(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023000174
(43)【公開日】2023-01-04
(54)【発明の名称】ディンプルが形成されたシリカガラス円板
(51)【国際特許分類】
C03C 23/00 20060101AFI20221222BHJP
B23K 26/384 20140101ALI20221222BHJP
【ＦＩ】
C03C23/00 D
B23K26/384
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021100836
(22)【出願日】2021-06-17
(71)【出願人】
【識別番号】000190138
【氏名又は名称】信越石英株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147935
【弁理士】
【氏名又は名称】石原 進介
(74)【代理人】
【識別番号】100080230
【弁理士】
【氏名又は名称】石原 詔二
(72)【発明者】
【氏名】稲木 恭一
(72)【発明者】
【氏名】土田 昭禎
(72)【発明者】
【氏名】藤井 紀和
【テーマコード（参考）】
4E168
4G059
【Ｆターム（参考）】
4E168AD14
4E168CB04
4E168DA23
4E168DA24
4E168DA46
4E168DA47
4E168EA15
4E168JA14
4G059AA01
4G059AC01
4G059AC16
4G059AC19
(57)【要約】
【課題】熱処理におけるシリカガラス円板の変形量を最小限に抑え、シリカガラス表面の表面積を大きくすることが可能であるシリカガラス円板を提供する。
【解決手段】シリカガラス体の少なくとも表面又は少なくとも裏面に多数のディンプルが形成されたディンプル形成エリアを有するシリカガラス円板であり、前記ディンプル形成エリアのディンプルが規則正しく形成されてなる、シリカガラス円板とした。前記ディンプルがレーザによって形成されてなることが好適である。
【選択図】図１
【解決手段】シリカガラス体の少なくとも表面又は少なくとも裏面に多数のディンプルが形成されたディンプル形成エリアを有するシリカガラス円板であり、前記ディンプル形成エリアのディンプルが規則正しく形成されてなる、シリカガラス円板とした。前記ディンプルがレーザによって形成されてなることが好適である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
シリカガラス体の少なくとも表面又は少なくとも裏面に多数のディンプルが形成されたディンプル形成エリアを有するシリカガラス円板であり、前記ディンプル形成エリアのディンプルが規則正しく形成されてなる、シリカガラス円板。
【請求項2】
前記ディンプルがレーザによって形成されてなる、請求項１記載のシリカガラス円板。
【請求項3】
前記ディンプルが前記シリカガラス体の表面及び裏面に形成されてなる、請求項１又は２記載のシリカガラス円板。
【請求項4】
前記シリカガラス円板の中央部と周縁部とでディンプルの密度が異なる、請求項１～３いずれか１項記載のシリカガラス円板。
【請求項5】
前記ディンプルの形状が、逆円錐状もしくは逆円錐台状形状、又はディンプル底部の端とディンプル側壁とが直角ではない屈曲形状とされてなる、請求項１～４いずれか１項記載のシリカガラス円板。
【請求項6】
前記シリカガラス体が、透明シリカガラス、白色シリカガラス、又は黒色シリカガラスである、請求項１～５いずれか１項記載のシリカガラス円板。
【請求項7】
前記シリカガラス体の裏面の前記ディンプル形成エリアが、前記シリカガラス円板の端部から１０ｍｍ以上離れて形成されている、請求項１～６いずれか１項記載のシリカガラス円板。
【請求項8】
前記レーザが、ＣＯ２レーザ、ピコ秒レーザ及びフェムト秒レーザから選ばれる少なくとも１種である、請求項２記載のシリカガラス円板。
【請求項9】
前記ディンプルが、レーザ光をガルバノスキャナでＸＹ軸の任意の点に走査させて形成されてなる、請求項２又は８記載のシリカガラス円板。
【請求項10】
前記シリカガラス円板を縦型熱処理装置での熱処理工程で使用した場合、前記シリカガラス円板の周縁部の先端に生じる変形量が１ｍｍ以下である、請求項１～９いずれか１項記載のシリカガラス円板。
【請求項11】
前記熱処理工程が、ＡＬＤ法で成膜処理が行われる際の熱処理工程である、請求項１０記載のシリカガラス円板。
【請求項12】
前記シリカガラス円板が、Ｓｉ製ダミーウェーハの代わりとして使用される、請求項１～１１いずれか１項記載のシリカガラス円板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、シリカガラス表面にディンプルが規則正しく形成されたシリカガラス円板に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、石英ガラスを使用した熱処理装置でＳｉウェーハを加熱して、Ｓｉウェーハ表面に薄膜処理を行うことが半導体製造プロセスでは行われている。最近では、薄膜処理の方法がＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法からＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法に切り替わりつつある。これは、Ｓｉウェーハ上に形成する薄膜の膜厚が数１００Åと薄くなり、Ｓｉウェーハ上の膜厚の中心部と周縁部でのバラツキを１０Å以下、厳しい場合には数Å以下に制御する必要があるためである。このため、製品として使用するＳｉウェーハ上段側及び下段側に配置するダミーウェーハにも製品と同じような表面積を求められている。
【0003】
