光学用カバーガラスの製造方法及び光学用カバーガラス
【課題】平板部と枠部とで囲まれた凹部をウェットエッチングで形成する際、アンダーカットの発生を小さくすることで、段差部のエッチングダレに起因する光ノイズを可及的に小さくし、これにより小型実装が可能な光学用カバーガラスを提供すること。
【解決手段】平板部とその下面縁部に一体的に構成された枠部とを備え、前記平板部と前記枠部とで囲まれた凹部をウェットエッチングで形成する、光学用カバーガラスの製造方法であって、前記ウェットエッチングは、前記凹部を形成する箇所以外にレジストを形成するレジスト形成工程と、エッチング液を接触させることにより非レジスト部をエッチングするエッチング工程とからなる化学研磨処理を複数回繰り返すものであり、少なくとも最後の化学研磨処理後に前記レジスト形成工程にて形成されたレジストを除去するレジスト除去工程を行うことを特徴とする光学用カバーガラスの製造方法である。
【解決手段】平板部とその下面縁部に一体的に構成された枠部とを備え、前記平板部と前記枠部とで囲まれた凹部をウェットエッチングで形成する、光学用カバーガラスの製造方法であって、前記ウェットエッチングは、前記凹部を形成する箇所以外にレジストを形成するレジスト形成工程と、エッチング液を接触させることにより非レジスト部をエッチングするエッチング工程とからなる化学研磨処理を複数回繰り返すものであり、少なくとも最後の化学研磨処理後に前記レジスト形成工程にて形成されたレジストを除去するレジスト除去工程を行うことを特徴とする光学用カバーガラスの製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子の前面に取り付けられる固体撮像素子パッケージ用カバーガラス、フォトセンサや距離センサの受発光部用カバーガラス等、光半導体素子の透光窓として使用される光学用カバーガラスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を搭載するデジタルスチルカメラやビデオカメラの小型化及び低価格化が急激に進展し、これに伴って搭載されるカメラモジュールをはじめとする光学機能部品も小型化が要求されている。また、これに限らず光半導体素子を備えた各種センサも同様に小型化が進展している。
【０００３】
小型実装を目的とした固体撮像装置については、特開平７−２０２１５２号公報（特許文献１）に示す構成が提案されている。これは、固体撮像素子チップ上の受光エリアのみに、透明部材からなる平板部とその下面縁部に一体的に形成された枠部とで構成された気密封止部により、気密封止を行うものである。これにより、固体撮像素子を収納したパッケージの開口部に平板状のカバーガラスを接着する従来構成と比較し、固体撮像装置の小型化が可能であるとされている。
また、同じく小型等を目的としたセンサーチップについて、特開２００６−１２８６５５号（特許文献２）に示す構成が提案されている。これには、回廊形状の凸部を一方の面に一体的に有する保護材が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２０２１５２号公報
【特許文献２】特開２００６−１２８６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ガラスなどの板状透明部材に気密封止部となる凹部を設けて平板部と枠部とが一体構成のカバーガラスを形成する場合、カバーガラスの透光面は光半導体素子に到達する光に影響を及ぼさないよう加工表面を平滑とする必要があり、その加工手段としてウェットエッチングを用いることが考えられる。
しかしながら、上記提案されたカバーガラス（保護材）について、凹部をウェットエッチングする際には、次のような課題がある。
本発明者は、ガラスからなる板状透明部材に対し、ウェットエッチングにより凹部を形成したところ、加工部と非加工部との境界である凹部外周の段差部にエッチングダレが発生した。そして、このエッチングダレが、光半導体素子に入射する光に悪影響を及ぼすものであることを確認した。エッチングダレは、エッチング工程においてレジストの真下にエッチングが進行するアンダーカットと呼ばれるものであり、凹部外周の段差部が凹部の底面から枠部の平坦面まで曲面形状で立ち上がる状態となる。そして、カバーガラスに光が入射する際、カバーガラスの前面から入射した光がこのエッチングダレにより意図しない方向に反射し、ノイズとして素子に入り込むおそれがある。また、エッチングダレが発生する部分は、エッチング工程においてエッチング液が滞留しやすい箇所であり、反応生成物が排出されず加工面に再付着することで表面が凹凸状態となり、これも光を乱反射させる要因となる。
【０００６】
これに対しエッチングダレの影響を小さくするため、凹部外周の段差部（エッチングダレ）と光半導体素子との距離を離すことが考えられるが、その場合カバーガラスの外形寸法を大きくする必要があり、小型実装が達成できなくなるおそれがある。また、凹部外周にエッチングダレが存在することで、固体撮像素子チップとの接合面である枠部の平坦部の幅が小さくなるため、この幅を確保するためカバーガラスの外形寸法を大きくする必要が生じ、同様に小型実装が達成できなくなるおそれがある。
特許文献１には、凹部の具体的な加工方法が記載されていない。特許文献２には、凹部の形成方法としていくつかの手段が開示されているものの、ウェットエッチングを用いた場合の上記課題やこれを解決するための具体的な加工方法等について一切の記載がない。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、平板部と枠部とを一体構成とした光学用カバーガラスにおいて凹部をウェットエッチングにて形成する際、アンダーカットの発生を極力小さくすることで、段差部のエッチングダレに起因する光ノイズを可及的に小さくし、これにより小型実装が可能な光学用カバー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】
【０００８】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、ウェットエッチングの方法を工夫することで、アンダーカットの発生を小さくすることができることを見出した。
すなわち、本発明の光学用カバーガラスの製造方法は、平板部とその下面縁部に一体的に構成された枠部とを備え、前記平板部と前記枠部とで囲まれた凹部をウェットエッチングで形成する、光学用カバーガラスの製造方法であって、前記ウェットエッチングは、前記凹部を形成する箇所以外にレジストを形成するレジスト形成工程と、エッチング液を接触させることにより非レジスト部をエッチングするエッチング工程とからなる化学研磨処理を複数回繰り返すものであり、少なくとも最後の化学研磨処理後に前記レジスト形成工程にて形成されたレジストを除去するレジスト除去工程を行うことを特徴とする。
また、前記レジスト形成工程は、２回目以降において前記エッチング工程にて形成されたアンダーカットを含めてレジストを形成することを特徴とする。
また、最後の化学研磨処理以外の少なくともいずれか１つ以上の化学研磨処理後にレジスト除去工程を行うことを特徴とする。
また、最後の化学研磨処理以外の全ての化学研磨処理後にレジスト除去工程を行うことを特徴とする。
また、本発明の光学用カバーガラスは、平板部とその下面縁部に一体的に構成された枠部とを備え、前記平板部と前記枠部とで囲まれた凹部がウェットエッチングで形成された光学用カバーガラスであって、前記凹部の底面と前記枠部の平坦面とをつなぐ段差部の板面方向寸法（Ａ）と凹部の深さ方向寸法（Ｄ）とが、０．７＜Ａ／Ｄ＜１の関係であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、平板部と枠部とで囲まれた凹部をウェットエッチングで形成する際、アンダーカットの発生を小さくできるため、段差部のエッチングダレに起因する光ノイズを可及的に小さくでき、これにより小型実装が可能な光学用カバーガラスを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る光学用カバーガラスの実施形態の平面図及び断面図である。
【図２】平板状部材に対し凹部をウェットエッチングにて形成した場合の加工部の断面拡大図である。
