CN110561277B - 合成石英玻璃基板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种合成石英玻璃基板的制造方法，该方法包括将间隔件配置成与合成石英玻璃基板的外周侧面接触，在板材从基板表面凸出的状态下，将所述板材配置成与所述间隔件的外周侧面接触，并且对所述基板表面进行喷砂。

Description

合成石英玻璃基板的制造方法
相关申请的交叉引用
本非临时申请根据35U.S.C.§119(a)要求2018年6月5日在日本提交的专利申请No.2018-107892的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种合成石英玻璃基板的制造方法。
背景技术
在涉及大尺寸平板显示器的领域中，越来越多的掩模变得具有增大的面积。在这样的领域中，当制造作为原料供应的大尺寸合成石英玻璃基板时，非常重要的是在将合成石英玻璃块切割为具有特定尺寸的片的基板切割过程中，以及通过抛光等将所述片精加工为具有高平整度的合成石英玻璃基板的精加工过程中减少原材料的损失和加工时间。
当通过喷砂对合成石英玻璃基板进行加工时，作为喷砂的加工特性，容易去除基板表面与倒角面之间的脊部。在通过喷砂而去除的量大的情况下，可能产生脊部被大量加工和去除的现象。因此，所得到的基板的每一侧上的倒角的宽度可能不相同，或者即使在同一侧，倒角的宽度也可能部分地增加。在后续工序中的抛光之后，有时会保留倒角宽度的这种变化。可能引起实际问题，使得所得产品超出标准，并且在具有倒角面的脊部被向内切割太多的最坏情况下，发生真空泄漏并且在曝光时不能进行抽吸。
为了解决这样的问题，作为在喷砂过程中防止基板的具有倒角面的脊部局部磨耗的方法，专利文献1提出了一种通过用具有特定高度的板材围绕基板来抑制气流影响的方法。
引文列表
专利文献1：JP-A 2004-306219
发明内容
在喷砂中，通过改变合成石英玻璃基板上的每个位置处的气压和喷嘴的滞留时间，在基板上的每个位置处调节加工量。如果即使在相同的加工条件下，加工量也随基板上的位置而变化，则基板的平整度变差，并且后续工序中的加工时间延长。例如，在专利文献1的方法中，当存在基板的尺度变化时，如果在板材与基板的侧面之间形成间隙，则不能完全防止气流的影响。其结果，空气和磨粒蔓延到间隙中来，从而基板的侧面部分可能被磨耗，或者可能产生侧面附近的加工量的变化。
另一方面，如果使板材与基板彼此紧密接触从而不形成间隙，则由于接触可能在基板的侧面产生划痕。为了去除划痕，后续工序中的加工时间可能延长。对于复杂的加工条件，例如，在加工过程中逐步改变喷砂的气压，气流的影响也可能得不到抑制。
本发明的一个目的是提供一种通过喷砂加工制造合成石英玻璃基板的方法，其中防止了基板表面与倒角面之间的脊部的加工量的变化以及基板的侧面部分的磨耗，并且防止了倒角形状和侧面形状的变化。
发明人已经发现，在通过利用喷砂来加工合成石英玻璃基板表面，特别是已经倒角的基板表面时，将间隔件配置成与基板的外周侧面接触，并且在板材从基板表面凸出的状态下，将板材配置成与间隔件的外周侧面接触，由此可防止在基板的侧面与板材之间产生间隙，并且可有效地抑制气流的影响。因此，可抑制基板表面与倒角面之间的脊部的加工量的变化，并且不会因板材而在基板的侧面产生划痕，从而可防止基板的侧面部分的磨耗，并且可抑制倒角形状和侧面形状的变化。
一方面，本发明提供一种合成石英玻璃基板的制造方法，包括以下步骤：
