CN101246312B - 大尺寸光掩模基板的重复利用 - Google Patents

Abstract

具有图案化的遮光膜的用过的大尺寸光掩模基板通过以下步骤被重复利用：(i)从用过的基板去除遮光膜以提供光掩模形成玻璃基板原料，(ii)通过喷砂对玻璃基板原料进行表面重修，(iii)对表面重修的玻璃基板原料再抛光以产生再生的玻璃基板原料，(iv)将遮光膜施加到再生的玻璃基板原料上应用以产生再生的光掩模形成毛坯，以及(v)加工该毛坯的遮光膜成与所期望的母玻璃曝光相对应的图案，从而产生再生的光掩模基板。

Description

大尺寸光掩模基板的重复利用

技术领域

本发明涉及重复利用(recycling)用作在TFT液晶面板的阵列侧或者滤色器侧的光掩模基板的大尺寸光掩模基板的方法。

背景技术

通常，TFT液晶面板是通过在其中置有TFT装置的阵列侧基板和承载滤色器的基板之间填充液晶来构造的。它们是基于有源矩阵寻址方案，在该寻址方案中，TFT施加控制电压以控制液晶排列。

迄今为止，液晶面板已从VGA至SVGA、XGA、SXGA、UXGA和QXGA发展到较高的分辨率。可以相信的是，从每英寸100像素(ppi)级至200ppi级范围内的分辩率级别很有必要。这与扩大的曝光范围相结合，强行要求严格的曝光精度，特别是重叠精度。

在阵列侧基板的制造中，通过被称为大尺寸光掩模的其上绘有电路图案的原版(original)重复曝光，图案以多层形成在诸如非碱性玻璃的母玻璃上。另一方面，滤色器侧基板通过称为染料浸没工艺的光刻工艺来制造。在阵列侧和滤色器侧结构两者的制造中，大尺寸的光掩模基板是必需的。为了高精度地曝光，如此大尺寸的光掩模基板典型地由以低线性膨胀系数为特征的合成石英玻璃制成。

有些面板使用称为低温多晶硅的技术来制造。在该情况中，已经研究了在面板像素以外、玻璃的周边部分上烧固(bake)驱动电路等，其需要更高分辨率的曝光。

为了完成更高精度的曝光，基板的平坦度是重要的。需要在使用过程中即被支撑于曝光设备中时呈现出较高平坦度的大尺寸光掩模形成基板。

在另一方面，由合成石英制成的大尺寸光掩模基板是昂贵的。一旦用作光掩模，基板就变得无用或者浪费。如果用过的基板通过烧固另一个掩模图案来再生，将获得很大的经济效益。

然而，为了再使用大尺寸光掩模基板，它们必须再被抛光以除去在持续曝光、运输、除去薄膜及其他操作期间不慎引入的损伤和污点。因为玻璃受图像写入的热影响，所以它具有留在块体内的热应变，这导致在抛光速度上的局部差异。结果，抛光可使石英玻璃带有台阶表面。因此，选择抛光条件以便在除去最少量材料时有效地消除这样的应变就很重要。

大尺寸光掩模形成基板是通过无论何时其被再抛光都减小其厚度的方式被处理以用于再使用。随着大尺寸光掩模形成基板变得更薄，它在水平方位(attitude)通过其自重就承受更多挠曲(deflection)。于是，在光掩模基板和用作TFT液晶面板中阵列侧或滤色器侧基板的母玻璃之间的邻近间隙内产生显著变化。这最终降低了曝光的精度。

针对这些问题，发明人在JP-A 2003-292346和JP-A 2004-359544中提出了一种用于改善至少具有500mm对角线长度的大尺寸玻璃基板的平坦度的方法，获得4.8×10^-5或更小的平坦度/对角线长度和水平方位50μm或更小的平行度。

然而，没有在大尺寸光掩模基板的有效重复利用方面进行过研究，在该有效重复利用中，选择抛光条件以便在除去最少量材料时有效地消除上述应力等。

发明内容

本发明的目的是提供一种重复利用方法，在该方法中，当减少除去的材料量时，将用过的大尺寸光掩模基板高效率地加工成再生的大尺寸光掩模基板。

在避免用过的大尺寸光掩模基板的诸如表面形态和厚度变化这些结构因素的影响并减少除去的材料量的同时，发明人成功地将用过的大尺寸光掩模基板加工成再生的光掩模基板，使得当再生的光掩模基板被安装在曝光设备中时，其呈现出高平坦度。

更特别地，当再生的光掩模基板水平地保持在曝光设备中时，基板夹紧手段包括其中吸力在基板上表面上沿着边缘起作用的基板上侧支撑(四侧或者两侧支撑)，和其中基板放置在与基板下表面沿着边缘接触的楔形支撑上的基板下侧支撑(通常两侧支撑)。无论哪一种手段被用来水平地保持光掩模基板，光掩模基板都通过其自重而挠曲和变形。这种变形因光掩模基板在尺寸上变得更大而变得夸大。这样的挠曲/变形增大了光掩模基板和放置在光掩模基板下用于曝光的母玻璃之间的邻近空隙的变化，对曝光情度带来显著负面影响。

在现有技术中，采用了用于减小邻近空隙变化的方法。在利用吸力的基板上侧支撑被用来在曝光设备中支撑光掩模基板的情况下，施加一力以便使基板上表面边缘向上和向外位移，以减小绕基板中心的挠曲。在基板下侧支撑被用来在曝光设备中支撑光掩模基板的情况下，对基板支撑位置之外的边缘施加向下的力，以类似地减小绕基板中心的挠曲。然而，这种在曝光设备中支撑基板的装置被设计为用来在曝光设备侧作出校正以减小邻近空隙变化的方法具有难以和不便控制施加于基板的力的缺点。随着光掩模基板在尺寸上变得更大，则需要更大的力，使得控制更难。

当光掩模基板或玻璃基板在尺寸上增大至对角线长度至少为500mm，特定地至少为800mm，特别是至少为1,800mm时，另一种使用在垂直方位已被平坦化的玻璃基板(用于形成光掩模基板)的方法表现不佳。

