CN109153594A - 圆盘状玻璃及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的圆盘状玻璃的制造方法包括:热处理工序,在该热处理工序中,在将玻璃板从室温加热至在退火点‑50℃~退火点+80℃的范围内预先设定的峰值温度之后对该玻璃板进行冷却;以及圆形切断工序,在该圆形切断工序中,从玻璃板切出圆盘状玻璃。在本发明的圆盘状玻璃的制造方法中,热处理工序优选包括:升温步骤,在该升温步骤中,以+1℃/min~+16℃/min的速度从室温升温至所述峰值温度;保持步骤,在该保持步骤中,在所述升温步骤之后,以所述峰值温度‑10℃~所述峰值温度的范围内的保持温度保持0~120分钟;以及降温步骤,在该降温步骤中,在所述保持步骤之后,在从所述保持温度至所述玻璃板的应变点‑50℃为止的温度区域内以‑6.0℃/min~‑0.3℃/min的速度进行降温。
Description
技术领域
本发明涉及圆盘状玻璃及其制造方法,具体来说,涉及在半导体封装的制造工序中用于支承加工基板的圆盘状玻璃及其制造方法。
背景技术
在半导体的制造工序中,作为支承半导体基板的构件而使用圆盘状的半导体支承用玻璃基板。半导体支承用玻璃基板为了稳定地支承半导体基板而谋求较高的平坦性。相对于这样的要求,开发出对主平面进行研磨加工而提高半导体支承用玻璃基板的平坦度的技术(例如专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2014-517805号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,仅进行研磨难以充分提高玻璃基板的平坦度。具体来说,在预先成形得较薄的玻璃板中可研磨的余地小,难以充分地平坦化。另外,在对成形得比较厚的玻璃板进行研磨的情况下,研磨量增多,因此存在制造成本大幅增大的问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供一种具有较高的平坦度的圆盘状玻璃以及能够容易获得该圆盘状玻璃的制造方法。
解决方案
本发明的圆盘状玻璃的制造方法的特征在于,包括:热处理工序,在该热处理工序中,在将玻璃板从室温加热至在退火点-50℃~退火点+80℃的范围内预先设定的峰值温度之后对该玻璃板进行冷却;以及圆形切断工序,在该圆形切断工序中,从玻璃板切出圆盘状玻璃。
在本发明的圆盘状玻璃的制造方法中,优选的是,热处理工序包括:升温步骤,在该升温步骤中,以+1℃/min~+16℃/min的速度从室温升温至峰值温度;保持步骤,在该保持步骤中,在升温步骤之后,以峰值温度-10℃~峰值温度的范围内的保持温度保持0~120分钟;以及降温步骤,在该降温步骤中,在保持步骤之后,在从保持温度至玻璃板的应变点-50℃为止的温度区域以-6.0℃/min~-0.3℃/min的速度进行降温。
在本发明的圆盘状玻璃的制造方法中,优选的是,降温步骤包括:第一降温步骤,在该第一降温步骤中,在从保持温度至玻璃板的应变点-50℃为止的温度区域以-3.0℃/min~-0.3℃/min的速度进行降温;以及第二降温步骤,在该第二降温步骤中,在应变点-50℃以下的温度区域以-5.8℃/min~-1.1℃/min的速度进行降温。
在本发明的圆盘状玻璃的制造方法中,优选的是,在热处理工序中,在沿板玻璃的板厚方向施加负载的状态下进行热处理。
在本发明的圆盘状玻璃的制造方法中,优选的是,将多个玻璃板以相互间夹有脱模件的方式层叠,在最上层载置有挤压构件的状态下进行热处理工序的热处理。
在本发明的圆盘状玻璃的制造方法中,优选的是,在多个玻璃板的最下层还配置支承构件,使挤压构件以及支承构件各自的与玻璃板接触的接触面大于玻璃板的主表面。这里所谓的玻璃板的主表面是指,玻璃板的沿厚度方向对置的表面。
