JP5405988B2 - 石英ガラス被加工品の剥離方法 - Google Patents

Description

本発明は、機械加工を施した石英ガラスを定盤から剥離する方法に関し、特に機械加工のために定盤に強固に固定した石英ガラスを破損することなく、かつ、特殊な器具を使用することなく簡単に剥離する方法に関する。

ウェハー処理用治具や分光光度計用セルなどの材料として、一般に石英ガラス表面を研削、あるいは、溝切りなどの機械加工を施した石英ガラスが用いられている。石英ガラスに研削あるいは溝切りなどの機械加工をする場合には、機械加工前の被加工物である様々な形状の石英ガラスを定盤に固定した後、定盤ごと加工機テーブル上に設置し、ダイヤモンドホイールなどにより加工している。

従来の機械加工前の被加工物である石英ガラスを定盤に固定する方法としては、加工後の被加工品である石英ガラスを破損しないように剥離させることを考慮して、適当な融点（８０〜１００℃）を有するワックス、エポキシ樹脂、あるいはロジン（マツ科の樹幹から得られた樹液を精製したもの）などのホットメルト系接着剤が固定剤として使用されている。
これらのホットメルト系接着剤を用いて被加工物を定盤に固定し、そして、加工後に剥離するという原理は、ホットメルト系接着剤の加熱による溶解と冷却による固化の現象を利用したものである。
しかしながら、上述のホットメルト系接着剤を用いた固定方法では、機械加工時の発熱のために接着剤が溶融し、この結果、被加工品の固定力が低下して僅かながら移動し、加工精度の低下やバリ・カケが発生するという問題があった。
この問題を解決するために、例えば、引用文献１（特開平８−１１２７５３号公報）では、油性の研削液を使用する石英ガラスの研削および溝切り加工において、定盤に石英ガラスを固定するための手段として水溶性の光硬化性樹脂からなる接着剤を使用することが提案されている。

特開平８−１１２７５３号公報

近年では、環境問題の高まりから、水溶性研削液を使用することが望まれており、順次、油性から水溶性に切り替わっている。このため、水溶性研削液に対しても接着力が保持される固定剤を使用し、更には、被加工品を破損させることなく剥離する方法の開発が要求されてきている。また、被加工物の移動を防止するためにより大きな固定力を発揮する固定剤が必要とされている。
本発明は、石英ガラス被加工物が定盤に強固に固定されると共に、容易に剥離することができる方法を提供するものである。

本発明は上記問題を解決するために、鋭意検討の結果、油性あるいは水溶性研削液を用いた研削、あるいは、溝切り等の機械加工が可能な接着強度を有する固定剤を使用して被加工物を定盤に固定して加工した後、定盤から被加工品を加熱によって剥離する方法であって、剥離のための適当な前処理を施すことによって被加工品を容易に剥離することができるという知見に基づくものである。

固定剤は、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、シアノアクリル系接着剤、シリコーン系接着剤などの一般の接着剤を例示することができ、その接着方法は、通常の接着方法でよく、例えば、紫外線硬化型接着剤を用いる場合は、被加工物を接着剤で定盤に設置した後、紫外線を照射することによって固定するものである。

剥離の前処理は、被加工物を接着剤で定盤に固定する前、あるいは、被加工品を定盤から剥離する前に実施する。
前処理を固定前に実施するか、あるいは、剥離前に実施するかは使用する接着剤の種類や、剥離のための加熱条件、およびその際に許容される処理時間に依存する。
光硬化型あるいは反応硬化型の接着剤を用いる場合は剥離前に前処理をするのが望ましく、水分硬化型の接着剤の場合は、固定前に剥離のための前処理をおこなうことが望ましい。

光硬化型、あるいは、反応硬化型の接着剤を用いる場合は、被加工物の機械加工後に、剥離のための前処理として、固定剤を含ハロゲン有機溶媒に浸漬あるいは含ハロゲン有機溶媒を固定剤に塗布するものである。そして、使用される含ハロゲン有機溶媒としては、ジクロロエタンあるいはジクロロメタンを主成分とするものが望ましい。また、処理方法としてはそれぞれの溶媒への浸漬や含ハロゲン有機溶媒と適当な溶媒からなる混合液をスプレー法により噴霧することが有効である。
水分硬化型の瞬間接着剤を用いる場合は、被加工物の固定前の前処理として硬化促進剤を定盤、あるいは、被加工物にスプレー等により塗布するものである。

剥離のための前処理をおこなった被加工品は加熱により容易に定盤から剥離することができる。具体的加熱手段は、定盤に固定された被加工品を温水に浸漬するか、または、ホットプレート上で加熱することであるが、他の加熱手段によっても剥離することが可能である。

以上説明したように、本発明は、油性あるいは水溶性研削液を用いた研削あるいは溝切り等の加工が可能な接着強度を有する固定剤を使用しているために、環境への負荷が小さく、高い加工精度の加工品が得られるだけでなく、定盤からの剥離も加工品を破損することなく、加熱するだけでよいので容易におこなうことができる。
また、高い接着強度を有する接着剤を用いることができるため、接着面積の小さい被加工品に対しても適用することが可能である。

