JP5526895B2 - 大型合成石英ガラス基板の製造方法 - Google Patents
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Description
[1].対角長が1000mm以上の大型合成石英ガラス基板材料を垂直保持した状態で基板材料の表裏面の平坦度及び平行度を測定し、そのデータを基に基板保持台上で基板の凸部分及び厚い部分を部分的に除去する大型合成石英ガラス基板の製造方法であって、上記除去が、基板対角長の15〜50%の直径を有する第1の加工ツールをX軸方向及びY軸方向に移動させることにより加工除去した後、第1の加工ツールより小さい第2の加工ツールをX軸方向及びY軸方向に移動させることにより更に加工除去を行うことを特徴とする大型合成石英ガラス基板の製造方法。
[2].上記第2の加工ツールが、第1の加工ツールの10〜40%の直径を有することを特徴とする[1]記載の大型合成石英ガラス基板の製造方法。
[3].下記工程(1)〜(5)
(1)大型合成石英ガラス基板材料の表裏面における平坦度及び平行度測定
(2)第1の加工ツールの研磨除去量及び移動速度を計算
(3)上記(2)の計算値に基づく第1の加工ツールによる加工
(4)第1の加工ツールによる加工後の基板形状の計算をして、これに基づき第2の加工ツールの研磨除去量及び移動速度を計算
(5)上記(4)の計算値に基づく第2の加工ツールによる加工
を有する[1]又は[2]記載の大型合成石英ガラス基板の製造方法。
[4].第1及び第2加工ツールによる加工が、それぞれ30〜300rpmの回転速度において、加工ツールをX軸方向に平行に計算された速度で連続的に移動した後、Y軸方向に加工ツールの直径の10〜25%の送りピッチで移動させて加工を行うようにした[3]記載の大型合成石英ガラス基板の製造方法。
[5].第1加工ツールの直径が250〜800mmであり、第2加工ツールの直径が25〜320mmである[1]〜[4]のいずれかに記載の大型合成石英ガラス基板の製造方法。
[6].加工すべき大型合成石英ガラス基板材料を保持する基板保持台の材質が、ショアA硬度80以下、圧縮率5〜80%の発泡ポリウレタンである[1]〜[5]のいずれかに記載の大型合成石英ガラスの製造方法。
[7].平坦度/基板対角長が8×10 -6 以下である[1]〜[6]のいずれかに記載の大型合成石英ガラス基板の製造方法。
本発明の大型合成石英ガラス基板の製造方法は、対角長が1000mm以上の大型合成石英ガラス基板材料を垂直保持した状態で基板材料の表裏面の平坦度及び平行度を測定し、そのデータを基に基板の凸部分及び厚い部分を部分的に除去する大型合成石英ガラス基板の製造方法であって、上記除去が、基板対角長の15〜50%の直径を有する第1の加工ツールで加工除去した後、第1の加工ツールより小さい第2の加工ツールで更に加工除去を行うものである。
(1)大型合成石英ガラス基板材料の表裏面における平坦度及び平行度測定
(2)第1の加工ツールの研磨除去量及び移動速度を計算
(3)上記(2)の計算値に基づく第1の加工ツールによる加工
(4)第1の加工ツールによる加工後の基板形状の計算をして、これに基づき第2の加工ツールの研磨除去量及び移動速度を計算
(5)上記(4)の計算値に基づく第2の加工ツールによる加工
大型合成石英ガラス基板の原料となる大型合成石英ガラス基板材料を、垂直保持した状態で基板材料の表裏面における平坦度及び平行度を測定する。予め、両面ラップ装置にて基板の平行度(基板内の厚さバラツキ精度)を出しておくことが好ましい。基板の平行度が悪い場合には修正時間が長くなってしまう場合があるからである。また、平坦度の測定は合成石英板材料の自重変形を除くため、垂直保持して、例えば黒田精工製のフラットネステスター等を用いて測定することができる。平行度はミツトヨ製のマイクロメーターにより測定できる。
平面は高さを示すzの式として、下記の式で表すことができる。
z=ax+by+c(a、b、cは任意の定数)
平坦度測定データ面上のある測定点(xi,yi)における高さの測定値zi(xi,yi)と同じ(xi,yi)位置における上記式で求められる高さ(axi+yi+c)との差をsとする。sを表す式を下記に示す。
s={zi(xi,yi)−(axi+yi+c)}2
上記sを平坦度測定全面(x0→n,y0→n)で求め、その総和Sが最小となるa、b、cを計算により算出し、仮にa→A、b→B、c→Cとする。この場合、上記高さを示すzの式として表される(z=Ax+By+C)が最小2乗平面を表す式となる。図2中、11は基板表面、12は最小2乗平面である。
上記(1)で得られた測定データ(基板内の各点での平坦度)を高さデータとしてコンピューターに記憶させる。このデータをもとに表裏面の各々について平坦にするために必要な研磨除去量(図3中のA)を計算する。表裏面の各々について、平坦化の加工面13は表裏面の各々における最小2乗平面と平行であって、被測定面中で最も凹んだ点に接する面となる。
上記(2)の研磨除去量(II)及び移動速度に基づき、第1の加工ツールによる加工をする場合、第1の加工ツールの直径は、基板対角長の15〜50%であり、30〜45%が好ましい。15%より小さいと加工時間の短縮効果が少なくなり、50%より大きいと平坦度修正が少なく、次の第2の加工ツールによる加工時間が長くなり経済的ではない。第1の加工ツールの直径は250〜800mmが好ましく、400〜600mmがより好ましい。なお、第1の加工ツールの形状は、研磨布の取り付け等の作業面等を考慮すると、円形が好ましい。