在本发明的圆盘状玻璃的制造方法中,优选的是,在热处理工序之后且在切断工序之前以及之后的任一者,还具备对玻璃板的两个主表面进行研磨的研磨工序,在研磨中,另一方主表面的研磨量相对于一方主表面的研磨量处于0.8倍~1.2倍的范围内。
在本发明的圆盘状玻璃的制造方法中,优选的是,在热处理工序后进行圆形切断工序,在圆形切断工序后具备在圆盘状玻璃板形成切口部的切口形成工序。
本发明的圆盘状玻璃的特征在于,弯度为200μm以下,并且主表面的中心处的应力和与端面相距100mm的位置处的主表面的应力之差为0~10MPa。这里所谓的中心是指基板中央φ50mm,端部是指与端面向内侧相距100mm的部分。
本发明的圆盘状玻璃优选在将半径设为r的情况下,在与中心相距0.8r以内的区域中呈碗形状,其中,r的单位为mm。
本发明的圆盘状玻璃优选在使用时成为上表面的主表面具有识别标识,在形成有识别标识的主表面侧具有凹陷的碗形状。
本发明的圆盘状玻璃优选为呈鞍形状。
本发明的圆盘状玻璃优选为具有切口部。
发明效果
根据本发明,容易获得具有较高的平坦度的圆盘状玻璃以及该圆盘状玻璃的制造方法。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的圆盘状玻璃的制造方法的步骤的一例的图。
图2是表示本发明的实施方式所涉及的层叠体的结构的一例的图。
图3是表示本发明的实施方式所涉及的热处理装置的结构的一例的图。
图4是表示本发明的实施方式所涉及的热处理条件的一例的图表。
图5是表示本发明的实施方式所涉及的热处理条件的一例的图表。
图6是表示本发明的实施方式所涉及的热处理条件的一例的图表。
图7是表示本发明的实施方式所涉及的圆盘状玻璃的一例的图。
图8是表示本发明的实施方式所涉及的具有切口部的圆盘状玻璃的一例的图。
图9A是放大观察本发明的实施方式所涉及的具有碗形状的圆盘状玻璃的俯视形状的一例的图。
图9B是放大观察本发明的实施方式所涉及的具有碗形状的圆盘状玻璃的三维立体形状的一例的图。
图10A是放大观察本发明的实施方式所涉及的具有鞍形状的圆盘状玻璃的俯视形状的一例的图。
图10B是放大观察本发明的实施方式所涉及的具有鞍形状的圆盘状玻璃的三维立体形状的一例的图。
图11A是放大观察本发明的实施方式所涉及的具有谷形状的圆盘状玻璃的俯视形状的一例的图。
图11B是放大观察本发明的实施方式所涉及的具有谷形状的圆盘状玻璃的三维立体形状的一例的图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式所涉及的圆盘状玻璃及其制造方法进行说明。本发明的实施方式所涉及的圆盘状玻璃G4是具有切口部N的俯视大致正圆状的玻璃基板(参照图8),例如被用作支承半导体基板的支承基盘。
首先,基于图1~8对本发明的实施方式所涉及的圆盘状玻璃G4的制造方法进行说明。图1是表示本发明的实施方式所涉及的圆盘状玻璃G4的制造方法的步骤的一例的图。本发明的实施方式所涉及的圆盘状玻璃G4的制造方法具备玻璃板准备工序S1、热处理工序S2、圆形切断工序S3以及切口形成工序S4。
玻璃板准备工序S1是准备成为圆盘状玻璃G4的原料的玻璃板G1的工序。玻璃板G1只要是具有可切出圆盘状玻璃G4的程度的尺寸的玻璃板即可。具体来说,玻璃板G1例如为矩形、优选大致正方形的板状。玻璃板G1的板厚优选为不足2.0mm、1.5mm以下、1.2mm以下、1.1mm以下、1.0mm以下、尤其是0.9mm以下。另外,玻璃板G1的板厚优选为0.1mm以上、0.2mm以上、0.3mm以上、0.4mm以上、0.5mm以上、0.6mm以上、尤其是超过0.7mm。
玻璃板G1可以是具有与用途相应的任意的组成的玻璃。玻璃板G1的组成优选被预先调整为使圆盘状玻璃G3、G4成为后述的组成。
玻璃板G1例如通过使用溢流下拉法将熔融被调合为成为上述组成的玻璃原料而得到的熔融玻璃成形为板状而成。需要说明的是,上述成形方法是一个例子,例如可以使用浮动法、压延法、狭缝下拉法等以往公知的任意方法。
