大尺寸衬底及其制造方法技术

公开一种大尺寸衬底，它具有不小于５００ｍｍ的对角线长度和不大于６．０×１０＃＋［－６］的平面度／对角线长度比率。通过把按照本发明专利技术的大尺寸衬底用于曝光，曝光精度被提高，特别是对齐精度和分辨率，因此可能获得大尺寸面板的高精度曝光。通过使用按照本发明专利技术的加工方法，有可能稳定获得高平面度的大尺寸光掩模衬底，由于在面板曝光时ＣＤ精度（尺寸精度）被提高，有可能执行精细图案的曝光，使面板进入更高的领域。另外，通过应用按照本发明专利技术的加工方法，也可能产生任意的表面形状。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及大尺寸衬底，它适用于光掩模的合成石英玻璃衬底，特别是用于TFT液晶面板的衬底，及其制造方法。
技术介绍
通常地，对TFT液晶面板而言，采用一种工作方法，其中液晶被密封在包含TFT设备的阵列侧衬底和装备滤色器的衬底之间，通过TFT控制电压，从而控制液晶的定向。在制造阵列侧时，采用名为大尺寸光掩模的方法，其中图像通过在其上引出的原始运送电路的曝光，被印刷在多层样品玻璃(motherglass)上，例如非碱性样品玻璃。另一方面，制造滤色器侧也通过使用光刻的方法，称为染色注入(dye impregnation)方法。制造阵列侧和滤色器侧都需要大尺寸光掩模，并且，为了实现高精度的曝光，通常使用具有低线性膨胀系数的合成石英玻璃作为大尺寸光掩模材料。至今，液晶面板的精度已经从VGA，经SVGA，XGA，SXGA，和UXGA提高至QXGA，并且有人称精度需要从100ppi(每英寸像素)级提高至200ppi级。随之，对TFT阵列侧的曝光精度，特别是对齐精度(registeraccuracy)的要求变得越来越严格。另外，采用名为低温多晶硅技术的方法生产面板。在此情况下，已经研究除面板的像素外，在玻璃的外围部分印刷驱动器电路等，要求高精度的曝光。另一方面，对大尺寸光掩模的衬底而言，人们知道它的形状影响曝光精度。例如，如图1所示，在通过使用两个不同平面度(flatness)的大尺寸光掩模衬底进行曝光的情况下，由于光程的不同，图案将被错移(stagger)。即，在图1A和图1B中，虚线表示在光线直射并且掩模具有理想平面的情况下的光程，但是，实际上，光线被偏移，如实线所示。另外，在使用具有焦点的光学系统的曝光机时，有焦点位置从曝光表面错移的现象，导致低分辨率。因此，需要具有高平面度的大尺寸光掩模衬底，以获得高精度的曝光。另外，为了通过单次曝光获得多重曝光图案，并提高面板的生产率，大尺寸，例如对角线长度为1500mm的光掩模衬底的需求产生。因此，同时需要大尺寸和高平面度。通常地，大尺寸光掩模衬底通过一种方法生产，其中板状合成石英通过使用包含悬浮在水中的氧化铝之类磨粒的研磨剂被研磨，以去除板状合成石英表面的不平度，其后，表面通过使用包含悬浮在水中的二氧化铈之类磨粒的研磨剂被抛光。在此情况下使用的加工设备为双面加工机器，单面加工机器等。但是，这些加工方法有以下的缺点。在这些方法中，与当表面被压向加工表面板时产生的弹性变形相对的排斥力，被用来改正平面度。因此，当衬底尺寸扩大时，排斥力显著降低，结果去除衬底表面的渐次不平度的能力被降低。图2A表示当衬底1垂直放置时，衬底1的形状，而图2B表示衬底1加工过程中的形状，代表在加工过程中，衬底1在形状上符合表面板。图2C表示加工过程中与衬底1弹性变形相对的排斥力；因此，对应被加工部分多于其它部分的排斥力，以对应排斥力的值(ΔP)表示。通常地，平面磨床采用一种方法，其中工件经过工作安装台和加工工具之间的固定间隔，工件超出固定间隔的部分被通过加工工具去除。此时，由于加工工具的磨削阻力，工件被压向工作安装台；因此，如果不能保证工件背面的平面度，加工工件正面的平面度与背面的平面度符合，结果不能改进平面度。因此，在大尺寸光掩模衬底的情况下，获得高平面度非常困难，尽管容易抑制衬底厚度的分布。因此，通过现有技术获得的衬底的平面度，以平面度/对角线长度的比率表示，尽管根据衬底尺寸而定，最好大约为10×10-6。因此，对目前可用的TFT曝光而言，大尺寸光掩模衬底的平面度，在衬底尺寸为330×450mm的情况下，被限制为4μm，而平面度/对角线长度被限制为7.3×10-6；即使更大的衬底，在现有条件下平面度/对角线长度的值低于7.3×10-6也很少见。在传统的研磨加工中，如上所述，在加工过程中与衬底弹性变形相对的排斥力，通常被用来改正平面度，因此在相对短时间内，平面度差的衬底易于改进平面度。但是，随着平面度被改进，弹性变形量变小，因此，排斥力也变小，结果平面度不容易进一步提高。在这种情况下，实际上，通过传统的研磨工艺，只能增加加工余量，而不可能获得高平面度的衬底。这个问题在平面磨削的情况下也存在。
