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課題

面取りの施された基板サンドブラストで処理する場合に、基板表面と面取り面との稜線部分局部磨耗を防止し、面取り形状変化を防止する基板加工方法を提供する。

解決手段

基板表面をサンドブラスト加工するに当たり、基板1の周辺部に、これに当接又は近接して基板表面よりブラストノズル側に突出させた状態で板材2を配置して、基板表面をサンドブラストする。

概要

背景

一般的にTFT液晶パネルにおいては、TFT素子が組み込まれているアレイ側基板カラーフィルターを装着した基板の間液晶封入し、電圧をTFTでコントロールして液晶の配向を制御するアクティブ方法が採られている。

概要

面取りの施された基板サンドブラストで処理する場合に、基板表面と面取り面との稜線部分局部磨耗を防止し、面取り形状変化を防止する基板加工方法を提供する。基板表面をサンドブラスト加工するに当たり、基板1の周辺部に、これに当接又は近接して基板表面よりブラストノズル側に突出させた状態で板材2を配置して、基板表面をサンドブラストする。

目的

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、特に面取りの施された基板をサンドブラストで処理する場合に、基板表面と面取り面との稜線部分の局部摩耗を防止し、面取り形状変化を防止する基板加工方法を提供することを目的とする。

効果

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請求項1

基板表面をサンドブラスト加工するに当たり、基板周辺部に、これに当接又は近接して基板表面よりブラストノズル側に突出させた状態で板材を配置して、基板表面をサンドブラストすることを特徴とする基板加工方法

請求項2

上記板材の基板表面よりブラストノズル側への突出高さが5〜15mmである請求項1記載の基板加工方法。

請求項3

基板表面の周辺部が面取りされた基板をサンドブラスト加工するようにした請求項1又は2記載の基板加工方法。

請求項4

基板が、合成石英基板であることを特徴とする請求項1,2又は3記載の基板加工方法。

請求項5

基板が、フォトマスク用合成石英基板であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の基板加工方法。

技術分野

0001

本発明は、合成石英基板、特にフォトマスク用合成石英基板、TFT液晶パネルに用いられる基板等をサンドブラストする基板加工方法に関する。

0002

一般的にTFT液晶パネルにおいては、TFT素子が組み込まれているアレイ側基板カラーフィルターを装着した基板の間液晶封入し、電圧をTFTでコントロールして液晶の配向を制御するアクティブ方法が採られている。

0003

この場合、アレイ側の製造の際には、大型フォトマスクと呼ばれる回路の書かれた原版光露光により無アルカリ等のマザーガラスに何層も焼き付けるという方法が採られている。一方、カラーフィルター側も同様に染料含浸法と呼ばれるリソグラフィーを用いた方法で製造されている。アレイ側、カラーフィルター側のいずれの製造においても大型フォトマスク(非特許文献1:「フォトマスク技術のはなし」第151〜158頁、株式会社工業調査会、1996年8月20日参照)が必要であり、精度のよい露光を実施するため、これら大型フォトマスクの材料としては線膨張係数の小さい合成石英ガラスが主として使用されている。

0004

一方、サンドブラストを用いて基板を加工する場合、サンドブラストの加工特性として、表面と面取り面との稜線部分が除去されやすく、サンドブラストの除去量が多い場合には稜線部分が大きく加工除去されるという現象がある。この現象により、面取り巾が基板の各辺で異なったり、部分的に面取り巾が大きくなったりすることがあり、後工程の研摩加工後にこのような面取り巾のバラツキが残るということが稀に発生して、商品外観を損ねたり、最悪の場合には実用上問題が起こる場合も考えられる。ここで、実用上問題とは、通常露光装置では露光に際し基板表面の外周部分を真空吸着し、基板固定を実施する方式を採用しているが、面取り稜線部が内側に切れ込みすぎている場合、リークして吸着ができないということである。

0005

このような問題解決のために、面取り前サンドブラスト処理を行い、その後面取りを行う方法もあるが、面取りを施さない基板はエッジ部分が衝撃に弱く、割れたりかけたりする確率が高いという問題がある。また、ワレカケ防止のために僅かに面取りを行った後に、サンドブラスト処理を行い、再度面取りを行う、いわゆる糸面取りと呼ばれる方法も考えられるが、工程が長くなり、経済的には不利である。更に、面取り部分摩耗を防止するため、面取り部分に硬化性樹脂等でコーティングする方法もあるが、加工後に樹脂剥離する作業が必要となり、経済的に不利である。

背景技術

0006

【非特許文献1】
「フォトマスク技術のはなし」第151〜158頁、株式会社工業調査会、1996年8月20日

0007

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、特に面取りの施された基板をサンドブラストで処理する場合に、基板表面と面取り面との稜線部分の局部摩耗を防止し、面取り形状変化を防止する基板加工方法を提供することを目的とする。

0008

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、サンドブラストを用いて特に面取りが施された基板表面を処理するに際し、基板周辺板材を配置すると共に、この場合、板材が基板より高くなるように設けることで、エアー気流を変え、面取り部分の形状変化を防止し、基板表面と面取り面との稜線部分の局部摩耗がなくなることを知見し、本発明をなすに至ったものである。

