JP7320378B2 - マスク基板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＦＰＤ等に用いられる大面積のマスク基板およびその製造方法に係る。より詳細には、基板位置を精度よく検出することが可能であり、かつ、パーティクルの発生を抑制できる、マスク基板およびその製造方法に関する。

フラットパネルディスプレイ（以下、Flat Panel Display：ＦＰＤ）とは、筐体が板状で画面が平面になっておるディスプレイ機器の総称である。ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）や、プラズマディスプレイ（Plasma Display Panel）、有機ＥＬディスプレイ（Organic ElectroLuminescence Display：ＯＥＬＤ）などが挙げられる。開発当初のＦＰＤは、画面のサイズが小さいものであったが、開発が進むにつれて、近年は大画面化が求められている。

ＦＰＤの製造現場においては、そのデバイスの回路パターンをレジストが塗布されたガラスプレートなどの感光基板上に露光転写するリソグラフィ工程が行われる。このようなリソグラフィ工程では、マスク基板に形成された回路パターン像を縮小投影光学系などを介して感光基板上に投影露光する操作が行われる。このような操作を行う場合、ＦＰＤに使用される透光性基板は、その保持具と接触する状況が発生する（特許文献１）。

このような透光性基板は、図７に示すような外形構造を備えている。図７（ａ）は透光性基板の全体を示す斜視図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に二点鎖線で示す領域の部分拡大図である。透光性基板５０の外面は、一方の主面５１ａ、他方の主面５１ｂ、４つの側面Ｔ５２から構成される。側面５２は、両主面と略垂直をなす端面Ｔ、この端面Ｔと一方の主面５１ａとに接続される第一Ｃ端面Ｃ５１、および、この端面Ｔと他方の主面５１ｂとに接続される第二Ｃ端面Ｃ５２、から構成される。側面５２が、上述した保持具と接触する部位に相当する。このため、側面が鏡面化されていない透光性基板では、側面に付着していたパーティクルが、洗浄時に両主面へ回り込み、両主面におけるパーティクルの発生源となっていることを、本発明者らは見いだした。

しかしながら、側面に鏡面加工を施した場合には、マスク基板を加工した後、転写を行う際に、基板の側面（特に、端面Ｔ）に対してレーザ光を照射し、基板を検出する装置では、センサーが基板（の位置）を正確に検出できず、基板の搬送不良などトラブルが発生する原因となっていた。

透光性基板を容易かつ確実に所定位置に配置することを可能とする透光性基板の位置決め方法、位置決め装置が開示されている（特許文献２）。この位置決め装置では、共通のレーザ光源から出射されたレーザ光を光路分離素子により２つのレーザ光束に分離して基板の２つの角部分が位置すべき場所に向けて出射する。２つの角部分の端面は磨ガラス状にあるため、光散乱性を備えている。このため、２つの角部分が所定位置に到来すると、２つの角部分が光るので、２つの角部分が所定位置に到来したことを監視できる、という位置決め方法が記載されている。

この位置決め方法は、画面サイズが小さい基板には好適ではあっても、大画面化に対応する画面サイズの大きな基板には柔軟に対応することが困難であった。共通のレーザ光源から出射されたレーザ光を光路分離素子により２つのレーザ光束に分離して基板の２つの角部分が位置すべき場所に向けて出射するには、大がかりな光路の構成を要するため、製造現場には大きなフットプリントが必要となるため、改善策の開発が求められていた。

したがって、洗浄工程において、基板の側面に付着していたパーティクルが基板の主面（表面や裏面）に回り込み、フォトマスクブランクやフォトマスクの製造工程における、欠陥発生のリスクを抑制することが可能なマスク基板およびその製造方法の開発が期待されていた。その際に、基板位置を精度よく検出することが可能なマスク基板であることが望ましい。

特開平９－１７１２４６号公報 特開２００７－１５６３４５号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、基板位置を精度よく検出することが可能であり、かつ、パーティクルの発生を抑制できる、マスク基板およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載のマスク基板は、透光性の矩形状平板からなり、かつ、一方の主面、他方の主面、および４つの側面からなる表面を有するマスク基板であって、前記側面は、前記主面の両方に対して略垂直をなすＴ端面と、前記Ｔ端面および前記一方の主面の間に位置し、該Ｔ端面および該一方の主面に対して所望の角度で傾斜してなる第一Ｃ端面と、前記Ｔ端面および前記他方の主面の間に位置し、該Ｔ端面および該他方の主面に対して所望の角度で傾斜してなる第二Ｃ端面とから構成されており、前記Ｔ端面は、局所的に粗面化された表面面を有する領域αと、該領域αを取り囲み、かつ、該領域αに比べて粗さの小さな表面を有する領域βとからなり、前記Ｔ端面の少なくとも一つが、複数の前記領域αを備え、かつ、互いに離間して配置されていることを特徴とする。