【図３】本発明に係る光学用カバーガラスの製造方法の一実施形態のフロー図である。
【図４】従来の製造方法のウェットエッチングにより生じたアンダーカットを示す模式図である。
【図５】本発明に係る光学用カバーガラスの製造方法の一実施形態であり、２回目以降のレジスト形成工程を示す図である。
【図６】本発明の製造方法の一実施形態によりエッチング工程を複数回行った際に生じたアンダーカットを示す模式図である。
【図７】本発明の光学用カバーガラスの製造方法によって複数の凹部を形成した平板状部材を示す図である。
【図８】実施例の製法で凹部を形成したガラスの凹部外周の段差部の断面写真である。
【図９】比較例の製法で凹部を形成したガラスの凹部外周の段差部の断面写真である。
【図１０】本発明に係る光学用カバーガラスの製造方法の他の実施形態のフロー図である。
【図１１】本発明の製造方法の他の実施形態によりエッチング工程を複数回行った際に生じたアンダーカットを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明に係る光学用カバーガラスの実施形態について説明する。図１は、本発明の光学用カバーガラス１を固体撮像素子チップ３に取り付けた場合の実施形態の（ａ）平面図及び（ｂ）断面図である。
光学用カバーガラス１は、図１に示すとおり矩形板状の外観形状であって、光を透光する平板部１ｂと、その下面縁部に固体撮像素子チップなどとの接合部となる枠部１ａとが一体的に構成されたものである。前記枠部１ａは、前記平板部１ｂの下面縁部の全周にわたり形成されており、固体撮像素子チップと枠部１ａとが接合されることで、前記平板部１ｂと前記枠部１ａとで囲まれた凹部１ｃは、固体撮像素子チップ上に設けられた受光部である固体撮像素子に対応する領域を被覆し気密封止部を形成する。
【００１２】
平板部１ｂと枠部１ａとは一体的に構成され、平板部１ｂと枠部１ａとで囲まれた凹部１ｃは、平板状部材をウェットエッチングすることで形成される。つまり、平板状部材に凹部１ｃを形成することで、枠部１ａが同時に形成されることを意味する。ここで、枠部１ｂの平坦面１ｄは、固体撮像素子チップなどの他部材との接合面であり凹部１ｃの気密封止性を維持するため一定以上の接合幅が必要である。
ウェットエッチングにより平板状部材に凹部を形成すると、凹部の加工底部の平坦面１ｆと枠部の平坦面１ｄとをつなぐ段差部１ｅが曲面形状となるアンダーカット（以降、エッチングダレと称することがある）が生じる。そして、光学用カバーガラス１にエッチングダレが存在すると、光半導体素子への受光状態に悪影響を及ぼす可能性がある。具体的には、光学用カバーガラス１の前面から光が入射すると曲面形状の段差部１ｅにより、入射した光が意図しない方向に反射し、これが光ノイズとして光半導体素子に入り込むおそれがある。
【００１３】
これに対し、本発明の光学用カバーガラス１においては、段差部１ｅの形状を見直すことで、エッチングダレの影響を可及的に小さくできる。図２は、ガラスからなる平板状部材にウェットエッチングにて凹部１ｃを形成した光学用カバーガラス１の段差部１ｅ付近の断面拡大図を示したものである。そして、凹部１ｃの底部の平坦面１ｆと枠部の平坦面１ｄとをつなぐ曲面形状の段差部１ｅの板面方向寸法を（Ａ）、凹部の深さ方向寸法を（Ｄ）とした場合、本発明の光学用カバーガラス１における両者の関係は、０．７＜Ａ／Ｄ＜１とすることが特徴である。Ａ／Ｄが０．７以下の場合、段差部１ｅは角度が立った急峻な状態となるものの、形成手段であるウェットエッチングに要するコストが高くなるため好ましくない。また、Ａ／Ｄが１以上の場合、段差部１ｅのエッチングダレが大きく、これに起因する光ノイズが多くなるため好ましくない。また固体撮像素子チップ等の他部材との接合面である枠部の平坦面１ｄの幅が小さくなるため、この幅を確保するため光学用カバーガラス１の外形寸法を大きくする必要が生じるため好ましくない。本発明の光学用カバーガラス１は、段差部１ｅの形状を０．７＜Ａ／Ｄ＜１とすることにより、低コストでエッチングダレの影響を小さくすることができ、光半導体素子を用いた装置に小型実装することが可能となる。
【００１４】
光学用カバーガラス１の平板部１ｂは、凹部１ｃに気密封着される固体撮像素子などの光半導体素子の前面に位置する透光面である。そのため、光学用カバーガラス１は、光透過性が高く均質な材料からなることが好ましい。材料としては、ガラス、石英、サファイア、透明樹脂などが好ましく、特にガラスからなることが好ましい。
ガラスとしては、従来から固体撮像素子パッケージ用カバーガラスとして用いられているホウケイ酸ガラスが高い耐候性及び耐ソラリゼーション性を備えている点から好ましい。光学用カバーガラス１に用いるホウケイ酸ガラスの具体的な組成としては、質量％で、ＳｉＯ２ ５８〜７５％、Ａｌ２Ｏ３ ０．５〜１５％、Ｂ２Ｏ３ ６〜２０％、Ｌｉ２Ｏ ０〜７％、Ｎａ２Ｏ ０〜１５％、Ｋ２Ｏ ０〜１５％（ただし、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ ２〜２０％）、ＺｒＯ ０．０１％未満、ＳｎＯ２ ０〜０．１％、Ｎｂ２Ｏ５ ０〜０．２％、（ただし、ＳｎＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５ ０．００１〜０．２％）、Ｆｅ２Ｏ３ ０．０００１〜０．００５％を含有し、実質的にＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＰｂＯ、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２を含有しないガラスや、質量％で、ＳｉＯ２ ５８〜７５％、Ａｌ２Ｏ３ ０．５〜１５％、Ｂ２Ｏ３ ６〜２０％、Ｌｉ２Ｏ ０〜７％、Ｎａ２Ｏ ０〜１５％、Ｋ２Ｏ ０〜１５％（ただし、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ ２〜２０％）、ＺｒＯ ０．０１％未満、ＴiＯ２ １〜５％、ＺｎＯ １〜７％を含有し、実質的にＡｓ２Ｏ３を含有しないガラスが好ましい。
【００１５】
また、光学用カバーガラス１の枠部１ｂは、その平坦部１ｄにおいて他部材と接合されるが、他部材がシリコンからなる場合、陽極接合で接合することが好ましい。このようにすることで、接合のために接着剤を用いることなく、ガラスと他部材とを強固に接合することが可能となる。このように陽極接合が可能な光学用カバーガラス１の具体的な組成としては、実質的にＮａ２Ｏを含有せず、かつモル％表示で、実質的に、ＳｉＯ２ ５６〜７０％、Ａｌ２Ｏ３ ７〜１７％、Ｌｉ２Ｏ ４〜８％、ＭｇＯ １〜１１％、ＺｎＯ ４〜１２％、Ｌｉ２Ｏ＋ＭｇＯ＋ＺｎＯ １４〜２３％、Ｂ２Ｏ３ ０〜９％及びＣａＯ＋ＢａＯ ０〜３％の範囲からなるガラスや、モル％表示で、実質的に、ＳｉＯ２ ５４〜６８％、Ａｌ２Ｏ３ ８〜１８％、Ｂ２Ｏ３ ２〜８％、ＭｇＯ １〜１１％、ＣａＯ ０〜３％、ＢａＯ ０〜３％、ＺｎＯ ７〜１５％、Ｎａ２Ｏ ０．５〜４％、Ｋ２Ｏ ０〜４％、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ ０．５〜６％からなり、室温から３００℃までの範囲における平均熱膨張係数が、２５〜４０×１０−７／℃の範囲であるガラスが好ましい。
【００１６】
また、光半導体素子としてＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子を用いる場合、これら固体撮像素子は、可視領域から１１００ｎｍ付近の近赤外領域にわたる分光感度を有しており、デジタルスチルカメラに用いる場合、そのままでは良好な色再現性を得ることができないので、赤外線を吸収する近赤外線カットフィルタを用いる必要がある。本発明の光学用カバーガラスとして、赤外線を吸収する特定の物質が添加された近赤外線カットフィルタガラスを用いることにより、カバーガラスと近赤外線カットフィルタガラスの両者の機能を１つの部材で兼用することができるため、固体撮像装置の低コスト化が可能となる。光学用カバーガラス１に用いる近赤外線カットフィルタガラスの具体的な組成としては、モル％で、Ｐ２Ｏ５ １５〜４０％、Ａｌ２Ｏ３ １５〜３０％、ＳｉＯ２ ０〜１５％、Ｂ２Ｏ３ ０〜２０％、 Ｌｉ２Ｏ ０〜１５％、Ｎａ２Ｏ ０〜２５％、Ｋ２Ｏ ０〜２５％、ただし、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ １５〜４０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯ １〜３５％、ＣｕＯ ０．１〜１５％、を含有するリン酸塩系ガラスが好ましい。