对于大尺寸玻璃基板，其对角线长度至少为500mm，特定地至少为800mm，特别是至少为1,800mm，且从其形成TFT液晶面板中的阵列侧或滤色器侧光掩模基板，用于测量这样基板的前面和背面的平坦度和平行度的公知方法包括计数干涉条纹数量的光学干涉技术和激光位移测量计在邻近基板前面和背面的地方运行以用于扫描的激光扫描技术。在测量期间保持基板的方法传统上是垂直保持，然而在实际使用中，基板经常被水平保持。当前面和背面的平坦度和平行度被测量时基板被垂直保持的理由是，当基板以其自重在水平方位挠曲时，难以测量精度，在曝光设备中运用有多种不同方法以水平地保持基板，且难于在与实际使用相同的条件下测量平坦度。因为基板的挠曲与基板厚度的立方成反比，从挠曲方面而言，厚度随着尺寸增加而增加这一基板尺寸增大的倾向暗示了一种可能性：即使当按通常在垂直方位测量的基板平坦度小于几十μm时，在实际曝光中，基板将通过其自重变形几十到几百μm。如果在测量诸如基板前面和背面的平坦度和平行度的精度时基板保持的方式与曝光期间也就是当基板在使用的时候基板保持的方式相同，则没有这样的问题出现。然而，在现实情况中，没有开发出使用相同基板保持方式精确测量基板前面和背面的平坦度和平行度的方法。于是，基板前面和背面的平坦度和平行度的测量不得不诉诸于对处于垂直方位的基板的测量方法。然而，由这种测量方法得到的平坦度基本上不同于这样的大尺寸光掩模基板在曝光设备中保持时的平坦度。

例如，参考作为用于TFT曝光的大尺寸光掩模基板现在可用的玻璃基板的平坦度。当具有450×550mm尺寸和5mm厚度的基板在垂直方位测量呈现出达(up to)6×10^-6的平坦度/对角线长度(平坦度～4μm)时，假设这种基板被水平的四侧简单支撑所保持，则其将通过其自重而承受对应于由材料强度计算而估计得到的4.7×10^-5平坦度/对角线长度(平坦度～34μm)的挠曲。于是，在水平方位实际使用期间，平坦度大约为34μm。并且当具有1,220×1,400mm尺寸和13mm厚度的基板在垂直方位测量呈现达6×10^-6的平坦度/对角线长度(平坦度～11μm)时，假设这种基板被水平的四侧简单支撑保持，则其将通过其自重而承受对应于由材料强度计算而估计得到的1.3×10^-4平坦度/对角线长度(平坦度～243μm)的挠曲。于是，在水平方位实际使用期间，平坦度大约为243μm。在现有技术中，关于这种挠曲的校正，主要在曝光设备侧采取对策，但是所述对策由于基板尺寸增大而变得困难。

针对大尺寸光掩模基板的重复利用，发明人已发现，通过从用过的大尺寸光掩模基板除去遮光膜以提供玻璃基板原料，使用喷砂(sand blasting)的加工工具对玻璃基板原料进行表面重修(resurface)，对其再抛光以产生再生的玻璃基板原料，向其施加遮光膜以产生光掩模形成毛坯(blank)，并根据标准技术加工毛坯，光掩模基板能从用过的大尺寸光掩模基板再生。还发现这样再生的光掩模基板有利于用于母玻璃曝光工艺，所述工艺包括通过相对侧边缘的支撑将具有相对侧的再生光掩模基板附接到曝光设备，邻近再生光掩模基板布置用作TFT液晶面板中的阵列侧或滤色器侧基板的母玻璃，并从曝光设备通过再生光掩模基板照射光到母玻璃。

在再生的光掩模基板用于上述应用时，通过喷砂加工工具对要再生的大尺寸光掩模形成玻璃基板原料(通过从用过的大尺寸光掩模基板除去遮光膜而获得)进行表面重修的步骤应如下执行。当要除去的材料(用于平坦化和变形校正)和要处理的区域的最终必要/充分的加工量通过全面考虑量(1)到(5)而确定时，具体地是(1)以在垂直方位大尺寸玻璃基板原料的前面和背面的平坦度和平行度的高度数据为基础确定的要除去的材料平坦化量，其通过精确测量在垂直方位(也就是说，处于不会发生通过其自重在水平方位的挠曲的状态)大尺寸玻璃基板原料的前面和背面的平坦度和平行度而获得，(2)通过先前考虑基板原料通过其自重引起的挠曲而得到的要除去的材料量，所述挠曲由基板原料的厚度和尺寸以及当光掩模基板(由基板原料产生)水平支撑时支撑位置而计算，(3)通过先前考虑当光掩模基板在曝光设备中被支撑时由光掩模基板支撑所引起的光掩模基板变形而得到的要除去的材料量，(4)由用于支撑母玻璃的压盘的精度扭曲(distortion)计算得到的要除去的材料量，以及(5)通过先前考虑在可能是双面或单面抛光的随后再抛光期间的平坦度变化而确定的要除去的材料量；以及当在基板原料表面的方向移动加工工具或基板原料以处理基板原料的各表面时，获得对角线长度至少500mm、特别是至少1,000mm以及在水平方位平坦度/对角线长度达4.8×10^-5的再生大尺寸玻璃基板。于是，当在曝光设备内支撑由再生的大尺寸玻璃基板形成的光掩模基板时，在光掩模基板和TFT液晶面板中用作阵列侧或滤色器侧基板的母玻璃之间的邻近空隙的变化减小了，从而消除或减轻了对在曝光设备侧校正的需要。结果是邻近空隙变化被容易地消除了。

