JP2012027176A

JP2012027176A - フォトマスク用基板

Info

Publication number: JP2012027176A
Application number: JP2010164673A
Authority: JP
Inventors: Yasuki Odagiri; 泰樹小田切; Masato Uchida; 雅人内田
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2010-07-22
Publication date: 2012-02-09

Abstract

【課題】フォトマスク用基板は大型化・重量化するなか、基板表面に存在するパーティクルの量をより低減化し、又、ハンドリング性が良い基板を提供する。
【解決手段】液晶ディスプレイ製造に使用されるフォトマスク用基板であって、当該基板の側面部８を構成する端面２、及び２面の面取り面３の表面粗さＲａを０．０３μｍ以下とし、且つ、端面２と面取り面３及び基板面１と面取り面３とで構成される稜線部に円形の曲面Ｒが形成されていないことを特徴とするフォトマスク用基板を提供する。
【選択図】図３

Description

本発明は液晶ディスプレイ用フォトマスク基板のような大型研磨基板、特に傷や異物など表面欠陥の少ない高品位の研磨品質が求められるフォトマスク用基板に関するものである。

液晶ディスプレイに使用されている液晶パネル製造には、フォトマスクと呼ばれる液晶マスクパターンが描かれた原版が使用されている。液晶ディスプレイの大型化や高精細化に伴い、液晶ディスプレイ用フォトマスクのサイズも、７００ｍｍ×８００ｍｍ、８００ｍｍ×９２０ｍｍと年々大型化・重量化し、第８世代と呼ばれる基板のサイズは、１２２０×１４００ｍｍであり、その重量は約５０ｋｇにもなる。

このフォトマスクは、合成石英ガラスを所定のサイズに切り出し、高平坦に鏡面加工してフォトマスク用基板とした後、クロムなどの金属薄膜がスパッタリングなどの方法で成膜され、この金属薄膜にマスクパターンが描画されてなるものである。このフォトマスク用基板面にパーティクルなどが存在すると成膜後のピンホールの原因となり、問題が生ずる。

そのため、この基板面に極力パーティクルが存在しないことが求められており、例えば、基板側面部を構成する面取り面に形成される稜線部に円形の曲面（いわゆるＲ面）を形成することでパーティクルなどの異物を効率よく洗浄する方法（例えば、特許文献１参照）や、面取り面を有する外周面の面粗さＲａを０．０５〜０．４μｍとし、外周面の面粗さを面取り面の面粗さよりも小さくして、洗浄時に、基板外周面部から放出されるパーティクルを低減した合成石英ガラス基板（例えば、特許文献２参照）等が知られている。

特開平１１−１０９６０７号公報特開２００８−２８０２４５号公報

上記のように、フォトマスク用基板は大型化・重量化する一方で、この基板からのパーティクルの発生や基板洗浄後のパーティクル残渣については、より少なくすることが市場より求められている。

更に、基板が大型化・重量化すると、基板のハンドリングも問題となる。例えば、特許文献１に示される方法では、基板のハンドリングの際に通常利用する面取り面部分にＲ面があるため、このR面によって滑りやすくなり安定的にハンドリングできなくなるおそれがあった。

上記課題に対し、本発明者らは鋭意検討の結果、液晶ディスプレー製造に使用されるフォトマスク用基板の側面部を構成する端面及び２面の面取り面からなる、計３面の表面粗さＲａを０．０３μｍ以下とし、且つ、端面と面取り面、及び基板面と面取り面とで構成される稜線部に円形の曲面Ｒが形成されていないことを特徴とする大型フォトマスク用基板を見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、液晶ディスプレイ製造に使用されるフォトマスク用基板であって、当該基板の側面部を構成する端面及び２面の面取り面の３面の表面粗さＲａを０．０３μｍ以下とし、且つ、端面と面取り面及び基板面と面取り面とで構成される稜線部に円形の曲面Ｒが形成されていないことを特徴とするフォトマスク用基板に関するものである。

