JP6853970B2 - 板ガラスの製造方法 - Google Patents

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本発明は、周縁部に切欠き部を有する板ガラスの製造方法に関する。
例えば半導体ウェハの製造プロセス中、半導体ウェハを支持する部材に板ガラスが用いられることがある。この際、半導体ウェハには、その結晶方位を所定の向きに合わせるためにノッチと呼ばれる切欠き部が設けられており、この切欠き部に対して研磨加工が施されるのが一般的である。
例えば特許文献1には、半導体ウェハの切欠き部に対して研磨加工を施すための方法が開示されている。この研磨方法は、不織布等で形成された円板状の研磨工具を回転させながら、研磨対象となる半導体ウェハの切欠き部に押し当てることで、当該切欠き部を研磨工具の凸状外周部に対応する形状に研磨するものである(段落0027、図2〜図4)。
特開2005−118903号公報
ところで、半導体ウェハの支持用に板ガラスを用いる場合、板ガラスにも位置合わせ用の切欠き部を設ける必要がある。ガラスは一般的に脆性であるため、半導体製造工程において支持用板ガラスを使用した際に、当該板ガラスが切欠き部から破損するおそれがあった。そのため、この板ガラスの強度を向上するために、板ガラスの切欠き部に対しても研磨加工を施すことが考えられる。しかしながら、研磨工具を用いた研磨加工では切欠き部の表面を十分に平滑な状態とすることができず、支持用板ガラスとして十分な強度を得られない場合があった。すなわち、従来の半導体製造工程において支持用板ガラスを使用した際に、当該板ガラスが破損するおそれがあった。
また、板ガラスの切欠き部に角部があると、どうしても割れを生じ易くなるため、例えば角部をR面などの滑らかな曲面形状とすることも考えられる。しかしながら、この場合には、切欠き部の三次元形状がより複雑化するため、特許文献1に記載の如き形態の研磨工具では切欠き部の表面を漏れなく研磨することが難しい。
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、板ガラスに設けた切欠き部に漏れなく安定した加工を施すことで板ガラスの強度を向上させることを解決すべき技術的課題とする。
本発明は上記の課題を解決するためのものであり、周縁部に切欠き部を有する円盤状の板ガラスを製造する方法において、前記切欠き部の位置を揃えて複数の前記板ガラスを積層する工程と、前記切欠き部にエッチング処理を施す工程と、を備え、前記複数の板ガラスを積層する工程では、前記複数の板ガラスにおける前記切欠き部に位置決め部材を接触させることにより、前記切欠き部の位置を揃えることを特徴とする。このように、切欠き部にエッチング処理を施すことにより、切欠き部の表面全体を漏れなく平滑化することができる。したがって、板ガラスの強度を向上させることができる。また、切欠き部を漏れなく安定して加工を施すことができる。
本発明に係る板ガラスの製造方法では、切欠き部の位置を揃えた状態で複数の板ガラスを積層させることで、各切欠き部のエッチング処理を連続的又は同時に行うことができ、板ガラスを効率良く製造することが可能になる。
本発明に係る板ガラスの製造方法では、位置決め部材を複数の切欠き部に接触させることにより、複数の板ガラスの切欠き部の位置を精度良く揃えることが可能になる。
本発明に係る板ガラスの製造方法において、前記複数の板ガラスを積層する工程では、前記複数の板ガラスを載置する載置台に前記位置決め部材を着脱自在又は移動可能に取り付けることが望ましい。このように、位置決め部材は、載置台に取り付けられることにより、定位置にて効率良く切欠き部の位置決めを行うことができる。この位置決めが終了すると、位置決め部材は、載置台から取り外され、またはその位置が変更されることで、切欠き部から離れることになる。したがって、位置決め部材が邪魔にならずに、良好なエッチング処理を切欠き部に施すことが可能になる。
