KR101865977B1

KR101865977B1 - 유리 성형용 성형형, 유리 성형 장치, 유리 성형 방법 및 포토마스크 기판의 제조 방법

Info

Publication number: KR101865977B1
Application number: KR1020137002687A
Authority: KR
Inventors: 후미야스 나카노
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2018-06-08
Also published as: CN102958854B; TWI498289B; WO2012039331A1; CN102958854A; KR20130112029A; TW201217279A; JP5812005B2; JPWO2012039331A1

Abstract

유리 성형용 성형형은, 유리의 가열 가압 성형에 사용되는 몰드 본체 (10) 와, 상기 몰드 본체에 있어서의 가동 부재 (11) 에 맞닿음 가능하게 배치되고, 상기 몰드 본체와 상기 유리 사이의 선팽창 계수의 차이에 기초한 응력을 개방하기 위해서 파단 가능한 지지 부재 (15) 를 구비한다.

Description

유리 성형용 성형형, 유리 성형 장치, 유리 성형 방법 및 포토마스크 기판의 제조 방법{GLASS FORMING MOLD, GLASS FORMING DEVICE, GLASS FORMING METHOD, AND METHOD FOR MANUFACTURING PHOTOMASK SUBSTRATE}

본 발명은, 유리 성형용 성형형 (成形型), 유리 성형 장치, 유리 성형 방법 및 포토마스크 기판의 제조 방법에 관한 것이다.

본원은, 2010년 9월 21일에 출원된 일본 특허출원 2010-210686호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

최근, 대형 렌즈나 레티클, 혹은 대형 액정 디스플레이 등, 넓은 면적의 면을 갖는 광학 부재를 얻기 위해, 미리 형성된 유리 잉곳 등의 유리 덩어리를 가열 가압 성형함으로써 편평형상으로 하여 면적을 확대하는 성형 방법이 이용되고 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

일본 공개특허공보 2004-307265호

여기서, 상기 서술한 바와 같은 유리 덩어리를 가열 가압 성형하는 경우에는, 성형형을 사용하여 고온하에서 유리 덩어리를 가압 성형한 후, 당해 유리 덩어리의 냉각을 실시하고, 그 후에 노 외로 취출된다. 이 냉각시, 유리와 성형형 사이에는 온도 강하에 수반되는 수축량의 차이가 생긴다. 즉, 성형 대상인 유리보다 선팽창 계수가 큰 성형형을 사용했을 경우, 냉각시에 유리 및 성형형의 수축이 일어났을 때, 선팽창 계수의 차이에 의해 내부의 유리보다 외부의 성형형의 수축량이 커진다. 그 결과, 과잉의 응력이 가해져, 성형형이 파손, 또는 유리가 파손되는 현상이 생긴다.

또한, 이들 파손을 방지하는 방법으로서, 성형형은, 그 사이즈가 클수록 고온시로부터의 수축량이 커지기 때문에, 그 수축량을 가미한 간극을 형측에 형성하는 방법이 있다. 그러나, 성형형에 간극을 형성함으로써 성형 중, 점성체가 된 유리가 간극에 들어가, 필요한 형상이 얻어지지 않는 경우가 있다. 혹은, 성형형의 연결부 간극에 유리가 들어가, 성형형을 파손시키거나, 또는, 성형형의 파손을 유도시키는 등의 문제가 생기는 경우가 있다.

본 발명에 관련된 양태는, 유리나 성형형 본체의 파손을 회피하고, 원하는 형상으로 유리를 성형할 수 있는 성형형, 유리 성형 장치, 유리 성형 방법 및 포토마스크 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제 1 양태는, 유리의 가열 가압 성형에 사용되는 몰드 본체와,

