TW201741069A - 圓形狀玻璃板及其製造方法 - Google Patents

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日本電氣硝子股份有限公司
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Abstract

本發明之圓形狀玻璃板的製造方法，係從於外周緣(4)具備切口部(2)以及沒有形成切口部(2)的非切口部(3)之圓形狀的原玻璃板(1)來製造圓形狀玻璃板。而且，本發明之圓形狀玻璃板的製造方法，具有沿著外周緣(4)掃描雷射，藉此將切口部(2)及非切口部(3)加熱至軟化點以上的加工步驟。

Description

圓形狀玻璃板及其製造方法
本發明，係關於於外周緣具備切口部的圓形狀玻璃板及其製造方法。
一般來說，於玻璃板的端部，在切斷或機械加工之際有形成微小的傷痕或微裂紋的情況。在對玻璃板施加外力的情況，有可能會以該微小的傷痕或微裂紋為起點，使裂紋擴展而導致玻璃板破裂。因此，為了提高玻璃板的強度，通常在切斷或研削加工過之玻璃板的端部，藉由研磨、蝕刻等之處理來減少該微小的傷痕或微裂紋(例如參照專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2015-91610號公報
但是，例如半導體的製造步驟中，作為用來支撐半導體晶圓的玻璃板，係配合半導體晶圓的形狀，使用有在其外周緣具有缺口等之切口部之圓形狀的玻璃板。
上述般之圓形狀玻璃板之外周緣的切口部，在作用有外力之際會容易產生應力集中，故成為破裂起點的可能性較高，有必要提高強度。因此，作為對於藉由切斷所形成之切口部來進行的處理，比起上述之研削、研磨、蝕刻等之處理，更加期望能開發出減少微小傷痕或微裂紋的處理。
本發明，係有鑑於上述情事，以在圓形狀之玻璃板之外周緣的切口部，使微小的傷痕或微裂紋減少，藉此提高強度來作為技術性課題。
用來解決前述課題而起案之本發明之圓形狀玻璃板的製造方法，係從於外周緣具備切口部以及沒有形成前述切口部的非切口部之圓形狀的原玻璃板來製造圓形狀玻璃板的方法，其特徵為，具有將前述切口部加熱至軟化點以上的加工步驟。
根據該構造，將原玻璃板的切口部加熱至原玻璃板的軟化點以上，故切口部會軟化(溶融)，而成為具有火焰拋光面。因此，存在於切口部之微小的傷痕或微裂紋會減少，使切口部的表面變得平滑。亦即，根據本發明之圓形狀玻璃板的製造方法，可在圓形狀之玻璃板之外 周緣的切口部，使微小的傷痕或微裂紋減少，藉此提高強度。
上述的構造中，亦可對前述切口部照射熱線，藉此將前述切口部加熱至軟化點以上。
該構造中，亦可沿著前述外周緣掃描前述熱線，藉此將前述切口部及前述非切口部加熱至軟化點以上。
根據該構造，可一起有效率地處理切口部與非切口部，藉此，可一同減少切口部與非切口部之微小的傷痕或微裂紋。
上述的構造中，前述熱線對前述切口部的掃描次數，係比前述熱線對前述非切口部的掃描次數還多亦可。且，前述熱線的掃描，係沿著從前述切口部的一端朝向另一端的方向，從前述一端開始，經過前述非切口部，在前述另一端結束亦可。且，前述熱線對前述切口部的掃描速度，係比前述熱線對前述非切口部的掃描速度還慢亦可。且，前述熱線對前述切口部的輸出功率，係比前述熱線對前述非切口部的輸出功率還大亦可。
切口部，係比非切口部還難以藉由熱線加熱，但根據該構造，可對切口部與非切口部同等地進行加熱。
