(57)【要約】【課題】石英ガラス部材の表面に、局所的であっても、簡便に、均一な凹凸を形成することができ、かつ、該凹凸形状の制御が容易な石英ガラス部材の表面処理方法を提供する。【解決手段】研削加工された石英ガラス部材をフッ化水素酸でエッチング処理することにより、表面に凹凸を形成させることを特徴とする石英ガラス部材の表面処理方法を用いて、石英ガラス部材表面を平均表面粗さＲａが１．５μｍ以上１０μｍ以下、最大平均高さＲｙが１０μｍ以上６５μｍ以下の凹凸状に形成する。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削加工された石英ガラス部材をフッ化水素酸でエッチング処理することにより、表面に凹凸を形成させることを特徴とする石英ガラス部材の表面処理方法。
【請求項２】
前記石英ガラス部材の表面は、平均表面粗さＲａが１．５μｍ以上１０μｍ以下、最大平均高さＲｙが１０μｍ以上６５μｍ以下の凹凸状に形成されることを特徴とする請求項１記載の石英ガラス部材の表面処理方法。
【請求項３】
前記研削加工は、＃１７０以上＃１２００以下のメタル砥石またはレジン砥石を用いて、石英ガラス部材の表面を平均表面粗さＲａが１．５μｍ以下、最大平均高さＲｙが１０μｍ以下とするものであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の石英ガラス部材の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石英ガラス部材の表面処理方法に関し、より詳細には、石英ガラス部材表面に、凹凸を均一に形成するための石英ガラス部材の表面処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石英ガラスは、高純度であり、耐薬品性にも優れていることから、半導体製造用治具等に多く使用されている。
特に、表面に凹凸処理が施された石英ガラス部材は、ＣＶＤ膜の密着性に優れ、膜剥離によるパーティクル汚染の発生を防止することができることから、例えば、半導体製造において、ＬＰ−ＣＶＤ法等によるウエハ表面へのポリシリコン膜等の形成時の炉芯管等にもよく利用されている。
【０００３】
上記のような表面に凹凸が形成された石英ガラス部材は、一般に、サンドブラスト処理またはケミカルフロスト処理等を用いて製造されていた。
サンドブラスト処理は、物理的に表面を破壊し、凹凸を形成させる方法である。
一方、ケミカルフロスト処理とは、フッ化水素酸により石英ガラスを浸食させる際、ケイフッ化アンモニウム等の結晶を生成させて、石英ガラス部材表面に沈殿させて、浸食を部分的に抑制して、表面処理を行うものである。すなわち、フッ化水素酸による浸食量の差により、石英ガラス部材表面に凹凸を形成させる方法である。
【０００４】
また、上記方法以外にも、サンドブラスト処理後、フッ化水素酸により３０〜２００分のエッチング工程を経て、スプーンカット状の凹凸を形成する方法や、石英ガラス部材表面に有機化合物の薄膜を形成させた後、フッ化水素酸によりエッチングする方法等の化学的表面処理方法も報告されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−８９１９８号公報
【特許文献２】
特開平１１−１０６２５５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記サンドブラスト処理は、比較的簡便な方法ではあるものの、マイクロクラックの発生やマイクロチッピングの存在が避けられず、これらは、パーティクル汚染を引き起こす原因となり、また、部材の強度の低下も招いていた。
一方、ケミカルフロスト処理は、パーティクルの発生、耐久性等の点では優れているが、局所的な処理が困難であり、また、所望の表面粗さに制御することが困難であり、作業工程が煩雑である等の課題を有していた。
【０００７】
また、上記従来のいずれの方法においても、表面の凹凸を均一にするためには、研削加工された石英ガラス部材に、予め、ガス焼きまたは鏡面加工等を施しておかなければならず、多くの工程を要するため、製造コストおよび効率の点でも劣るものであった。
【０００８】
