、５２％以上がより好ましく、さらに好ましくは５５％以上である。過剰である場合にはガラスが不安定になって液相温度が高くなると共に、耐候性が低下するため、好ましくは７５％以下であり、より好ましくは７３％以下であり、さらに好ましくは７０％以下である。
【００２８】
Ａｌ２Ｏ３は、破壊靱性を向上させ、耐候性を高めるための必須成分であり、５％以上が好ましく、７％以上がより好ましく、９％以上がさらに好ましい。ガラスが不安定になると共に、分光特性が低下することを抑制するためには、２２％以下が好ましく、２０％以下がより好ましく、１８％以下がさらに好ましい。
【００２９】
Ｌｉ２ＯとＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏのうち少なくとも１種は、ガラスの溶融温度を低くすると共に、ガラスを軟化させるための必須成分である。これら合計の含有量（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）は、０．５％以上が好ましく、１％以上がより好ましく、１．５％以上がさらに好ましい。破壊靱性の低下を防ぐためには、２０％以下が好ましく、１８％以下がより好ましく、１６％以下がさらに好ましい。
【００３０】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯのうちの少なくとも１種は、ガラスの破壊靱性を高くするための必須成分である。これら合計の含有量（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）は、０．１％以上が好ましく、１％以上がより好ましく、１．５％以上がさらに好ましい。赤外線吸収の低下やガラス強度の低下を防ぐためには、２５％以下が好ましく、２３％以下がより好ましく、２１％以下がさらに好ましい。"
【００３１】
その他の成分として、硝酸塩化合物や硫酸塩化合物を、酸化剤あるいは清澄剤として添加することができる。
【００３２】
赤外線吸収型ガラス２の厚みは、２ｍｍ以下であることが好ましく、０．０３〜１．５ｍｍの範囲内であることがより好ましく、０．０３〜１．０ｍｍの範囲内であることがさらに好ましく、０．０５〜０．５ｍｍの範囲内であることが特に好ましい。赤外線吸収型ガラス２の厚みが薄すぎると、赤外線吸収性能が不十分となる場合がある。赤外線吸収型ガラス２の厚みが厚すぎると、可視光透過率が低下する場合がある。
【００３３】
無アルカリガラス４（４ａ、４ｂ）は、赤外線吸収型ガラス２のカバーガラスとして機能する。ＳｉＯ２は、ガラス（以下の％表示は、無アルカリガラス４の成分の含有量に関する）の主成分である。ＳｉＯ２の含有量は、ガラスの耐熱性を高め、耐候性を高め、機械的衝撃に対して傷つきにくくする等のため、好ましくは５０％以上であり、５５％以上がより好ましく、６０％以上がさらに好ましく、６５％以上がよりさらに好ましい。ガラス製造時の粘性を下げるためにＳｉＯ２の含有量は、好ましくは８５％以下であり、８０％以下がより好ましく、７５％以下がさらに好ましく、７０％以下がよりさらに好ましい。
【００３４】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの耐熱性を高め、耐候性を高める等のため、好ましくは０．１％以上であり、１％以上がより好ましく、２％以上がさらに好ましく、４％以上がよりさらに好ましく、５％以上がよりさらに好ましく、８％以上が特に好ましい。ガラス製造時の粘性を下げ、失透を抑制するためにＡｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは２５％以下であり、２２％以下がより好ましく、２０％以下がさらに好ましく、１６％以下がよりさらに好ましい。
【００３５】
