KR100787350B1

KR100787350B1 - 대형 합성 석영 유리 기판의 제조 방법

Info

Publication number: KR100787350B1
Application number: KR1020030006047A
Authority: KR
Inventors: 시바노유끼오; 미하라다사또루; 우에다슈헤이; 와따베아쯔시; 다바따마사끼
Original assignee: 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2007-12-18
Also published as: US20030143403A1; EP1333313A1; US7745071B2; CN100403097C; EP1333313B1; US20070132068A1; TWI250133B; KR20030080190A; TW200303851A; JP2009173542A; CN1437045A; DE60328551D1; US7191618B2

Abstract

평탄도/대각 길이가 6.0 ×10^-6 이하인 대각 길이가 500 mm 이상의 대형 기판이다.

본 발명의 대형 기판을 노광에 사용함으로써, 노광 정도, 특히 중합 정밀도 및 해상도가 향상되므로, 고정세한 대형 패널의 노광이 가능하게 된다. 또한, 본 발명의 가공 방법에 의해 안정되게 고평탄도의 대형 포토 마스크용 기판을 취득하는 것이 가능해진다. 패널 노광시의 CD 정밀도(치수 정밀도)가 향상됨으로써 미세 패턴의 노광이 가능하게 되고, 패널의 수율 향상에도 연결된다. 또한, 본 발명의 가공 방법을 대응함으로써, 임의 형상인 표면 형상을 창생하는 것도 가능해진다.

대형 기판, 평탄도, 대각 길이, 평행도, 노광, 수율, 포토 마스크용 기판

Description

대형 합성 석영 유리 기판의 제조 방법 {Method of Producing Large-Sized Synthetic Quartz Glass Substrate}

도1의 (A) 및 (B)는 포토 마스크용 기판에 노광한 경우의 노광을 설명하는 도면으로, (A)는 상면이 오목한 형상, (B)는 상면이 볼록한 형상의 기판의 노광을 도시한 도면.

도2의 (A), (B) 및 (C)는 기판을 가공 정반으로 폴리싱할 때의 태양을 도시하고, (A)는 기판의 수직 보유 지지시의 형상을 도시한 정면도, (B)는 가공시에 정반을 모방하고 있는 상태를 도시한 정면도, (C)는 그 때의 하부 정반에서의 반발력을 도시한 설명도.

도3은 가공 장치의 개요를 도시한 사시도.

도4는 가공 툴에 있어서의 이동 태양을 도시한 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 기판

10 : 기판 보유 지지대

11 : 샌드 블래스트 노즐
12 : 지립의 기류

본 발명은 포토 마스크용 합성 석영 유리 기판, 특히 TFT 액정 패널에 이용되는 기판 등으로서 적합한 대형 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 TFT 액정 패널은 TFT 소자가 조입되어 있는 어레이측 기판과 칼라 필터를 장착한 기판 사이에 액정을 봉입하고, 전압을 TFT에서 컨트롤하여 액정의 배치 방향을 제어하는 액티브 방법이 채용되고 있다.

어레이측의 제조시에는 대형 포토 마스크라 불리우는 회로의 기입된 원판을 광 노광에 의해 무 알카리 등의 마더 유리에 몇 층이나 태워 붙이는 방법이 채용되고 있다. 한편, 칼라 필터측도 마찬가지로 염료 함침법이라 불리우는 리소그래피를 이용한 방법으로 제작되고 있다. 어레이측, 칼라 필터측 중 어느 하나의 제조 방법에 있어서도 대형 포토 마스크가 필요하며, 정밀도가 좋은 노광을 실시하기 위한 이들 대형 포토 마스크의 재료로서는 선팽창 계수가 작은 합성 석영 유리가 주로 사용되고 있다.

지금까지 액정 패널은 VGA로부터 SVGA, XGA, XSGA, UXGA, QXGA로 고정세화(高精細化)가 진행되고 있고, 100 ppi(인치당 픽셀) 클래스로부터 200 ppi 클래스의 정세도가 필요되고 있고, 이에 수반하여 TFT 어레이측의 노광 정밀도, 특히 중합 정밀도가 엄격해져 오고 있다.

또한, 저온 폴리실리콘이라는 기술로 패널을 제조하는 것도 행해지고 있지만, 이 경우, 패널의 화소와는 별도로 유리의 외주부에 드라이버 회로 등을 태워 붙인다는 검토가 행해지고 있어, 보다 고정세의 노광이 요구되고 있다.