【００１７】
また、光半導体素子としてＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子を用いる場合、これら固体撮像素子は、カバーガラスから放出されるα線により、ソフトエラーを生じるため、カバーガラスから放出するα線量を厳密に管理する必要がある。本発明の光学用カバーガラス１は、上記に挙げたガラス組成系全てにおいて、ガラスからのα線放出量は、０．０５ｃ／ｃｍ２・ｈ未満が好ましく、０．００５ｃ／ｃｍ２・ｈ未満が一層好ましく、０．０００２ｃ／ｃｍ２・ｈ未満がより一層好ましい。このようなガラスを得るため、ガラス原料において放射性同位元素の含有量が少ない高純度なガラス原料（例えば、Ｕの含有量が１０ｐｐｂ以下であり、かつＴｈの含有量が２０ｐｐｂ以下）を利用する。好ましくは、何れの原料においても、α線放出量が０．１ｃ／ｃｍ２・ｈ以下である。このようなガラス原料を調合してガラス原料調合物とすると、最終的にＵの含有量が１０ｐｐｂ以下であり、Ｔｈの含有量が２０ｐｐｂ以下で、さらにα線放出量が０．０５ｃ／ｃｍ２・ｈ未満のガラスを得ることができる。
【００１８】
次に、本発明に係る光学用カバーガラスの製造方法について説明する。図３は、本発明の光学用カバーガラスの製造方法の加工工程の一実施形態を示すフロー図である。本発明の光学用カバーガラスの製造方法は、平板部とその下面縁部に一体的に構成された枠部とを備え、前記平板部と前記枠部とで囲まれた凹部をウェットエッチングで形成するものであり、前記ウェットエッチングは、前記凹部を形成する箇所以外にレジストを形成するレジスト形成工程と、エッチング液を接触させることにより非レジスト部をエッチングするエッチング工程とからなる化学研磨処理を複数回繰り返すものであり、少なくとも最後の化学研磨処理後に前記レジスト形成工程にて形成されたレジストを除去するレジスト除去工程を行うものである。
【００１９】
レジスト形成工程は図３（ａ）〜（ｂ）及び（ｄ）〜（ｅ）に示すとおり、ガラスなどからなる平板状部材の透光面となる表面に、エッチング工程にて凹部を形成する前準備として、エッチング加工しない箇所を保護するレジストを形成する工程である。具体的には、平板状部材の被加工表面にレジストを塗布する。そして、平板状部材の凹部を形成しない箇所にレジストが残るよう露光し、現像する。なお、本発明の光学用カバーガラスに用いるガラスなどからなる平板状部材は、透光面となる表面が光学研磨されたものであることが好ましい。
【００２０】
エッチング工程は図３（ｃ）及び（ｆ）に示すとおり、ウェットエッチングにより凹部を形成する工程である。エッチング工程においては、１回のエッチング工程で最終的な加工深さまで加工しない。例えば凹部を形成する化学研磨処理において、２回のエッチング工程を行う場合は、１回目のエッチング工程で最終的な加工深さの半分の量を加工し、２回目のエッチング工程にて残り半分を加工する。エッチング工程に用いるエッチング液は、材料により最適なものを用いることが好ましいが、例えばガラスからなる平板状部材の場合、フッ酸や塩酸、硫酸などを適宜含む酸性水溶液を用いる。
【００２１】
レジスト除去工程は図３（ｇ）に示すとおり、エッチング工程を終えた平板状部材を剥離液に浸漬することでレジストを除去する工程である。
【００２２】
本発明の光学用カバーガラスの製造方法においては、上記レジスト形成工程とレジスト形成工程後に行われるエッチング工程とを化学研磨処理と定義し、この化学研磨処理を複数回繰り返すものであり、少なくとも最後の化学研磨処理後に前記レジスト形成工程にて形成されたレジストを除去するレジスト除去工程を行うことに特徴を有する。図３に示す実施形態においては、（ａ）〜（ｃ）が１回目の化学研磨処理であり、（ｄ）〜（ｆ）が２回目の化学研磨処理である。また、（ｆ）の工程終了後に、再度（ｄ）〜（ｆ）を３回目の化学研磨処理として行うこともできる。
【００２３】
本発明の光学用カバーガラスの製造方法において、化学研磨処理を複数回繰り返す理由は、エッチング工程により形成される凹部外周の段差部に生じるエッチングダレを可及的に小さくするためである。
ガラスなど非晶質材料をウェットエッチングすると、エッチングは等方的に進行するため、図４に示すようにレジスト５の真下に回り込むようにエッチングが進行するアンダーカット４と呼ばれる現象が発生する。エッチングダレはこのアンダーカットによるものである。
本発明者はアンダーカットを小さくする手段について検討したところ、エッチング工程にて発生したアンダーカットに対してレジストを形成した上で再度エッチング工程を行った場合、従来の１回で最終的な加工深さまでエッチング加工した場合と比較してアンダーカットが小さくなることを見出した。つまり図５に示すとおり、１回目のエッチング工程にて生じたアンダーカットに対し（ａ）、次のレジスト形成工程にて、アンダーカットに対してレジストを形成することで（ｂ）、２回目のエッチング工程にて生じるアンダーカットを小さくできる（ｃ）。図４に、従来１回で最終的な加工深さまでエッチングした場合のアンダーカットを示す。そして図６に、１回目のエッチング工程により生じたアンダーカットと２回目のエッチング工程により生じたアンダーカットを示す。これらを対比すると、化学研磨処理を複数回繰り返すほど、エッチングダレは小さくなり光学用カバーガラスとしては好適なものが得られることがわかる。なお、光学用カバーガラスの製造方法としては、化学研磨処理が４回以上となると製造コストが高くなるため、得られる効果と経済性の観点から化学研磨処理は３回以下が好ましい。
【００２４】
本発明の光学用カバーガラスの製造方法において、少なくとも最後の化学研磨処理後に前記レジスト形成工程にて形成されたレジストを除去するレジスト除去工程を行う理由は、最後の化学研磨処理後のレジスト除去工程以外のレジスト除去工程は省略することが可能であり、これにより低コストでのウェットエッチングが可能となるためである。
また、最後の化学研磨処理以外の化学研磨処理後のレジスト除去工程を行わないことにより、２回目以降の化学研磨処理のレジスト形成工程において、枠部１ａの平坦面１ｄとアンダーカット４との境界部分である角部１ｇのレジスト膜厚を確実に確保することができる。これにより、前記角部１ｇの直線性がより良くなる。
具体的には、２回目以降の化学研磨処理後にレジストを形成すると、枠部１ａの平坦面１ｄ上のレジストが底部１ｃの平坦部１ｆに流れ込むため、レジスト液などの条件によっては、特に角部１ｇのレジスト膜厚が薄くなり、必要なレジスト膜厚が確保できないことがある。レジスト膜厚が薄くなると、エッチング工程において、この膜厚が薄い箇所にエッチング液が染み込み、本来エッチング加工すべきでない角部１ｇが局部的にエッチングされ、この部分の直線性が悪化するおそれがある。最後の化学研磨処理以外の化学研磨処理後のレジスト除去工程を省略することで、図１１に示すように既に形成されたレジストの上にさらにレジストを形成することになるため、角部１ｇに形成されるレジストは膜厚が薄くなるおそれがなく、上記エッチング液の染み込みが起こり難い。なお、角部１ｇの直線性とは、光学用カバーガラスを平面視した際に角部１ｇが直線状に形成されているかをいう。直前の化学研磨処理にてレジスト除去工程を行った上で、角部１ｇのレジスト膜厚を十分に確保しようとすると、平坦部１ｆのレジスト膜厚が所望を超える膜厚となり、露光時の精度が低下し、平坦部１ｆ外周の直線性が悪化するおそれがある。
レジスト除去工程は、省略することにより上記効果があるものの、最後の化学研磨処理以外の少なくともいずれか１つ以上の化学研磨処理後、もしくは最後の化学研磨処理以外の全ての化学研磨処理後に行ってもよい。化学研磨処理後にレジスト除去工程を行わない場合、前述のとおり既に形成されたレジストの上にさらにレジストを形成することになる。この場合、レジスト形成工程において、特にアンダーカットに形成するレジストの膜厚が大きくなることで露光不良や気泡混入など問題が発生するおそれがある。そのため、適宜のタイミングでレジスト除去工程を行うことで、上記問題が起こり難く、レジスト形成を確実に行うことができる。
