KR102276580B1 - 원반 형상 유리 및 그 제조 방법 - Google Patents

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니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

유리판을 실온에서부터 서냉점-50℃∼서냉점+80℃의 범위 내에서 미리 설정된 피크 온도까지 가열한 후에 냉각하는 열처리 공정과, 유리판으로부터 원반 형상 유리를 잘라내는 원형 절단 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 원반 형상 유리의 제조 방법에서는, 열처리 공정은 실온에서부터 피크 온도까지 +1∼+16℃/min의 속도로 승온하는 승온 스텝과, 승온 스텝 후에 피크 온도-10℃∼피크 온도의 범위 내의 유지 온도로 0∼120분 유지하는 유지 스텝과, 유지 스텝 후, 유지 온도에서부터 유리판의 변형점-50℃까지의 온도역에 있어서 -6.0∼-0.3℃/min의 속도로 강온하는 강온 스텝을 포함하는 것이 바람직하다.

Description

원반 형상 유리 및 그 제조 방법
본 발명은 원반 형상 유리 및 그 제조 방법에 관한 것이고, 구체적으로는 반도체 패키지의 제조 공정에서 가공 기판의 지지에 사용하는 원반 형상 유리 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반도체의 제조 공정에 있어서, 반도체 기판을 지지하는 부재로서 원반 형상의 반도체 지지용 유리 기판이 이용되고 있다. 반도체 지지용 유리 기판은 반도체 기판을 안정적으로 지지하기 위해 높은 평탄성을 요구받는다. 이러한 요구에 대하여, 주평면을 연마 가공하여 반도체 지지용 유리 기판의 평탄도를 향상시키는 기술이 개발되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1).
일본 특허 공표 2014-517805호 공보
그러나, 연마를 행하는 것만으로는 충분히 유리 기판의 평탄도를 향상시키는 것이 곤란했다. 구체적으로는, 미리 얇게 성형된 유리판에서는 연마 가능한 여지가 적어 충분히 평탄화하는 것이 곤란했다. 또한, 비교적 두껍게 성형된 유리판을 연마하는 경우에는, 연마량이 많아지기 때문에 제조 비용이 대폭 증가하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 높은 평탄도를 갖는 원반 형상 유리 및 상기 원반 형상 유리를 용이하게 얻을 수 있는 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 원반 형상 유리의 제조 방법은, 유리판을 실온에서부터 서냉점-50℃∼서냉점+80℃의 범위 내에서 미리 설정된 피크 온도까지 가열한 후에 냉각하는 열처리 공정과, 유리판으로부터 원반 형상 유리를 잘라내는 원형 절단 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 원반 형상 유리의 제조 방법에서는, 열처리 공정은 실온에서부터 피크 온도까지 +1∼+16℃/min의 속도로 승온하는 승온 스텝과, 승온 스텝 후에 피크 온도-10℃∼피크 온도의 범위 내의 유지 온도로 0∼120분 유지하는 유지 스텝과, 유지 스텝 후, 유지 온도에서부터 유리판의 변형점-50℃까지의 온도역에 있어서 -6.0∼-0.3℃/min의 속도로 강온하는 강온 스텝을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 원반 형상 유리의 제조 방법에서는, 강온 스텝은 유지 온도에서부터 유리판의 변형점-50℃까지의 온도역에 있어서 -3.0∼-0.3℃/min의 속도로 강온하는 제 1 강온 스텝과, 변형점-50℃ 이하의 온도역에 있어서 -5.8∼-1.1℃/min의 속도로 강온하는 제 2 강온 스텝을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 원반 형상 유리의 제조 방법에서는, 열처리 공정에 있어서 판유리의 판두께 방향으로 하중을 가한 상태에서 열처리를 행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 원반 형상 유리의 제조 방법에서는, 복수의 유리판을 상호간에 이형재를 개재시켜 적층하고, 최상단에 누름 부재를 적재한 상태에서 열처리 공정의 열처리를 행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 원반 형상 유리의 제조 방법에서는, 복수의 유리판의 최하단에 지지 부재를 더 배치하고, 누름 부재 및 지지 부재의 각각의 유리판과의 접촉면을 유리판의 주표면보다 크게 하는 것이 바람직하다. 여기서 말하는 유리판의 주표면이란 유리판의 두께 방향에 대향하는 표면을 의미한다.
본 발명의 원반 형상 유리의 제조 방법에서는, 열처리 공정 이후이고, 절단 공정의 전 또는 후 중 어느 하나에 있어서 유리판의 양 주표면을 연마하는 연마 공정을 더 구비하고, 연마에 있어서 한쪽 주표면의 연마량에 대한 다른쪽 주표면의 연마량을 0.8∼1.2배의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 원반 형상 유리의 제조 방법에서는, 열처리 공정 후에 원형 절단 공정을 행하고, 원형 절단 공정 후에 원반 형상 유리판에 노치부를 형성하는 노치 형성 공정을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 원반 형상 유리는, 휨이 200㎛ 이하이며, 또한 중심과 단부의 유리 표면의 응력의 차가 0∼10MPa인 것을 특징으로 한다. 여기서 말하는 중심은 기판 중앙 φ50㎜, 단부와는 끝면으로부터 100㎜ 내측의 부분이다.
본 발명의 원반 형상 유리는, 반경을 r(㎜)로 한 경우에 중심으로부터 0.8r 이내의 영역에 있어서 공기 형상을 이루는 것이 바람직하다.
본 발명의 원반 형상 유리는, 사용시 상면이 되는 주표면에 각인을 갖고, 각인이 형성된 주표면측에 우묵한 공기 형상을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 원반 형상 유리는, 안장 형상을 이루는 것이 바람직하다.