本発明の請求項２に記載のマスク基板は、請求項１において、前記領域αの表面粗さをＲ１（研削面）と前記領域βの表面粗さをＲ２（研磨面）と定義した場合、前記Ｔ端面が、Ｒ１＞Ｒ２ を満たす関係にあることを特徴とする。

本発明の請求項３に記載のマスク基板は、請求項２において、前記第一Ｃ端面の表面粗さをＲｃ１、前記第二Ｃ端面の表面粗さをＲｃ２と定義した場合、前記Ｒ１に対して、Ｒ１＞Ｒｃ１、かつ、Ｒ１＞Ｒｃ２ を満たす関係にあることを特徴とする。

本発明の請求項４に記載のマスク基板は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、前記領域αが外部からマスク基板に照射されたセンサー光に対する検出部として機能することを特徴とする。

本発明の請求項５に記載のマスク基板の製造方法は、透光性の矩形状平板からなり、かつ、一方の主面、他方の主面、および４つの側面からなる表面を有するマスク基板の製造方法であって、前記主面の両方に対して略垂直をなすＴ端面の表面を加工する工程を含み、前記工程は、局所的に粗面化された表面を有する領域αと、該領域αを取り囲み、かつ、該領域αに比べて粗さの小さな表面を有する領域βと作り分けるために、前もって前記領域αを形成した後、前記領域αのうち特定の領域をマスキングした状態で前記領域αを研磨することにより前記マスキングされた特定の領域に前記領域βを形成する、ことを特徴とする。

本発明に係るマスク基板は、透光性の矩形状平板からなり、かつ、一方の主面、他方の主面、および４つの側面からなる表面を有する。
前記側面は、前記主面の両方に対して略垂直をなすＴ端面を備え、前記Ｔ端面は、局所的に粗面化された表面を有する領域αと、該領域αを取り囲み、かつ、該領域αに比べて粗さの小さな表面を有する領域βとからなる。
すなわち、Ｔ端面の大部分の領域は、粗さの小さな表面を有する領域βからなり、かつ、この領域β内に局所的に粗面化された表面を有する領域αが存在する。
これにより、本発明のマスク基板は、Ｔ端面の大部分の領域を発生源とするパーティクルの発生を抑制できる。また、領域β内に局所的に粗面化された表面を有する領域αは、この領域αにレーザ光を照射した際に十分な反射光が得られるので、基板位置を精度よく検出することが可能となる。
よって、本発明は、基板位置を精度よく検出することが可能であり、かつ、パーティクルの発生を抑制できるマスク基板をもたらす。

本発明に係る製造方法は、透光性の矩形状平板からなり、かつ、一方の主面、他方の主面、および４つの側面からなる表面を有するマスク基板の製造方法である。
前記主面の両方に対して略垂直をなすＴ端面の表面を加工する工程を含み、前記工程は、局所的に粗面化された表面を有する領域αと、該領域αを取り囲み、かつ、該領域αに比べて粗さの小さな表面を有する領域βと作り分けるために、前もって前記領域αを形成した後、前記領域αのうち特定の領域をマスキングした状態で前記領域αを研磨することにより前記マスキングされた特定の領域に前記領域βを形成する。
これにより、上述した本発明に係るマスク基板を、基板サイズに依存せず作製することができる。すなわち、本発明（マスク基板の製造方法）は、基板位置を精度よく検出することが可能であり、かつ、パーティクルの発生を抑制できるマスク基板を、大面積化に対応可能な基板サイズにおいても、安定して作製することに寄与する。

第一実施形態に係るマスク基板の模式図。 図１のマスク基板に対するレーザ光を照射した状態を示す模式図。 図１のマスク基板の製造方法を示すフローチャート。 図１のマスク基板の端面を加工している状態を示す模式図。 第一実施形態の変形例に係るマスク基板の模式図。 図５のマスク基板の製造方法を示すフローチャート。 従来のマスク基板の模式図。

（第一実施形態）
以下、本発明に係るマスク基板およびその製造方法の一実施形態を、図１～図４の図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るマスク基板の模式図である。図２は、図１のマスク基板に対するレーザ光を照射した状態を示す模式図である。図３は、図１のマスク基板の製造方法を示すフローチャートである。図４は、図１のマスク基板の端面を加工している状態を示す模式図である。