因此，本发明提供一种如下所定义的用于重复利用大尺寸光掩模基板的方法。

本发明提供一种用于重复利用大尺寸光掩模基板的方法，包括以下步骤：

(i)从用过的大尺寸光掩模基板除去图案化的遮光膜以提供要再生的大尺寸光掩模形成玻璃基板原料，

(ii)使用喷砂的加工工具对玻璃基板原料进行表面重修，

(iii)对表面重修的玻璃基板原料再抛光以产生再生的玻璃基板原料，

(iv)将遮光膜施加到再生的玻璃基板原料上以产生再生的大尺寸光掩模形成毛坯，和

(v)将毛坯的遮光膜加工成与所期望的母玻璃曝光相对应的图案，以产生再生的光掩模基板。

典型地，由步骤(i)产生的玻璃基板原料具有至少500mm的对角线长度和至少3mm的厚度。

在一个优选实施方案中，再生的光掩模基板将用于母玻璃曝光工艺，所述工艺包括通过相对侧边缘的支撑将具有相对侧的再生光掩模基板附接到曝光设备，与再生的光掩模基板邻接布置用作TFT液晶面板中的阵列侧或滤色器侧基板的母玻璃，以及通过再生的光掩模基板从曝光设备照射光到母玻璃。通过喷砂来进行表面重修的步骤(ii)包含：通过利用喷砂从那里除去(1)以在垂直方位大尺寸玻璃基板原料的前面和背面的平坦度和平行度的高度数据为基础的材料平坦化除去量，加上材料变形校正除去量，来加工具有前面和背面且对角线长度至少为500mm和厚度至少3mm的大尺寸光掩模形成玻璃基板原料的步骤。变形校正去除量由以下计算得出：(2)玻璃基板原料在水平方位通过其自重引起的挠曲，其由玻璃基板原料的厚度和尺寸及当再生光掩模基板被水平地支撑时的支撑位置计算得出，(3)当再生光掩模基板附接到曝光设备时由光掩模基板支撑所引起的再生光掩模基板的变形，以及(4)用于支撑要曝光的母玻璃的压盘的精度扭曲。由玻璃基板原料产生的再生大尺寸玻璃基板在横截面具有这样的拱形形状以使得当垂直保持时与母玻璃相对的表面是凹的，并减小在母玻璃和当再生光掩模基板的相对侧边缘被支撑在曝光设备中时水平保持的再生光掩模基板之间的邻近空隙变化。

在优选实施方案中，在步骤(ii)和(iii)中除去的材料量在要再生的大尺寸光掩模形成玻璃基板原料的前面和背面中的每一面至少是20μm。优选再抛光步骤(iii)包括初步抛光和二次抛光。经常地，初步抛光步骤使用包含氧化铈的抛光浆料，而二次抛光步骤使用包含氧化铈的抛光浆料或包含硅胶(colloidal silica)的浆料。

在优选实施方案中，再生光掩模基板在水平方位具有与达4.8×10^-5的表面平坦度/对角线长度相对应的表面平坦度。

发明优点

当通过本发明的重复利用方法从用过的大尺寸玻璃基板再生的大尺寸光掩模基板用于曝光工艺时，改善了曝光精度特别是重合精度和分辨率。这不仅能实现高分辨率大尺寸面板的曝光，而且减小了曝光校正的负担并提高了面板的生产量。在现有技术中仅用于滤色器侧的所谓邻近类型的曝光设备(也就是，邻近对准器)能被使用在TFT阵列侧上，而在现有技术中是将投影曝光设备(也就是，投影对准器)分配到该TFT阵列侧。滤色器侧的另一个潜在优点是邻近类型的曝光设备适于黑色矩阵和光间隔物(photo-spacer)以及RGB。

在根据本发明的大尺寸光掩模基板的制造中，获得其横截面具有这样的拱形形状以使得当垂直保持时与母玻璃相对的表面为凹的大尺寸光掩模基板。当仅采用传统的再抛光用于重复利用这样的光掩模基板时，重复利用前用过的大尺寸光掩模基板的形状保留下来或至少形状不能变化成任何想要的形状。利用喷砂时，符合所需要的大尺寸光掩模基板的想要形状的大尺寸光掩模基板能以减少的材料除去量、不依赖重复利用前用过的大尺寸光掩模基板的形状而有效地制造。

当使用通过本发明的重复利用方法获得的再生光掩模基板进行曝光时，邻近空隙被变小和变得均匀(最小化的变化)，使得便于控制邻近空隙。因此，通过曝光得到的产品量能增加，而且大尺寸玻璃基板允许有效的曝光。此外，基板重复利用的数量能增加且基板的成本最终减小。

当使用由根据本发明的再生大尺寸玻璃基板原料形成的再生光掩模基板进行投影曝光时，由基板挠曲所致的光轴移动的校正负担减小。对在曝光设备侧校正邻近空隙的需要基本上得以消除。

附图说明

图1是说明平坦度的基板横截面示意图。

图2是说明平行度的基板横截面示意图。

图3是加工设备的透视图。

图4是显示加工工具的行进模式的透视图。

具体实施方式

参考对本发明优选实施方案和其中包括的实例的下述详细说明，可更容易地理解本发明。在下述说明书和所附的权利要求中，将引用许多应定义成有下述含义的术语。

大尺寸基板或基板原料具有一对相对的主表面(前面和背面)；在曝光期间面对母玻璃的下表面被称为前面，有时简单地称为基板表面；在曝光期间远离母玻璃的上表面被称为背面。这里所使用的术语“表面平坦度”是前面的表面平坦度。大尺寸基板或基板原料的形状可以是正方形、长方形、圆形等等。在这里使用的基板或基板原料的尺寸是指：如果它是长方形或正方形就是纵向长度乘以横向长度，如果它是圆形就是直径。在圆形基板的情况中，对角线长度是指直径。

在这里使用的术语“水平方位”是指水平地保持基板以使其主表面在水平方向延伸的状态，术语“垂直方位”是指垂直地保持基板以使其主表面在垂直方向延伸的状态。

参考图1和2，描述了表面平坦度和在所测试的基板的相对表面之间的平行度。假如由所测试的表面11计算得出的最小二乘面12被用作参考面，那么平坦度是如图1所示的所测试表面11和参考表面12之间的距离的最大值(绝对值)“a”和最小值(绝对值)“b”的总和。平坦度通常被称为SORI。平行度是在前面13和背面14之间的距离的最大值和最小值之间的差异“c”，如图2所示。平行度通常被称为总厚度变化(TTV)。

本发明的一个实施方案是用于重复利用大尺寸光掩模基板的方法，具体地是用于生产具有至少500mm对角线长度和至少3mm厚度、用作TFT液晶面板中的阵列侧或滤色器侧基板的再生大尺寸光掩模基板的方法。该方法包含以下步骤：

