KR20060132497A - 포토마스크용 대형 유리 기판 및 그의 제조 방법, 컴퓨터판독 가능한 기록 매체, 및 마더 글래스의 노광 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수평 유지하였을 때에 표면 평탄도/대각 길이가 4.8×10-5 이하이고 대각 길이가 500 mm 이상인 대형 유리 기판에 관한 것이다. 본 발명의 대형 유리 기판을 노광에 사용함으로써 노광 정밀도, 특히 중합 정밀도 및 해상도가 향상되고, 고정밀한 대형 패널의 노광도 가능해지는 한편, 노광 보정의 부담을 경감시켜, 패널의 수율 향상으로도 이어진다.
포토마스크용 대형 유리 기판, 마더 글래스, 변형 수정 가공 제거량, 프록시미티 갭(proximity gap) 변동.
Description
도 1은 평탄도를 설명하기 위한 기판 단면의 개념도.
도 2는 평탄도를 설명하기 위한 기판 단면의 개념도.
도 3은 가공 장치의 개요를 나타내는 사시도.
도 4는 가공 수단에서의 이동 양태를 나타내는 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 기판
11: 피측정 표면
12: 최소 2승(乘) 평면
13: 기판 표면
14: 기판 이면(裏面)
20: 기판 유지대
21: 가공 수단(샌드 블라스트 노즐)
22: 지립(砥粒)의 기류
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-292346호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2004-359544호 공보
본 발명은 TFT 액정 패널의 어레이측 포토마스크 기판이나 컬러 필터용 포토마스크 기판으로서 이용되는 포토마스크용 대형 유리 기판 및 그의 제조 방법 및 이것을 실행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 TFT 액정 패널의 어레이측 또는 컬러 필터측 기판용 마더 글래스(mother glass)에 대한 노광 방법에 관한 것이다.
일반적으로 TFT 액정 패널은, TFT 소자가 조립되어 있는 어레이측 기판과 컬러 필터를 장착한 기판 사이에 액정을 밀봉하고, 전압을 TFT로 조절하여 액정의 배향을 제어하는 수동적인 방법이 채용되고 있다.
어레이측의 제조시에는, 대형 포토마스크라 불리는 회로의 기록 원판을 광 노광에 의해, 무알칼리 등의 마더 글래스에 몇개층이라도 소부(燒付)하는 방법이 채용되고 있다. 한편, 컬러 필터측도 동일하게 염료 함침법이라고 불리는 리소그래피를 이용한 방법으로 제조되고 있다. 어레이측, 컬러 필터측의 모든 제조에 있어서 대형 포토마스크가 필요하고, 정밀도가 양호한 노광을 실시하기 때문에, 이들 대형 포토마스크의 재료로서는 선 팽창 계수가 작은 합성 석영 유리가 주로 사용되 고 있다.
지금까지 액정 패널은 VGA로부터 SVGA, XGA, SXGA, UXGA, QXGA로 고정밀화가 진행되고 있고, 100 ppi(picel per inch) 클래스로부터 200 ppi 클래스의 정밀도가 필요하다고 되어 있다. 또한, 노광 범위가 커졌던 적도 있어서 이에 따라 TFT 어레이측의 노광 정밀도, 특히 요구되는 중합(重合) 정밀도는 엄격해지고 있다.
또한, 저온 폴리실리콘이라고 하는 기술에 의해 패널을 제조하는 것도 행해지고 있지만, 이 경우, 패널의 화소와는 별도로 유리의 외주부에 드라이버 회로 등을 소부하는 검토가 행해지고 있고, 보다 고정밀한 노광이 요구되고 있다.
이 때문에, 한층 더 고정밀도의 노광을 위해서는, 실제로 사용되는 상태, 즉 노광 장치에 지지된 상태에서 고평탄도인 대형 포토마스크용 기판이 바람직하다.
이 경우, 대형 포토마스크용 기판의 가공에서는, 기판 자체가 가공 정반에 압박되었을 때에 발생하는 탄성 변형에 대한 반발력을 평탄도 수정에 이용하기 때문에, 기판 크기가 커졌을 때는 반발력이 현저하게 저하되어, 기판 표면의 완만한 요철을 제거하는 능력은 낮아지는 결점을 가지고 있었다. 따라서, 기판의 대형화가 진행되면, 종래의 연마 방법으로는 목적하는 평탄도로 완성하기가 곤란하였다.
이러한 점에서, 본 발명자들은 먼저, 대각 길이가 500 mm 이상인 대형 유리 기판의 평탄도를, 평탄도/대각 길이를 6.0×10-6 이하로 하고, 평행도를 50 ㎛ 이하로 하는 방법을 제안하였다(특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제2003-292346호 공보, 특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2004-359544호 공보).
그러나, 최근에는 1회의 노광으로 다면 처리를 수행하여 패널 제조의 생산성을 향상시킬 목적으로, 대각 길이로 1,000 mm 이상이라는 큰 크기의 포토마스크 기판에 대한 요구도 나오고 있다. 큰 크기이면서 고평탄도를 동시에 만족시키는 대형 유리 기판이 요구되고 있지만, 이러한 대형 유리 기판의 경우, 노광 장치 내에서 수평으로 유지되는 실제 사용시에 기판이 휘어져 버려, 바람직한 평탄도가 반드시 얻어지지는 않는 경우가 발생하였다. 또한, 기판 자체중량(自重) 휨량은 기판 두께의 3승에 반비례하기 때문에, 이 관점에서 기판이 커짐과 동시에 기판 두께도 증가하는 방향으로 대형화가 진행되고 있고, 결과로서 대형 유리 기판의 중량도 증가하는 방향으로 진행되고 있다. 따라서, 이러한 대형 유리 기판을 보다 고도로 평탄화하는 방법이 요구되었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 실제로 노광 장치 내에서 사용되는, 수평 유지시에 고평탄도가 되는 포토마스크용 대형 유리 기판 및 그의 제조 방법 및 이것을 프로그램에 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 TFT 액정 패널의 어레이측 또는 컬러 필터측 기판용 마더 글래스의 노광 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위한 예의 검토한 결과, 후술하는 방법에 의해 얻어진 대형 유리 기판이, 이것을 이용하여 형성되는 포토마스크 기판을 노광 장치에 수평 지지한 경우, 고평탄화가 달성되어, TFT 액정 패널의 어레이측 또는 컬러 필터측 기판용 마더 글래스와의 프록시미티 갭(proximity gap)의 변동이 현저히 감소되는 것을 발견하였다.
즉, 포토마스크 기판을 노광 장치에 수평으로 지지하는 경우, 기판 척(chuck) 방법으로서는, 기판의 상면 가장자리부(緣部)를 흡착(4변 지지 또는 2변 지지)하는 방법, 또는 기판의 하면 가장자리부를 돌출된 가지 모양의 물건으로 장착 지지(통상, 2변 지지)하는 방법이 있지만, 어느 방법에 있어서도, 포토마스크 기판을 수평 지지하면 포토마스크 기판의 자체중량에 의해 휨 변형되는데, 이 변형은 포토마스크 기판이 대형화될수록 커진다. 이와 같은 휨 변형은, 포토마스크 기판의 하측에 배치되어 노광되는 마더 글래스와 상기 포토마스크 기판과의 프록시미티 갭의 변동을 크게 하여, 노광 정밀도에 큰 악영향을 미친다.
종래, 이러한 프록시미티 갭의 변동을 저감시키는 방법으로서는, 상기와 같이 포토마스크 기판을 노광 장치에 지지하는 경우, 예를 들면 기판 상면 흡착의 경우에는 기판 상면 가장자리부를 상외측 방향으로 향하게 하는 힘을 부여하여 기판 중앙 부근의 휨을 감소시키거나, 기판 하면 지지의 경우에는, 상기 기판 지지부보다 외연부측에 위로부터 힘을 부여하여 동일하게 기판 중앙부의 휨을 감소시키는 것이 행해졌다. 그러나, 이와 같이 노광 장치에 있어서의 기판의 지지 방법을 연구하여 노광 장치측에서 보정하여 프록시미티 갭의 변동을 저감시키는 방법은, 그의 힘 부여 방법을 조정하는 것이 번거롭고 수고를 요구할 뿐 아니라, 포토마스크 기판이 대형화될수록 큰 힘이 필요해지므로, 그의 조정이 곤란해진다.
한편, 상기 포토마스크 기판을 형성하기 위한 유리 기판을 수직 유지시에 평 탄화한 것을 이용하는 방법은, 포토마스크 기판 내지 유리 기판을 대각 길이 500 mm 이상, 특히 800 mm 이상, 보다 특히 1,800 mm 이상으로 대형화한 경우, 효과적으로 기능하지 않았다.