상기 몰드 본체에 있어서의 가동 부재에 맞닿음 가능하게 배치되고, 상기 몰드 본체와 상기 유리 사이의 선팽창 계수의 차이에 기초한 응력을 개방하기 위해서 파단 가능한 지지 부재를 구비하는 유리 성형용 성형형으로 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 2 양태는, 유리 잉곳을 수용하는 중공부를 갖고, 당해 중공부를 대판 (臺板) 과, 그 위에 배치 형성된 측판과, 그 측판끼리의 내측을 상하동 (上下動) 가능하게 된 천판 (天板) 으로 둘러싸도록 구성된 유리 성형용 성형형으로서, 상기 대판에는, 상기 측판의 외측에 맞닿도록 지지 부재가 배치 형성되어 있고, 상기 측판은, 상기 대판에 대해, 그 외측 방향으로 상대 이동 가능하게 형성되어 있음과 함께, 상기 지지 부재에 의해 상기 측판의 외측으로부터 지지되고 있고, 상기 지지 부재는, 상기 중공부에 수용된 유리 잉곳을 가열 가압하여 변형시킬 때, 상기 유리 잉곳으로부터 상기 측판을 통해 부하되는 하중에 의해 발생하는 전단력으로는 파단되지 않는 강도를 가짐과 함께, 가열 가압하여 변형시킨 상기 유리 잉곳을 냉각할 때, 상기 성형형과 상기 유리 잉곳의 선팽창 계수의 차이에서 기인되어 부하되는 하중에 의해 발생되는 전단력에 의해 파단되는 강도를 갖는 유리 성형용 성형형으로 한 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 제 3 양태는, 상기 서술한 유리 성형용 성형형과, 유리 잉곳의 가열 수단 및 가압 수단을 갖는 유리 성형 장치로 한 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 제 4 양태는, 상기 서술한 유리 성형 장치를 사용한 유리 성형 방법으로서, 성형형에 유리 잉곳을 수용하고, 가열 수단 및 가압 수단에 의해 상기 유리 잉곳을 가열 가압하여 변형시키고, 변형시킨 상기 유리 잉곳을 냉각할 때, 상기 성형형과 상기 유리 잉곳의 선팽창 계수의 차이에서 기인되어 부하되는 하중에 의해, 상기 대판에 대해 측판이 그 외측 방향으로 상대 이동하고, 이것에 의해 지지 부재에 전단력이 작용하여, 이 전단력에 따라, 상기 지지 부재를 파단시키는 유리 성형 방법으로 한 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 제 5 양태는, 상기 서술한 유리 성형 방법을 사용하여 유리 성형체를 얻는 공정을 갖고 있는 포토마스크 기판의 제조 방법으로 한 것을 특징으로 한다.

본 발명 양태의 성형형에 의하면, 유리나 성형형 본체의 파손을 회피하고, 유리를 원하는 형상으로 성형할 수 있다.

도 1 은 본 실시형태에 관련된 유리 성형 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2 는 도 1 의 유리 성형 장치에 있어서의 유리 성형용 성형형을 나타내는 평면도이다.
도 3 은 도 2 의 A-A 단면도이다.
도 4 는 도 3 의 유리 성형용 성형형에 있어서 유리 잉곳을 변형시킨 상태를 나타내는 단면도이다.
도 5 는 도 4 의 유리 성형용 성형형에 있어서 핀이 구부러진 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6 은 유리 성형용 성형형의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 7 은 유리 성형용 성형형의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 8 은 유리 성형용 성형형의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 9 는 유리 성형용 성형형의 다른 예를 나타내는 사시도이다.

이하, 이 발명의 실시형태의 예에 대해 설명한다.

도 1 은 본 실시형태에 관련된 유리 성형 장치를 나타내는 단면도이다. 도 2 는 도 1 의 유리 성형 장치에 있어서의 유리 성형용 성형형을 나타내는 평면도이다. 도 3 은 도 2 의 A-A 단면도이다. 도 4 는 도 3 의 유리 성형용 성형형에 있어서 유리 잉곳을 변형시킨 상태를 나타내는 단면도이다. 도 5 는 도 4 의 유리 성형용 성형형에 있어서 핀이 구부러진 상태를 나타내는 단면도이다. 도 6 ∼ 도 9 는 유리 성형용 성형형의 다른 예를 나타내는 사시도이다.

본 실시형태의 유리 성형 장치 (1) 는, 규소 화합물을 원료로 하여 제조되는 합성 석영 유리의 잉곳으로부터 반도체용 마스크 등의 포토마스크 기판이나 액정 용 마스크, 광학용 대형 렌즈 재료 등을 원하는 형상으로 가열 성형시키는 장치이다.

이 유리 성형 장치 (1) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 금속제의 진공 챔버 (2) 의 내벽에, 전체면에 걸쳐서 형성된 단열재 (3) 와, 당해 단열재 (3) 의 벽에 배치 형성된 카본 히터 (가열 수단) (5) 를 갖는다. 진공 챔버 (2) 내부의 중앙부에는, 카본 그라파이트제의 유리 성형용 성형형 (10) (이하, 성형형 (10) 이라고 하는 것으로 한다) 이 설치되고, 그 상부에는 실린더 (가압 수단) (4) 를 갖고 있다.

성형형 (10) 은, 유리 성형 장치 (1) 의 진공 챔버 (2) 내부에서 대좌 (臺座) (6) 위에 배치되어 있고, 도 2 ∼ 5 에 나타내는 바와 같이, 대판 (14) 및 저판 (17) 을 구비한 저부를 갖고 있다. 이 대판 (14) 및 저판 (17) 을 포함한 성형형 (10) (몰드 본체) 은, 상기 서술한 바와 같이 카본 그라파이트제이고, 유리 잉곳 (20A) 보다 선팽창 계수가 큰 재질로 되어 있다. 구체적으로는, 합성 석영 유리의 선팽창 계수는 5×10^-7/℃ 정도, 카본 그라파이트의 선팽창 계수는 2×10^-6/℃ ∼ 5×10^-6/℃ 정도이다.