在本实施方式中,接着上述玻璃板准备工序S1而执行热处理工序S2的处理。
在热处理工序S2中,对在上述玻璃板准备工序S1中准备好的玻璃板G1进行热处理而获得热处理玻璃板G2(未图示)。具体来说,在将玻璃板G1从室温起加热至在退火点-50℃~退火点+80℃的范围内预先设定的峰值温度之后对其进行冷却。需要说明的是,在本发明中,室温是指0~45℃的范围内的温度。根据这样的处理,能够理想地降低热处理玻璃板G2以及以热处理玻璃板G2为基础获得的圆盘状玻璃G3、G4的弯度。在此推测为,当峰值温度不足退火点-50℃时,热处理变得不充分,难以理想地降低圆盘状玻璃G3、G4的弯度,当峰值温度超过退火点+80℃时,热处理变得过度,在圆盘状玻璃G3、G4的主表面容易产生以热处理为起因的凹状缺陷(例如为深度10μm以上、长径200μm以上的椭圆形状)。
更具体来说,热处理工序S2具备升温步骤S21、保持步骤S22、高温步骤S23。在升温步骤S21中,优选使玻璃板G1以+1~+16℃/min的速度从室温升温至峰值温度。在保持步骤S22中,优选在升温步骤S22后将玻璃板G1以峰值温度-10℃~峰值温度的范围内的保持温度保持0~120分钟。在降温步骤S23中,优选在保持步骤S22之后,将玻璃板G1在从保持温度至玻璃板G1的应变点-50℃为止的温度区域中以-6.0~-0.3℃/min的速度降温。
另外,降温步骤S23优选包括各自降温速度不同的第一降温步骤S23A以及第二降温步骤S23B。位于高温侧的第一降温步骤S23A优选使降温速度比位于低温侧的第二降温步骤S23B慢。在第一降温步骤S23A中,优选在保持步骤S22中的从保持温度至玻璃板G1的应变点-50℃为止的温度区域中以-3.0~-0.3℃/min的速度对玻璃板G1进行降温。在第二降温步骤S23B中,优选在第一降温步骤之后,在应变点-50℃以下的温度区域中以-5.8~-1.1℃/min的速度降温。
在本实施方式中,玻璃板G1如图2所示以层叠有多片的层叠体U的状态进行热处理。层叠体U具备支承构件P1、多个玻璃板G1、挤压构件P2。支承构件P1以及挤压构件P2分别是具有能够与玻璃板G1的主表面整面接触的接触面且具有耐热性的构件。支承构件P1以及挤压构件P2例如是板状或者块状的耐火件,优选为莫来石系耐火件。层叠体U构成为,利用配置于最下层的支承构件P1与配置于最上层的挤压构件P2来夹持层叠有多片的玻璃板G1。
通过在这样的层叠体U的状态下进行热处理,在沿厚度方向施加均匀负载的状态下对玻璃板G1进行热处理。根据这样的处理,能够容易降低多个玻璃板G1以及以该玻璃板G1为基础获得的圆盘状玻璃G3、G4的弯度。为了更可靠地享受这样的效果,优选使作为支承构件P1的接触面(支承面)的上表面与作为挤压构件P2的接触面(挤压面)的下表面分别比玻璃板G1的主表面大。需要说明的是,支承构件P1的接触面与挤压构件P2的接触面的大小可以分别与玻璃板G1的主表面相同,也可以比玻璃板G1的主表面小。
玻璃板G1优选以在表面附着有滑石粉等脱模粉的状态进行层叠。通过使脱模粉预先附着于玻璃板G1,能够防止在热处理时、热处理后在玻璃表面形成缺陷。需要说明的是,也可以替代附着脱模粉,在多个玻璃板G1各自之间夹有氧化铝纸等脱模片材进行层叠。这些作为脱模件的脱模粉以及脱模片材优选在热处理后从热处理玻璃板G2除去。
热处理工序S2的处理例如能够使用图3所示那样的热处理装置T来进行。热处理装置T具备输送设备M以及热处理炉H。输送设备M是连续搬运层叠体U的搬运装置,例如是辊式输送设备。热处理炉H是能够控制内部的温度环境的加热装置。热处理炉H形成为沿着输送设备M的流动方向延伸的形状,且沿该延长方向独立地排列有多个能够调整输出的热源。由输送设备M搬运的层叠体U从设于热处理炉H的一端的入口被导入热处理炉H内,在炉内进行热处理之后,从设于另一端的出口朝炉外导出。在这样的热处理装置T中,通过调整输送设备M的搬运速度以及热处理炉H的各热源的输出,能够以上述的各步骤的温度条件对玻璃板G1进行热处理。
