KR102260633B1 - 합성 석영 유리 기판의 제조 방법 - Google Patents

합성 석영 유리 기판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

[해결수단] 합성 석영 유리 블록을 준비하는 공정과,
상기 합성 석영 유리 블록 중, 절단 가공할 때의 절단면에 평행면과 그것에 대향하는 면의 2면에 대해서, 복굴절률을 측정하는 파장에서의 투과율이 99.0％/㎜ 이상인 액체를 도포하는 공정과,
한쪽의 도포면으로부터 입사되고, 다른 쪽의 도포면으로부터 출사되는 광에 의해 합성 석영 유리 블록의 복굴절률을 측정하는 공정과,
얻어진 복굴절률에 기초하여, 얻어지는 합성 석영 유리 기판의 사이즈에 따라 합성 석영 유리 블록을 절단하는 두께를 결정하는 공정과,
결정된 절단 두께에 따라 절단하는 공정
을 포함하는 합성 석영 유리 기판의 제조 방법.
[효과] 본 발명에 따르면, 제조 공정의 비교적 빠른 단계의 슬라이스 공정 전에, 후의 연마 공정에 필요한 여유를 미리 예측하여 슬라이스 시의 두께를 결정할 수 있고, 원료의 합성 석영 유리 블록의 손실분을 저감시키고, 합성 석영 유리 기판의 생산성을 높여, 경제적으로 합성 석영 유리 기판을 제조할 수 있다.

Description

합성 석영 유리 기판의 제조 방법{METHOD FOR PREPARING SYNTHETIC QUARTZ GLASS SUBSTRATE}
본 발명은, 연마 공정에서의 제품의 손실분을 저감시키기 위한 합성 석영 유리 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 대형 합성 석영 유리 기판의 제조는, 원료인 블록 형상의 합성 석영을 와이어 소우(wire saw) 등의 절단 장치에 의해 판상으로 잘라낸 후에, 얻어진 합성 석영 유리판체를 연마 지립을 포함한 슬러리를 이용하여 랩 가공 및 그 후의 연마 공정에서 가공하여 원하는 사이즈, 두께, 평탄도가 얻어질 때까지 연마하는 등의 방법이 취해지고 있다.
이 절단 공정 시에, 잘라낸 판상의 합성 유리 기판의 휨이 큰 경우, 후의 연마 공정에서 기판 표면을 소정의 평탄도에 수용하는 것 외에, 기판의 휨을 제거하고 나서 전체의 두께 분포를 일정한 범위 내에 유지하는 것이 필요해지기 때문에, 절단 시의 표면 정밀도가 일정한 경우, 휨이 클수록, 필요한 연마 여유(polishing allowance)는 커진다.
이로 인해, 절단 공정 시에 잘라내는 기판의 두께는, 최종적인 목표 두께에 연마 공정에서 필요한 여유를 더한 것이 되는데, 잘라낸 후에 발생하는 기판의 휨의 크기를 예측할 수 없는 경우, 어느 정도 두께에 여유를 두고 절단하지 않으면 안 된다. 그 결과, 후의 연마 공정에 있어서 두께 조정을 위하여 여분의 연마 여유가 발생해 버려, 원료 및 공정 시간의 손실로 이어지는 단점이 있었다.
휨이 작은 고평탄 기판을 제작하기 위해서는, 특허문헌 1(일본 특허 공개 제2011-155258호 공보)과 같이, 절단한 후의 기판을 연마 공정 전에 가열 처리함으로써 변형시켜, 휨을 저감하고 나서 연마하는 등의 방법이나, 특허문헌 2(일본 특허 공개 제2005-289801호 공보)와 같이, 미리 가열 처리에 의해 잉곳의 왜곡을 블록의 외주부에 집중시켜, 그 외주부를 제거한 후의 블록을 원료로서 사용하는 등의 방법이 알려져 있다.
일본 특허 공개 제2011-155258호 공보 일본 특허 공개 제2005-289801호 공보
그러나, 특허문헌 1에서의 기판의 가열 처리는, 예를 들어 직경 200㎜ 정도 등의 비교적 소형 사이즈의 기판에 대해서는 유효하지만, 대형 사이즈의 기판을 처리하기 위해서는, 전체를 균일하게 온도 제어하는 어려움에 더하여, 가열 또는 냉각 시간도 걸리고, 장치도 대규모의 것이 되어 버린다. 또한, 특허문헌 2에서와 같이 미리 잉곳 내의 왜곡이 큰 부분을 제거하는 방법은, 제거한 부피분의 손실이 생기는 등의 단점이 있다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 원료가 되는 합성 석영 유리 블록의 복굴절률 측정값으로부터 절단 후의 휨의 크기를 미리 예측하고, 평탄화할 때에 필요한 연마 여유를 결정함으로써, 후의 연마 공정에서 발생할 손실분을 줄이고, 수익성을 향상시킬 수 있는 합성 석영 유리 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 검토한 결과, 원료가 되는 합성 석영 유리 블록의 복굴절률 측정값으로부터 절단 후의 휨의 크기를 고려한 연마 여유를 결정함으로써, 후의 연마 공정에서 발생할 손실분을 줄이고, 합성 유리 기판의 생산성을 높여, 경제적으로 제조할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 이루기에 이르렀다.