以下、本発明を実施例に基づいて更に詳しく説明する。

脱脂により清浄化した石英ガラス定盤に、脱脂により清浄化した被加工物の石英ガラス板を紫外線硬化型エポキシ系樹脂（スリーボンド社製ＴＢ３１１４）を介して設置した。これに５００Ｗの高圧水銀灯より発生する紫外線を３０秒間照射して定盤と石英ガラス板を接着して固定した。接着後、ダイヤモンドホイールを用いて、石英ガラス板の接着面の反対面を研削加工した。その後、定盤と一体になった石英ガラス板にジクロロメタンを主成分とする有機溶媒（スリーボンド社製パンドー３９１Ｄ）をスプレー法により噴霧した後、水の中で加熱した。水が沸騰してから約１０分後に定盤から石英ガラス板が剥がれた。

固定剤を紫外線硬化型アクリル系樹脂（スリーボンド社製ＴＢ３０１４）にした以外は、実施例１と同様に石英ガラス板を定盤に接着固定した後、石英ガラス板の溝切り加工を行った。続いて、ジクロロメタン（関東化学社製鹿１級）ヘ３分間浸浸した。表面のジクロロメタンを拭き取った後、水の入った容器に移し、加熱した。水が沸騰してから約１５分後に、定盤から石英ガラス板が剥がれた。

固定剤を紫外線硬化型アクリル系樹脂（スリーホンド社製ＴＢ３０５２）にした以外は、実施例２と同様に石英ガラス板を定盤に接着固定した後、石英ガラス板の溝切り加工を行った。続いて、ジクロロエタン（関東化学社製鹿１級）へ３分間浸浸した。表面のジクロロエタンを拭き取った後、１５０℃に設定したホットプレートに載せた。約２０分後に、定盤から石英ガラス板が剥がれた。

脱脂により清浄化した石英ガラス定盤に硬化促進剤（スリーボンド社製ＴＢ１７９６Ｆ）を塗布した後、脱脂により清浄化した石英ガラス板をシアノアクリル系瞬間接着剤（水硬化型、スリーボンド社製ＴＢ７７８１）を用いて被加工物の石英ガラス板を固定した。固定後、ダイヤモンドツールを用いて、石英ガラス板の接着面の反対面を研削加工した。その後、定盤と一体になった石英ガラス板を水の入った容器に入れ、加熱した。水が沸騰してから約５分後に、定盤から石英ガラス板が剥がれた。

実施例４と同様の方法で被加工物の石英ガラス板を定盤に接着固定し、石英ガラス板の接着面の反対面を研削加工した。その後、２００℃に設定したホットプレートに載せた。約１５分後に定盤から石英ガラス板が剥がれた。

比較例１
実施例１と同様の方法により定盤に被加工物の石英ガラス板を接着固定し、石英ガラス板の研削加工をおこなった。加工後、一体となった定盤と石英ガラス板を水中にいれ、加熱して沸騰させたが、沸騰後３０分経過しても剥離することなく、両者は強固に接着されていた。

比較例２
実施例３と同様の方法により定盤と石英ガラス板を接着固定し、石英ガラス板の研削加工をおこなった。加工後、一体となった定盤と石英ガラス板を１５０℃に設定したホットプレートに載せた。６０分経過後も定盤から石英ガラス板は剥離することなく強固に接着されていた。

比較例３
硬化促進剤を塗布しない以外は、実施例４と同様の方法によって定盤と石英ガラス板を接着固定して研削加工をおこなった。加工後、定盤から石英ガラス板を剥離するために水に浸して加熱し、沸騰させた。沸騰から３０分経過後も定盤から石英ガラス板は剥離することなく強固に接着されていた。

比較例４
比較例２と同様に定盤に石英ガラス板を接着固定し、石英ガラス板の研削加工をおこなった。加工後、２００℃に設定したホットプレートに一体となっている定盤と石英ガラス板を載せて加熱した。３０分経過後も定盤から石英ガラス板は剥離することなく強固に接着されていた。

Claims (4)

1. 石英ガラスの被加工物を固定剤で定盤に固定し、機械加工した後に加熱によって定盤から被加工品を剥離する方法であって、固定剤が紫外線硬化樹脂であり、被加工品を定盤から剥離する前に含ハロゲン有機溶媒を固定剤に含浸させることを特徴とする剥離方法。
2. 請求項１において、紫外線硬化型樹脂が、アクリル系樹脂、またはエポキシ系樹脂のいずれかであることを特徴とする剥離方法。
3. 請求項１または２において、含ハロゲン有機溶媒がポリクロロメタンあるいはポリクロロエタンであることを特徴とする石英ガラスの剥離方法。
4. 石英ガラスの被加工物を固定剤で定盤に固定し、機械加工した後に加熱によって定盤から石英ガラス被加工品を剥離する方法であって、固定剤がシアノアクリル系水硬化型樹脂であり、石英ガラスの被加工物を定盤に固定剤を使用して固定する前に樹脂の硬化促進剤を定盤または被加工物に塗布することを特徴とする剥離方法。