半導体での微細化が進み、表面に凹凸を形成したＳｉウェーハやシリカガラス円板がダミーウェーハとして使用されてきている。しかしながら、Ｓｉウェーハは、クリーニングの際に必ず取り出しをしなくてはいけないなどの問題点があり、最近はシリカガラスの円板が、ダミーウェーハの代わりに積極的に用いられ始めている。
【0004】
特許文献１では、石英によるガス分布調整部材が提案されている。石英部材表面には、製品ウェーハと略等しい表面積を持つことや表面積が０．８倍以上必要であることが提案されている。
【0005】
しかしながら実際には、Ｓｉウェーハとシリカガラスでは機械的特性のヤング率やポアソン比の違いにより、棚状にＳｉウェーハとシリカガラス円板を保持する保持具にセットした場合に、円板先端部分での変形量に差ができてしまうことが分かっている。こうした、変形量を考慮して、シリカガラス円板に凹凸を形成しないと変形量を加速してしまう可能性があり、変形量が大きくなるとＳｉウェーハとシリカガラス円板との隙間に中央と先端で差が発生してしまい、ガスが流れる量にわずかな違いが生じてしまう。こうした隙間のわずかな差は、実際のＳｉウェーハ上の膜厚にも微妙な差を発生させてしまい、Ｓｉウェーハ表面内での薄膜の膜厚のばらつきが大きくなってしまい問題であった。
【0006】
また、該石英によるガス分布調整部材を示した断面図では、垂直に形成された凹凸が示されているが、垂直な凹凸では膜が付着したときに剥離しやすいとか、また直角な角部が形成されていては、この部分から破損が起きやすいなどの問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２０１５－１７３１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、熱処理におけるシリカガラス円板の変形量を最小限に抑え、シリカガラス表面の表面積を大きくすることが可能であるシリカガラス円板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意薄膜のバラツキに関して研究した結果、シリカガラス円板に規則正しいディンプルを形成することで、熱処理におけるシリカガラス円板の変形量を最小限に抑えることが可能となり、さらにディンプル形状の凹凸面を形成することで、シリカガラス表面の表面積を大きくすることが可能であることを見出したのである。
【0010】
即ち、本発明のシリカガラス円板は、シリカガラス体の少なくとも表面又は少なくとも裏面に多数のディンプルが形成されたディンプル形成エリアを有するシリカガラス円板であり、前記ディンプル形成エリアのディンプルが規則正しく形成されてなる、シリカガラス円板である。
【0011】
前記ディンプルがレーザによって形成されてなることが好適である。
前記レーザが、ＣＯ２レーザ、ピコ秒レーザ及びフェムト秒レーザから選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
また、前記ディンプルが、レーザ光をガルバノスキャナでＸＹ軸の任意の点に走査させて形成されてなることが好適である。
前記レーザが、ＣＯ２レーザ、ピコ秒レーザ及びフェムト秒レーザから選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
また、前記ディンプルが、レーザ光をガルバノスキャナでＸＹ軸の任意の点に走査させて形成されてなることが好適である。
【0012】
前記ディンプルが前記シリカガラス体の表面及び裏面に形成されてなることが好適である。
【0013】
前記ディンプル形成エリアの中心部と周縁部とでディンプルの密度が異なっていてもよい。
【0014】
前記ディンプルの形状が、逆円錐状もしくは逆円錐台状形状、又はディンプル底部の端とディンプル側壁とが直角ではない屈曲形状とされてなることが好適である。
【0015】
前記シリカガラス体が、透明シリカガラス、白色シリカガラス、又は黒色シリカガラスであることが好ましい。
【0016】
前記シリカガラス体の裏面にディンプルが形成されている場合は、前記シリカガラス体の裏面の前記ディンプル形成エリアが、前記シリカガラス円板の端部から１０ｍｍ以上離れて形成されていることが好適である。
【0017】
前記シリカガラス円板を縦型熱処理装置での熱処理工程で使用した場合、前記シリカガラス円板の周縁部の先端に生じる変形量を１ｍｍ以下とすることができる。
前記熱処理工程が、ＡＬＤ法で成膜処理が行われる際の熱処理工程であることが好適である。
前記熱処理工程が、ＡＬＤ法で成膜処理が行われる際の熱処理工程であることが好適である。
【0018】
前記シリカガラス円板は、Ｓｉ製ダミーウェーハの代わりとして好適に使用される。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、熱処理におけるシリカガラス円板の変形量を最小限に抑え、シリカガラス表面の表面積を大きくすることが可能であるシリカガラス円板を提供することができる。
また、本発明によれば、指向性のないディンプルを規則正しくシリカガラス円板に形成することで、このシリカガラス円板を縦型熱処理炉用のダミーウェーハの代わりとして使用した場合に、シリカガラス円板の先端での変形量を抑えることができる。
さらに、シリカガラス表面にディンプルを規則正しく形成することで、このシリカガラス円板をガス分布調整部材として、所定の表面積を得ることも可能であり、Ｓｉウェーハ表面に形成される薄膜の膜厚分布を更に均一にすることを達成することができる。
また、本発明によれば、指向性のないディンプルを規則正しくシリカガラス円板に形成することで、このシリカガラス円板を縦型熱処理炉用のダミーウェーハの代わりとして使用した場合に、シリカガラス円板の先端での変形量を抑えることができる。