즉, TPT 액정 패널의 어레이측용 포토마스크 기판 또는 컬러 필터측용 포토마스크 기판을 형성하는, 대각 길이가 500 mm 이상, 특히 800 mm 이상, 보다 특히 1,800 mm 이상인 대형 유리 기판의 표면 및 이면의 평탄도나 평행도를 측정하기 위해서는, 광 간섭식 방법으로 얻어지는 간섭호(干涉縞)의 갯수를 세는 방법이나, 레이저 변위계를 기판 표면 및 이면 상에서 근접 주사시키는 방법이 알려져 있다. 여기서, 측정시의 기판의 유지 방법은 종래부터 수직 유지이지만, 실제로 사용될 때는 수평으로 유지되는 것이 일반적이었다. 이와 같이 표면 및 이면의 평탄도나 평행도를 측정할 때에 기판을 수직 유지하도록 한 것은, 기판을 수평으로 하여 기판이 자체중량 변형된 상태에서 정밀도를 측정하는 것은 곤란하고, 사용되는 노광 장치 내에서의 기판의 수평 유지 방법이 다채로우며, 실제로 사용될 때와 동일한 조건으로 평탄도를 측정하는 것도 곤란하다는 등의 이유에 의한다. 또한, 기판의 휨량은 기판 두께의 3승에 반비례하기 때문에, 크기가 커짐과 동시에 기판 두께도 증가하는 방향으로 기판의 대형화가 진행되어 왔고, 휨량의 관점에서는, 기판을 수직 유지하여 통상 측정되는 기판의 평탄도가 수십 ㎛ 이하라도, 실제로 노광될 때에는 자체중량에 의해서 수십 또는 수백 ㎛나 크게 변형될 가능성이 있다. 기판이 사용되는 경우, 소위 노광시의 기판 유지 방법과 기판의 표면 및 이면의 평탄도나 평행도 등의 정밀도를 측정할 때의 유지 방법이 동일하다면 이러한 문제는 없지만, 현실로서는 이러한 방법으로 기판의 표면 및 이면의 평탄도 및 평행도를 양호한 정밀도로 측정하는 방법은 개발되어 있지 않고, 기판의 표면 및 이면의 평탄도 및 평행도의 측정은, 특히 기판이 대형화될수록, 상술한 기판의 수직 유지에서의 측정법에 의존하지 않을 수 없다. 그러나, 이 측정법에서는, 대형 포토마스크 기판을 노광 장치에 지지하였을 때의 평탄도와 큰 차가 생긴다.
예를 들면, 현재 공급되고 있는 TFT 노광용 대형 포토마스크용 유리 기판의 평탄도에 대하여 말하면, 450×550×5 mm 크기의 기판으로서, 수직 유지한 상태에서 측정하여, 평탄도/대각 길이=6×10-6 이하(평탄도: 약 4 ㎛)가 얻어졌다고 해도, 수평 4변 단순 지지로 기판을 유지하여 재료 역학적 계산으로 예상되는 기판 자체중량 휨량은 평탄도/대각 길이=4.7×10-5(평탄도: 약 34 ㎛)가 되기 때문에, 실질적으로 사용되는 수평시에는 평탄도가 약 34 ㎛ 전후가 된다. 또한, 1,220×1,400×13 mm 크기의 기판은, 수직 유지한 상태에서 측정하여, 평탄도/대각 길이=6×10-6 이하(평탄도 약 11 ㎛)가 얻어졌다고 해도, 수평 4변 단순 지지로 기판을 유지하여 재료 역학적 계산으로 예상되는 기판 자체중량 휨량은 평탄도/대각 길이=1.3×10-4(평탄도: 약 243 ㎛)가 되기 때문에, 실질적으로 사용되는 수평시에는 평탄도는 약 243 ㎛ 전후가 된다. 또한, 이러한 휨의 보정에 대해서는, 상술한 바와 같이, 종래 노광 장치측에서 주로 대책을 취하였지만, 기판의 대형화에 따라서 점차로 곤란해졌다.
또한, 본 명세서에 있어서, 기판 표면을 노광시의 마더 글래스 대향면측(하면)으로 하여 표면 평탄도라고 하면 이 면에 대한 평탄도이며, 또한 이면을 노광시의 상면이라고 정하여 기재한다.
본 발명자들은 이러한 대형 유리 기판의 제조에 대하여 검토한 결과, 대형 유리 기판 재료의 양면의 평탄도 및 평행도를, 그 대형 유리 기판 재료를 수직 유지한 상태(수평시의 자체중량 휨이 발생하지 않는 상태)에서 정확하게 측정하고, 그 수직 유지 상태에서 얻어진 표면 및 이면의 평탄도 및 평행도의 고도 데이터에 기초하는 평탄화 가공 제거량(1), 기판 재료의 판 두께 및 크기와 상기 기판 재료로부터 얻어지는 포토마스크 기판을 수평으로 지지하였을 때의 지지 위치에서 계산되는 자체중량 휨량분을 고려하여 제거해야되는 양(2), 포토마스크 기판을 노광 장치에 지지할 때에 발생하는 상기 기판 지지에 의한 기판 변형을 고려하여 제거해야되는 양(3), 노광되는 마더 글래스를 지지하는 정반의 정밀도 왜곡분으로부터 계산되는 제거해야되는 양(4), 및 후속 공정으로서 예를 들면 양면 연마 또는 한쪽면 연마를 행하는 경우, 이 연마에 있어서의 평탄도의 변화를 미리 고려하여 제거해야되는 양(5) 중, (1) 내지 (4), 또는 (1) 내지 (5)를 종합하여 최종적으로 필요 충분한 표면 및 이면의 평탄화 가공 및 변형 수정 가공의 양 및 가공 제거 부분을 산출하고, 가공 수단 또는 기판 재료를 기판 재료의 면 방향으로 이동시켜 기판 재료의 양면을 각각 제거 처리하는 것이 효과적이며, 이에 따라 수평으로 유지하였을 때에 평탄도/대각 길이가 4.8×10-5 이하이며 대각 길이가 500 mm 이상, 특히 1,000 mm 이상인 대형 유리 기판을 얻을 수 있고, 이에 따라 이 대형 유리 기판으로부터 형성되는 포토마스크 기판을 노광 장치에 지지한 경우, TFT 액정 패널의 어레이측 또는 컬러 필터측 기판용 마더 글래스와의 프록시미티 갭의 변동이 감소되고, 상술한 바와 같은 노광 장치측에서의 보정이 필요없어지거나 또는 보정이 경감되어, 용이하게 프록시미티 갭의 변동을 없앨 수 있는 것을 발견하였다.
또한, 본 발명에 있어서, 기판의 평탄도는, 피측정 표면의 최소 2승 평면을 기준면으로 하였을 때의 기준면과 피측정 표면과의 거리의 최대값(절대값)과 최소값(절대값)과의 합이고, 도 1 중의 a와 b와의 합으로 표시된다. 이 평탄도는 일반적으로 TIR(Total Indicator Reading)이라 불린다. 한편, 기판의 평행도는 기판의 이면으로부터 표면까지의 거리의 최대값과 최소값과의 차이고, 도 2 중의 c로 표시된다. 이 평행도는 일반적으로 TTV(Total Thickness Variation)라고 불린다. 또한, 도 1 중에서 1은 기판, 11은 피측정 표면, 12는 최소 2승 평면이고, 도 2 중에서 1은 기판, 13은 기판 표면, 14는 기판 이면이다.
따라서, 본 발명은 하기 포토마스크용 대형 유리 기판 및 그의 제조 방법, 마더 글래스의 노광 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공한다.
청구항 1:
서로 대향하는 양측 가장자리부(緣部)가 지지되어 노광 장치에 부착되는 포토마스크 기판의 하측에 이것과 근접하여 TFT 액정 패널의 어레이측 또는 컬러 필터측 기판용 마더 글래스를 배치하고, 상기 노광 장치로부터의 광을 상기 포토마스크 기판에 통과시켜 상기 마더 글래스에 조사하여 이 마더 글래스를 노광하는 방법 에서 이용되는 상기 포토마스크 기판을 형성하기 위한 대형 유리 기판을 제조하는 방법이며,
대각 길이가 500 mm 이상이고, 두께가 4 mm 이상인 대형 유리 기판 재료를 수직 유지한 상태에서 얻어진 기판 재료의 표면 및 이면의 평탄도 및 평행도의 고도 데이터에 기초하는 평탄화 가공 제거량, 및
상기 기판 재료의 판 두께 및 크기와 상기 기판 재료로부터 얻어지는 포토마스크 기판을 수평으로 지지하였을 때의 지지 위치에서 계산되는 자체중량 휨량분과,
상기 포토마스크 기판을 노광 장치에 지지할 때에 발생하는 포토마스크 기판 지지에 의한 기판 변형량분과,
노광되는 마더 글래스를 지지하는 정반(定盤)의 정밀도 왜곡분
으로부터 계산되는 변형 수정 가공 제거량으로 상기 기판 재료를 가공 제거하여, 수직 유지하였을 때에 마더 글래스에 대향하는 측의 표면이 오목한 단면 원호 형상을 가지고, 이 대형 유리 기판으로부터 형성되는 포토마스크 기판이 그의 서로 대향하는 양측 가장자리가 상기 노광 장치에 지지되었을 때에 수평으로 유지되어, 상기 마더 글래스와 이 대형 유리 기판으로부터 형성되는 포토마스크 기판과의 프록시미티 갭 변동을 감소시키는 대형 유리 기판을 얻는 것을 특징으로 하는 포토마스크용 대형 유리 기판의 제조 방법.