본 발명의 원반 형상 유리는, 노치부를 갖는 것이 바람직하다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 높은 평탄도를 갖는 원반 형상 유리 및 상기 원반 형상 유리를 용이하게 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 원반 형상 유리의 제조 방법의 순서의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 의한 적층체의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 의한 열처리 장치의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 의한 열처리 조건의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 의한 열처리 조건의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 의한 열처리 조건의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 의한 원반 형상 유리의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 의한 노치부를 갖는 원반 형상 유리의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9a는 본 발명의 실시형태에 의한 공기 형상을 갖는 원반 형상 유리의 평면으로 본 형상의 일례를 확대해서 본 도면이다.
도 9b는 본 발명의 실시형태에 의한 공기 형상을 갖는 원반 형상 유리의 3차원 사시 형상의 일례를 확대해서 본 도면이다.
도 10a는 본 발명의 실시형태에 의한 안장 형상을 갖는 원반 형상 유리의 평면으로 본 형상의 일례를 확대해서 본 도면이다.
도 10b는 본 발명의 실시형태에 의한 안장 형상을 갖는 원반 형상 유리의 3차원 사시 형상의 일례를 확대해서 본 도면이다.
도 11a는 본 발명의 실시형태에 의한 골 형상을 갖는 원반 형상 유리의 평면으로 본 형상의 일례를 확대해서 본 도면이다.
도 11b는 본 발명의 실시형태에 의한 골 형상을 갖는 원반 형상 유리의 3차원 사시 형상의 일례를 확대해서 본 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 의한 원반 형상 유리 및 그 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 발명의 실시형태에 의한 원반 형상 유리(G4)는 노치부(N)를 갖는 평면으로 보아 대략 진원 형상의 유리 기판이고(도 8 참조), 예를 들면 반도체 기판을 지지하는 지지 기반으로서 사용된다.
우선, 본 발명의 실시형태에 의한 원반 형상 유리(G4)의 제조 방법에 대해서도 1∼도 8에 의거해서 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시형태에 의한 원반 형상 유리(G4)의 제조 방법의 순서의 일례를 나타내는 도면이다. 본 발명의 실시형태에 의한 원반 형상 유리(G4)의 제조 방법은 유리판 준비 공정(S1), 열처리 공정(S2), 원형 절단 공정(S3), 노치 형성 공정(S4)을 구비한다.
유리판 준비 공정(S1)은 원반 형상 유리(G4)의 바탕이 되는 유리판(G1)을 준비하는 공정이다. 유리판(G1)은 원반 형상 유리(G4)를 잘라낼 정도의 치수를 갖는 유리판이면 좋다. 구체적으로는, 유리판(G1)은 예를 들면, 직사각 형상, 바람직하게는 대략 정사각형의 판 형상이다. 유리판(G1)의 판두께는, 바람직하게는 2.0㎜ 미만, 1.5㎜ 이하, 1.2㎜ 이하, 1.1㎜ 이하, 1.0㎜ 이하, 특히 0.9㎜ 이하이다. 또한, 유리판(G1)의 판두께는, 바람직하게는 0.1㎜ 이상, 0.2㎜ 이상, 0.3㎜ 이상, 0.4㎜ 이상, 0.5㎜ 이상, 0.6㎜ 이상, 특히 0.7㎜ 초과이다.
유리판(G1)은 용도에 따른 임의의 조성을 갖는 유리여도 좋다. 유리판(G1)의 조성은 원반 형상 유리(G3, G4)가 후술의 조성으로 되도록 미리 조정되어 있는 것이 바람직하다.
유리판(G1)은, 예를 들면 상기 조성으로 되도록 조합된 유리 원료를 용융하여 얻은 용융 유리를 오버플로우 다운드로우법을 이용하여 판 형상으로 성형한 것이다. 또한, 상기 성형 방법은 일례이며, 예를 들면 플로트법이나 롤아울법, 슬롯다운법 등, 종래 주지의 임의의 방법을 이용해도 좋다.
본 실시형태에서는 상기 유리판 준비 공정(S1)에 이어서 열처리 공정(S2)의 처리를 실행한다.
열처리 공정(S2)에서는, 상기 유리판 준비 공정(S1)에서 준비한 유리판(G1)을 열처리하여 열처리 유리판(G2)(도시하지 않음)을 얻는다. 구체적으로는, 유리판(G1)을 실온에서부터 서냉점-50℃∼서냉점+80℃의 범위 내에서 미리 설정된 피크 온도까지 가열한 후에 냉각한다. 또한, 본 발명에 있어서 실온이란 0∼45℃의 범위 내의 온도이다. 이러한 처리에 의하면, 열처리 유리판(G2) 및 열처리 유리판(G2)을 바탕으로 얻어지는 원반 형상 유리(G3, G4)의 휨을 적합하게 저감할 수 있다. 여기서, 피크 온도가 서냉점-50℃ 미만이면, 열처리가 불충분져서 원반 형상 유리(G3, G4)의 휨을 적합하게 저감하기 어려워지고, 피크 온도가 서냉점+80℃ 초과이면, 열처리가 과잉으로 되어 원반 형상 유리(G3, G4)의 주표면에 열처리에 기인하는 오목 형상 결함(예를 들면, 깊이 10㎛ 이상, 장지름 200㎛ 이상의 타원 형상)이 발생되기 쉬워지는 것으로 추측된다.