本発明に係る板ガラスの製造方法では、前記載置台は、前記板ガラスが載置される支持面を有し、前記支持面は、水平方向に対して傾斜状に配置されることが望ましい。このように、載置台の支持面を傾斜状に配置することにより、板ガラスをこの支持面に載置させ易くなり、支持面に対する板ガラスの積層作業を効率良く行うことが可能になる。
本発明に係る板ガラスの製造方法において、前記複数の板ガラスを積層する工程では、前記複数の板ガラスの間に保護層を形成することが望ましい。このように板ガラスの間に保護層を形成することにより、板ガラスの表面がエッチング液により浸食されることを防止できる。
また、前記保護層は、液体により構成されてなることが望ましい。保護層を液体により構成すれば、保護層の形成を迅速に行うことができ、しかもエッチング処理が終了した際に、積層されている板ガラスを容易に剥離させることが可能である。
本発明に係る板ガラスの製造方法では、前記板ガラスの前記切欠き部と、前記切欠き部を除く前記板ガラスの前記周縁部とにエッチング処理を施すことが望ましい。このように、板ガラスの切欠き部のみならず、その周縁部にもエッチング処理を施すことで、板ガラスの全体的な強度を向上させることが可能になる。
本発明によれば、板ガラスに設けた切欠き部に漏れなく安定した加工を施すことで板ガラスの強度を向上させることが可能になる。
板ガラスの製造方法に使用される保持具の分解側面図である。 保持具の第一部材を示す平面図である。 保持具の第二部材を示す平面図である。 板ガラスの製造方法に係る一工程を示す側面図である。 板ガラスの製造方法に係る一工程を示す側面図である。 板ガラスの製造方法に係る一工程を示す側面図である。 板ガラスの製造方法に係る一工程を示す側面図である。 板ガラスの製造方法に係る一工程を示す側面図である。 板ガラスの製造方法に係る一工程を示す側面図である。 板ガラスの製造方法に係る一工程を示す側面図である。 板ガラスの製造方法に係る一工程を示す側面図である。 板ガラスの製造方法に係る一工程を示す側面図である。 板ガラスの製造方法に係る一工程を示す側面図である。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図1乃至図13は、本発明に係る板ガラスの製造方法の一実施形態を示す。
図1は、本方法を実施するために使用される、板ガラスの保持具を示す。保持具1は、複数の板ガラスGが載置される第一部材2と、複数の板ガラスGが載置された第一部材2に重ねられる第二部材3とを備える。なお、板ガラスGは、図2に示すように、円盤状に構成されるとともに、その周縁部Gaの一部にノッチと呼ばれる切欠き部Gbが形成されてなるものである。
図1及び図2に示すように、第一部材2は、板ガラスGが載置される本体部4と、本体部4に載置される板ガラスGに対して位置決めを行う位置決め部5と、第一部材2と第二部材3とを連結するための連結部6とを備える。
本体部4は、長方形状の板部材により構成される。本体部4は、板ガラスGが積載される支持面7を有する。支持面7は、板ガラスGを2列に積層させて支持するように長方形状に構成されている。また、支持面7は、位置決め部5を着脱自在に支持する複数(本例では三つ)の穴部8を有する。
位置決め部5は、本体部4の支持面7に着脱自在に取り付けられる複数の位置決めピン5a〜5cを含む。本実施形態では、支持面7に対して、三本の位置決めピン5a〜5cを一組とし、合計二組の位置決めピン5a〜5cが配置されている。一組の位置決めピン5a〜5cは、板ガラスGの切欠き部Gbの位置決めを行う第一位置決めピン5a、板ガラスGの周縁部Gaの位置決めを行う、第二位置決めピン5bおよび第三位置決めピン5cを含む。図1に示すように、各位置決めピン5a〜5cは、その一端部が支持面7の穴部8に挿入されて立位状態となっている。
図1に示すように、連結部6は、本体部4の支持面7から突出する複数の棒状部材6aを有する。この棒状部材6aは、ねじ部材からなり、その全長に亘って雄ねじ部を有する。また、連結部6は、この棒状部材6aの雄ねじ部に嵌め込まれるナット6bを有する。