さらに、シリカガラス表面にディンプルを規則正しく形成することで、このシリカガラス円板をガス分布調整部材として、所定の表面積を得ることも可能であり、Ｓｉウェーハ表面に形成される薄膜の膜厚分布を更に均一にすることを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明のシリカガラス円板の一つの実施の形態を示し、（ａ）がディンプルを仮想四角形の頂点に配置した態様の要部概略模式図、（ｂ）が（ａ）の一部拡大図である。
【図2】本発明のシリカガラス円板の別の実施の形態を示し、（ａ）がディンプルを仮想三角形の頂点に配置した態様の要部概略模式図、（ｂ）が（ａ）の一部拡大図である。
【図3】実施例１のシリカガラス円板のシリカガラス体の表面の顕微鏡写真の結果を示す。
【図4】実施例１のシリカガラス円板の変形量分布図のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図5】実施例２のシリカガラス円板のシリカガラス体の表面の顕微鏡写真の結果を示す。
【図6】比較例１のシリカガラス円板のシリカガラス体の表面の顕微鏡写真の結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、図示例は例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。
【0022】
本発明のシリカガラス円板は、シリカガラス体の少なくとも表面又は少なくとも裏面に多数のディンプルが形成されたディンプル形成エリアを有するシリカガラス円板であり、前記ディンプル形成エリアのディンプルが規則正しく形成されてなる、シリカガラス円板である。本発明において、ディンプルとは、シリカガラス円板の表面及び／又は裏面に形成されたディンプル形状の凹部を意味する。そして、本発明において、ディンプル形状とは、シリカガラス円板の平面に形成され、前記平面と接する部分が凡そ円状で、隣接する凹部とは接しない、独立した凹部の事を示す。
シリカガラス円板に規則正しいディンプルを形成することで、シリカガラス円板の変形量を最小限に抑えることが可能となり、さらにディンプル形状の凹凸面を形成することで、シリカガラス表面の表面積大きくすることが可能となる。
シリカガラス円板に規則正しいディンプルを形成することで、シリカガラス円板の変形量を最小限に抑えることが可能となり、さらにディンプル形状の凹凸面を形成することで、シリカガラス表面の表面積大きくすることが可能となる。
【0023】
本発明のシリカガラス円板は、Ｓｉ製ダミーウェーハの代わりとして好適に使用される。特に、縦型熱処理装置での熱処理工程におけるダミーウェーハの代わりとして好ましく、ＡＬＤ法で成膜処理が行われる際の熱処理工程におけるダミーウェーハの代わりとしてより好適に用いられる。
前記シリカガラス円板を縦型熱処理装置、例えば、棚状の保持具にセットし、熱処理工程（３００℃～７００℃）で使用した場合、前記シリカガラス円板の周縁部の先端での変形量を１ｍｍ以下とすることができる。前記シリカガラス円板の周縁部の先端での変形量は１ｍｍ以下がより好ましく、０．５ｍｍ以下がさらに好ましい。変形量が１ｍｍを超える場合は、Ｓｉウェーハ表面の薄膜のバラツキが大きく、影響が問題となる。
前記シリカガラス円板を縦型熱処理装置、例えば、棚状の保持具にセットし、熱処理工程（３００℃～７００℃）で使用した場合、前記シリカガラス円板の周縁部の先端での変形量を１ｍｍ以下とすることができる。前記シリカガラス円板の周縁部の先端での変形量は１ｍｍ以下がより好ましく、０．５ｍｍ以下がさらに好ましい。変形量が１ｍｍを超える場合は、Ｓｉウェーハ表面の薄膜のバラツキが大きく、影響が問題となる。
【0024】
尚、シリカガラス円板とＳｉウェーハは、石英ガラス円板の表面に何もディンプルを形成していなくても棚状の保持具にセットした場合には変形量に差が発生することが分かっている。Ｓｉウェーハはシリカガラス円板よりもヤング率やポアソン比が大きいために、変形しにくいことが分かっている。変形量を抑えるためには、ディンプルを規則正しく、指向性が無い状態にすることが重要である。例えば、特許文献１に記載されている溝のような直線形状で指向性がある形状をシリカガラス円板表面に形成した場合には、シリカガラス円板の先端の変形が加速しないように変形の方向と溝が形成された方向を直交させることが重要であるが、もし溝の方向と変形の方向が重なってしまうと変形が加速されて変形量が２ｍｍ以上となってしまう場合がある。こうした、リスクを抑えるためにも、ディンプルのような指向性を持たない形状をシリカガラス表面に形成することが必要である。
【0025】
ディンプルの形成方法は特に制限はないが、レーザによって形成されることが好適である。特に、表面積を増やすためには、多くのディンプルをシリカガラス表面に形成することが必要であり、またディンプルの形状も安定させることが必要なため、何万個～何十万個のディンプル形成にはレーザ光を使用することが好ましい。
【0026】
レーザ光の種類に関しては特に限定はしないが、ＣＯ２レーザやＹＡＧレーザの第二高調波、第三高調波を使用したピコ秒レーザやフェムト秒レーザでもかまわない。
レーザ光照射の際には、多軸（例えば、ＸＹ軸の２次元、又はＸＹＺの３次元）制御が可能であるガルバノスキャナ等の制御装置を用いて、レーザ光の照射位置を制御することが好適である。２軸ガルバノスキャナは、レーザ光をＸ及びＹ方向の２次元で偏向・集光し、２次元エリアの任意の位置にレーザ走査するＸＹ偏向ユニットである。ガルバノスキャナを使用してレーザ光をＸＹ軸の任意の点に走査することで、シリカガラス表面全体にディンプル加工をすることが可能となる。
レーザ光照射の際には、多軸（例えば、ＸＹ軸の２次元、又はＸＹＺの３次元）制御が可能であるガルバノスキャナ等の制御装置を用いて、レーザ光の照射位置を制御することが好適である。２軸ガルバノスキャナは、レーザ光をＸ及びＹ方向の２次元で偏向・集光し、２次元エリアの任意の位置にレーザ走査するＸＹ偏向ユニットである。ガルバノスキャナを使用してレーザ光をＸＹ軸の任意の点に走査することで、シリカガラス表面全体にディンプル加工をすることが可能となる。