(i)从用过的大尺寸光掩模基板除去图案化的遮光膜，以提供要再生的大尺寸光掩模形成玻璃基板原料，

(ii)使用喷砂的加工工具对玻璃基板原料进行表面重修，

(iii)对表面重修的玻璃基板原料再抛光以产生再生的玻璃基板原料，

(iv)将遮光膜施加到再生的玻璃基板原料上以产生再生的大尺寸光掩模形成毛坯，和

(v)将毛坯的遮光膜加工成与所期望的母玻璃曝光相对应的图案，以产生再生的光掩模基板。

除去遮光膜

根据本发明重复利用大尺寸光掩模基板的方法包括提供其上具有图案化的遮光膜的用过的大尺寸光掩模基板，以及从用过的大尺寸光掩模基板除去图案化的遮光膜以提供要再生的大尺寸光掩模形成玻璃基板原料。该用过的大尺寸光掩模基板具有先前图案化的遮光膜，典型地是在其上形成的铬膜。为了重复利用，遮光膜必须除去。

依照制成遮光膜的特定材料，选择用于去除遮光膜的适当手段，只要该手段仅能除去遮光膜而不会侵蚀下面的玻璃基板原料即可。

示例性的遮光膜包括Cr、Si、W、Al等的遮光膜。例如，当用过的大尺寸光掩模基板具有基于Cr的膜时，优选浸于水中有13.7wt％铵铈(IV)硝酸盐(Ce(NO₃)₄·2NH₄NO₃)和3.3wt％高氯酸的除去剂溶液中，当其具有基于Si的膜时浸于KOH除去剂溶液中。

在除去遮光膜之后，要重复利用或再生的大尺寸光掩模形成玻璃基板原料然后通过喷砂的加工工具被表面重修。

要除去的材料

随着基板在尺寸上变成更大，通过先前不仅考虑到(1)要从玻璃基板原料自身除去的材料平坦化量，而且考虑到(2)由玻璃基板原料的厚度和尺寸以及当再生光掩模基板(由玻璃基板原料产生)被水平地支撑时的支撑位置计算得出的玻璃基板原料通过其自重引起的挠曲，(3)当再生光掩模基板附接到曝光设备时由光掩模基板支撑所引起的再生光掩模基板的变形，(4)用于支撑接受曝光的母玻璃的压盘的精度扭曲，和(5)由于随后再抛光的平坦度变化，来处理或加工用于再生的大尺寸光掩模形成玻璃基板原料变成是必需的。虽然基板形状的测量理想地是在失重状态中进行，但因为基板在垂直方位通过其自重引起的挠曲对于这里要制造的基板的精度来说小得可以忽略，所以在垂直方位的测量是完全可接受的。

在根据本发明制备再生的大尺寸玻璃基板的方法中应考虑的要从大尺寸光掩模形成玻璃基板原料除去的材料量为：(1)以在垂直方位基板原料的前面和背面的平坦度和平行度的高度数据为基础而确定的要除去的材料平坦化量，其通过精确测量在垂直方位(也就是说，处于通过其自重在水平方位的挠曲不会发生的状态)基板原料的前面和背面的平坦度和平行度而获得，(2)通过先前考虑玻璃基板原料通过其自重引起的挠曲而得到的要除去的材料量，所述挠曲由玻璃基板原料的厚度和尺寸以及当光掩模基板(由基板原料产生)在曝光设备中被水平支撑时支撑位置而计算，(3)通过先前考虑当再生光掩模基板在曝光设备中被支撑时由光掩模基板支撑所引起的再生光掩模基板的变形而给出的要除去的材料量，(4)通过考虑用于支撑母玻璃的压盘的精度扭曲而计算得到的要除去的材料量，以及(5)通过先前考虑在可能是双面或单面抛光的随后再抛光期间的平坦度变化而确定的要除去的材料量。在根据本发明用于制备大尺寸玻璃基板的方法中，要从基板原料的前面和背面除去的材料的最终必要/充分的加工量和要处理的区域通过全面考虑上文的量(1)到(5)而确定。量(2)、(3)和(4)的处理操作被集体称为变形校正处理，且量(2)、(3)和(4)的总和被称为变形校正除去量。

平坦化

第一，描述以在垂直方位大尺寸玻璃基板原料的前面和背面的平坦度和平行度的高度数据为基础而确定的要除去的材料平坦化量Q1。测量了作为再生的起始原料的、典型地是平板原料的大尺寸玻璃基板原料的平坦度和平行度。平坦度和平行度的测量可以在垂直方位保持基板原料的同时使用平坦度测量仪，例如FTT-1500(Kuroda Precision Industries Ltd.)来进行，以消除基板原料通过其自重引起的任何挠曲。

本发明的方法包括测量要平坦化的大尺寸玻璃基板原料(或平板原料)的相对表面的平坦度的步骤。当大尺寸玻璃基板原料的平行度也应考虑时，相对表面的平坦度和平行度被测量。特定地，指示垂直方位大尺寸玻璃基板原料的前面和背面的平坦度和平行度的高度(在垂直于基板前面和背面的方向)数据被获得。基于高度数据以从要平坦化的表面计算得出的最小二乘面作为参考面，计算平坦化除去量以使高度与要平坦化的表面内的最低点一致。

传送命令到计算机以使加工工具通过去除由上述步骤计算得出的材料量来执行平坦化处理和同时的变形校正处理(随后将描述)的程序可存储在计算机可读记录介质中。然后可使用记录介质进行模拟。

通过自重引起的挠曲

使用经计算和假定由上述平坦化处理得到的表面作为参考，由玻璃基板原料的厚度和尺寸以及再生光掩模基板(由基板原料产生)被水平支撑时的支撑位置基于材料强度计算得出再生大尺寸光掩模基板通过其自重引起的挠曲。该支撑位置与光掩模基板被支撑在曝光设备中时相同。

基板变形

当再生大尺寸光掩模基板通过夹紧在曝光设备就位时它发生变形。变形量随着夹紧部分的区域和形状、夹紧板的表面精度以及夹紧支撑是在两侧或四侧而改变。通过有限元方法可模拟任何这些因素。在优选工艺中，假(dummy)玻璃基板原料实际上被支撑在曝光设备中的适当地方，假玻璃基板原料承受的变形量被测量，然后确定从要处理的玻璃基板原料除去的材料量以与测定量相符。