図2に示すように、連結部6を構成する複数の棒状部材6aは、本体部4の支持面7に載置される板ガラスGを囲むように、環状に配置される。具体的には、連結部6は、2列に積層される板ガラスGに対応して、本体部4の支持面7の二箇所に環状配置されている。棒状部材6aによって構成される環の直径(棒状部材6aに内接する円の直径)は、板ガラスGの直径よりも大きくなるように設定される。これにより、第一部材2に板ガラスGが積載されたときに、各棒状部材6aは、板ガラスGの周縁部Gaから離れて位置し、後述するエッチング処理の際に、この周縁部Gaに接触することはない。
図3に示すように、第二部材3は、第一部材2と同様に長方形状の板部材により構成される。第二部材3は、位置決め部5の各位置決めピン5a〜5cを挿通可能な第一貫通孔9と、連結部6の棒状部材6aを挿通可能な第二貫通孔10とを有する。また、第二部材3は、保持具1を操作するための把持部11を有する。
以下、上記構成の保持具1を利用して板ガラスGを製造する方法について説明する。
板ガラスGは、例えば、母材ガラスから切削加工、研削加工により周縁部Gaを有する円形ガラスを形成した後、この周縁部Gaの一部に、切削加工、研削加工を施して切欠き部Gbを形成することにより得られる。なお、板ガラスGの表面、周縁部Ga、及び切欠き部Gbは、以下に説明するエッチング処理の前に、研磨砥石や研磨テープ等の研磨工具を用いて研磨加工されても良い。
その後、板ガラスGは、第一部材2の支持面7に載置される。本実施形態において、第一部材2は、板ガラスGを積層するための載置台として使用される。
最初の板ガラスGが支持面7に載置される前に、ダミーガラスDGが支持面7に載置される(図4参照)。ダミーガラスDGは、板ガラスGとほぼ同一形状を有することが望ましい。すなわち、ダミーガラスDGは、その周縁部に切欠き部Gbを有するものである。支持面7にダミーガラスDGが載置されると、図5乃至図7に示すように、ダミーガラスDGの上に複数の板ガラスGが順次積層される。
第一部材2は、図5に示すように、所定の設置台12に載置される。設置台12と第一部材2との間には、スペーサ13が配置されている。このスペーサ13は、第一部材2の本体部4における短手方向の一端部4aの下面を支持している。これにより、第一部材2の本体部4における支持面7は、短手方向における一端部4aの位置が高く、他端部4bの位置が低くなるように傾斜する。これによる支持面7の水平方向に対する傾斜角度は、45°以下とされることが望ましい。
その後、図7(a)に示すように、ダミーガラスDGの表面に所定の液体L(例えば水)が塗布され、その後、図7(b)に示すように、ダミーガラスDGの上に最初の板ガラスGが重ねられる。これにより、図7(c)に示すように、ダミーガラスDGと板ガラスGとの間に、液体Lによる膜が形成される。この液体Lによる膜は、後述するエッチング処理の際に、ダミーガラスDGと板ガラスGとの間にエッチング液が侵入することを防止し、板ガラスGの表面を保護する層(保護層14)として機能する。
板ガラスGを積層する際には、各板ガラスGの間にもこの液体Lによる保護層14が形成される。図8に示すように、所定数(図例では五枚)の板ガラスGが積層されると、最上部に位置する板ガラスGの上に、ダミーガラスDGが積層される。このダミーガラスDGと最上部に位置する板ガラスGとの間にも保護層14が形成される。
板ガラスGを積層する際には、本体部4の支持面7に対して環状に配置されてなる連結部6の棒状部材6aが目印となり、作業者は、この連結部6における環の内側に向かって板ガラスGを移動させることで、その設置を容易に行うことができる。また、板ガラスGを支持面7に載置する際に、連結部6に板ガラスGを接触させ、ガイドとして板ガラスGを設置位置へと案内させてもよい。