また、本発明は、上記基板であって、基板の少なくとも１組の対向する２辺が１０００ｍｍ以上で且つ厚みが１０ｍｍ以上の矩形板状であるフォトマスク用基板に関するものである。

本発明のフォトマスク用基板は、側面部を構成する端面の表面粗さＲａを０．０３μｍ以下とすることで、洗浄性に優れた、傷発生リスクやパーティクルの発生リスクが少なくなり、かつ、面取り面の稜線部に曲面Rが形成されていないため、基板保持に有利であり、更に、端面の表面粗さＲａが０．０３μｍ以下となっているため、当該端面から光線を照射することで、基板の内部欠陥等の検査を容易に実施することが可能となった。

基板の端面部を研磨する工程を模式的に示した図である。基板の面取り面を研磨する工程を模式的に示した図である。本発明における基板の側面部を示す図である。本発明の基板を、基板ハンドリング装置により把持した時の状態を模式的に示した図である。

本発明の実施形態を以下に説明する。

本発明のフォトマスク用基板は、基板の側面部を構成する端面及び２面の面取り面の計３面の表面粗さＲａを０．０３μｍ以下とし、且つ、端面と面取り面及び基板面と面取り面とで構成される稜線部に円形の曲面Ｒが形成されていないことを特徴とする。

なお、本発明でいう基板の側面部とは、図３に示すように基板において最も広い面積を占める、表裏の基板表面１に挟まれてなる側面部分を意味するものである。

本発明のフォトマスク基板の材質としては、最終的にフォトマスクとして使用されることから、透明性や複屈折率等の光学的特性に優れたものである必要があり、例えば、石英ガラス、好ましくは合成石英ガラスを例示することができる。

基板の大きさとしては、フォトマスク用基板の規格によるが、少なくとも１組の対向する２辺が１０００ｍｍ以上で且つ厚みが１０ｍｍ以上、更に４辺とも１０００ｍｍ以上で厚さが１２ｍｍ以上が好ましい。本発明における基板端面・面取り面の形状は、その重量が大きければ大きいほど顕著な効果を示すものとなる。

又、基板の側面部を構成する端面及び２面の面取り面の計３面の表面粗さＲａは、ＪＩＳＢ０６３３に従って測定することができる。

基板の端面及び２面の面取り面の表面粗さＲａは、０．０３μｍ以下、パーティクルの発生をより抑制する観点から、０．０１μｍ以下が好ましい。なお、端面及び２面の面取り面の表面粗さＲａは、それぞれが０．０３μｍ以下であればよく、これら３面が同一又は異なる表面粗さを示してもかまわない。

次いで、本発明のフォトマスク基板の製造方法の具体例につき、詳述する。

フォトマスク基板用として選択された石英ガラスを所定の大きさ、厚さの矩形板状に切り出して基板とし、当該基板の基板面を平面研削やラップ研磨で粗研磨を施す。その後、当該基板の側面部を構成する端面を＃１００付近、＃３００付近、＃８００付近のダイヤモンドホイールを番手の小さいものから順次使用して研削する。

次いで、端面の研削時と同一又は同等の番手のダイヤモンドホイールを順次使用して面取り研削を行って、面取り面を２面形成する。

この後、図１に示すように、研磨パッド５を貼り付けた研磨定盤４に、研磨材スラリーをスラリー供給管６を通して供給しながら、基板７の端面２を研磨する。より具体的には、端面２に略平行に研磨パッド５を押し当て、研磨定盤４を回転させながら、端面２に対して上下に揺動させながら、長手方向に移動して端面２の全面にわたって研磨を行う。このような研磨を行うことによって、端面２の表面粗さＲａを０．０３μｍ以下にすることができる。目的とする表面粗さＲａが得られるのであれば、研磨パッドの材質やスラリーの粒径・濃度・種類に特に制限はなく、例えば、研磨パッドとしては、ウレタン製研磨パッド、スラリーとしては、酸化セリウムスラリーを使用することができ、これらは一般に市販されているものを使用すればよい。