図１０は、本発明の光学用カバーガラスの製造方法の他の実施形態を示すフロー図である。この実施形態は、レジスト除去工程を全ての化学研磨処理後に行う点で、図３に示す実施形態と相違する。具体的には、図１０において、化学研磨処理を２回行う場合は、（ａ）〜（ｃ）が１回目の化学研磨処理であり、その後にレジスト除去工程（ｄ）を行う。また、（ｅ）〜（ｇ）が２回目の化学研磨処理であり、その後にレジスト除去工程（ｈ）を行う。また、化学研磨処理を３回行う場合は、（ｅ）〜（ｇ）が２回目の化学研磨処理であり、レジスト除去工程（ｈ）を行った後に、（ｅ）〜（ｇ）を３回目の化学研磨処理として、次いでレジスト除去工程（ｈ）を行う。
その他の実施形態としては、３回の化学研磨処理を行う場合は、１回目と３回目の化学研磨処理工程後にレジスト除去工程を行う、２回目と３回目の化学研磨処理工程後にレジスト除去工程を行うことも可能である。
【００２５】
本発明の光学用カバーガラスの製造方法において、図７に示すように前記化学研磨処理を用いて１枚の平板状部材に複数の凹部を形成することが可能である。複数の凹部が形成された平板状部材を複数の光半導体素子が設けられた光半導体素子チップ（基板）に接合し、平板状部材と光半導体素子チップが一体となった状態で小片に切断する。このようにすることで、光学用カバーガラスと固体撮像素子チップとの位置決め等を個別に行う必要がなく、効率的に固体撮像装置などの組み立てが可能となる。
その他、複数の凹部が形成された平板状部材を単体の光学用カバーガラスに切断した後、それを光半導体素子チップ（基板）に個別に接合することも可能である。
【００２６】
次に、本発明の光学用カバーガラス及び製造方法の実施例及び比較例について説明する。実施例及び比較例では、平板状部材として、外形寸法１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ１ｍｍのホウケイ酸ガラス（ＡＧＣテクノグラス社製、ＦＰ−１ガラス）を適用した。この板状ガラスに、縦１０個、横１０個に配列した合計１００個の凹部（大きさ６ｍｍ×５ｍｍ、深さ０．４ｍｍ）をウェットエッチングにて形成する。
【実施例】
【００２７】
実施例における凹部の形成方法として、図１０に示すフロー図において、化学研磨処理とレジスト除去工程を各２回ずつ（（ａ）〜（ｈ）のプロセス）行った。レジスト形成工程においては、レジストとして厚膜用ポジ型フォトレジスト（ＰＭＥＲ Ｐ−ＬＡ９００、東京応化工業社製）を膜厚５０μｍ程度塗布し、エッチング加工を行う箇所のみレジストが除去できるよう露光、現像した。次いで、主成分としてフッ酸を５〜１０質量％含有する酸性水溶液からなるエッチング液を用い、０．２ｍｍの深さまでエッチング加工した。次いで、剥離液（ＰＭＥＲ 剥離液ＰＳ、東京応化工業社製）に浸漬することでレジストを除去し洗浄を行った後、再度レジストを塗布し、マスクを形成した。２回目のレジスト形成工程において、１回目のエッチング工程にて形成された凹部の段差部のアンダーカットにもレジストを塗布・形成するようにした。そして、前述のエッチング液を用い、さらに０．２ｍｍ（１回目のエッチング工程との合計で０．４ｍｍ）の深さまでエッチング加工した。そして、レジストを除去して洗浄を行い、凹部が形成された光学用カバーガラスを得た。
【比較例】
【００２８】
比較例における凹部の形成方法として、図１０に示すフロー図のうち、化学研磨処理とレジスト除去工程を各１回ずつ（（ａ）〜（ｄ）のプロセス）行った。レジスト形成工程は、実施例と同様の方法で行い、実施例と同様のエッチング液を用い、０．４ｍｍの深さまでエッチング加工した。次いで、実施例と同様の剥離液に浸漬することでレジストを除去し洗浄を行い、凹部が形成された光学用カバーガラスを得た。
【００２９】
実施例及び比較例の製造方法にて得られた凹部が形成されたガラスをダイシング装置にて小片に切断し、エッチングにて形成された凹部外周の段差部の形成状態がわかるよう断面を写真撮影を行った。図８に実施例の製法で凹部を形成したガラスの断面写真、図９に比較例の製法で凹部を形成したガラスの断面写真を示す。
これら断面写真より実施例及び比較例のガラスの凹部の底部の平坦面と枠部の平坦面とをつなぐ段差部の板面方向寸法（Ａ）と凹部の深さ方向寸法（Ｄ）及び、Ａ／Ｄの関係を調べた。
実施例：Ａ ０．３９ｍｍ、Ｄ ０．４０ｍｍ、Ａ／Ｄ ０．９７５
比較例：Ａ ０．６１ｍｍ、Ｄ ０．４０ｍｍ、Ａ／Ｄ １．５２５
この結果及び断面写真より、Ａ／Ｄが１以上である比較例のガラスは、アンダーカットの影響によりエッチングダレが大きいのに対し、Ａ／Ｄが１未満である実施例のガラスはアンダーカットの影響が最小限に抑えられていることにより、段差部が急峻な角度に形成されていることがわかる。
実施例の光学用カバーガラスの製造方法及び光学用カバーガラスによれば、これらを光半導体素子のカバーガラスとして用いた場合、凹部外周の段差部による光の乱反射等を起こさず、小型実装が可能となる。
【００３０】
また、他の実施例における凹部の形成方法として、図３に示すフロー図において化学研磨処理を２回とレジスト除去工程を１回（（ａ）〜（ｇ）のプロセス）行った。レジスト形成工程等の各工程は、前述の実施例と同様の方法で行った。この実施例で得られたガラスは、角部１ｇが局部的にエッチングされることはなく、角部１ｇの直線性に問題はなかった。また、凹部の深さ方向寸法（Ｄ）を０．４ｍｍまで加工した際、ガラスの凹部の底部の平坦面と枠部の平坦面とをつなぐ段差部の板面方向寸法（Ａ）と凹部の深さ方向寸法（Ｄ）及び、Ａ／Ｄの関係は、前述の実施例とほぼ同等であった。
【００３１】
上記においては、光半導体素子として固体撮像素子を用いた場合について説明したが、本発明の光学用カバーガラスはこれに限らず、フォトセンサや距離センサの受発光部用カバーガラス、カメラなどの撮像装置のファインダー部の保護ガラス、その他の用途に好適に用いることができる。
また、光学用カバーガラスの外形形状や凹部形状は、実施例で示した矩形状に限らず、円形や多角形状など、光半導体素子や取り付け部の形状に合わせた適宜の形状や寸法にすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明によれば、凹部の段差部に起因する光ノイズを可及的に小さくでき、これにより小型実装が可能な光学用カバーガラスを提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００３３】
１…光学用カバーガラス、１ａ…枠部、１ｂ…平板部、１ｃ…凹部、１ｄ…枠部の平坦面、１ｅ…段差部、１ｆ…底部の平坦面、１ｇ…角部、２…固体撮像素子、３…固体撮像素子チップ、４…アンダーカット（エッチングダレ）、５…レジスト、１０…固体撮像装置、１００…複数の凹部が形成された平板状部材。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子の前面に取り付けられる固体撮像素子パッケージ用カバーガラス、フォトセンサや距離センサの受発光部用カバーガラス等、光半導体素子の透光窓として使用される光学用カバーガラスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を搭載するデジタルスチルカメラやビデオカメラの小型化及び低価格化が急激に進展し、これに伴って搭載されるカメラモジュールをはじめとする光学機能部品も小型化が要求されている。また、これに限らず光半導体素子を備えた各種センサも同様に小型化が進展している。
【０００３】
小型実装を目的とした固体撮像装置については、特開平７−２０２１５２号公報（特許文献１）に示す構成が提案されている。これは、固体撮像素子チップ上の受光エリアのみに、透明部材からなる平板部とその下面縁部に一体的に形成された枠部とで構成された気密封止部により、気密封止を行うものである。これにより、固体撮像素子を収納したパッケージの開口部に平板状のカバーガラスを接着する従来構成と比較し、固体撮像装置の小型化が可能であるとされている。