따라서, 본 발명은 이하의 합성 석영 유리 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
〔1〕
합성 석영 유리 블록을 준비하는 공정과,
상기 합성 석영 유리 블록 중, 절단 가공할 때의 절단면에 평행면과 그것에 대향하는 면의 2면에 대해서, 복굴절률을 측정하는 파장에서의 투과율이 99.0％/㎜ 이상인 액체를 도포하는 공정과,
한쪽의 도포면으로부터 입사되고, 다른 쪽의 도포면으로부터 출사되는 광에 의해 합성 석영 유리 블록의 복굴절률을 측정하는 공정과,
얻어진 복굴절률에 기초하여, 얻어지는 합성 석영 유리 기판의 사이즈에 따라 합성 석영 유리 블록을 절단하는 두께를 결정하는 공정과,
결정된 절단 두께에 따라 절단하는 공정
을 포함하는 합성 석영 유리 기판의 제조 방법.
〔2〕
얻어진 합성 석영 유리 기판의 사이즈가 300㎜ 이상 900㎜ 미만×300㎜ 이상 900㎜ 미만이며, 두께가 α ㎜인 경우,
합성 석영 유리 블록의 복굴절률 측정값이 0㎚/㎝ 이상 30㎚/㎝ 미만이면 절단 두께를 (α+0.02α) 내지 (α+0.04α) ㎜로 하고, 30㎚/㎝ 이상 50㎚/㎝ 이하이면 절단 두께를 (α+0.03α) 내지 (α+0.05α) ㎜로 하는 〔1〕기재의 합성 석영 유리 기판의 제조 방법.
〔3〕
얻어진 합성 석영 유리 기판의 사이즈가 900㎜ 이상 1,800㎜ 미만×900㎜ 이상 1,800㎜ 미만이며, 두께가 α ㎜인 경우,
합성 석영 유리 블록의 복굴절률 측정값이 0㎚/㎝ 이상 20㎚/㎝ 미만이면 절단 두께를 (α+0.02α) 내지 (α+0.04α) ㎜로 하고, 20㎚/㎝ 이상 40㎚/㎝ 이하이면 절단 두께를 (α+0.03α) 내지 (α+0.05α) ㎜로 하는 〔1〕기재의 합성 석영 유리 기판의 제조 방법.
〔4〕
소정의 절단 두께로 절단하여 얻어진 판상의 합성 석영 유리 기판에 대하여, 연삭 또는 랩 가공 공정, 조연마(粗硏磨) 공정, 정밀 연마 공정을 더 실시하는 〔1〕 내지 〔3〕 중 어느 하나에 기재된 합성 석영 유리 기판의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 합성 석영 유리 기판의 제조 공정의 비교적 빠른 단계인 슬라이스 공정 전에, 후의 연마 공정에 필요한 여유를 미리 예측하여 슬라이스 시의 두께를 결정할 수 있기 때문에, 원료가 되는 합성 석영 유리 블록의 손실분을 저감시키고, 합성 석영 유리 기판의 생산성을 높여, 경제적으로 합성 석영 유리 기판을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명에서의 합성 석영 유리 기판의 제조 공정의 일례를 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명에 대하여, 도 1의 흐름도에 따라서 더욱 상세하게 설명한다.
원료가 되는 합성 석영 유리 블록은, 실란 화합물 및 실록산 화합물 등의 실리카 원료 화합물을 산수소 화염에 의해 기상 가수분해 또는 산화 분해하여 생기는 실리카 미립자를 타깃 상에 퇴적시켜서 얻어진 합성 석영 유리 블록을 진공 용해로에서, 예를 들어 고순도 카본제의 형재(型材)를 사용하여, 온도 1,700 내지 1,900℃에서 30 내지 120분간 유지하여, 원하는 형상의 합성 석영 유리 블록으로 열간 성형함으로써 제조할 수 있다. 이 경우, 실리카 미립자를 타깃 상에 퇴적시킴과 함께, 이것을 용융 유리화하는 직접법이나, 발생한 실리카 미립자를 타깃 상에 퇴적 후, 투명 유리화하는 간접법의 어느 방법에 의해서도 제조할 수 있다.
합성 석영 유리 블록의 형상은 사각형, 직사각형, 원형의 어느 것이어도 되고, 크기는 직경 또는 종횡이 각각 300 내지 1,800㎜, 두께가 10 내지 200㎜인 것이 바람직하다.
다음에, 얻어진 합성 석영 유리 블록에 대하여, 그의 복굴절률을 측정하기 위하여, 먼저 절단 가공할 때의 절단면에 평행한 면과 그것에 대향하는 면의 2면에 액체를 도포한다.
