專利名稱：大尺寸基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于用在液晶(LC)板制造中的曝光的大尺寸基板。
背景技術(shù)：
一般，TFT液晶板利用有源矩陣地址設(shè)計，其中具有內(nèi)置TFT器件的陣列側(cè)基板和具有與其連接的顏色濾光片的基板之間密封液晶，并通過用于控制液晶取向的TFT控制電壓。
為了制造陣列側(cè)基板，通過經(jīng)具有線路圖案的公知為大尺寸光掩模的原板曝光在無堿玻璃的母玻璃片上重復(fù)地印制多層。通過公知為染料浸滲工藝的平版印刷工藝(lithographic process)類似地制造顏色濾色片側(cè)基板。
為了制造陣列側(cè)和顏色濾光片側(cè)基板，大尺寸光掩模是必須的。為了實現(xiàn)精確曝光，常常使用具有低線性膨脹系數(shù)的合成石英玻璃基板作為大尺寸光掩模。
當(dāng)通過斜切機把基板的周邊表面斜切成任意形狀時，從周邊表面起塵(形成粉末)成為決定最終產(chǎn)品表面狀態(tài)的一個因素，尤其是表面上存在或沒有污染物。如果基板的周邊表面粗糙，由簡單的清洗不能去除沉積在周邊表面上的污染物。不但一些污染物遷移和沉積在基板的主表面上，而且相應(yīng)地基板主表面需要再次清洗或再次拋光以去除那些污染物，導(dǎo)致制造產(chǎn)量的降低。
為了解決上述和其它問題，在IC光掩模基板的情況中應(yīng)用鏡面磨光任意形狀基板周邊表面的方法(參見JP-A 56-46227)。另一方面，在用于LC的大尺寸基板情況中，它們?yōu)椴煌某叽?，使得機器難于操作基板(因為如果機器部件與表面接觸，在表面上將形成缺陷)。由此通過用手夾住周邊表面手工地夾住基板是常見的實踐做法。如在IC光掩?；宓那闆r中，如果對大尺寸基板的周邊表面實施鏡面磨光，與大尺寸基板的相當(dāng)?shù)闹亓拷Y(jié)合，常常在操作手套和基板之間發(fā)生滑動，導(dǎo)致夾住基板的失敗。
需要一種在清洗期間產(chǎn)生最少量灰塵并允許手工操作的大尺寸基板。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種適用于曝光的大尺寸基板，其在清洗期間自它的周邊表面產(chǎn)生最少量的灰塵并允許手工操作。
對于手工夾住在濕態(tài)中的其周邊表面的大尺寸基板來說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果基板的周邊表面設(shè)置有防止基板從操作手套滑落的粗糙程度，這不但確保安全地手工夾住基板，而且抑制自周邊表面產(chǎn)生灰塵。
本發(fā)明提供了一種適用于曝光的大尺寸基板，其為具有至少500mm對角線長度或直徑、1到20mm厚度且有0.05到0.4μm范圍粗糙度Ra的周邊表面的板形形狀(plate shape)。
優(yōu)選存在水時基板的周邊表面與操作手套具有[基板重量(kg)]/2×(0.02到0.03)，典型為0.1到0.2范圍的靜摩擦系數(shù)。最常見的是，基板為合成石英。
圖1是示出在不同夾持力靜摩擦系數(shù)與周邊表面粗糙度的曲線圖。
圖2是示出釋放微粒數(shù)與周邊表面粗糙度的曲線圖。
具體實施例方式
發(fā)明的大尺寸基板具有板形形狀并具體體現(xiàn)為大尺寸合成石英玻璃基板，適合為光掩模基板和TFT液晶陣列側(cè)基板。設(shè)定基板的尺寸具有至少500mm，優(yōu)選500到2000mm的對角線長度或直徑?；宓钠矫嫘螤羁梢允钦叫巍⒕匦?、圓形或相似形狀。基板具有1到20mm，優(yōu)選5到12mm的厚度。基板具有成對的主表面，且在它們之間具有周邊或側(cè)表面。盡管在周邊表面手工夾持偏愛四邊形板，尤其是矩形板，限定直線形側(cè)表面，但周邊表面可以是任意形狀。