続いて、図２に示すように、研磨パッド５を貼り付けた研磨定盤４に、研磨材スラリーをスラリー供給管６を通して供給しながら、基板７に形成された面取り面３を研磨する。より具体的には、面取り面３に略平行に研磨パッド５を押し当て、研磨定盤４を回転させながら、面取り面３に対して上下に揺動させながら、長手方向に移動して面取り面３の全面にわたって研磨を行う。このような研磨を行うことによって、面取り面３の表面粗さＲａを０．０３μｍ以下にすることができる。

面取り面の表面粗さＲａを０．０３μｍ以下にすることができれば、研磨パッドの材質やスラリーの粒径・濃度・種類に特に制限はなく、例えば、研磨パッドとしては、ウレタン製研磨パッド、スラリーとしては、酸化セリウムスラリーを使用することができ、これらは一般に市販されているものを使用すればよい。

上記の説明においては、端面２の研磨と面取り面３の研磨とを別々の工程として説明したが、同じ研磨パッド、同じ研磨スラリーを使用して、一連の研磨工程としても良く、この場合、パッド交換、スラリー交換及びスラリー交換に伴う配管洗浄等の付帯作業の必要性が無くなり、効率よく加工が出来る。

これらの工程の後、基板表面１を１次ポリッシュ、２次ポリッシュのように順次鏡面化工程を施すことで異物や傷発生の少ないハンドリング性能に優れた高品位のフォトマスク用基板を得ることができる。

なお、前記した端面及び面取り面の研削工程及び研磨工程はラップ研磨工程の前でもよいし、ポリッシュ工程の後でもよいが、異物の巻き込みや傷発生リスクを考慮すると、最終ポリッシュ工程より前に実施することが望ましい。また、前記側面部の研削工程と研磨工程は研削工程の後に研磨工程を実施すればよいので、連続して実施しても分離して実施してもよい。

以下、本発明の実施例、合成実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。

実施例１
基板サイズ８５０ｍｍ×１２００ｍｍ×１３ｍｍｔの合成石英ガラス基板の側面部に対して、形成される端面および２つの面取り面に＃１５０のダイヤモンドホイールのホイール面が略平行となるように配置して端面及び面取り面２面が形成される研削を行った。このとき、３個の＃１５０のダイヤモンドホイールが互いに干渉し合わないように基板側面部長手方向に並べて、これらを基板側面部長手方向に移動させることによって基板側面部を研削し、端面と面取り面とを同時に形成した。次いで、＃３００のダイヤモンドホイール及び＃８００のダイヤモンドホイールを用いて基板側面部の同様の研削を行った。このとき端面および面取り面はすりガラス状に仕上がった。

この後、市販のウレタン製研磨パッド（ローデス社製、商品名「ＬＰシリーズ」）をそれぞれ貼付した、３個の研磨定盤を、合成石英ガラス基板の形成された端面および２面の面取り面３面に対応するように配置して、回転・揺動させながら、市販の酸化セリウムスラリー（三井金属鉱業社製、商品名「ミレークシリーズ」）を供給し、端面、面取り面の３面に対して同時に研磨加工を行った。３面における表面粗さＲａを触針式測定機（東京精密社製、商品名「サーフコムシリーズ」）で測定したところ、いずれの面も０．０２５μｍであった。また、端面と面取り面とで構成される稜線部に円形の曲面は形成されておらず、作業性は良好であった。

また、本工程の後、基板を鏡面研磨処理した後、洗浄を実施し、研磨面の異物検査を行ったところ、１μｍ以上の異物は７個であった。本基板を再度洗浄して異物検査を行ったところ、１μｍ以上の異物は検出されなかった。このことから７個の異物は全て付着物と判断された。また、集光灯による目視検査を実施したところ、基板面に傷は確認されなかった。

実施例２
基板サイズ１２２０ｍｍ×１４００ｍｍ×１３ｍｍｔの合成石英ガラス基板の側面部に対して、＃１５０、＃３００、＃８００のダイヤモンドホイールを実施例１と同様に使用して、端面および面取り面を同時に形成した。