且，上述的構造中，前述原玻璃板，在前述外周緣進一步具備：連結前述切口部與前述非切口部的連結部，前述熱線對前述連結部的掃描速度，係比前述熱線 對前述非切口部的掃描速度還快亦可。且，前述原玻璃板，在前述外周緣進一步具備：連結前述切口部與前述非切口部的連結部，前述熱線對前述連結部的輸出功率，係比前述熱線對前述非切口部的輸出功率還小亦可。
連結部，係比非切口部還容易藉由熱線加熱，但根據該等構造，可將連結部的加熱抑制成與非切口部的加熱同等。
上述的構造中，前述熱線為雷射亦可。
該構造中，亦可以將前述原玻璃板加熱至歪曲點以上且未達軟化點的狀態，來照射前述雷射。
根據該構造，於原玻璃板，可抑制照射有非聚焦雷射的外周緣與該處以外之部分之間的溫度差，藉此，可抑制原玻璃板破裂的情況。
該構造中，亦可在橫姿勢之前述原玻璃板的下方配設有軟化點比前述原玻璃板還要高的玻璃布之狀態下，照射前述雷射。
在被加熱至歪曲點以上的情況，由於原玻璃板會稍微軟化，故載置有原玻璃板之構件表面的凹凸或傷痕有可能會被轉印至原玻璃板，但根據該構造，玻璃布會發揮緩衝的作用，可抑制該轉印。
該構造中，前述原玻璃板的前述外周緣，係比前述玻璃布還要往外側突出亦可。
在原玻璃板的外周緣沒有比玻璃布還要往外側突出的情況，雷射有可能會照射至玻璃布。該情況，玻 璃布會被加熱，而有著與該被加熱之玻璃布的部位接觸之原玻璃板之部位變形的可能性。相對於此，根據該構造，可抑制雷射照射至玻璃布的情況，可抑制玻璃布之加熱所導致之原玻璃板的變形。
前述熱線為雷射的情況，前述雷射為非聚焦雷射亦可。
該構造中，亦可朝向前述外周緣，從斜上方照射前述非聚焦雷射。
在朝向橫姿勢之原玻璃板的外周緣，從正側方照射非聚焦雷射的情況，非聚焦雷射的一部分會有照射至配設在原玻璃板之下方之玻璃布的可能性。該情況，玻璃布會被加熱，而有著與該被加熱之玻璃布的部位接觸之原玻璃板之部位變形的可能性。相對於此，根據該構造，可抑制非聚光雷射照射至玻璃布的情況，可抑制玻璃布之加熱所導致之原玻璃板的變形。
前述熱線為雷射的情況，前述雷射為聚焦雷射亦可。
該構造中，亦可對於前述外周緣，從前述原玻璃板之厚度方向的兩側照射前述聚焦雷射。
微小的傷痕或微裂紋，係多數存在於原玻璃板的板面與端面之間的邊界周邊。相對於此，根據該構造，可對原玻璃板的板面與端面之間的邊界周邊照射聚焦雷射，藉此可更確實地減少微小的傷痕或微裂紋。
藉由上述構造之圓形狀玻璃板的製造方法所 製造的圓形狀玻璃板，係於外周緣具備切口部的圓形狀玻璃板，其特徵為，前述切口部具有火焰拋光面。
如以上所述，根據本發明，可在圓形狀之玻璃板之外周緣的切口部，使微小的傷痕或微裂紋減少，藉此提高強度。
1‧‧‧原玻璃板
2‧‧‧切口部
3‧‧‧非切口部
4‧‧‧外周緣
5‧‧‧雷射加工裝置
6‧‧‧加熱爐
7‧‧‧旋轉平台
8‧‧‧雷射照射裝置
9‧‧‧玻璃布
10‧‧‧連結部
L‧‧‧雷射
圖1A為表示關於本發明之實施形態之圓形狀玻璃板之製造方法之原玻璃板的俯視圖。
圖1B為表示關於本發明之實施形態之圓形狀玻璃板之製造方法之原玻璃板的擴大剖面圖。
圖2為關於本發明之實施形態之圓形狀玻璃板之製造方法之加工步驟中所使用之雷射加工裝置的概略剖面圖。
圖3為圖2的擴大剖面圖。
圖4為用來說明雷射之掃描速度及輸出功率的擴大俯視圖。
圖5為用來說明圓形狀玻璃板之製造方法之變形例之加工步驟的擴大剖面圖。