【0027】
使用するシリカガラス体の材質はシリカガラスであれば特に制限はなく、天然シリカガラス及び合成シリカガラスのいずれも使用可能であるが、高純度の合成シリカガラスがより好適に使用される。特に、ＳｉＯ２組成量が９９．９９質量％～１００質量％であるシリカガラスがより好適である。
該シリカガラス体の色や透明性も特に制限はなく、例えば、透明シリカガラス、白色シリカガラス、又は黒色シリカガラス等が好適に用いられ、使用用途を考えて、適宜選択すればよい。これらいずれのシリカガラスでも、ディンプル形成の作業性は変わらないので、同様の手段でディンプルを形成することができる。
例えば、白色のシリカガラス円板はシリカ微粒子に溶媒を添加してスラリー状にしたのち、これを型枠に流し込み、スリップキャスト法で作成することができる。また、黒色シリカガラスの場合にも、該スラリーに黒色の添加物、例えばＣ、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＳｉＯなどの粉末を添加して、スラリーを着色すればかまわない。
該シリカガラス体の色や透明性も特に制限はなく、例えば、透明シリカガラス、白色シリカガラス、又は黒色シリカガラス等が好適に用いられ、使用用途を考えて、適宜選択すればよい。これらいずれのシリカガラスでも、ディンプル形成の作業性は変わらないので、同様の手段でディンプルを形成することができる。
例えば、白色のシリカガラス円板はシリカ微粒子に溶媒を添加してスラリー状にしたのち、これを型枠に流し込み、スリップキャスト法で作成することができる。また、黒色シリカガラスの場合にも、該スラリーに黒色の添加物、例えばＣ、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＳｉＯなどの粉末を添加して、スラリーを着色すればかまわない。
【0028】
本発明のシリカガラス円板は、表面及び裏面が円形状のシリカガラス体である。
前記シリカガラス円板は、ダミーウェーハの代わりとして使用される場合は、Ｓｉウェーハと同じ形状であることが望ましいが、重量を合わせるために肉厚は少し厚くなる。また、表面のディンプルの密度によってもシリカガラス体の重量は変化するので、重量を合わせるために肉厚をＳｉウェーハより厚くすることも可能である。
前記シリカガラス円板は、ダミーウェーハの代わりとして使用される場合は、Ｓｉウェーハと同じ形状であることが望ましいが、重量を合わせるために肉厚は少し厚くなる。また、表面のディンプルの密度によってもシリカガラス体の重量は変化するので、重量を合わせるために肉厚をＳｉウェーハより厚くすることも可能である。
【0029】
図１は、本発明のシリカガラス円板１０の一つの実施の形態を示し、ディンプル１２を仮想四角形１４の頂点に配置した態様の要部概略模式図である。図２は、本発明のシリカガラス円板１０の別の実施の形態を示し、ディンプル１２を仮想三角形１６の頂点に配置した態様の要部概略模式図である。
【0030】
本発明において、規則正しいディンプルの形成とは、ディンプルが所定の規則に則って、規則的な配置で形成されることを意味する。ディンプルの配置は、規則正しく形成されていれば特に規定はないが、図１に示した如く、前記ディンプル形成エリアが、ディンプルが規則正しく形成されたディンプル構造単位の繰り返しから構成され、前記ディンプル構造単位が、仮想四角形１４の頂点に配置されたディンプルから構成されてなることが好適である。また、従来の溝形状のような指向性があるデザイン（比較例１参照）をなるべく避けることが好ましい。
【0031】
単純な比較では、ディンプル１２を仮想四角形（□）の状態に配置した場合［図１］と、ディンプル１２を仮想三角形（△）の状態に配置した場合［図２］では、ガスの付着特性を厳しく求められない条件では気にならない微妙な差ではある。しかしながら、ガスの付着特性を厳しく求められる条件では、図２のように仮想三角形（△）の状態にディンプルを配置した場合にはシリカガラス円板の向きによってディンプル同士の距離が部分的に長くなる方向などが存在してしまい、シリカガラス円板の向きを一定に固定しなければならないなどのわずらわしさが発生する場合がある。
【0032】
図１（ｂ）に示すように、ディンプル１２を仮想正四角形（□）の状態に配置した場合では、周辺のディンプル同士の距離は最短距離に対する比率が最大で√２である。しかしながら、図２（ｂ）に示すように、ディンプル１２を仮想正三角形（△）の状態に配置した場合には、周辺のディンプル同士の距離は最短距離に対する比率が最大で√３となる。従って、シリカガラス円板の向きによってディンプル同士の距離が部分的に長くなる方向が存在するので、若干指向性が出てきてしまう。そのため、ガスの付着特性を厳しく求められる条件では、シリカガラス円板の向きを一定に固定しなければならないなどの必要が出てくる。それでも、ディンプル１２を仮想三角形（△）の状態に配置した場合には、従来の溝形状のような、明らかな指向性があるデザインではないため、ガスの付着特性を厳しく求められない条件ではそれほど問題とならない。
【0033】
四角形（□）の状態にディンプルを配置した場合でも、方向によってはディンプル同士の距離が部分的に長くなるが、三角形（△）の場合ほど距離が長くなることはなく、シリカガラス円板の向きに関しては方向性の自由度が大きい。よって、図１に示す如く、ディンプルを仮想四角形の頂点に配置することが好適であり、仮想正四角形の頂点に配置することがより好適である。
【0034】