作業者は、板ガラスGを第一位置決めピン5a、第二位置決めピン5b、及び第三位置決めピン5cに当接させながら、板ガラスGを第一部材2の支持面7上に積層させる。具体的には、作業者は、板ガラスGの切欠き部Gbを第一位置決めピン5aに接触させ、第二位置決めピン5b及び第三位置決めピン5cを板ガラスGの周縁部Gaに接触させる。これにより第一部材2の支持面7上に積層される複数の板ガラスGは、各切欠き部Gbの位置が揃った状態で位置決めされる。これにより、積層された板ガラスGは、切欠き部Gbの位置ずれが生じることがないため、その表面が露出することがない。なお、第一位置決めピン5aは切欠き部Gbの形状に対応し、切欠き部Gbと係合する形状で構成されることが好ましい。本実施形態では、切欠き部Gbが平面視丸凹形状に形成されているので、第一位置決めピン5aは切欠き部Gbの寸法に応じた径の円柱状に構成されている。
設置台12に設置されるスペーサ13により、第一部材2の支持面7は、傾斜状に配置されていることから(図5参照)、板ガラスGを載置し易い姿勢となっている。すなわち、例えば第一部材2の短手方向における他端部4b側から作業者が板ガラスGを支持面7に載置する場合、支持面7は、作業者に近づくように傾斜配置されることになるため、板ガラスGの支持面7への積層作業を容易に行うことができる。
しかも、この支持面7に支持される各位置決めピン5a〜5cは、支持面7の傾斜に応じて傾斜することになる。この場合、第一部材2の短手方向における他端部4b側から作業者が板ガラスGを支持面7に載置する際に、各位置決めピン5a〜5cは、その先端部が作業者に向かうように傾斜することになる。したがって、作業者は、板ガラスGを支持面7に載置する際に、各位置決めピン5a〜5cに板ガラスGを容易に接触させることができ、板ガラスGの積層作業を一層容易に行うことができる。
その後、図9、図10に示すように、第一部材2に第二部材3が重ねられる。第二部材3は、積層された板ガラスGの最上部に位置するダミーガラスDGに接触する。また、第一部材2の位置決めピン5a〜5cの先端が、第二部材3の第一貫通孔9に挿通され、連結部6に係る棒状部材6aの先端部が、第二部材3の第二貫通孔10に挿通される(図10参照)。
第二部材3が設置されると、図10に示すように、位置決め部5の先端部及び連結部6に係る棒状部材6aの先端部が、第二部材3の各貫通孔9,10から突出した状態となる。この状態で、図11に示すように、棒状部材6aの先端部にナット6bが嵌め込まれる。
ナット6bを十分に締め付けることで、第二部材3は、積層された板ガラスGを適切な力で押圧した状態で、第一部材2と連結される。図12に示すように、第一部材2と第二部材3の連結が完了すると、第一位置決めピン5a、第二位置決めピン5b及び第三位置決めピン5cは、保持具1から取り外される。この場合、各位置決めピン5a〜5cは、その一端部が第二部材3の第一貫通孔9から突出していることから、その一端部を摘まんで引き抜くことにより、保持具1から容易に取り外すことができる。
その後、作業者は、把持部11に手を掛けて保持具1を持ち上げるとともに、エッチング液ELが貯留されたエッチング槽15に、保持具1を浸漬させる(図13参照)。エッチング液ELとしては、例えばフッ酸と塩酸とを含む混酸が使用され得るが、これに限定されるものではない。保持具1によって積層されたままで保持される各板ガラスGは、エッチング槽15内で、その周縁部Ga及び切欠き部Gbにエッチング処理が施される。
所定時間のエッチング処理の後、保持具1は、エッチング槽15から引き上げられる。保持具1に保持されていた複数の板ガラスGは、保持具1から取り出された後、その表面に仕上げの研磨加工が施される。その後、洗浄工程を経て、切欠き部Gbにエッチング処理が施された板ガラスGが完成する。完成した板ガラスGは、その主表面が非エッチング面となり、切欠き部Gbと、この切欠き部Gbを除く周縁部Gとにエッチング面が形成されることになる。
以上説明した本発明に係る板ガラスGの製造方法によれば、切欠き部Gbにエッチング処理を施すことにより、漏れなく安定した加工を切欠き部Gbの全域に施すことで、板ガラスGの強度を向上させることができる。したがって、板ガラスG(切欠き部Gb)の耐久性、寿命を大幅に向上させることができる。さらに、複数の板ガラスGを積層して保持具1にて保持した状態で、エッチング処理を行うため、その処理を効率良く行うことができる。