또, 성형형 (10) (몰드 본체) 은, 유리 잉곳 (20A) 을 수용하는 중공부 (19) 를 갖고 있고, 당해 중공부 (19) 를, 대판 (14) 및 저판 (17) 과, 그 위에 배치 형성된 측판 (11) 과, 이 측판 (11) 끼리의 내측을 상하동 가능하게 된 천판 (13) 으로 둘러싸도록 구성되어 있다. 상세히 서술하면, 성형형 (10) (몰드 본체) 에는, 대판 (14) 에 대해 상대 이동 가능하게 형성된 측판 (11) (가동 부재) 이 설치되어 있다. 이 측판 (11) 과 볼트 등으로 고정된 측판 가이드 (12) 가, 성형 대상인 유리 잉곳 (20A) 을 직접 프레스하는 천판 (13) 의 자유 (이동) 를 상하 방향으로 제한한다. 또한, 본 실시형태에서는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 대판 (14) 에는 레일 (18) 이 형성되어 있고, 이 레일 (18) 에 측판 (11) 이 올라가 있다. 대판 (14) 에 대해, 이 레일 (18) 의 방향 (즉, 측판 (11) 의 외측 방향) 으로, 측판 (11) 이 이동 가능하게 되어 있다.

또, 대판 (14) 에 있어서의 측판 (11) 의 외측에는, 당해 측판 (11) 에 맞닿도록 핀 (지지 부재) (15) 이 배치 형성되어 있다. 그리고, 이 핀 (15) 은, 측판 (11) 을 외측으로부터 지지하고 또한 구속한다. 특히, 본 실시형태에서는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 대판 (14) 에, 측판 (11) 의 외측에 맞닿는 위치를 따라, 복수의 삽입 구멍 (16) 이 형성되어 있다. 핀 (15) 은, 그 복수의 삽입 구멍 (16) 에 삽탈 (揷탈) 가능한 것으로 되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 핀 (15) 은, 평면에서 보아 대략 방형상으로 배치된 성형형 (10) 에 있어서의 4 개의 측판 (11) 각각에 대해, 복수개씩 배치되도록 되어 있다. 여기서는, 각 측판 (11) 에 2 개씩 핀 (15) 이 배치되어 있다.

또, 핀 (15) 은, 동일한 종류의 것을 복수 배치하도록 되어 있어도 된다. 혹은, 핀 (15) 은, 필요한 강도 등에 따라, 상이한 재질이나 형태, 직경인 것을 조합하여 배치하도록 되어 있어도 된다. 복수의 삽입 구멍 (16) 은, 그 모든 삽입 구멍 (16) 이 상이한 형태나 직경에 대응 가능 (예를 들어, 구멍의 직경이 표면측으로부터 단계적으로 작아지는 구성으로 되어 있는 등) 하게 구성되어 있어도 된다. 혹은, 복수의 삽입 구멍 (16) 은, 삽입 가능한 형태나 직경이 서로 상이하도록 구성되어 있어도 된다. 혹은, 각각의 측판 (11) 마다, 배치하는 핀 (15) 의 수를 변화시키도록 되어 있어도 된다 (즉, 어느 측판 (11) 과 다른 측판 (11) 사이에서 핀 (15) 의 수가 상이해도 된다).

핀 (15) 은, 중공부 (19) 에 수용된 유리 잉곳 (20A) 을 가열 가압하여 변형시킬 때, 유리 잉곳 (20A) 으로부터 측판 (11) 을 통해 부하되는 하중에 의해 발생하는 전단력으로는 파단되지 않는 강도를 가짐과 함께, 가열 가압하여 변형시킨 유리 잉곳 (20B) 을 냉각할 때, 성형형 (10) 의 선팽창 계수와 유리 잉곳 (20A) 의 선팽창 계수의 차이에서 기인되어 부하되는 하중에 의해 발생하는 전단력에 의해 파단되는 강도를 갖고 있다. 또한, 본 실시형태에서는 성형형 (10) 을 구성하는 부재의 선팽창 계수는 모두 동등한 것으로 한다. 이 경우, 대판 (14) 의 가로폭이 가장 크기 때문에, 냉각시에 생기는 전단력의 크기는 대판 (14) 과 유리 잉곳 (20A) 의 선팽창 계수의 차이에 의해 실질적으로 결정된다.