前記シリカガラス円板において、ディンプル形成エリアは、シリカガラス体の表面又は裏面のいずれに形成されていてもよく、また表面及び裏面の両面に形成されていてもよい。ディンプルの形成は、基本的に表面積を増加させる一つの方法であるが、機械的に両面に凹凸を形成すると、この凹凸を形成するための加工時に割れてしまう危険性がある。ただし、今回のディンプルのようにレーザを使用して形成する場合には、機械的な加工が不必要であるために両面に凹凸面を形成させるのには好都合である。
【0035】
図７に、図１の本発明のシリカガラス円板の一つの実施の形態の一部横断面図を示す。図７では、ディンプル１２としては、ディンプル底部の端とディンプル側壁とが屈曲形状とした例で、シリカガラス円板１０は、シリカガラス体１８の表面のみにディンプル１２が規則正しく形成されている。図７（ｂ）では、シリカガラス円板１０は、シリカガラス体１８の表面と裏面の両方にディンプル１２が規則正しく形成されている。
【0036】
また、前記シリカガラス円板中にディンプル形成エリアが形成される配置は特に制限はないが、ダミーウェーハの代わりに使用する場合は、少なくとも該シリカガラス円板の中央部にディンプル形成エリアを設けることが好ましい。前記シリカガラス円板の中央部とは、シリカガラス円板の中心部または中心部付近を含む領域であり、前記中央部としては、シリカガラス円板の８０％以上の範囲が好ましく、９０％以上の範囲がより好ましい。
【0037】
また、ダミーウェーハの代わりに使用する場合は、シリカガラス円板の裏面の周縁部にはディンプル形成エリアを設けないか、又はディンプルの密度をシリカガラス円板の中央部よりも減少せしめることが好ましい。前記シリカガラス円板の周縁部とは、円板の端部又は端部を含む領域であり、例えば、直径３００ｍｍの円板の場合、前記シリカガラス円板の裏面の周縁部としては、円板の端から少なくとも１５ｍｍの範囲が好ましく、円板の端から少なくとも１０ｍｍの範囲がより好ましい。
【0038】
シリカガラス円板を縦型熱処理装置での熱処理工程においてダミーウェーハの代わりとして使用した場合に、変形は棚状のシリカガラス円板の先端で発生するが、この変形量を抑制するためには、シリカガラス円板の裏面の周縁部の幅１０ｍｍにはディンプルを形成させないことが重要である。この部分にディンプルを形成した場合には、先端部での変形が加速されてしまう。変形が加速される理由は明確ではないが、ディンプルを形成することで、部分的にシリカガラス円板の肉厚が薄くなり、変形のモードが加速されてしまうのではないかと思われる。ディンプル形状が中心から先端まで配列されているので、各ディンプル１個１個の変形モードが先端まで影響してしまうが、少なくとも周縁部１０ｍｍの幅にディンプルを形成しない領域を形成する場合には、ディンプルの変形モードの影響を一度遮断して変形量を抑えることが可能となる。
【0039】
前記ディンプル形成エリア中のディンプルの密度も特に制限はなく、均一にディンプルが存在していてもよく、前記シリカガラス円板の部位によってディンプルの密度を異ならせてもよい。前記シリカガラス円板の部位によってディンプルの密度を異ならせる場合にも、ディンプルの形状には特に規定はない。
【0040】
前記シリカガラス円板中のディンプルの数は特に制限はないが、シリカガラス円板の中央部のディンプルの数は１０万～２００万個が好ましく、５０～１００万個がより好ましい。また、周縁部のディンプル数に関しても、上記範囲と同じとするが、条件によっては、中心部のディンプルが周縁部より多い場合や、少ない場合もある。ただし、シリカガラス円板の裏面周縁部のディンプルの数（密度）は０が好ましい。
【0041】
ディンプルのサイズに関しては特に制限はないが、穴径５０～５００μｍが好ましく、２００～４００μｍがより好ましい。また、ディンプルの深さは１０～１０００μｍが好ましく、２００～６００μがより好ましい。ディンプルの具体例としては、例えば、穴径数１００μ、深さ数１００μｍに調整されたディンプルが好適である。
【0042】
ディンプルの形状は特に制限はないが、逆円錐状形状もしくは逆円錐台状形状、又はディンプル底部の端とディンプル側壁とが直角ではない屈曲形状とされてなることが好適である。
【0043】
図８及び図９に、本発明のシリカガラス円板の他の実施の形態の一部横断面図を示す。図８の例では、シリカガラス円板２０は、シリカガラス体２６に形成されたディンプル２２として、逆円錐状形状の例を示した。また、図９では、ディンプル２２の形状が逆円錐台状形状とされた例を示した。図８（ａ）及び図９（ａ）では、シリカガラス円板２０は、シリカガラス体２６の表面のみにディンプル２２が規則正しく形成されている。図８（ｂ）及び図９（ｂ）では、シリカガラス円板２０は、シリカガラス体２６の表面と裏面の両方にディンプル２２が規則正しく形成されている。
なお、本明細書において、シリカガラス表面という記載は、シリカガラスの面自体のことを指しており、シリカガラス体の表面と裏面の両方を含みうる概念である。本発明のシリカガラス円板は、棚状の保持具等に乗せて使用することが好適であり、本願明細書において、シリカガラス円板の表面及び裏面とは、棚状の保持具等への載置時に上面側になる側を表面、下面側になる側を裏面と称する。
なお、本明細書において、シリカガラス表面という記載は、シリカガラスの面自体のことを指しており、シリカガラス体の表面と裏面の両方を含みうる概念である。本発明のシリカガラス円板は、棚状の保持具等に乗せて使用することが好適であり、本願明細書において、シリカガラス円板の表面及び裏面とは、棚状の保持具等への載置時に上面側になる側を表面、下面側になる側を裏面と称する。
【0044】