Ｂ２Ｏ３は、ガラス原料の溶融を促進し、機械的特性や耐候性を向上させる成分であるため、０．１％以上含有することが好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量は、より好ましくは１％以上、さらに好ましくは２％以上、よりさらに好ましくは４％以上である。一方、揮発による脈理（ｒｅａｍ）の生成、炉壁の侵食等の不都合が生じないために好ましくは２０％以下であり、１７％以下がより好ましく、１５％以下がさらに好ましい。
【００３６】
ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３および、Ｂ２Ｏ３は、いずれも必須成分である。これらの合計の含有量（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）は、波長２５００〜３５００ｎｍにおける赤外線透過率を高め、ガラスの耐熱性を高め、耐候性を高め、機械的衝撃に対して傷つきにくくするのに有用であり、好ましくは８０％以上、より好ましくは８３％以上である。これらの合計含有量（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）は、ガラス製造時の粘性を下げ、失透を抑制するために９７％以下が好ましく、９５％以下がより好ましい。
【００３７】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯおよび、ＺｎＯは、ガラス原料の溶融を促進し、熱膨張係数、粘性等を調整するのに有用な成分であり、いずれか１種以上を含有できる。これらの合計の含有量（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）は、好ましくは１％以上、より好ましくは２％以上、さらに好ましくは３％以上である。これらの合計含有量（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）は、波長２５００〜３５００ｎｍにおける赤外線透過率を高め、熱膨張係数を低く抑え、失透を抑制するために好ましくは２０％以下であり、１８％以下がより好ましい。
【００３８】
ＭｇＯは、ガラス溶解時の粘性を下げ、溶解を促進する作用があり、比重を低減させ、ガラスに傷をつきにくくする等のために含有できる。
【００３９】
ＣａＯは、ガラス原料の溶融を促進し、また粘性や熱膨張係数を調整する等のために含有できる。ＣａＯの含有量は、失透を抑制するために１０％以下が好ましく、８％以下がより好ましい。
【００４０】
ＳｒＯは、ガラス溶解時の粘性を下げる等のために含有できる。ＳｒＯの含有量は、失透を抑制するために１０％以下が好ましく、８％以下がより好ましく、６％以下がさらに好ましい。
【００４１】
ＢａＯは、ガラス溶解時の粘性を下げる等のために含有できる。ＢａＯの含有量は、失透を抑制するために１０％以下が好ましく、８％以下がより好ましく、５％以下がさらに好ましく、２％以下が最も好ましく、１％以下がさらに最も好ましい。
【００４２】
ＺｎＯは、ガラス溶解時の粘性を下げる等のために含有できる。ＺｎＯの含有量は、失透を抑制するために１０％以下が好ましく、８％以下がより好ましく、５％以下がさらに好ましく、２％以下が特に好ましい。ガラス板の成形にフロート法を採用する場合には、フロートバスで還元されやすいため、ＺｎＯを実質的に含有しないことが好ましい。本発明においてＺｎＯを実質的に含有しないとは０．１５％以下を意味する。
【００４３】
Ｂ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯおよび、ＺｎＯの合計の含有量（Ｂ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）は、ガラス原料の溶融を促進し、熱膨張係数、粘性等を調整するのに有用であり、３％以上が好ましい。より好ましくは８％以上、さらに好ましくは１１％以上、よりさらに好ましくは１３％以上、最も好ましくは１７％以上である。これらの合計含有量（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）は、波長２５００〜３５００ｎｍにおける赤外線透過率を高め、熱膨張係数を低く抑え、失透を抑制するために２５％が好ましく、２３％以下がより好ましい。