将间隔件配置成与合成石英玻璃基板的外周侧面接触，
在板材从该基板表面凸出的状态下，将板材配置成与间隔件的外周侧面接触，并且
对该基板表面进行喷砂。
优选地，间隔件与待加工的合成石英玻璃基板的厚度一样高或者高于基板表面。
优选地，间隔件比基板表面高10mm以下。
优选地，间隔件的宽度为5mm至15mm。
优选地，待加工的合成石英玻璃基板在该基板表面的周边部分具有倒角面，并且将间隔件配置成除了与该基板的外周侧面接触之外，还与该倒角面接触。
优选地，间隔件由在宽度方向上可伸缩的弹性高分子化合物或非织造布制成。
优选地，该弹性高分子化合物选自硅橡胶、聚氨酯橡胶、氯丁橡胶和异戊二烯橡胶中。
本发明的有益效果
根据本发明，在合成石英玻璃基板的侧面以及基板表面与倒角面之间的脊部上没有局部磨耗。结果，可防止在曝光时特别是在基板抽吸中产生真空泄漏的风险，因此可消除曝光时的抽吸失效。
附图说明
图1(I)和(II)各自显示了合成石英玻璃基板、间隔件和板材的配置。图1(I)是平面图，图1(II)是沿图1(I)的线ii-ii的截面图。
图2是显示合成石英玻璃基板、基板侧面的间隔件和板材在基板保持台上的配置，以及基板、间隔件、板材和加工工具的位置关系的截面图。
图3是显示合成石英玻璃基板、基板侧面和倒角面的间隔件、以及板材在基板保持台上的配置，以及基板、间隔件、板材和加工工具的位置关系的截面图。
图4是部分省略的截面图，显示了由于在脊线附近基板表面的去除没有进展而引起的凸起现象。
图5是显示合成石英玻璃基板、间隔件和板材在基板保持台上的配置，以及基板、间隔件、板材和加工工具之间的位置关系的平面图。
图6是显示加工工具的移动方向的立体图。
具体实施方式
根据本发明的合成石英玻璃基板的制造方法特别适用于大尺寸合成石英玻璃基板，其优选用于制造光掩模基板、TFT液晶阵列侧基板等。待制造的基板的对角线长度优选为500mm以上，更优选为500mm至2,000mm。基板的形状没有特别限制，可以是正方形、矩形、圆形等。在圆形的情况下，对角线长度意味着圆形的直径。基板的厚度没有特别限制，优选为1mm至20mm，更优选为1mm至15mm，甚至更优选为5mm至12mm。
作为待加工的合成石英玻璃基板，有在周边部分已被倒角的合成石英玻璃基板和在周边部分没有被倒角的基板。其中，适合使用已倒角的合成石英玻璃基板。对于已倒角的合成石英玻璃基板，倒角的宽度没有特别限制，并且优选为0.3mm至1.5mm。
对合成石英玻璃基板表面进行喷砂。在本发明中，如图1(I)和1(II)中所示，将间隔件3配置成与待喷砂的合成石英玻璃基板1的整个外周侧面2接触。然后，将板材4配置成与间隔件的整个外周侧面接触。以这种方式，由板材4围绕的、其间具有间隔件3的合成石英玻璃基板1被固定至基板保持台5。对合成石英玻璃基板1的表面1a进行喷砂。
与合成石英玻璃基板1的侧面2接触的间隔件3可以与待加工的合成石英玻璃基板1的厚度(高度)一样高(图1(II))或者可以高于基板表面1a(图2)。在图2中，当间隔件3高于基板表面1a时，凸出高度h1优选为10mm以下，更优选为5mm以下，并且优选为0mm以上。如果间隔件的高度低于合成石英玻璃基板的厚度(高度)，则磨粒可能蔓延到未与间隔件接触的合成石英玻璃基板的侧面部分，并且可能产生局部磨耗。另一方面，如果凸出高度超过10mm，则空气可能撞击间隔件并且空气撞击周围周围的空气流可能改变，并且合成石英玻璃基板的侧面附近的加工量可能产生变化。