圖6為關於本發明之實施例之圓形狀玻璃板之製造方法的加工步驟中，加工前後之原玻璃板的照片。
圖7為以關於本發明之實施例之圓形狀玻璃板之製造 方法的加工步驟來加工過之原玻璃板、以及以其他圓形狀玻璃板的製造方法來加工過之原玻璃板的照片。
以下，根據圖式來說明實施本發明的方式。
本實施形態之圓形狀玻璃板的製造方法，係從圖1A及圖1B所示的原玻璃板1來製造圓形狀玻璃板。圓形狀玻璃板，係例如在半導體的製造步驟中，使用來支撐半導體晶圓者。原玻璃板1，係後述之雷射加工的對象。如圖1A所示般，原玻璃板1，係在外周緣4具備切口部2以及沒有形成切口部2之非切口部3的圓形狀者。且，如圖1B所示般，外周緣4，係具有倒角部4a。原玻璃板1的外周緣4，係在藉由切斷加工來形成之後，進行過研削加工者。
切口部2，係配合半導體晶圓之缺口的形狀而形成之V字狀的缺口。
原玻璃板1，其直徑為例如100mm~500mm。原玻璃板1，其厚度為例如0.5mm~1.5mm。
欲將原玻璃板1在30℃~380℃之溫度範圍的平均熱膨張係數限制在0×10-7/℃以上且未達50×10-7/℃的情況，原玻璃板1，作為其玻璃組成，以質量%含有SiO2：55~75%、Al2O3：15~30%、Li2O：0.1~6%、Na2O+K2O(Na2O與K2O的合計量)：0~8%、MgO+CaO+SrO+BaO(MgO、CaO、SrO及BaO的合計 量)：0~10%為佳，或是含有SiO2：55~75%、Al2O3：10~30%、Li2O+Na2O+K2O(Li2O、Na2O及K2O的合計量)：0~0.3%、MgO+CaO+SrO+BaO：5~20%亦為佳。
且，欲將原玻璃板1在30℃~380℃之溫度範圍的平均熱膨張係數限制在50×10-7/℃以上且未達70×10-7/℃的情況，原玻璃板1，作為其玻璃組成，以質量%含有SiO2：55~75%、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%為佳，以含有SiO2：64~71%、Al2O3：5~10%、B2O3：8~15%、MgO：0~5%、CaO：0~6%、SrO：0~3%、BaO：0~3%、ZnO：0~3%、Na2O：5~15%、K2O：0~5%較佳。
此外，欲將原玻璃板1在30℃~380℃之溫度範圍的平均熱膨張係數限制在70×10-7/℃以上且85×10-7/℃以下的情況，原玻璃板1，作為其玻璃組成，以質量%含有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%為佳，以含有SiO2：60~68%、Al2O3：5~15%、B2O3：5~20%、MgO：0~5%、CaO：0~10%、SrO：0~3%、BaO：0~3%、ZnO：0~3%、Na2O：8~16%、K2O：0~3%較佳。
此外，欲將原玻璃板1在30℃~380℃之溫度 範圍的平均熱膨張係數限制在大於85×10-7/℃且120×10-7/℃以下的情況，原玻璃板1，作為其玻璃組成，以質量%含有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%為佳。
且，欲將原玻璃板1在30℃~380℃之溫度範圍的平均熱膨張係數限制在大於120×10-7/℃且165×10-7/℃以下的情況，原玻璃板1，作為其玻璃組成，以質量%含有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%為佳。