第一位置決めピン5aによって、積層される複数の板ガラスGの各切欠き部Gbを同じ位置に揃えることにより、各板ガラスGは、その表面が露出することなく積層することになり、エッチング処理の際に板ガラスGの表面がエッチング液ELに接触することもない。しかも、板ガラスGの間に保護層14を形成することによって、板ガラスGは、その表面がエッチング液ELに浸食されることなく、切欠き部Gbを含む周縁部Gaのみがエッチング処理される。
第一部材2に配される連結部6に係る複数の棒状部材6aは、積層された板ガラスGの周りを囲むように環状に配置されることから、連結部6(棒状部材6a、ナット6b)によって第二部材3を第一部材2に連結したときに、積層配置された複数の板ガラスGに適度な押圧力を均一に付与することができる。これにより、各板ガラスGは、各位置決めピン5a〜5cを取り外した後も、その位置がずれることなく保持具1に保持されることになる。
本発明者は、本発明の効果を確認するための試験を行った。この試験では、ダイヤモンドツールを使用して切欠き部を研磨してなる板ガラスを比較例1とし、切欠き部を研磨テープで研磨してなる板ガラスを比較例2とし、切欠き部にエッチング処理を施した板ガラスを実施例とした。比較例1、比較例2及び実施例について四点曲げ強度試験を実施し、その強度を比較した。
板ガラスは、直径300mm、厚さ1.0mmのものを使用し、載荷点の間隔を100mm、支点の間隔を200mm、クロスヘッドの速度を5.0mm/minとして、試験を実施した。この試験では、各例において、曲げ強度の平均値(平均強度)、最大値(最大強度)、最小値(最小強度)を測定して比較を行った。試験体の数(試験点数)は、比較例1が41、比較例2が45、そして実施例が46である。試験結果を表1に示す。
Figure 0006853970
表1に示すように、実施例は、曲げ強度の平均値、最大値、最小値のいずれにおいても、比較例1及び比較例2を上回る試験結果となった。
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
上記の実施形態では、第一部材2の支持面7に形成した穴部8によって各位置決めピン5a〜5cを支持させた例を示したが、これに限定されない。この穴部8に替えて、位置決めピン5a〜5cを支持面7に沿って移動可能(スライド可能)に支持する溝部を支持面7に形成してもよい。
この溝部は、位置決めピン5a〜5cを、板ガラスGの位置決めを行う第一の位置と、この第一の位置から退避する第二の位置とに位置変更可能に構成され得る。これにより、第一の位置において位置決めピン5a〜5cによる板ガラスGの位置決めを行った後、各位置決めピン5a〜5cを第二の位置に移動させることで、各位置決めピン5a〜5cが板ガラスGに接触することがなくなり、良好なエッチング処理を、板ガラスGに施すことができる。
また、穴部8や溝部を形成することなく、所定数の板ガラスGを第一部材2の支持面7に積載した後に、作業者が手に持った位置決め部材(位置決めピン5a)を板ガラスGの切欠き部Gbに当接させることにより、切欠き部Gbを揃えるようにしてもよい。
上記の実施形態では、位置決め部5として、位置決めピン5a〜5cを例示したが、これに限定されない。位置決め部5は、板ガラスGや切欠き部Gbの大きさに応じて、板部材その他の位置決め部材を含む。
上記の実施形態では、板ガラスGの間に液体Lによる保護層14が形成された例を示したが、これに限定されず、保護層14は、粘性を有するシール剤や接着剤、又はダミーガラスDGその他の固体によって構成されてもよい。また、板ガラスGの寸法、形状、強度等に応じて、保護層14を形成することなく板ガラスGを積層し、切欠き部Gbにエッチング処理を施すことができる。