本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、石英ガラス部材の表面に、局所的であっても、簡便に、均一な凹凸を形成することができ、かつ、該凹凸形状の制御が容易な石英ガラス部材の表面処理方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る石英ガラス部材の表面処理方法は、研削加工された石英ガラス部材をフッ化水素酸でエッチング処理することにより、表面に凹凸を形成させることを特徴とする。
上記表面処理方法によれば、研削加工された石英ガラス部材に、フッ化水素酸処理を施すのみで、所望の部分のみに、簡便に、均一な凹凸を形成することができ、かつ、容易に、該凹凸形状を制御することが可能となる。
【００１０】
前記表面処理方法においては、石英ガラス部材の表面は、平均表面粗さＲａが１．５μｍ以上１０μｍ以下、最大平均高さＲｙが１０μｍ以上６５μｍ以下の凹凸状に形成されることが好ましい。
本発明に係る表面処理方法は、フッ化水素酸によるエッチング処理時間を調整することによって、石英ガラス部材の表面粗さを制御することが可能であり、特に、上記範囲内の値の表面粗さを得るために有効な方法である。
【００１１】
また、前記石英ガラス部材の研削加工は、＃１７０以上＃１２００以下のメタル砥石またはレジン砥石を用いて、石英ガラス部材の表面を平均表面粗さＲａが１．５μｍ以下、最大平均高さＲｙが１０μｍ以下とするものであることが好ましい。
研削加工において、予め石英ガラス部材を上記範囲の粗さとなるように表面加工しておくことにより、適度な表面粗さに制御することがより容易となるため好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、より詳細に説明する。
本発明に係る石英ガラス部材の表面処理方法は、研削加工された石英ガラス部材をフッ化水素酸でエッチング処理することにより、表面に凹凸を形成させるものである。
すなわち、本発明に係る表面処理方法は、研削加工により適度に表面仕上げされた石英ガラス部材に、フッ化水素酸処理を施すのみで、表面に均一な凹凸を簡便に形成することができる表面処理方法である。
【００１３】
上記方法による表面の凹凸は、図１に示すような過程を経て形成されると考えられる。
図１に示すように、石英ガラス部材１の研削加工時に形成されたマイクロクラック２の部分を、エッチング処理の際、フッ化水素酸が浸食していくことにより、マイクロクラックが拡大し、均一な凹凸面が形成される。
【００１４】
本発明に係る表面処理方法においては、フッ化水素酸によるエッチング処理時間を調整することにより、石英ガラス部材の表面を所望の表面粗さに容易に制御することができる。
特に、平均表面粗さＲａが１．５μｍ以上１０μｍ以下、最大平均高さＲｙが１０μｍ以上６５μｍ以下の凹凸面を均一に形成させるために好適な方法である。
【００１５】
なお、上記エッチング処理において用いられるフッ化水素酸の濃度は、石英ガラス部材表面の適度な浸食速度を保ち、均一な凹凸面を形成させる観点から、５％以上５０％以下であることが好ましい。
【００１６】
また、上記表面処理方法におけるエッチング処理は、研削加工された石英ガラス部材に施されることが好ましいが、さらに、サンドブラスト処理された石英ガラス部材に施してもよい。
【００１７】
ただし、鏡面加工された石英ガラス部材をエッチング処理しても、上記のような均一な凹凸面は形成されず、該部材表面の鏡面は維持される。
したがって、研削加工された石英ガラス部材において、凹凸面の形成を望まない部分は、予め鏡面加工しておくことにより、１つの部材について、１度のエッチング処理により、局所的な凹凸面の形成が可能となる。
【００１８】
図２に、局所的な凹凸面処理を施す場合の過程を模式的に示す。
図２に示すように、一部のみを所定の凹凸面に仕上げたい場合、予め、凹凸面を形成したい部分は、研削加工を施した研削加工面３とし、それ以外の部分の表面は鏡面加工により鏡面４としておく。
そして、この石英ガラス部材全体をフッ化水素酸でエッチング処理することにより、前記鏡面４はそのまま維持され、前記研削加工面３にのみ凹凸が形成される。
【００１９】
上記のように、石英ガラス部材の凹凸面を形成させる表面には、研削加工を施しておくが、この研削加工面は、＃１７０以上＃１２００以下のメタル砥石またはレジン砥石を用いて、平均表面粗さＲａが１．５μｍ以下、最大平均高さＲｙが１０μｍ以下としておくことが好ましい。