【００４４】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯおよび、ＺｎＯの合計の含有量に対するＭｇＯの含有量の比（ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ））は、ガラスを傷つきにくくするのに有用であり、０．４以上が好ましく、０．５以上がより好ましく、０．６以上がさらに好ましく、０．７以上がよりさらに好ましく、最も好ましくは０．８以上である。ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）は、失透を抑制するために１以下が好ましい。
【００４５】
ＺｒＯ２は、ガラス板の硬度を向上し、歪点を高くする等のために含有できる。ＺｒＯ２の含有量は、失透を抑制するために５％以下が好ましく、２％以下がより好ましい。
【００４６】
清澄剤として用いたＳＯ３を含んでもよい。この場合、ＳＯ３の含有量は、０％超０．５％以下が好ましく、０．３％以下がより好ましく、０．２％以下がさらに好ましく、０．１％以下が特に好ましい。
【００４７】
酸化剤および清澄剤として用いたＳｂ２Ｏ３またはＡｓ２Ｏ３を含んでもよい。この場合、Ｓｂ２Ｏ３またはＡｓ２Ｏ３の含有量は、０〜０．５％が好ましく、０．２％以下がより好ましく、０．１％以下がさらに好ましく、実質的に含有しないことが特に好ましい。本発明においてこれらを実質的に含有しないとは０．１％未満を意味する。
【００４８】
酸化剤および清澄剤として用いたＳｎＯ２を含んでもよい。この場合、ＳｎＯ２の含有量は、０〜０．５％が好ましく、０．４％以下がより好ましく、０．３％以下がさらに好ましい。
【００４９】
ガラスの溶解を容易にするためにＰｂＯを１％以下含んでもよい。但し環境負荷を考慮すると実質的に含有しないことが好ましい。本発明においてＰｂＯを実質的に含有しないとは０．１５％以下を意味する。
【００５０】
着色成分となるＴｉＯ２、ＣｏＯ、Ｖ２Ｏ５、ＭｎＯ等を実質的に含まないことが好ましい。ＴｉＯ２、ＣｏＯ、Ｖ２Ｏ５、ＭｎＯ等を実質的に含まなければ、可視光透過率の低下が抑えられる。かかる着色成分の含有量は、０〜０．０５％が好ましく、０．０２％以下がより好ましく、０．０１％以下がさらに好ましく、５０ｐｐｍ未満が最も好ましい。
【００５１】
光学フィルタとしての積層ガラス１０を、固体撮像素子デバイス等に用いる場合、ガラスから放出するα線やβ線を少なくすることが求められており、無アルカリガラス４（４ａ、４ｂ）は、α線放出量が０．０１ｃ／ｃｍ２・ｈｒ以下であるガラスであることが好ましい。したがって、α線やβ線の放出量を抑えるため、無アルカリガラス中に含まれるウランやトリウムがｐｐｂレベルで少ないことが好ましい。
【００５２】
無アルカリガラス４（４ａ、４ｂ）のそれぞれの厚みは、１ｍｍ以下であることが好ましく、０．０３〜０．５ｍｍの範囲内であることがより好ましく、０．０５〜０．４ｍｍの範囲内であることがさらに好ましく、０．０７〜０．３ｍｍの範囲内であることが特に好ましい。無アルカリガラス４（４ａ、４ｂ）のそれぞれの厚みが薄すぎると、接着剤を用いて赤外線吸収型ガラス２と貼り合わせる際に無アルカリガラス４（４ａ、４ｂ）は、が破損しやすく、積層ガラス１０の耐湿性が低下する場合がある。無アルカリガラス４（４ａ、４ｂ）のそれぞれの厚みが厚すぎると、光学的設計上、光学的な厚みの変化が大きく不具合が生じやすくなる。また、デバイスの薄型化が困難となる。
【００５３】
積層ガラス１０を、シリコン基板２０が構成する半導体素子等に用いる場合、厚みをできるだけ薄くすることが望まれている。このような観点から、無アルカリガラス４（４ａ、４ｂ）のそれぞれの厚みは、できるだけ薄いことが好ましい。