한편, 대형 포토 그래피용 기판에 대해서는, 그 형상이 노광 정밀도에 영향을 미친다는 것이 판명되어 있다. 예를 들어, 도1의 (A) 및 (B)과 같이, 평탄도가 다른 2개의 대형 포토 마스크용 기판을 이용하여 노광을 행한 경우에는, 노광의 차에 의해 패턴이 벗어나 버리게 된다. 즉, 도1의 (A) 및 (B)에 있어서, 점선은 광이 직진한 때에 마스크가 이상 평면시의 길을 도시하지만, 도시한 실선과 같이 광이 어긋나 버린다. 또한 점선을 연결하는 광학계를 사용하는 노광기의 경우, 포커스 위치가 노광면으로부터 어긋나서 해상도가 나빠지는 현상도 있다. 이로 인해, 더욱 고정밀도 노광을 위해서는 고평탄도 대형 포토 마스크용 기판이 요구되고 있다.

또한, 일회의 노광으로 다면 모따기를 행하고, 패널의 생산성을 향상시키는 목적으로부터 대각 길이가 1500 mm인 큰 사이즈 포토 마스크 기판의 요구도 나오고 있고, 큰 사이즈 또한 고평탄도가 동시에 요구되고 있다.

일반적으로 대형 포토 마스크용 기판의 제조는 판형의 합성 석영을 알루미나 등의 유리(遊離) 지립을 물에 현탁시킨 슬러리를 이용하여 랩핑하고, 표면의 요철을 제거한 후, 산화 세륨 등의 연마재를 물에 현탁시킨 슬러리를 이용하여 폴리싱하는 방법이 취해지고 있다. 이 때 사용하는 가공 장치는 양면 가공기나 편면 가공기 등이 사용되고 있다.

그러나, 이들 가공 방법에서는 기판 자체가 가공 정반에 가압된 때에 발생하는 탄성 변형에 대한 반발력을 평탄도 수정에 이용하고 있기 때문에, 기판 사이즈가 커질 때는 반발력이 현저하게 저하하여, 기판 표면의 완만한 요철을 제거하는 능력은 저하된다는 결점을 갖고 있었다. 도2의 (A)는 기판(1)의 수직 보유 지지시의 형상, (B)는 가공 중의 기판(1) 형상으로 가공시에 정반을 모방하고 있는 것을 도시하고 있다. (C)는 이 때의 기판(1)의 탄성 변형에 대한 반발력을 도시하고 있고, 이 힘의 양(ΔP)만큼 다른 개소보다 많이 가공되는 것이 된다.

또한, 평면 연삭 장치를 사용하여 평탄도를 향상시키는 것도 일반적으로 행해지고 있다.

일반적으로 평면 연삭 장치는 피가공물 설치 테이블과 가공 툴의 일정한 간격으로 피가공물을 통과시켜 가공 툴로 피가공물의 일정 간격 이상의 부분을 제거하는 방법을 채용하고 있다. 이 경우 피가공물의 이면의 평탄도가 나오지 않으면 가공 툴의 연삭 저항에 의해 피가공물은 피가공물 설치 테이블로 가압되기 때문에, 결과적으로 표면의 평탄성은 이면의 평탄도를 모방하는 것이 되고, 평탄도 개선은 할 수 없는 것이 현재 상태이다.

이로 인해, 대형 포토 마스크용 기판에서는 기판 내의 두께 불규칙을 억제하는 것은 용이하지만, 고평탄도를 얻는 것은 매우 곤란한 상황이며, 종래 기술에서 얻어지는 기판의 평탄도는 기판 사이즈에도 따르는 데, 평탄도/기판 대각 길이가 겨우 10 ×10^-6 정도 밖에 없었다.

이로 인해, 현재 공급되고 있는 TFT 노광용 대형 포토 마스크용 기판의 평탄도는 330 ×450 mm 사이즈의 기판에서 4 ㎛, 평탄도/대각 길이가 7.3 ×10^-6이 한계 이며, 더욱 큰 기판이라도 7.3 ×10^-6이하는 존재하지 않는 것이 현재 상태이다.

또한 종래 행해지고 있는 랩핑 가공에서는 전술한 대로, 가공 중의 기판 탄성 변형에 대한 반발력이 평탄도 수정의 원동력이 되고 있기 때문에, 평탄도가 나쁜 것은 비교적 단시간에 평탄도가 개선되는 경향이 있다. 그러나, 평탄도가 좋아짐에 따라 탄성 변형량이 작아지고 반발력도 작아지기 때문에, 평탄도가 거의 향상되지 않는 것이 되고, 현실 문제로서 소요 비용만 많아져서, 고탄성도의 기판을 취득할 수 없었다. 이것은 평면 연삭의 경우에도 마찬가지다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 지금까지 없는 고평탄도의 대형 포토 마스크용 기판 등의 대형 기판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 기판의 볼록 부분만을 부분적으로 가공 제거함으로써, 안정적인 고평행도 및 고평탄도의 대형 포토 마스크용 기판 등의 대형 기판을 얻을 수 있는 것을 지견하여, 본 발명을 하게 이른 것이다.

따라서, 본 발명은 이하의 대형 기판 및 그 제조 방법을 제공한다.