また、同じく小型等を目的としたセンサーチップについて、特開２００６−１２８６５５号（特許文献２）に示す構成が提案されている。これには、回廊形状の凸部を一方の面に一体的に有する保護材が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２０２１５２号公報
【特許文献２】特開２００６−１２８６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ガラスなどの板状透明部材に気密封止部となる凹部を設けて平板部と枠部とが一体構成のカバーガラスを形成する場合、カバーガラスの透光面は光半導体素子に到達する光に影響を及ぼさないよう加工表面を平滑とする必要があり、その加工手段としてウェットエッチングを用いることが考えられる。
しかしながら、上記提案されたカバーガラス（保護材）について、凹部をウェットエッチングする際には、次のような課題がある。
本発明者は、ガラスからなる板状透明部材に対し、ウェットエッチングにより凹部を形成したところ、加工部と非加工部との境界である凹部外周の段差部にエッチングダレが発生した。そして、このエッチングダレが、光半導体素子に入射する光に悪影響を及ぼすものであることを確認した。エッチングダレは、エッチング工程においてレジストの真下にエッチングが進行するアンダーカットと呼ばれるものであり、凹部外周の段差部が凹部の底面から枠部の平坦面まで曲面形状で立ち上がる状態となる。そして、カバーガラスに光が入射する際、カバーガラスの前面から入射した光がこのエッチングダレにより意図しない方向に反射し、ノイズとして素子に入り込むおそれがある。また、エッチングダレが発生する部分は、エッチング工程においてエッチング液が滞留しやすい箇所であり、反応生成物が排出されず加工面に再付着することで表面が凹凸状態となり、これも光を乱反射させる要因となる。
【０００６】
これに対しエッチングダレの影響を小さくするため、凹部外周の段差部（エッチングダレ）と光半導体素子との距離を離すことが考えられるが、その場合カバーガラスの外形寸法を大きくする必要があり、小型実装が達成できなくなるおそれがある。また、凹部外周にエッチングダレが存在することで、固体撮像素子チップとの接合面である枠部の平坦部の幅が小さくなるため、この幅を確保するためカバーガラスの外形寸法を大きくする必要が生じ、同様に小型実装が達成できなくなるおそれがある。
特許文献１には、凹部の具体的な加工方法が記載されていない。特許文献２には、凹部の形成方法としていくつかの手段が開示されているものの、ウェットエッチングを用いた場合の上記課題やこれを解決するための具体的な加工方法等について一切の記載がない。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、平板部と枠部とを一体構成とした光学用カバーガラスにおいて凹部をウェットエッチングにて形成する際、アンダーカットの発生を極力小さくすることで、段差部のエッチングダレに起因する光ノイズを可及的に小さくし、これにより小型実装が可能な光学用カバー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】
【０００８】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、ウェットエッチングの方法を工夫することで、アンダーカットの発生を小さくすることができることを見出した。
すなわち、本発明の光学用カバーガラスの製造方法は、平板部とその下面縁部に一体的に構成された枠部とを備え、前記平板部と前記枠部とで囲まれた凹部をウェットエッチングで形成する、光学用カバーガラスの製造方法であって、前記ウェットエッチングは、前記凹部を形成する箇所以外にレジストを形成するレジスト形成工程と、エッチング液を接触させることにより非レジスト部をエッチングするエッチング工程とからなる化学研磨処理を複数回繰り返すものであり、少なくとも最後の化学研磨処理後に前記レジスト形成工程にて形成されたレジストを除去するレジスト除去工程を行うことを特徴とする。
また、前記レジスト形成工程は、２回目以降において前記エッチング工程にて形成されたアンダーカットを含めてレジストを形成することを特徴とする。
また、最後の化学研磨処理以外の少なくともいずれか１つ以上の化学研磨処理後にレジスト除去工程を行うことを特徴とする。
また、最後の化学研磨処理以外の全ての化学研磨処理後にレジスト除去工程を行うことを特徴とする。
また、本発明の光学用カバーガラスは、平板部とその下面縁部に一体的に構成された枠部とを備え、前記平板部と前記枠部とで囲まれた凹部がウェットエッチングで形成された光学用カバーガラスであって、前記凹部の底面と前記枠部の平坦面とをつなぐ段差部の板面方向寸法（Ａ）と凹部の深さ方向寸法（Ｄ）とが、０．７＜Ａ／Ｄ＜１の関係であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、平板部と枠部とで囲まれた凹部をウェットエッチングで形成する際、アンダーカットの発生を小さくできるため、段差部のエッチングダレに起因する光ノイズを可及的に小さくでき、これにより小型実装が可能な光学用カバーガラスを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る光学用カバーガラスの実施形態の平面図及び断面図である。
【図２】平板状部材に対し凹部をウェットエッチングにて形成した場合の加工部の断面拡大図である。
【図３】本発明に係る光学用カバーガラスの製造方法の一実施形態のフロー図である。
【図４】従来の製造方法のウェットエッチングにより生じたアンダーカットを示す模式図である。
【図５】本発明に係る光学用カバーガラスの製造方法の一実施形態であり、２回目以降のレジスト形成工程を示す図である。
【図６】本発明の製造方法の一実施形態によりエッチング工程を複数回行った際に生じたアンダーカットを示す模式図である。
【図７】本発明の光学用カバーガラスの製造方法によって複数の凹部を形成した平板状部材を示す図である。
【図８】実施例の製法で凹部を形成したガラスの凹部外周の段差部の断面写真である。
【図９】比較例の製法で凹部を形成したガラスの凹部外周の段差部の断面写真である。
【図１０】本発明に係る光学用カバーガラスの製造方法の他の実施形態のフロー図である。
【図１１】本発明の製造方法の他の実施形態によりエッチング工程を複数回行った際に生じたアンダーカットを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明に係る光学用カバーガラスの実施形態について説明する。図１は、本発明の光学用カバーガラス１を固体撮像素子チップ３に取り付けた場合の実施形態の（ａ）平面図及び（ｂ）断面図である。
光学用カバーガラス１は、図１に示すとおり矩形板状の外観形状であって、光を透光する平板部１ｂと、その下面縁部に固体撮像素子チップなどとの接合部となる枠部１ａとが一体的に構成されたものである。前記枠部１ａは、前記平板部１ｂの下面縁部の全周にわたり形成されており、固体撮像素子チップと枠部１ａとが接合されることで、前記平板部１ｂと前記枠部１ａとで囲まれた凹部１ｃは、固体撮像素子チップ上に設けられた受光部である固体撮像素子に対応する領域を被覆し気密封止部を形成する。
【００１２】
平板部１ｂと枠部１ａとは一体的に構成され、平板部１ｂと枠部１ａとで囲まれた凹部１ｃは、平板状部材をウェットエッチングすることで形成される。つまり、平板状部材に凹部１ｃを形成することで、枠部１ａが同時に形成されることを意味する。ここで、枠部１ｂの平坦面１ｄは、固体撮像素子チップなどの他部材との接合面であり凹部１ｃの気密封止性を維持するため一定以上の接合幅が必要である。
ウェットエッチングにより平板状部材に凹部を形成すると、凹部の加工底部の平坦面１ｆと枠部の平坦面１ｄとをつなぐ段差部１ｅが曲面形状となるアンダーカット（以降、エッチングダレと称することがある）が生じる。そして、光学用カバーガラス１にエッチングダレが存在すると、光半導体素子への受光状態に悪影響を及ぼす可能性がある。具体的には、光学用カバーガラス１の前面から光が入射すると曲面形状の段差部１ｅにより、入射した光が意図しない方向に反射し、これが光ノイズとして光半導体素子に入り込むおそれがある。
【００１３】