本発明者らは、鋭意レーザの照射条件などを精査した結果、幸運にもレーザで形成したディンプルはレーザのパワーが深さ方向で分布を持つために、開口部側でパワーが大きく、底面側ではパワーが徐々に小さくなる傾向が認められることが分かった。このため、レーザで形成されたディンプルは、自ずと円錐状態となり、更に底面の角部は丸い形状とすることが可能となる。このため、このディンプルでガスを吸着させる効果は持続させながら、今までのような溝形状やサンドブラストによる凹凸形状とは違い、ガスがシリカガラス表面に付着しても剥離しにくく、また鋭い角部が形成されていないので、クラックの発生や破損のリスクを低減することが可能となる。更に、ガスでデポした膜を洗浄するときにも、ディンプル内に均一にガスが供給され、デポした膜をきれいに除去することが可能である。
【実施例0045】
以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
【0046】
（実施例１）
透明な合成シリカガラス円板（直径３００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ）のシリカガラス体の表面の全面に、ＣＯ２ガスレーザを使用して、穴径２００～２５０μｍ、深さ２００μｍのディンプルを、仮想四角形の頂点に規則正しく配置されるように、均一に８０万個作成した。レーザ光の照射の際に、レーザービームを２次元で偏向・集光するＸＹ偏向ユニットである２軸ガルバノスキャナ（Ｒａｙｌａｓｅ社製）を制御装置として使用した。ＣＯ２ガスレーザはガルバノスキャナを使用して、シリカガラス体の表面に走査したので、表面にディンプルを形成するのに約１時間半の時間が必要であった。
シリカガラス体の裏面に関しては、該合成シリカガラス円板の端部から１０ｍｍの範囲（周縁部）には、ディンプルを形成しない条件で、表面と同等の条件でディンプルを作成し、合成シリカガラス円板の裏面の中央部（周縁部以外）に穴径２００～２５０μｍ、深さ２００μｍのディンプルを均一に７０万個形成した。
透明な合成シリカガラス円板（直径３００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ）のシリカガラス体の表面の全面に、ＣＯ２ガスレーザを使用して、穴径２００～２５０μｍ、深さ２００μｍのディンプルを、仮想四角形の頂点に規則正しく配置されるように、均一に８０万個作成した。レーザ光の照射の際に、レーザービームを２次元で偏向・集光するＸＹ偏向ユニットである２軸ガルバノスキャナ（Ｒａｙｌａｓｅ社製）を制御装置として使用した。ＣＯ２ガスレーザはガルバノスキャナを使用して、シリカガラス体の表面に走査したので、表面にディンプルを形成するのに約１時間半の時間が必要であった。
シリカガラス体の裏面に関しては、該合成シリカガラス円板の端部から１０ｍｍの範囲（周縁部）には、ディンプルを形成しない条件で、表面と同等の条件でディンプルを作成し、合成シリカガラス円板の裏面の中央部（周縁部以外）に穴径２００～２５０μｍ、深さ２００μｍのディンプルを均一に７０万個形成した。
【0047】
前記得られた両面にディンプルが形成されたシリカガラス円板のシリカガラス体の表面の顕微鏡写真を図３に示す。図３に示した如く、シリカガラス円板のシリカガラス体の表面及び裏面には、仮想四角形の頂点に規則正しく配置された多数のディンプルが形成されていた。また、形成されたディンプルの形状は逆円錐状であった。
前記得られた両面にディンプルが形成されたシリカガラス円板を棚状の保持具に乗せ、加熱処理（５５０℃）を行った後、先端部の変形量について測定を行った。測定には、ハイトゲージを使用した。実測結果を表１に示し、変形量分布のシミュレーション結果を図４に示す。
前記得られた両面にディンプルが形成されたシリカガラス円板を棚状の保持具に乗せ、加熱処理（５５０℃）を行った後、先端部の変形量について測定を行った。測定には、ハイトゲージを使用した。実測結果を表１に示し、変形量分布のシミュレーション結果を図４に示す。
【0048】
（実施例２）
天然シリカガラス円板（直径３００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ）のシリカガラス体の表面の全面に、ＣＯ２ガスレーザを使用して、穴径２００～２５０μｍで深さ４００μｍのディンプルを均一に５０万個作成した。尚、ＣＯ２ガスレーザはガルバノスキャナ―を使用して、シリカガラス体の表面に走査したので、表面にディンプルを形成するのに約１時間の時間が必要であった。
シリカガラス体の裏面に関しては、天然シリカガラス円板の端部から２０ｍｍの範囲（周縁部）には、ディンプルを形成しない条件で、表面と同等の条件でディンプルを作成し、天然シリカガラス円板の裏面の中央部（周縁部以外）に穴径２００～２５０μｍ、深さ４００μｍのディンプルを均一に３５万個形成した。
天然シリカガラス円板（直径３００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ）のシリカガラス体の表面の全面に、ＣＯ２ガスレーザを使用して、穴径２００～２５０μｍで深さ４００μｍのディンプルを均一に５０万個作成した。尚、ＣＯ２ガスレーザはガルバノスキャナ―を使用して、シリカガラス体の表面に走査したので、表面にディンプルを形成するのに約１時間の時間が必要であった。
シリカガラス体の裏面に関しては、天然シリカガラス円板の端部から２０ｍｍの範囲（周縁部）には、ディンプルを形成しない条件で、表面と同等の条件でディンプルを作成し、天然シリカガラス円板の裏面の中央部（周縁部以外）に穴径２００～２５０μｍ、深さ４００μｍのディンプルを均一に３５万個形成した。
【0049】
前記得られた両面にディンプルが形成されたシリカガラス円板のシリカガラス体の表面の顕微鏡写真を図５に示す。図５に示した如く、シリカガラス円板のシリカガラス体の表面及び裏面には、仮想四角形の頂点に規則正しく配置された多数のディンプルが形成されていた。また、形成されたディンプルの形状は逆円錐台状であった。
また、前記得られた両面にディンプルが形成されたシリカガラス円板に対して、実施例１と同様の方法により加熱処理後の先端部の変形量について測定を行った。結果を表１に示す。