보다 구체적으로는, 열처리 공정(S2)은 승온 스텝(S21), 유지 스텝(S22), 고온 스텝(S23)을 구비한다. 승온 스텝(S21)에서는 유리판(G1)을 실온에서부터 피크 온도까지 +1∼+16℃/min의 속도로 승온하는 것이 바람직하다. 유지 스텝(S22)에서는 승온 스텝(S22) 후에 유리판(G1)을 피크 온도-10℃∼피크 온도의 범위 내의 유지 온도에서 0∼120분 유지하는 것이 바람직하다. 강온 스텝(S23)에서는 유지 스텝(S22) 후, 유리판(G1)을 유지 온도에서부터 유리판(G1)의 변형점-50℃까지의 온도역에 있어서 -6.0∼-0.3℃/min의 속도로 강온하는 것이 바람직하다.
또한, 강온 스텝(S23)은 각각 강온 속도가 다른 제 1 강온 스텝(S23A), 및 제 2 강온 스텝(S23B)을 포함하는 것이 바람직하다. 고온측에 위치하는 제 1 강온 스텝(S23A)은 저온측에 위치하는 제 2 강온 스텝(S23B)보다 강온 속도가 느린 것이 바람직하다. 제 1 강온 스텝(S23A)에서는, 유지 스텝(S22)에 있어서의 유지 온도에서부터 유리판(G1)의 변형점-50℃까지의 온도역에 있어서 -3.0∼-0.3℃/min의 속도로 유리판(G1)을 강온하는 것이 바람직하다. 제 2 강온 스텝(S23B)에서는 제 1 강온 스텝 후, 변형점-50℃ 이하의 온도역에 있어서 -5.8∼-1.1℃/min의 속도로 강온하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에서는, 유리판(G1)은 도 2에 나타내는 바와 같이 복수매를 적층한 적층체(U)의 상태에서 열처리된다. 적층체(U)는 지지 부재(P1), 복수의 유리판(G1), 누름 부재(P2)를 구비한다. 지지 부재(P1) 및 누름 부재(P2)는 각각 유리판(G1)의 주표면 전체면과 접촉 가능한 접촉면을 갖고, 또한 내열성을 갖는 부재이다. 지지 부재(P1) 및 누름 부재(P2)는, 예를 들면 판 형상 또는 블록 형상의 내화물이며, 바람직하게는 뮬라이트계 내화물이다. 적층체(U)는 최하단에 배치된 지지 부재(P1)와, 최상단에 배치된 누름 부재(P2)에 의해 복수매를 적층한 유리판(G1)을 끼우도록 해서 구성되어 있다.
이러한 적층체(U)의 상태에서 열처리를 행함으로써, 유리판(G1)에 두께 방향으로 균일한 하중을 가한 상태에서 열처리된다. 이와 같은 처리에 의하면, 복수의 유리판(G1) 및 상기 유리판(G1)을 바탕으로 얻어지는 원반 형상 유리(G3, G4)의 휨을 용이하게 저감할 수 있다. 이러한 효과를 보다 확실하게 향수하기 위해서는 지지 부재(P1)의 접촉면(지지면)으로서의 상면과, 누름 부재(P2)의 접촉면(누름면)으로서의 하면의 각각을, 유리판(G1)의 주표면보다 크게 하는 것이 바람직하다. 또한, 지지 부재(P1)의 접촉면과, 누름 부재(P2)의 접촉면은 각각 유리판(G1)의 주 표면과 같은 크기라도 좋고, 작아도 좋다.
유리판(G1)은 표면에 탈크 분말 등의 이형 분말을 부착한 상태에서 적층하는 것이 바람직하다. 유리판(G1)에 이형 분말을 부착시켜 둠으로써, 열처리시나 열처리 후에 유리 표면에 결함이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이형 분말을 부착시키는 대신에 복수의 유리판(G1) 각각의 사이에 알루미나 페이퍼 등의 이형 시트를 개재시켜 적층해도 된다. 이들 이형재로서의 이형 분말 및 이형 시트는 열처리 후에 열처리 유리판(G2)으로부터 제거하는 것이 바람직하다.
열처리 공정(S2)의 처리는, 예를 들면 도 3에 나타내는 바와 같은 열처리 장치(T)를 사용하여 행할 수 있다. 열처리 장치(T)는, 컨베이어(M), 및 열처리로(H)를 구비한다. 컨베이어(M)는 적층체(U)를 연속적으로 반송하는 반송 장치이며, 예를 들면 롤러 컨베이어이다. 열처리로(H)는 내부의 온도 분위기를 제어 가능한 가열 장치이다. 열처리로(H)는 컨베이어(M)의 흐름 방향을 따라 연장되는 형상을 이루고,상기 연장 방향으로 개별적으로 출력을 조정 가능한 열원이 복수 배열되어 있다. 컨베이어(M)에 의해 반송되는 적층체(U)는 열처리로(H)의 한쪽 끝에 형성된 입구로부터 열처리로(H) 내로 도입되고, 로 내에서 열처리된 후 다른쪽 끝에 형성된 출구로부터 로 밖으로 도출된다. 이와 같은 열처리 장치(T)에 있어서, 컨베이어(M)의 반송 속도 및 열처리로(H)의 각 열원의 출력을 조정함으로써, 상술한 각 스텝의 온도 조건에서 유리판(G1)을 열처리할 수 있다.