즉, 핀 (15) 은, 중공부 (19) 에 수용된 유리 잉곳 (20A) 을 가열 가압하여 변형시킬 때, 변형한 유리 잉곳 (20A) 으로부터 측판 (11) 에 대해 작용하는 압력에는, 파단하지 않고 견딜 수 있는 강도를 갖고 있다. 변형시킨 유리 잉곳 (20B) 이 냉각될 때, 그 유리 잉곳 (20B) 보다 카본 그라파이트제의 성형형 (10) 의 대판 (14) 이 선팽창 계수가 큰 것에 의해, 그 횡방향의 수축량이 대판 (14) 이 크다. 그 결과, 수축량이 작은 유리 잉곳 (20B) 이 수축량이 큰 대판 (14) 위에 배치된 측판 (11) 을 외측을 향하여 상대적으로 누르는 하중이 발생한다. 핀 (15) 은 이 때, 부하되는 하중에 의해 발생되는 전단력에 의해 구부러지는 강도를 갖는다. 유리 잉곳 (20B) 의 냉각시의 성형형 (10) 의 대판 (14) 과의 선팽창 계수의 차이에 의해 하중이 부하되고, 그 하중에 의해 발생되는 전단력에 의해 핀 (15) 이 구부러지도록 되어 있다. 그 결과, 당해 유리나 성형형 (10) 이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

또, 유리 성형 장치 (1) 의 상부에는, 상기 서술한 바와 같이, 천판 (13) 을 직접 프레스하는 실린더 (가압 수단) (4) 가 설치되어 있다. 이 실린더 (4) 에 의해, 유리 잉곳 (20A) 을 임의의 두께까지 가압하여 성형한다.

다음으로, 이 성형형 (10) 및 성형형 (10) 을 구비한 유리 성형 장치 (1) 에 의한 유리 성형 방법 및 포토마스크 기판의 제조 방법에 대해 설명한다.

먼저, 도 1 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 유리 성형 장치 (1) 에 있어서의 진공 챔버 (2) 내부의 대좌 (6) 위에, 대판 (14), 저판 (17), 측판 (11), 측판 가이드 (12) 를 조합하여 배치한다. 또한, 소정의 핀 (15) (여기서는, 1 개의 측판 (11) 에 대해 핀 (15) 을 2 개씩 배치) 을 대판 (14) 에 형성된 삽입 구멍 (16) 에 삽입한다. 이것에 의해, 측판 (11) 을 외측으로부터 핀 (15) 으로 지지한 상태로 세트된 성형형 (10) 을 형성한다. 또, 이 성형형 (10) 에 대해, 유리 잉곳 (20A) 을 성형형 (10) 의 중공부 (19) 에 배치하고, 그 상부에 천판 (13) 을 배치하고, 또한 천판 (13) 의 상면에 실린더 (4) 를 맞닿게 한다.

다음으로, 상기 서술한 바와 같이 세트된 유리 성형 장치 (1) 의 진공 챔버 (2) 내부의 배기를 실시한 후, 진공 챔버 (2) 내부를 불활성 가스로 충전한다. 또한, 카본 히터 (5) 에 의해 성형형 (10) 의 중공부 (19) 내의 유리 잉곳 (20A) 을 가열하여, 결정화 온도 이상 연화점 이하로 승온시킨다. 이 때, 유리 잉곳 (20A) 의 내부가 균일한 온도가 될 때까지 일정한 온도에서 유지시켜도 된다.

소정의 온도에 도달하면, 실린더 (4) 를 작동시켜 천판 (13) 을 하방으로 이동시키고, 유리 잉곳 (20A) 을 가압 성형해 간다. 또한, 이 가압 성형 개시 시점에서, 성형형 (10) 은 환경 온도에 준한 팽창을 나타내고 있다. 또, 유리 잉곳 (20A) 의 가압 프로세스의 진행에 수반하여, 유리 잉곳 (20A) 은 서서히 편평형상이 되어, 측판 (11) 에 실질적으로 간극 없이 밀착한 상태가 된다.

천판 (13) 에 의해 유리 잉곳 (20A) 을 가압해 감에 따라, 측판 (11) 에는, 유리 잉곳 (20A) 을 통해 천판 (13) 의 압압력 (押壓力) 이 외주 방향 (외방향) 의 응력으로서 작용한다. 측판 (11) 은 핀 (15) 에 의해 외방향으로 이동하는 자유가 구속되어 있기 때문에 이동이 곤란하다. 이 때, 유리의 성형에 의해 발생하는 응력이, 유리 잉곳 (20A) 및 측판 (11) 을 통해서 핀 (15) 에 전달된다. 여기서, 상기 서술한 응력에 의해 핀 (15) 이 구부러졌을 경우, 측판 (11) 은 구속이 풀림과 동시에 유리 잉곳 (20A) 으로부터 받는 힘에 의해, 유리 잉곳 (20A) 이 유동하는 외주 방향으로 이동한다. 그 결과, 유리 잉곳 (20A) 이 측판 (11) 으로 둘러싸인 에어리어 밖으로 유출되고, 측판 (11) 의 내측면을 본뜬 형상이 얻어지지 않게 된다. 이 때문에, 핀 (15) 은, 유리의 성형에 의해 발생하는 응력에 견딜 수 있는 강도가 필요하고, 이것을 갖도록 구성되어 있다.