図１は、図１（ａ）～図１（ｃ）に示す３つの図面から構成されている。図１（ａ）はマスク基板の斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の二点鎖線からなるサークル部分を拡大して示す斜視図である。図１（ｃ）は図１（ａ）のマスク基板を上方から見た平面図である。
本実施形態のマスク基板１０は透光性の矩形状平板からなる。このマスク基板１０は、一方の主面１１ａ、他方の主面１１ｂ、および４つの側面１２［図１（ａ）では、Ｔとも表示］からなる表面を有する。

上記４つの側面１２は各々、前記主面の両方１１ａ、１１ｂに対して略垂直をなすＴ端面［図１（ｂ）では、Ｔと表示］と、前記Ｔ端面および一方の主面１１ａの間に位置し、Ｔ端面および一方の主面１１ａに対して所望の角度で傾斜してなる第一Ｃ端面Ｃ１１と、前記Ｔ端面および他方の主面１１ｂの間に位置し、Ｔ端面および他方の主面１１ｂに対して所望の角度で傾斜してなる第二Ｃ端面Ｃ１２とから構成されている。

側面１２を構成するＴ端面は、局所的に粗面化された表面を有する領域α［図１（ｃ）では、Ｒ１～Ｒ８（Ｒ）と表示］と、領域αを取り囲み、かつ、領域αに比べて粗さの小さな表面を有する領域β［図１（ｃ）では、Ｒを除くＴ（１２）と表示］とからなる。

前記領域αの表面粗さをＲ１（研削面）と前記領域βの表面粗さをＲ２（研磨面）と定義した場合、前記Ｔ端面が、Ｒ１＞Ｒ２ を満たす関係とすることが好ましい。たとえば、領域αの表面粗さＲ１＝０．２５～０．４μｍ、領域βの表面粗さＲ２＝０．０３～０．１μｍ、の範囲が挙げられる。その結果、後述するように、領域αの透過率と反射率に対して、領域βの透過率と反射率を明確に区別することが可能となる。
これにより、領域β内に局所的に粗面化された表面を有する領域αが存在し、この領域αにレーザ光を照射することにより十分な反射光が得られるので、基板位置を精度よく検出することが可能となる。
また、前記Ｔ端面における大部分の面積を占める領域βが、表面粗さＲ２の小さな研磨面から構成されることにより、前記Ｔ端面から生じる（Ｔ端面に起因する）パーティクルの発生を抑制する効果も得られる。

また、前記第一Ｃ端面の表面粗さをＲｃ１、前記第二Ｃ端面の表面粗さをＲｃ２と定義した場合、前記Ｒ１に対して、Ｒ１＞Ｒｃ１、かつ、Ｒ１＞Ｒｃ２ を満たす関係にあることが好ましい。たとえば、領域αの表面粗さＲ１＝０．２５～０．４μｍ、第一Ｃ端面の表面粗さＲｃ１＝０．０３～０．１μｍ、第二Ｃ端面の表面粗さＲｃ２＝０．０３～０．１μｍ、の範囲が挙げられる。その結果、後述するように、第一Ｃ端面や第二Ｃ端面から生じる（第一Ｃ端面や第二Ｃ端面に起因する）パーティクルの発生を抑制する効果が得られる。

図１（ｃ）や図２に示すように、前記Ｔ端面の少なくとも一つが、複数の前記領域αを備え、かつ、互いに離間して配置されている構成が好ましい。図２において下方に位置するＴ端面（１２）は、領域β内に局所的に粗面化された表面を有する領域αが３つ存在する構成例である。ここで、３つの領域αとは、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３（Ｒ）である。このようなＲ１、Ｒ２、Ｒ３（Ｒ）に対して、個別に配置したセンサーＳ１、Ｓ２、Ｓ３から各々、レーザ光Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を出射する。これにより、３つの領域α［Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３（Ｒ）］から各々、反射光を得ることができる。本発明のマスク基板におけるＴ端面と、各センサーＳ１、Ｓ２、Ｓ３との離間距離に制限はない。すなわち、極めて近接する位置に、両者（マスク基板とセンサー）を配置することができるので、フットプリントの小さな構成を構築することができる。

図１（ｃ）や図２は、下方に位置するＴ端面（１２）には、領域β内に局所的に粗面化された表面を有する領域αが３つ存在し、左右に位置するＴ端面（１２）には、領域β内に局所的に粗面化された表面を有する領域αが各々２つ（Ｒ４とＲ５、Ｒ７とＲ８）存在しており、さらに上方に位置するＴ端面（１２）には、領域β内に局所的に粗面化された表面を有する領域αが１つ存在している構成例である。図１（ｃ）や図２は一例であり、それぞれのＴ端面（１２）に配置する領域αの個数には制限はない。マスク基板のサイズに応じて、領域αの適正な個数や、１つのＴ端面（１２）における領域αの配置は、自由に選択することが可能である。

