JP5569000B2 - フォトマスク用ガラス基板生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、表面にキズがある素ガラス状態のガラス基板を、フォトマスクの基材として適用できる品質の素ガラス状態のガラス基板として生成する、フォトマスク用ガラス基板生成方法に関する。

従来、フォトマスクは、ガラス基板の一面にパタン形成のための遮光層等のパタン形成用の積層膜を形成したフォトマスク用のブランクスを用いて、該積層膜をパターニングして、作製されている。
このように作製されたフォトマスクは、使用済の場合、あるいは、作製されたが不良品である場合、前記遮光層等のパタン形成用の積層膜を剥離して、素ガラスの状態にして、これを、フォトマスク用のガラス基板として再生してリサイクル使用することがある。
フォトマスク作製までに不良となった作製工程途中の基板についても、同様に、素ガラスの状態にして、リサイクル使用することがある。
通常、表示装置のパネル作製用の大型のフォトマスクにおいては、素ガラスのガラス基板材質として、合成石英が用いられ、ガラス基板自体が高価であるため、リサイクル使用することが多々ある。

フォトマスクあるいはフォトマスク作製途中の基板を、フォトマスク用の素ガラスのガラス基板として再生してリサイクル使用する際、遮光層等の積層膜を剥離して、素ガラスの状態にするが、積層膜を剥離して、素ガラスの状態にするが、ガラス基板によっては、その表面にキズがついていることがある。
素ガラスのガラス基板の表面にキズがある場合には、従来、表面のキズを取るための２〜３工程以上のポリッシング処理（研磨処理とも言う）を経て、鏡面仕上げとするための最終のポリッシング工程を行ったり、あるいは、キズを取るための２〜３工程以上のポリッシング処理を経て、ラッピング処理を行い、次いで、鏡面仕上げとするための最終のポリッシング工程を行っていた。
このように、従来、リサイクルのためのガラス基板表面のキズ取りに、２〜３工程以上のポリッシング処理を行う方法を採っていた理由は、従来のガラス面を削る研削処理においては、研削を行うことにより、表面粗さＲａが著しく悪化してポリッシングで表面粗さＲａを回復することが難しいためであった。
尚、ここでの表面粗さＲａはＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９８２規格の中心線平均粗さを意味する。
上記キズ取りの２〜３工程以上のポリッシング処理は、通常４時間以上もかかり、生産性の良くないものであり、フォトマスクやフォトマスク作製途中の基板のリサイクルにおいては、リサイクルの生産性の向上が技術的な課題となっていた。

特開２００７−２９００７８号公報 特開２００６−３５３６２号公報

上記のように、従来のフォトマスク作製用の素ガラス（合成石英のガラス基板）のリサイクル処理としては、表面にキズがついている場合、該キズを取るための２〜３工程以上のポリッシング処理（研磨処理とも言う）を行う方法を採っていたが、該２〜３工程以上のポリッシング処理は、通常４時間以上もかかり、生産性の良くないものであり、フォトマスク作用のガラス基板として再生された素ガラスの品質を維持しつつ、生産性を向上することが求められていた。
本発明は、これに対応するもので、表面にキズがある素ガラス状態のガラス基板を、フォトマスクの基材として適用できる品質の素ガラス状態のガラス基板として生成する、フォトマスク用ガラス基板生成方法を提供しようとするもので、特に、フォトマスクやフォトマスク作製途中の基板におけるガラス基板の表面にキズがある場合において、フォトマスク作製用の素ガラス状態のガラス基板として再生する際に、再生された素ガラスの品質を維持しつつ、生産性を向上することができる、フォトマスク用ガラス基板再生方法を提供しようとするものです。