上記の実施形態では、切欠き部Gbとしてノッチを例示したが、これに限らず、オリエンテーションフラットと呼ばれる直線状の切欠き部Gbが半導体ウェハに形成される場合には、これに対応して直線状の切欠き部Gbを板ガラスGに形成してもよい。
上記の実施形態では、第一部材2の支持面7を傾斜状に配置し、この支持面7に板ガラスGを積載した例を示したが、これに限定されない。支持面7は、水平状に配置された状態で板ガラスGを支持してもよい。また、支持面7を鉛直方向に沿って配置するとともに、対向配置される第二部材3とによって、複数の板ガラスGを挟持させてもよい。
上記の実施形態では、積層配置された板ガラスGを保持具1に保持させ、この保持具1をエッチング槽15に浸漬させた例を示したが、これに限定されない。保持具1を使用することなく、所定位置に複数の板ガラスGを積層配置するとともに、切欠き部Gbにエッチング液を塗布し又は吹き付けることにより、切欠き部Gbのみにエッチング処理を施してもよい。この場合、板ガラスGを積層することなく、一枚ずつエッチング処理を行ってもよい。また、この場合において、切欠き部Gbのみならず、周縁部Gaにもエッチング処理を施してもよい。
上記の実施形態では、第一部材2への板ガラスGの載置(積層)、板ガラスGの間の保護層14の形成、第一部材2に対する第二部材3の重ね合わせ、連結部6の棒状部材6aに対するナット6bの締め付け、保持具1のエッチング槽15への浸漬の各工程を、作業者による手作業により行う例を示したが、これに限定されない。これらの工程を自動化して板ガラスGを製造してもよい。
2 第一部材(載置台)
5a 第一位置決めピン(位置決め部材)
7 支持面
14 保護層
G 板ガラス
Ga 周縁部
Gb 切欠き部

Claims (6)

  1. 周縁部に切欠き部を有する円盤状の板ガラスを製造する方法において、
    前記切欠き部の位置を揃えて複数の前記板ガラスを積層する工程と、
    前記切欠き部にエッチング処理を施す工程と、を備え、
    前記複数の板ガラスを積層する工程では、前記複数の板ガラスにおける前記切欠き部に第一位置決め部材を接触させることにより、前記切欠き部の位置を揃えるとともに、前記切欠き部を除く前記周縁部に第二位置決め部材を接触させることにより、前記板ガラスを積層し、
    前記板ガラスを積層する工程の後であって、前記切欠き部に前記エッチング処理を施す工程の前に、前記第一位置決め部材を前記切欠き部から離れさせるとともに、前記第二位置決め部材を前記切欠き部を除く前記周縁部から離れさせる工程をさらに備える、板ガラスの製造方法。
  2. 前記複数の板ガラスを積層する工程では、前記複数の板ガラスを載置する載置台に前記第一位置決め部材及び前記第二位置決め部材を着脱自在又は移動可能に取り付ける、請求項1に記載の板ガラスの製造方法。
  3. 前記載置台は、前記板ガラスが載置される支持面を有し、前記支持面は、水平方向に対して傾斜状に配置される、請求項2に記載の板ガラスの製造方法。
  4. 前記複数の板ガラスを積層する工程では、前記複数の板ガラスの間に保護層を形成する、請求項1から3のいずれか1項に記載の板ガラスの製造方法。
  5. 周縁部に切欠き部を有する円盤状の板ガラスを製造する方法において、
    前記切欠き部の位置を揃えて複数の前記板ガラスを積層する工程と、
    前記切欠き部にエッチング処理を施す工程と、を備え、
    前記複数の板ガラスを積層する工程では、前記複数の板ガラスにおける前記切欠き部に位置決め部材を接触させることにより、前記切欠き部の位置を揃え、
    前記複数の板ガラスを積層する工程では、前記複数の板ガラスの間に保護層を形成し、
    前記保護層は、液体により構成されてなる板ガラスの製造方法。
  6. 前記板ガラスの前記切欠き部と、前記切欠き部を除く前記板ガラスの前記周縁部とにエッチング処理を施す、請求項1から5のいずれか1項に記載の板ガラスの製造方法。
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