청구항 2:
제1항에 있어서, 기판 재료의 평탄화 및 변형 수정 가공 후에, 추가로 양면 연마 또는 한쪽면 연마를 행하는 후속 공정을 가지고, 상기 가공 제거량에 상기 후속 공정의 연마에 의한 평탄도의 변화량을 더한 양의 제거량으로 평탄화 및 변형 수정 가공을 행하는 포토마스크용 대형 유리 기판의 제조 방법.
청구항 3:
제1항 또는 제2항에 있어서, 가공 수단으로서 샌드 블라스트를 이용하여 가공 제거를 행하는 포토마스크용 대형 유리 기판의 제조 방법.
청구항 4:
제3항에 있어서, 가공 수단으로서 샌드 블라스트를 이용한 가공 제거 방법이 정압에서 행해지는 것을 특징으로 하는 포토마스크용 대형 유리 기판의 제조 방법.
청구항 5:
제3항 또는 제4항에 있어서, 샌드 블라스트에 이용되는 미립자가 산화세륨, 산화규소, 산화알루미늄 또는 탄화규소인 것을 특징으로 하는 포토마스크용 대형 유리 기판의 제조 방법.
청구항 6:
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 기판 재료 및(또는) 가공 수단을 이동시켜, 기판 재료 표면의 임의의 위치를 제거하는 것을 특징으로 하는 포토마스크용 대형 유리 기판의 제조 방법.
청구항 7:
서로 대향하는 양측 가장자리부가 지지되어 노광 장치에 부착되는 포토마스크 기판의 하측에 이것과 근접하여 TFT 액정 패널의 어레이측 또는 컬러 필터측 기 판용 마더 글래스를 배치하고, 상기 노광 장치로부터의 광을 상기 포토마스크 기판에 통과시켜 상기 마더 글래스에 조사하여 이 마더 글래스를 노광하는 방법에서 이용되는 상기 포토마스크 기판을 형성하기 위한 대형 유리 기판이며,
대각 길이가 500 mm 이상이고, 두께가 4 mm 이상인 대형 유리 기판 재료를 수직 유지한 상태에서 얻어진 기판 재료의 표면 및 이면의 평탄도 및 평행도의 고도 데이터에 기초하는 평탄화 가공 제거량, 및
상기 기판 재료의 판 두께 및 크기와 상기 기판 재료로부터 얻어지는 포토마스크 기판을 수평으로 지지하였을 때의 지지 위치에서 계산되는 자체중량 휨량분과,
상기 포토마스크 기판을 노광 장치에 지지할 때에 발생하는 포토마스크 기판 지지에 의한 기판 변형량분과,
노광되는 마더 글래스를 지지하는 정반의 정밀도 왜곡분
으로부터 계산되는 변형 수정 가공 제거량으로 상기 대형 유리 기판 재료를 가공 제거함으로써 얻어지며, 수직 유지하였을 때에 마더 글래스에 대향하는 측의 표면이 오목한 단면 원호 형상을 가지고, 이 대형 유리 기판으로부터 형성되는 포토마스크 기판이 그의 서로 대향하는 양측 가장자리가 상기 노광 장치에 지지되었을 때에 수평으로 유지되어, 상기 마더 글래스와 이 대형 유리 기판으로부터 형성되는 포토마스크 기판과의 프록시미티 갭 변동을 감소시키는 것을 특징으로 하는 포토마스크용 대형 유리 기판.
청구항 8:
제7항에 있어서, 상기 대형 유리 기판이, 수평 유지하였을 때에 표면 평탄도/대각 길이가 4.8×10-5 이하인 표면 평탄도를 갖는 것인 포토마스크용 대형 유리 기판.
청구항 9:
제7항 또는 제8항에 있어서, 대각 길이가 825 mm 이하이고, 두께가 3 mm 이상 6 mm 미만인 포토마스크용 대형 유리 기판.
청구항 10:
제7항 또는 제8항에 있어서, 대각 길이가 800 내지 1650 mm이고, 두께가 6 내지 11 mm인 포토마스크용 대형 유리 기판.
청구항 11:
제7항 또는 제8항에 있어서, 대각 길이가 1800 내지 2150 mm이고, 두께가 9 내지 16 mm인 포토마스크용 대형 유리 기판.
청구항 12:
제7항 또는 제8항에 있어서, 대각 길이가 2151 내지 3000 mm이고, 두께가 9 내지 20 mm인 포토마스크용 대형 유리 기판.
청구항 13:
서로 대향하는 양측 가장자리부가 지지되어 노광 장치에 부착되는 포토마스크 기판의 하측에 이것과 근접하여 TFT 액정 패널의 어레이측 또는 컬러 필터측 기판용 마더 글래스를 배치하고, 상기 노광 장치로부터의 광을 상기 포토마스크 기판 에 통과시켜 상기 마더 글래스에 조사하여 이 마더 글래스를 노광하는 방법에서,
상기 포토마스크 기판으로서, 대각 길이가 500 mm 이상이고, 두께가 4 mm 이상인 대형 유리 기판 재료를 수직 유지한 상태에서 얻어진 기판 재료의 표면 및 이면의 평탄도 및 평행도의 고도 데이터에 기초하는 평탄화 가공 제거량, 및
상기 기판 재료의 판 두께 및 크기와 상기 기판 재료로부터 얻어지는 포토마스크 기판을 수평으로 지지하였을 때의 지지 위치에서 계산되는 자체중량 휨량분과,
상기 포토마스크 기판을 노광 장치에 지지할 때에 발생하는 포토마스크 기판 지지에 의한 기판 변형량분과,
노광되는 마더 글래스를 지지하는 정반의 정밀도 왜곡분
으로부터 계산되는 변형 수정 가공 제거량으로 상기 대형 유리 기판 재료를 가공 제거함으로써 얻어지며, 수직 유지하였을 때에 마더 글래스에 대향하는 측의 표면이 오목한 단면 원호 형상을 갖는 대형 유리 기판으로부터 형성되고, 상기 노광 장치에 서로 대향하는 양측 가장자리부가 지지되었을 때에 수평으로 유지되는 포토마스크 기판을 이용하여, 상기 마더 글래스와 상기 포토마스크 기판과의 프록시미티 갭 변동을 감소시키는 것을 특징으로 하는 마더 글래스의 노광 방법.
청구항 14:
제13항에 있어서, 상기 대형 유리 기판이, 수평 유지하였을 때에 표면 평탄도/대각 길이가 4.8×10-5 이하인 표면 평탄도를 갖는 것인 마더 글래스의 노광 방 법.
청구항 15:
서로 대향하는 양측 가장자리가 지지되어 노광 장치에 부착되는 포토마스크 기판의 하측에 이것과 근접하여 TFT 액정 패널의 어레이측 또는 컬러 필터측 기판용 마더 글래스를 배치하고, 상기 노광 장치로부터의 광을 상기 포토마스크 기판에 통과시켜 상기 마더 글래스에 조사하여 이 마더 글래스를 노광하는 방법에서 사용되는 포토마스크 기판을 형성하는, 대각 길이가 500 mm 이상이고, 두께가 4 mm 이상인 포토마스크용 대형 유리 기판을 제조하는 공정을 기록하는 기록 매체이며,
대각 길이가 500 mm 이상이고, 두께가 4 mm 이상인 대형 유리 기판 재료를 수직 유지한 상태에서 얻어진 기판 재료의 표면 및 이면의 평탄도 및 평행도의 고도 데이터에 기초하는 평탄화 가공 제거량을 계산하는 단계,
이 평탄화 가공 제거량, 및 상기 기판 재료의 판 두께 및 크기와 상기 기판 재료로부터 얻어지는 포토마스크 기판을 수평으로 지지하였을 때의 지지 위치에서 계산되는 자체중량 휨량분과, 상기 포토마스크 기판을 노광 장치에 지지할 때에 발생하는 포토마스크 기판 지지에 의한 기판 변형량분과, 노광되는 마더 글래스를 지지하는 정반의 정밀도 왜곡으로부터 변형 수정 가공 제거량을 계산하는 단계,
상기 평탄화 가공 제거량 및 변형 수정 가공 제거량에 기초하여 상기 양을 가공 제거하여 평탄화 및 변형 수정 가공을 행하는 것을 장치에 명령하는 단계
를 컴퓨터로 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
청구항 16:
제15항에 있어서, 기판 재료의 평탄화 및 변형 수정 가공 후에, 추가로 양면 연마 또는 한쪽면 연마를 행하는 후속 공정을 가지고, 상기 가공 제거량에 상기 후속 공정의 연마에 의한 평탄도의 변화량을 더한 양의 제거량을 계산하는 단계를 추가로 갖는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
본 발명의 포토마스크용 대형 유리 기판의 제조 방법은, TFT 액정 패널의 어레이측 기판용이나 컬러 필터측 기판용으로서 사용되는 것으로, 대각 길이가 500 mm 이상, 두께가 4 mm 이상인 것을 제조하는 방법이다.