다음으로, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 가열 가압 성형에 의해 유리 잉곳 (20A) 을, 성형형 (10) 의 저판 (17), 천판 (13) 및 측판 (11) 에 밀착하는 상태까지 가압하여 박판상의 유리 잉곳 (20B) 으로 한 후, 냉각 공정을 실시한다. 이 냉각에 수반하여 성형형 (10) 과 유리 잉곳 (20B) 은 환경 온도에 준한 수축을 나타낸다. 여기서, 성형형 (10) 은, 유리 잉곳 (20B) 에 비해 선팽창 계수가 크다. 또한, 성형형 (10) 중 특히 대판 (14) 은 측판 (11) 에 비해 횡방향의 크기가 크다. 그 때문에, 대판 (14) 의 수축량이 측판 (11) 에 대해 상대적으로 커져 냉각에 수반되는 수축이 현저해진다. 따라서, 상대적으로 보면, 냉각에 따라 유리 잉곳 (20B) 이 팽창하는 방향으로, 즉 측판 (11) 을 외주 방향 (외방향) 으로 압출하는 방향으로 하중이 발생한다.

측판 (11) 이 받는 하중은, 측판 (11) 의 외측에 설치되어 있는 핀 (15) 에 전달된다. 측판 (11) 으로부터 부여되는 수축에 의해 발생하는 응력이 핀 (15) 의 강도 한계를 초과하면, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 핀 (15) 은 외측을 향하여 파단된다. 그리고, 핀 (15) 의 파단과 함께 측판 (11) 은 구속이 풀리고, 동시에 측판 (11) 은 유리 잉곳 (20B) 이 유동되는 외주 방향 (외방향) 으로 이동하여 응력이 개방된다. 이 때, 유리 잉곳 (20B) 은 냉각에 의해 이미 고화되어 있기 때문에, 측판 (11) 으로 둘러싸인 에어리어 밖으로 유출되는 경우는 없다. 그 후, 실온 정도까지 공냉하여 진공 챔버 (2) 내로부터 성형형 (10) 을 취출하고, 유리의 성형이 완료된다.

그 후, 상기 서술한 바와 같은 유리 성형 방법을 사용하여 얻은 유리 성형체에 대해, 소정의 사이즈로 가공하기 위한 연삭 가공이나 슬라이스 가공, 단면부를 R 형상으로 하기 위한 모따기 가공, 연마제 등을 사용하여 표면을 마무리 가공하기 위한 연마 공정 등의 가공을 적절히 실시한다. 그 결과, 원하는 포토마스크 기판을 얻을 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태의 유리 성형용 성형형 (10), 유리 성형 장치 (1), 유리 성형 방법 및 포토마스크 기판의 제조 방법에 의하면, 성형 후의 냉각에 의해 발생하는 응력에 의해 파단되는 핀 (지지 부재) (15) 을 설치함으로써, 성형 대상인 유리에 과잉의 응력을 가하지 않고, 또, 성형 대상인 유리를 파손시키지 않고 응력을 개방할 수 있고, 또, 성형 대상인 유리와 성형형 (10) 의 대판 (14) 의 선팽창 계수 차이에 의해 발생하는 응력에 의한 성형형 (10) 에 대한 부하를 최소한으로 억제할 수 있어, 유리를 원하는 형상으로 성형할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 지지 부재로서 핀 (15) (핀상 부재, 봉상 부재) 을 사용하고, 이 핀 (15) 을, 대판 (14) 에 복수 형성된 삽입 구멍 (16) 에 삽탈 가능하게 하고 있다. 그 때문에, 배치하는 핀 (15) 의 수나 종류를 바꾸면 간단하게 그 강도를 바꿀 수 있다. 예를 들어, 본 실시형태에서는, 1 개의 측판에 대해 동일한 종류의 핀 (15) 을 2 개씩 배치하고 있다. 배치하는 핀의 수를 늘리면, 핀 전체로서의 강도를 높일 수 있다 (반대로 배치하는 핀의 수를 줄이면, 핀 전체로서의 강도를 낮출 수 있다). 또, 복수의 핀을 배치할 때, 직경이 굵은 것만을 복수 사용하거나, 직경이 가는 것만을 복수 사용하거나, 직경이 굵은 것과 가는 것을 혼재시켜 사용하거나, 나아가서는 직경이나 형태가 상이한 복수 종류의 것을 혼재시키거나 함으로써, 그 강도를 변화시킬 수 있다. 또한, 복수의 핀을 배치할 때에는, 하중이 각각의 핀에 균등하게 가해지도록, 측판에 대해 대략 일렬로 맞닿도록 배치해도 된다. 또, 복수의 핀은, 하중이 각각의 핀에 균등하게 가해지도록, 가능한 한 등간격으로 배치해도 된다. 추가적 및/또는 대체적으로, 핀을 비일렬 배치, 또는 비등간격 배치로 할 수 있다.