例如在玻璃板G1的应变点为530℃、退火点为570℃的情况下,能够以图4~6所示那样的温度条件进行热处理。图4~6是表示本实施方式所涉及的热处理工序的温度条件的一例的图。在图4~6的图表中,横轴表示时间,纵轴表示处理玻璃板G1的温度。在图4所示的热处理中,首先到620℃的峰值温度为止以10℃/min进行升温(升温步骤S21),在峰值温度下保持90分钟(保持步骤S22),接下来,到比与应变点-50℃相当的480℃温度低的400℃为止以-0.7℃/min降温之后(第一降温步骤S23A),到室温为止以-3.2℃/min降温(第二降温步骤S23B)。另外,在图5所示的热处理中,首先到620℃的峰值温度为止以15℃/min升温(升温步骤S21),在峰值温度下保持20分钟(保持步骤S22),接下来,到与应变点-50℃相当的480℃为止以-1.1℃/min降温之后(第一降温步骤S23A),到室温为止以-4.8℃/min降温(第二降温步骤S23B)。在图6所示的热处理中,首先到590℃的峰值温度为止以14℃/min升温(升温步骤S21),在峰值温度下保持20分钟(保持步骤S22),接下来,到与应变点-50℃相当的480℃为止以-0.9℃/min降温之后(第一降温步骤S23A),到室温为止以-3.2℃/min降温(第二降温步骤S23B)。在此,图5以及图6所示的热处理与图4所示的热处理相比,在短时间内结束,因此具有制造效率高这样的优点。另外,当表示荧光灯下的目视检查的一例时,获得具有表面缺陷的玻璃板的产生概率在图4所示的热处理中为1.1%(302片/28000片)、在图5所示的热处理中为1.0%(292片/28000片)、在图6所示的热处理中为0.3%(19片/7200片)这样的结果。作为在图6所示的热处理中表面缺陷变得最少的理由,认为是将图6所示的热处理的峰值温度设定得比图4以及图5所示的热处理的峰值温度低。
需要说明的是,上述热处理装置T是一个例子,可以使用任意的装置进行上述处理。例如,可以使用公知的电炉、燃气炉等而连续进行上述处理,也可以使用批处理式装置而单独处理。
上述热处理后工序S2前后的玻璃板G1的热收缩率优选为20ppm以下,更优选为15ppm以下、12ppm以下、10ppm以下、尤其是8ppm以下。
在本实施方式中,接着热处理工序S2而执行圆形切断工序S3的处理。
在圆形切断工序S3中,从由上述的热处理工序S2获得的热处理玻璃板G2切出圆盘状玻璃G3。具体来说,例如,使用金刚石刀尖等在热处理玻璃板G2的一方主表面形成圆形的划线,并沿着该划线割断,由此获得图7所示那样的圆盘状玻璃G3。
圆盘状玻璃G3的尺寸可以任意确定,但优选直径100~500mm的晶圆状(大致正圆状),尤其优选150~450mm。若采用这样的形状,则能够在半导体封装的制造工序中理想使用。
需要说明的是,上述切断方法是一个例子,也可以使用其他任意的切断方法。例如,也可以通过向热处理玻璃板G2照射激光进行熔断(激光熔断)、或者产生裂缝(激光割断)而将热处理玻璃板G2切断为圆形并获得圆盘状玻璃G3。另外,也可以通过在热处理玻璃板G2的主表面形成圆形的掩模,并对未形成有掩模的部分进行蚀刻来获得圆盘状玻璃G3。
另外,获得的圆盘状玻璃G3的端面可以被任意加工。例如,圆盘状玻璃G3的端面可以通过研磨工具等被倒角加工、可以由研磨工具进行研磨、可以通过激光等被加热进行平滑化、也可以通过氟酸等进行蚀刻处理。