<제거 대상>
기판의 대형화에 따라서, (1) 기판 재료 자체의 평탄화 가공 제거량뿐 아니라, (2) 수평 유지하였을 때의 기판 재료의 판 두께 및 크기와 상기 기판 재료로부터 형성되는 포토마스크 기판을 수평으로 지지하였을 때의 지지 위치에서 계산되는 자체중량 휨량분과, (3) 이 포토마스크 기판을 노광 장치에 지지할 때에 발생하는 포토마스크 기판 지지에 의한 기판 변형량분과, (4) 노광되는 마더 글래스를 지지하는 정반의 정밀도 왜곡분, 또한 (5) 가공 후의 연마에 의한 변화량을 미리 고려하여, 기판 재료의 가공을 행하는 것이 필요해진다. 또한, 기판 형상의 측정은 무중력 상태가 바람직하지만, 수직 상태에서 측정하더라도 수직시의 기판 자체중량 변형량은, 여기서 제조되는 기판의 정밀도에서는 미세하므로 무시할 수 있다. 또한, 기판 재료의 크기는, 기판 재료의 형상이 정방형 또는 장방형인 경우에는, 세로 및 가로의 길이를 말하며, 기판 재료가 원형인 경우에는 직경을 말한다.
구체적으로는, 본 발명의 포토마스크용 대형 유리 기판의 제조 방법은, 대형 유리 기판 재료의 양면의 평탄도 및 평행도를, 그 대형 유리 기판 재료를 수직 유지한 상태(수평시의 자체중량 휨이 발생하지 않는 상태)에서 정확하게 측정하고, 그 수직 유지 상태에서 얻어진 표면 및 이면의 평탄도 및 평행도의 고도 데이터에 기초하는 평탄화 가공에 의해 제거해야되는 양[(1)], 기판 재료의 판 두께 및 크기와 상기 기판 재료로부터 얻어지는 포토마스크 기판 재료를 노광 장치에 지지하였을 때의 지지 위치에서 계산되는 자체중량 휨량분을 미리 고려하여 제거해야되는 양[(2)], 기판을 노광 장치에 지지할 때에 발생하는 기판 지지에 의한 기판 변형량분을 고려하여 제거해야되는 양[(3)], 노광되는 마더 글래스를 지지하는 정반의 정밀도 왜곡분을 고려하여 계산되는 제거해야되는 양[(4)], 및 후속 공정으로서 예를 들면 양면 연마 또는 한쪽면 연마를 행하는 경우, 이 연마에 있어서의 평탄도의 변화를 미리 고려하여 제거해야되는 양[(5)] 중, (1) 내지 (4), 또는 (1) 내지 (5)를 종합하여, 최종적으로 필요 충분한 표면 및 이면의 제거량 및 제거 부분을 산출한다. 또한, 상기 (2), (3), (4)의 가공을 총칭하여 변형 수정 가공이라고 하고, (2), (3), (4)의 가공 제거량의 합계를 변형 수정 가공 제거량이라고 한다.
<평탄화 가공>
우선, 수직 유지 상태에서 얻어진 표면 및 이면의 평탄도 및 평행도의 고도 데이터를 바탕으로 제거해야되는 양에 대하여 설명하면, 원료가 되는 대형 유리 기판 기판 재료(판재)의 평탄도 측정 및 평행도의 측정을 수행한다. 평탄도 및 평행도의 측정은, 대형 유리 기판 재료(판재)의 자체중량 변형을 제거하기 위해서, 수 직 유지하여 예를 들면 구로다 세이꼬사 제조 플랫네스 테스터(FTT-1500) 등을 사용하여 행할 수 있다.
즉, 본 발명의 제조 방법으로서는, 우선 대형 유리 기판 재료(판재)의 평탄가공해야되는 면, 즉 양면의 평탄도를 측정한다. 또한, 대형 유리 기판 재료의 평행도를 고려하는 경우에는, 양면의 평탄도 및 평행도를 측정한다. 구체적으로는, 우선, 수직 유지 상태에서 얻어진 표면 및 이면의 평탄도 및 평행도의 고도(기판 표면 및 이면에 수직인 방향) 데이터를 취득하고, 이것에 기초하여 평탄화 가공해야되는 면에서 계산되는 최소 2승 평면을 기준면으로 하여, 평탄화 가공해야되는 면 내에서 가장 낮은 점에 고도가 맞도록 가공 제거량을 계산한다.
또한, 원료가 되는 판재는, 가공 시간 단축을 위해, 처음에 양면 연마 장치 또는 한쪽면 연마 장치에서 경면 가공을 행하여 가능한 한 평탄도 및(또는) 평행도를 갖추어 두는 것이 바람직하다.
이상의 단계에 기초하여 상기 양을 가공 제거하여 평탄화 가공 및 후술하는 변형 수정 가공을 행하는 것을 장치에 명령하는 컴퓨터로 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에서 시뮬레이션을 행할 수 있다.
<자체중량 휨량분>
다음에, 기판 재료의 자체중량 휨량분은, 상기 평탄화 가공에 의해 얻어진다고 계산, 예측되는 면을 기준면으로 하여, 기판 재료의 판 두께 및 크기와 상기 기판 재료로부터 얻어지는 포토마스크 기판을 수평으로 지지하였을 때의 지지 위치에서 재료 역학적으로 계산된다. 또한, 이 경우의 지지 위치는, 노광 장치에 지지한 경우와 동일 지지 위치로 한다.
<기판 변형>
또한, 노광 장치 내에서는 포토마스크 기판이 척(chuck)될 때에 변형되지만, 척되는 부분의 면적이나 형상 또는 척 판의 면 정밀도, 또한 2변 지지나 4변 지지의 경우에 따라서도 변화량이 다르다. 어느 상태도 유한요소(有限要素)법을 기본으로 시뮬레이션하는 것은 가능하지만, 샘플 유리 기판 재료를 이용하여 실제로 노광 장치에 지지하였을 때의 변화량을 측정하고, 여기서 얻어진 변화량에 맞도록 가공해야되는 유리 기판 재료에 있어서의 가공량을 구하는 것이 바람직하다.
<정반의 정밀도 왜곡>
TFT 액정 패널의 어레이측 또는 컬러 필터측 기판용 마더 글래스와 포토마스크 기판 표면과의 거리의 변동, 소위 프록시미티 갭은, 노광 장치의 정반 자체의 가공 정밀도, 정반의 조립 정밀도, 노광시의 온도 변화 등을 고려하며, 정반의 평탄도, 즉 정반의 정밀도 왜곡의 영향도 받기 때문에 이들도 고려하여 변형 수정 가공 제거량을 정한다. 이 경우에도, 샘플 유리 기판 재료를 실제로 노광 장치에 지지함과 동시에, 샘플 마더 글래스를 정반에 장착하였을 때의 프록시미티 갭의 변동을 측정하고, 여기서 얻어진 측정값에 맞도록 가공해야되는 유리 기판 재료에 있어서의 가공량을 구하는 것이 바람직하다.
실제로는, 프록시미티 갭의 변동로부터 상기 평탄화 가공, 자체중량 휨량분을 고려한 가공량을 뺀 차분이, 기판 변형 및 정반 정밀도 왜곡에 기초하는 가공량에 상당한다.
또한, 프록시미티 갭의 측정은, 하측으로부터 레이저 변위계를 이용함으로써 측정할 수 있다.
<연마>
또한, 일반적으로는 후속 공정의 양면 연마 또는 한쪽면 연마는, 최종적으로 요구되는 면질, 예를 들면 면 조도를 양호하게 하고, 미세한 결함이 없는 면으로 만들기 위해서 행해지는 것이다. 따라서, 요구되는 면 품질상, 후속 공정의 마무리 연마가 필요없는 경우나 후속 공정의 연마에 의한 평탄도의 변화량이 무시할 수 있는 양인 경우에는, 연마에 있어서의 평탄도의 변화를 미리 고려하여 제거해야되는 양분(5)는 생략하는 것이 가능하다.
마무리 연마는, 기판 재료의 표면, 또는 표면 및 이면의 양면을, 산화세륨 등의 연마재를 이용하여 부드러운 연마 크로스 등을 부착한 양면 연마 또는 한쪽면 연마 장치 등을 이용하여, 통상법에 의해서 행할 수 있다.