(I) 평탄도/대각 길이가 6.0 ×10^-6 이하인 대각 길이가 500 mm 이상의 대형 기판,

(II) 합성 석영 유리 기판인 것을 특징으로 하는 (I) 기재의 대형 기판,

(III) 대형 기판이 대형 포토 마스크용 기판인 것을 특징으로 하는 (I) 또는 (II) 기재의 대형 기판,

(IV) 대형 기판이 TFT 액정의 어FP이측 기판인 것을 특징으로 하는 (I) 또는 (II) 기재의 대형 기판,

(V) 미리 대각 길이가 500 mm 이상의 대형 기판의 평탄도를 측정하고, 그 데이터를 기초로 기판의 볼록 부분을 가공 툴을 이용하여 부분적으로 제거하여 상기 대형 기판의 평탄도를 높이는 것을 특징으로 하는 대형 기판의 제조 방법,

(VI) 미리 대각 길이 500 mm 이상의 대형 기판의 평탄도 및 평행도를 측정하고, 그 데이터를 기초로 기판의 볼록 부분 및 두꺼운 부분을 가공 툴에 의해 부분적으로 제거하여, 상기 대형 기판의 평탄도 및 평행도를 높이는 것을 특징으로 하는 대형 기판의 제조 방법,

(VII) 대형 기판이 합성 석영 유리 기판인 것을 특징으로 하는 (V) 또는 (VI) 기재의 대형 기판의 제조 방법,

(VIII) 부분 제거 방법이 연삭, 랩핑 및 연마 중 어느 하나 이상의 방법인 것을 특징으로 하는 (V), (VI) 또는 (VII) 기재의 대형 기판의 제조 방법,

(IX) 상기 연삭, 랩핑 및 연마 중 어느 하나 이상의 방법이 정압으로 행해지는 것을 특징으로 하는 (VIII) 기재의 대형 기판의 제조 방법,

(X) 부분 제거 방법이 샌드 블래스트에 의한 것을 특징으로 하는 (V), (VI) 또는 (VII) 기재의 대형 기판의 제조 방법,

(XI) 기판 및/또는 가공 툴을 이동시켜, 기판 표면의 임의 위치를 제거하는 것을 특징으로 하는 (V) 내지 (X) 중 어느 한 항의 기재의 대형 기판의 제조 방법.

이상, 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 대형 기판은 특히 합성 석영 유리 기판인 것이 바람직하고, 이것은 포토 마스크 기판, TFT 액정의 어레이측 기판 등으로서 이용되는 것으로, 대각 길이가 500 mm 이상, 바람직하게는 500 내지 2000 mm의 치수를 갖는 것이다. 또한, 이 대형 기판의 형상은 정사각형, 직사각형, 원형 등이라도 좋고, 원형의 경우, 대각 길이는 직경을 의미한다. 또한, 이 대형 기판의 두께는 제한되는 것은 아니지만, 1 내지 20 mm, 특히 5 내지 12 mm인 것이 바람직하다.

본 발명의 대형 기판은 그 평탄도/기판 대각 길이가 6.0 ×10^-6 이하의 고평탄한 것이며, 특히 4.0 ×10^-6 이하인 것이 바람직하다. 또한, 그 하한은 특별히 제한되지 않지만, 통상 2.0 ×10^-6이다.

또한, 본 발명의 대형 기판의 평행도는 50 ㎛ 이하, 특히 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한 상기 평탄도 및 평행도의 측정은 플랫니스 테스터(구로다 세이꼬오제)에 의한 것이다.

이와 같은 대형 기판을 얻기 위해서는, 우선 대형 기판 판재의 평탄도 측정을 행한다. 원료가 되는 판재는 처음에 양면 랩핑 장치로 판의 평행도(기판 내의 두께 변동 정밀도)를 산출해 두는 것이 바람직하다. 이것은 기판의 평행도가 나쁜 경우에는 후공정의 양면 가공에 의해 두꺼운 부분은 많이 제거되어서, 양면 가공에 의해 평탄도가 악화되므로 평탄도를 정리해 둘 필요가 있기 때문이다. 따라서, 기 판의 평행도가 나쁜 경우에는, 먼저 평탄도 및 평행도(기판의 두께 변동)를 측정하는 것이 바람직하고, 이에 의해 기판의 두께를 정리하기 위한 랩핑 공정과 평탄도를 수정하는 공정을 하나로 형성할 수 있어, 간편하면서도 경제적이게 된다. 또한, 평탄도의 측정은 판재의 자중 변형을 제거하기 위해, 수직 보유 지지하여 측정한다.

