JP3117611B2 - 石英ガラス表面加工方法 - Google Patents
石英ガラス表面加工方法Info
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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Description
方法に関し、特に粗い凹凸を好適に形成する石英ガラス
の表面加工方法に関する。
に優れているところから半導体処理用、光学用、理化学
機器用、装飾用等の材料として使用されてきた。前記石
英ガラスからなる部材はその使用目的によりその表面に
各種の凹凸加工が施されることがある。例えば、半導体
処理用炉芯管の内面に凹凸を設けLPCVD(LowP
ressure Chemical Vapor De
position)処理におけるポリシリコン膜の剥離
を防止したり、また、ボートの把持部端部への輻射線の
伝搬を防止ぐため凹凸を形成したりしている。これらの
例は曇りガラスのような細かい凹凸加工であり、もっと
粗い凹凸加工というのは石英ガラスにおいてはほとんど
行われていない。ウエハ搬送用治具の引出棒の持手に滑
り止めのための大きな凹凸を設けたり、板状石英ガラス
にダイヤモンドカット様の模様を現出したりすると簡便
に、石英ガラスの特徴である耐熱性や紫外線透過率や赤
外線透過率の良い光散乱素子を作ることもできる。しか
し、石英ガラスにおいては、通常のガラスに採られる加
工方法を用いることが出来ない。すなわち、型プレス法
は石英ガラスが高耐熱性であるところから、十分な型押
しができず実用的でない。また、カットグラスのように
一条ずつ溝を切ってゆく加工方法は工業的には高価過ぎ
て採用できない。結果として凹凸の周期が0.5mmを
超えるような粗い凹凸加工は石英ガラスにはほとんどで
きない状態であった。
治具の一部に凹凸加工したい場合は、サンドブラスト法
で処理するのが普通であるが、この加工法では加工面の
下層にマイクロクラックが発生し、そこに汚染物質が付
着し製品を汚染したり、あるいは破壊開始クラックとし
て作用し石英ガラス部材の強度を低下させる等の欠点が
あった。
本発明者等はクラックの発生のない化学的加工法に注目
し、かつ洗浄が容易で汚染物質が付着しても洗い落とし
やすい表面加工法について鋭意多研究を重ねた結果、2
0重量%以下の酢酸と7重量%以上のフッ化アンモニウ
ムと4重量%以上のフッ化水素と50重量%を越え80
重量%以下の水とからなる加工液を用いることにより、
石英ガラス表面に数ミリメートルにも及ぶ島状の凹凸が
形成できることを見出し、本発明を完成したものであ
る。すなわち、
ら数ミリメートルの島状凹凸を形成できる表面加工方法
を提供することを目的とする。
明は、石英ガラスの表面を表面加工液で不均一に腐食し
その表面に凹凸を形成する石英ガラスの表面加工方法に
おいて、表面加工液が0〜20重量%(ただし、0重量
%は除く。)の酢酸と4重量%以上のフッ化アンモニウ
ムと4重量%以上のフッ化水素と50重量%を超え80
重量%以下の水とを含有する加工液であることを特徴と
する石英ガラス表面加工方法に係る。
沈殿していることもある。この表面加工液に石英ガラス
を浸漬すると石英ガラスの表面に固体が析出する。この
析出物に覆われた部分はフッ酸によるエッチング作用が
ないので、ここに凸部が形成される。析出物の数をその
間隔が1mmを越えるような粗い間隔に制御し、析出物
の成長速度とフッ化水素のエッチング速度を最適化すれ
ば小さな斜面に囲まれた凸部が石英ガラス表面に形成さ
れる。
量が4重量%未満ではエッチング作用が弱く凹凸の形成
がない。また、水の含有量が80重量%を超えると、析
出した結晶が溶解し析出物の堆積が起こらず石英ガラス
表面は透明のままとなる。一方、水の含有量が50重量
%以下の濃厚液では結晶の析出が微細になり粗い凹凸が
できずに表面には曇りが生じるに過ぎない。
ては多くの水を存在させることにより大きな凹凸を形成
することができるが、加工時間が3〜4日と長時間を必
要とする。表面加工液の濃度を濃くして行くと加工時間
は短くなるが、水が50重量%を下回るようになるとも
はや粗い析出物の析出を実現できなくなる。種々の実験
によると水の含有量を少なくすることで約2時間程度ま
で加工時間を短縮できた。
ニウムは高価なので、この量を減少させるのがコスト上
有利である。しかしながら、フッ化アンモニウムを減少
してゆくと、結晶の析出速度が遅くなり、加工時間が4
日以上となってかえって不経済である。前記フッ化アン
モニウムの減少による加工時間の延長は、酢酸を配合し
結晶の析出速度を大きくすることにより解決できるが、
それでもフッ化アンモニウムの量の減少は7重量%程度
までである。前記範囲未満では酢酸を配合しても効果が
少ない。しかしながら、酢酸の含有量が20重量%を超