또한, 실제 가공 제거는, 상기 각 요소로부터 계산되는 변형 수정 가공 제거량인 (1) 내지 (4), 또는 (1) 내지 (5)를 종합하여 얻어지는 가공 제거량을 바탕으로, 가공 수단 또는 기판을 기판 면 방향으로 이동시키는 속도(체재 시간)을 변경시켜, 국소적으로 필요 충분한 양을 기판 재료의 양면에서 각각 가공 수단에 의해 제거한다.
<샌드 블라스트>
상기 계산량에 기초하여 평탄화 및 변형 수정 가공 제거를 행할 때, 가공 수단이 샌드 블라스트인 경우, 측정한 데이터를 바탕으로 기판 재료 중 많이 제거하 는 부분에서 샌드 블라스트 노즐의 이동 속도를 느리게 하여 체류 시간을 길게 하는 한편, 많이 제거하지 않는 부분에서는 반대로 샌드 블라스트 노즐의 이동 속도를 신속하게 하여 체류 시간을 짧게 함으로써 체재 시간을 조절하여 가공을 행할 수 있다.
또한, 노즐 이동 속도, 에어 압력을 일정하게 하고, 기판과 샌드 블라스트 노즐 사이의 거리를 조절하는 것으로도 가공 가능하다. 이것은 샌드 블라스트 노즐과 기판 재료면과의 거리가 가까운 경우에는 가공 속도가 빠르고, 먼 경우에는 가공 속도가 느리다는 가공 특성을 이용한 것이다.
또한, 노즐 이동 속도는 일정하게 하여, 샌드 블라스트 노즐에서의 에어 분무 압력을 제거해야되는 부분에서는 크게 하고, 제거해야되는 부분이 적은 부분에서는 약하게 하는 압력 조절로도 목적은 달성할 수 있다.
가공 수단이 샌드 블라스트 노즐인 경우, 도 3의 장치를 이용하여 가공을 행할 수 있다. 여기서, 도 3 중에서 20은 기판 유지대, 21은 샌드 블라스트 노즐을 나타내고, 22는 지립의 기류이다. 또한, 1은 기판이다.
가공 수단은 X, Y 방향으로 임의로 이동할 수 있는 구조이고, 이동에 대해서는 컴퓨터로 제어할 수 있다. 또한, X-θ 기구로도 가공은 가능하다. 에어 압력은 사용 지립이나 가공 수단-기판 사이의 거리와 관계되며, 일의적(一義的)으로 결정되지 않고, 제거 속도와 가공 왜곡 깊이를 보아 조정할 수 있다.
사용되는 지립은 특별히 제약은 없지만, #600 내지 #3000번의 것이 바람직하다. #600보다 입경이 큰 지립에서는 가공에 의한 가공 왜곡층이 크고, 가공 왜곡 층을 제거하기 위해서 후속 공정에서의 가공 여유가 커지며, 원래의 판 두께를 두껍께 할 필요가 있기 때문에 소재가 많이 필요해지므로, 경제적으로 불리해지는 경우가 있다. 한편, #3000보다 입경이 작은 경우에는, 제거 속도가 늦어짐으로써 샌드 블라스트 가공에 시간이 소요되는 경우가 생긴다.
또한, 샌드 블라스트에 사용되는 미립자는, 산화세륨, 산화규소, 산화알루미늄 또는 탄화규소가 바람직하다.
<기판의 설명>
상기 방법에 의해 얻어진 본 발명의 대형 유리 기판은, 대각 길이가 500 mm 이상, 특히 800 mm 이상, 특히 1,800 mm 이상이고, 두께는 4 mm 이상이다. 대각 길이의 상한은 특별히 제한은 없지만, 통상 2,500 mm 이하의 치수를 갖는 것이다. 더욱 상세하게 설명하면, 대각 길이가 825 mm 이하(500 내지 825 mm)인 경우에는 두께가 3 mm 이상 6 mm 미만이고, 대각 길이가 800 내지 1650 mm인 경우에는 두께가 6 내지 11 mm이며, 대각 길이가 1800 내지 2150 mm인 경우에는 두께가 9 내지 16 mm이고, 대각 길이가 2151 내지 3000 mm인 경우에는 두께가 9 내지 20 mm이다. 또한, 이 대형 유리 기판의 형상은 정방형, 장방형, 원형 등일 수 있고, 원형인 경우, 대각 길이는 직경을 의미한다.
본 발명의 대형 유리 기판은, 수직 유지하였을 때에 마더 글래스에 대향하는 측의 표면 중앙부가 오목한 단면 원호 형상이 된다. 또한, 기판 노광시의 기판 유지의 상태에 있어서, 즉 수평시에, 그의 표면 평탄도/대각 길이가 4.8×10-5 이하, 바람직하게는 2.4×10-5 이하, 특히 바람직하게는 1.2×10-5 이하이다. 또한, 그의 하한은 특별히 제한되지 않지만, 통상 2×10-6 이상이다. 또한, 이면은 표면 정도의 평탄도가 요구되지 않기 때문에, 특별히 제한은 없지만, 이면 평탄도/대각 길이는 바람직하게는 4.8×10-5 이하, 더욱 바람직하게는 2.4×10-5 이하이다. 또한, 그의 하한도 제한되지 않지만, 통상 2×10-6 이상이다.
본 발명의 대형 유리 기판의 평행도는 50 ㎛ 이하, 특히 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 50 ㎛를 초과하면 기판을 노광 장치에 설치하는 경우에 노광 갭을 감소시키기 위한 보정 등의 작업에 부담이 생길 경우가 있다.
<노광 방법>
다음에, 얻어진 대형 유리 기판을 이용하여 노광하는 방법에 대하여 서술한다.
통상의 포토마스크의 판 제조 공정과 거의 동일한 방법에 의해, 스퍼터링 장치로 대형 유리 기판 표면에 크롬 박막 등을 설치한 후, 레지스트 재료 등의 감광재를 더욱 도포하고, 전자 빔 장치에 의해 묘화 노광하여, 이것을 현상하여 레지스트 패턴을 형성한다. 그 후, 이 레지스트 패턴을 크롬 박막 등의 에칭용 마스크로 하여, 크롬막 등을 포함하는 패턴을 제조한다.
상기 방법에 의해 얻어진 포토마스크 기판을 기판 스테이지 상에 수평으로 장착하지만, 포토마스크 기판의 지지 위치는 포토마스크 기판의 표면 또는 이면의 단변(端邊)으로부터 수 mm 또는 수 cm 내측으로 들어간 부분이 일반적이다. 구체적으로는 포토마스크 기판을 수평으로 한 상태에서 상면의 외주 2변 또는 4변에서 행하고, 띠(帶) 폭은 4 cm이며, 알루미나 세라믹 등을 사용하여, 예를 들면 흡착, 진공 척 등에 의해 행할 수 있다. 세라믹 판에 의한 고정의 경우, 세라믹 판은 강직하고, 수평 방향으로 자유롭게 틸트(tilt)할 수 있는 구조로 되어 있는 것이 바람직하며, 흡착판의 평탄도는 5 ㎛ 이하가 바람직하다. 본 발명에 의해, 기판의 파지(把持)에 의한 변화량은 미리 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에서 시뮬레이션을 행할 수 있기 때문이다. 흡착판의 틸트 기구에 대해서는 반드시 필요하지는 않으며, 흡착판의 정밀도의 영향이나 기판의 파지에 의해 발생하는 응력에 의한 변화량도 미리 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에서 시뮬레이션을 행하는 것이 가능하고, 또한 틸트 각도에 의한 영향도 시뮬레이션할 수 있다.
또한, 포토마스크 기판의 하측에 설치되는 노광되는 측의 소위 마더 글래스는 두께 0.5 mm 내지 1.2 mm이며, 또한 두께 오차가 100 ㎛ 이내인 유리판을 사용할 수 있다. 또한, 마더 글래스를 척하는 스테이지로는, 평탄도를 20 ㎛ 이내, 바람직하게는 5 ㎛ 이내로 마무리한 것을 사용할 수 있다.
그 후, 포토마스크 기판과 마더 글래스와의 간격(프록시미티 갭)을, 레이저 변위계에 의해 거의 전역에 걸쳐 측정한다. 얻어지는 프록시미티 갭은, 긴 변 각각의 4 cm 폭 이외의 전역에서, 평균 50 내지 100 ㎛이고, 갭 오차는 0 내지 50 ㎛, 바람직하게는 0 내지 10 ㎛이다.