다음에 이 측정 데이터를 기판 내의 각 점에서의 높이 데이터로서 컴퓨터에 기억시킨다. 이 데이터를 기초로, 볼록 부분에 가공 툴을 갖고 행하고, 기판 내에서 가장 오목한 점에 높이가 일치하도록, 가공 툴의 체재 시간을 컨트롤하여 가동을 행한다. 예를 들어 가공 툴이 샌드 블래스트인 경우, 측정한 데이터를 기초로 볼록 부분에서는 샌드 블래스트 노즐의 이동 속도를 느리게 하여 체재 시간을 길게 하는 한편, 낮은 부분에서는 반대로 샌드 블래스트 노즐의 이동 속도를 빠르게 하여 체재 시간을 짧게 하는 등 체재 시간을 컨트롤하여 가공을 행할 수 있다.

또한, 기판의 평행도가 나쁜 경우에는 기판의 표면, 이면에 대해 각각 계산한 후, 다음에 가공 후의 평행도를 상기 체재 시간에 의해 계산하고, 이 계산에 의해 기판의 가장 얇은 부분에 두께가 일치하도록 가공 툴의 체재 시간을 계산한다. 이 3개의 계산치에 의해 최종적인 가공 툴의 체재 시간을 구하고, 예를 들면 가공 툴이 샌드 블래스트의 경우, 샌드 블래스트 노즐의 이동 속도를 느리게 하거나 빠르게 하거나 하여 체재 시간을 컨트롤하여 가공을 행할 수 있다.

또한, 노즐 이동 속도, 공기 압력을 일정하게 하여, 기판과 샌드 블래스트 노즐 사이의 거리를 콘트롤함으로써도 가공 가능하다. 이것은 샌드 블래스트 노즐 과 기판면의 거리가 가까운 경우는 가공 속도가 빠르고, 먼 경우는 가공 속도가 느느리다는 가공 특성을 이용한 것이다.

또한, 노즐 이동 속도는 일정하게 하고, 샌드 블래스트 노즐로부터 공기 송풍 압력을 기판의 볼록 부분에서 크게 하여, 오목 부분에서 약하게 하는 압력 컨트롤에서도 목적은 달성된다.

또한, 기판의 표면, 이면의 각각을 평탄화하는 경우는, 원료가 되는 판재의 표면, 이면 각각의 평탄도를 측정하고, 높이 데이터를 컴퓨터에 기억시켜, 표면에 있어서의 가장 오목한 점에 높이가 일치하도록 볼록 부분을 가공 제거하여 표면의 평탄 가공을 행하는 한편, 이면에 있어서의 가장 오목한 점에 높이가 일치하도록 볼록 부분을 가공 제거하여 이면의 평탄 가공을 행하면 좋다.

평행도 수정 및 평탄 수정 가공 방법으로서, 예를 들어, 가공 툴이 샌드 블래스트 노즐과 같은 경우, 도3의 장치를 이용하여 가공을 행할 수 있다. 여기서, 도면 중, 도면 부호 10은 기판 보유 지지대, 11은 샌드 블래스트 노즐을 나타내고, 12는 지립의 기류이다. 또한, 도면 부호 1은 기판이다.

가공 툴은 X, Y 방향으로 임의 이동 가능한 구조이며, 이동에 대해서는 컴퓨터로 제어 가능한 것이다. 또한 X-θ 기구에서도 가공은 가능하다. 공기 압력은 사용 지립이나 가공 툴 기판 사이의 거리와 관계되어 있고, 일의적으로 결정되지 않아서, 제거 속도와 가공 왜곡 깊이를 보아 조정할 수 있다.

또한, 이 제조 방법에서는 기판의 볼록 부분 및 두꺼운 부분만을 선택적으로 제거하므로, 평탄도가 나쁜 기판을 확실히 개선하는 것이 가능하며, 가공 툴의 정 밀 제어에 의해 고평탄도 기판을 취득하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 러프한 제어에 의해 기판의 평탄도 개선을 단시간에 실현할 수 있다.

사용하는 지립은 특별히 제약은 없지만, #600 내지 #3000번의 것이 바람직하다. #600보다 입경이 큰 지립에서는 가공에 의한 왜곡이 크고, 왜곡을 제거하기 위해 후공정에서의 소요 비용이 많아지고, 원래의 판 두께를 두껍게 할 필요가 있어서 소재가 많이 필요하게 되므로, 경제적으로 불리해지는 경우가 있다. 한편 #3000 보다 입경이 작은 경우는 제거 속도가 느려짐으로써 샌드 블래스트 가공에 시간이 걸리게 되는 경우가 생긴다.

한편, 평탄 가공 방법에 있어서의 가공 툴로서, 연삭, 랩핑, 연마 중 어느 하나의 방법을 이용하는 경우, 가공 툴은 모터로 회전 가능한 구조로 하고, 또한 가공 툴로의 압력 부하는 공기 등으로 가하는 것이 가능하다.

