JP4883322B2

JP4883322B2 - 露光用大型合成石英ガラス基板

Info

Publication number: JP4883322B2
Application number: JP2008207935A
Authority: JP
Inventors: 大介草開; 由紀夫柴野
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2008-08-12
Filing date: 2008-08-12
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2023-07-18
Also published as: JP2008280245A

Description

本発明は、液晶パネルの製造等に用いられる露光用大型合成石英ガラス基板に関するものである。

一般的にＴＦＴ液晶パネルは、ＴＦＴ素子が組み込まれているアレイ側基板とカラーフィルターを装着した基板の間に液晶を封入し、電圧をＴＦＴでコントロールして液晶の配向を制御するアクティブ方法が採られている。
アレイ側の製造の際には、大型フォトマスクと呼ばれる回路の描かれた原版を光露光により無アルカリ等のマザーガラスに何層も焼き付けるという方法が採られている。一方、カラーフィルター側も同様に染料含浸法と呼ばれるリソグラフィーを用いた方法で製造されている。

アレイ側、カラーフィルター側のいずれの製造にも大型フォトマスクが必要であり、精度のよい露光を実施するため、これら大型フォトマスクの材料としては線膨張係数の小さい合成石英ガラス基板が主として使用されている。

一方、基板の外周面を面取り機を用いて任意の形状に面取りした場合、製品の表面状態、特に表面の汚れの有無を左右する要因の一つとして外周面部分からの発塵の影響が挙げられる。基板の外周面部分の粗さが粗い状態の場合、外周面に付着した汚れが洗浄では落ちきれず、そこから基板表面に汚れが付着するだけでなく、その汚れを除去するために再洗浄あるいは再研磨が必要となり、歩留まりの悪化を引き起こす。

このような問題解決のために、ＩＣフォトマスク用基板の場合、任意の形状の基板外周面を鏡面化する方法が採られている（特許文献１：特開昭５６−４６２２７号公報参照）。一方、液晶用大型基板の場合、サイズがまちまちであるため、基板取り扱いを機械化することが難しく（表面を触ると欠陥が発生してしまうため）、人手で基板外周面を挟むように持ったりすることが一般に行われている。ＩＣ用フォトマスク基板のように基板外周面を鏡面化した場合は、大型基板の質量が重いこともあり、ハンドリング用手袋と基板間で滑ってしまい、基板を持てないという不具合が生じる。
このため、洗浄中に発塵が少なく、且つハンドリングが可能な大型基板が望まれていた。

特開昭５６−４６２２７号公報

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、洗浄時の基板外周面部からの発塵を抑え、且つ人手でハンドリング可能な露光用大型合成石英ガラス基板を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、基板が濡れた状態で人が把持する際に滑り落ちないような粗さの基準を設けることで、大型基板の把持が可能で、且つ外周面からの汚れの発生を抑制させることができることを知見し、本発明をなすに至ったものである。

従って、本発明は下記の露光用大型合成石英ガラス基板を提供する。
（１）対角長又は直径が５００ｍｍ以上であり、厚さが１〜２０ｍｍである平板状の露光用大型合成石英ガラス基板において、面取り面を有する外周面の面粗さＲａが０．０５〜０．４μｍであると共に、該外周面の面粗さが上記面取り面の面粗さよりも小さいことを特徴とする露光用大型合成石英ガラス基板。
（２）基板外周面の、ハンドリング用手袋と水を介しての静摩擦係数が基板質量（ｋｇ）／２×（０．０２〜０．０３）である（１）記載の露光用大型合成石英ガラス基板。
（３）基板外周面の、ハンドリング用手袋と水を介しての静摩擦係数が０．１〜０．２である（１）記載の露光用大型合成石英ガラス基板。

本発明の露光用大型合成石英ガラス基板によれば、洗浄時に基板外周面部から放出されるパーティクルが大幅に低減するため、大型基板の洗浄歩留まりを向上できる。また、基板のハンドリングが可能なため、ハンドリング設備の導入なしに基板品質向上を行うことができる。