또한, 본 발명의 노광 방법은, 포토마스크 기판과 마더 글래스를 비접촉 상태에서 노광하는 노광 방법이라면, 다른 노광 방법(미러 프로젝션 방식 또는 렌즈 프로젝션 방식)에도 적용 가능하다. 이 경우, 프록시미티 갭은 아니지만, 이들 방식도 종래부터 포토마스크 기판의 자체중량 휨의 보정을 노광 장치측에서 행하였기 때문에, 본 발명의 유리 기판으로부터 형성되는 포토마스크 기판을 사용함으로써, 당연히 노광 장치측의 보정 부담이 감소 또는 생략될 수 있는 것으로 예상된다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 유리 기판의 두께에 대하여 각각의 유리 기판의 자체중량 휨을 계산하여, 미리 휨분만큼 반대로 변형시킨 형상으로 만들기 때문에, 종래의 문제를 한번에 해결할 수 있다. 또한, 유리 기판의 두께를 종래보다 얇게 만드는 것도 가능하다. 예를 들면, 830×960×10 mmt의 자체중량 휨량은 4변 단순 지지의 조건에서 재료 역학적 계산을 하면 89 ㎛이고, 830×960×8 mmt이면 139 ㎛이고, 830×960×6 mmt이면 247 ㎛가 된다. 이 휨분만큼 미리, 사용되는 면(노광시에는 하측이 되는 면)을 수직시에 오목 형상으로 만들면 수평시에 고도로 평탄하게 되고, 얇은 기판이라도 사실상은 노광시에 평탄도를 얻는 것이 가능하다. 이로써, 현재 TFT 액정용 마스크 기판은 고가의 합성 석영 유리가 주로 사용되고 있지만, 이상의 이유로 마스크용 유리 기판을 얇게 할 수 있는 만큼, 기판 비용을 낮출 수 있게 되었다.
또한, 본 발명의 대형 유리 기판으로부터 형성되는 포토마스크 기판을 이용하여 노광하면, 프록시미티 갭을 작게 할 수 있음과 동시에 균일화할 수 있기 때문에, 프록시미티 갭의 제어를 용이하게 행할 수 있다. 이에 따라, 노광 생산 매수 를 증가시키는 것이 가능해지고, 효율적으로 마더 글래스를 노광할 수 있다. 또한, 본 발명의 대형 유리 기판으로부터 형성되는 포토마스크 기판을 이용하여 투영 노광한 경우에는, 기판 휨에 의한 광축의 어긋남을 보정하는 제어가 용이해진다.
<실시예>
이하, 실시예와 비교예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예로 제한되지 않는다. 또한, 이하의 예에서, 평탄도는 특별히 언급하지 않는 한, 표면 평탄도를 의미한다. 또한, 평탄도 및 평행도의 측정에는, 구로다 세이꼬사 제조 플랫네스 테스터(FTT-1500)를 사용하고, 기판 재료를 수직으로 유지하여 행하였다.
[실시예 1]
크기 330×450 mm(대각 길이: 약 558 mm), 두께 5.3 mm의 합성 석영 유리 기판 재료를, 후지미 겐마자이(주) 제조 GC #600을 이용하여, 유성 연동을 행하는 양면 랩 장치에서 평탄화 가공을 행하여 기판 재료(원료 기판)을 준비하였다. 이 때의 기판 재료(원료 기판) 정밀도는 수직 유지하여 측정하였으며, 그 결과, 표면 평탄도가 22 ㎛(표면 평탄도/대각 길이: 39×10-6)이고, 이면 평탄도가 25 ㎛이고, 평행도는 3 ㎛이며, 중앙 부분이 최소 2승 평면에 대하여 높은 형상이 되었다.
다음에, 평탄화 가공을 행하여 얻어진 두께 5 mm의 기판 재료를 수평 유지하였을 때의 지지 위치에서 재료 역학적으로 계산되는 자체중량 휨량을 산출한다. 또한, 미리 샘플 유리 기판 재료를 이용하여 실제로 노광 장치에 지지하였을 때의 변화량과, 이 샘플 유리 기판 재료와 샘플 마더 글래스를 정반에 장착하였을 때의 프록시미티 갭의 변동으로부터 기판 변형 및 정반의 정밀도 왜곡을 고려하여, 가공해야되는 유리 기판 재료에 있어서의 가공량을 구한 결과, 수직시에 있어서의 표면이 11 ㎛만큼 오목해지면서 동시에 이면이 11 ㎛만큼 볼록해지도록, 또한 상기 수직시에 측정한 표면 및 이면의 요철 및 두께 변동량과, 또한 그 후 양면 연마기로 양면에서 대략 50 ㎛ 연마 제거할 때에 변화되는 평탄도 및 평행도도 아울러 고려하여, 각 부분의 필요 충분한 변형 수정 가공 제거량을 결정하고, 이하에 나타내는 가공 수단에 의해 이동 속도를 제거량에 따라서 제어하여, 제거 공정을 실시하였다.
구체적으로는, 이 기판 재료를 도 3에 나타내는 장치의 기판 유지대에 장착하였다. 이 경우, 장치는, 가공 수단에 에어로 가압할 수 있는 구조의 것을 사용하였다. 또한, 가공 수단은 X, Y축 방향으로 기판 유지대에 대하여 거의 평행하게 이동할 수 있는 구조로 되어 있다. 샌드 블라스트 노즐은 X, Y축 방향으로 기판 유지대에 대하여 거의 평행하게 이동할 수 있는 구조로 되어 있다. 지립은 후지미 겐마자이(주) 제조 FO #800을 사용하고, 에어 압력은 0.1 MPa로 하였다. 샌드 블라스트 노즐의 돌출구는 1 mm×40 mm의 장방형 형상을 한 것을 사용하고, 샌드 블라스트 노즐과 기판면과의 간격은 40 mm로 하였다.
가공 방법은 도 4와 같이 X축에 평행하게 샌드 블라스트 노즐를 연속적으로 이동시키고, Y축 방향으로는 20 mm 피치로 이동시키는 방법을 채용하였다. 이 조건에서의 가공 속도는 미리 측정하였더니 300 ㎛/분이었다.
샌드 블라스트 노즐의 이동 속도는, 대형 유리 기판 재료의 한쪽면 및 표면 및 이면의 평탄도를 그 대형 유리 기판 재료를 수직 유지한 상태(수평시의 자체중량 휨이 발생하지 않는 상태)에서 정확하게 측정하고, 그 수직 유지 상태에서 얻어진 표면 및 이면의 평탄도 및 평행도의 고도 데이터를 바탕으로 제거해야되는 평탄화 가공량[(1)],상기 기판 재료의 판 두께 및 크기와 상기 기판 재료로부터 얻어지는 포토마스크 기판을 수평 지지하였을 때의 지지 위치에서 계산되는 자체중량 휨량분을 미리 고려하여 제거해야되는 양[(2)], 상기 포토마스크 기판을 노광 장치에 지지할 때에 발생하는 포토마스크 기판 지지에 의한 기판 변형량분을 미리 고려하여 제거해야되는 양[(3)], 노광되는 마더 글래스를 지지하는 정반의 정밀도 왜곡분량을 미리 고려하여 제거해야되는 양[(4)], 및 후속 공정인 양면 연마 또는 한쪽면 연마에 있어서의 평탄도의 변화를 미리 고려하여 제거해야되는 양[(5)]를 종합적으로 감안하여 행하였지만, 기판 형상에서 제거해야되는 양이 가장 적은 부분에서 50 mm/초로 하여 양면 처리를 행하였다.
그 후, 기판을 양면 연마 장치에서 50 ㎛ 연마한 후, 표면의 평탄도를 측정한 결과, 13 ㎛(평탄도/대각 길이: 2.3×10-5)의 유발(mortar) 형상이었다. 또한, 평행도는 2 ㎛였다. 이것은 예를 들면 포토마스크 기판을 수평으로 4변 자유 지지로 노광 장치에 유지하였을 때에는 계산상 2 ㎛(평탄도/대각 길이: 3.6×10-6)가 된다. 따라서, 수평 유지로 2 ㎛(평탄도/대각 길이: 3.6×10-6)의 평탄도를 갖는 기판이 얻어졌다. 또한, 평탄도와 평행도의 측정은 구로다 세이꼬사 제조의 플랫네 스 테스터를 사용하였다.
다음에, 얻어진 유리 기판을 통상의 포토마스크 기판의 판 제조 공정과 거의 동일한 방법에 의해, 스퍼터링 장치로 기판 표면에 크롬 박막을 설치한 후, 레지스트 재료(감광재)를 더욱 도포하고, 전자 빔 장치에 의해 묘화 노광하여, 이것을 현상하여 레지스트 패턴을 형성하였다. 그 후, 이 레지스트 패턴을 크롬 박막의 에칭용 마스크로 하여, 크롬막 등을 포함하는 패턴을 제조하였다.
상기 포토마스크 기판을 기판 스테이지 상에 수평으로 장착하였다. 기판의 고정은 기판을 수평으로 한 상태에서 상면의 외주 2변에서 행하고, 띠 폭은 4 cm이며, 다공질 세라믹 판을 사용하여 흡착에 의해 행하였다. 세라믹 판은 강직하며, 수평 방향으로 자유롭게 틸트할 수 있는 구조로 되어 있고, 흡착판의 평탄도는 1 ㎛였다.
