JPH08112753A - 石英ガラスの加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】石英ガラスの表面を研削したり、溝切り加工を
施したりする場合に、固定した石英ガラスが加工機の抵
抗に打ち勝つ接着力を有し、しかも加工後の剥離が簡便
で、洗浄を容易に行なうことができる石英ガラスの加工
方法を提供する。 【構成】油性の研削液を使用する石英ガラスの研削加工
および溝切り加工において、定盤に石英ガラスを固定す
る手段として水溶性の光硬化樹脂からなる接着剤を使用
し、前記定盤に固定された石英ガラスを剥離する手段と
して、界面活性剤入りの温水を使用したものであり、前
記石英ガラスを固定する定盤に格子状の溝または貫通穴
を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石英ガラスの加工方法
に関し、さらに詳しくは、石英ガラスの表面を研削した
り、溝切り加工を施したりする場合に、石英ガラスを加
工用の定盤に固定したり、加工後に定盤から剥離する作
業を容易にしてなる石英ガラスの加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ウェーハ処理冶具、分光光度計
用セルなどの材料としては、表面を研削し、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おり、これ
ら石英ガラスなどの被加工物を研削し、溝切りなどの加
工を行う場合には、被加工物を固定した定盤を加工機テ
ーブル上に設置し、ダイヤモンドホィールなどにより加
工することが行なわれている。

【０００３】しかして、従来、被加工物を定盤上に固定
する手段としては、加工後の被加工物を破損しないよう
に剥離させることを考慮して、適当な融点（９０〜１０
０゜Ｃ）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）
などの簡便な接着剤が使用されている。

【０００４】ロジンを使用する場合には、加熱した定盤
の上にロジンを塗り被加工物を押し付けて接着固定す
る。そして、加工後には、再び定盤ごと加熱して接着剤
を溶融させ、被加工物を定盤から一枚、一枚剥した後、
アルカリ洗浄またはトリクロールエタンなどの有機溶剤
を使用して被加工物や定盤を清掃するという方法が行な
われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たロジンなどを使用する従来の被加工物の固定方法で
は、接着剤にロジンを使用している場合、被加工物を定
盤に貼付けたり、剥したりする度に定盤をロジンの溶融
温度まで加熱する必要があり、加熱・冷却に時間がかか
り生産性が劣るという問題点があった。

【０００６】すなわち、定盤上に固定された被加工物
は、加工機の切削抵抗などに打ち勝つ保持力を得るため
に、被加工物と定盤の被接触部分全体を接着しなければ
ならず、そのためには使用する定盤全体を加熱して、そ
の表面にロジンを塗り、被加工物を接着した後に室温に
低下するまで放置するとともに、定盤より被加工物を剥
す際にも再度加熱するという熱サイクルを繰り返すこと
になり、定盤加熱による室内の作業環境の悪化や、ロジ
ンが乾くまでの放置時間が長く作業効率の低下を招くな
どの問題点があった。

【０００７】また、定盤より被加工物を剥した後に、被
加工物や定盤をアルカリ洗浄した場合は、すすぎを完全
に行なわないと、後加工でガラス表面に白濁が発生し易
く、品質低下を引き起こすなどの問題があり、有機溶剤
を使用して洗浄した場合には環境上の問題があり、廃液
処理などの設備が必要になり、製品コストが高くなるな
どの問題点があった。

【０００８】さらに、被加工物を定盤に固定したり、剥
したりする度に熱サイクルを繰り返すので、定盤の面精
度を一定に維持することが困難であり、被加工物を固定
したり、剥したりする際に被加工物にキズや欠けなどの
不良品が発生し易く、加工工程の歩留が低下する。そこ
で、被加工物の加工精度を維持するため、定盤の厚さを
１０〜１５ｍｍ程に増したり、定盤面の面精度を維持す
るため修正加工を定期的に行なったりしているが、定盤
の重量が重くなり、作業者の取扱いが面倒であるだけで
なく、定盤面の修正加工によるランニングコストの増大
を招くという問題点があった。

【０００９】本発明は、上述した従来の技術が有する問
題点を解決するためになされたもので、石英ガラスの表
面を研削したり、溝切り加工を施したりする場合に、固
定した石英ガラスが加工機の抵抗に打ち勝つ接着力を有
し、しかも加工後の剥離が簡便で、洗浄を容易に行なう
ことができる石英ガラスの加工方法を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による石英ガラスの加工方法は、油性の研削
液を使用する石英ガラスの研削（切削・研磨）加工およ
び溝切り加工において、定盤に石英ガラスを固定する手
段として水溶性の光硬化樹脂からなる接着剤を使用した
ものである。

【００１１】また、前記定盤に固定された石英ガラスを
剥離する手段として、界面活性剤入りの温水を使用した
ものである。

【００１２】さらにまた、前記石英ガラスを固定する定
盤に、格子状の溝または貫通穴を形成したものである。

【００１３】

【作用】このように、本発明による石英ガラスの加工方
法においては、定盤に石英ガラスなどの被加工物を固定
する場合、接着剤として水溶性の光硬化樹脂を用いて被
加工物を定盤上に固定するとともに、加工後に被加工物
を剥すために温水などを使用するようにしたので、高精
度の加工が可能になり、効率的な作業工程が組めるだけ
でなく、加工後の洗浄作業も温水を使用することにより
環境上の問題、被加工物表面への影響もなく、生産性を
大幅に向上させることができる。