在按照發(fā)明用于曝光的大尺寸基板中，周邊或側(cè)表面具有0.0 5到0.4μm，優(yōu)選0.05到0.3μm范圍的平均表面粗糙度Ra。小于0.05μm的Ra的周邊表面太滑，難于操作。大于0.4μm的Ra的周邊表面能手工操作，但釋放了能污染基板表面的更大量灰塵或微粒。
通過首先斜切(chamfering)原始大尺寸基板的周邊制造上述用于曝光的大尺寸基板。一般通過金剛石打磨(diamond grinding)，優(yōu)選使用具有#600到#1500尺寸金剛石研磨劑，進(jìn)行斜切。
斜切成任何所需形狀之后，磨光(lap)基板，并接著處理或研磨(finish)周邊表面以改善表面粗糙度。例如通過周邊準(zhǔn)鏡面研磨工具(quasi-mirror finishing tool)刷所有的基板周邊進(jìn)行周邊研磨。特別是，旋轉(zhuǎn)尼龍刷，根據(jù)需要來回移動基板的周邊。隨后，對基板主表面進(jìn)行最后的拋光。注意到典型地是在磨光步驟之后進(jìn)行周邊研磨，但也可以在任何其它步進(jìn)行。
優(yōu)選考慮到以下方面。在其周邊準(zhǔn)鏡面研磨之后清洗基板的步驟中，操作濕態(tài)的基板時僅用人手在周邊表面夾持它。在濕態(tài)的周邊表面非?；?。操作者戴上公知為操作手套(handling gloves)的特別手套。在操作干態(tài)或濕態(tài)的基板時僅用戴手套的手夾住周邊表面，根據(jù)周邊表面的粗糙度，特別是當(dāng)粗糙度大約為鏡面研磨時，基板能從戴手套的手滑落。那么不可能操作控制。
如果確定基板周邊表面粗糙度與用戴手套手操作的關(guān)系，可能通過周邊準(zhǔn)鏡面研磨工具控制基板周邊表面的粗糙度來產(chǎn)生適當(dāng)?shù)闹苓叡砻鏍顟B(tài)以便能進(jìn)行手工處理操作。該周邊表面狀態(tài)也是足夠防止基板周邊起塵(dusting)的程度。
為了確定允許操作者用戴手套的手僅在周邊表面夾住濕基板的周邊表面粗糙程度，發(fā)明人研究了基板的重量與基板周邊表面粗糙程度的關(guān)系，在該基板周邊表面粗糙程度以下用戴手套的手不能在周邊表面夾住濕基板，結(jié)果在圖1的圖解中繪出。確切地說，配備了具有給定重量和在其周邊表面的給定粗糙度Ra的基板。在濕態(tài)(存在水)中，在成對的彈簧之間安裝基板，手套介于基板周邊表面和彈簧之間。橫過彈簧的相對端施加特定的力以在它們之間夾持基板。向上提升處于這種狀態(tài)的基板。通過彈簧型張力計測量當(dāng)基板開始滑動時施加的提升力。計算提升力與夾持力的比值作為靜摩擦系數(shù)。注意到在圖1中的手工夾持力在4.5到5.0kg的范圍。通過探針型表面粗糙度計測量表面粗糙度(Ra)。
從圖1的描繪可以看出能進(jìn)行處理操作的基板周邊表面粗糙程度基本上被確定為單獨取決于基板重量的固定值。表達(dá)這些關(guān)系以揭示在其周邊表面基板的靜摩擦系數(shù)等于[基板重量]/2×(0.02到0.03)。應(yīng)理解一旦已知任意基板的重量，從圖1的圖解能估算出能手工操作控制的基板周邊表面粗糙度的值。
只要基板周邊的表面粗糙度等于或大于由此確定的值，無論基板是干的或濕的都能用戴手套的手操作基板。為了在其周邊表面夾住處于濕態(tài)的基板，與操作手套類型相比靜摩擦系數(shù)值更主要受基板周邊表面粗糙度的影響。
只要把基板周邊處理成被控制的表面粗糙度，能手工地操作任何基板，并能抑制從周邊表面起塵。
至于清洗期間自基板周邊表面產(chǎn)生微粒，與基板夾持器一起把520mm×800mm×10mm(厚)尺寸的基板浸在Pyrex槽中，施加36kHz和200W的超聲波10分鐘，并通過微粒計數(shù)器計數(shù)釋放的微粒數(shù)。圖2中繪出了結(jié)果。在縱坐標(biāo)繪出了釋放的微粒數(shù)作為根據(jù)對0.6μm周邊表面粗糙度為100的相對值。釋放的微粒數(shù)隨著周邊表面粗糙度的增加而增加，隨著表面變光滑而減少。通過把Ra設(shè)定到0.3μm或更低基本上抑制了微粒釋放。注意到從微?？倲?shù)減去從基板夾持器釋放的微粒數(shù)。