【００５４】
赤外線吸収型ガラス２と無アルカリガラス４（４ａ、４ｂ）を貼り合わせる接着剤は、例えば、アクリル系またはエポキシ系の紫外線硬化型樹脂または熱硬化型樹脂から形成することができる。
【００５５】
アクリル系またはエポキシ系の紫外線硬化型樹脂及び熱硬化型樹脂としては、硬化体が無色透明であり、光学的等方性を有するものであれば良く、管理が容易な一液性の硬化樹脂を用いることができ、具体的には、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート等を用いることができる。
【００５６】
接着剤である接着剤層のそれぞれの厚みは、１０μｍ以下であることが好ましく、１〜１０μｍの範囲内であることがより好ましく、２〜８μｍの範囲内であることがさらに好ましく、２〜５μｍの範囲内であることが特に好ましい。接着剤層のそれぞれの厚みが薄すぎると、温度変化が生じた場合、無アルカリガラス４（４ａ、４ｂ）と赤外線吸収型ガラス２の熱膨張差によって発生する応力を緩和できなくなり、赤外線吸収型ガラス２に応力が集中し割れが生じたり、無アルカリガラス４（４ａ、４ｂ）が赤外線吸収型ガラス２から剥離しやすくなる。接着剤層のそれぞれの厚みが厚すぎると、接着剤の厚みのばらつきを制御することが困難になりがちなため、積層ガラスのＴＴＶが悪化するおそれがあり、また、外力が加わった場合、接着剤層からの凝集破壊に繋がるおそれがある。
【００５７】
本実施形態の積層ガラス１０は、接着剤層を用いて、赤外線吸収型ガラス２に、無アルカリガラス４（４ａ、４ｂ）を接着させ、接着剤層を必要に応じて紫外線硬化または熱硬化させることにより製造することができる。
【００５８】
本実施形態の積層ガラス１０では、無アルカリガラス４（４ａ、４ｂ）、接着剤層を用いて、赤外線吸収型ガラス２の上に設けているので、赤外線吸収型ガラス２に水分などが吸収されるのを抑制することができる。このため、耐湿性をも改善することができる。
【００５９】
また、本実施形態の積層ガラス１０においては、赤外線吸収型ガラス２と無アルカリガラス４（４ａ、４ｂ）とが積層した積層面とは異なる領域に、アルカリバリア膜６が形成されており、赤外線吸収型ガラス２からアルカリ成分が移動して、シリコン基板２０等に悪影響を与えるのを抑制している。アルカリバリア膜６の詳細については後述する。
【００６０】
また、積層ガラス１０が平面視で円形形状の場合、好ましくは直径が１２ｃｍ〜６０ｃｍであり、同サイズであるウエハに適用される。また、積層ガラス１０が平面視で矩形形状の場合、好ましくは長辺が１２ｃｍ〜１２０ｃｍ、短辺が１２ｃｍ〜１００ｃｍであり、同サイズであるウエハに適用される。
【００６１】
積層ガラス１０の板厚は、例えば０．１ｍｍ〜１．２ｍｍに設定されることが好ましく、０．２ｍｍ〜１．２ｍｍに設定されることがより好ましい。これにより、シリコン基板２０と重ね合わせたときの全体の反りを抑えることができる。
【００６２】
積層基板１００は、積層ガラス１０と、当該積層ガラス１０に積層されたシリコン基板２０とから構成される。例えば積層ガラス１０の主面とシリコン基板２０の主面同士が接合され、積層基板１００が構成される。すなわち、積層ガラス１０は、シリコン基板２０と、例えば接着層を介して面接合した状態で積層される。図２は、積層基板１００を搬送する方法および搬送対象である積層基板１００の種々の形態を示す図である。
【００６３】
図２（ａ）は、ロボットアーム２００がウエハ（シリコン基板２０）を搬送する状況を示す概念図である。近年のウエハ、薄型化に伴い自重で撓むことが多く、搬送を困難なものにしている。さらに薄型化が求められる場合にはウエハを研磨するが、この場合にはウエハを支持する支持基板を予めウエハに貼合わせておかないと、搬送は困難である。
【００６４】