接著，針對關於本發明之實施形態之圓形狀玻璃板之製造方法的特徵亦即作為加工步驟之雷射加工步驟所進行的雷射加工進行說明。
如圖2所示般，用來對原玻璃板1進行雷射加工的雷射加工裝置5，係具備：加熱爐6、配設在加熱爐6內的旋轉平台7、對載置在旋轉平台7上之橫姿勢的原玻璃板1照射雷射L的雷射照射裝置8。
加熱爐6，為電爐，係將配置在內部之原玻璃板1的全體，加熱至歪曲點以上且未達軟化點。旋轉平台7，係透過支撐旋轉平台7的旋轉軸7a而藉由未圖示的驅動源來旋轉驅動。在旋轉平台7與原玻璃板1之間，配設 有軟化點比原玻璃板1還高的玻璃布9。原玻璃板1，其外周緣4係配設成比玻璃布9還往外側突出。
從雷射照射裝置8所發射的雷射L，係沒有以透鏡來聚焦(focus)的非聚焦雷射。雷射L，為CO2雷射。雷射L的輸出功率，例如為10~400W。雷射L的直徑，例如為1~5mm。
如圖3放大所示般，藉由雷射照射裝置8，朝向原玻璃板1的外周緣4，從原玻璃板1之側方的斜上方照射雷射L。雷射相對於沿著板面之方向的照射角度α，例如為0~30°。在俯視時，雷射L的照射方向，係與原玻璃板1之被照射的位置的切線為垂直的方向。
雷射加工裝置5，係對與旋轉平台7一起旋轉的原玻璃板1照射雷射L，藉此沿著原玻璃板1的外周緣4來掃描雷射L。藉此，雷射加工裝置5，係將原玻璃板1的切口部2及非切口部3加熱至原玻璃板1的軟化點以上。
對於原玻璃板1的雷射加工，係使用雷射加工裝置5而如以下來進行。
首先，在加熱爐6內的旋轉平台7上載置玻璃布9，並在其上將原玻璃板1載置成其外周緣4比玻璃布9還往外側突出。
接著，對加熱爐6的內部加熱，使原玻璃板1的全體加熱。
之後，加熱爐6的內部，在成為原玻璃板1 的歪曲點以上且未達軟化點的溫度之後，使旋轉平台7旋轉，並由雷射照射裝置8朝向原玻璃板1的外周緣4照射雷射L。
雷射L對原玻璃板1之外周緣4的掃描結束之後，停止旋轉平台7的旋轉，並停止加熱爐6的加熱。 這樣便結束雷射加工。
原玻璃板1的外周緣4，係在雷射加工之後，具有火焰拋光面。火焰拋光面，係將外周緣4加熱至軟化點以上使其溶融而形成者，微小的傷痕或微裂紋較少，為平滑的面。該雷射加工步驟之後，原玻璃板1，係經過研磨板面的步驟等，而完成為產品。
但是，原玻璃板1的切口部2，係比非切口部3還難以藉由雷射L加熱。於是，本實施形態的雷射加工，係在使雷射L的輸出功率成為一定，且掃描速度(旋轉速度)成為一定的狀態下，使雷射L對切口部2的掃描次數比雷射L對非切口部3的掃描次數還多。更具體來說，雷射L的掃描，係沿著原玻璃板1的周方向亦即從切口部2的一端朝向另一端的方向，從切口部2的一端開始，至少繞經非切口部3一次，而在切口部2的另一端結束。藉此，可用雷射L複數次掃描切口部2。
但是，本發明，並不限於本實施形態，雷射加工亦可設定成例如以下。
如圖4所示般，將非切口部3、連結非切口部3與切口部2的連結部10、切口部2，分別設為區域A、 B、C。又，在此，亦考慮到連結部10比非切口部3還要容易藉由雷射L來加熱。
使雷射L的輸出功率成為一定，且將雷射L的掃描次數設成使非切口部3、連結部10、切口部2為相同，並將雷射L的掃描速度設為B>A>C。
或是，將雷射L的掃描次數以及掃描速度，設成使非切口部3、連結部10、切口部2為相同，並將雷射L的輸出功率設為B<A<C。