예를 들면, 유리판(G1)의 변형점이 530℃, 서냉점이 570℃인 경우, 도 4∼도 6에 나타내는 바와 같은 온도 조건에서 열처리를 행할 수 있다. 도 4∼도 6은 본 실시형태에 의한 열처리 공정의 온도 조건의 일례를 나타내는 도면이다. 도 4∼도 6의 그래프에 있어서 가로축은 시간을, 세로축은 유리판(G1)을 처리하는 온도를 각각 나타낸다. 도 4에 나타내는 열처리에서는, 우선 620℃의 피크 온도까지 10℃/min으로 승온하고(승온 스텝(S21)), 피크 온도에서 90분 유지하고(유지 스텝(S22)), 이어서 변형점-50℃에 상당하는 480℃보다 저온인 400℃까지 -0.7℃/min으로 강온한 후(제 1 강온 스텝(S23A)), 실온까지 -3.2℃/min으로 강온한다(제 2 강온 스텝(S23B)). 또한, 도 5에 나타내는 열처리에서는, 우선 620℃의 피크 온도까지 15℃/min으로 승온하고(승온 스텝(S21)), 피크 온도에서 20분 유지하고(유지 스텝(S22)), 이어서 변형점-50℃에 상당하는 480℃까지 -1.1℃/min으로 강온한 후(제 1 강온 스텝(S23A)), 실온까지 -4.8℃/min으로 강온한다(제 2 강온 스텝(S23B)). 도 6에 나타내는 열처리에서는, 우선 590℃의 피크 온도까지 14℃/min으로 승온하고(승온 스텝(S21)), 피크 온도에서 20분 유지하고(유지 스텝(S22)), 이어서 변형점-50℃에 상당하는 480℃까지 -0.9℃/min으로 강온한 후(제 1 강온 스텝(S23A)), 실온까지 -3.2℃/min으로 강온한다(제 2 강온 스텝(S23B)). 여기서, 도 5 및 도 6에 나타내는 열처리는 도 4에 나타내는 열처리보다 단시간에 종료되기 때문에 제조 효율이 좋다고 하는 이점이 있다. 또한, 형광등 아래에서의 육안 검사의 일례를 나타내면, 표면 결함을 갖는 유리판의 발생 확률이 도 4에 나타내는 열처리에서는 1.1%(302매/28,000매), 도 5에 나타내는 열처리에서는 1.0%(292매/28,000매), 도 6에 나타내는 열처리에서는 0.3%(19매/7,200매)라고 하는 결과를 얻었다. 도 6에 나타내는 열처리에 있어서 표면 결함이 가장 적어진 이유로서는 도 6에 나타내는 열처리의 피크 온도를 도 4 및 도 5에 나타내는 열처리의 피크 온도보다 낮게 설정한 것이 고려된다.
또한, 상기 열처리 장치(T)는 일례이며, 임의의 장치를 이용하여 상기 처리를 행해도 좋다. 예를 들면, 공지의 전기로, 가스로 등을 이용하여 상기 처리를 연속적으로 행해도 좋고, 배치식 장치를 이용해서 개별 처리해도 좋다.
상기 열처리 후 공정(S2) 전후의 유리판(G1)의 열수축률은 20ppm 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 15ppm 이하, 12ppm 이하, 10ppm 이하, 특히 8ppm 이하이다.
본 실시형태에서는, 열처리 공정(S2)에 이어서 원형 절단 공정(S3)의 처리를 실행한다.
원형 절단 공정(S3)에서는, 상기 열처리 공정(S2)에서 얻어진 열처리 유리판(G2)으로부터 원반 형상 유리(G3)를 잘라낸다. 구체적으로는, 예를 들면 다이아몬드칩 등을 이용하여 열처리 유리판(G2)의 한쪽 주표면에 원형의 스크라이브선을 형성하고, 상기 스크라이브선을 따라 할단함으로써 도 7에 나타내는 바와 같은 원반 형상 유리(G3)를 얻는다.
원반 형상 유리(G3)의 치수는 임의로 정해도 좋지만, 직경 100∼500㎜의 웨이퍼 형상(대략 진원 형상)이 바람직하고, 특히 150∼450㎜가 바람직하다. 이러한 형상이면, 반도체 패키지의 제조 공정에서 적합하게 사용 가능하다.
또한, 상기 절단 방법은 일례이며, 다른 임의의 절단 방법을 사용해도 좋다. 예를 들면, 레이저광을 열처리 유리판(G2)에 조사하여 용단(레이저 용단)하거나 크랙을 발생시킴(레이저 할단)으로써 열처리 유리판(G2)을 원형으로 절단하여 원반 형상 유리(G3)를 얻어도 좋다. 또한, 열처리 유리판(G2)의 주표면에 원형의 마스크를 형성하고, 마스크가 형성되어 있지 않은 부분을 에칭함으로써 원반 형상 유리(G3)를 얻어도 좋다.
또한, 얻어진 원반 형상 유리(G3)의 끝면은 임의로 가공되어도 좋다. 예를 들면, 원반 형상 유리(G3)의 끝면은 연삭 공구 등에 의해서 모따기 가공되어도 좋고, 연마 공구에 의해 연마되어도 좋고, 레이저광 등에 의해 가열되어 평활화되어도 좋고, 불산 등에 의해 에칭 처리되어도 좋다.
또한, 열처리 공정(S2)의 처리 전후에서 유리판(G1)의 팽창량 또는 수축량이 비교적 큰 경우, 원형 절단 공정(S3)의 처리는 상기와 같이 열처리 공정(S2) 후에 행하는 것이 바람직하다. 이와 같은 순서이면, 원반 형상으로 절단된 후에 팽창 또는 수축이 발생되기 어렵기 때문에 높은 치수 정밀도의 원반 형상 유리(G3, G4)를 용이하게 얻을 수 있다. 한편, 열처리 공정(S2)의 처리 전후의 유리판(G1)의 팽창량 또는 수축량이 비교적 작은 경우나, 후의 가공 공정에서 치수 정밀도가 확보되는 경우에는, 먼저 원형 절단 공정의 처리를 행한 후에 열처리 공정의 처리를 행해도 좋다. 즉, 원반 형상 유리를 적층한 상태에서 상기 열처리 공정의 처리를 실행해도 좋다.