需要说明的是,在热处理工序S2的处理的前后,玻璃板G1的膨胀量或者收缩量比较大的情况下,圆形切断工序S3的处理优选如上述那样在热处理工序S2之后进行。若采用这样的顺序,则在切断成圆盘状之后难以产生膨胀或者收缩,因此容易获得尺寸精度高的圆盘状玻璃G3、G4。另一方面,在热处理工序S2的处理的前后的玻璃板G1的膨胀量或者收缩量比较小的情况、在之后的加工工序中确保尺寸精度的情况下,也可以先进行圆形切断工序的处理,之后进行热处理工序的处理。即,也可以在层叠了圆盘状玻璃的状态下执行上述热处理工序的处理。
在本实施方式中,接着圆形切断工序S3而执行切口形成工序S4的处理。
在切口形成工序S4中,在由上述的圆形切断工序S3获得的圆盘状玻璃G3形成切口部N,获得图8所示那样的圆盘状玻璃G4。在本实施方式中,切口部N例如是设于圆盘状玻璃G4的端部的凹陷。切口部N例如能够通过将柱状的旋转研磨工具朝圆盘状玻璃G3的端面按压来形成。这样的切口部N在半导体制造工序中在定位圆盘状玻璃G4时等是有用的。
需要说明的是,上述切口部N的形状是一个例子,可以形成任意形状的切口部。例如,切口部N也可以是通过将圆盘状玻璃G3在直线上切断而成的定向平面(orientationflat)。另外,切口部N可以在同一圆盘状玻璃G4上设置多个。
另外,切口部N以及圆盘状玻璃G4的外周端面可以被任意加工。例如,圆盘状玻璃G3的切口部N以及端面可以通过研磨工具等被倒角加工、可以由研磨工具进行研磨、可以照射激光进行平滑化、也可以通过氟酸等进行蚀刻处理。
需要说明的是,在半导体制造工序中不需要切口部N的情况下,可以省略切口形成工序S4的处理。
需要说明的是,本发明的圆盘状玻璃的制造方法可以向上述的工序任意追加下述那样的工序。
例如,可以在圆形切断工序之后追加对圆盘状玻璃G3、G4的主表面的全部或者一部分进行研磨的表面研磨工序。通过上述热处理工序的处理,圆盘状玻璃G3、G4具有较高的平坦性,但通过研磨主表面,容易进一步降低整体板厚偏差,并且也容易减少弯曲量。作为研磨处理的方法,能够采用各种方法,但优选利用一对研磨盘夹入圆盘状玻璃的两面、一边使圆盘状玻璃与一对研磨盘一并旋转一边对圆盘状玻璃进行研磨处理的方法。更优选的是,一对研磨盘的外径不同,优选以在研磨时使圆盘状玻璃的一部分间歇地从研磨盘露出的方式进行研磨处理。由此,容易降低整体板厚偏差,并且也容易减少弯曲量。需要说明的是,在研磨处理中,研磨深度没有特别限定,但研磨深度优选为50μm以下、30μm以下、20μm以下、尤其是10μm以下。研磨深度越小,圆盘状玻璃G3、G4的生产率越提高。
另外,也可以追加通过离子交换法等对圆盘状玻璃G3、G4的表面整体或者一部分进行化学强化处理的强化工序。另外,也可以在上述各工序的前后追加清洗以及干燥工序。
通过上述方法获得的圆盘状玻璃G3、G4优选具有以下的特性。
圆盘状玻璃G3、G4的弯曲量优选为40μm以下、30μm以下、25μm以下、1~20μm、尤其是5~不足20μm。另外,热处理玻璃板G2以及圆盘状玻璃G3、G4的整体板厚偏差优选为不足2μm、1.5μm以下、1μm以下、不足1μm、0.8μm以下、0.1~0.9μm、尤其是0.2~0.7μm。若弯曲量处于这样的范围内,则在半导体制造工序中,能够良好地支承半导体,能够以较高的生产率来制造半导体。在此,“弯曲量”与半导体基板中的Warp同样地通过载置于水平面上的圆盘状玻璃G3、G4中的最高位置和最小平方焦点面之间的距离A与其最低位置和最小平方平面之间的距离B的合计(A+B)来求出。弯曲量例如能够通过kobelco科研公司制的SBW-331ML/d来测定。
圆盘状玻璃G3、G4的表面的算术平均粗糙度Ra优选为10nm以下、5nm以下、2nm以下、1nm以下、尤其是0.5nm以下。表面的算术平均粗糙度Ra越小,越容易提高加工处理的精度。尤其是能够提高布线精度,因此能够进行高密度的布线。另外,圆盘状玻璃的强度提高,使圆盘状玻璃以及层叠体变得不易破损。进一步,能够增加圆盘状玻璃的再利用次数(支承次数)。需要说明的是,“算术平均粗糙度Ra”能够通过原子力显微镜(AFM)来测定。