これに対し、本発明の光学用カバーガラス１においては、段差部１ｅの形状を見直すことで、エッチングダレの影響を可及的に小さくできる。図２は、ガラスからなる平板状部材にウェットエッチングにて凹部１ｃを形成した光学用カバーガラス１の段差部１ｅ付近の断面拡大図を示したものである。そして、凹部１ｃの底部の平坦面１ｆと枠部の平坦面１ｄとをつなぐ曲面形状の段差部１ｅの板面方向寸法を（Ａ）、凹部の深さ方向寸法を（Ｄ）とした場合、本発明の光学用カバーガラス１における両者の関係は、０．７＜Ａ／Ｄ＜１とすることが特徴である。Ａ／Ｄが０．７以下の場合、段差部１ｅは角度が立った急峻な状態となるものの、形成手段であるウェットエッチングに要するコストが高くなるため好ましくない。また、Ａ／Ｄが１以上の場合、段差部１ｅのエッチングダレが大きく、これに起因する光ノイズが多くなるため好ましくない。また固体撮像素子チップ等の他部材との接合面である枠部の平坦面１ｄの幅が小さくなるため、この幅を確保するため光学用カバーガラス１の外形寸法を大きくする必要が生じるため好ましくない。本発明の光学用カバーガラス１は、段差部１ｅの形状を０．７＜Ａ／Ｄ＜１とすることにより、低コストでエッチングダレの影響を小さくすることができ、光半導体素子を用いた装置に小型実装することが可能となる。
【００１４】
光学用カバーガラス１の平板部１ｂは、凹部１ｃに気密封着される固体撮像素子などの光半導体素子の前面に位置する透光面である。そのため、光学用カバーガラス１は、光透過性が高く均質な材料からなることが好ましい。材料としては、ガラス、石英、サファイア、透明樹脂などが好ましく、特にガラスからなることが好ましい。
ガラスとしては、従来から固体撮像素子パッケージ用カバーガラスとして用いられているホウケイ酸ガラスが高い耐候性及び耐ソラリゼーション性を備えている点から好ましい。光学用カバーガラス１に用いるホウケイ酸ガラスの具体的な組成としては、質量％で、ＳｉＯ２ ５８〜７５％、Ａｌ２Ｏ３ ０．５〜１５％、Ｂ２Ｏ３ ６〜２０％、Ｌｉ２Ｏ ０〜７％、Ｎａ２Ｏ ０〜１５％、Ｋ２Ｏ ０〜１５％（ただし、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ ２〜２０％）、ＺｒＯ ０．０１％未満、ＳｎＯ２ ０〜０．１％、Ｎｂ２Ｏ５ ０〜０．２％、（ただし、ＳｎＯ２＋Ｎｂ２Ｏ５ ０．００１〜０．２％）、Ｆｅ２Ｏ３ ０．０００１〜０．００５％を含有し、実質的にＡｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＰｂＯ、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２を含有しないガラスや、質量％で、ＳｉＯ２ ５８〜７５％、Ａｌ２Ｏ３ ０．５〜１５％、Ｂ２Ｏ３ ６〜２０％、Ｌｉ２Ｏ ０〜７％、Ｎａ２Ｏ ０〜１５％、Ｋ２Ｏ ０〜１５％（ただし、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ ２〜２０％）、ＺｒＯ ０．０１％未満、ＴiＯ２ １〜５％、ＺｎＯ １〜７％を含有し、実質的にＡｓ２Ｏ３を含有しないガラスが好ましい。
【００１５】
また、光学用カバーガラス１の枠部１ｂは、その平坦部１ｄにおいて他部材と接合されるが、他部材がシリコンからなる場合、陽極接合で接合することが好ましい。このようにすることで、接合のために接着剤を用いることなく、ガラスと他部材とを強固に接合することが可能となる。このように陽極接合が可能な光学用カバーガラス１の具体的な組成としては、実質的にＮａ２Ｏを含有せず、かつモル％表示で、実質的に、ＳｉＯ２ ５６〜７０％、Ａｌ２Ｏ３ ７〜１７％、Ｌｉ２Ｏ ４〜８％、ＭｇＯ １〜１１％、ＺｎＯ ４〜１２％、Ｌｉ２Ｏ＋ＭｇＯ＋ＺｎＯ １４〜２３％、Ｂ２Ｏ３ ０〜９％及びＣａＯ＋ＢａＯ ０〜３％の範囲からなるガラスや、モル％表示で、実質的に、ＳｉＯ２ ５４〜６８％、Ａｌ２Ｏ３ ８〜１８％、Ｂ２Ｏ３ ２〜８％、ＭｇＯ １〜１１％、ＣａＯ ０〜３％、ＢａＯ ０〜３％、ＺｎＯ ７〜１５％、Ｎａ２Ｏ ０．５〜４％、Ｋ２Ｏ ０〜４％、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ ０．５〜６％からなり、室温から３００℃までの範囲における平均熱膨張係数が、２５〜４０×１０−７／℃の範囲であるガラスが好ましい。
【００１６】
また、光半導体素子としてＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子を用いる場合、これら固体撮像素子は、可視領域から１１００ｎｍ付近の近赤外領域にわたる分光感度を有しており、デジタルスチルカメラに用いる場合、そのままでは良好な色再現性を得ることができないので、赤外線を吸収する近赤外線カットフィルタを用いる必要がある。本発明の光学用カバーガラスとして、赤外線を吸収する特定の物質が添加された近赤外線カットフィルタガラスを用いることにより、カバーガラスと近赤外線カットフィルタガラスの両者の機能を１つの部材で兼用することができるため、固体撮像装置の低コスト化が可能となる。光学用カバーガラス１に用いる近赤外線カットフィルタガラスの具体的な組成としては、モル％で、Ｐ２Ｏ５ １５〜４０％、Ａｌ２Ｏ３ １５〜３０％、ＳｉＯ２ ０〜１５％、Ｂ２Ｏ３ ０〜２０％、 Ｌｉ２Ｏ ０〜１５％、Ｎａ２Ｏ ０〜２５％、Ｋ２Ｏ ０〜２５％、ただし、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ １５〜４０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＺｎＯ １〜３５％、ＣｕＯ ０．１〜１５％、を含有するリン酸塩系ガラスが好ましい。
【００１７】
また、光半導体素子としてＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子を用いる場合、これら固体撮像素子は、カバーガラスから放出されるα線により、ソフトエラーを生じるため、カバーガラスから放出するα線量を厳密に管理する必要がある。本発明の光学用カバーガラス１は、上記に挙げたガラス組成系全てにおいて、ガラスからのα線放出量は、０．０５ｃ／ｃｍ２・ｈ未満が好ましく、０．００５ｃ／ｃｍ２・ｈ未満が一層好ましく、０．０００２ｃ／ｃｍ２・ｈ未満がより一層好ましい。このようなガラスを得るため、ガラス原料において放射性同位元素の含有量が少ない高純度なガラス原料（例えば、Ｕの含有量が１０ｐｐｂ以下であり、かつＴｈの含有量が２０ｐｐｂ以下）を利用する。好ましくは、何れの原料においても、α線放出量が０．１ｃ／ｃｍ２・ｈ以下である。このようなガラス原料を調合してガラス原料調合物とすると、最終的にＵの含有量が１０ｐｐｂ以下であり、Ｔｈの含有量が２０ｐｐｂ以下で、さらにα線放出量が０．０５ｃ／ｃｍ２・ｈ未満のガラスを得ることができる。
【００１８】
次に、本発明に係る光学用カバーガラスの製造方法について説明する。図３は、本発明の光学用カバーガラスの製造方法の加工工程の一実施形態を示すフロー図である。本発明の光学用カバーガラスの製造方法は、平板部とその下面縁部に一体的に構成された枠部とを備え、前記平板部と前記枠部とで囲まれた凹部をウェットエッチングで形成するものであり、前記ウェットエッチングは、前記凹部を形成する箇所以外にレジストを形成するレジスト形成工程と、エッチング液を接触させることにより非レジスト部をエッチングするエッチング工程とからなる化学研磨処理を複数回繰り返すものであり、少なくとも最後の化学研磨処理後に前記レジスト形成工程にて形成されたレジストを除去するレジスト除去工程を行うものである。
【００１９】
レジスト形成工程は図３（ａ）〜（ｂ）及び（ｄ）〜（ｅ）に示すとおり、ガラスなどからなる平板状部材の透光面となる表面に、エッチング工程にて凹部を形成する前準備として、エッチング加工しない箇所を保護するレジストを形成する工程である。具体的には、平板状部材の被加工表面にレジストを塗布する。そして、平板状部材の凹部を形成しない箇所にレジストが残るよう露光し、現像する。なお、本発明の光学用カバーガラスに用いるガラスなどからなる平板状部材は、透光面となる表面が光学研磨されたものであることが好ましい。
【００２０】
