(57)【要約】【課題】安価な設備で大型サイズのシリカガラス板を高精度に製造できるシリカガラスのスライス方法を提供する。【解決手段】本シリカガラスのスライス方法は、ＣＯ２レーザ光をシリカガラスインゴットＩｇの入射面と平行な面内に複数線状に照射して複数線状のダメージＤを生じさせるレーザ光照射工程と、この照射されたシリカガラスインゴットＩｇのスライスされる部位Ｓに応力を与えスライスする応力付与工程を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光をシリカガラスインゴットの入射面と平行な面内に複数線状に照射して複数線状のダメージを生じさせるレーザ光照射工程と、この照射されたシリカガラスインゴットのスライスされる部位に応力を与えスライスする応力付与工程を有することを特徴とするシリカガラスのスライス方法。
【請求項２】
前記複数線状のダメージは、平行線状であることを特徴とする請求項１に記載のシリカガラスのスライス方法。
【請求項３】
前記複数線状のダメージは、直交する平行線状であることを特徴とする請求項１に記載のシリカガラスのスライス方法。
【請求項４】
前記応力付与工程の後工程として、スライスされたシリカガラス板を研磨する研磨工程を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のシリカガラスのスライス方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシリカガラスのスライス方法に係わり、特にレーザ光を照射してスライスするシリカガラスのスライス方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリカガラスは高純度、高硬度であるため半導体デバイスの製造用部材あるいは光学用部材などに多く用いられている。これら部材はシリカガラスインゴットから板状にスライス加工して製造されている。そのスライス方法には、▲１▼内外周刃を用いる方法、▲２▼バンドソーを用いる方法、▲３▼ブレードソーを用いる方法、▲４▼ワイヤソーを用いる方法、▲５▼ＣＯ２レーザを用いる方法、▲６▼高圧ウォータを用いる方法などがある。
【０００３】
しかし，上記▲１▼〜▲６▼のような従来のスライス加工は、シリカガラスインゴットに対し直接加工する方法であり、いずれも各種スライス方法での加工能力の限界（除去加工レートの限界）により、被加工物（インゴット）サイズに制約があった。また、大型サイズのシリカガラスのスライス加工には、加工装置、加工工具の大型化が要求されるため設備コストがかさみ、また上記▲１▼〜▲６▼の各種スライス方法では、被加工物の大型化に伴うスライス精度の低下（平面度・平行度０．２ｍｍ）が見られた。
【０００４】
なお、特許文献１には、シリカガラス部材の表面をレーザ加工する方法が記載されているが、特許文献１のものは、シリカガラス体の仮想温度を所定温度内に抑えるものであり、また、特許文献２には、レーザ光をガラス体の内部に照射して３次元加工を行い、装飾品を製造するものであり、さらに、特許文献３のものは、レーザ光発振器の出射口から板ガラスの加工位置までの出射光の光路長が一定になるように制御しながらシリカガラス板を切断するものであり、いずれも、シリカガラスインゴットからシリカガラス板を容易にスライスするものではない。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１００６７１号公報（段落番号［０００９］〜［００１１］）
【０００６】
【特許文献２】
特開２００１−９６９９５号公報（段落番号［００１７］、図２）
【０００７】
【特許文献３】
特開２００２−４５９８４号公報（段落番号［０００９］、［００２０］、図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、安価な設備で大型サイズのシリカガラス板を高精度に製造できるシリカガラスのスライス方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、レーザ光をシリカガラスインゴットの入射面と平行な面内に複数線状に照射して複数線状のダメージを生じさせるレーザ光照射工程と、この照射されたシリカガラスインゴットのスライスされる部位に応力を与えスライスする応力付与工程を有することを特徴とするシリカガラスのスライス方法が提供される。これにより、安価な設備で大型サイズのシリカガラス板を高精度（高平面度・高平行度）に製造できるシリカガラスのスライス方法が実現される。
【００１０】
好適な一例では、前記複数線状のダメージは、平行線状である。これにより、均一の厚さにスライスされる。
【００１１】
また、他の好適な一例では、前記複数線状のダメージは、直交する平行線状である。これにより、より均一の厚さにスライスされる。
【００１２】
また、他の好適な一例では、前記応力付与工程の後工程として、スライスされたシリカガラス板を研磨する研磨工程を設ける。これにより、フォトマスクなどに求められる大型サイズ、高平面度、高平行度のシリカガラスを安価に製造できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わるシリカガラスのスライス方法の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は本発明に係わるシリカガラスのスライス方法に用いられるシリカガラスのスライス装置の概念図である。また、図２は図１に示すシリカガラスのスライス装置の使用状態を示す概念図である。