在图2中，配置成与合成石英玻璃基板的侧面接触的间隔件的宽度w1优选为5mm至15mm，更优选为8mm至12mm。如果与侧面接触的间隔件的宽度小于5mm，则由于空气撞击板材，进入间隔件与基板之间的间隙等的影响，当板材和间隔件周围的气流变化时，基板侧面附近的加工量可能受到干扰，并且可能产生局部磨耗。另一方面，如果间隔件的宽度大于15mm，则当间隔件与板材在没有间隙的情况下接触时施加有排斥力，因此，当将合成石英玻璃基板附着到基板保持台上时，以及当将合成石英玻璃基板从基板保持台取下时，对合成石英玻璃基板施加了不必要的力。结果，可加工性可能恶化。
如图3中所示，根据需要，可将间隔件配置成除了与基板的外周侧面接触之外，还与倒角面6接触。通过将间隔件8配置在倒角面上，能够可靠地防止基板表面与倒角面之间的脊部7的磨耗。优选地，根据基板的倒角的宽度和倒角面的角度来调整与倒角面接触的间隔件8，并且优选地将间隔件8配置成与整个倒角面接触，以便不与和基板的外周侧面接触的间隔件3产生间隙。与倒角面接触的间隔件的宽度w2优选为0.5mm至6mm，更优选为2mm至6mm，甚至更优选为3mm至5mm。从防止基板附近的气流干扰(其由空气撞击与倒角面接触的间隔件的引起)的观点出发，优选将该间隔件配置成使其与和基板的外周侧面接触的间隔件一样高。也就是说，与倒角面接触的间隔件的高度h3与和基板的外周侧面接触的间隔件的高度相同(以便不从基板的表面1a凸出)。
用于间隔件的材料的实例包括在宽度方向上可伸缩的弹性高分子化合物，如硅橡胶、聚氨酯橡胶、氯丁橡胶和异戊二烯橡胶，以及由合成树脂如聚酯、聚乙烯和聚丙烯制成的非织造布。这些材料可用于配置在基板的外周侧面的间隔件和配置在倒角面的间隔件。例如，如果用于间隔件的材料是像金属那样的材料，则由于喷砂磨粒该金属被磨耗并产生间隙。结果，间隙附近的气流可能受到干扰，加工量的控制可能变得困难，并且由磨耗产生的异物可能撞击加工过的基板并导致基板上的划痕。
另一方面，如图2和3中所示，将板材4配置成高于合成石英玻璃基板1的高度(厚度)并且从合成石英玻璃基板1的表面1a凸出。板材4从合成石英玻璃基板1的表面1a的凸出高度h2优选为0.1mm至15mm，更优选为0.3mm至10mm。如果凸出高度h2太低，则合成石英玻璃基板1的表面与倒角面6之间的脊部7的脊部磨耗会进展，并且可能无法实现本发明的目的。如果凸出高度h2太高，则可抑制脊部的磨耗。然而，脊部7附近的基板表面去除没有进展，因此，基板表面变得凸出(图4)，并且即使在后续工序中也可能无法去除凸出部分20。接着，在凸出部分20保留的情况下，在真空抽吸中可能引起泄漏。
从使间隔件与基板的外周侧面接触时，间隔件与基板之间的接触面上的接触难以偏移的观点出发，板材优选与和基板外周侧面接触的间隔件一样高，或更高。当将板材配置成高于间隔件时，板材的高度与间隔件的高度之间的差(h2-h1)优选为10mm以下，更优选为5mm以下。上述差优选为0mm以上，更优选为0.2mm以上。
板材优选由难以被喷砂磨耗的材料制成。这种材料的实例包括聚氨酯树脂、氟树脂和尼龙树脂。
当配置合成石英玻璃基板和板材时，期望将间隔件和板材配置成彼此牢固地接触并且不产生间隙。如果产生间隙，则在喷砂过程中磨粒和空气进入间隙，干扰间隙附近的气流。结果，在基板的侧面部分可能产生局部磨耗。
作为喷砂的方法，可采用任何已知的方法。例如，作为磨粒，可使用氧化铝磨粒、碳化硅磨粒等。磨粒的颗粒直径没有特别限制，优选为#600至#3000。空气压力也没有特别限制，优选为0.01MPa至0.3MPa。