가공 툴은 면접촉 타입과 선 혹은 점 접촉 타입이 있고, 어떤 것을 이용해도 좋지만, 가공 속도의 컨트롤이라는 점에서는 면접촉 타입의 쪽이 바람직하다. 면접촉 타입의 가공 툴에서는 피가공물(대형 기판)과 접촉하는 면적은 최대로 60 ㎠ 이하, 바람직하게는 40 ㎠ 이하가 바람직하다. 60 ㎠를 넘으면, 기판의 각 점에 있어서의 제거량의 미묘한 컨트롤이 불가능하므로 고평탄도의 기판 취득이 곤란해질 우려가 있다.

또한 가공 툴의 재료, 사이즈, 압력 부하 및 형상에 의해 가공 제거 속도가 다르므로, 미리 사용하는 가공 툴을 이용하여 가공 특성을 파악해 두고, 가공 툴의 체재 시간에 반영시킬 필요가 있다.

가공 툴의 재료는 GC 지석, WA 지석, 다이아몬드 지석, 세륨 지석, 세륨 패트 등, 피가공물을 가공 제거 가능한 것이라면 종류는 한정되지 않지만, 예를 들어, 연삭 혹은 랩핑 가공용 툴로 가공한 후, 폴리싱용 가공 툴로 가공하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가공 툴에 의한 정밀도(평탄도) 수정은 정밀도 수정 직후의 후공정에서 양면 랩핑 장치 또는 양면 폴리싱 장치를 사용한 경우, 기판 양면에 대해서 행할 필요가 있다. 양면을 처리하지 않은 경우, 후공정의 양면 랩핑 또는 폴리싱에 있어서, 미처리면의 요철이 평탄화 처리면의 정밀도를 악화시키게 된다. 예를 들어 미처리면의 볼록부의 이면에서는 가공 압력이 높아져서 폴리싱 속도가 빨라진다. 반대로, 오목부의 이면에서는 가공 압력이 낮아져 폴리싱 속도가 늦어진다. 이 결과, 평탄화 처리에 의해 평탄화되고, 정밀도 수정된 처리면이 그 후의 양면 랩핑 또는 폴리싱에 의해 오히려 처리면의 평탄도를 악화시키게 된다.

또한, 후공정이 편면 가공인 경우, 가공 툴 수정면을 기준면으로 하여 미처리면에 대해 편면 가공을 행함으로써, 정밀도 수정하는 것도 가능하다. 또한 필요에 의해, 최후에 기판 표면 마무리를 위한 폴리싱을 행함으로써, 본 발명에 관한 기판을 얻는 것이 가능하다.

(실시예)

이하, 실시예와 비교예를 나타내고, 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예에 제한되는 것은 아니다.

(제1 실시예)

크기 330 ×450 mm(대각 길이 : 558 mm), 두께 5.3 mm의 합성 석영 기판을 후지미 겐마자이(가부시끼가이샤)제 GC ＃600을 이용하여, 유성 운동을 행하는 양면 랩핑 장치로 가공을 행하고, 원료 기판을 준비했다. 이 때 원료 기판 정밀도는, 평행도는 3 ㎛, 평탄도는 22 ㎛(평탄도/대각 길이 : 39 ×10^-6)이며, 중앙 부분이 높은 형상으로 되어 있었다.

또한, 평행도 및 평탄도의 측정은 구로다 세이꼬오제 플랫니스 테스터(FTT-1500)를 사용했다.

그리고, 이 판을 도3에 도시한 장치의 기판 보유 지지대에 장착했다. 이 경우, 장치는 모터에 가공 툴을 부착 회전 가능한 구조와 가공 툴에 공기로 가압 가능한 구조인 것을 사용했다. 또한, 가공 툴은 X, Y축 방향으로 기판 보유 지지대에 대해 거의 수평으로 이동 가능한 구조로 되어 있다.

가공 툴은 30.6 ㎠(외경 80 mm φ, 내경 50 mm φ)의 도너츠형인 레진 본드 다이아몬드 지석 ＃800을 사용했다.

다음에, 가공 툴의 회전수 2000 rpm, 가공 압력 3 kPa로 피가공물 상을 이동시켜, 기판 전체면을 가공하였다. 이 때 냉각제로서 구레노톤샤제 크레컷을 물에 100배로 희석하여 사용하였다.

가공 방법은 도4에 있어서 화살표와 같이 X축에 평행하게 가공 툴을 연속적으로 이동시키고, Y축 방향으로는 20 mm 피치로 이동시키는 방법을 채용하였다. 이 조건에서의 가공 속도는 미리 측정하여, 20 ㎛/분이었다.

가공 툴의 이동 속도는 기판 형상에서 가장 낮은 기판 외주부에서 30 mm/초로 하고, 기판 각 부분에서의 이동 속도는 기판 각 부분에서의 가공 툴의 필요 체재 시간을 구하고, 이로부터 이동 속도를 계산하여 가공 툴을 이동시키고, 양면 처리를 행하였다. 이 때의 가공 시간은 100분이었다.