本発明のマスク基板においては、前記領域αは、基板の外部からマスク基板に照射されたセンサー光に対する検出部として機能する。上述した通り、Ｔ端面は、領域α（表面粗さＲ１の研削面）と領域β（表面粗さＲ２の研磨面））から構成されており、Ｒ１＞Ｒ２の関係を満たしている。ゆえに、領域β内に局所的に配置された領域αに対してセンサー光を照射した場合、領域αは、基板の外部からマスク基板に照射されたセンサー光に対する検出部として機能することができる。すなわち、何か特別の部材を設けることなく、両者（領域α、領域β）の表面粗さを異ならせることによって、センサー光に対する検出部として機能が発揮される。よって、この検出部は、洗浄工程の前後においても、長期安定性に優れている。したがって、本発明は、信頼性に優れたマスク基板をもたらす。

図３は、上述した図１のマスク基板の製造方法を示すフローチャートである。以下に示す工程Ｓ１１～Ｓ１７を順に実施した。
（Ｓ１１）加工する前の基板として、ガラス基板（サイズ：短辺１２２０×長辺１４００×板厚１３ｔ［ｍｍ］）を準備した。
（Ｓ１２）工程Ｓ１１で用意したガラス基板（図１における符号１０）に対して、ダイヤ砥石を用いて外形加工を行った。
（Ｓ１３）工程Ｓ１２を経たガラス基板の主表面（図１における符号１１ａ、１１ｂ）に対して、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）の砥粒を用いてラップ加工を行った。
（Ｓ１４）工程Ｓ１３を経たガラス基板のＴ端部において、後にセンサー検出部として機能する領域αにマスキングを貼付した。マスキングとしては、公知のスパッタリング法により成膜した金属クロム膜を用いた。Ｔ端部は、領域βのみ露呈された状態とした。
（Ｓ１５）工程Ｓ１４を経たガラス基板のＴ端部に対して、酸化セリウム（ＣｅＯ２）の砥粒と、研磨ブラシまたは研磨パッドを用いて端面研磨を行った。これにより、Ｔ端部は、領域βのみ研磨され、領域αは研磨前の状態（ラップ加工された状態）を維持した。
（Ｓ１６）工程Ｓ１５を経たガラス基板のＴ端部からマスキングを除去した。これにより、領域αの表面粗さＲ１（研削面）と領域βの表面粗さＲ２（研磨面）は、Ｔ端面において、Ｒ１＞Ｒ２ を満たす関係とした。
（Ｓ１７）工程Ｓ１６を経たガラス基板の主表面（図１における符号１１ａ、１１ｂ）に対して、酸化セリウム（ＣｅＯ２）の砥粒と研磨パッドを用いて研磨を行った。

図４は、図１のマスク基板の端面を加工している状態を示す模式図であり、上述した工程Ｓ１５の端面研磨の状態を表している。図４において、符号Ｊ１、Ｊ２は研磨パッドを備えた回転軸を表している。符号Ｋ１、Ｋ２は各回転軸の回転方向であり、符号Ｌ１、Ｌ２は各回転軸の移動方向である。
マスク基板１０において対向する位置にある２つの側面１２［図４では、Ｔとも表示］に、研磨パッドを接触させて、回転および移動を行うことにより、端面研磨が行われる。その際、端面研磨が行われる、端面と研磨パッドの接触部付近に、酸化セリウム（ＣｅＯ２）の砥粒（不図示）が供給される。これにより、上述した工程Ｓ１５が実施される。

工程Ｓ１５を経たガラス基板は、洗浄処理が施される。洗浄処理は、スピン洗浄法を用いた。具体的には、硝酸第二セリウムアンモニウム［Ｃｅ（ＮＯ_３）_４・２ＮＨ_４ＮＯ_３］と過塩素酸［ＨＣｌＯ_４］の混合物を用いて金属クロム膜をエッチング除去した後、公知の酸・アルカリによる洗浄と、純水リンスと、スピンドライ［遠心脱水］を実施した。
この洗浄処理を経たガラス基板に対して、主面上に観測された欠陥のサイズや欠陥数を評価した。その評価結果が、表１および表２である。なお、表２に示した欠陥数は規格化されている。
表１および表２には、後述する「第一実施形態の変形例のマスク基板」と「従来のマスク基板」の評価結果も併記した。表１および表２において、Ｎｏ３は第一実施形態、Ｎｏ２は変形例、Ｎｏ１は従来例を表している。
また、表３には表面粗さに関する情報を、表４～表６には透過率および反射率に関する情報を、各々纏めて示した。表３に示した表面粗さは、線粗さであり、算術平均粗さＲａである。