図２（ｂ）は、本発明の一実施形態の積層基板１００を示す断面図であり、積層基板１００では、ウエハであるシリコン基板２０に積層ガラス１０が積層されており、全体の剛性が増している。したがって、ウエハの搬送においては、積層ガラス１０を支持基板として活用し、積層基板１００を搬送することが可能となる。 
【００６５】
図２（ｃ）は、さらに厚みを増した第１の無アルカリガラス４ａを用いた実施形態の積層基板１００を示す断面図である。図２（ｂ）の積層ガラス１０を用いても剛性が足りず、撓みが許容できない場合は、より厚い第１の無アルカリガラス４ａを用いた、より厚い積層ガラス１０を支持基板として使用し、搬送後に厚い第１の無アルカリガラス４ａを研磨して薄型化を達成することができる。 
【００６６】
図２（ｄ）は、剥離可能な第３の無アルカリガラス４ｃを用いた実施形態の積層基板１００を示す。本実施形態では、積層ガラス１０の少なくとも一方の面、本実施形態では第１の無アルカリガラス４ａに剥離可能な状態で積層された第３の無アルカリガラス４ｃを備える。この第３の無アルカリガラス４ｃは搬送後に剥離される。剥離可能な第３の無アルカリガラス４ｃを積層することで、支持基板としての積層ガラス１０に厚みを持たせて搬送を容易にし、かつ研磨の手間を省くことが可能となる。
【００６７】
次にアルカリバリア膜６について説明する。ナトリウムなどのアルカリ成分を含む赤外光吸収型ガラス２を使用する場合、積層ガラス１０をシリコン基板２０と接着した場合に、アルカリ成分が赤外光吸収型ガラス２から漏れ出すことがある。特にナトリウムは移動度が高いためシリコン基板２０に付着（転写）しやすく、シリコン基板２０を腐食して酸化物層のリーク電流を増大させるなどの不具合を招くおそれがある。
【００６８】
図３は、アルカリバリア膜６の変形例を示す。上述した様に、本実施形態の積層ガラス１０は、赤外線吸収型ガラス２と無アルカリガラス４（４ａ、４ｂ）とが積層した積層面とは異なる領域に形成されたアルカリバリア膜６を更に備えている。これにより、赤外吸収型ガラス２の周囲を無アルカリガラス４（４ａ、４ｂ）と、アルカリバリア膜６が覆うため、赤外線吸収型ガラス２からアルカリ成分が移動して、シリコン基板２０等に悪影響を与えるのを抑制している。
【００６９】
図３（ａ）は、アルカリバリア膜６の構成の一例であり、アルカリバリア膜６が、積層ガラス１０の端面の全体に形成されている。積層ガラス１０の端面は、赤外線吸収型ガラス２と無アルカリガラス４（４ａ、４ｂ）とが積層した積層面Ｓ１とは異なる領域である。アルカリバリア膜６がこのような領域に形成されることにより、赤外線吸収型ガラス２からアルカリ成分が外側へ移動するのを抑制することができる。アルカリバリア膜６は、アルカリ成分が、シリコン基板２０等他の部材に悪影響を与えるのを抑制している。
【００７０】
図３（ｂ）は、アルカリバリア膜６の構成の他の例であり、アルカリバリア膜６が、積層ガラス１０の端面の全体ではなく、赤外線吸収型ガラス２の端面に形成され、無アルカリガラス４（４ａ、４ｂ）の端面に形成されていない。このような構成によっても、赤外線吸収型ガラス２からアルカリ成分が外側へ移動するのを抑制することができる。
【００７１】
図３（ｃ）は、アルカリバリア膜６の構成のさらに他の例であり、アルカリバリア膜６が、積層ガラス１０の端面の全体ではなく、赤外線吸収型ガラス２の端面に形成され、無アルカリガラス４（４ａ、４ｂ）の端面に形成されていない。また、アルカリバリア膜６は、図３（ｂ）のように積層ガラス１０の端面から突出しておらず、破線Ｆで示すように、アルカリバリア膜６と、無アルカリガラス４（４ａ、４ｂ）の端面とが同一面上に存在する。アルカリバリア膜６は平面視で赤外線吸収型ガラス２の外側に形成されているが、アルカリバリア膜６を含む赤外線吸収ガラス２の外形寸法が、無アルカリガラス４（４ａ、４ｂ）の外形寸法以下に設定されている。
【００７２】