또, 상기 서술한 바와 같이 본 실시형태에서는, 지지 부재로서, 대판 (14) 에 형성된 삽입 구멍 (16) 에 삽탈 가능하게 한 핀 (15) 을 사용하고 있다. 그 때문에, 핀 (15) 이 구부러진 후의 처리를 간단하게 할 수 있다. 예를 들어, 유리의 성형 후, 구부러진 핀 (15) 을 삽입 구멍 (16) 으로부터 빼내, 새로운 핀 (15) 을 삽입 구멍 (16) 에 다시 삽입하는 것만으로도 된다. 그 때문에, 유리 및 포토마스크 기판의 제조 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 핀의 강도를 결정할 때에는, 예를 들어, 미리 역학 시뮬레이션에 의해 측판에 가해지는 하중 및 핀에 발생되는 전단력을 구하고, 성형시의 하중에 의해 발생되는 전단력으로는 파단되지 않고, 냉각시의 하중에 의해 발생되는 전단력으로 파단되도록 핀의 강도를 결정할 수 있다. 이와 같이 하여 핀에 필요한 강도를 결정하면, 미리 강도를 측정해 둔 여러 가지의 핀 내에서 필요한 강도를 갖는 것을 선택하여 사용할 수 있다.

또한, 이상 설명한 실시형태는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해서 기재된 것으로서, 본 발명을 한정하기 위해서 기재된 것은 아니다.

예를 들어, 상기 서술한 실시형태에서는, 성형하는 유리로서 석영 유리를 예로 들어, 성형형의 재질로서 카본 (카본 그라파이트) 을 예로 들어 설명했는데, 본 발명은, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 성형하는 다른 유리로는, 붕규산 유리나 소다 석회 유리 등을 들 수 있다. 성형형의 재질로는, 알루미나 (산화알루미늄) 등의 고온에서 사용 가능한 다른 재질이어도 된다.

여기서, 유리와 성형형의 재질을 선택하는 데에 있어서는, 유리의 조성이나 성형 조건 등을 고려하여 결정하면 된다. 유리의 선팽창 계수가, 성형형 (특히는 대판) 의 재질의 선팽창 계수보다 상대적으로 작은 것 (지지 부재가 파단하여 본 발명의 성형형의 기능이 발휘되는 조건) 인 조합이 되어 있으면 본 실시형태의 효과를 얻을 수 있다. 단, 성형형 (몰드 본체) 의 재질로는, 알루미나보다 카본이 강도, 내열 충격성이 우수하기 때문에, 카본의 사용이 바람직한 경우가 많다.

또, 본 실시형태에서는, 핀 (15) 의 재료로서 카본 그라파이트를 사용하고 있다. 핀 (15) 의 재료로서, 카본 그라파이트 이외의 재료를 사용해도 되고, 예를 들어, 알루미나 (산화알루미늄) 등의 고온에서도 사용할 수 있는 재료를 사용해도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태에서는, 지지 부재로서 핀 (15) (핀상 부재, 봉상 부재) 을 사용하고 있었는데, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 필요한 강도를 갖고 있으며 소정의 하중에서 파단되는 구성의 부재이면, 핀 (15) 이외의 것을 사용해도 된다. 핀 (15) 이외의 지지 부재로는, 예를 들어, 도 6 에 나타내는 바와 같은, 장판상 부재 (115a) 의 하방에, 대판 (114) 에 복수 형성된 삽입 구멍 (116) 에 삽탈 가능한 복수의 삽입 부재 (115b) 가 형성된 삽입 부재가 부착된 장판상 부재 (115) 를 들 수 있다. 이 삽입 부재가 부착된 장판상 부재 (115) 를 사용한 성형형에서는, 측판 (111) 에 맞닿는 장판상 부재 (115a) 가 냉각시에 외주 방향 (외방향) 으로 압압되는 것에 의해, 당해 장판상 부재 (115a) 와 삽입 부재 (115b) 사이의 부분이 파단 가능하다.