본 실시형태에서는 원형 절단 공정(S3)에 이어서 노치 형성 공정(S4)의 처리를 실행한다.
노치 형성 공정(S4)에서는 상기 원형 절단 공정(S3)에서 얻어진 원반 형상 유리(G3)에 노치부(N)를 형성하고, 도 8에 나타내는 바와 같은 원반 형상 유리(G4)를 얻는다. 본 실시형태에 있어서 노치부(N)는, 예를 들면 원반 형상 유리(G4)의 단부에 형성된 패임이다. 노치부(N)는, 예를 들면 기둥 형상의 회전 연삭 공구를 원반 형상 유리(G3)의 끝면에 압박함으로써 형성 가능하다. 이와 같은 노치부(N)는 반도체 제조 공정에 있어서 원반 형상 유리(G4)를 위치 결정할 때 등에 유용하다.
또한, 상기 노치부(N)의 형상은 일례이며, 임의의 형상의 노치부를 형성해도 좋다. 예를 들면, 노치부(N)는 원반 형상 유리(G3)를 직선 상에 절단하여 이루어지는 오리엔테이션 플랫이어도 좋다. 또한, 노치부(N)는 동일한 원반 형상 유리(G4)에 있어서 복수 형성되어도 좋다.
또한, 노치부(N) 및 원반 형상 유리(G4)의 외주 끝면은 임의로 가공되어도 좋다. 예를 들면, 원반 형상 유리(G3)의 노치부(N) 및 끝면은 연삭 공구 등에 의해서 모따기 가공되어도 좋고, 연마 공구에 의해 연마되어도 좋고, 레이저광이 조사되어 평활화되어도 좋고, 불산 등에 의해 에칭 처리되어도 좋다.
또한, 반도체 제조 공정에 있어서 노치부(N)가 불필요한 경우에는 노치 형성 공정(S4)의 처리를 생략해도 좋다.
또한, 본 발명의 원반 형상 유리의 제조 방법은 상기 공정에 하기와 같은 공정을 임의로 추가해도 좋다.
예를 들면, 원형 절단 공정 후에 원반 형상 유리(G3, G4)의 주표면의 전부 또는 일부를 연마하는 표면 연마 공정을 추가해도 좋다. 상기 열처리 공정의 처리에 의해서, 원반 형상 유리(G3, G4)는 높은 평탄성을 갖지만, 주표면을 연마함으로써 전체 판두께 편차를 더욱 저감하기 쉬워지고, 또한 휨 양도 저감하기 쉬워진다. 연마 처리의 방법으로서는 여러가지 방법을 채용할 수 있지만, 원반 형상 유리의 양면을 한 쌍의 연마 패드에 의해 끼워넣고, 원반 형상 유리와 한 쌍의 연마 패드를 함께 회전시키면서 원반 형상 유리를 연마 처리하는 방법이 바람직하다. 또한, 한 쌍의 연마 패드는 외경이 다른 것이 바람직하고, 연마시에 간헐적으로 원반 형상 유리의 일부가 연마 패드로부터 돌출하도록 연마 처리하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 전체 판두께 편차를 저감하기 쉬워지고, 또한 휨량도 저감하기 쉬워진다. 또한, 연마 처리에 있어서 연마 깊이는 특별히 한정되지 않지만, 연마 깊이는 바람직하게는 50㎛ 이하, 30㎛ 이하, 20㎛ 이하, 특히 10㎛ 이하이다. 연마 깊이가 작을수록 원반 형상 유리(G3, G4)의 생산성이 향상된다.
또한, 원반 형상 유리(G3, G4)의 표면 전체 또는 일부를 이온교환법 등에 의해 화학 강화 처리하는 강화 공정을 추가해도 좋다. 또한, 상기 각 공정의 전후에 있어서 세정 및 건조 공정을 추가해도 좋다.
상기 방법에 의해 얻어진 원반 형상 유리(G3, G4)는 이하의 특성을 갖는 것이 바람직하다.
원반 형상 유리(G3, G4)의 휨량은, 바람직하게는 40㎛ 이하, 30㎛ 이하, 25㎛ 이하, 1∼20㎛, 특히 5∼20㎛ 미만이다. 또한, 열처리 유리판(G2) 및 원반 형상 유리(G3, G4) 전체 판두께 편차는, 바람직하게는 2㎛ 미만, 1.5㎛ 이하, 1㎛ 이하, 1㎛ 미만, 0.8㎛ 이하, 0.1∼0.9㎛, 특히 0.2∼0.7㎛이다. 휨량이 이와 같은 범위 내이면, 반도체 제조 공정에 있어서 반도체를 양호하게 유지 가능하며, 높은 생산성으로 반도체를 제조 가능하다. 여기서, 「휨량」은 반도체 기판에 있어서의 Warp과 마찬가지로 수평면 상에 적재된 원반 형상 유리(G3, G4)에 있어서의 최고 위치와 최소 제곱 초점면 사이의 거리(A)와, 그 최저 위치와 최소 제곱 평면 사이의 거리(B)의 합계(A+B)에 의해 구할 수 있다. 휨량은, 예를 들면 코벨코카켄사제의 SBW-331ML/d에 의해 측정 가능하다.