この後、ウレタン製研磨パッド（ローデス社製、商品名「ＬＰシリーズ」）をそれぞれ貼付した、３個の研磨定盤を、合成石英ガラス基板の形成された端面および２面の面取り面３面に対応するように配置して、回転・揺動させながら、市販の酸化セリウムスラリー（三井金属鉱業社製、商品名「ミレークシリーズ」）を供給しながら、端面、面取り面の３面に対して同時に研磨加工を行った。３面における表面粗さＲａを触針式測定機（東京精密社製、商品名「サーフコムシリーズ」）で測定したところ、いずれも０．００５μｍであった。また、端面と面取り面とで構成される稜線部に円形の曲面は形成されていなかった。

図４に示すような、弾性体１０を基板把持部９に貼り付けてなる、基板の側面部を保持して移送可能とした基板ハンドリング装置を用いて、本実施例で得られた基板を把持したところ、面取り面が弾性体１０にしっかり噛み込み、問題なく把持及びハンドリングができたと共に、ハンドリング終了後の基板端面や面取り面にチッピングなどのカケやクラックは見られなかった。なお、弾性体１０としては、スエードタイプのバッキングパッドを用いた。

更に、バッキングパッド上に、埃や異物の付着防止用テフロン（登録商標）シートを貼り付けハンドリングを試みたところ問題なくハンドリングでき、ハンドリング終了後の基板端面や面取り面にチッピングなどのカケやクラックは見られなかった。

比較例１
基板サイズ８００ｍｍ×９２０ｍｍ×１０ｍｍｔの合成石英ガラス基板の端面を＃１５０、＃３００、＃８００のダイヤモンドホイールを順次使用して研削し、端面の研削と同時に同種のダイヤモンドホイールを使用して面取りを行い、面取り面を形成した。３面ともその表面の状態は、すりガラス（Ｒａ＝０．４μｍ）であった。

次いで、基板を鏡面研磨処理した後、洗浄を実施し、研磨面の異物観察を行ったところ、２μｍ以上の異物が１００個以上観察された。本基板を再度洗浄を行い異物検査を行ったところ、異物の数は数１０個に減少したが、傷のように見えるものも数個確認され、集光灯による目視検査を実施したところ、異物のスリ跡と思われるスリーク傷が確認された。

比較例２
基板サイズ１２２０ｍｍ×１４００ｍｍ×１３ｍｍｔの合成石英ガラス基板の端面を＃１５０、＃３００、＃８００のダイヤモンドホイールを順次使用して研削し、端面の研削と同時に同種のダイヤモンドホイールを使用して面取りを行い、ナイロンブラシを用いた周知のブラシ研磨により端面、面取り面に鏡面研磨加工を実施した。この際、面取り面の稜線部は円形の曲面が形成されて鏡面化された。

この基板を実施例２に記載した基板ハンドリング装置で把持したところ、面取り面部の接触面積が小さくなったためハンドリング中に基板がずれ動く問題が発生した。

本発明の方法で得られる基板は、表面欠陥の少ない高品位でハンドリング特性に優れたフォトマスク基板が得られるので、液晶ディスプレイ用の大型フォトマスク基板等の用途に有用である。

１：基板表面
２：端面
３：面取り面
４：研磨定盤
５：研磨パッド
６：スラリー供給管
７：基板
８：側面部
９：基板把持部
１０：弾性体

Claims

液晶ディスプレイ製造に使用されるフォトマスク用基板であって、当該基板の側面部を構成する端面、及び２面の面取り面の３面の表面粗さＲａを０．０３μｍ以下とし、且つ、端面と面取り面及び基板面と面取り面とで構成される稜線部に円形の曲面Ｒが形成されていないことを特徴とするフォトマスク用基板。
基板の少なくとも１組の対向する２辺が１０００ｍｍ以上で且つ厚みが１０ｍｍ以上の矩形板状の基板である、請求項１に記載のフォトマスク用基板。