本発明のフォトマスク用ガラス基板生成方法は、表面にキズがある素ガラス状態のガラス基板を、フォトマスクの基材として適用できる素ガラス状態のガラス基板として生成する、フォトマスク用ガラス基板生成方法であって、フォトマスクやフォトマスク作製途中の基板を素ガラス状態のガラス基板とした後に、順に、（ａ）前記表面のキズの深さを測定する工程と、（ｂ）縦軸ロータリー研削加工方法により、キズを取るための全面研削を行う研削工程と、（ｃ）鏡面仕上げとするためのポリッシング工程とを、行うものであり、且つ、前記縦軸ロータリー研削加工方法による、前記研削工程は、切込速度（研削速度）と該速度における研削量とを変えて、２〜３段階に分けて、順に切込速度を下げて行い、キズを除去し、表面粗さＲａを１０ｎｍ以下、且つ、４ｎｍより大とするもので、前記ポリッシング工程は、１段階の仕上げのポリッシングで、表面粗さＲａが４ｎｍ以下の鏡面を得るものであることを特徴とするものである。
そして、上記のフォトマスク用のガラス基板生成方法であって、前記縦軸ロータリー研削加工方法は、ダイヤモンドの粒子を固めた砥石で研削するものであり、被研削物であるガラス基板を支持台上に載置、固定し、砥石を被研削物の上側にして、前記砥石を回転させながら、且つ、ガラス基板の支持台を回転させながら、研削するものであることを特徴とするものであり、前記砥石は、６００番〜３０００番のダイヤモンドの粒子を用いて固めた砥石であることを特徴とするものである。
また、上記いずれかのフォトマスク用のガラス基板生成方法であって、前記素ガラス状態のガラス基板は、フォトマスクやフォトマスク作製途中の基板の表面に配設されている積層膜が除去されたものであることを特徴とするものである。
尚、ここでの表面粗さＲａはＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９８２規格の中心線平均粗さを意味する。

（作用）
本発明のフォトマスク用ガラス基板再生方法は、このような構成にすることにより、表面にキズがある素ガラス状態のガラス基板を、フォトマスクの基材として適用できる品質の素ガラス状態のガラス基板として生成する、フォトマスク用ガラス基板生成方法の提供を可能にしている。
特に、フォトマスクやフォトマスク作製途中の基板におけるガラス基板の表面にキズがある場合において、素ガラス状態のガラス基板としてフォトマスク作製用のガラス基板に再生する際に、フォトマスクの基材として適用できる品質を維持しつつ、再生の生産性を向上することができる、フォトマスク用ガラス基板再生方法の提供を可能としている。
具体的は、フォトマスクやフォトマスク作製途中の基板を素ガラス状態のガラス基板とした後に、順に、（ａ）前記表面のキズの深さを測定する工程と、（ｂ）縦軸ロータリー研削加工方法により、キズを取るための全面研削を行う研削工程と、（ｃ）鏡面仕上げとするためのポリッシング工程とを、行うものであり、且つ、前記縦軸ロータリー研削加工方法による、前記研削工程は、切込速度（研削速度）と該速度における研削量とを変えて、２〜３段階に分けて、順に切込速度を下げて行い、キズを除去し、表面粗さＲａを１０ｎｍ以下、且つ、４ｎｍより大とするもので、前記ポリッシング工程は、１段階の仕上げのポリッシングで、表面粗さＲａが４ｎｍ以下の鏡面を得るものであることにより、これを達成している。

縦軸ロータリー研削加工方法としては、ダイヤモンドの粒子を固めた砥石で研削するものであり、被研削物であるガラス基板を支持台上に載置、固定し、砥石を被研削物の上側にして、前記砥石を回転させながら、且つ、ガラス基板の支持台を回転させながら、研削するものが挙げら、前記砥石としては、６００番〜３０００番のダイヤモンドの粒子用いて固めた砥石が挙げられる。
尚、６００番未満の場合には、ダイヤモンド粒子径が大きく、表面粗さが粗くなり、鏡面へのポリッシングが困難かつ、ポリッシュ時間がかかり過ぎ、また、３０００番までが実用としてあるがそれより大きい番は実用的ではないため、ここでは、砥石として、６００番〜３０００番のダイヤモンドの粒子を用いたものを用いる。
特に、前記素ガラス状態のガラス基板としては、フォトマスクやフォトマスク作製途中の基板の表面に配設されている積層膜が除去されたものである場合には、有効である。