그 후, 기판을 양면 폴리싱 장치로 50 ㎛ 폴리싱 후, 평탄도를 측정한 바, 3.2 ㎛(평탄도/대각 길이 : 5.7 ×10^-6)이었다. 이 때의 플랫니스 측정 장치는 구로다 세이꼬오제 플랫니스 테스터를 사용하였다.

(제2 실시예)

제1 실시예와 마찬가지의 합성 석영 기판을 양면 폴리싱기로 50 ㎛ 폴리싱하기 전에, 외경 80 mm, 내경 50 mm의 가동 툴에 세륨 패트를 접착한 툴을 이용하고, 산화 세륨을 물에 10 중량 % 현탁시킨 슬러리를 가하면서 가공을 행하였다. 이 조건에서의 가공 속도는 2 ㎛/분이었다. 툴 이동 조건은 다이아몬드 지석의 툴 이동 조건과 마찬가지로 결정하였다. 이 때의 가공 시간은 120분이었다(합계 200분). 그 후 양면 폴리싱 장치로 50 ㎛ 폴리싱 후, 평탄도를 측정한 결과, 1.9 ㎛(평탄도/대각 길이 : 3.4 ×10^-6)이었다.

(제3 실시예)

연삭용 가공 툴을 사용하지 않고, 가공 툴로서 세륨 패트만을 사용하여, 가공을 실시한 이외는 제1 실시예와 동일하게 행하였다.

(제4 실시예)

가공 툴을 재질 FCD 450으로 5 mm 피치로 1 mm의 홈을 절단한 랩핑 정반으로 하고, 랩핑재로서 FO＃1000을 사용한 이외는 제1 실시예와 동일하게 행하였다.

(제5 실시예)

가공 툴로서 GC＃320번 지석을 이용한 이외는 제1 실시예와 동일하게 행하였다.

(제6 실시예)

가공 툴로서 WA＃1000 지석을 이용한 이외는 제1 실시예와 동일하게 행하였다.

(제7 실시예)

기판 사이즈를 크기 520 ×800 mm(대각 길이 945 mm), 두께 10.3 mm로 한 이외는 제1 실시예와 동일하게 행하였다.

(제8 실시예)

기판 사이즈를 제7 실시예와 같은 520 ×800 ×10.3 mm로 한 이외는 제2 실시예와 동일하게 행하였다.

(제9 실시예)

가공 툴 형상을 3.9 ㎠(외경 30 mm Φ, 내경 60 mm Φ)로 한 이외는 제1 실시예와 동일하게 행하였다.

(제10 실시예)

가공 툴 형상을 50 ㎠(외경 100 mm φ, 내경 20 mm φ)로 한 이외는 제1 실시예와 동일하게 행하였다.

(제11 실시예)

제1 실시예과 마찬가지로 합성 석영 기판을 제1 실시예와 마찬가지로 기판 보유 지지대에 장착하고, 샌드 블래스트 노즐은 X, Y축 방향으로 기판 보유 지지대에 대해, 거의 평행하게 이동 기능한 구조로 되어 있다. 지립은 후지미 겐마자이(가부시끼가이샤)제 FO＃800을 사용하고, 공기 압력은 0.1 Mpa로 하였다.

샌드 블래스트 노즐은 1 mm ×40 mm의 직사각형의 형상을 한 것을 사용하고, 샌드 블래스트 노즐과 기판면과의 간격은 40 mm로 하였다.

가공 방법은 도4와 같이 X축에 평행하게 샌드 블래스트 노즐을 연속적으로 이동시키고, Y축 방향으로는 20 mm 피치로 이동시키는 방법을 채용하였다. 이 조건에서의 가공 속도는 미리 측정하여 300 ㎛/분이었다.

샌드 블래스트 노즐의 이동 속도는 기판 형상에서 가장 낮은 기판 외주부에서 50 mm/초로 하고, 기판 각 부분에서의 이동 속도는 가동 속도로부터 기판 각 부분에서의 샌드 블래스트 노즐의 필요 체재 시간을 구하고, 이로부터 이동 속도를 계산하고, 스테지의 이동에 의해 가공 위치를 이동시켜, 양면 처리를 행하였다.

그 후, 기판을 양면 폴리싱 장치로 50 ㎛ 폴리싱 후, 평탄도를 측정한 바, 3.2 ㎛(평탄도/대각 길이 5.7 ×10^-6)이었다. 이 때의 플랫니스 측정 장치는 구로다 세이꼬오제의 플랫니스 테스터를 사용하였다.

(제12 실시예)

지립을 후지미 겐마자이(가부시끼가이샤)제 GC#800으로 하고, 공기 압력을 0.08 Mpa로 한 이외는 제11 실시예와 동일하게 행하였다.