第1の加工ツールは大型合成石英ガラス基板材料の表面を移動しながら加工するもので、大型合成石英ガラス基板材料の全表面を一度に加工できるものではない。このため、第1の加工ツールのみでは、現実の研磨除去量と、上記大型合成石英ガラス基板材料の表裏面における平坦度及び平行度測定から得られる、理想の各面及び各点における研磨除去量(I)とに差が生じる部分がある。従って、かかる差をなくすべく、第2の加工ツールを用いた加工により、第1の加工ツールで加工し切れなかった部分、例えば、基板の四隅を研磨することが可能になる。具体的には、上記第1の加工ツールを用いた研磨プロファイルの結果に基づき、予め計算で求めておいた第2の加工ツール加工前の平坦度及び平行度の情報から、上記研磨除去量(I)となるように第2の加工ツールでの必要な研磨除去量及び移動速度を計算する。この場合、第1の加工ツールの場合と同様に、第2の加工ツールを用いた研磨プロファイルを事前に調べておき、更に調整してもよい。このように、本発明においては第1の加工ツールによる加工後に精度測定を行なわないため、効率的な加工を行うことができる。
上記(4)で計算された必要な研磨除去量及び移動速度に従い、第2の加工ツールにより加工を行なう。第2の加工ツールの大きさは、第1の加工ツールより小さいことが必要で、具体的には第1の加工ツールの10〜40%、特に15〜30%の直径を有することが好ましい。第2の加工ツールの直径が、第1の加工ツールの10%より小さいと、平坦度修正効果は大きいが、加工時間が長くなり経済的ではなく、40%を超えると研磨除去量の細かな制御ができないため、平坦度修正効果が少なくなる場合がある。第2の加工ツールの直径は25〜320mmが好ましく、100〜200mmがより好ましい。第2の加工ツールの形状は、第1の加工ツール同様に円形が好ましい。加工方法は、第1の加工ツールの場合と同様の方法で行なう。また、第1の加工ツールと第2の加工ツールを組み合わせることで、基板に発生する横シマを防ぐことができる。更にポリッシュ工程してもよいが、ポリッシュ工程がなくても、平坦度及び平行度が良好な大型合成石英ガラス基板を得ることができる。
大きさ850×1200mm、厚さ10.2mmの合成石英ガラス基板を不二見研磨材株製FO#1000を用いて遊星運動を行う両面ラップ装置により加工を行なって、原料基板を準備した。このときの原料基板の平行度は13μm、平坦度は50μmであった。
平坦度は黒田精工製フラットネステスターにより、平行度はミツトヨ製のマイクロメーターにより測定した。得られた結果から、目的とする各面及び各点における研磨除去量を決定した。
第1の加工ツール及び第2の加工ツールの大きさを変えて実施例1と同様に行なった結果を表1に示す。なお、研磨時間比は、100mmφの加工ツールのみで加工を行った場合の研磨時間を100とした場合の比率を表す。
11 基板表面
12 最小2乗平面
20 基板保持台
21 加工ツール
Claims (7)
- 対角長が1000mm以上の大型合成石英ガラス基板材料を垂直保持した状態で基板材料の表裏面の平坦度及び平行度を測定し、そのデータを基に基板保持台上で基板の凸部分及び厚い部分を部分的に除去する大型合成石英ガラス基板の製造方法であって、上記除去が、基板対角長の15〜50%の直径を有する第1の加工ツールをX軸方向及びY軸方向に移動させることにより加工除去した後、第1の加工ツールより小さい第2の加工ツールをX軸方向及びY軸方向に移動させることにより更に加工除去を行うことを特徴とする大型合成石英ガラス基板の製造方法。
- 上記第2の加工ツールが、第1の加工ツールの10〜40%の直径を有することを特徴とする請求項1記載の大型合成石英ガラス基板の製造方法。
- 下記工程(1)〜(5)
(1)大型合成石英ガラス基板材料の表裏面における平坦度及び平行度測定
(2)第1の加工ツールの研磨除去量及び移動速度を計算
(3)上記(2)の計算値に基づく第1の加工ツールによる加工
(4)第1の加工ツールによる加工後の基板形状の計算をして、これに基づき第2の加工ツールの研磨除去量及び移動速度を計算
(5)上記(4)の計算値に基づく第2の加工ツールによる加工
を有する請求項1又は2記載の大型合成石英ガラス基板の製造方法。 - 第1及び第2加工ツールによる加工が、それぞれ30〜300rpmの回転速度において、加工ツールをX軸方向に平行に計算された速度で連続的に移動した後、Y軸方向に加工ツールの直径の10〜25%の送りピッチで移動させて加工を行うようにした請求項3記載の大型合成石英ガラス基板の製造方法。
- 第1加工ツールの直径が250〜800mmであり、第2加工ツールの直径が25〜320mmである請求項1〜4のいずれか1項記載の大型合成石英ガラス基板の製造方法。
- 加工すべき大型合成石英ガラス基板材料を保持する基板保持台の材質が、ショアA硬度80以下、圧縮率5〜80%の発泡ポリウレタンである請求項1〜5のいずれか1項記載の大型合成石英ガラスの製造方法。
- 平坦度/基板対角長が8×10-6以下である請求項1〜6のいずれか1項記載の大型合成石英ガラス基板の製造方法。
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