합성 석영 유리 블록의 액체를 도포하는 면은, 액체를 도포함으로써 광이 투과될 정도의 조면(粗面)이 바람직하다. 구체적인 액체를 도포하는 면의 조도(Sa)는, 바람직하게는 1㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.01㎛<Sa≤1㎜, 더욱 바람직하게는 0.1㎛<Sa≤100㎛, 특히 바람직하게는 0.5㎛<Sa≤50㎛의 조면이다. 면 조도가 0.01㎛ 보다 작으면 경면에 가까워져서, 애당초 액체를 도포하지 않아도 광을 투과하기 때문에 액체를 도포하는 의미가 없다. 한편, 면 조도가 Sa>1㎜인 면에서는 액체를 도포해도 액체가 표면의 요철을 완전히 매립할 수는 없어, 표면 형상의 영향을 받아, 입사면이나 출사면에서 광의 난반사가 발생하여 정확한 복굴절률을 측정할 수 없을 우려가 있다.
액체를 도포하는 면의 조도의 측정 방법은, 원자간력 현미경(AFM)이나 촉진식 조도계 등의 접촉식의 것이나, 레이저 간섭계나 백색광 간섭계 등의 비접촉식의 측정기를 사용하여 측정할 수 있다. 측정 범위는, 2차원의 면에서 측정하는 경우, 바람직하게는 한 변 1㎛의 정사각형부터 한 변 1㎜의 정사각형 사이, 보다 바람직하게는 한 변 10㎛의 정사각형부터 한 변 100㎛의 정사각형 사이이다. 1차원의 길이로 측정하는 경우, 10㎛부터 10㎜ 사이, 보다 바람직하게는 100㎛부터 1㎜ 사이이다. 측정 범위가 너무 좁으면 정확한 조도가 산출되지 않고, 너무 넓으면 측정에 시간이 걸리거나, 파상(波狀) 주름이나 평탄도를 측정하게 되어 버려, 액체를 도포하여 광의 투과성이 높아지는지 여부를 판단하는 기준으로서 부적절하게 되는 경우가 있다.
이어서, 합성 석영 유리 블록의 임의의 면과 그것에 대향하는 면의 2면에 대해서 액체를 도포하는 공정에서 사용되는 액체는, 복굴절률을 측정하는 파장의 투과율이 99.0％/㎜ 이상, 바람직하게는 99.5％/㎜ 이상, 보다 바람직하게는 99.9％/㎜ 이상이다. 액체의 투과율이 99.0％/㎜ 미만인 경우, 즉, 액체가 불순물로서 색소나 이물을 포함하고 있거나, 액체의 물질 자체가 흡수를 갖는 경우, 산란에 의해 수광부에 도달하는 광량이 적어지거나, 액체를 투과할 때에 편광 상태가 흐트러지거나 하여 합성 석영 유리 블록의 복굴절률이 정확하게 측정되지 않는다.
도포하는 액체의 굴절률과 합성 석영 유리 기판의 굴절률의 차는, 정확한 복굴절률 값의 취득의 관점에서, 바람직하게는 ±0.1(-0.1 내지 +0.1), 보다 바람직하게는 ±0.05(-0.05 내지 +0.05)의 범위이다.
도포하는 액체로서는, 물; 탄소수 1 내지 12의 1가 알코올; 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 글리세린, 폴리에틸렌글리콜, 페놀 등의 다가 알코올; 디메틸에테르, 메틸에틸에테르, 디에틸에테르, 테트라히드로푸란, 2,5-디메틸푸란, 벤조푸란, 디벤조푸란 등의 에테르; 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 벤즈알데히드 등의 알데히드; 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤; 탄소수 1 내지 8의 포화 지방산, 올레산, 리놀산, 리놀렌산 등의 카르복실산; 탄소수 5 내지 17의 직쇄 알칸 등의 탄화수소; 및 이들의 수용액으로부터 선택되는 액체를 들 수 있다. 이들 액체는 취급이 비교적 간편하고, 순도 등이 보증된 시판하고 있는 시약으로서 입수하기 쉽기 때문에, 항상 안정된 품질을 기대할 수 있다. 그러한 액체를 도포해도 석영 유리의 복굴절률 특성에 영향을 미치기 어렵거나, 또는 영향이 항상 일정하여 영향을 고려하기 쉽다고 생각된다. 이들 중에서도, 바람직하게는 분자량 100 이상의 다가 알코올, 더욱 바람직하게는 분자량 혹은 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의한 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량이 200 내지 2,000인 다가 알코올이, 조면의 유리 표면에 도포하기에 적당한 점도이며, 물에 의해 용이하게 세정 가능하기 때문에 제거성도 좋다는 점에서 바람직하다. 분자량이 높은 중합체 등의 다가 알코올은 점도가 높은 경향이 있어, 표면에 도포했을 때, 면 상에 머무르기 쉽다. 예를 들어, 광을 입사 또는 출사하는 면이 하방측에 온 경우에도 표면을 도포한 상태로 유지할 수 있어, 안정적으로 합성 석영 유리 블록이나 합성 석영 유리 슬라이스 기판의 복굴절률 측정을 행할 수 있다.
도포하는 액체의 증기압은, 복굴절률 측정 중에 합성 석영 유리 블록 등의 표면이 말라서 광이 투과하지 않게 되어, 정확한 복굴절률 값이 얻어지지 않게 되는 것을 방지하는 관점에서, 20℃에서 바람직하게는 2.3kPa 미만, 보다 바람직하게는 1.4kPa 미만이다.