以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の大型基板は、平板状のもので、特に大型合成石英ガラス基板に適用され、フォトマスク基板、ＴＦＴ液晶のアレイ側基板等として好ましい。大きさは、対角長又は直径が５００ｍｍ以上、好ましくは５００〜２,０００ｍｍの寸法を有するものである。なお、この基板の平面形状は、正方形、長方形、円形等であってよい。また、この基板の厚さは１〜２０ｍｍ、特に５〜１２ｍｍであることが好ましい。なお、基板外周面の形状は任意であってよいが、外周面の保持性からは各側面が直線状となる角型平板状、特に四角平板状であるものが好ましい。

本発明の露光用大型合成石英ガラス基板は、その外周面（側面）の面粗さＲａが０．０５〜０．４μｍ、特に０．０５〜０．３μｍである。Ｒａが０．０５μｍ未満であると、基板外周面が滑りやすく、ハンドリングが不可能となり、０．４μｍを超えると、ハンドリングは可能であるが、外周面からの発塵（パーティクル）が多く、基板表面の汚れがひどくなる。

このような露光用大型基板を得る場合は、まず露光用大型基板の外周面の面取りを行う。面取りは通常ダイヤモンド研削で行われており、ダイヤモンド粒径は＃６００〜＃１５００であることが望ましい。

任意の形状に面取り加工した後、ラップ工程を経て、基板外周面の粗さを向上させるために外周面加工をする。外周面加工は、任意の大きさの基板の外周全てを外周面準鏡面加工装置を用いて、例えばブラシ研磨することにより行われる。即ち、ナイロン製のブラシを回転させながら、基板外周部分を任意に横行させて加工する。その後、主面表面に対し最終ポリッシュが施される。なお、基板外周面加工はラップ工程の後でなくとも可能である。

この時、以下の点を考慮することが好ましい。即ち、外周面準鏡面化の次工程で基板を洗浄する際、基板が濡れた状態で基板の外周面のみを人間の手で挟み込んで操作する。濡れた状態の方が外周面は滑りやすい状態となる。手には専用の手袋（ハンドリング用手袋）を装着する。手袋を装着した手で、乾燥又は濡れた基板の外周面のみを持って操作する際に、基板外周面の粗さによっては、特に鏡面に近いと基板を持つ手が滑ってハンドリング操作はできないこととなる。

基板外周面の粗さと手袋を装着した手でのハンドリングの関係が明らかになれば、基板外周面の粗さを外周面準鏡面加工装置でコントロールし、ハンドリング可能な外周面状態を作り出すことが可能である。その外周面状態では基板外周面からの発塵も抑えることができるレベルでもある。

そこで、濡れた状態での基板の外周面のみを手袋装着の手で持つことが可能となる外周面の面粗さ基準を明らかにすべく、基板質量と手袋装着時の濡れた状態で基板外周面保持ができなくなる基板外周面の面粗さとの関係を調べた（図１参照）。具体的には、基板を挟み込むバネと、質量及び外周面粗さＲａが既知の任意の基板の外周面との間にハンドリング用手袋を水を介して装着し、両端のバネに一定の力を加えて、基板を挟み込んだ。そして、基板をそのまま持ち上げて丁度基板が滑り始める時の引き上げ力をバネ式テンショウン計を用いて測定し、上記基板を挟み込む力との比をとって静摩擦係数とした。
なお、図１中の人間の挟み込む力は４．５〜５．０ｋｇとした。
面粗さ（Ｒａ）は触針式表面粗さ計を用いて測定した。この結果より、基板の質量によってほぼ一義的にハンドリング可能な基板外周面粗さが決まることがわかった。この関係を整理すると基板の静摩擦係数は、基板質量／２×（０．０２〜０．０３）になっていることが判明した。なお、図から、任意の基板で質量がわかれば、ハンドリングが可能な基板外周面の面粗さの値を推定することも可能である。

基板が乾燥又は濡れた状態でも、上記表面粗さ以上でハンドリング可能である。なお、濡れた状態での基板外周面の把持においては、静摩擦係数の値はハンドリング用手袋の種類よりも基板外周面の粗さの影響が支配的であることが確認されている。
外周面加工を行い、基板外周面を上記表面粗さにコントロールすれば、任意の基板のハンドリングが可能で、且つ外周面からの発塵を抑えることが可能となる。