压盘的精度扭曲

在作为TFT液晶面板内阵列侧或滤色器侧基板的母玻璃和再生光掩模基板的表面之间的距离的变化，被称为邻近空隙，可受曝光设备内压盘的平坦度(受压盘本身的处理精度、压盘的装配精度和曝光期间温度导致的变形等的支配)、也就是压盘的精度扭曲的影响。这必须在确定变形校正除去量之前考虑到。同样在优选工艺中，假玻璃基板原料实际上被支撑在曝光设备中的适当地方，假母玻璃放置在压盘上，其间邻近间隙的变化被测量，然后确定从要处理的玻璃基板原料除去的材料量以与测定量相符。

实际上，通过从邻近间隙变化减去处理量(从平坦化除去量和自重挠曲获得)获得的差异对应于以基板变形和压盘精度扭曲为基础的处理量。

要注意的是，使用激光位移测量仪从下侧测量邻近间隙。

喷砂

当用于平坦化和变形校正处理的处理以上述计算的量为基础进行时，以受控停留时间来处理是可能的。假如加工工具是喷砂工具，在基于测量数据更多基板材料应被除去之处，喷砂喷嘴的进给速度下降以延长停留时间，或相反，在较少基板材料应被除去之处，喷砂喷嘴的进给速度增大以缩短停留时间。

通过在设定所安装喷嘴的进给速度和气压的同时控制在基板原料和喷砂喷嘴之间的距离来进行处理也是可能的。这利用了当在喷砂喷嘴和基板原料表面之间的距离近时处理速度快和当该距离远时处理速度慢的处理特性。

作为替代，当喷砂喷嘴的进给速度设定为常数时，通过压力控制可实现处理，诸如通过在分配较大量的要除去材料的点处增加喷砂喷嘴的喷气压力和在分配较少量要除去材料的点处减小喷气压力。

如果加工工具为喷砂喷嘴，则处理可用图3所示的设备进行。用于产生研磨剂的气流22的喷砂喷嘴21可基本平行于平台20移动且与平台20上的基板原料1的表面隔开一定距离。

在加工工具的移动通过计算机来控制的同时其可在X和Y方向移动。采用X-θ机构可实现等价的处理。因为气压与所使用的研磨剂和工具基板距离有关，所以其不是明确确定的，而是依据除去率和作业损害层的深度来调整。

虽然优选具有#600到#3000粒子尺寸的研磨剂，但这里使用的研磨剂并不是特别限定的。粒子尺寸大于#600的研磨剂可通过处理引起更多扭曲，于是更多量的材料必须在后面步骤被除去以除去作业损害层，且需要更多原料因为厚度必须增大。这可能是不经济的。如果研磨剂具有小于#3000的粒子尺寸，则除去率可变慢，从而花费更长时间用于喷砂。

用于喷砂的细颗粒优选是氧化铈、氧化硅、氧化铝或碳化硅。

再抛光

在喷砂步骤之后对玻璃基板的一面或两面再抛光的步骤被执行以改善表面粗糙度和消除微缺陷，例如以便到达最终想要的表面质量。除去的材料量可以是至少对应于通过喷砂引起的残余应变的量。

精整抛光可以以传统方式依靠双面或单面抛光机器、使用软抛光布、用诸如氧化铈的研磨剂、在前面或前面和背面执行。

在优选实施方案中，再抛光步骤包括初步抛光和二次抛光，因为最终完成表面的质量被改善和总抛光时间被减少。更优选地，初步抛光步骤使用包含氧化铈的抛光浆料，二次抛光步骤使用包含氧化铈的抛光浆料或包含硅胶的浆料。在初步抛光浆料中的氧化铈微粒优选具有通过光色散方法测量得到的0.7到1.5μm的平均粒子尺寸。在二次抛光浆料中的氧化铈微粒优选具有0.3到0.9μm的平均粒子尺寸，这小于在初步抛光浆料中的氧化铈的平均粒子尺寸。在二次抛光浆料中的硅胶优选具有达0.1μm的平均粒子尺寸。

在初步抛光中，使用了包括用聚氨酯树脂浸渍的非机织织物的硬衬垫以及在树脂内和表面上具有气泡的发泡硬聚亚安酯的衬垫。在二次抛光中，使用具有柔性表面的发泡柔性聚亚安酯的衬垫。

在用于除去的实际处理中，在基板表面方向的加工工具或基板原料的进给速度(或停留时间)基于通过由各个因素计算得出的总量(1)到(5)而确定的处理除去量(平坦化和变形校正处理量)而改变。然后通过加工工具在基板原料的相对表面上除去局部必要和充分的量。

在表面重修(通过喷砂)和随后的再抛光步骤期间除去的材料总量可适当确定且不被特别地限制，虽然优选总量距(要再生的)大尺寸光掩模玻璃基板原料的前面和背面中的每一个至少20μm深，特别的是至少30μm深。虽然取决于基板厚度等，但通常上限达1,000μm。

基板

根据本发明的方法通过从用过的光掩模基板去除遮光膜而获得的(要再生的)大尺寸光掩模形成玻璃基板原料具有至少500mm的对角线长度，优选至少800mm，更优选至少1,800mm，以及至少3mm的厚度。虽然上限不必特定，但对角线长度通常达到2,500mm。对于达825mm(500到825mm)的对角线长度，厚度在3mm到小于6mm的范围中；对于800到1,650mm的对角线长度，厚度在6mm到11mm的范围中；对于1,800到2,150mm的对角线长度，厚度在9mm到16mm的范围中；对于2,151到3,000mm的对角线长度，厚度在9mm到20mm的范围中。大尺寸光掩模形成玻璃基板的形状可以是正方形、矩形、圆形等等。当基板是圆形时，对角线长度是指直径。