또, 핀 (15) 이외의 다른 지지 부재로는, 도 7 에 나타내는 형태를 들 수 있다. 도 7 에 있어서, 삽입 구멍 (16) 대신에, 대판 (214) 에 있어서의 측판 (211) 을 따른 위치에 홈 (216) 이 형성되어 있고, 이 홈 (216) 에 삽탈 가능한 박판상 부재 (215) 가 지지 부재로서 사용된다. 이 박판상 부재 (215) 를 사용한 성형형에서는, 박판상 부재 (215) 의 일부 (맞닿음부) 가 측판 (211) 에 맞닿아 있고, 이것이 냉각시에 외주 방향 (외방향) 으로 압압된다. 또, 박판상 부재 (215) 의 다른 일부 (삽입부) 가 홈 (216) 에 삽입되어 실질적으로 고정된다. 그 결과, 박판상 부재 (215) 의 맞닿음부와 삽입부 사이의 부분이 파단 가능하다.

또, 핀 (15) 이외의 다른 지지 부재로는, 도 8 에 나타내는 형태를 들 수 있다. 도 8 에 있어서, 대략 L 자상 부재 (315) 가 지지 부재가 된다. 일례에 있어서, 대략 L 자상 부재 (315) 의 L 자의 저변 부분 (315b) 이 그 길이 방향을 외주 방향 (외방향) 으로 하여 대판 (314) 에 고정된다. 예를 들어, 대판 (314) 에 이 저변 부분 (315b) 을 고정시키는 파임부 (316) 가 형성되어 있다. 또, L 자의 윗부분 (315a) 에 측판 (311) 이 맞닿아 있다. 바꾸어 말하면, 일례에 있어서, 대략 L 자상 부재 (315) 는, 대판 (314) 에 형성된 파임부 (316) 에 삽입되어 대판 (314) 에 실질적으로 고정되는 저변 부분 (315b) 과, 저변 부분 (315b) 의 일단을 기부로 하여 저변 부분 (315b) 의 연장 방향과 직교하는 방향으로 연장되는 윗부분 (315a) 을 갖고, 윗부분 (315a) 의 일면이 측판 (311) 에 맞닿게 된다. 이 대략 L 자상 부재 (315) 를 사용한 성형형에서는, 냉각시에 당해 대략 L 자상 부재 (315) 의 윗부분 (315a) 을 측판 (311) 이 압압함으로써, L 자의 윗부분 (315a) 과 저변 부분 (315b) 사이의 부분이 파단 가능하다.

또, 핀 (15) 이외의 다른 지지 부재로는, 도 9 에 나타내는 형태를 들 수 있다. 도 9 에 있어서, 대략 L 자상 장판상 부재 (415) 를 지지 부재로 하고, 당해 대략 L 자상 봉상 부재 (415) 의 L 자의 저변 부분 (415b) 이 대판 (414) 에 고정되어 있다. 예를 들어, 대판 (414) 에 이 저변 부분 (415b) 을 고정시키는 파임부 (416) 가 형성되어 있다. 또, L 자의 윗부분 (415a) 에 측판 (411) 이 맞닿아 있다. 바꾸어 말하면, 일례에 있어서, 대략 L 자상 장판상 부재 (415) 는, 대판 (414) 에 형성된 파임부 (416) 에 삽입되어 대판 (414) 에 실질적으로 고정되는 저변 부분 (415b) 을 갖는다. 저변 부분 (415b) 은, 측판 (411) 을 따라 연장되는 장변을 갖는다. 또, 대략 L 자상 장판상 부재 (415) 는, 저변 부분 (415b) 의 하나의 장변을 기부로 하여 연장되는 윗부분 (415a) 을 갖고, 윗부분 (415a) 의 일면이 측판 (411) 에 맞닿는다. 저변 부분 (415b) 과 윗부분 (415a) 사이의 각도는 예를 들어 90 °이다. 이 대략 L 자상 장판상 부재 (415) 를 사용한 성형형에서는, 냉각시에 당해 대략 L 자상 장판상 부재 (415) 의 윗부분 (415a) 을 측판 (411) 이 압압함으로써, 윗부분 (415a) 과 저변 부분 (415b) 사이의 부분이 파단 가능하다.

또한, 본 실시형태에서는, 결정화 온도 이상 연화점 온도 이하의 온도에서 유리 잉곳 (20A) 을 성형하는 예에 대해 설명했는데, 이것에 한정되지 않는다. 성형 온도는, 유리 잉곳 (20A) 의 결정화 온도 이상이면 된다. 예를 들어, 유리 잉곳 (20A) 의 연화점보다 높은 온도에서 성형해도 된다.