在圆盘状玻璃G3、G4中,30~380℃的温度范围中的平均热膨胀系数优选为0×10-7/℃以上且165×10-7/℃以下。由此,容易整合加工基板与圆盘状玻璃的热膨胀系数。而且,当两者的热膨胀系数整合时,在加工处理时容易抑制加工基板的尺寸变化(尤其是弯曲变形)。其结果是,相对于加工基板的一方的表面,能够高密度地布线,并且也能够准确地形成焊料凸块(Solder Bump)。需要说明的是,“30~380℃的温度范围内的平均热膨胀系数”能够由膨胀计测定。
关于30~380℃的温度范围内的平均热膨胀系数,在加工基板内的半导体芯片的比例少、密封件的比例多的情况下,优选使其上升,相反,在加工基板内的半导体芯片的比例多、密封件的比例少的情况下,优选使其降低。
在将圆盘状玻璃G3、G4的30~380℃的温度范围内的平均热膨胀系数设为0×10-7/℃以上且不足50×10-7/℃的情况下,圆盘状玻璃优选作为玻璃组成而以质量%计含有55~75%的SiO2、15~30%的Al2O3、0.1~6%的Li2O、0~8%的Na2O+K2O、0~10%的MgO+CaO+SrO+BaO,或者也优选含有55~75%的SiO2、10~30%的Al2O3、0~0.3%的Li2O+Na2O+K2O、5~20%的MgO+CaO+SrO+BaO。在将30~380℃的温度范围内的平均热膨胀系数设为50×10-7/℃以上且不足75×10-7/℃的情况下,圆盘状玻璃优选作为玻璃组成而以质量%计含有55~70%的SiO2、3~15%的Al2O3、5~20%的B2O3、0~5%的MgO、0~10%的CaO、0~5%的SrO、0~5%的BaO、0~5%的ZnO、5~15%的Na2O、0~10%的K2O。在将30~380℃的温度范围内的平均热膨胀系数设为75×10-7/℃以上且85×10-7/℃以下的情况下,圆盘状玻璃优选作为玻璃组成而以质量%计含有60~75%的SiO2、5~15%的Al2O3、5~20%的B2O3、0~5%的MgO、0~10%的CaO、0~5%的SrO、0~5%的BaO、0~5%的ZnO、7~16%的Na2O、0~8%的K2O。在将30~380℃的温度范围内的平均热膨胀系数设为超过85×10-7/℃且120×10-7/℃以下的情况下,圆盘状玻璃优选作为玻璃组成而以质量%计含有55~70%的SiO2、3~13%的Al2O3、2~8%的B2O3、0~5%的MgO、0~10%的CaO、0~5%的SrO、0~5%的BaO、0~5%的ZnO、10~21%的Na2O、0~5%的K2O。在将30~380℃的温度范围内的平均热膨胀系数设为超过120×10-7/℃且165×10-7/℃以下的情况下,圆盘状玻璃优选作为玻璃组成而以质量%计含有53~65%的SiO2、3~13%的Al2O3、0~5%的B2O3、0.1~6%的MgO、0~10%的CaO、0~5%的SrO、0~5%的BaO、0~5%的ZnO、20~40%的Na2O+K2O、12~21%的Na2O、7~21%的K2O。这样一来,容易将热膨胀系数限制在所希望的范围内,并且由于耐失透性提高,因此容易成形整体板厚偏差小的圆盘状玻璃。
圆盘状玻璃G3、G4的应变点优选为480℃以上、500℃以上、510℃以上、520℃以上、尤其是530℃以上。应变点越高,越容易降低热收缩率。需要说明的是,“应变点”是指,基于ASTM C336的方法测定出的值。
圆盘状玻璃G3、G4的杨氏模量优选为65GPa以上、67GPa以上、68GPa以上、69GPa以上、70GPa以上、71GPa以上、72GPa以上、尤其是73GPa以上。当杨氏模量过低时,难以维持层叠体的刚性,容易产生加工基板的变形、弯曲、破损。