エッチング工程は図３（ｃ）及び（ｆ）に示すとおり、ウェットエッチングにより凹部を形成する工程である。エッチング工程においては、１回のエッチング工程で最終的な加工深さまで加工しない。例えば凹部を形成する化学研磨処理において、２回のエッチング工程を行う場合は、１回目のエッチング工程で最終的な加工深さの半分の量を加工し、２回目のエッチング工程にて残り半分を加工する。エッチング工程に用いるエッチング液は、材料により最適なものを用いることが好ましいが、例えばガラスからなる平板状部材の場合、フッ酸や塩酸、硫酸などを適宜含む酸性水溶液を用いる。
【００２１】
レジスト除去工程は図３（ｇ）に示すとおり、エッチング工程を終えた平板状部材を剥離液に浸漬することでレジストを除去する工程である。
【００２２】
本発明の光学用カバーガラスの製造方法においては、上記レジスト形成工程とレジスト形成工程後に行われるエッチング工程とを化学研磨処理と定義し、この化学研磨処理を複数回繰り返すものであり、少なくとも最後の化学研磨処理後に前記レジスト形成工程にて形成されたレジストを除去するレジスト除去工程を行うことに特徴を有する。図３に示す実施形態においては、（ａ）〜（ｃ）が１回目の化学研磨処理であり、（ｄ）〜（ｆ）が２回目の化学研磨処理である。また、（ｆ）の工程終了後に、再度（ｄ）〜（ｆ）を３回目の化学研磨処理として行うこともできる。
【００２３】
本発明の光学用カバーガラスの製造方法において、化学研磨処理を複数回繰り返す理由は、エッチング工程により形成される凹部外周の段差部に生じるエッチングダレを可及的に小さくするためである。
ガラスなど非晶質材料をウェットエッチングすると、エッチングは等方的に進行するため、図４に示すようにレジスト５の真下に回り込むようにエッチングが進行するアンダーカット４と呼ばれる現象が発生する。エッチングダレはこのアンダーカットによるものである。
本発明者はアンダーカットを小さくする手段について検討したところ、エッチング工程にて発生したアンダーカットに対してレジストを形成した上で再度エッチング工程を行った場合、従来の１回で最終的な加工深さまでエッチング加工した場合と比較してアンダーカットが小さくなることを見出した。つまり図５に示すとおり、１回目のエッチング工程にて生じたアンダーカットに対し（ａ）、次のレジスト形成工程にて、アンダーカットに対してレジストを形成することで（ｂ）、２回目のエッチング工程にて生じるアンダーカットを小さくできる（ｃ）。図４に、従来１回で最終的な加工深さまでエッチングした場合のアンダーカットを示す。そして図６に、１回目のエッチング工程により生じたアンダーカットと２回目のエッチング工程により生じたアンダーカットを示す。これらを対比すると、化学研磨処理を複数回繰り返すほど、エッチングダレは小さくなり光学用カバーガラスとしては好適なものが得られることがわかる。なお、光学用カバーガラスの製造方法としては、化学研磨処理が４回以上となると製造コストが高くなるため、得られる効果と経済性の観点から化学研磨処理は３回以下が好ましい。
【００２４】
本発明の光学用カバーガラスの製造方法において、少なくとも最後の化学研磨処理後に前記レジスト形成工程にて形成されたレジストを除去するレジスト除去工程を行う理由は、最後の化学研磨処理後のレジスト除去工程以外のレジスト除去工程は省略することが可能であり、これにより低コストでのウェットエッチングが可能となるためである。
また、最後の化学研磨処理以外の化学研磨処理後のレジスト除去工程を行わないことにより、２回目以降の化学研磨処理のレジスト形成工程において、枠部１ａの平坦面１ｄとアンダーカット４との境界部分である角部１ｇのレジスト膜厚を確実に確保することができる。これにより、前記角部１ｇの直線性がより良くなる。
具体的には、２回目以降の化学研磨処理後にレジストを形成すると、枠部１ａの平坦面１ｄ上のレジストが底部１ｃの平坦部１ｆに流れ込むため、レジスト液などの条件によっては、特に角部１ｇのレジスト膜厚が薄くなり、必要なレジスト膜厚が確保できないことがある。レジスト膜厚が薄くなると、エッチング工程において、この膜厚が薄い箇所にエッチング液が染み込み、本来エッチング加工すべきでない角部１ｇが局部的にエッチングされ、この部分の直線性が悪化するおそれがある。最後の化学研磨処理以外の化学研磨処理後のレジスト除去工程を省略することで、図１１に示すように既に形成されたレジストの上にさらにレジストを形成することになるため、角部１ｇに形成されるレジストは膜厚が薄くなるおそれがなく、上記エッチング液の染み込みが起こり難い。なお、角部１ｇの直線性とは、光学用カバーガラスを平面視した際に角部１ｇが直線状に形成されているかをいう。直前の化学研磨処理にてレジスト除去工程を行った上で、角部１ｇのレジスト膜厚を十分に確保しようとすると、平坦部１ｆのレジスト膜厚が所望を超える膜厚となり、露光時の精度が低下し、平坦部１ｆ外周の直線性が悪化するおそれがある。
レジスト除去工程は、省略することにより上記効果があるものの、最後の化学研磨処理以外の少なくともいずれか１つ以上の化学研磨処理後、もしくは最後の化学研磨処理以外の全ての化学研磨処理後に行ってもよい。化学研磨処理後にレジスト除去工程を行わない場合、前述のとおり既に形成されたレジストの上にさらにレジストを形成することになる。この場合、レジスト形成工程において、特にアンダーカットに形成するレジストの膜厚が大きくなることで露光不良や気泡混入など問題が発生するおそれがある。そのため、適宜のタイミングでレジスト除去工程を行うことで、上記問題が起こり難く、レジスト形成を確実に行うことができる。
図１０は、本発明の光学用カバーガラスの製造方法の他の実施形態を示すフロー図である。この実施形態は、レジスト除去工程を全ての化学研磨処理後に行う点で、図３に示す実施形態と相違する。具体的には、図１０において、化学研磨処理を２回行う場合は、（ａ）〜（ｃ）が１回目の化学研磨処理であり、その後にレジスト除去工程（ｄ）を行う。また、（ｅ）〜（ｇ）が２回目の化学研磨処理であり、その後にレジスト除去工程（ｈ）を行う。また、化学研磨処理を３回行う場合は、（ｅ）〜（ｇ）が２回目の化学研磨処理であり、レジスト除去工程（ｈ）を行った後に、（ｅ）〜（ｇ）を３回目の化学研磨処理として、次いでレジスト除去工程（ｈ）を行う。
その他の実施形態としては、３回の化学研磨処理を行う場合は、１回目と３回目の化学研磨処理工程後にレジスト除去工程を行う、２回目と３回目の化学研磨処理工程後にレジスト除去工程を行うことも可能である。
【００２５】
本発明の光学用カバーガラスの製造方法において、図７に示すように前記化学研磨処理を用いて１枚の平板状部材に複数の凹部を形成することが可能である。複数の凹部が形成された平板状部材を複数の光半導体素子が設けられた光半導体素子チップ（基板）に接合し、平板状部材と光半導体素子チップが一体となった状態で小片に切断する。このようにすることで、光学用カバーガラスと固体撮像素子チップとの位置決め等を個別に行う必要がなく、効率的に固体撮像装置などの組み立てが可能となる。
その他、複数の凹部が形成された平板状部材を単体の光学用カバーガラスに切断した後、それを光半導体素子チップ（基板）に個別に接合することも可能である。
【００２６】
次に、本発明の光学用カバーガラス及び製造方法の実施例及び比較例について説明する。実施例及び比較例では、平板状部材として、外形寸法１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ１ｍｍのホウケイ酸ガラス（ＡＧＣテクノグラス社製、ＦＰ−１ガラス）を適用した。この板状ガラスに、縦１０個、横１０個に配列した合計１００個の凹部（大きさ６ｍｍ×５ｍｍ、深さ０．４ｍｍ）をウェットエッチングにて形成する。
【実施例】
【００２７】
実施例における凹部の形成方法として、図１０に示すフロー図において、化学研磨処理とレジスト除去工程を各２回ずつ（（ａ）〜（ｈ）のプロセス）行った。レジスト形成工程においては、レジストとして厚膜用ポジ型フォトレジスト（ＰＭＥＲ Ｐ−ＬＡ９００、東京応化工業社製）を膜厚５０μｍ程度塗布し、エッチング加工を行う箇所のみレジストが除去できるよう露光、現像した。次いで、主成分としてフッ酸を５〜１０質量％含有する酸性水溶液からなるエッチング液を用い、０．２ｍｍの深さまでエッチング加工した。次いで、剥離液（ＰＭＥＲ 剥離液ＰＳ、東京応化工業社製）に浸漬することでレジストを除去し洗浄を行った後、再度レジストを塗布し、マスクを形成した。２回目のレジスト形成工程において、１回目のエッチング工程にて形成された凹部の段差部のアンダーカットにもレジストを塗布・形成するようにした。そして、前述のエッチング液を用い、さらに０．２ｍｍ（１回目のエッチング工程との合計で０．４ｍｍ）の深さまでエッチング加工した。そして、レジストを除去して洗浄を行い、凹部が形成された光学用カバーガラスを得た。