합성 석영 유리 블록 등의 임의의 면과 그것에 대향하는 면의 2면에 대해서 액체를 도포하는 방법은, 예를 들어 상기 액체를 솔로 도포하거나, 스프레이로 분사하거나, 스핀 코터로 도포하는 등의 방법에 의해 가능하다.
또한, 도포 공정은, 액체의 건조에 의한 정확한 복굴절률 값이 얻어지지 않게 되는 것을 방지하는 관점에서, 다음의 복굴절률을 측정하는 공정과 아울러, 가능한 한 빠르게 행하는 것이 바람직하다.
이어서, 얻어진 임의의 면과 그것에 대향하는 면의 2면에 대해서 액체가 도포된 합성 석영 유리 블록에 대하여, 한쪽의 도포면으로부터 입사되고, 다른 쪽의 도포면으로부터 출사되는 광에 의해 복굴절률을 측정한다. 복굴절률의 측정은 어떠한 방법이어도 되지만, 예를 들어 편광판을 이용함으로써 시료와 검판 사이에 있는 광로 차를 이용하여 측정하는 세나르몽(Senarmont)식 왜곡 검사 장치 또는 루케오사 제조의 왜곡 검출기(LSM-4410LE) 등을 사용할 수 있다.
복굴절률 측정 시에는, 합성 석영 유리 블록의 측정 면 내의 가능한 한 넓은 범위를 측정하는 것이 바람직하지만, 측정할 합성 석영 유리 블록의 사이즈가 크고, 측정 장치의 가동 범위가 충분하지 않아 면 내 모든 영역을 측정할 수 없는 경우에는, 측정면의 4변 위를 폭 10㎜ 정도의 범위씩 측정하여 그 최댓값을 기준으로 절단 두께를 결정해도 된다. 경험상, 복굴절률은 측정면 내에서 합성 석영 유리 블록의 중심으로부터 이격된 위치일수록 크고, 중심에 가까운 위치에서는 비교적 값이 작아지는 경향이 있기 때문에, 예를 들어 측정면의 네 모서리 및 각 변 중점의 계 8점 주변을 측정하여, 그 중의 최댓값을 대표값으로 하여 후의 절단 두께의 결정을 행할 수 있다.
이어서, 상기 방법에 의해 측정된 복굴절률로부터 얻어진 복굴절률의 최댓값에 기초하여, 합성 석영 유리 블록으로부터 잘라내는 합성 석영 유리 기판의 절단 두께를 결정한다.
절단 후에 발생할 합성 석영 유리 기판의 휨은, 원래의 합성 석영 유리 블록의 복굴절률이 클수록 크고, 또한, 잘라내는 합성 석영 유리 기판의 사이즈가 클수록 커지는 경향이 있다. 따라서, 후의 공정에서 평탄화 가공을 행하기 위하여 필요한 연마 여유도 원래의 합성 석영 유리 블록의 복굴절률이나 잘라내는 합성 석영 유리 기판의 사이즈에 의해 변화하기 때문에, 절단 시의 적절한 절단 두께를 이 단계에서 미리 결정한다.
즉, 합성 석영 유리 블록으로부터 잘라내는 합성 석영 유리 기판의 사이즈가 300㎜ 이상 900㎜ 미만×300㎜ 이상 900㎜ 미만이며, 두께가 α ㎜인 경우, 합성 석영 유리 블록의 복굴절률 측정값이 0㎚/㎝ 이상 30㎚/㎝ 미만이면 절단 후에 생기는 기판의 휨은 대체로 0.02α 이내에 수용되므로, 평탄화 가공 시의 여유를 고려하여 절단 두께를 (α+0.02α) 내지 (α+0.04α) ㎜로 하고, 30㎚/㎝ 이상 50㎚/㎝ 이하이면 절단 후에 생기는 기판의 휨은 대체로 0.03α 이내가 되기 때문에 절단 두께를 (α+0.03α) 내지 (α+0.05α) ㎜로 한다.
또한, 합성 석영 유리 블록으로부터 잘라내는 합성 석영 유리 기판의 사이즈가 900㎜ 이상 1,800㎜ 미만×900㎜ 이상 1,800㎜ 미만이며, 두께가 α ㎜인 경우, 합성 석영 유리 블록의 복굴절률 측정값이 0㎚/㎝ 이상 20㎚/㎝ 미만이면 절단 후에 생기는 기판의 휨은 대체로 0.02α 이내에 수용되므로, 평탄화 가공 시의 여유를 고려하여 절단 두께를 (α+0.02α) 내지 (α+0.04α) ㎜로 하고, 20㎚/㎝ 이상 40㎚/㎝ 이하이면 절단 후에 발생하는 기판의 휨은 대체로 0.03α 이내가 되기 때문에 절단 두께를 (α+0.03α) 내지 (α+0.05α) ㎜로 한다.
상기와 같이 절단 두께를 결정함으로써, 후의 공정에 있어서, 평탄화 가공 및 두께 조정 시에 연마 여유의 부족이나, 반대로 불필요한 연마 여유의 발생을 억제하여 원료가 되는 합성 석영 유리 블록의 손실을 줄일 수 있다.