図３（ｃ）の構成によっても、赤外線吸収型ガラス２からアルカリ成分が外側へ移動するのを抑制することができる。また、製造工程において積層基板１００が移動する際、センサが積層基板１００の端部（べベル）を監視して位置を検出することが多く、図３（ｃ）のように、アルカリバリア膜６が積層ガラス１０（積層基板１００）の外周より内側にある構造が好ましい。また、液や異物の付着防止の観点からは、端面が連続した一つの面であることが好ましい。
【００７３】
アルカリバリア膜６は公知の方法により作成することができる。アルカリバリア膜６の代表例には、無機材料膜と有機材料膜の二種類が存在する。無機材料膜の材質には、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸窒化ケイ素（Ｓｉ４Ｏ５Ｎ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）の群から選ばれる少なくとも一種が選択可能である。無機材料膜の材質を用いたアルカリバリア膜６の形成方法には、例えばスパッタ法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、蒸着法、ゾルゲル法、原子層堆積法（ＡＬＤ;Atomic Layer Deposition法）等が存在する。
【００７４】
有機材料膜の材質には、例えばゼオライトなどの陽イオン交換物質を含有させた接着剤が存在する。この接着剤を塗布や、積層などしてアルカリバリア膜６が形成される。これらの膜の厚みは効果を持続させたい期間を考慮して適宜設計することができる。特にシリコン基板と積層させ、熱プロセスを通過する際にはアルカリ成分の移動度はさらに高くなることを考慮して厚みを設計することが好ましい。
【００７５】
図４はウエハレベルパッケージを完成する製造プロセス、すなわち積層基板１００を製造する方法における各工程における、ウエハの断面図を示す。図４（ａ）は、少なくとも積層ガラス１０とシリコン基板２０を積層する積層工程を含む工程（１）を示す。最初にウエハの各構成部材を積層し、一体化する。この際、所定の接着剤を用いて、例えば２５０℃の雰囲気の温度下で積層した後、４０℃まで雰囲気の温度を下げる。ここで、温度変化による反りを一定量以下に抑えることが重要である。本実施形態では、図２（ｄ）に示したように、第３の無アルカリガラス４ｃが積層ガラス１０に設けられており、積層ガラス１０の剛性を確保している。そして、第３の無アルカリガラス４ｃとは反対側の面に位置する第２の無アルカリガラス４ｂの主面がシリコン基板２０の主面と接合される。          
【００７６】
図４（ｂ）は工程（２）を示し、ウエハの薄型化のため、シリコン基板２０を研磨して薄くする。いわばシリコン基板２０の薄型化工程を示す。シリコン基板２０が薄型化されたため、応力のバランスが変化するが、応力による反りを一定量以下に抑えることが重要である。
【００７７】
図４（ｃ）は工程（３）を示し、支持基板として用いた積層ガラス１０の一部である第３の無アルカリガラス４ｃを剥離する。いわば積層ガラス１０の薄型化工程を示す。第３の無アルカリガラス４ｃが無くなったため、応力のバランスが変化するが、応力による反りを一定量以下に備えることが重要である。尚、図２（ｃ）に示したように、第３の無アルカリガラス４ｃを設ける代わりに、厚い第１の無アルカリガラス４ａを用いた場合は、第１の無アルカリガラス４ａを研磨して薄型化する。これにより、図１に示したような積層基板１００が完成する。尚、工程（２）と工程（３）の順序は逆でもよい。
【００７８】
少なくとも上記工程（１）を経た後の積層基板１００の反り量が１．５ｍｍ以下となるように、積層ガラス１０の平均熱膨張係数を予め調整しておくことで、適切な程度に反りを抑えた積層基板１００が得られる。上述した様に、製造プロセスにおける温度変化や応力のバランス変化を制御することにより、ウエハの反りを抑制することが可能となる。上記工程（２）および（３）を経た後の積層基板１００の反り量が１．５ｍｍ以下となるように、積層ガラス１０の平均熱膨張係数を予め調整することがより好ましい。積層基板１００の反り量を１．５ｍｍ以下に抑えることで、プロセス流動面での不良が起こりにくくなるため好ましい。