由喷砂和再抛光步骤产生的大尺寸光掩模形成玻璃基板原料在横截面中具有这样的弧形形状，以致与母玻璃相对的表面在垂直方位是凹的。大尺寸光掩模形成玻璃基板原料在水平方位，也就是当其在曝光期间水平地保持时，展示出的表面平坦度/对角线长度达4.8×10^-5，优选达到2.4×10^-5，更优选达到1.2×10^-5。虽然下限不必是特定的，但表面平坦度/对角线长度通常是至少2×10^-6。背面不像前面那样要求平坦度。虽然对于该理由不是关键的，但背面平坦度/对角线长度优选达到4.8×10^-5，更优选达到2.4×10^-5。虽然下限不必是特定的，但背面平坦度/对角线长度通常是至少2×10^-6。

大尺寸光掩模形成玻璃基板原料优选具有达50μm的平行度，更优选达到10μm。对于超过50μm的平行度，对于像当基板安装在曝光设备中时减小曝光间隙的校正的操作，可施加额外的负担。

曝光

描述了使用再生大尺寸光掩模形成玻璃基板原料的母玻璃曝光处理。通过与处理光掩模的光刻技术基本上相同的技术，使用溅射系统在大尺寸玻璃基板原料的表面上形成诸如铬薄膜的遮光膜，因此产生光掩模毛坯。感光材料，典型地是抗蚀剂材料，涂覆在其上，使用电子束设备使其成图像地曝光，并被显影以形成抗蚀剂图案。然后当使用抗蚀剂图案作为掩模时蚀刻诸如铬薄膜的遮光膜，从而形成图案化的诸如铬膜的遮光膜。

在这里使用的术语“遮光膜”是指当母玻璃经由光掩模基板暴露于光时能阻止光的完全透射、且不仅包括不透明膜而且包括半透明和半色调膜的任何膜。遮光膜通常由Cr、Si、W、Al等形成且包括这样金属氧化物的抗反射涂层。其可以具有单层或多层结构。

这样获得的再生光掩模基板水平地放置在基板台上。光掩模基板通常支撑在上表面或下表面上且位于从内部距侧边缘隔开几毫米或几厘米的位置处。具体地，光掩模基板被水平地保持且通过吸力或真空夹具经由具有4cm带宽的氧化铝陶瓷板固定在上表面上周边的两侧或四侧。在经由陶瓷板固定安装的情况下，陶瓷板优选是刚性的且构造成用于在水平方向的倾斜运动。优选吸板具有达5μm的平坦度。借助于本发明，由夹紧引起的基板变形量能使用其中具有先前记录的程序的计算机可读记录介质来模拟。吸板倾斜机构并不总是必要的。吸板精度和由基板夹紧所引起的应力而导致的变形量的影响也可以使用其中具有先前记录的程序的计算机可读记录介质来模拟。倾斜角的影响也可以被模拟。

配置在光掩模基板之下且经受曝光的母玻璃可以是具有0.5到1.2mm厚度、厚度误差在100μm内的玻璃板。用来夹紧母玻璃的台应优选被精整到20μm内的平坦度，更优选在5μm内。

其后，通过激光位移测量仪基本上在整个区域上测量在光掩模基板和母玻璃之间的邻近间隙。这样测量的邻近间隙除了从长侧延伸4cm的周边区域以外在整个区域上具有50到100μm的平均值和0到50μm的间隙误差，优选0到10μm。

只要曝光是经过不保持接触的光掩模基板和母玻璃而进行，则本发明的曝光方法适用于其它的曝光系统，包括反射镜投影和透镜投影系统。虽然不涉及邻近间隙，但这些系统通常在曝光设备侧对光掩模基板通过其自重引起的挠曲进行校正。于是，使用根据本发明由玻璃基板形成的光掩模基板，在曝光设备侧的校正负担减小或消除了。

如上所述，本发明通过计算每个玻璃基板通过其自重相对于其厚度的挠曲和将玻璃基板原料处理成被该挠曲相反地预变形的形状，来克服现有技术的未解决问题。玻璃基板的厚度可比现有技术中制备得更薄。例如，尺寸为830乘960mm、厚度为10mm的玻璃基板经受在四侧简单支撑条件下依据材料强度计算出为89μm的通过其自重引起的挠曲。类似地，尺寸为830乘960mm和厚度为8mm的玻璃基板经受139μm的挠曲，尺寸为830乘960mm和厚度为6mm的玻璃基板经受247μm的挠曲。一旦玻璃基板被处理成产生在垂直方位凹入挠曲量的其使用中的表面(也就是曝光期间的下表面)，则玻璃基板变得在水平方位完全地平坦。这暗示着通过计算每循环中再生基板的挠曲量和将基板原料处理成被该挠曲量相反地挠曲的形状，大尺寸光掩模基板甚至能从薄基板重复地再生，然后当再生大尺寸光掩模基板安装在曝光设备中时，实际上显示出高平坦度。

因为大尺寸光掩模形成玻璃基板原料被表面重修和再抛光，所以再生基板具有小于再生之前的厚度。与该厚度减小成比例，当基板安装在曝光设备上时易于弯曲，暗示着难以制造具有高平坦度的大尺寸光掩模基板。本发明的重复利用方法从理论上确保了基板能重复地再生，直到达到超过其则可以考虑通过其自重引起的挠曲的基板厚度。这增加了基板再生循环的次数，最终导致基板成本的减小。

当母玻璃通过由本发明的再生大尺寸玻璃基板原料形成的光掩模基板被曝光时，邻近间隙变得较小和均匀以使控制邻近间隙变得更为方便。因此，通过曝光的产品数增加，且母玻璃有效地被曝光。当使用由本发明的再生大尺寸玻璃基板原料形成的再生光掩模基板进行投影曝光时，可以容易地控制由基板挠曲引起的光轴移动的校正。

实例

下面为解释而不是为了限制给出本发明的实例。在实例中，平坦度是指前面平坦度，除非另有说明。当垂直地保持基板原料或基板时，使用由KurodaPrecision Industries Ltd.制造的平坦度测试仪FTT-1500来测量基板原料或基板的平坦度和平行度。

实例1

具有铬遮光膜的用过的大尺寸光掩模基板具有330mm×450mm的尺寸(对角线长度近似为558mm)和5.0mm的厚度。其浸于水中有13.7wt％的铵铈(IV)硝酸盐(Ce(NO₃)₄·2NH₄NO₃)和3.3wt％的高氯酸的除去剂溶液中。这样铬遮光膜被除去，产生玻璃基板原料。