【００１４】ここで、使用される光硬化樹脂は、粘度が
１００ｃｐｓ以下の低粘度のものが作業性も良く、接着
層を薄く均一に塗布することができるので好ましく、５
０ｃｐｓ以下とするのがより好ましい。そのため、接着
層の厚みによって加工寸法が左右されることもなくな
り、しかも、従来のロジンなどの接着剤に比較しても接
着力が強力で、硬質な接着層となるので、経時的に接着
力が劣化したり、加工中に接着層厚がダイヤホィールの
圧力で変化したりするなどの弊害が解消され、高精度の
研削および溝切り加工が可能になる。この傾向は、加工
時間が比較的長い溝切り加工において顕著な効果が得ら
れる。

【００１５】すなわち、接着剤として用いられる光硬化
樹脂は、通常の状態では接着性のない液体であるが、紫
外線あるいは可視光線が照射されると瞬時に硬化して被
接着物を固定する。これは、液状の光硬化樹脂が水溶性
で、かつ低粘度であるために、図５に示すように、石英
ガラスＡや定盤表面ＢのマイクロクラックＣに入り込ん
で硬化するために、流動性がなくなり固定されるためで
ある。

【００１６】また、光硬化樹脂は、光を照射することに
より瞬時に硬化して接着可能であるために、従来のロジ
ンを使用した接着のように、定盤を加熱する必要がなく
なり、定盤加熱、放冷硬化の時間も必要ないので、加工
段取り時間が大幅に削減されて効率の良い作業工程を組
むことができるとともに、室温の上昇、ロジンの加熱に
よる蒸気発生が室内を汚染するなどの環境上の影響も解
消される。

【００１７】さらに、接着剤に光硬化樹脂を使用したこ
とにより、定盤の厚みを５ｍｍ程度まで薄くすることが
可能であり、作業者の負担を軽減することができるだけ
でなく、定盤面の定期的な修正作業も必要なくなり、ラ
ンニングコストを大幅に低減することが可能になる。

【００１８】なお、光硬化樹脂が被加工物で覆われた部
分には、光が届き難いので固定できないこともあるが、
被加工物が石英ガラスであるから、可視光線から紫外線
域までの光透過性がよいので、接着時に石英ガラスで覆
われている部分にも、石英ガラス内部を透過して光が届
くために、硬化機能上問題はなく、光硬化樹脂による被
加工物の接着を効果的に行なうことができる。

【００１９】また、使用される光硬化樹脂は、市販のも
のでも接着可能であるが、水溶性以外の光硬化樹脂で
は、加工後に被加工物定盤より剥離する作業が困難であ
り実用的でない。

【００２０】一方、加工後に被加工物を定盤より剥す場
合には、光硬化樹脂が水溶性なので水でもよいが、油性
の研削液を除去するとともに、光硬化樹脂の接着層への
浸透性を高めるために、界面活性剤入りの温水（例え
ば、温水の温度は、７０〜９０゜Ｃ程度である。）が用
いられており、洗浄に伴う被加工物への悪影響もなく、
清浄な加工面が得られる。

【００２１】ここで、界面活性剤は市販のものを使用で
きるが、濃度としては０．５〜５ｗｔ％が好ましく、
０．５％以下では界面活性剤の効果が小さくなり、剥離
時間が長く、油性研削液の除去効果が劣るなどの問題が
あるとともに、５％を越えると界面活性剤がガラス表面
に残留し易くなり、後工程での表面欠陥が生じる原因に
なる恐れがある。

【００２２】また、被加工物の表面が板材のように面接
触となるものでは、そのまま定盤に接着させると、剥離
の効果がよくないので、、定盤の接着面に格子状の溝、
あるいは貫通穴を設け、温水界面活性材との接触効率を
高くした定盤を使用することで剥離時間を短縮すること
が可能になる。

【００２３】したがって、本発明によれば、石英ガラス
を研削したり、溝切り加工を施したりする場合に、石英
ガラスを定盤に固定したり、加工後に剥離したりする作
業を、短時間で容易に行なうことが可能となり、効率的
な作業工程が組め、作業環境の悪化を招くこともない。

【００２４】また、加工後に剥離した石英ガラスや定盤
の洗浄も、温水により行なうので、環境上の問題、石英
ガラス表面への影響もなく、生産性を大幅に向上させる
ことができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明による実施例を、実験結果に基
づいて詳細に説明する。

【００２６】実施例では、接着剤として従来のロジンを
使用した場合と、本発明による水溶性の光硬化樹脂（商
品名：スリーボンド３０４６）を使用した場合の実験を
同一条件で行ない、比較のために得られたデータを付記
する。