圆盘状玻璃G3、G4的液相温度优选为不足1150℃、1120℃以下、1100℃以下、1080℃以下、1050℃以下、1010℃以下、980℃以下、960℃以下、950℃以下、尤其是940℃以下。这样一来,通过下拉法、尤其是溢流下拉法而容易成形圆盘状玻璃,因此容易制作板厚小的圆盘状玻璃,并且能够降低成形后的板厚偏差。另外,在圆盘状玻璃的制造工序时,容易防止产生失透结晶而使圆盘状玻璃的生产率降低的情况。在此,“液相温度”能够通过测定将穿过标准筛30目(500μm)且残留于50目(300μm)的玻璃粉末放入铂坩埚之后在温度梯度炉中保持24小时而供晶体析出的温度来计算。
圆盘状玻璃G3、G4的液相温度中的粘度优选为104.6dPa·s以上、105.0dPa·s以上、105.2dPa·s以上、105.4dPa·s以上、105.6dPa·s以上、尤其是105.8dPa·s以上。这样一来,利用下拉法、尤其是溢流下拉法容易成形圆盘状玻璃,因此能够容易制作板厚小的圆盘状玻璃、并且减少成形后的板厚偏差。另外,在圆盘状玻璃的制造工序时,容易防止产生失透结晶而使圆盘状玻璃的生产率降低的情况。在此,“液相温度下的粘度”能够由铂球提升法测定。需要说明的是,液相温度下的粘度是成形性的指标,液相温度下的粘度越高,成形性越提高。
圆盘状玻璃G3、G4的102.5dPa·s中的温度优选为1580℃以下、1500℃以下、1450℃以下、1400℃以下、1350℃以下、尤其是1200~1300℃。当102.5dPa·s中的温度升高时,熔融性降低,圆盘状玻璃的制造成本变得高昂。在此,“102.5dPa·s中的温度”能够由铂球提升法测定。需要说明的是,102.5dPa·s中的温度相当于熔融温度,该温度越低,熔融性越提高。
圆盘状玻璃G3、G4的玻璃主表面的中心部的应力与端部的应力之差为0~10MPa。这里所谓的端部是指,与端面相距100mm的任意的部位。若采用这样的应力特性,则认为在基板整体弯曲成碗型、鞍型、谷型的形状。上述的形状与局所弯曲的基板相比,不易产生基板上的半导体芯片在生产中脱落的不良情况,能够以较高的生产率进行制造。(在用作半导体支承基板的情况下,在半导体的制造工序中难以变形,能够以较高的生产率来制造半导体。由于通过上述热处理工序S2来缓和内部应力,因此认为圆盘状玻璃G3、G4的应力成为上述那样的范围。)
圆盘状玻璃G3、G4在目视下呈板状,但在放大观察的情况下具有在使用时被允许的程度的微小弯曲、凹凸形状。例如,圆盘状玻璃G3、G4成为图9A、9B~图11A、11B所示那样的碗型、鞍型、谷型的形状。图9A、9B~图11A、11B分别是沿厚度方向强调表示由kobelco科研公司制的SBW-331ML/d测定出的本实施方式的圆盘状玻璃的形状的例子的图。图9A、图10A、图11A由浓淡表示俯视圆盘状玻璃G3、G4的情况下的高低形状,颜色越浓,表示越低的位置。图9B、图10B、图11B表示圆盘状玻璃G3、G4的三维立体形状。
图9A、9B表示呈碗形状的圆盘状玻璃G3、G4。碗形状是指,中央部比外周部凹陷的形状。尤其是,在将圆盘状玻璃G3、G4的半径设为r(mm)的情况下,优选在与中心相距0.8r以内的区域中形成碗形状。圆盘状玻璃G3、G4呈碗形状,在用于半导体支承基板用途的情况下,优选在主表面中的凹陷侧支承半导体基板。这样一来,能够稳定地支承半导体基板。在该情况下,为了明示应将圆盘状玻璃G3、G4的主表面中的哪一个设为支承面,优选在凹陷侧的主表面预先形成刻印、贴签等识别标识。
图10A、10B表示呈鞍形状的圆盘状玻璃G3、G4。鞍形状是指,局部地向沿着板厚方向的第一方向弯曲、并且局部地向与第一方向相反的第二方向翘曲的形状。在图10A、10B中,圆盘状玻璃G3、G4示出以在中心大致直行的两轴分别为中心朝不同方向弯曲的形状。若圆盘状玻璃G3、G4为鞍形状,则认为取得了内部应力平衡的状态,能够抑制使用时的变形等。
图11A、11B表示呈谷形状的圆盘状玻璃G3、G4。谷形状是指,仅朝板厚方向的一方向翘曲的形状。