作为加工工具，例如，可使用图5和6中的每一个所示的工具。加工工具10具有能够在X轴和Y轴方向上任意移动的结构。移动可以由计算机控制。可以利用X-θ机制进行加工。由于空气压力与使用的磨粒和加工工具与基板之间的距离有关系，因此不能特别确定。但是，可以考虑去除速率和加工应变深度来对其调整。
当根据本发明进行喷砂时，可以通过基于预先测量的平整度数据将高度数据存储在计算机中来进行喷砂。然后，通过控制加工工具的滞留时间使得在高的部分加工工具的移动速度降低并且滞留时间增加，而在低的部分加工工具的移动速度相反地提高并且滞留时间减少。
在加工之前和之后，在倒角面和基板的侧面部分上测量表面粗糙度(Ra)。在表面粗糙度的测量中，所使用的粗糙度测量仪器不受特别限制，只要它是一般的粗糙度测量仪器即可，并且可以使用由Mitutoyo Corporation制造的粗糙度测量仪器。
在根据本发明的制造方法中，由于仅选择性地去除基板的高的部分，因此能够可靠地改善具有低平整度的基板。通过精确控制加工工具不仅可获得具有高平整度的基板，而且通过粗略控制可在短时间内实现基板平整度的改善。
通过本发明的喷砂获得的合成石英玻璃基板可通过如下步骤用作光掩模基板、TFT液晶的阵列侧基板等：洗涤合成石英玻璃基板，然后形成金属膜，形成抗蚀剂膜，利用曝光绘制电路图案，去除抗蚀剂膜等。
实施例
以下通过说明而非限制的方式给出本发明的实施例。
在以下实施例中，通过使用由KURODA Precision Industries Ltd.制造的平整度测试仪测量平整度和平行度。通过由Mitutoyo Corporation制造的粗糙度测量仪器测量表面粗糙度。
在暗室中通过集光目视检查确认是否存在划痕。当在集光部中出现可清楚识别的亮点或亮线时，确定为“存在”，在集光部未观察到亮点或亮线的情况下，确定为“不存在”。
实施例1
通过使用由Fujimi Abrasives Manufacturing Co.，Ltd.制造的碳化硅磨粒GC#600，利用打磨装置对尺寸为1,220×1,400mm，厚度为13.6mm的合成石英玻璃基板进行加工，以制备原料基板。此时，倒角面的角度为45°，倒角宽度为0.9mm，表面平整度为80μm，平行度为4μm。当检查侧面部分时，表面粗糙度(Ra)为0.04μm。在目视检查水平上没有能够识别的划痕。
如图3中所示，将获得的原料基板附着在基板保持台上。此时，作为间隔件，将高度与原料基板的厚度相同为13.6mm，宽度w1为10mm的硅橡胶配置成与原料基板的外周侧面的四侧接触。将宽度w2与倒角宽度相同为0.9mm，高度h3为3mm的硅橡胶覆盖在倒角部分上并用胶带固定。然后，将基板配置在保持台上。
在基板保持台中，作为板材，将由聚氨酯树脂制成并且高度为14.0mm(h2＝0.4mm)的板材配置成与间隔件的外周侧面接触。如图5中所示，作为加工装置，使用具有其中喷砂喷嘴(作为加工工具10)被安装到马达(未示出)上并且可通过马达(未示出)而旋转的结构，以及其中加工工具用空气加压的结构的加工装置。喷砂喷嘴具有这样的结构，其中该喷砂喷嘴可在X轴和Y轴方向上基本平行于基板保持台而移动。