また、洗浄中に基板外周面より発生するパーティクルについては、パイレックス（登録商標）槽に大きさ５２０×８００、厚さ１０ｍｍの基板を基板ホルダーと共に浸漬し、３６ｋＨｚ、２００Ｗの超音波を１０分間照射し、パーティクルカウンターで発生するパーティクルを測定した。
その結果を図２に示す。縦軸は基板外周面粗さが０．６μｍのときのパーティクル発生数を１００とした時の相対値を示している。発生パーティクル数は外周面の粗さが粗いほど多く、滑らかになるに従い低減し、Ｒａで０．３μｍ以下にすることでほぼ発生量を抑えることができる。なお、基板ホルダーからの発生パーティクル数は差し引いてある。

以下、本発明について実施例及び比較例を示して具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。

［実施例１］
大きさ５２０×８００ｍｍ、厚さ１０．０ｍｍ、質量９．２ｋｇの合成石英基板を＃１２００のダイヤモンド粒を用いて面取り装置で面取り加工を行い、原料基板を準備した。次いで、ラップ加工、一次ポリッシュ加工を行い、外周面加工を行った。その後、外周面の粗さを触針式粗さ計を用いて測定したところ、Ｒａ＝０．０５μｍであった。
基板の主面表面を最終研磨し、洗浄工程にて手袋を装着した手でハンドリング操作を行った結果、手で持つことは可能であった（推定静摩擦係数０．１２）。なお、手袋の材質はポリ塩化ビニル製、ポリエチレン製のものを使用した。基板は、乾燥又は濡れた状態でも同様にハンドリングできた。洗浄後の基板の清浄度も良好で、パーティクルはほとんど発生しなかった。

［実施例２］
基板の大きさが７００×８００ｍｍ、厚さ８．０ｍｍ、質量９．９ｋｇの合成石英基板を＃８００のダイヤモンド粒を用いて面取り装置で面取り加工を行い、原料基板を準備した。その後、実施例１と同様の加工を行った結果、Ｒａ＝０．０９μｍであった。得られた基板を実施例１と同様にハンドリング操作を行ったところ、同様の結果が得られた（推定静摩擦係数０．１３）。

［実施例３］
基板の大きさが８００×９２０ｍｍ、厚さ１０．０ｍｍ、質量１３．０ｋｇの合成石英基板を＃１２００のダイヤモンド粒を用いて面取り装置で面取り加工を行い、原料基板を準備した。その後、実施例１と同様の加工を行った結果、Ｒａ＝０．１６μｍであった。得られた基板を実施例１と同様にハンドリング操作を行ったところ、同様の結果が得られた（推定摩擦係数０．１６）。

［比較例］
（外周面加工を行わない場合）
基板の大きさが７００×８００ｍｍ、厚さ８．０ｍｍ、質量９．９ｋｇの合成石英基板を＃８００のダイヤモンド粒を用いて面取り装置で面取り加工を行い、原料基板を準備した。次いで、ラップ加工、一次ポリッシュ加工をした後、外周面加工を行わずに外周面の粗さを触針式粗さ計を用いて測定したところ、Ｒａ＝０．５μｍであった。
その後、基板の主面表面を最終研磨し、洗浄工程にて手袋を装着した手でハンドリング操作を行った結果、手で持つことは可能であった（推定静摩擦係数０．２４）。手袋の材質はポリ塩化ビニル製のものを使用した。基板は乾燥又は濡れた状態でも同様にハンドリングできたが、洗浄後の基板の清浄度は悪く、パーティクルは多数発生した。

種々挟み込み力における外周面粗さと静摩擦係数との関係を示すグラフである。外周面粗さとパーティクル数との関係を示すグラフである。

Claims

対角長又は直径が５００ｍｍ以上であり、厚さが１〜２０ｍｍである平板状の露光用大型合成石英ガラス基板において、面取り面を有する外周面の面粗さＲａが０．０５〜０．４μｍであると共に、該外周面の面粗さが上記面取り面の面粗さよりも小さいことを特徴とする露光用大型合成石英ガラス基板。
基板外周面の、ハンドリング用手袋と水を介しての静摩擦係数が基板質量（ｋｇ）／２×（０．０２〜０．０３）である請求項１記載の露光用大型合成石英ガラス基板。
基板外周面の、ハンドリング用手袋と水を介しての静摩擦係数が０．１〜０．２である請求項１記載の露光用大型合成石英ガラス基板。