이렇게 하여 절단 두께를 결정한 후에는 결정된 절단 두께에 따라 합성 석영 유리 블록으로부터 합성 석영 유리 기판을 잘라 낸다. 절단 방법으로는, 예를 들어 멀티 와이어 소우에서 탄화규소 지립을 이용하여 절단하는 등의 방법이 있다.
절단 후의 합성 석영 유리 기판은, 연삭 또는 랩 가공 공정, 조연마 공정, 정밀 연마 공정을 행하여, 최종적으로 합성 석영 유리 기판이 된다. 이 경우, 이러한 각 연마 공정은 종래부터 채용되어 온 일반적인 방법으로 행할 수 있으며, 이에 의해, 예를 들어 표면 및 이면의 평탄도 변동이 바람직하게는 30㎛ 이하, 더 바람직하게는 15㎛ 이하인 합성 석영 유리 기판을 제조할 수 있다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
[(520㎜±0.3㎜)×(800㎜±0.3㎜)×(10.00㎜±0.2㎜)] 사이즈의 평탄한 판상 합성 석영 유리 기판을 얻기 위하여, 원재료로서 세로×가로×두께가 523㎜×803㎜×72.3㎜인 사각 기둥이며, 표면의 면 조도(Sa)가 1.5㎛인 합성 석영 유리 블록을 준비하였다.
합성 석영 유리 블록의 대향하는 523㎜×803㎜의 2면에 대해서, 폴리에틸렌글리콜(와코 쥰야쿠 고교(주) 제조, 폴리에틸렌글리콜 400)을 솔에 의해 남김없이 도포하고, 광이 도포면으로부터 입사하고, 다른 쪽의 도포면으로부터 출사하는 상태로 하였다. 계속하여 루케오사 제조의 왜곡 검출기 LSM-4410LE로, 파장 540㎚에 있어서의 도포면의 복굴절률을 각각 4변의 중심 위치 4개소에서 측정하였다. 폴리에틸렌글리콜을 도포하기 시작하고 나서부터 복굴절률의 측정이 종료될 때까지 약 5분간을 필요로 하였다. 각 측정 개소의 복굴절률 측정값의 최댓값은 9.3㎚/㎝였다.
상기 복굴절률 측정 결과에 기초하여 합성 석영 유리 블록을 절단하여 판상 합성 석영 유리 기판을 얻을 때의 절단 두께를 10.30㎜로 결정하였다.
이 합성 석영 유리 블록을, 고마쓰 엔지니어링사 제조의 멀티 와이어 소우에서, 탄화규소 지립 및 냉각제를 포함하는 슬러리를 이용하여, 선 직경 0.32㎜의 철 와이어로 선 속도 80m/초, 절단 속도 5.0㎜/시간의 조건에서, 각각 두께 10.30㎜의 판상 합성 석영 유리 기판 7매를 잘라냈다.
그 후, 얻어진 판상 합성 석영 유리 기판 7매를 각각 세정한 후, 구로다 세이코사 제조의 레이저식 평탄도 측정기로 평탄도를 측정한 결과, 각 기판의 평탄도는 28 내지 45㎛였다.
그 후, 랩 가공 공정, 경질 우레탄 연마 천과 산화세륨계 연마제를 이용한 양면 연마기를 사용하여 조연마 공정, 스웨이드계 연마 천과 콜로이달 실리카계 연마제를 이용한 양면 연마기를 사용하여 최종 정밀 연마 공정을 거쳐, 정밀 경면의 합성 석영 유리 기판을 제작하였다. 각 기판의 평탄도는 3.5 내지 8.7㎛이며, 연마 공정에서 필요했던 연마 여유는, 절단 직후의 두께에 대하여 140 내지 195㎛의 범위 내였다.
얻어진 7매의 합성 석영 유리 기판의 두께는, 10.10㎜ 이상 10.14㎜ 미만이며, 모두 목표 두께인 10.00㎜±0.2㎜의 범위 내였다.
상기 결과에서 합성 석영 유리 블록을 잘라낼 때에 적절한 두께를 결정함으로써, 너무 두껍게 자름으로써 두께 조정을 위한 여분의 연마 여유를 필요로 하지도 않고, 반대로 너무 얇게 자름으로써 최종적으로 얻어진 합성 석영 유리 기판이 목표 두께에 미치지 못한다고 하는 일도 없었다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일한 사이즈의 합성 석영 유리 블록을 준비하고, 실시예 1과 동일하게, 대향하는 523㎜×803㎜의 2면에 대해서 폴리에틸렌글리콜(와코 쥰야쿠 고교(주) 제조, 폴리에틸렌글리콜 400)을 도포하고, 도포면의 복굴절률을 각각 4변의 중심 위치 4개소에서 측정한 결과, 각 측정 개소의 측정값의 최댓값은 41.2㎚/㎝였다. 또한, 폴리에틸렌글리콜을 도포하기 시작하고 나서부터 복굴절률의 측정이 종료될 때까지 약 5분간을 필요로 하였다.
상기 복굴절률 측정 결과에 기초하여 합성 석영 유리 블록을 절단하여 판상 합성 석영 유리 기판을 얻을 때의 절단 두께를 10.40㎜로 결정하였다.