(제13 실시예)

지립을 FO#600으로 하고, 공기 압력을 0.05 Mpa로 한 이외는 제11 실시예와 동일하게 행하였다.

(제14 실시예)

지립을 GC#3000으로 하고, 공기 압력을 0.15 Mpa로 한 이외는 제11 실시예와 동일하게 행하였다.

(제15 실시예)

지립을 FO#3000으로 하고, 공기 압력을 0.15 Mpa로 한 이외는 제11 실시예와 동일하게 행하였다.

(제16 실시예)

기판 사이즈를 크기 520 ×820 mm(대각 길이 : 954 mm), 두께 10.4 mm로 한 이외는 제11 실시예와 동일하게 행하였다.

(제17 실시예)

샌드 블래스트 노즐과 기판면과의 간격을 임의로 제어 가능한 구조로 하고, X, Y 스테지 각각의 이동 속도는 10 mm/초로 하였다.

제11 실시예와 마찬가지로 미리 기판 표면 형상을 컴퓨터에 기억시켜 두고, 볼록 부분에서는 노즐과 기판의 거리를 가깝게 하고, 오목 부분에서는 거리를 이격하는 제어를 행하였다. 샌드 블래스트 노즐과 기판면의 거리는 30 내지 100 mm 사이에서 변동시켰다. 또한 지립은 FO#800을 사용하였다.

(제18 실시예)

크기 330 ×450 mm(대각 길이 : 558 mm), 두께 5.4 mm의 합성 석영 기판을 준비하였다. 이 때의 원료 기판 정밀도는, 평행도는 70 ㎛, 평탄도는 40 ㎛의 형상으로 되어 있었다.

또한 평행도 및 평탄도의 측정은 구로다 세이꼬오제 프랫니스 테스터(FTT-1500)를 사용하였다.

그리고, 이 판을 도3에 도시한 장치의 기판 지지대에 장착하였다. 이 경우, 장치는 모터에 가공 툴을 부착 회전 가능한 구조와 가공 툴에 공기 압력으로 가압 가능한 구조의 것을 사용하였다. 또한, 가공 툴은 X, Y축 방향으로 기판 보유 지지대에 대해 거의 평행으로 이동 가능한 구조로 되어 있다.

가공 툴은 30.6 ㎠(외경 80 mm φ, 내경 50 mm φ)의 도너츠형의 레진 본드 다이아몬드 지석 #800을 사용했다.

다음에, 가공 툴의 회전수 2000rpm, 가공 압력 3 kPa로 피가공물 상을 이동시키고, 기판 전체면을 가공하였다. 이 때 냉각제로서 구레노톤샤제 크레킷을 물에 100배 희석하여 사용하였다.

가공 방법은 도4에 있어서 화살표와 같이, X축에 평행하게 가공 툴을 연속적으로 이동시키고, Y축 방향으로는 20 mm 피치로 이동시키는 방법을 채용하였다. 이 조건에서의 가공 속도는 미리 측정하여, 20 ㎛/분이었다.

가공 툴의 이동 속도는 기판 형상에서 가장 낮은 기판 외주부에서 30 mm/초로 하고, 기판 각 부분에서의 이동 속도는 기판 각 부분에서의 가공 툴의 필요 체 제 시간을 구하고, 이로부터 이동 속도를 계산하여 가공 툴을 이동시켜, 양면 처리를 행한 후 평탄도와 평행도의 측정을 행하였다. 이 때의 가공 시간은 양면 랩핑에서의 평행도 수정 후, 평탄도 수정을 행한 경우의 합계 시간에 대해 80 %의 시간이었다.

(제19 실시예)

가공 툴을 재료 FCD 450으로 5 mm 피치로 1 mm의 홈을 절단한 랩핑 정반으로 하고, 랩핑재로서 FO#1000을 사용한 이외는 제18 실시예와 동일하게 행하였다.

(제20 실시예)

기판 사이즈를 크기 520 ×800 mm(대각 길이 : 954 mm), 두께 10.3 mm로 한 이외는 제18 실시예와 동일하게 행하였다.

(제21 실시예)

제18 실시예와 같은 합성 석영 기판을 제18 실시예와 마찬가지로 기판 보유 지지대에 장착했다. 샌드 블래스트 노즐은 X, Y축 방향으로 기판 지지대에 대해 거의 평행하게 이동 가능한 구조로 되어 있다. 지립은 후지미 겐마자이(가부시끼가이샤)제 FO#800을 사용하고, 공기 압력은 0.1 MPa로 하였다.

샌드 블래스트 노즐은 1 mm ×40 mm의 직사각형의 형상을 한 것을 사용하고, 샌드 블래스트와 기판면의 간격은 40 mm로 했다.