詳しくは、本発明は、縦軸ロータリー研削加工方法を用いて、研削のみにより、予め深さが把握されたガラス基板表面のキズの深さ以上研削するとともに、研削の条件によっては、表面粗さＲａを１０ｎｍ以下にすることができること、且つ、ガラス基板の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下の場合には、フォトマスク用のガラス基板としての表面（鏡面）に仕上げる研磨を行う仕上げのポリッシング研磨のみで、短時間で、鏡面で且つ研削跡が投光機による検査にても研削跡がみえないフォトマスク用のガラス基板として適用できる表面品質にできることから、見い出したものです。
具体的には、縦軸ロータリー研削加工方法により、切込速度（研削速度）と該速度における研削量とを変えて、２〜３段階に分けて、順に切込速度を下げて行い、キズを除去し、表面粗さＲａを１０ｎｍ以下とした、詳しくは、表面粗さＲａを１０ｎｍ以下、且つ、４ｎｍより大とした、研削後の基板に対して、1 時間当たり１〜２μｍの研磨レートのポリッシングを行えば、３０〜６０分でフォトマスク用としての表面品質にできる。

本発明は、このように、表面にキズがある素ガラス状態のガラス基板を、フォトマスクの基材として適用できる品質の素ガラス状態のガラス基板として生成する、フォトマスク用ガラス基板生成方法の提供を可能にした。
特に、フォトマスクやフォトマスク作製途中の基板におけるガラス基板の表面にキズがある場合において、素ガラス状態のガラス基板としてフォトマスク作製用のガラス基板に再生する際、フォトマスクの基材として適用できる品質を維持しつつ、再生の生産性を向上することができる、フォトマスク用ガラス基板の再生方法の提供を可能とした。

本発明のフォトマスク用ガラス基板生成方法の実施の形態の１例の処理フローを示した図である。 図２（ａ）は研削処理加工の概略断面図で、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ１−Ａ２からみた図である。

先ず、本発明のフォトマスク用ガラス基板生成方法の実施形態の１例を、図１に基づいて説明する。
尚、図１中、Ｓ１１〜Ｓ１８は処理ステップを示している。
本例のフォトマスク用ガラス基板生成方法は、フォトマスクやフォトマスク作製途中の基板におけるガラス基板の表面にキズがある場合において、フォトマスクの基材として適用できる品質を維持して素ガラス状態のガラス基板としてフォトマスク作製用のガラス基板に再生するフォトマスク用ガラス基板生成方法で、且つ、再生の生産性を向上することができるフォトマスク用ガラス基板生成方法であり、フォトマスクやフォトマスク作製途中の基板を素ガラス状態のガラス基板とした後に、順に、（ａ）前記表面のキズの深さを測定する工程と、（ｂ）縦軸ロータリー研削加工方法により、キズを取るための全面研削を行う研削工程と、（ｃ）鏡面仕上げとするためのポリッシング工程とを、行うものである。

先ず、フォトマスクまたはフォトマスク作製途中の基板を、素ガラス状態のガラス基板にする。（Ｓ１１〜Ｓ１２）
例えば、フォトマスクの場合は、遮光層等の積層膜を剥離、洗浄し、必要に応じて、洗浄処理を行い、また、フォトマスク作製途中の基板については、レジスト除去、洗浄などの必要な処理を行い、更に、遮光層等の積層膜を剥離、洗浄し、必要に応じて、洗浄処理を行い、素ガラス状態のガラス基板にする。
通常、フォトマスクの積層膜の剥離は、フォトマスク作製の際のエッチング液で行い、また、レジスト除去は所定の剥離液にて行う。