又，本實施形態中，雖於原玻璃板1的外周緣4形成有倒角部4a，但如圖5所示般，亦可不形成倒角部4a。且，本實施形態中，對原玻璃板1的外周緣4所照射的雷射L雖為非聚焦雷射，但如圖5所示般，對原玻璃板1的外周緣4所照射的雷射L，亦可為藉由透鏡8a來聚焦(focus)的聚焦雷射。
此情況時，以在切口部2與非切口部3變更聚焦位置為佳。且，亦可對於原玻璃板1的外周緣4，從原玻璃板1之厚度方向的兩側照射聚焦雷射。這是因為，微小的傷痕或微裂紋，係多數存在於原玻璃板1的板面11與端面12之間的邊界周邊。
如以上所構成之本實施形態之圓形狀玻璃板的製造方法，可享受以下的效果。
由於將原玻璃板1的切口部2加熱至原玻璃板1的軟化點以上，故切口部2會軟化(溶融)，而成為具有火焰拋光面。因此，存在於切口部2之微小的傷痕或 微裂紋會減少，使切口部2的表面變得平滑。亦即，根據本實施型態之圓形狀玻璃板的製造方法，可在圓形狀之原玻璃板1之外周緣4的切口部2，使微小的傷痕或微裂紋減少，藉此提高強度。
[實施例1]
本案的發明者們，係拍攝了藉由關於本發明之實施例之圓形狀玻璃板之製造方法之加工步驟的雷射加工來加工過之原玻璃板的外周緣。
作為原玻璃板，係使用直徑300mm、厚度1mm的圓形狀(附缺口、有倒角部)，且材質為硼矽玻璃(軟化點：731℃、歪曲點：532℃)者。原玻璃板，係使用使切斷形成的外周緣事先被研削者(以下，稱為通常品)。除了將雷射對原玻璃板的端面(除了倒角部)垂直地照射(α=0°)以外，使用與上述實施形態相同構造的雷射加工裝置。
作為雷射係將CO2雷射以非聚焦(直徑3mm)來使用。旋轉平台的旋轉速度為0.25rpm，雷射的輸出功率為80~85W。雷射的掃描，係沿著原玻璃板的周方向亦即從缺口的一端朝向另一端的方向，從缺口的一端開始，經過非切口部一次，而在缺口的另一端結束。藉此，以雷射掃描缺口兩次。
且，為了比較，而製作了將通常品的外周緣予以鏡面研磨者(鏡面品)、以及將通常品的外周緣以氫 氟酸處理者(蝕刻品)，並拍攝其外周緣。
將雷射加工前(通常品)之外周緣的放大照片示於圖6的左側，將雷射加工後(雷射品)之外周緣的放大照片示於圖6的右側。上側為非切口部的照片，下側為缺口的照片。
將通常品、鏡面品、蝕刻品、雷射品之外周緣的照片示於圖7。從上依序為，邊緣(非切口部)的照片、邊緣的電子顯微鏡照片。
由圖6及圖7所示的照片，可確認雷射品之外周緣的表面，明顯與通常品、鏡面品、蝕刻品之外周緣的表面不同，看得出來更加光滑。
本發明，並不限定於上述說明者，在該技術性思想的範圍內，可進行各種變形。例如，上述的說明中，雖對被研削的外周緣4進行雷射加工，但亦可對被切斷形成的外周緣4進行雷射加工。且，亦可對被研磨過的外周緣4進行雷射加工，亦可對被蝕刻過的外周緣4進行雷射加工。
且，上述的說明中，雖然係藉由使原玻璃板1旋轉，來對原玻璃板1的外周緣4掃描雷射L，但亦可為例如在原玻璃板1停止的狀態，使雷射照射裝置8移動，藉此對原玻璃板1的外周緣4掃描雷射L。且，亦可不對原玻璃板1之外周緣4的全體掃描雷射L，而是僅對原玻璃板1的切口部2掃描雷射L。
且，上述的說明中，雖然在原玻璃板1之外 周緣4的雷射加工之際，原玻璃板1為橫姿勢，但亦可為縱姿勢，亦可為傾斜姿勢。
且，上述的說明中，雖然在原玻璃板1之外周緣4的雷射加工之際，係以加熱爐6來加熱原玻璃板1的全體，但亦可藉由雷射照射裝置等的加熱機構來加熱原玻璃板1的一部分。