【００１５】
本発明に係わるシリカガラスのスライス方法は、ＣＯ２レーザ光をシリカガラスインゴットの入射面と平行な面内に照射を行うレーザ光照射工程と、シリカガラスインゴットに応力を与えスライスする応力付与工程を有する。
【００１６】
図１に示すように、上記レーザ光照射工程は、例えば立方体形状に切出された表面が透明なシリカガラスインゴットＩｇを加工台１に載置、固定し、ＸＹＺ軸の３次元方向に移動可能に３次元移動機構２に設置され、ＣＯ２レーザ光発生装置で発生されるＣＯ２レーザ光をレーザ光出射口３から出射し、レンズ４で焦点を調整し、シリカガラスインゴットＩｇに照射することで行われる。この照射は、図２に示すように焦点をシリカガラスインゴットＩｇの深さＺに合せ、焦点を深さＺの水平面内（以下、Ｚ面という。）でＸＹ方向に２次元平行線状（複数線状）に動かして、Ｚ面を平行線状に照射する。なお、図２においては、Ｘ方向の両端面に達する完全な平行線の内部ダメージを与えているが、これに限らず、前記Ｘ方向の両端面近傍にＵ字状もしくはコの字状の折返し部を有する平行線状（複数線状：実質的には１本の線であり複数平行線状の場合を含む）であってもよい。この照射により、シリカガラスの表面を溶融・昇華させることなく、照射されるシリカガラスインゴットＩｇ内部のＺ面に平行線状のダメージ（構造欠陥）Ｄを与えるものである。ダメージを受けた部分の強度は低下する。平行線状のダメージを与えることにより、均一の厚さにスライスされる。また、比較的浅い（薄い）水平Ｚ面にダメージを与えるので、照射工程中に焦点深度を調整する必要がなく、また、レーザ光をシリカガラスインゴットの底部近傍まで到達させる必要がなくレーザ光出力を小さくすることができる。さらに、刃幅の厚い刃物などにより切断する方法のように多くの切屑を発生させることがないので、材料歩留が向上し、また、環境上も好ましい。
【００１７】
なお、上記平行線状のダメージに加えて、これと直交する平行線状のダメージを与えることにより、より均一の厚さにスライスすることができる。
【００１８】
スライス厚さＺは２０ｍｍ以下であるのが好ましく、厚さコントロールはレーザ光の出力（１ｋＷ未満）や焦点位置（３００ｍｍ以下）等を変えることにより行う。
【００１９】
また、ＣＯ２レーザ光を反射させる場合には、反射面の曲率半径を自由に変化させることができるアダプティブミラーを用い、スポット径の拡大、縮小及び焦点深度の調整を行うと便利である。
【００２０】
上記応力付与工程は、例えば多数の小ノズルが水平方向に配置された水ノズル５から、高圧水を噴射させて、シリカガラスインゴットＩｇのＺ面より上方の部位Ｓに衝突させることで行われる。Ｚ面より上方の部位Ｓが応力を受けると、強度が低下している線状のダメージＤが与えられた部分から亀裂が生じ、この亀裂が同時にあるいは順次複数の線状ダメージＤから生じて、Ｚ面全体に亀裂が生じ、Ｚ面より上方の部位Ｓはスライスされる。スライス精度（平面度・平行度）は０．１ｍｍ以下、スライス面粗さはＲａ０．５μｍ以下が可能である。
【００２１】
応力付与工程における衝撃手段としては、高圧水の噴射の他、高圧空気あるいは油圧機構により前進される押圧部材などでもよい。
【００２２】
応力付与工程によりシリカガラスインゴットＩｇはＺ面でスライスされてシリカガラス板が製造されるが、フォトマスクなど高平面度、高平行度が要求される場合には、必要に応じて、研磨工程を設け、シリカガラス板の表面を研磨する。これにより、フォトマスクなどに求められる大型サイズ、高平面度、高平行度のシリカガラスが安価に製造される。
【００２３】
上記実施形態のシリカガラスのスライス方法によれば、大掛かりなスライス装置を必要とせず、安価にシリカガラス板を製造することができ、また、３次元方向に移動可能なＣＯ２レーザ光を用いてシリカガラスインゴットの水平内面に連続的なダメージを与えるのでスライスできる板サイズに制約がなく、大型サイズのシリカガラス板を製造することができる。
【００２４】
【実施例】
本発明に係わるシリカガラスのスライス方法により、一辺が１００ｍｍの立方体のシリカガラスインゴットを用い、加工条件を次のように変えて、シリカガラス板を製造したところ、スライス厚さ、サイズ、スライス精度及びスライス面粗さをコントロールできることがわかった。
【００２５】
【外１】
2004299969.tif 000003
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係わるシリカガラスのスライス方法によれば、安価な設備で大型サイズのシリカガラス板を高精度に製造できるシリカガラスのスライス方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるシリカガラスのスライス方法に用いられるシリカガラスのスライス装置の概念図。
【図２】図１に示すシリカガラスのスライス装置の使用状態を示す概念図。
【符号の説明】
１  加工台
２  ３次元移動機構
３  レーザ光出射口
４  レンズ
５  水ノズル
Ｉｇ  シリカガラスインゴット
Ｄ  ダメージ
Ｓ  Ｚ面より上方の部位
【図１】
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【図２】
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