次に、このようにして得られた素ガラス状態になったガラス基板について、その表面にキズが有るか否かを検査する。（Ｓ１３）
キズがない場合には、従来通り、ポリッシング処理を１回以上行い、フォトマスクに適用できる品質にする。（Ｓ１９）
表面にキズがある場合は、キズの深さを変位センサー等を用いて測定しておく。（Ｓ１４）
変位センサーとしては、例えば、キーエンス社製の変位センサー（ＬＴ９０１０Ｍ）等が用いられる。

次いで、測定されたキズの深さに対応して、縦軸ロータリー研削加工方法により、切込速度（研削速度）と該速度における研削量とを変えて、２〜３段階に分けて、順に切込速度を下げて全面に研削を行い、キズを除去し、且つ、表面粗さＲａを１０ｎｍ以下にする。（Ｓ１５）
研削量の測定は、例えば、マイクロメータにて行うことができる。
切込速度が遅くなるに従い、表面粗さＲａは小さくなる。
ここでは、図２に研削処理の概略断面を示す、鉛直方向の軸である回転軸３２を中心として、砥石３１を回転させて、水平に配された固定台２０上に載置された固定されたガラス基板１０の一面を研削する縦軸ロータリー研削加工方法により研削処理を行う。
図２（ａ）に示すように、研削ヘッド３０の下側に砥石３１が付けられており、支持部３３は砥石３１をつけた研削ヘッド３０を支持し回転軸３２を中心として回転する。
砥石３１は軸３２を軸として、支持部３３に支持され回転されるため、その軌跡の領域は、図２（ｂ）に示す、研削領域３１Ａのようになる。
尚、図２（ｂ）では、分かり易くするため便宜的に、固定台２０やガラス基板１０を静止した状態で示しているが、研削時には、ガラス基板１０を載置して固定した固定台２０は軸２１を中心として回転する。
研削ヘッド３０の砥石３１は、軸３２を中心とする円の外周から所定幅で、複数配設されている。
また、固定台２０は鉛直方向の軸である軸２１を中心に回転するようになっている。
ここでは、砥石として、６００番〜３０００番のダイヤモンドの粒子を固めた砥石を用いており、水をかけながら該砥石にて研削する。
尚、６００番未満の場合には、ダイヤモンド粒子径が大きく、表面粗さが粗くなり、鏡面へのポリッシングが困難かつ、ポリッシュ時間がかかり過ぎ、また、３０００番までが実用としてあるがそれより大きい番は実用的ではないため、ここでは、砥石として、６００番〜３０００番のダイヤモンドの粒子を用いたものを用いる。
固定台２０へのガラス基板１０の固定は、ここでは、ガラス基板１０の四辺に沿い、ガラス基板１０よりも薄いＳＵＳ板２２を配し、且つ、ＳＵＳ板２２を電磁チャックにて固定して、ガラス基板を固定台２０に固定している。

ここでは、研削は、研削速度（切込速度）を１〜２段階的に分けて、順に切込速度を下げて行うが、例えば、研削速度が１０μｍ／分、５μｍ／分のものを、それぞれ、粗研削、精研削として、研削条件を、その研削速度により、速い順から粗研削、精研削の２段階に分けて行う。
各研削速度これに限定はされない。
粗研削、精研削の２段階、あるいは、中研削、精研削の２段階に分けて行っても良い。 上記の粗研削、中研削、精研削の研削速度は、研削により求める研削量や表面粗さＲａにより適宜選ぶことが好ましい。
研削速度が速い場合の方が、遅い場合に比べて、表面粗さＲａが大きくなるが、ダイヤモンドの番手に最適な切り込み速度を選べばよく、必ずしも精研削は必要とはしないが、Ｒａを１０ｎｍ以下とするためには、精研削を入れる方が好ましい。
ガラス基板の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下の場合には、フォトマスク用のガラス基板としての表面（鏡面）に仕上げる研磨を行う仕上げのポリッシング研磨のみで、比較的短時間で、鏡面で且つ研削跡が投光機による検査にても研削跡がみえないフォトマスク用のガラス基板として適用できる表面品質にできるが、後続する仕上げのポリッシングの作業性の面からは、最後の段階の研削で、ガラス基板の表面粗さＲａを６ｎｍ以下としておくことが好ましい。