【比較例】
【００２８】
比較例における凹部の形成方法として、図１０に示すフロー図のうち、化学研磨処理とレジスト除去工程を各１回ずつ（（ａ）〜（ｄ）のプロセス）行った。レジスト形成工程は、実施例と同様の方法で行い、実施例と同様のエッチング液を用い、０．４ｍｍの深さまでエッチング加工した。次いで、実施例と同様の剥離液に浸漬することでレジストを除去し洗浄を行い、凹部が形成された光学用カバーガラスを得た。
【００２９】
実施例及び比較例の製造方法にて得られた凹部が形成されたガラスをダイシング装置にて小片に切断し、エッチングにて形成された凹部外周の段差部の形成状態がわかるよう断面を写真撮影を行った。図８に実施例の製法で凹部を形成したガラスの断面写真、図９に比較例の製法で凹部を形成したガラスの断面写真を示す。
これら断面写真より実施例及び比較例のガラスの凹部の底部の平坦面と枠部の平坦面とをつなぐ段差部の板面方向寸法（Ａ）と凹部の深さ方向寸法（Ｄ）及び、Ａ／Ｄの関係を調べた。
実施例：Ａ ０．３９ｍｍ、Ｄ ０．４０ｍｍ、Ａ／Ｄ ０．９７５
比較例：Ａ ０．６１ｍｍ、Ｄ ０．４０ｍｍ、Ａ／Ｄ １．５２５
この結果及び断面写真より、Ａ／Ｄが１以上である比較例のガラスは、アンダーカットの影響によりエッチングダレが大きいのに対し、Ａ／Ｄが１未満である実施例のガラスはアンダーカットの影響が最小限に抑えられていることにより、段差部が急峻な角度に形成されていることがわかる。
実施例の光学用カバーガラスの製造方法及び光学用カバーガラスによれば、これらを光半導体素子のカバーガラスとして用いた場合、凹部外周の段差部による光の乱反射等を起こさず、小型実装が可能となる。
【００３０】
また、他の実施例における凹部の形成方法として、図３に示すフロー図において化学研磨処理を２回とレジスト除去工程を１回（（ａ）〜（ｇ）のプロセス）行った。レジスト形成工程等の各工程は、前述の実施例と同様の方法で行った。この実施例で得られたガラスは、角部１ｇが局部的にエッチングされることはなく、角部１ｇの直線性に問題はなかった。また、凹部の深さ方向寸法（Ｄ）を０．４ｍｍまで加工した際、ガラスの凹部の底部の平坦面と枠部の平坦面とをつなぐ段差部の板面方向寸法（Ａ）と凹部の深さ方向寸法（Ｄ）及び、Ａ／Ｄの関係は、前述の実施例とほぼ同等であった。
【００３１】
上記においては、光半導体素子として固体撮像素子を用いた場合について説明したが、本発明の光学用カバーガラスはこれに限らず、フォトセンサや距離センサの受発光部用カバーガラス、カメラなどの撮像装置のファインダー部の保護ガラス、その他の用途に好適に用いることができる。
また、光学用カバーガラスの外形形状や凹部形状は、実施例で示した矩形状に限らず、円形や多角形状など、光半導体素子や取り付け部の形状に合わせた適宜の形状や寸法にすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明によれば、凹部の段差部に起因する光ノイズを可及的に小さくでき、これにより小型実装が可能な光学用カバーガラスを提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００３３】
１…光学用カバーガラス、１ａ…枠部、１ｂ…平板部、１ｃ…凹部、１ｄ…枠部の平坦面、１ｅ…段差部、１ｆ…底部の平坦面、１ｇ…角部、２…固体撮像素子、３…固体撮像素子チップ、４…アンダーカット（エッチングダレ）、５…レジスト、１０…固体撮像装置、１００…複数の凹部が形成された平板状部材。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板部とその下面縁部に一体的に構成された枠部とを備え、前記平板部と前記枠部とで囲まれた凹部をウェットエッチングで形成する、光学用カバーガラスの製造方法であって、
前記ウェットエッチングは、前記凹部を形成する箇所以外にレジストを形成するレジスト形成工程と、エッチング液を接触させることにより非レジスト部をエッチングするエッチング工程とからなる化学研磨処理を複数回繰り返すものであり、少なくとも最後の化学研磨処理後に前記レジスト形成工程にて形成されたレジストを除去するレジスト除去工程を行うことを特徴とする光学用カバーガラスの製造方法。
【請求項２】
前記レジスト形成工程は、２回目以降において前記エッチング工程にて形成されたアンダーカットを含めてレジストを形成することを特徴とする請求項１に記載の光学用カバーガラスの製造方法。
【請求項３】
最後の化学研磨処理以外の少なくともいずれか１つ以上の化学研磨処理後にレジスト除去工程を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学用カバーガラスの製造方法。
【請求項４】
最後の化学研磨処理以外の全ての化学研磨処理後にレジスト除去工程を行うことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光学用カバーガラスの製造方法。
【請求項５】
平板部とその下面縁部に一体的に構成された枠部とを備え、前記平板部と前記枠部とで囲まれた凹部がウェットエッチングで形成された光学用カバーガラスであって、
前記凹部の底面と前記枠部の平坦面とをつなぐ段差部の板面方向寸法（Ａ）と
凹部の深さ方向寸法（Ｄ）とが、０．７＜Ａ／Ｄ＜１の関係であることを特徴とする光学用カバーガラス。
【請求項１】
平板部とその下面縁部に一体的に構成された枠部とを備え、前記平板部と前記枠部とで囲まれた凹部をウェットエッチングで形成する、光学用カバーガラスの製造方法であって、
前記ウェットエッチングは、前記凹部を形成する箇所以外にレジストを形成するレジスト形成工程と、エッチング液を接触させることにより非レジスト部をエッチングするエッチング工程とからなる化学研磨処理を複数回繰り返すものであり、少なくとも最後の化学研磨処理後に前記レジスト形成工程にて形成されたレジストを除去するレジスト除去工程を行うことを特徴とする光学用カバーガラスの製造方法。
【請求項２】
前記レジスト形成工程は、２回目以降において前記エッチング工程にて形成されたアンダーカットを含めてレジストを形成することを特徴とする請求項１に記載の光学用カバーガラスの製造方法。
【請求項３】
最後の化学研磨処理以外の少なくともいずれか１つ以上の化学研磨処理後にレジスト除去工程を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学用カバーガラスの製造方法。
【請求項４】
最後の化学研磨処理以外の全ての化学研磨処理後にレジスト除去工程を行うことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光学用カバーガラスの製造方法。
【請求項５】
平板部とその下面縁部に一体的に構成された枠部とを備え、前記平板部と前記枠部とで囲まれた凹部がウェットエッチングで形成された光学用カバーガラスであって、
前記凹部の底面と前記枠部の平坦面とをつなぐ段差部の板面方向寸法（Ａ）と
凹部の深さ方向寸法（Ｄ）とが、０．７＜Ａ／Ｄ＜１の関係であることを特徴とする光学用カバーガラス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−３７６９４（Ｐ２０１１−３７６９４Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３３２６（Ｐ２０１０−５３３２６）
【出願日】平成２２年３月１０日（２０１０．３．１０）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１０日（２０１０．３．１０）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
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