이 합성 석영 유리 블록을 실시예 1과 동일한 조건에 따라, 각각 두께 10.40㎜의 판상 합성 석영 유리 기판 6매로 잘라내어 각각의 기판을 세정한 후, 실시예 1과 동일하게 하여 평탄도를 측정한 결과, 104 내지 183㎛였다.
그 후, 실시예 1과 동일한 연마 공정을 거쳐 얻어진 6매의 정밀 경면의 합성 석영 유리 기판의 평탄도는 3.4 내지 8.9㎛이며, 연마 공정에 필요했던 각 합성 석영 유리 기판의 연마 여유는, 슬라이스 직후의 두께에 대하여 290 내지 375㎛의 범위 이내였다.
얻어진 6매의 합성 석영 유리 기판의 두께는, 10.02㎜ 이상 10.10㎜ 미만이며, 모두 목표 두께인 10.00㎜±0.2㎜의 범위 내였다.
상기 결과에서는, 합성 석영 유리 블록의 복굴절률이 실시예 1보다 크고, 그에 따라 절단 두께를 늘렸기 때문에 얻어지는 기판의 수는 6매가 되었지만, 너무 얇게 자름으로써 최종적으로 얻어진 합성 석영 유리 기판이 목표 두께에 미치지 못한다고 하는 일도 없었다.
[실시예 3]
[(1,220㎜±0.3㎜)×(1,400㎜±0.3㎜)×(13.00㎜±0.2㎜)] 사이즈의 평탄한 판상 합성 석영 유리 기판을 얻기 위하여, 원재료로서 세로×가로×높이가 1,223㎜×1,403㎜×80.5㎜인 사각 기둥이며, 표면의 면 조도(Sa)가 1.5㎛인 합성 석영 유리 블록을 준비하였다.
합성 석영 유리 블록의 대향하는 1,223㎜×1,403㎜의 2면에 대해서, 실시예 1과 동일하게 폴리에틸렌글리콜(와코 쥰야쿠 고교(주) 제조, 폴리에틸렌글리콜 400)을 도포하고, 도포면의 복굴절률을 각각 4변의 중심 위치 4개소에서 측정한 결과, 각 측정 개소의 측정값의 최댓값은 9.5㎚/㎝였다. 또한, 폴리에틸렌글리콜을 도포하기 시작해서 복굴절률의 측정이 종료될 때까지 약 5분간을 필요로 하였다.
상기 복굴절률 측정 결과에 기초하여 합성 석영 유리 블록을 절단하여 판상 합성 석영 유리 기판을 얻을 때의 절단 두께를 13.35㎜로 결정하였다.
이 합성 석영 유리 블록을 실시예 1과 동일한 조건에 따라, 각각 두께 13.35㎜의 판상 합성 석영 유리 기판 7매로 잘라내어 각각의 기판을 세정한 후, 실시예 1과 동일하게 하여 평탄도를 측정한 결과, 50 내지 116㎛였다.
실시예 1과 동일한 연마 공정을 거쳐 얻어진 7매의 정밀 경면의 합성 석영 유리 기판의 평탄도는 4.6 내지 9.1㎛이며, 연마 공정에 필요했던 각 합성 석영 유리 기판의 연마 여유는, 슬라이스 직후의 두께에 대하여 241 내지 314㎛의 범위 이내였다.
얻어진 7매의 합성 석영 유리 기판의 두께는, 13.03㎜ 이상 13.10㎜ 미만이고, 모두 목표 두께인 13.00㎜±0.2㎜의 범위 내였다.
상기 결과에서는, 합성 석영 유리 블록을 잘라낼 때에 적절한 두께를 결정함으로써, 너무 두껍게 자름으로써 두께 조정을 위한 여분의 연마 여유를 필요로 하지도 않고, 반대로 너무 얇게 자름으로써 최종적으로 얻어진 합성 석영 유리 기판이 목표 두께에 미치지 못한다고 하는 일도 없었다.
[실시예 4]
실시예 3과 동일한 사이즈의 합성 석영 유리 블록을 준비하고, 실시예 1과 동일하게, 대향하는 1,223㎜×1,403㎜의 2면에 대해서, 폴리에틸렌글리콜(와코 쥰야쿠 고교(주) 제조, 폴리에틸렌글리콜 400)을 도포하고, 도포면의 복굴절률을 각각 4변의 중심 위치 4개소에서 측정한 결과, 각 측정 개소의 측정값의 최댓값은 34.5㎚/㎝였다. 또한, 폴리에틸렌글리콜을 도포하기 시작하고 나서 복굴절률의 측정이 종료될 때까지 약 5분간을 필요로 하였다.
상기한 복굴절률 측정 결과에 기초하여 합성 석영 유리 블록을 절단하여 판상 합성 석영 유리 기판을 얻을 때의 절단 두께를 13.50㎜로 결정하였다.
이 합성 석영 유리 블록을 실시예 1과 동일한 조건에 따라, 각각 두께 13.50㎜의 판상 합성 석영 유리 기판 5매로 잘라내서 각각의 기판을 세정한 후, 실시예 1과 동일하게 하여 평탄도를 측정한 결과, 168 내지 284㎛였다.