えると結晶の析出が促進され過ぎ、析出物の析出が微細
となり細かい凹凸の形成となる。
態図を用いて説明する。同図1において、20重量%以
下の酢酸はGHLより右手前、7重量%以上のフッ化ア
ンモニウムはFGHIEの右、4重量%以上のフッ化水
素はFGLJKの手前、50重量%を超え80重量%以
下の水はHIJLの上でFEKの下、を夫々意味する。
したがって、本発明の表面加工液の組成範囲は太い破線
で囲まれた部分を意味する。
ガラスを上記各成分からなる表面加工液中に浸漬するこ
とにより達成される。前記浸漬により石英ガラス表面に
略多角錐の小さな平面で囲まれた突起が形成される。こ
の析出物が大きくなるとともに周りの石英ガラスはフッ
化水素で浸食されてゆくので、結果として大きな凹凸が
形成されることになる。前記析出物は水に溶解するの
で、石英ガラスを表面加工液から取り出して水洗すれば
速やかに、清浄な表面が得られる。しかも、前記表面加
工液は、フッ化水素、フッ化アンモニウム及び酢酸であ
って、いわゆる半導体毒となる元素を含んでいないので
安全である。凹凸の周期が大きく、たとえ汚染されても
洗浄しやすいので治具の手で持つ部分の加工、たとえ
ば、半導体処理用治具の滑り止め加工法として好適であ
る。
加工液中の組成割合及び浸漬時間に依存するところか
ら、前記要件を変えることにより任意の大きさの凹凸を
形成できる。
ろから石英ガラス表面に型プレス法によるダイヤモンド
カットガラスのような外観の石英ガラスを得ることにな
る。この石英ガラスは光散乱素子としてもまた装飾材料
としても十分その応用が見込まれる。
に示す量の酢酸および水を配合して表面加工液を作成し
た。この表面加工液に石英ガラスを4日間浸漬したの
ち、引き上げ、純水で良く洗浄した。加工済石英ガラス
表面を観察したところ、島状突起がみられた。該島状突
起は目視で識別できる大きな多角錐状の凹凸で、図2の
とおりであった。
面加工液で石英ガラスを処理したところ、その表面外観
は表1の比較例のとおりであった。
英ガラス表面の状態変化を観察したところ表2のとおり
であった。
表面処理方法では3日目から石英ガラス表面には島状の
突起が現れ、4日目でガラス全面が前記島状凹凸で覆わ
れた。その外観は、型プレス法で形成されたダイヤモン
ドカットと類似のものであった。
H 3 COOH11.80重量%及び水45.68重量%
を含有する表面加工液を調製し、石英ガラスを加工した
ところ石英ガラス表面は細かい凹凸となっていた。
H 3 COOH23.60重量%、水33.88重量%を
含有する表面加工液を調製し、石英ガラスを加工したと
ころ石英ガラス表面は細かい凹凸となっていた。
び水を用いて表3に示す配合の表面加工液を作成した。
この加工液に石英ガラスを2時間から10時間浸漬し、
石英ガラス表面の状態を観察した。その結果を表3に示
す。
ない比較例5の表面加工液では10時間で粒状突起が現
れるが、酢酸を20重量%以下添加した実施例3では2
時間で粒状突起が現れた。一方、酢酸の含有量が20重
量%を超えると比較例6にみるように析出物の核生成が
盛んになるため細かい突起となってしまう。
大きな凹凸を有する石英ガラス表面を形成でき、半導体
処理用治具の滑止め形成加工に好適である。また、形成
された凹凸は略六角錐で、金属のローレット加工や型プ
レス法のダイヤモンドカットに類似した模様であり、光
散乱素子としてもまた装飾用材料としてもその応用が見
込まれる。
表面の析出結晶の顕微鏡写真である。
Claims (1)
- 【請求項1】石英ガラスの表面を表面加工液で不均一に
腐食しその表面に凹凸を形成する石英ガラスの表面加工
方法において、表面加工液が0〜20重量%(ただし、
0重量%は除く。)の酢酸と4重量%以上のフッ化アン
モニウムと4重量%以上のフッ化水素と50重量%を超
え80重量%以下の水とを含有する加工液であることを
特徴とする石英ガラス表面加工方法。
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JP6-83579 | 1994-03-31 | ||
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Cited By (2)
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KR20220111262A (ko) * | 2019-12-04 | 2022-08-09 | 신에쯔 세끼에이 가부시키가이샤 | 석영 유리의 제조 방법 |
-
1994
- 1994-12-14 JP JP06332956A patent/JP3117611B2/ja not_active Expired - Fee Related
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