需要说明的是,圆盘状玻璃G3、G4的用途不限于半导体支承用途,能够运用于任意的用途。
附图标记说明:
G1 玻璃板;
G3、G4 圆盘状玻璃;
U 层叠体;
T 热处理装置;
M 输送设备;
H 热处理炉;
P1 支承构件;
P2 挤压构件。
Claims (13)
1.一种圆盘状玻璃的制造方法,其特征在于,
所述圆盘状玻璃的制造方法包括:
热处理工序,在该热处理工序中,在将玻璃板从室温加热至在退火点-50℃~退火点+80℃的范围内预先设定的峰值温度之后对该玻璃板进行冷却;以及
圆形切断工序,在该圆形切断工序中,从所述玻璃板切出圆盘状玻璃。
2.根据权利要求1所述的圆盘状玻璃的制造方法,其特征在于,
所述热处理工序包括:
升温步骤,在该升温步骤中,以+1℃/min~+16℃/min的速度从室温升温至所述峰值温度;
保持步骤,在该保持步骤中,在所述升温步骤之后,以所述峰值温度-10℃~所述峰值温度的范围内的保持温度保持0~120分钟;以及
降温步骤,在该降温步骤中,在所述保持步骤之后,在从所述保持温度至所述玻璃板的应变点-50℃为止的温度区域内以-6.0℃/min~-0.3℃/min的速度进行降温。
3.根据权利要求2所述的圆盘状玻璃的制造方法,其特征在于,
所述降温步骤包括:
第一降温步骤,在该第一降温步骤中,在从所述保持温度至所述玻璃板的应变点-50℃为止的温度区域内以-3.0℃/min~-0.3℃/min的速度进行降温;以及
第二降温步骤,在该第二降温步骤中,在应变点-50℃以下的温度区域内以-5.8℃/min~-1.1℃/min的速度进行降温。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的圆盘状玻璃的制造方法,其特征在于,
在所述热处理工序中,在沿所述板玻璃的板厚方向施加负载的状态下进行热处理。
5.根据权利要求4所述的圆盘状玻璃的制造方法,其特征在于,
将多个所述玻璃板以相互间夹有脱模件的方式层叠,
在最上层载置有挤压构件的状态下进行所述热处理工序的所述热处理。
6.根据权利要求5所述的圆盘状玻璃的制造方法,其特征在于,
在多个所述玻璃板的最下层还配置支承构件,
使所述挤压构件以及所述支承构件各自的与所述玻璃板接触的接触面大于所述玻璃板的主表面。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的圆盘状玻璃的制造方法,其特征在于,
在所述热处理工序之后且在所述切断工序之前以及之后中的任一者,还具备对所述玻璃板的两个主表面进行研磨的研磨工序,
在所述研磨中,另一方主表面的研磨量相对于一方主表面的研磨量处于0.8倍~1.2倍的范围内。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的圆盘状玻璃的制造方法,其特征在于,
在所述热处理工序后进行所述圆形切断工序,
在所述圆形切断工序后具备在所述圆盘状玻璃板形成切口部的切口形成工序。
9.一种圆盘状玻璃,其特征在于,
弯度为200μm以下,并且主表面的中心处的应力和与端面相距100mm的位置处的主表面的应力之差为0~10MPa。
10.根据权利要求9所述的圆盘状玻璃,其特征在于,
在将半径设为r的情况下,在与中心相距0.8r以内的区域中呈碗形状,
其中,r的单位为mm。
11.根据权利要求10所述的圆盘状玻璃,其特征在于,
在使用时成为上表面的主表面具有识别标识,
在形成有所述识别标识的主表面侧具有凹陷的所述碗形状。
12.根据权利要求11所述的圆盘状玻璃,其特征在于,
所述圆盘状玻璃呈鞍形状。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的圆盘状玻璃,其特征在于,
所述圆盘状玻璃具有切口部。
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