實例為說明發(fā)明以下給出實例和比較例，但發(fā)明不限于此。
實例1使用#1200金剛砂通過斜切機(chamfering machine)斜切具有9.2kg重量520mm×800mm×10.0mm(厚)尺寸的矩形合成石英基板，配備原始基板。在處理周邊表面之前進(jìn)行磨光和初步的拋光。通過探針型粗糙度計測量周邊表面粗糙度，發(fā)現(xiàn)Ra＝0.05μm。
最后拋光基板的主表面并接著清洗。在清洗步驟中，用戴手套的手操作基板，確?？梢允止げ僮?。估算靜摩擦系數(shù)為0.12。所用的手套由聚氯乙烯和聚乙烯構(gòu)成。無論在干或濕態(tài)都能同等地操作基板。清洗的基板具有滿意的清潔度，表現(xiàn)為釋放很少的微粒。
實例2使用#800金剛砂通過斜切機斜切具有9.9kg重量700mm×800mm×8.0mm(厚)尺寸的矩形合成石英基板，配備原始基板。接著像實例1那樣處理基板，在周邊表面到達(dá)Ra＝0.09μm的粗糙度。如在實例1中那樣，為清洗操作基板，發(fā)現(xiàn)等同的結(jié)果。估算靜摩擦系數(shù)為0.13。
實例3使用#1200金剛砂通過斜切機斜切具有13.0kg重量800mm×920mm×10.0mm(厚)尺寸的矩形合成石英基板，配備原始基板。接著像實例1那樣處理基板，在周邊表面到達(dá)Ra＝0.16μm的粗糙度。如在實例1中那樣，為清洗操作基板，發(fā)現(xiàn)等同的結(jié)果。估算靜摩擦系數(shù)為0.16。
比較例(在周邊表面沒有處理)使用#800金剛砂通過斜切機斜切具有9.9kg重量700mm×800mm×8.0mm(厚)尺寸的矩形合成石英基板，配備原始基板。進(jìn)行磨光和初步的拋光，但省略隨后的周邊表面處理。通過探針型粗糙度計測量周邊表面粗糙度，發(fā)現(xiàn)Ra＝0.5μm。
最后拋光基板的主表面并接著清洗。在清洗步驟中，用戴手套的手操作基板，確保可以手工操作。估算靜摩擦系數(shù)為0.24。所用的手套由聚氯乙烯構(gòu)成。無論在干或濕態(tài)都能同等地操作基板。清洗的基板具有不滿意的清潔度，表現(xiàn)為釋放很多的微粒。
本發(fā)明用于曝光的大尺寸基板具有清洗期間從基板周邊釋放微粒數(shù)最小的優(yōu)點，導(dǎo)致在清洗步驟中改善產(chǎn)量。能夠手工地操作基板，實現(xiàn)無需操作機構(gòu)基板質(zhì)量的改善。
權(quán)利要求
1.一種適用于曝光的大尺寸基板，該基板為具有至少500mm對角線長度或直徑、1到20mm厚度且有0.05到0.4μm范圍粗糙度Ra的周邊表面的板形形狀。
2.如權(quán)利要求1的基板，其中存在水時基板的周邊表面與操作手套具有[基板重量(kg)]/2×(0.02到0.03)的靜摩擦系數(shù)。
3.如權(quán)利要求1的基板，其中存在水時基板的周邊表面與操作手套具有0.1到0.2的靜摩擦系數(shù)。
4.如權(quán)利要求1的基板，其為合成石英。
全文摘要
一種適用于曝光的大尺寸基板，其為具有500－2000mm對角線長度或直徑、1－20mm厚度且有0.05－0.4μm粗糙度的周邊表面的板形形狀。清洗期間從基板釋放的微粒數(shù)最小，導(dǎo)致清洗步驟中提高產(chǎn)量。能夠手工操作基板，無需操作機構(gòu)實現(xiàn)了基板質(zhì)量的改善。
文檔編號G03F1/60GK1577029SQ200410071269
公開日2005年2月9日 申請日期2004年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月18日
發(fā)明者草開大介, 柴野由紀(jì)夫 申請人:信越化學(xué)工業(yè)株式會社