在垂直方位测量基板原料的精度，发现前面平坦度为8μm(表面平坦度/对角线长度＝1.43×10^-5)，背面平坦度为8μm，平行度为8μm。其具有相对于最小二乘面而高出来的中心部分的形状。

然后，使用材料强度和基板水平保持时的支撑位置来计算基板原料水平保持时通过其自重引起的挠曲。基板变形和压盘精度扭曲之前分别从实际上被支撑在曝光设备中适当位置的假玻璃基板原料的变形量以及该假玻璃基板原料和放置在压盘上的假母玻璃之间的邻近间隙的变化来检查。从要被处理的玻璃基板原料除去的材料量通过考虑上述获得的挠曲、变形和扭曲值来确定。因此，通过考虑上述值以使前面可在垂直方位凹入11μm且同时背面凸起11μm，并进一步考虑当两个表面之后将被随后的再抛光步骤总共抛去大约50μm时在前面和背面的不规则及在垂直方位测量的厚度变化以及平坦度和平行度的改变，来确定在各部分处必要充分的除去量。利用如下所示的加工工具来进行除去操作，同时依照除去量来控制该工具的进给速度。

具体地，基板原料被安装在如图3所示的设备的平台20上。该设备包括具有气压机构的加工工具。具有喷砂喷嘴21的加工工具可在X和Y方向、基本上平行于平台20移动。该工具能够在0.1MPa气压下喷出研磨砂粒22(Fujimi Abrasive Co.Ltd.的FO#800)的气流。喷砂喷嘴具有1mm乘40mm的长方形喷射孔，且与基板原料1的表面隔开40mm的距离。

如图4所示，处理技术包括平行于X轴连续地移动喷砂喷嘴，然后在Y轴方向移动20mm的距离或间距等等。从之前的测定值，计算出在这些条件下的处理率是300μm/分钟。

依照通过全面考虑下述量而确定的要除去的必要充分量来控制喷砂喷嘴的进给速度：(1)以在垂直方位大尺寸玻璃基板原料的前面和背面的平坦度及其间平行度的高度数据为基础而确定的要除去的材料平坦化量，该数据通过精确测量在垂直方位(也就是，处于在水平方位通过其自重引起的挠曲不会发生的状态)大尺寸玻璃基板原料的前面和背面的平坦度而获得，(2)通过先前考虑基板原料通过其自重引起的挠曲而给出的要除去的材料量，所述挠曲由基板原料的厚度和尺寸以及当再生光掩模基板(由基板原料产生)水平支撑时支撑位置而计算，(3)通过先前考虑当再生光掩模基板在曝光设备中被支撑时由光掩模基板支撑所引起的再生光掩模基板的变形而给出的要除去的材料量，(4)通过先前考虑用于支撑母玻璃的压盘的精度扭曲而给出的要除去的材料量，以及(5)通过先前考虑在随后的双面或单面抛光期间的平坦度改变而确定的要除去的材料量。加工工具的进给速度在计算中分配了最小除去材料量的基板形状部分处是50mm/秒。上述操作在两个表面上都进行。

在喷砂之后，基板原料通过双面抛光工具再抛光。特定地，再抛光包括初步和二次抛光步骤。初步抛光步骤使用发泡硬聚亚安酯衬垫作为抛光布，使用氧化铈作为研磨剂，并采取15μm的材料除去量(或深度)。二次抛光步骤使用发泡柔性聚亚氨酯衬垫作为抛光布，使用硅胶作为研磨剂，并采取5μm的材料除去量(或深度)。通过再抛光步骤，基板原料在前面和背面各被抛光掉20μm，在两个表面总共被抛光掉40μm。其后，表面平坦度被测量以发现表面具有13μm的平坦度(平坦度/对角线长度＝2.3×10^-5)且具有倒拱顶形。平行度是2μm。当再生光掩模基板通过在四侧啮合用于自由运动而被水平地保持在曝光设备中，这对应计算中的2μm平坦度(平坦度/对角线长度＝3.6×10^-6)。这意味着获得了在水平方位具有2μm平坦度(平坦度/对角线长度＝3.6×10^-6)的基板。

然后，通过与传统光刻的光掩模基板制造过程相似的处理，给再生大尺寸光掩模形成玻璃基板原料提供铬薄膜图案。特定地，铬薄膜通过使用溅射系统形成在玻璃基板的表面上。感光成分，典型地是抗蚀剂涂覆在其上，使用电子束设备使其成图像地曝光，并被显影以形成图案。其后，通过使用抗蚀剂图案作为掩模来蚀刻铬薄膜，形成了图案化的铬膜。

光掩模基板水平地放置在基板台上。当基板被水平地保持时，使用具有4cm带宽的多孔陶瓷板通过吸力将该基板固定在上表面上的两个周边侧。该陶瓷板是刚性的且配置为在水平方向自由倾斜。这些吸板具有1μm的平坦度。

另一方面，用于夹紧设置在光掩模基板之下用于曝光的母玻璃的台被精整成5μm或更小的平坦度。尺寸为300×400mm、厚度为0.7mm且厚度误差在2μm内的玻璃板放置在台上。

通过使用激光位移测量仪在基本上整个区域上测量在再生光掩模基板和母玻璃之间的邻近间隙。邻近间隙的测量值包括除从侧面延伸4cm的周边地区以外在整个区域上53μm的最大值和47μm的最小值，间隙误差为6μm。

实例2

除了用过的大尺寸光掩模基板具有520mm×800mm的尺寸(对角线长度近似为954mm)和10.0mm的厚度，重复实例1的工艺。

使用激光位移测量仪在基本上整个区域上测量邻近间隙。邻近间隙的测量值包括除从侧面延伸4cm的周边地区以外在整个区域上58μm的最大值和47μm的最小值，间隙误差为11μm。

实例3

除了用过的大尺寸光掩模基板具有850mm×1,200mm的尺寸(对角线长度近似为1,471mm)和10.0mm的厚度，重复实例1的工艺。

使用激光位移测量仪在基本上整个区域上测量邻近间隙。邻近间隙的测量值包括除从侧面延伸4cm的周边地区以外在整个区域上59μm的最大值和47μm的最小值，间隙误差为12μm。