且，上述的說明中，雖在原玻璃板1之外周緣4的加工(原玻璃板1之軟化點以上的加熱)使用了CO2雷射，但只要為熱線(紅外線)的話，亦可為其他雷射，亦可為雷射以外的光。此外，亦可藉由加熱器加熱或微型噴燈加熱等，將原玻璃板1的外周緣4加熱至原玻璃板1的軟化點以上。
且，上述的說明中，切口部2雖為V字狀的缺口，但亦可為例如將圓形狀之原玻璃板的一部分予以直線狀地切除所形成的直線切邊，亦可為其他形狀。
1‧‧‧原玻璃板
2‧‧‧切口部
3‧‧‧非切口部
4‧‧‧外周緣
4a‧‧‧倒角部

Claims (18)

  1. 一種圓形狀玻璃板的製造方法，係從於外周緣具備切口部以及沒有形成前述切口部的非切口部之圓形狀的原玻璃板來製造圓形狀玻璃板的方法，其特徵為，具有將前述切口部加熱至軟化點以上的加工步驟。
  2. 如請求項1所述之圓形狀玻璃板的製造方法，其中，對前述切口部照射熱線，藉此將前述切口部加熱至軟化點以上。
  3. 如請求項2所述之圓形狀玻璃板的製造方法，其中，沿著前述外周緣掃描前述熱線，藉此將前述切口部及前述非切口部加熱至軟化點以上。
  4. 如請求項3所述之圓形狀玻璃板的製造方法，其中，前述熱線對前述切口部的掃描次數，係比前述熱線對前述非切口部的掃描次數還多。
  5. 如請求項4所述之圓形狀玻璃板的製造方法，其中，前述熱線的掃描，係沿著從前述切口部的一端朝向另一端的方向，從前述一端開始，經過前述非切口部，在前述另一端結束。
  6. 如請求項3所述之圓形狀玻璃板的製造方法，其中，前述熱線對前述切口部的掃描速度，係比前述熱線對前述非切口部的掃描速度還慢。
  7. 如請求項6所述之圓形狀玻璃板的製造方法，其中，前述原玻璃板，在前述外周緣進一步具備：連結前述切口部與前述非切口部的連結部， 前述熱線對前述連結部的掃描速度，係比前述熱線對前述非切口部的掃描速度還要快。
  8. 如請求項3所述之圓形狀玻璃板的製造方法，其中，前述熱線對前述切口部的輸出功率，係比前述熱線對前述非切口部的輸出功率還要大。
  9. 如請求項8所述之圓形狀玻璃板的製造方法，其中，前述原玻璃板，在前述外周緣進一步具備：連結前述切口部與前述非切口部的連結部，前述熱線對前述連結部的輸出功率，係比前述熱線對前述非切口部的輸出功率還要小。
  10. 如請求項2~9中任一項所述之圓形狀玻璃板的製造方法，其中，前述熱線為雷射。
  11. 如請求項10所述之圓形狀玻璃板的製造方法，其中，以將前述原玻璃板加熱至歪曲點以上且未達軟化點的狀態，來照射前述雷射。
  12. 如請求項11所述之圓形狀玻璃板的製造方法，其中，在橫姿勢之前述原玻璃板的下方配設有軟化點比前述原玻璃板還要高的玻璃布之狀態下，照射前述雷射。
  13. 如請求項12所述之圓形狀玻璃板的製造方法，其中，前述原玻璃板的前述外周緣，係比前述玻璃布還要往外側突出。
  14. 如請求項10所述之圓形狀玻璃板的製造方法，其中，前述雷射為非聚焦雷射。
  15. 如請求項14所述之圓形狀玻璃板的製造方法， 其中，朝向前述外周緣，從斜上方照射前述非聚焦雷射。
  16. 如請求項10所述之圓形狀玻璃板的製造方法，其中，前述雷射為聚焦雷射。
  17. 如請求項16所述之圓形狀玻璃板的製造方法，其中，對於前述外周緣，從前述原玻璃板之厚度方向的兩側照射前述聚焦雷射。
  18. 一種圓形狀玻璃板，係於外周緣具備切口部，其特徵為，前述切口部具有火焰拋光面。
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