（第一実施形態の変形例）
図５は、第一実施形態の変形例に係るマスク基板の模式図である。図６は、図５のマスク基板の製造方法を示すフローチャートである。
図５および図６に示すように、変形例では、Ｔ端面が研磨面のみ（領域βのみ）からなり、領域αは設けなかった点のみ、前述した第一実施形態と相違する。他の点については、前述した第一実施形態と同じである。よって、図５および図６に記載した内容の詳細な説明は省略する。

（従来例）
図６は、従来例に係るマスク基板の模式図である。
従来例では、Ｃ端面およびＴ端面がいずれも研削面からなる点が、前述した第一実施形態や変形例と相違する。他の点については、前述した第一実施形態や変形例と同じである。よって、図７に記載した内容の詳細な説明は省略する。

表１～表６に示した評価結果より、以下の（１）、（２）が明らかとなった。
（１）本発明のマスク基板（Ｎｏ３）は、基板位置を精度よく検出することが可能であり、かつ、パーティクルの発生を抑制できる。
（２）本発明に係る製造方法によれば、基板位置を精度よく検出することが可能であり、かつ、パーティクルの発生を抑制できるマスク基板を安定して作製できる。
よって、本発明は、基板位置を精度よく検出することが可能であり、かつ、パーティクルの発生を抑制できるマスク基板の提供に貢献する。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明は、ＦＰＤ用途で使用される大面積のマスク基板および製造方法に広く適用可能である。なお、ここに開示した技術内容は、大面積のマスク基板に限定されるものではなく、中面積や小面積のマスク基板にも適用できる。

Ｃ１１ 第一Ｃ端面、Ｃ１２ 第二Ｃ端面、Ｒ（Ｒ１～Ｒ８） 領域α、Ｔ Ｔ端面、１０ マスク基板、１１ａ 一方の主面、１１ｂ 他方の主面、１２ 側面。

Claims (5)

1. 透光性の矩形状平板からなり、かつ、一方の主面、他方の主面、および４つの側面からなる表面を有するマスク基板であって、
   前記側面は、
   前記主面の両方に対して略垂直をなすＴ端面と、
   前記Ｔ端面および前記一方の主面の間に位置し、該Ｔ端面および該一方の主面に対して所望の角度で傾斜してなる第一Ｃ端面と、
   前記Ｔ端面および前記他方の主面の間に位置し、該Ｔ端面および該他方の主面に対して所望の角度で傾斜してなる第二Ｃ端面とから構成されており、
   前記Ｔ端面は、局所的に粗面化された表面を有する領域αと、該領域αを取り囲み、かつ、該領域αに比べて粗さの小さな表面を有する領域βとからなり、
   前記Ｔ端面の少なくとも一つが、複数の前記領域αを備え、かつ、互いに離間して配置されていることを特徴とするマスク基板。
2. 前記領域αの表面粗さをＲ１（研削面）と前記領域βの表面粗さをＲ２（研磨面）と定義した場合、前記Ｔ端面が、Ｒ１＞Ｒ２ を満たす関係にあることを特徴とする請求項１に記載のマスク基板。
3. 前記第一Ｃ端面の表面粗さをＲｃ１、前記第二Ｃ端面の表面粗さをＲｃ２と定義した場合、前記Ｒ１に対して、Ｒ１＞Ｒｃ１、かつ、Ｒ１＞Ｒｃ２ を満たす関係にあることを特徴とする請求項２に記載のマスク基板。
4. 前記領域αが外部からマスク基板に照射されたセンサー光に対する検出部として機能することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のマスク基板。
5. 透光性の矩形状平板からなり、かつ、一方の主面、他方の主面、および４つの側面からなる表面を有するマスク基板の製造方法であって、
   前記主面の両方に対して略垂直をなすＴ端面の表面を加工する工程を含み、
   前記工程は、局所的に粗面化された表面を有する領域αと、該領域αを取り囲み、かつ、該領域αに比べて粗さの小さな表面を有する領域βと作り分けるために、前もって前記領域αを形成した後、前記領域αのうち特定の領域をマスキングした状態で前記領域αを研磨することにより前記マスキングされた特定の領域に前記領域βを形成する、ことを特徴とするマスク基板の製造方法。

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