实例4

除了用过的大尺寸光掩模基板具有1,220mm×1,400mm的尺寸(对角线长度近似为1,857mm)和13.0mm的厚度，重复实例1的工艺。

使用激光位移测量仪在基本上整个区域上测量邻近间隙。邻近间隙的测量值包括除从侧面延伸4cm的周边地区以外在整个区域上61μm的最大值和46μm的最小值，间隙误差为15μm。

实例5

除了用过的大尺寸光掩模基板具有1,220mm×1,400mm的尺寸(对角线长度近似为1,857mm)和8.0mm的厚度，重复实例1的工艺。

使用激光位移测量仪在基本上整个区域上测量邻近间隙。邻近间隙的测量值包括除从侧面延伸4cm的周边地区以外在整个区域上61μm的最大值和46μm的最小值，间隙误差为15μm。

对比实例1

用过的大尺寸光掩模基板具有850mm×1,200mm的尺寸(对角线长度近似为1,471mm)和10.0mm的厚度。在没有先前考虑通过其自重引起的挠曲的情况下，该基板通过实例1中的双面抛光工具在前面和背面各抛光20μm，也就是，总共40μm。然后表面平坦度被测量以发现该表面具有4μm的平坦度(平坦度/对角线长度＝2.7×10^-6)。平行度是2μm。在这样再生的大尺寸光掩模基板上观察局部台阶。

当通过计算得到的基板通过其自重引起的挠曲被加到测定值时，所得的平坦度大约为193μm(平坦度/对角线长度＝1.3×10^-4)，指示着凸形。

然后，与实例1中一样，玻璃基板被处理成设置在曝光设备中的适当位置的光掩模基板。使用激光位移测量仪在基本上整个区域上测量邻近间隙。邻近间隙的测量值包括除从侧面延伸4cm的周边地区以外在整个区域上320μm的最大值和120μm的最小值，间隙误差为200μm。

注意，上述测量的邻近间隙在曝光设备侧没有被校正。

对比实例2

除了用过的大尺寸光掩模基板具有1,220mm×1,400mm的尺寸(对角线长度近似为1,857mm)和8.0mm的厚度，重复对比实例1的工艺。

其后，与对比实例1中一样，基板通过双面抛光工具在两个表面上被抛光50μm的总除去量，在其上面表面平坦度被测量以发现该表面具有4μm的平坦度(平坦度/对角线长度＝2.2×10^-6)。平行度是2μm。

然后，与对比实例1中一样，玻璃基板被处理成设置在曝光设备中的适当位置的光掩模基板。使用激光位移测量仪在基本上整个区域上测量邻近间隙。邻近间隙的测量值包括除从侧面延伸4cm的周边地区以外在整个区域上180μm的最大值和120μm的最小值，间隙误差为60μm。

注意，上述测量的邻近间隙在曝光设备侧已经被校正。

对于实例和对比实例，处理前后的平坦度和平行度的测量结果概括在表1中。

                                表1

Claims (8)

1.一种重复利用大尺寸光掩模基板的方法，包括以下步骤：

(i)从用过的大尺寸光掩模基板除去图案化的遮光膜，以提供要再生的大尺寸光掩模形成玻璃基板原料，

(ii)使用喷砂的加工工具对玻璃基板原料进行表面重修，

(iii)对表面重修的玻璃基板原料再抛光以产生再生的玻璃基板原料，

(iv)将遮光膜施加到再生的玻璃基板原料上以产生再生的大尺寸光掩模形成毛坯，以及

(v)将毛坯的遮光膜加工成与所期望的母玻璃曝光相对应的图案，从而产生再生的光掩模基板；

其中再生的光掩模基板被用于母玻璃曝光处理，该处理包括：通过相对侧边缘的支撑将具有相对侧的再生光掩模基板附接到曝光设备，邻近所述再生的光掩模基板设置用作TFT液晶面板中阵列侧或滤色器侧基板的母玻璃，以及从曝光设备通过该再生的光掩模基板照射光到母玻璃，

通过喷砂来进行表面重修的所述步骤(ii)包含：通过利用喷砂从大尺寸光掩模形成玻璃基板原料去除(1)基于在垂直方位上大尺寸玻璃基板原料的前面和背面的平坦度和平行度的高度数据的材料平坦化除去量，加上材料变形校正除去量，来加工具有前面和背面、对角线长度至少为500mm且厚度至少为3mm的大尺寸光掩模形成玻璃基板原料的步骤，

该变形校正除去量由以下量计算：(2)在水平方位玻璃基板原料通过其自重引起的挠曲，该挠曲由玻璃基板原料的厚度和尺寸以及再生光掩模基板被水平支撑时的支撑位置计算，(3)当再生光掩模基板附接到曝光设备时，由光掩模基板支撑所引起的再生光掩模基板的变形，以及(4)用于支撑要被曝光的母玻璃的压盘的精度扭曲，

由玻璃基板原料产生的再生大尺寸玻璃基板在横截面具有这样的拱形形状，所述拱形形状使得与母玻璃相对的表面被垂直保持时是凹的，并减小在母玻璃与当再生光掩模基板的相对侧边缘被支撑在曝光设备中时被水平保持的再生光掩模基板之间的邻近间隙变化。

2.如权利要求1所述的方法，其中由步骤(i)产生的玻璃基板原料具有至少500mm的对角线长度和至少3mm的厚度。

3.如权利要求1所述的方法，其中在步骤(ii)和(iii)中的材料除去量是各从要再生的大尺寸光掩模形成玻璃基板原料的前面和背面的至少20μm。

4.如权利要求1所述的方法，其中再抛光步骤(iii)包括初步抛光和二次抛光。

5.如权利要求4所述的方法，其中初步抛光步骤使用包含氧化铈的抛光浆料。

6.如权利要求5所述的方法，其中二次抛光步骤使用包含氧化铈的抛光浆料或包含硅胶的浆料。

7.如权利要求1所述的方法，其中再生的光掩模基板在水平方位具有与达4.8×10^-5的表面平坦度/对角线长度相对应的表面平坦度。

8.如权利要求1所述的方法，其中再生的光掩模基板在水平方位具有与达4.8×10^-5的表面平坦度/对角线长度相对应的表面平坦度。

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