また、前記得られた両面にディンプルが形成されたシリカガラス円板に対して、実施例１と同様の方法により加熱処理後の先端部の変形量について測定を行った。結果を表１に示す。
【0050】
（実施例３）
白色シリカガラス円板（直径３００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ）のシリカガラス体の表面の全面に、ＹＡＧレーザの２倍高調波のピコ秒レーザを使用して、穴径５０～６０μｍで深さ１００μｍのディンプルを均一に１００万個作成した。尚、ＹＡＧレーザの２倍高調波はガルバノスキャナ―を使用して、シリカガラス体の表面に走査したので、表面にディンプルを形成するのに３時間ほどの時間が必要であった。
シリカガラス体の裏面に関しては、白色シリカガラス円板の端部から１５ｍｍの範囲（周縁部）には、ディンプルを形成しない条件で、表面と同等の条件でディンプルを作成し、白色シリカガラス円板の裏面の中央部（周縁部以外）に穴径５０～６０μｍ、深さ１００μｍのディンプルを均一に８０万個形成した。
白色シリカガラス円板（直径３００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ）のシリカガラス体の表面の全面に、ＹＡＧレーザの２倍高調波のピコ秒レーザを使用して、穴径５０～６０μｍで深さ１００μｍのディンプルを均一に１００万個作成した。尚、ＹＡＧレーザの２倍高調波はガルバノスキャナ―を使用して、シリカガラス体の表面に走査したので、表面にディンプルを形成するのに３時間ほどの時間が必要であった。
シリカガラス体の裏面に関しては、白色シリカガラス円板の端部から１５ｍｍの範囲（周縁部）には、ディンプルを形成しない条件で、表面と同等の条件でディンプルを作成し、白色シリカガラス円板の裏面の中央部（周縁部以外）に穴径５０～６０μｍ、深さ１００μｍのディンプルを均一に８０万個形成した。
【0051】
前記得られた白色シリカガラス円板のシリカガラス体の表面及び裏面には、仮想四角形の頂点に規則正しく配置された多数のディンプルが形成されていた。また、形成されたディンプルの形状は逆円錐台状であった。
前記得られた両面にディンプルが形成されたシリカガラス円板に対して、実施例１と同様の方法により加熱処理後の先端部の変形量について測定を行った。結果を表１に示す。
前記得られた両面にディンプルが形成されたシリカガラス円板に対して、実施例１と同様の方法により加熱処理後の先端部の変形量について測定を行った。結果を表１に示す。
【0052】
（実施例４）
透明な合成シリカガラス円板（直径３００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ）のシリカガラス体の表面に、ＣＯ２ガスレーザを使用して、穴径２００～２５０μｍで深さ５００μｍのディンプルを１００万個作成した。ただし、φ２００ｍｍの中心部（中央部）には３０万個、φ２００ｍｍ以外の部分（周縁部）には７０万個のディンプルをそれぞれ均一に形成し、円板の中央部と周縁部でディンプルの密度が異なるデザインとした。尚、ＣＯ２ガスレーザはガルバノスキャナ―を使用して、シリカガラス体の表面に走査したので、表面にディンプルを形成するのに約１時間半の時間が必要であった。
シリカガラス体の裏面に関しては、合成シリカガラス円板の端部から１０ｍｍの範囲（周縁部）には、ディンプルを形成しない条件で、表面と同等の条件でディンプルを作成し、合成シリカガラス円板の裏面の中央部（周縁部以外）に穴径２００～２５０μｍ、深さ５００μｍのディンプルを均一に６０万個形成した。
透明な合成シリカガラス円板（直径３００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ）のシリカガラス体の表面に、ＣＯ２ガスレーザを使用して、穴径２００～２５０μｍで深さ５００μｍのディンプルを１００万個作成した。ただし、φ２００ｍｍの中心部（中央部）には３０万個、φ２００ｍｍ以外の部分（周縁部）には７０万個のディンプルをそれぞれ均一に形成し、円板の中央部と周縁部でディンプルの密度が異なるデザインとした。尚、ＣＯ２ガスレーザはガルバノスキャナ―を使用して、シリカガラス体の表面に走査したので、表面にディンプルを形成するのに約１時間半の時間が必要であった。
シリカガラス体の裏面に関しては、合成シリカガラス円板の端部から１０ｍｍの範囲（周縁部）には、ディンプルを形成しない条件で、表面と同等の条件でディンプルを作成し、合成シリカガラス円板の裏面の中央部（周縁部以外）に穴径２００～２５０μｍ、深さ５００μｍのディンプルを均一に６０万個形成した。
【0053】
前記得られた合成シリカガラス円板のシリカガラス体の表面及び裏面には、仮想四角形の頂点に規則正しく配置された多数のディンプルが形成されていた。また、形成されたディンプルの形状は逆円錐状であった。
前記得られた両面にディンプルが形成されたシリカガラス円板に対して、実施例１と同様の方法により加熱処理後の先端部の変形量について測定を行った。結果を表１に示す。
前記得られた両面にディンプルが形成されたシリカガラス円板に対して、実施例１と同様の方法により加熱処理後の先端部の変形量について測定を行った。結果を表１に示す。
【0054】
（実施例５）
透明な合成シリカガラス円板（直径３００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ）のシリカガラス体の表面に、ＣＯ２ガスレーザを使用して、穴径２００～２５０μｍで深さ５００μｍのディンプルを７０万個作成した。ただし、φ２００ｍｍの中心部（中央部）には３０万個、φ２００ｍｍ以外の部分（周縁部）には４０万個のディンプルをそれぞれ均一に形成し、円板の中央部と周縁部でディンプルの密度が異なるデザインとした。尚、ＣＯ２ガスレーザはガルバノスキャナ―を使用して、シリカガラス表面に走査したので、表面にディンプルを形成するのに約１時間半の時間が必要であった。