원반 형상 유리(G3, G4)의 표면의 산술 평균 조도(Ra)는, 바람직하게는 10㎚ 이하, 5㎚ 이하, 2㎚ 이하, 1㎚ 이하, 특히 0.5㎚ 이하이다. 표면의 산술 평균 조도(Ra)가 작을수록 가공 처리의 정밀도를 높이기 쉬워진다. 특히, 배선 정밀도를 높일 수 있기 때문에 고밀도의 배선이 가능해진다. 또한, 원반 형상 유리의 강도가 향상하여 원반 형상 유리 및 적층체가 파손되기 어려워진다. 또한, 원반 형상 유리의 재이용 횟수(지지 횟수)를 증가시킬 수 있다. 또한, 「산술 평균 조도(Ra)」는 원자간력 현미경(AFM)에 의해 측정 가능하다.
원반 형상 유리(G3, G4)에 있어서, 30∼380℃의 온도 범위에 있어서의 평균 열팽창계수는 0×10-7/℃ 이상, 또한 165×10-7/℃ 이하가 바람직하다. 이것에 의해, 가공 기판과 원반 형상 유리의 열팽창계수를 정합시키기 쉬워진다. 그리고, 양자의 열팽창계수가 정합하면 가공 처리시에 가공 기판의 치수 변화(특히, 휨 변형)를 억제하기 쉬워진다. 결과적으로, 가공 기판의 한쪽의 표면에 대하여 고밀도로 배선하는 것이 가능해지고, 또한 땜납 범프를 정확하게 형성하는 것도 가능해진다. 또한, 「30∼380℃의 온도 범위에 있어서의 평균 열팽창계수」는 딜라토미터로 측정 가능하다.
30∼380℃의 온도 범위에 있어서의 평균 열팽창계수는 가공 기판 내에서 반도체칩의 비율이 적고, 밀봉재의 비율이 많은 경우에는 상승시키는 것이 바람직하고, 반대로 가공 기판 내에서 반도체칩의 비율이 많고, 밀봉재의 비율이 적은 경우에는 저하시키는 것이 바람직하다.
원반 형상 유리(G3, G4)의 30∼380℃의 온도 범위에 있어서의 평균 열팽창계수를 0×10-7/℃ 이상, 또한 50×10-7/℃ 미만으로 하는 경우, 원반 형상 유리는 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 55∼75%, Al2O3 15∼30%, Li2O 0.1∼6%, Na2O+K2O 0∼8%, MgO+CaO+SrO+BaO 0∼10%를 함유하는 것이 바람직하고, 또는 SiO2 55∼75%, Al2O3 10∼30%, Li2O+Na2O+K2O 0∼0.3%, MgO+CaO+SrO+BaO 5∼20%를 함유하는 것도 바람직하다. 30∼380℃의 온도 범위에 있어서의 평균 열팽창계수를 50×10-7/℃ 이상, 또한 75×10-7/℃ 미만으로 하는 경우, 원반 형상 유리는 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 55∼70%, Al2O3 3∼15%, B2O3 5∼20%, MgO 0∼5%, CaO 0∼10%, SrO 0∼5%, BaO 0∼5%, ZnO 0∼5%, Na2O 5∼15%, K2O 0∼10%를 함유하는 것이 바람직하다. 30∼380℃의 온도 범위에 있어서의 평균 열팽창계수를 75×10-7/℃ 이상, 또한 85×10-7/℃ 이하로 하는 경우, 원반 형상 유리는 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 60∼75%, Al2O3 5∼15%, B2O3 5∼20%, MgO 0∼5%, CaO 0∼10%, SrO 0∼5%, BaO 0∼5%, ZnO 0∼5%, Na2O 7∼16%, K2O 0∼8%를 함유하는 것이 바람직하다. 30∼380℃의 온도 범위에 있어서의 평균 열팽창계수를 85×10-7/℃ 초과, 또한 120×10-7/℃ 이하로 하는 경우, 원반 형상 유리는 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 55∼70%, Al2O3 3∼13%, B2O3 2∼8%, MgO 0∼5%, CaO 0∼10%, SrO 0∼5%, BaO 0∼5%, ZnO 0∼5%, Na2O 10∼21%, K2O 0∼5%를 함유하는 것이 바람직하다. 30∼380℃의 온도 범위에 있어서의 평균 열팽창계수를 120×10-7/℃ 초과, 또한 165×10-7/℃ 이하로 하는 경우, 원반 형상 유리는 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 53∼65%, Al2O3 3∼13%, B2O3 0∼5%, MgO 0.1∼6%, CaO 0∼10%, SrO 0∼5%, BaO 0∼5%, ZnO 0∼5%, Na2O+K2O 20∼40%, Na2O 12∼21%, K2O 7∼21%를 함유하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 열팽창계수를 소망의 범위로 규제하기 쉬워짐과 아울러 내실투성이 향상되기 때문에 전체 판두께 편차가 작은 원반 형상 유리를 성형하기 쉬워진다.
원반 형상 유리(G3, G4)의 변형점은, 바람직하게는 480℃ 이상, 500℃ 이상, 510℃ 이상, 520℃ 이상, 특히 530℃ 이상이다. 변형점이 높을수록 열수축률을 저감하기 쉬워진다. 또한, 「변형점」은 ASTM C336의 방법에 의거해서 측정한 값을 가리킨다.
원반 형상 유리(G3, G4)의 영률은, 바람직하게는 65GPa 이상, 67GPa 이상, 68GPa 이상, 69GPa 이상, 70GPa 이상, 71GPa 이상, 72GPa 이상, 특히 73GPa 이상이다. 영률이 지나치게 낮으면 적층체의 강성을 유지하기 어려워져 가공 기판의 변형, 휨, 파손이 발생되기 쉬워진다.