次に、上記研削により、ガラス基板の表面のキズ取りが完了し、表面粗さＲａが１０ｎｍ以下となった後、表面をさらに仕上げのポリッシングを行い、後に投光機（１２万Ｌｘ以上）による目視検査にて行う。（Ｓ１６〜Ｓ１７）
仕上げのポリッシングは、時間あたり１μｍ〜２μｍの研磨速度で行う。
２μｍ／時間より速い場合には、ハキメと呼ばれる研磨の目が発生しやすく、また、１μｍ／時間より遅い場合には、フォトマスク適用可能の品質を得るまでに時間がかかりすぎる。
通常、表面粗さＲａが４μｍ以下で鏡面で研削跡が見えなくなる。
このようにすることにより、研削時間を短縮でき、表面粗さ（Ｒａ）の品質面の良い加工ができる。（Ｓ１８）

ここで、研削後の基板の表面粗さＲａ状態とポリッシング処理との関係を、研磨スピード、研磨時間をパラメータとして、表面粗さＲａについて調べた結果を、表１に示します。
また、処理対象の基板を得るため研削処理条件を表２に示します。
先ず、Ｎｏ１〜Ｎｏ４の基板を処理対象として調べた。
表１からは、表面粗さＲａが４１ｎｍのＮｏ１基板を研磨スピード５μｍ／時間で処理した場合には、また更に続けてトータルで４０分研磨しても表面粗さＲａが１３ｎｍしかならないことが分かる。
また、表１からは、表面粗さＲａが３１ｎｍのＮｏ２基板を研磨スピード５μｍ／時間で処理した場合には、２０分研磨してＲａを６ｎｍまで下げることはできるが、研磨スピード５μｍ／時間で研磨を続けてトータルで４０分としてもＲａを６ｎｍより良くすることができないことが分かる。
また、表１からは、表面粗さＲａが３９ｎｍのＮｏ３基板を研磨スピード１μｍ／時間で処理した場合には、３０分研磨してＲａが２３ｎｍまでしか、また更に続けてトータルで６０分研磨してもＲａが１５ｎｍまでしか下げることができないことが分かる。
また、表１からは、表面粗さＲａが６ｎｍのＮｏ４基板を研磨スピード１μｍ／時間で処理した場合には、３０分研磨してＲａを４ｎｍに、また更に続けてトータルで６０分研磨してＲａを３ｎｍに下げることができることが分かる。
このため、本願発明者は、Ｎｏ４基板の処理に着目して、更に、研削後のＲａが１２ｎｍ、１０ｎｍ、８ｎｍの基板Ｎｏ５〜Ｎｏ７を処理対象として、表面粗さＲａ状態とポリッシング処理との関係を調べたが、表１に示すように、Ｎｏ６、Ｎｏ７については、研磨時間６０分でＲａを４ｎｍ以下までに下げられることが分かった。
これより、研削時間とポリッシング時間とのトータル時間を実用レベルとするためには、研削後のＲａを１０ｎｍ以下、好ましくは、６ｎｍ以下に抑えることが必要とした。
尚、先にも述べたが、通常、表面粗さＲａが４μｍ以下で鏡面で、且つ、研削跡が見えなくなる。

尚、表２において、Ｎｏ４〜Ｎｏ７の処理基板については、それぞれ、研削処理条件を２段にして示してあるが、これは、上段の第一の研削条件で研削を行い、次いで下段の第２の研削条件で研削を行ったことを示している。

上記例は、処理対処の基板を遮光層等の積層膜を配している基板を、フォトマスクとして適用できる素ガラス状態の品質のガラス基板に再生して生成するものであるが、新たに、フォトマスクとして適用できる素ガラス状態の品質のガラス基板を生成する場合においても適用できることは言うまでもない。