【００７９】
ウエハの如き積層体の反りを生じさせる主な要因としては、各層の板厚、各層の熱膨張係数、各層のヤング率、各層のポアソン比がある。これらの要因の中でも板厚、熱膨張係数は比較的制御が容易であり、特に積層ガラス１０の平均熱膨張係数を制御しつつ、予め調整しておくことで、適切な程度に反りを抑えた積層基板１００が得られる。積層ガラス１０については、好ましくは２０℃〜３００℃の平均熱膨張係数が２．３〜４．３ｐｐｍ／℃となるものが選ばれる。
【００８０】
尚、図５に示すように、更に反りを正確に制御するために、予め積層基板１００に反り補正膜３０を設けても良い。図５（ａ）の例では、反り補正膜３０は積層ガラス１０とシリコン基板２０との間に設けられ、図５（ｂ）の例では、反り補正膜３０は積層ガラス１０が設けられていないシリコン基板２０の一面に設けられている。反り補正膜３０は、たとえば、ＳｉＯ２、ＴＥＯＳ，ＳｉＮ、ＳｉＣ、などの無機膜から形成され、光照射面に形成される場合には透明膜として形成される。
【００８１】
本発明によれば、反りを抑えた積層ガラスとシリコン基板の積層基板を得ることができるため、シリコン基板を半導体ウエハの状態のままで最終工程まで処理を行う、いわゆるウエハレベルパッケージ（ＷＬＰ；Wafer Level Package）の製造に特に好ましく用いられる。
【００８２】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【実施例】
【００８３】
以下、例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例に限定されない。例１〜３は実施例、例４〜６は比較例である。
【００８４】
図４に示した製造プロセスにおいて、各工程における反り量を求めた。反り量は、有限要素法による構造解析により求めた。各工程時の反り量を表１に示す。表１には、各構成部材の厚さ（μｍ）、熱膨張係数（ｐｐｍ／℃）（各工程のプロセス温度範囲内での平均熱膨張係数）をあわせて示す。各構成部材は、図４に示した無アルカリガラス４ｃ、無アルカリガラス４ａ、赤外線吸収型ガラス２、無アルカリガラス４ｂ、シリコン基板２０である。
【００８５】
【表１】
2018188336.tif 000003
【００８６】
各例で用いた赤外線吸収型ガラス２のガラス組成を表２に示す。例１〜６で用いた例以外に、本発明に用いることが可能な赤外線吸収ガラスのガラス組成を参考例として示す。
【００８７】
【表２】
2018188336.tif 000004
【００８８】
各例で用いた無アルカリガラス４ａ、４ｂ、４ｃのガラス組成を表３に示す。なお、例１〜６で用いた例以外に、本発明に用いることが可能な無アルカリガラスのガラス組成を参考例として示す。
【００８９】
【表３】
2018188336.tif 000005
【００９０】
例１〜３は、各工程における反り量が１．５ｍｍ以下であった。例４〜６は、工程（２）および／または工程（３）における反り量が１．５ｍｍを超えていた。例１〜３は、プロセス流動の面で好ましい反り量を保てることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明によれば反り等の少ない積層ガラスを用いて、反りを抑制した積層基板が提供され、そのような積層基板の製造方法をも提供される。
【符号の説明】
【００９２】
２：赤外線吸収型ガラス
４（４ａ、４ｂ、４ｃ）：無アルカリガラス
６：アルカリバリア膜
１０：積層ガラス
２０：シリコン基板
１００：積層基板
【図１】
2018188336.tif 000006
【図２】
2018188336.tif 000007
【図３】
2018188336.tif 000008
【図４】
2018188336.tif 000009
【図５】
2018188336.tif 000010