使用氧化铝磨粒FO#1000(由Fujimi Abrasives Manufacturing Co.，Ltd.制造)作为喷砂材料的磨粒。空气压力设定为0.1MPa。作为加工方法，使用如下方法：其中如图6中的箭头所示，喷砂喷嘴(作为加工工具10)连续地平行于X轴移动并在Y轴方向以30mm的间距移动。喷砂喷嘴的移动速度在原料基板形状的基板的最下外周部分设定为50mm/sec。关于在基板的每个部分的移动速度，根据加工速度确定喷砂喷嘴在基板的每个部分所需的滞留时间，从所需的滞留时间计算移动速度，并且通过移动喷砂喷嘴来移动加工位置，因此在两侧进行加工。将基板短边最高位置的喷砂去除量设定为100μm，并进行加工。
之后，取出合成石英玻璃基板，测量每个侧面和倒角面的表面粗糙度。通过集光目视检查在暗室中识别划痕。结果示于表1中。
实施例2
除了使用尺寸为1,220×1,400mm且厚度为13.6mm的未倒角的合成石英玻璃基板作为原料基板之外，以与实施例1中相同的方式进行加工。以与实施例1中相同的方式评价所获得的合成石英玻璃基板的侧面。结果示于表1中。
实施例3
除了将喷砂时的空气压力设定为0.3MPa之外，以与实施例1中相同的方式进行加工。以与实施例1中相同的方式评价所获得的合成石英玻璃基板的侧面和倒角面。结果示于表1中。
实施例4
除了使用异戊二烯橡胶代替硅橡胶作为间隔件之外，以与实施例1中相同的方式进行加工。以与实施例1中类似的方式评价所获得的合成石英玻璃基板的侧面和倒角面。结果示于表1中。
实施例5
除了使用高度为18.0mm(h1＝4.4mm)的硅橡胶作为间隔件，以及使用由聚氨酯树脂制成并且高度为20.0mm(h2＝6.4mm)的板材之外，以与实施例1中相同的方式进行加工。以与实施例1中相同的方式评价所获得的合成石英玻璃基板的侧面和倒角面。结果示于表1中。
实施例6
除了将喷砂时的空气压力设定为0.3MPa之外，以与实施例5中相同的方式进行加工。以与实施例1中相同的方式评价所获得的合成石英玻璃基板的侧面和倒角面。结果示于表1中。
比较例1
除了当将原料基板附着至基板保持台时，不使间隔件与基板的外周侧面和倒角面接触之外，以与实施例1中相同的方式进行加工。以与实施例1中相同的方式评价所获得的合成石英玻璃基板的侧面和倒角面。结果示于表1中。
表1
Figure BDA0002084742130000101
日本专利申请号2018-107892通过引用并入本文。
尽管已经描述了一些优选实施方案，但是根据上述教导可以对其进行许多修改和变化。因此，应该理解，在不脱离所附权利要求范围的情况下，可以以不同于具体描述的方式实施本发明。

Claims (5)

1.一种合成石英玻璃基板的制造方法，包括以下步骤：
将板状的间隔件配置成与合成石英玻璃基板的外周侧面接触，
在板材从所述基板表面凸出的状态下，将所述板材配置成与所述间隔件的外周侧面接触，并且
对所述基板表面进行喷砂，
其中，所述间隔件由在宽度方向上可伸缩的弹性高分子化合物或非织造布制成，且其中，所述弹性高分子化合物选自硅橡胶、聚氨酯橡胶、氯丁橡胶和异戊二烯橡胶中。
2.权利要求1所述的合成石英玻璃基板的制造方法，其中，所述间隔件与待加工的合成石英玻璃基板的厚度一样高，或者高于所述基板表面。
3.权利要求2所述的合成石英玻璃基板的制造方法，其中，所述间隔件比所述基板表面高10mm以下。
4.权利要求1所述的合成石英玻璃基板的制造方法，其中，所述间隔件的宽度为5mm至15mm。
5.权利要求1所述的合成石英玻璃基板的制造方法，其中，待加工的合成石英玻璃基板在其表面的周边部分具有倒角面，并且将间隔件配置成除了与所述基板的外周侧面接触之外，还与所述倒角面接触。
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