가공 방법은 도4와 같이 X축에 평행하게 샌드 블래스트 노즐을 연속적으로 이동시키고, Y축 방향으로는 20 mm 피치로 이동시키는 방법을 채용했다. 이 조건에서의 가공 속도는 미리 측정하여, 300 ㎛/분이었다.

샌드 블래스트 노즐의 이동 속도는 기판 형상에서 가장 빠른 부분(가장 오목한 부분)이 50 mm/초로 하고, 기판 각 부분에서의 이동 속도는 가공 속도로부터 기판 각 부분에서의 샌드 블래스트 노즐의 필요 체재 시간을 구하고, 이로부터 이동 속도를 계산하고, 스테지의 이동에 의해 가공 위치를 이동시켜, 양면 처리를 행하였다.

(제22 실시예)

지립을 후지미 겐마자이(가부시끼가이샤)제 GC#800으로 하고, 공기 압력을 0.08 MPa로 한 이외는 제21 실시예와 동일하게 행하였다.

(제23 실시예)

지립을 GC#3000로 하고, 공기 압력을 0.15 MPa로 한 이외는 제21 실시예와 동일하게 행하였다.

(제24 실시예)

기판 사이즈를 크기 520 ×800 mm(대각 길이 : 954 mm), 두께 10.4 mm로 한 이외는 제21 실시예와 동일하게 행하였다.

(제25 실시예)

기판 사이즈를 크기 700 ×1100 mm(대각 길이 : 1304 mm), 두께 10.4 mm로 한 이외는 제21 실시예와 동일하도록 행하였다.

(제1 비교예)

제1 실시예와 같은 합성 기판을 부분 가공에 의한 정밀도 수정을 행하지 않고, 양면 랩핑 장치, 양면 연마 장치로 가공을 행하였다. 랩핑에서는 후지미 겐마 자이(가부시끼가이샤)제 FO#1000을 물에 10 중량 % 현탁시키고, 랩핑 슬러리로서 사용하였다. 연마에서는 산화 세륨을 물에 10 중량 % 현탁시키고, 연마 슬러리로서 사용했다.

(제2 비교예)

기판 사이즈가 크기 520 ×800 mm(대각 길이 : 954 mm), 두께 10.3 mm의 합성 석영기판을을 사용한 이외는 제1 비교예와 동일하게 행하였다.

(제3 비교예)

가공 툴로서 63 ㎠(외경 120 mm φ, 내경 80 mm φ)로 한 이외는 제1 실시예와 동일하게 행하였다.

이상의 결과를 표1 내지 표4에 나타내었다.

본 발명의 대형 기판을 노광에 사용함으로써, 노광 정밀도, 특히 중합 정밀도 및 해상도가 향상되므로, 고정세한 대형 패널의 노광이 가능해진다. 또한, 본 발명의 가공 방법에 의해 안정되게 고평탄도의 대형 포토 마스크용 기판을 취득하는 것이 가능해진다. 패널 노광시의 CD 정밀도(치수 정밀도)가 향상됨으로써 미세 패턴의 노광이 가능해져, 패널의 수율 향상으로도 이어진다. 또한, 본 발명의 제조 방법에 의해 평행도를 정리하는 공정과 평탄도를 정리하는 공정을 하나로 통합할 수 있고, 제조에 요구되는 계획 시간도 짧아짐으로써, 경제적이면서 고정밀도의 대형 기판을 취득하는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명의 가공 방법을 응용함으로써, 임의 형상의 표면 형상을 창생하는 것도 가능해진다.

Claims

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미리 대각 길이가 500 mm 이상인 대형 합성 석영 유리 기판의 평탄도 및 평행도를 측정하고, 그 데이터를 기초로 기판의 볼록 부분 및 두꺼운 부분을 가공 툴에 의해 부분적으로 제거하고 기판 표면 마무리를 위한 폴리싱을 하여, 상기 대형 합성 석영 유리 기판의 평탄도 및 평행도를 동시에 높이는 것을 특징으로 하는 대형 합성 석영 유리 기판의 제조 방법.
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제6항에 있어서, 부분 제거 방법이 연삭, 랩핑 및 연마 중 어느 하나 이상의 방법인 것을 특징으로 하는 대형 합성 석영 유리 기판의 제조 방법.
제8항에 있어서, 상기 연삭, 랩핑 및 연마 중 어느 하나 이상의 방법이 정압으로 행해지는 것을 특징으로 하는 대형 합성 석영 유리 기판의 제조 방법.
제6항에 있어서, 부분 제거 방법이 샌드 블래스트에 의한 것을 특징으로 하는 대형 합성 석영 유리 기판의 제조 방법.
제6항에 있어서, 기판 및/또는 가공 툴을 이동시켜, 기판 표면의 임의의 위치를 제거하는 것을 특징으로 하는 대형 합성 석영 유리 기판의 제조 방법.