研削加工において、石英ガラス部材を上記範囲の粗さとなるように表面加工しておくことにより、適度な表面粗さの制御がより容易となる。
【００２０】
また、フッ化水素酸は、一般に、石英ガラス表面の不純物を除去するための洗浄液としても用いられるものであることから、本発明に係る表面処理方法おいては、凹凸を形成させるためのエッチング処理において、それと同時に、表面洗浄を行うことができるという利点も有している。
したがって、本発明によれば、表面に凹凸が形成された石英ガラス部材の製造工程の簡略化を図ることもできる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記の実施例により制限されるものではない。
［実施例１］
メタル砥石（＃１７０）で機械研削加工した石英ガラスを５０％フッ化水素酸でエッチング処理した際の表面形状について、表面平均粗さＲａ、最大平均粗さＲｙ、凹凸の平均間隔Ｓｍのそれぞれの経時変化を偏光顕微鏡および表面粗さ計により測定した。
これらの各結果を図３〜図５に示す。
【００２２】
［実施例２］
レジン砥石（＃１７０）で平面研削加工した石英ガラスを５０％フッ化水素酸でエッチング処理した際の表面形状の経時変化を偏光顕微鏡および表面粗さ計により実施例１と同様に測定した。
これらの各結果を図３〜図５に示す。
【００２３】
上記実施例１、２における偏光顕微鏡観察の結果、本発明に係る表面処理方法によれば、研削加工の際に発生したマイクロクラックが、フッ化水素酸により浸食されて広げられることによって、石英ガラス表面の凹凸が形成されることが認められた。
また、図３〜図５から分かるように、フッ化水素酸によるエッチング処理時間が２０分以上になると、平均表面粗さＲａおよび最大平均粗さＲｙはあまり変化しないが、凹凸の平均間隔Ｓｍは、エッチング処理時間が長くなるほど、大きくなっていくことが認められた。
したがって、研削加工条件およびフッ化水素酸によるエッチング処理時間を変化させることにより、石英ガラス表面の凹凸の状態を容易に制御することが可能となる。
【００２４】
［比較例１］
研削加工した石英ガラスをガス焼きにより透明化させた後、ＨＦ：（ＮＨ４）２ＨＰＯ４：Ｈ２Ｏ＝４：３：１の混合液を処理液として用いて、３０分間の処理を２回繰り返すことにより、ケミカルフロスト処理を行った。
【００２５】
その結果、表面平均粗さＲａ４．９μｍ、最大平均粗さＲｙ２８．３μｍ、凹凸の平均間隔Ｓｍ１８２μｍとなり、表面粗さについてのこれらの測定値は、平面研削加工した石英ガラスをフッ化水素酸でエッチング処理した場合（実施例２）とほぼ同等であったが、凹凸の均一性は劣っていた。
【００２６】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明に係る石英ガラス部材の表面処理方法によれば、石英ガラス部材表面の所望の部分のみに、簡便に、均一な凹凸を形成することができ、かつ、該凹凸形状の容易な制御が可能となる。
しかも、研削加工後の石英ガラス部材表面の凹凸の形成および洗浄を同時に行うことができるため、石英ガラス部材の製造工程の簡略化、効率化を図ることもできる。
したがって、本発明に係る表面処理方法は、半導体製造、特に、ＬＰ−ＣＶＤ工程等において用いられるウエハボート、炉芯管等の石英ガラス部材を製造する際に、好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】研削加工された石英ガラス部材表面のフッ化水素酸処理による凹凸の形成過程を模式的に示した断面図である。
【図２】石英ガラス部材表面に局所的に凹凸を形成させる際の処理方法を説明するための模式図である。
【図３】実施例１および２におけるフッ化水素酸処理による石英ガラス部材の平均表面粗さＲａの経時変化を表した線図である。
【図４】実施例１および２におけるフッ化水素酸処理による石英ガラス部材表面の凹凸の最大平均高さＲｙの経時変化を表した線図である。
【図５】実施例１および２におけるフッ化水素酸処理による石英ガラス部材表面の凹凸の平均間隔Ｓｍの経時変化を表した線図である。
【符号の説明】
１  石英ガラス部材
２  マイクロクラック
３  研削加工面
４  鏡面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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