［実施例］
次いで、実施例を挙げて、本発明のフォトマスク用ガラス基板生成方法を更に説明する。
（実施例１）
実施例１は、上記本発明のフォトマスク用ガラス基板生成方法の実施の形態例にてフォトマスク用ガラス基板を再生したものです。
フォトマスクから積層膜を剥離した、ガラス基板のサイズ４４０ｍｍ×５２０ｍｍ×５ｍｍの素ガラス状態のガラス基板を用いて、実施の形態例と同様にして、図２のようにして、順に、第１の研削速度１０μｍ／分で５分、第２の研削速度５μｍ／分で１分の２段階で研削処理を行い、研削後のガラス基板（表１、表２の基板Ｎｏ４に相当）を得た。
実施例１では、研削処理前のガラス基板のキズの深さは、キーエンス社製の変位センサー（ＬＴ９０１０Ｍ）にて、７μｍと測定されたが、第１の研削条件の研削速度１０μｍ／分で研削量２８μｍ研削してキズを消し、更に、第２の研削条件の研削速度６μｍ／分で研削量２μｍ研削して、研削後に表面粗さＲａは６ｎｍとした。
研削後、目視検査においては研削加工で生じる砥石の軌跡である筋が見られた。
次いで、研削後の基板に対して、１μｍ／時間の研磨速度で６０分ポリッシングを行い、砥石の軌跡である筋を消失させ、フォトマスクに適用できる品質の素ガラス状態の基板を得た。
尚、キズや、研削の軌跡の確認を投光機（１２万ＬＸ以上）を用いて外観検査を目視にて行った。

１０ ガラス基板
２０ 固定台
２１ 軸
２２ ＳＵＳ板
３０ 研削ヘッド
３１ 砥石
３１Ａ 研削領域
３２ 軸
３３ 支持部

Claims (4)

1. 表面にキズがある素ガラス状態のガラス基板を、フォトマスクの基材として適用できる素ガラス状態のガラス基板として生成する、フォトマスク用ガラス基板生成方法であって、フォトマスクやフォトマスク作製途中の基板を素ガラス状態のガラス基板とした後に、順に、（ａ）前記表面のキズの深さを測定する工程と、（ｂ）縦軸ロータリー研削加工方法により、キズを取るための全面研削を行う研削工程と、（ｃ）鏡面仕上げとするためのポリッシング工程とを、行うものであり、且つ、前記縦軸ロータリー研削加工方法による、前記研削工程は、切込速度（研削速度）と該速度における研削量とを変えて、２〜３段階に分けて、順に切込速度を下げて行い、キズを除去し、表面粗さＲａを１０ｎｍ以下、且つ、４ｎｍより大とするもので、前記ポリッシング工程は、１段階の仕上げのポリッシングで、表面粗さＲａが４ｎｍ以下の鏡面を得るものであることを特徴とするフォトマスク用ガラス基板生成方法。
2. 請求項１に記載のフォトマスク用のガラス基板生成方法であって、前記縦軸ロータリー研削加工方法は、ダイヤモンドの粒子を固めた砥石で研削するものであり、被研削物であるガラス基板を支持台上に載置、固定し、砥石を被研削物の上側にして、前記砥石を回転させながら、且つ、ガラス基板の支持台を回転させながら、研削するものであることを特徴とするフォトマスク用ガラス基板再生方法。
3. 請求項２に記載のフォトマスク用のガラス基板生成方法であって、前記砥石は、６００番〜３０００番のダイヤモンドの粒子を用いて固めた砥石であることを特徴とするフォトマスク用ガラス基板再生方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載のフォトマスク用のガラス基板生成方法であって、前記素ガラス状態のガラス基板は、フォトマスクやフォトマスク作製途中の基板の表面に配設されている積層膜が除去されたものであることを特徴とするフォトマスク用のガラス基板生成方法。

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