한편, 포토마스크의 하측에 설치된 노광되는 측의 소위 마더 글래스를 척하는 스테이지는 평탄도를 5 ㎛ 이내로 마무리한 것을 사용하고, 두께 0.7 mm이며, 또한 두께 오차가 2 ㎛ 이내인 크기 300×400 mm의 유리판을 장착하였다.
그 후, 기판과 마더 글래스와의 간격(프록시미티 갭)을 레이저 변위계에 의해 거의 전역에 걸쳐 측정하였다. 얻어진 프록시미티 갭은 각 변으로부터 4 cm 이외의 전역에 있어서 최대 53 ㎛, 최소 47 ㎛이고, 갭 오차는 6 ㎛였다.
[실시예 2]
기판 재료 크기를 520×800 mm(대각 길이: 약 954 mm), 두께 10.4 mm로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 처리하였다.
또한, 프록시미티 갭을 레이저 변위계에 의해 거의 전역에 걸쳐 측정하였다. 얻어진 프록시미티 갭은 각 변으로부터 각 4 cm 이외의 전역에 있어서, 최대 58 ㎛, 최소 47 ㎛이고, 갭 오차는 11 ㎛였다.
[실시예 3]
기판 재료 크기를 850×1,200 mm(대각 길이: 약 1,471 mm), 두께 10.4 mm로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 처리하였다.
또한, 프록시미티 갭을 레이저 변위계에 의해 거의 전역에 걸쳐 측정하였다. 얻어진 프록시미티 갭은 각 변으로부터 각 4 cm 이외의 전역에 있어서, 최대 59 ㎛, 최소 47 ㎛이고, 갭 오차는 12 ㎛였다.
[실시예 4]
기판 재료 크기를 1,220×1,400 mm(대각 길이: 약 1,857 mm), 두께 13.4 mm로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 처리하였다.
또한, 프록시미티 갭을 레이저 변위계에 의해 거의 전역에 걸쳐 측정하였다. 얻어진 프록시미티 갭은 각 변으로부터 각 4 cm 이외의 전역에 있어서, 최대 61 ㎛, 최소 46 ㎛이고, 갭 오차는 15 ㎛였다.
[비교예 1〕
기판 재료 크기를 850×1,200 mm(대각 길이: 약 1,471 mm), 두께 8.4 mm로 하고, 상기 자체중량 휨량분을 미리 고려하여 제거해야되는 양[(2)], 기판 변형량분을 미리 고려하여 제거해야되는 양[(3)], 마더 글래스를 지지하는 정반과의 정밀도 왜곡분량을 미리 고려하여 제거해야되는 양[(4)]는 고려하지 않고, 대형 유리 기판 재료의 한쪽면 및 양면의 평탄도를, 그 대형 유리 기판 재료를 수직 유지한 상태(수평시의 자체중량 휨이 발생하지 않는 상태)에서 정확하게 측정하며, 그 수직 유지 상태에서 얻어진 표면 및 이면의 평탄도 및 평행도의 고도 데이터를 바탕으로 제거해야되는 양[(1)], 및 후속 공정의 양면 연마 또는 한쪽면 연마에 있어서의 평탄도의 변화를 미리 고려하여 제거해야되는 양[(5)]를 종합하여 최종적으로 필요 충분한 표면 및 이면의 제거량 및 제거 부분을 산출한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 처리하였다.
그 후, 실시예 1과 동일하게, 기판을 양면 연마 장치에서 50 ㎛ 연마한 후, 평탄도를 측정한 결과, 표면의 평탄도는 4 ㎛(평탄도/대각 길이: 2.7×10-6)이었다. 또한, 평행도는 2 ㎛였다.
얻어진 값에 추가로 계산하여 얻어지는 자체중량 휨을 가산한 값은 약 130 ㎛(평탄도/대각 길이: 8.8×10-5)의 볼록 형상이었다.
다음에, 얻어진 유리 기판으로부터 실시예 1과 동일하게 하여 포토마스크 기판을 제조하고, 얻어진 포토마스크 기판을 실시예 1과 동일하게 노광 장치에 설치하여, 프록시미티 갭을 레이저 변위계에 의해 거의 전역에 걸쳐 측정하였다. 얻어진 프록시미티 갭은 각 변으로부터 각 4 cm 이외의 전역에 있어서, 최대 280 ㎛, 최소 120 ㎛이고, 갭 오차는 160 ㎛였다.
또한, 상기에서 측정한 프록시미티 갭은 노광 장치에서 보정을 행하지 않았다.
[비교예 2]
기판 재료 크기를 1,220×1,400 mm(대각 길이: 약 1,857 mm), 두께 1O.4 mm로 한 것 이외에는, 비교예 1과 동일하게 처리하였다.
그 후, 비교예 1과 동일하게, 기판을 양면 연마 장치에서 50 ㎛ 연마한 후, 평탄도를 측정한 결과, 표면의 평탄도는 4 ㎛(평탄도/대각 길이: 2.2×10-6)이었다. 또한, 평행도는 2 ㎛였다.
다음에, 얻어진 유리 기판으로부터 비교예 1과 동일하게 하여 포토마스크 기판을 제조하여, 얻어진 포토마스크 기판을 비교예 1과 동일하게 노광 장치에 설치하고, 프록시미티 갭을 레이저 변위계에 의해 거의 전역에 걸쳐 측정하였다. 얻어진 프록시미티 갭은 각 변으로부터 각 4 cm 이외의 전역에서 최대 180 ㎛이고, 최소 120 ㎛이며, 갭 오차는 60 ㎛였다.
또한, 상기에서 측정한 프록시미티 갭은, 노광 장치측에 있어서 보정도 하여 얻어진 값이다.
상기 실시예 및 비교예의 가공 전과 후의 평탄도 및 평행도의 측정 결과를 통합하여 표 1에 나타낸다. ·
본 발명의 대형 유리 기판으로부터 형성되는 포토마스크 기판을 노광에 사용함으로써, 노광 정밀도, 특히 중합 정밀도 및 해상도가 향상되고, 고정밀한 대형 패널의 노광도 가능해지는 한편, 노광 보정의 부담을 경감시켜, 패널의 수율 향상으로도 이어진다. 또한, 종래부터 컬러 필터측 외에는 사용할 수 없었던, 소위 프록시미티 타입의 노광 장치라도, 종래에는 투영 노광 장치에 대응되는 것이 일반적이었던 TFT용 어레이측에 사용할 수 있으며, 컬러 필터측도 R, G, B에 머무르지 않고 블랙 매트릭스나 포토스페이서용으로도 프록시미티 타입의 노광 장치에 대응할 수 있다는 장점이 생길 가능성이 있다.
또한, 본 발명의 대형 유리 기판으로부터 형성되는 포토마스크 기판을 이용 하여 노광하면, 프록시미티 갭을 작게 할 수 있음과 동시에 균일화할 수 있기 때문에, 프록시미티 갭의 제어를 용이하게 수행할 수 있다. 이에 따라, 노광 생산 매수를 증가시키는 것이 가능해져, 효율적으로 대형 유리 기판을 노광할 수 있다.
또한, 본 발명의 대형 유리 기판으로부터 형성되는 포토마스크 기판을 이용하여 투영 노광한 경우에는, 기판 휨에 의한 광축의 어긋남 등의 보정 부담이 경감된다. 또한, 노광 장치측에서 프록시미티 갭 보정이 불필요해질 수 있다.