技术实现思路
本专利技术是在考虑上述现有技术的环境下提出的。因此，本专利技术的一个目的是提供大尺寸衬底，例如大尺寸光掩模衬底，它具有现有技术无法获得的高平面度，及其制造方法。作为他们热切研究获得上述目的的结果，本专利技术人已经发现大尺寸衬底，例如大尺寸光掩模衬底，可以通过部分加工和只去除衬底的凸出(projected)部分而稳定获得的高平行度和高平面度，并基于发现完成本专利技术。按照本专利技术的一个方面，提供大尺寸衬底，它具有不小于500mm的对角线长度和不大于6.0×10-6的平面度/对角线长度比率。优选地，大尺寸衬底为合成石英玻璃衬底。另外，大尺寸衬底可能是用于大尺寸光掩模的衬底，和可能是TFT液晶面板的阵列侧衬底。按照本专利技术的另一方面，提供制造大尺寸衬底的方法，包括初步测量具有不小于500mm的对角线长度的大尺寸衬底的平面度，和基于测量数据通过加工工具部分去除衬底的凸出部分的步骤，以提高大尺寸衬底的平面度。按照本专利技术的另一方面，提供制造大尺寸衬底的方法，包括初步测量具有不小于500mm的对角线长度的大尺寸衬底的平面度和平行度，和基于测量数据通过加工工具部分去除衬底的凸出部分的步骤，以提高大尺寸衬底的平面度和平行度。在此方法中，大尺寸衬底优选为合成石英玻璃衬底。此方法中，部分去除可以通过从由磨削，研磨和抛光构成的组中选择至少一种方法实现。从由磨削，研磨和抛光构成的组中选择的至少一种方法最好在恒定压力下执行。此方法中，部分去除可以通过喷砂实现。此方法中，优选地，通过移动衬底和/或加工工具，去除衬底表面的任意部分。通过把按照本专利技术的大尺寸衬底用于曝光，曝光精度，特别是对齐精度和分辨率被提高，因此对大尺寸面板而言可能获得高精度曝光。另外，通过按照本专利技术的加工方法，有可能稳定获得高平面度的大尺寸光掩模衬底。由于在面板曝光时CD精度(尺寸精度)被提高，有可能执行精细图案的曝光，使面板进入更高的领域。另外，通过按照本专利技术的制造方法，使平行度符合要求的步骤和使平面度符合要求的步骤可以合成一个步骤，因此缩短所需的制造总时间，可以经济地获得高精度的大尺寸衬底。另外，通过应用按照本专利技术的加工方法，也可能产生任意的表面形状。附图说明图1表示光掩模衬底曝光情况下的光程，其中图1A表示上端凹入的衬底情况下的光程，而图1B表示上端凸出的衬底情况下的光程。图2表示抛光加工表面板上的衬底的方式，其中图2A表示当衬底垂直放置时衬底形状的正视图，图2B表示在加工过程中，衬底在形状上符合表面板的状况的正视图，图2C表示加工过程中下表面板上的排斥力；图3是表示加工设备构造的透视图；图4是表示加工工具运动方式的透视图。具体实施例方式下面将详细描述本专利技术。按照本专利技术的大尺寸衬底特别优选用作光掩模衬底的合成石英玻璃衬底，TFT液晶面板阵列侧衬底，等等，并且具有不小于500mm，优选为500至2000mm的对角线长度。大尺寸衬底可以是正方形，长方形，圆形等形状；衬底为圆形时，对角线长度即圆的直径。对大尺寸衬底的厚度没有限制，优选为1至20mm，特别是5至12m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大尺寸衬底，具有不小于５００ｍｍ的对角线长度和不大于６．０ｘ１０↑［－６］的平面度／对角线长度比率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：柴野由纪夫，三原田悟，上田修平，渡部厚，田畑正树，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]