원반 형상 유리(G3, G4)의 액상 온도는, 바람직하게는 1,150℃ 미만, 1,120℃ 이하, 1,100℃ 이하, 1,080℃ 이하, 1,050℃ 이하, 1,010℃ 이하, 980℃ 이하, 960℃ 이하, 950℃ 이하, 특히 940℃ 이하이다. 이와 같이 하면, 다운드로우법, 특히 오버플로우 다운드로우법에 의해 원반 형상 유리를 성형하기 쉬워지기 때문에 판두께가 작은 원반 형상 유리를 제작하기 쉬워짐과 아울러 성형 후의 판두께 편차를 저감할 수 있다. 또한, 원반 형상 유리의 제조 공정시에 실투 결정이 발생하여 원반 형상 유리의 생산성이 저하되는 사태를 방지하기 쉬워진다. 여기서, 「액상 온도」는 표준체 30메쉬(500㎛)를 통과하여 50메쉬(300㎛)에 잔존하는 유리 분말을 백금 보트에 넣은 후, 온도 구배로 중에 24시간 유지하여 결정이 석출되는 온도를 측정함으로써 산출 가능하다.
원반 형상 유리(G3, G4)의 액상 온도에 있어서의 점도는, 바람직하게는 104.6dPa·s 이상, 105.0dPa·s 이상, 105.2dPa·s 이상, 105.4dPa·s 이상, 105.6dPa·s 이상, 특히 105.8dPa·s 이상이다. 이와 같이 하면, 다운드로우법, 특히 오버플로우 다운드로우법에 의해 원반 형상 유리를 성형하기 쉬워지기 때문에 판두께가 작은 원반 형상 유리를 제작하기 쉬워짐과 아울러 성형 후의 판두께 편차를 저감할 수 있다. 또한, 원반 형상 유리의 제조 공정시에 실투 결정이 발생하여 원반 형상 유리의 생산성이 저하되는 사태를 방지하기 쉬워진다. 여기서, 「액상 온도에 있어서의 점도」는 백금구 인상법에 의해 측정 가능하다. 또한, 액상 온도에 있어서의 점도는 성형성의 지표이며, 액상 온도에 있어서의 점도가 높을수록 성형성이 향상된다.
원반 형상 유리(G3, G4)의 102.5dPa·s에 있어서의 온도는, 바람직하게는 1,580℃ 이하, 1,500℃ 이하, 1,450℃ 이하, 1,400℃ 이하, 1,350℃ 이하, 특히 1,200∼1,300℃이다. 102.5dPa·s에 있어서의 온도가 높아지면 용해성이 저하되어 원반 형상 유리의 제조 비용이 고등한다. 여기서, 「102.5dPa·s에 있어서의 온도」는 백금구 인상법에 의해 측정 가능하다. 또한, 102.5dPa·s에 있어서의 온도는 용융 온도에 상당하고, 이 온도가 낮을수록 용융성이 향상된다.
원반 형상 유리(G3, G4)는 유리 주표면의 중심부의 응력과 단부의 응력의 차가 0∼10MPa이다. 여기서 말하는 단부란 끝면으로부터 100㎜의 임의의 부위이다. 이와 같은 응력 특성이면, 기판 전체에서 공기형, 안장형, 골형의 형상으로 휘는 것으로 생각된다. 상기 형상은 국소적으로 휘어져 있는 기판과 비교해서 기판 상의 반도체칩이 생산 중에 탈락하는 문제가 발생하기 어려워 높은 생산성으로 제조할 수 있다(반도체 지지 기판으로서 이용한 경우에 반도체의 제조 공정에 있어서 변형하기 어렵고, 반도체를 높은 생산성으로 제조할 수 있다. 상기 열처리 공정(S2)에 의해 내부 응력이 완화되기 때문에 원반 형상 유리(G3, G4)의 응력은 상기와 같은 범위로 되는 것으로 생각된다.).
원반 형상 유리(G3, G4)는 육안으로 볼 때에는 판 형상이지만, 확대해서 본 경우에는 사용시에 허용되는 정도의 미소한 휨이나 요철 형상을 갖고 있다. 예를 들면, 원반 형상 유리(G3, G4)는 도 9a, 도 9b~도 11a, 도 11b에 나타내는 바와 같은 공기형, 안장형, 골형의 형상을 이루고 있다. 도 9a, 도 9b∼도 11a, 도 11b는 각각 코벨코카켄사제의 SBW-331ML/d에 의해 측정한 본 실시형태의 원반 형상의 유리의 형상의 예를 두께 방향으로 강조하여 나타낸 도면이다. 도 9a, 도 10a, 도 11a는 원반 형상 유리(G3, G4)를 평면으로 본 경우의 고저 형상을 농담으로 나타낸 것이며, 진한 색일수록 저위치인 것을 나타낸다. 도 9b, 도 10b, 도 11b는 원반 형상 유리(G3, G4)의 3차원 사시 형상을 나타낸다.
도 9a, 도 9b는 공기 형상을 이루는 원반 형상 유리(G3, G4)를 나타낸다. 공기 형상이란 중앙부가 외주부보다 우묵한 형상을 가리킨다. 특히, 원반 형상 유리(G3, G4)의 반경을 r(㎜)로 한 경우에 중심으로부터 0.8r 이내의 영역에 있어서 공기 형상을 이루는 것이 바람직하다. 원반 형상 유리(G3, G4)가 공기 형상이며, 반도체 지지 기판 용도로 사용되는 경우에는, 주표면 중 우묵한 측에서 반도체 기판을 지지하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 반도체 기판을 안정적으로 지지 가능하다. 이 경우, 원반 형상 유리(G3, G4)의 주표면의 어느 쪽을 지지면으로 해야할지 명시하기 위해서 우묵하게 들어간 측의 주표면에 각인이나 시일 등의 식별 마크를 형성해 두는 것이 바람직하다.