シリカガラス体の裏面に関しては、合成シリカガラス円板の端部から１０ｍｍの範囲（周縁部）には、ディンプルを形成しない条件で、表面と同等の条件でディンプルを作成し、合成シリカガラス円板の裏面の中央部（周縁部以外）に穴径２００～２５０μｍ、深さ５００μｍのディンプルを均一に４０万個形成した。
透明な合成シリカガラス円板（直径３００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ）のシリカガラス体の表面に、ＣＯ２ガスレーザを使用して、穴径２００～２５０μｍで深さ５００μｍのディンプルを７０万個作成した。ただし、φ２００ｍｍの中心部（中央部）には３０万個、φ２００ｍｍ以外の部分（周縁部）には４０万個のディンプルをそれぞれ均一に形成し、円板の中央部と周縁部でディンプルの密度が異なるデザインとした。尚、ＣＯ２ガスレーザはガルバノスキャナ―を使用して、シリカガラス表面に走査したので、表面にディンプルを形成するのに約１時間半の時間が必要であった。
シリカガラス体の裏面に関しては、合成シリカガラス円板の端部から１０ｍｍの範囲（周縁部）には、ディンプルを形成しない条件で、表面と同等の条件でディンプルを作成し、合成シリカガラス円板の裏面の中央部（周縁部以外）に穴径２００～２５０μｍ、深さ５００μｍのディンプルを均一に４０万個形成した。
【0055】
前記得られた合成シリカガラス円板のシリカガラス体の表面周縁部及び裏面には、仮想三角形の頂点に規則正しく配置された多数のディンプルが、表面中心部には、仮想四角形の頂点に規則正しく配置された多数のディンプルが形成されていた。また、形成されたディンプルの形状は逆円錐状であった。
前記得られた両面にディンプルが形成されたシリカガラス円板に対して、実施例１と同様の方法により加熱処理後の先端部の変形量について測定を行った。結果を表１に示す。
前記得られた両面にディンプルが形成されたシリカガラス円板に対して、実施例１と同様の方法により加熱処理後の先端部の変形量について測定を行った。結果を表１に示す。
【0056】
（比較例１）
天然シリカガラス円板（直径３００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ）に、幅２００～２５０μｍ、深さ４００μｍの溝を４００本形成した。溝は、溝切加工機で形成したので、１０時間必要であった。尚、溝はシリカガラス体の表面及び裏面の全面に形成し、周縁部にも形成した。溝切加工には、非常に時間がかかってしまうことも、生産性が悪くなるということで問題でもある。
前記得られた両面に溝が形成されたシリカガラス円板のシリカガラス体の表面の顕微鏡写真を図６に示す。
前記得られた両面に溝が形成されたシリカガラス円板に対して、実施例１と同様の方法により加熱処理後の先端部の変形量について測定を行った。但し、比較例１では、溝の形成した方向と保持具との位置関係によって変形量が変わったため、溝の方向によって（水平と垂直）の測定結果も併せて測定を行った。結果を表１に示す。
天然シリカガラス円板（直径３００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ）に、幅２００～２５０μｍ、深さ４００μｍの溝を４００本形成した。溝は、溝切加工機で形成したので、１０時間必要であった。尚、溝はシリカガラス体の表面及び裏面の全面に形成し、周縁部にも形成した。溝切加工には、非常に時間がかかってしまうことも、生産性が悪くなるということで問題でもある。
前記得られた両面に溝が形成されたシリカガラス円板のシリカガラス体の表面の顕微鏡写真を図６に示す。
前記得られた両面に溝が形成されたシリカガラス円板に対して、実施例１と同様の方法により加熱処理後の先端部の変形量について測定を行った。但し、比較例１では、溝の形成した方向と保持具との位置関係によって変形量が変わったため、溝の方向によって（水平と垂直）の測定結果も併せて測定を行った。結果を表１に示す。
【0057】
（比較例２）
合成シリカガラス円板（直径３００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ）に、溝切加工機を用いて、幅２００～２５０μｍ、深さ４００μｍの溝を６００本、この溝に直交するように同じ溝幅、溝深さの溝を同じように３００本形成した。尚、溝はシリカガラス体の表面のみに形成し、周縁部にも同じように溝を形成した。
前記得られたシリカガラス体の表面に溝が形成されたシリカガラス円板に対して、比較例１と同様の方法により加熱処理後の先端部の変形量について測定を行ったが、溝切を行うときに、溝の多くが脱落してしまい、変形量の測定が困難であった。
合成シリカガラス円板（直径３００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ）に、溝切加工機を用いて、幅２００～２５０μｍ、深さ４００μｍの溝を６００本、この溝に直交するように同じ溝幅、溝深さの溝を同じように３００本形成した。尚、溝はシリカガラス体の表面のみに形成し、周縁部にも同じように溝を形成した。
前記得られたシリカガラス体の表面に溝が形成されたシリカガラス円板に対して、比較例１と同様の方法により加熱処理後の先端部の変形量について測定を行ったが、溝切を行うときに、溝の多くが脱落してしまい、変形量の測定が困難であった。
【0058】
【表1】
【0059】
表１に示した如く、実施例１～４のディンプルが規則正しく形成されたシリカガラス円板は、シリカガラス円板の先端部の変形量を著しく減少させることができた。
【符号の説明】
【0060】
１０，２０：シリカガラス円板、１２，２２：ディンプル、１４：仮想四角形、１６：仮想三角形、１８，２６：シリカガラス体。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】