Claims (16)
- 서로 대향하는 양측 가장자리부(緣部)가 지지되어 노광 장치에 부착되는 포토마스크 기판의 하측에 이것과 근접하여 TFT 액정 패널의 어레이측 또는 컬러 필터측 기판용 마더 글래스를 장착하고, 상기 노광 장치로부터의 광을 상기 포토마스크 기판에 통과시켜 상기 마더 글래스에 조사하여 이 마더 글래스를 노광하는 방법에서 이용되는 상기 포토마스크 기판을 형성하기 위한 대형 유리 기판을 제조하는 방법이며,대각 길이가 500 mm 이상이고, 두께가 4 mm 이상인 대형 유리 기판 재료를 수직 유지한 상태에서 얻어진 기판 재료의 표면 및 이면(裏面)의 평탄도 및 평행도의 고도 데이터에 기초하는 평탄화 가공 제거량, 및상기 기판 재료의 판 두께 및 크기와 상기 기판 재료로부터 얻어지는 포토마스크 기판을 수평으로 지지하였을 때의 지지 위치에서 계산되는 자체중량 휨량분과,상기 포토마스크 기판을 노광 장치에 지지할 때에 발생하는 포토마스크 기판 지지에 의한 기판 변형량분과,노광되는 마더 글래스를 지지하는 정반(定盤)의 정밀도 왜곡분으로부터 계산되는 변형 수정 가공 제거량으로 상기 기판 재료를 가공 제거하여, 수직 유지하였을 때에 마더 글래스에 대향하는 측의 표면이 오목한 단면 원호 형상을 가지고, 이 대형 유리 기판으로부터 형성되는 포토마스크 기판이 그의 서로 대 향하는 양측 가장자리가 상기 노광 장치에 지지되었을 때에 수평으로 유지되어, 상기 마더 글래스와 이 대형 유리 기판으로부터 형성되는 포토마스크 기판과의 프록시미티 갭(proximity gap) 변동을 감소시키는 대형 유리 기판을 얻는 것을 특징으로 하는 포토마스크용 대형 유리 기판의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 기판 재료의 평탄화 및 변형 수정 가공 후에, 추가로 양면 연마 또는 한쪽면 연마를 행하는 후속 공정을 가지고, 상기 가공 제거량에 상기 후속 공정의 연마에 의한 평탄도의 변화량을 더한 양의 제거량으로 평탄화 및 변형 수정 가공을 행하는 포토마스크용 대형 유리 기판의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 가공 수단으로서 샌드 블라스트를 이용하여 가공 제거를 행하는 포토마스크용 대형 유리 기판의 제조 방법.
- 제3항에 있어서, 가공 수단으로서 샌드 블라스트를 이용한 가공 제거 방법이 정압에서 행해지는 것을 특징으로 하는 포토마스크용 대형 유리 기판의 제조 방법.
- 제3항에 있어서, 샌드 블라스트에 이용되는 미립자가 산화세륨, 산화규소, 산화알루미늄 또는 탄화규소인 것을 특징으로 하는 포토마스크용 대형 유리 기판의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 기판 재료 및(또는) 가공 수단을 이동시켜, 기판 재료 표면의 임의의 위치를 제거하는 것을 특징으로 하는 포토마스크용 대형 유리 기판의 제조 방법.
- 서로 대향하는 양측 가장자리부가 지지되어 노광 장치에 부착되는 포토마스크 기판의 하측에 이것과 근접하여 TFT 액정 패널의 어레이측 또는 컬러 필터측 기판용 마더 글래스를 장착하고, 상기 노광 장치로부터의 광을 상기 포토마스크 기판에 통과시켜 상기 마더 글래스에 조사하여 이 마더 글래스를 노광하는 방법에서 이용되는 상기 포토마스크 기판을 형성하기 위한 대형 유리 기판이며,대각 길이가 500 mm 이상이고, 두께가 4 mm 이상인 대형 유리 기판 재료를 수직 유지한 상태에서 얻어진 기판 재료의 표면 및 이면의 평탄도 및 평행도의 고도 데이터에 기초하는 평탄화 가공 제거량, 및상기 기판 재료의 판 두께 및 크기와 상기 기판 재료로부터 얻어지는 포토마스크 기판을 수평으로 지지하였을 때의 지지 위치에서 계산되는 자체중량 휨량분과,상기 포토마스크 기판을 노광 장치에 지지할 때에 발생하는 포토마스크 기판 지지에 의한 기판 변형량분과,노광되는 마더 글래스를 지지하는 정반의 정밀도 왜곡분으로부터 계산되는 변형 수정 가공 제거량으로 상기 대형 유리 기판 재료를 가공 제거함으로써 얻어지며, 수직 유지하였을 때에 마더 글래스에 대향하는 측의 표면 이 오목한 단면 원호 형상을 가지고, 이 대형 유리 기판으로부터 형성되는 포토마스크 기판이 그의 서로 대향하는 양측 가장자리가 상기 노광 장치에 지지되었을 때에 수평으로 유지되어, 상기 마더 글래스와 이 대형 유리 기판으로부터 형성되는 포토마스크 기판과의 프록시미티 갭 변동을 감소시킨 것을 특징으로 하는 포토마스크용 대형 유리 기판.
- 제7항에 있어서, 상기 대형 유리 기판이, 수평 유지하였을 때에 표면 평탄도/대각 길이가 4.8×10-5 이하인 표면 평탄도를 갖는 것인 포토마스크용 대형 유리 기판.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 대각 길이가 825 mm 이하이고, 두께가 3 mm 이상 6 mm 미만인 포토마스크용 대형 유리 기판.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 대각 길이가 800 내지 1650 mm이고, 두께가 6 내지 11 mm인 포토마스크용 대형 유리 기판.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 대각 길이가 1800 내지 2150 mm이고, 두께가 9 내지 16 mm인 포토마스크용 대형 유리 기판.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 대각 길이가 2151 내지 3000 mm이고, 두께가 9 내지 20 mm인 포토마스크용 대형 유리 기판.
- 서로 대향하는 양측 가장자리부가 지지되어 노광 장치에 부착되는 포토마스크 기판의 하측에 이것과 근접하여 TFT 액정 패널의 어레이측 또는 컬러 필터측 기판용 마더 글래스를 장착하고, 상기 노광 장치로부터의 광을 상기 포토마스크 기판에 통과시켜 상기 마더 글래스에 조사하여 이 마더 글래스를 노광하는 방법에서,상기 포토마스크 기판으로서, 대각 길이가 500 mm 이상이고, 두께가 4 mm 이상인 대형 유리 기판 재료를 수직 유지한 상태에서 얻어진 기판 재료의 표면 및 이면의 평탄도 및 평행도의 고도 데이터에 기초하는 평탄화 가공 제거량, 및상기 기판 재료의 판 두께 및 크기와 상기 기판 재료로부터 얻어지는 포토마스크 기판을 수평으로 지지하였을 때의 지지 위치에서 계산되는 자체중량 휨량분과,상기 포토마스크 기판을 노광 장치에 지지할 때에 발생하는 포토마스크 기판 지지에 의한 기판 변형량분과,노광되는 마더 글래스를 지지하는 정반의 정밀도 왜곡분으로부터 계산되는 변형 수정 가공 제거량으로 상기 대형 유리 기판 재료를 가공 제거함으로써 얻어지며, 수직 유지하였을 때에 마더 글래스에 대향하는 측의 표면이 오목한 단면 원호 형상을 갖는 대형 유리 기판으로부터 형성되고, 상기 노광 장치에 서로 대향하는 양측 가장자리부가 지지되었을 때에 수평으로 유지되는 포토마 스크 기판을 이용하여, 상기 마더 글래스와 상기 포토마스크 기판과의 프록시미티 갭 변동을 감소시키는 것을 특징으로 하는 마더 글래스의 노광 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 대형 유리 기판이, 수평 유지하였을 때에 표면 평탄도/대각 길이가 4.8×10-5 이하인 표면 평탄도를 갖는 것인 마더 글래스의 노광 방법.
- 서로 대향하는 양측 가장자리가 지지되어 노광 장치에 부착되는 포토마스크 기판의 하측에 이것과 근접하여 TFT 액정 패널의 어레이측 또는 컬러 필터측 기판용 마더 글래스를 장착하고, 상기 노광 장치로부터의 광을 상기 포토마스크 기판에 통과시켜 상기 마더 글래스에 조사하여 이 마더 글래스를 노광하는 방법에서 사용되는 포토마스크 기판을 형성하는, 대각 길이가 500 mm 이상이고, 두께가 4 mm 이상인 포토마스크용 대형 유리 기판을 제조하는 공정을 기록하는 기록 매체이며,대각 길이가 500 mm 이상이고, 두께가 4 mm 이상인 대형 유리 기판 재료를 수직 유지한 상태에서 얻어진 기판 재료의 표면 및 이면의 평탄도 및 평행도의 고도 데이터에 기초하는 평탄화 가공 제거량을 계산하는 단계,이 평탄화 가공 제거량, 및 상기 기판 재료의 판 두께 및 크기와 상기 기판 재료로부터 얻어지는 포토마스크 기판을 수평으로 지지하였을 때의 지지 위치에서 계산되는 자체중량 휨량분과, 상기 포토마스크 기판을 노광 장치에 지지할 때에 발 생하는 포토마스크 기판 지지에 의한 기판 변형량분과, 노광되는 마더 글래스를 지지하는 정반의 정밀도 왜곡으로부터 변형 수정 가공 제거량을 계산하는 단계,상기 평탄화 가공 제거량 및 변형 수정 가공 제거량에 기초하여 상기 양을 가공 제거하여 평탄화 및 변형 수정 가공을 행하는 것을 장치에 명령하는 단계를 컴퓨터로 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
- 제15항에 있어서, 기판 재료의 평탄화 및 변형 수정 가공 후에, 추가로 양면 연마 또는 한쪽면 연마를 행하는 후속 공정을 가지고, 상기 가공 제거량에 상기 후속 공정의 연마에 의한 평탄도의 변화량을 더한 양의 제거량을 계산하는 단계를 추가로 갖는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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