도 10a, 도 10b는 안장 형상을 이루는 원반 형상 유리(G3, G4)를 나타낸다. 안장 형상이란 부분적으로는 판두께 방향을 따른 제 1 방향으로 휘어 있으며, 또한 부분적으로는 제 1 방향과 반대의 제 2 방향으로 젖혀져 있는 형상을 가리킨다. 도 10a, 도 10b에 있어서는 원반 형상 유리(G3, G4)는 중심에 있어서 대략 직행하는 2축 각각을 중심으로 다른 방향으로 휜 형상을 나타내고 있다. 원반 형상 유리(G3, G4)가 안장 형상이면 내부 응력 밸런스가 잡힌 상태라고 생각되며, 사용시에 있어서의 변형 등을 억제 가능하다.
도 11a, 도 11b는 골 형상을 이루는 원반 형상 유리(G3, G4)를 나타낸다. 골 형상이란 판두께 방향의 일 방향으로만 젖혀져 있는 형상을 가리킨다.
또한, 원반 형상 유리(G3, G4)의 용도는 반도체 지지 용도에 한정되지 않고, 임의의 용도로 전용 가능하다.
G1 : 유리판 G3, G4 : 원반 형상 유리
U : 적층체 T : 열처리 장치
M : 컨베이어 H : 열처리로
P1 : 지지 부재 P2 : 누름 부재

Claims (14)

  1. 유리판을 실온에서부터 서냉점-50℃∼서냉점+80℃의 범위 내에서 미리 설정된 피크 온도까지 가열한 후에 냉각하는 열처리 공정과,
    상기 유리판으로부터 원반 형상 유리를 잘라내는 원형 절단 공정과,
    상기 원반 형상 유리의 단부에 노치부를 형성하는 노치 형성 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 원반 형상 유리의 제조 방법.
  2. 가공 기판의 지지에 사용되는 원반 형상 유리의 제조 방법에 있어서,
    영률이 65GPa 이상인 유리판을 실온에서부터 서냉점-50℃∼서냉점+80℃의 범위 내에서 미리 설정된 피크 온도까지 가열한 후에 냉각하는 열처리 공정과,
    상기 유리판으로부터 원반 형상 유리를 잘라내는 원형 절단 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 원반 형상 유리의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 열처리 공정은,
    실온에서부터 상기 피크 온도까지 +1∼+16℃/min의 속도로 승온하는 승온 스텝과,
    상기 승온 스텝 후에 상기 피크 온도-10℃∼상기 피크 온도의 범위 내의 유지 온도로 0∼120분 유지하는 유지 스텝과,
    상기 유지 스텝 후, 상기 유지 온도에서부터 상기 유리판의 변형점-50℃까지의 온도역에 있어서 -6.0∼-0.3℃/min의 속도로 강온하는 강온 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 원반 형상 유리의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 강온 스텝은,
    상기 유지 온도에서부터 상기 유리판의 변형점-50℃까지의 온도역에 있어서 -3.0∼-0.3℃/min의 속도로 강온하는 제 1 강온 스텝과, 변형점-50℃ 이하의 온도역에 있어서 -5.8∼-1.1℃/min의 속도로 강온하는 제 2 강온 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 원반 형상 유리의 제조 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 열처리 공정에 있어서 상기 유리판의 판두께 방향으로 하중을 가한 상태에서 열처리를 행하는 것을 특징으로 하는 원반 형상 유리의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    복수의 상기 유리판을 상호간에 이형재를 개재시켜 적층하고,
    최상단에 누름 부재를 적재한 상태에서 상기 열처리 공정의 상기 열처리를 행하는 것을 특징으로 하는 원반 형상 유리의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    복수의 상기 유리판의 최하단에 지지 부재를 더 배치하고,
    상기 누름 부재 및 상기 지지 부재의 각각의 상기 유리판과의 접촉면을 상기 유리판의 주표면보다 크게 한 것을 특징으로 하는 원반 형상 유리의 제조 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 열처리 공정 이후이고, 상기 절단 공정의 전 또는 후 중 어느 하나에 있어서 상기 유리판의 양 주표면을 연마하는 연마 공정을 더 구비하고,
    상기 연마에 있어서 한쪽 주표면의 연마량에 대한 다른쪽 주표면의 연마량이 0.8∼1.2배의 범위 내인 것을 특징으로 하는 원반 형상 유리의 제조 방법.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 열처리 공정 후에 상기 원형 절단 공정을 행하고,
    상기 원형 절단 공정 후에 상기 원반 형상 유리에 노치부를 형성하는 노치 형성 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 원반 형상 유리의 제조 방법.
  10. 휨이 200㎛ 이하이며, 또한 주표면의 중심에 있어서의 응력과 끝면으로부터 100㎜의 위치에 있어서의 주표면의 응력의 차가 0∼10MPa이고,
    단부에 노치부를 갖는 것을 특징으로 하는 원반 형상 유리.
  11. 제 10 항에 있어서,
    반경을 r(㎜)로 한 경우에, 중심으로부터 0.8r 이내의 영역에 있어서 공기 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 원반 형상 유리.
  12. 제 11 항에 있어서,
    사용시 상면이 되는 주표면에 식별 마크를 갖고,
    상기 식별 마크가 형성된 주표면측에 우묵한 상기 공기 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 원반 형상 유리.
  13. 제 10 항에 있어서,
    안장 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 원반 형상 유리.
  14. 휨이 200㎛ 이하이며, 또한 주표면의 중심에 있어서의 응력과 끝면으로부터 100㎜의 위치에 있어서의 주표면의 응력의 차가 0∼10MPa이고,
    안장 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 원반 형상 유리.
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