그 후, 실시예 1과 동일한 연마 공정을 거쳐 얻어진 5매의 정밀 경면의 합성 석영 유리 기판의 평탄도는 3.0 내지 8.4㎛이며, 연마 공정에 필요했던 각 합성 석영 유리 기판의 연마 여유는, 슬라이스 직후의 두께에 대하여 400 내지 680㎛의 범위 이내였다.
얻어진 5매의 합성 석영 유리 기판의 두께는, 12.82㎜ 이상 13.10㎜ 미만이고, 모두 목표 두께인 13.00㎜±0.2㎜의 범위 내였다.
상기 결과에서는, 합성 석영 유리 블록의 복굴절률이 실시예 3보다 크고, 그에 따라 절단 두께를 늘렸기 때문에 얻어지는 기판의 수는 5매가 되었지만, 너무 얇게 자름으로써 최종적으로 얻어진 합성 석영 유리 기판이 목표 두께에 미치지 못한다고 하는 일도 없었다.
[비교예 1]
실시예 1과 동일한 합성 석영 유리 블록을 준비하고, 동 사이즈의 판상 합성 석영 유리 기판에 있어서 종래의 연마 여유의 평균값을 기준으로 절단 두께를 10.35㎜로 결정하고, 실시예 1과 동일한 조건에서 각각 두께 10.35㎜의 판상 합성 석영 유리 기판 6매로 잘라냈다. 계속해서, 각각의 기판을 세정한 후, 실시예 1과 동일하게 하여 평탄도를 측정한 결과, 25 내지 47㎛였다.
그 후, 실시예 1과 동일한 연마 공정을 거쳐 얻어진 6매의 정밀 경면의 합성 석영 유리 기판의 평탄도는 3.2 내지 8.8㎛이며, 연마 공정에 필요했던 각 합성 석영 유리 기판의 연마 여유는, 슬라이스 직후의 두께에 대하여 163 내지 200㎛의 범위 이내였다.
얻어진 6매의 합성 석영 유리 기판의 두께는, 10.16㎜ 이상 10.19㎜ 미만이고, 모두 목표 두께인 10.00㎜±0.2㎜의 범위 내였다.
상기 결과에서는, 두께 72.3㎜의 합성 석영 유리 블록으로부터 6매의 판상 합성 석영 유리 기판이 얻어졌다. 기판의 평탄도를 10㎛ 이하에 수용하기 위한 연마 여유는 결과적으로 200㎛ 정도로 충분하고, 얻어진 기판의 두께도 150㎛ 이상의 여유가 생겼다. 만일 절단 두께를 10.30㎜로 하면 7매의 합성 석영 유리 기판을 얻을 수 있고, 목표 두께를 벗어나는 일도 없기 때문에, 1매분의 손실이 발생하게 된다.
[비교예 2]
실시예 1과 동일한 합성 석영 유리 블록을 준비하고, 동 사이즈의 판상 합성 석영 유리 기판에서의 종래의 연마 여유의 평균값을 기준으로 절단 두께를 10.35㎜로 결정하고, 실시예 1과 동일한 조건에서 각각 두께 10.35㎜의 판상 합성 석영 유리 기판 6매로 잘라냈다. 계속해서, 각각의 기판을 세정한 후, 실시예 1과 동일하게 하여 평탄도를 측정한 결과, 182 내지 242㎛였다.
그 후, 실시예 1과 동일한 연마 공정을 거쳐 얻어진 6매의 정밀 경면의 합성 석영 유리 기판의 평탄도는 3.2 내지 7.9㎛이며, 연마 공정에 필요했던 각 합성 석영 유리 기판의 연마 여유는, 슬라이스 직후의 두께에 대하여 326 내지 570㎛의 범위 이내였다.
얻어진 6매의 합성 석영 유리 기판의 두께는, 9.78㎜ 이상 10.02㎜ 미만이고, 6매 중 5매는 목표 두께인 10.00㎜±0.2㎜의 범위 내였지만, 나머지 1매는 두께가 목표에 미치지 못하여, 규격 외품이 되어 버렸다.
상기 결과에서는, 최종적으로 두께 72.3㎜의 합성 석영 유리 블록으로부터 5매의 판상 합성 석영 유리 기판이 얻어졌다. 기판의 평탄도를 10㎛ 이하에 수용하기 위한 연마 여유가 최대로 570㎛ 정도였던 것으로부터, 만일 절단 두께를 10.40㎜로 하면, 얻어지는 기판은 모두 목표 두께를 만족하고 있었다고 생각된다.
[비교예 3]
실시예 3과 동일한 합성 석영 유리 블록을 준비하고, 동 사이즈의 판상 합성 석영 유리 기판에서의 종래의 연마 여유의 평균값을 기준으로 절단 두께를 13.45㎜로 결정하고, 실시예 1과 동일한 조건에서 각각 두께 13.45㎜의 판상 합성 석영 유리 기판 5매로 잘라냈다. 계속해서, 각각의 기판을 세정한 후, 실시예 1과 동일하게 하여 평탄도를 측정한 결과, 79 내지 108㎛였다.
그 후, 실시예 1과 동일한 연마 공정을 거쳐 얻어진 5매의 정밀 경면의 합성 석영 유리 기판의 평탄도는 4.5 내지 9.6㎛이며, 연마 공정에 필요했던 각 합성 석영 유리 기판의 연마 여유는, 슬라이스 직후의 두께에 대하여 273 내지 300㎛의 범위 이내였다.