1 : 유리 성형 장치
2 : 진공 챔버
3 : 단열재
4 : 실린더 (가압 수단)
5 : 카본 히터 (가열 수단)
6 : 대좌
10 : 유리 성형용 성형형
11, 111, 211, 311, 411 : 측판
12 : 측판 가이드
13 : 천판
14, 114, 214, 314, 414 : 대판
15 : 핀 (지지 부재)
115 : 삽입 부재가 부착된 장판상 부재 (지지 부재)
215 : 박판상 부재 (지지 부재)
315 : 대략 L 자상 봉상 부재 (지지 부재)
415 : 대략 L 자상 장판 부재 (지지 부재)
16, 116 : 삽입 구멍
216 : 홈
316, 416 : 파임부
17 : 저판
18 : 레일
20A, 20B : 유리 잉곳

Claims

유리의 가열 가압 성형에 사용되는 몰드 본체와,
상기 몰드 본체에 있어서의 가동 부재에 맞닿음 가능하게 배치되고, 상기 몰드 본체와 상기 유리 사이의 선팽창 계수의 차이에 기초한 응력을 개방하기 위해서 파단 가능한 지지 부재를 구비하고,
상기 몰드 본체는, 상기 지지 부재의 일부를 삽입 가능한 복수의 구멍 및/또는 복수의 홈을 갖는, 유리 성형용 성형형.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 지지 부재는, 가열 가압 공정에서 상기 가동 부재를 통해 부하되는 하중에 의해 발생하는 전단력으로는 파단되지 않는 강도를 가짐과 함께, 냉각 공정에서 상기 몰드 본체와 상기 유리 사이의 선팽창 계수의 차이에서 기인되어 부하되는 하중에 의해 발생하는 전단력에 의해 파단되는 강도를 갖는, 유리 성형용 성형형.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 지지 부재의 재질은, 카본을 포함하는, 유리 성형용 성형형.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 몰드 본체는,
대판과,
상하동 가능한 천판과,
상기 대판 상에 배치되고, 상기 대판에 대해서 상대 이동 가능한, 상기 가동 부재로서의 측판을 갖는, 유리 성형용 성형형.
유리 잉곳을 수용하는 중공부를 갖고, 당해 중공부를, 대판과, 그 위에 배치 형성된 측판과, 그 측판끼리의 내측을 상하동 가능하게 된 천판으로 둘러싸도록 구성된 유리 성형용 성형형으로서,
상기 대판에는, 상기 측판의 외측에 맞닿도록 지지 부재가 배치 형성되어 있고, 상기 측판은, 상기 대판에 대해, 그 외측 방향으로 상대 이동 가능하게 형성되어 있음과 함께, 상기 지지 부재에 의해 상기 측판의 외측으로부터 지지되고 있고,
상기 지지 부재는,
상기 중공부에 수용된 유리 잉곳을 가열 가압하여 변형시킬 때, 상기 유리 잉곳으로부터 상기 측판을 통해 부하되는 하중에 의해 발생하는 전단력으로는 파단되지 않는 강도를 가짐과 함께,
가열 가압하여 변형시킨 상기 유리 잉곳을 냉각할 때, 상기 성형형과 상기 유리 잉곳의 선팽창 계수의 차이에서 기인되어 부하되는 하중에 의해 발생하는 전단력에 의해 파단되는 강도를 갖고,
상기 대판에는, 상기 측판의 외측에 맞닿는 위치를 따라, 복수의 삽입 구멍이 형성되어 있고,
상기 지지 부재는, 상기 복수의 삽입 구멍에 삽탈 가능한 핀으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유리 성형용 성형형.
삭제
제 6 항에 있어서,
상기 유리 잉곳은, 석영 유리인 것을 특징으로 하는 유리 성형용 성형형.
제 6 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 성형형은, 카본으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유리 성형용 성형형.
제 1 항, 제 3 항, 제 6 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 유리 성형용 성형형과,
유리 잉곳의 가열 수단 및 가압 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 유리 성형 장치.
제 10 항에 기재된 유리 성형 장치를 사용한 유리 성형 방법으로서,
성형형에 유리 잉곳을 수용하고,
가열 수단 및 가압 수단에 의해 상기 유리 잉곳을 가열 가압하여 변형시키고,
변형시킨 상기 유리 잉곳을 냉각할 때, 상기 성형형과 상기 유리 잉곳의 선팽창 계수의 차이에서 기인되어 부하되는 하중에 의해, 상기 대판에 대해 측판이 그 외측 방향으로 상대 이동하고, 이것에 의해 지지 부재에 전단력이 작용하고, 이 전단력에 따라, 상기 지지 부재를 파단시키는 것을 특징으로 하는 유리 성형 방법.
제 11 항에 기재된 유리 성형 방법을 사용하여 유리 성형체를 얻는 공정을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 기판의 제조 방법.