【００２７】〈第１の実験〉まず、第１の実験では、被
加工物を各接着剤で接着した後、油性研削液中における
各接着力の経時変化を測定したもので、実験による測定
結果は図１のグラフに示したようになっている。 ここ
で、各接着剤による接着力の測定は、図２に示したよう
に、定盤などの接着面Ｂに固定した石英ガラスＡに対し
て横方向に応力Ｆを加え、剥れを起こしたときの応力Ｆ
を測定したものであり、接着面積を２３．３ｍｍ²とし
た。実験の結果から、図１に示されるように、光硬化樹
脂を使用した場合は、接着力も強く、経時変化も起こさ
ないことが確認できた。

【００２８】〈第２の実験〉第２の実験では、石英ガラ
ス棒の被加工物を各接着剤を用いて定盤に固定し、被加
工物に溝切り加工を行なった場合の溝精度を測定したも
のであり、このときの溝はストレートの形状で、溝ピッ
チは４．７６ｍｍに設定した。また、加工機および定盤
は、各接着剤とも同一条件とし、１６６溝加工の内から
１７溝を選定し、ピッチ平均とバラツキを測定した。

【００２９】実験の結果は、図３に示したように、光硬
化樹脂の接着剤を用いた場合でも、ロジンを用いた場合
と加工性は遜色なく、ピッチ間のバラツキも小さくなっ
ている。これは、光硬化樹脂の接着力がロジンより強力
で、しかも経時変化を起こさないため、石英ガラス棒の
保持がより完全であったからであるといえる。

【００３０】〈第３の実験〉第３の実験では、水溶性の
光硬化樹脂を用いて被加工物を定盤に接着した後、加工
後の定盤から被加工物の剥離性を、接着面の定盤の表面
形状により比較したものであり、表面に格子状の溝を彫
ったもの、５ｍｍφの貫通穴を設けたもの、および通常
の平面の場合で、８５゜Ｃの界面活性剤入りの温水を使
用して剥離時間を測定した。

【００３１】図４には、上記実験結果が、各定盤形状に
おける接着面積と剥離時間との関係により表されてい
る。

【００３２】すなわち、ロジンを使用して被加工物と定
盤とを平面同士で接着した場合には、温水に３時間以上
漬けておいても剥離しないが、定盤表面に格子状の溝を
切り、温水との接触性を良くすることで、接着面積に影
響されることなく、２０分程度で剥離が可能となり、加
工後に定盤より被加工物を剥すなどの作業効率を良くす
ることが可能であることがわかる。

【００３３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る石英ガラスの加工方法は、定盤に石英ガラスなどの被
加工物を固定する場合に、接着剤に水溶性の光硬化樹脂
を用いて被加工物を定盤上に固定するとともに、加工後
に被加工物を剥すために温水などを使用するようにした
ので、次のような効果を奏する。

【００３４】接着に使用される光硬化樹脂が水溶性で低
粘度なので、接着層を薄く均一に塗布することが可能で
あり、作業性も良く、接着層の厚みによって加工寸法が
左右されることもない。

【００３５】また、従来のロジンなどの接着剤に比較し
ても接着力が強力で、硬質な接着層となるので、経時的
に接着力が劣化したり、加工中に接着層厚がダイヤホィ
ールの圧力で変化したりするなどの弊害が解消され、高
精度の研削および溝切り加工が可能になる。

【００３６】さらに、加工後に定盤に固定した石英ガラ
スを剥離して洗浄する場合は、温水により行なうので、
環境上の問題や石英ガラス表面への影響もなく、作業時
間を大幅に短縮することができ、生産性を大幅に向上さ
せることができる。

【００３７】したがって、本発明によれば、石英ガラス
を研削したり、溝切り加工を施したりする場合に、石英
ガラスを定盤に固定したり、加工後に剥離したりする作
業を短時間で容易に行なうことが可能となり、効率的な
作業工程が組め、作業環境の悪化を招くこともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】油性研削液中における接着力の経時変化を測定
した結果を示す図表である。

【図２】各接着剤による接着力の測定を行った場合の条
件を示した説明図である。

【図３】定盤に固定した被加工物に溝切り加工を行なっ
た場合の溝精度を測定した結果を示す図表である。

【図４】各定盤形状における接着面積と剥離時間との関
係を測定した結果を示す図表である。

【図５】本発明による定盤と石英ガラスとが接着される
原理を説明するための拡大断面説明図である。

【符号の説明】

Ａ 石英ガラス Ｂ 定盤 Ｃ 接着剤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油性の研削液を使用する石英ガラスの研
   削加工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手段として、水溶性の光硬
   化樹脂からなる接着剤を使用したことを特徴とする石英
   ガラスの加工方法。
2. 【請求項２】 前記石英ガラスを固定する定盤には、格
   子状の溝または貫通穴を形成されている請求項１記載の
   石英ガラスの加工方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の石英ガラスの加工方法に
   おいて、 前記定盤に固定された石英ガラスを剥離する手段とし
   て、界面活性剤入りの温水を使用する石英ガラスの加工
   方法。