얻어진 5매의 합성 석영 유리 기판의 두께는, 13.15㎜ 이상 13.18㎜ 미만이고, 모두 목표 두께인 13.00㎜±0.2㎜의 범위 내였다.
상기 결과에서는, 두께 80.5㎜의 합성 석영 유리 블록으로부터 5매의 판상 합성 석영 유리 기판이 얻어졌다. 기판의 평탄도를 10㎛ 이하에 수용하기 위한 연마 여유는 결과적으로 300㎛ 정도로 충분하고, 얻어진 기판의 두께도 150㎛ 이상의 여유가 생겼다. 만일 절단 두께를 13.35㎜로 하면 6매의 합성 석영 유리 기판을 얻을 수 있고, 목표 두께를 벗어나는 일도 없기 때문에, 1매분의 손실이 발생하게 된다.
[비교예 4]
실시예 4와 동일한 합성 석영 유리 블록을 준비하고, 동 사이즈의 판상 합성 석영 유리 기판에서의 종래의 연마 여유의 평균값을 기준으로 절단 두께를 13.45㎜로 결정하고, 실시예 1과 동일한 조건에서 각각 두께 13.45㎜인 판상 합성 석영 유리 기판 5매로 잘라냈다. 계속해서, 각각의 기판을 세정한 후, 실시예 1과 동일하게 하여 평탄도를 측정한 결과, 206 내지 276㎛였다.
그 후, 실시예 1과 동일한 연마 공정을 거쳐 얻어진 5매의 정밀 경면의 합성 석영 유리 기판의 평탄도는 3.9 내지 8.7㎛이며, 연마 공정에 필요했던 각 합성 석영 유리 기판의 연마 여유는, 슬라이스 직후의 두께에 대하여 408 내지 660㎛의 범위 이내였다.
얻어진 5매의 합성 석영 유리 기판의 두께는, 12.79㎜ 이상 13.05㎜ 미만이고, 5매 중 3매는 목표 두께인 13.00㎜±0.2㎜의 범위 내였지만, 나머지 2매는 두께가 목표에 미치지 못하여, 규격 외품이 되어 버렸다.
상기 결과에서는, 최종적으로 두께 80.5㎜의 합성 석영 유리 블록으로부터 3매의 판상 합성 석영 유리 기판이 얻어졌다. 기판의 평탄도를 10㎛ 이하에 수용하기 위한 연마 여유가 최대로 660㎛ 정도였던 것으로부터, 만일 절단 두께를 13.50㎜로 하면, 얻어지는 기판은 모두 목표 두께를 만족하고 있었다고 생각된다.

Claims (4)

  1. 합성 석영 유리 블록을 준비하는 공정과,
    상기 합성 석영 유리 블록 중, 절단 가공할 때의 절단면에 평행면과 그것에 대향하는 면의 2면에 대해서, 복굴절률을 측정하는 파장에서의 투과율이 99.0％/㎜ 이상인 액체를 도포하는 공정과,
    한쪽의 도포면으로부터 입사되고, 다른 쪽의 도포면으로부터 출사되는 광에 의해 합성 석영 유리 블록의 복굴절률을 측정하는 공정과,
    얻어진 복굴절률에 기초하여, 얻어지는 합성 석영 유리 기판의 사이즈에 따라, 절단 후의 연마 공정에 필요한 여유를 미리 예측하여 합성 석영 유리 블록을 절단하는 두께를 결정하는 공정과,
    결정된 절단 두께에 따라 절단하는 공정
    을 포함하는 합성 석영 유리 기판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 얻어진 합성 석영 유리 기판의 사이즈가 300㎜ 이상 900㎜ 미만×300㎜ 이상 900㎜ 미만이며, 두께가 α ㎜인 경우,
    합성 석영 유리 블록의 복굴절률 측정값이 0㎚/㎝ 이상 30㎚/㎝ 미만이면 절단 두께를 (α+0.02α) 내지 (α+0.04α) ㎜로 하고, 30㎚/㎝ 이상 50㎚/㎝ 이하이면 절단 두께를 (α+0.03α) 내지 (α+0.05α) ㎜로 하는, 합성 석영 유리 기판의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 얻어진 합성 석영 유리 기판의 사이즈가 900㎜ 이상 1,800㎜ 미만×900㎜ 이상 1,800㎜ 미만이며, 두께가 α ㎜인 경우,
    합성 석영 유리 블록의 복굴절률 측정값이 0㎚/㎝ 이상 20㎚/㎝ 미만이면 절단 두께를 (α+0.02α) 내지 (α+0.04α) ㎜로 하고, 20㎚/㎝ 이상 40㎚/㎝ 이하이면 절단 두께를 (α+0.03α) 내지 (α+0.05α) ㎜로 하는, 합성 석영 유리 기판의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 소정의 절단 두께로 절단하여 얻어진 판상의 합성 석영 유리 기판에 대하여, 연삭 또는 랩 가공 공정, 조연마(粗硏磨) 공정, 정밀 연마 공정을 더 실시하는, 합성 석영 유리 기판의 제조 방법.
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