0009

従って、本発明は、下記の基板加工方法を提供する。
請求項1:
基板表面をサンドブラスト加工するに当たり、基板周辺部に、これに当接又は近接して基板表面よりブラストノズル側に突出させた状態で板材を配置して、基板表面をサンドブラストすることを特徴とする基板加工方法。
請求項2:
上記板材の基板表面よりブラストノズル側への突出高さが5〜15mmである請求項1記載の基板加工方法。
請求項3:
基板表面の周辺部が面取りされた基板をサンドブラスト加工するようにした請求項1又は2記載の基板加工方法。
請求項4:
基板が、合成石英基板であることを特徴とする請求項1,2又は3記載の基板加工方法。
請求項5:
基板が、フォトマスク用合成石英基板であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の基板加工方法。

0010

以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の基板の加工方法は、特に大型合成石英ガラス基板に適用され、フォトマスク基板TFT液晶のアレイ側基板等として好ましい。大きさは、対角長が500mm以上、好ましくは500〜2,000mmの寸法を有するものである。なお、この基板の形状は、正方形長方形円形等であってよく、円形の場合、対角長とは直径を意味する。また、この基板の厚さは制限されるものではないが、1〜20mm、特に5〜12mmであることが好ましい。

0011

この場合、基板としては、周辺部が面取りされているものが有効に用いられる。面取り巾は特に制限されないが、0.3〜1.5mmであることが好ましい。

0012

本発明は、このような基板表面をサンドブラスト加工するが、本発明においては図1に示したように、サンドブラスト加工すべき基板1の周辺部全周に、該基板を取り囲んで基板周辺部に当接又は近接して板材2を配置する。この場合、板材2の高さは基板1の高さ(厚さ)より高く、板材2を基板1の表面よりサンドブラストノズル(図示せず)配置側に突出させた状態で、基板1をサンドブラスト加工するものである。

0013

即ち、本発明者は、例えば、面取り巾45°、0.9mmで、厚さ9mmの基板を5mm厚の板状の樹脂で囲みエアー圧力0.1MPa、ブラスト材FO#1000のサンドブラスト処理で基板外周付近で100μm除去加工を行った結果、基板の表面と面取り部稜線部分が大きく削り取られ、面取り巾が0.4mm増加してしまう現象が認められ、面取り巾を変化させない方法について検討を開始した。

0014

サンドブラストは、基本的に気流に乗ったブラスト材がワークに衝突して除去加工が進んでいくことから、まず気流を変化させて除去特性がどのように変化するかを調べた。気流を変化させる方法として基板周辺部に板材を配置する方法を採用した。その結果、基板面より外周に設置した板材の相対高さを変化させることで稜線部の取れ方が変化することが確認され、この相対高さについて更に詳細に検討を行い、上記した板材の配置法により、面取り形状の変化を可及的に防止してサンドブラストを行うことができたものである。

0015

ここで、上記板材2の基板1表面からの突出高さhは5〜15mm、特に10〜15mmであることが好ましい。この突出高さhが5mm未満であると、図1において、基板1表面と面取り面3との稜線部4の稜線部分の摩耗が進み、本発明の目的を達成することができない場合がある。また、15mmを超えると稜線部4の摩耗は抑えられるが、稜線部4付近の基板表面の除去が進まないため盛り上がってしまい(図2参照)、後工程でも盛り上がり部分10が除去できない場合がある。そして、この盛り上がり部分10が残った場合は、真空吸着でのリーク原因となってしまうおそれがある。
なお、板材の材質は、サンドブラストで摩耗し難い材質が好ましく、例えばポリウレタン樹脂等が挙げられる。

0016

サンドブラスト加工方法としては、公知の方法を採用することができ、例えば、図3の装置を用いて加工を行うことができる。ここで、図中20は基板保持台、21はサンドブラストノズルを示し、22は砥粒の気流である。なお、1は基板であり、板材2は図示していない。

0017

この場合、加工ツールは、X,Y方向に任意に移動できる構造であり、移動についてはコンピューターで制御できるものである。また、X−θ機構でも加工は可能である。エアー圧力は、使用砥粒や加工ツール基板間の距離と関係しており、一義的に決められず、除去速度と加工歪深さをみて調整することができる。

0018

本発明に従ってサンドブラスト加工する際、予め測定しておいた平坦度データに基づき、高さデータをコンピューターに記憶させ、高い部分ではサンドブラストノズルの移動速度を遅くして滞留時間を長くする一方、低い部分では逆にサンドブラストノズルの移動速度を早くし、滞留時間を短くするといったように滞在時間をコントロールして加工を行うことができる。

0019

また、この製造方法では基板の高い部分のみを選択的に除去するため、平坦度の悪い基板を確実に改善することが可能であり、加工ツールの精密制御により高平坦度基板を取得することができるだけでなく、ラフな制御により基板の平坦度改善を短時間で実現することができる。
その後、稜線部分の寸法測定を行う。寸法測定はスケールルーペを用いることができ、稜線部分の形状測定には、うねり計((株)東京精密製)を用いることができる。

0020

なお、後述する実施例によれば、面取り巾はサンドブラストでの表面除去量に応じた寸法変化があっただけで稜線部分が選択的に除去されている様子は見られなかった。うねり計でも稜線部付近が除去されていることが確認された。

0021

また、エアー圧力や砥粒粒径が変わる場合、当然のことながら気流に変化が生じ稜線部の加工特性も変化してくるが、加工歪や加工時間といった実用性を考えると、エアー圧力は0.05〜0.15MPa、砥粒粒径は#600〜#3000が好ましい。

0022

【実施例】
以下、本発明について実施例及び比較例を示して具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。

0023

[実施例1]
大きさ620×720mm、厚さ9.0mmの合成石英基板をGC#600(不二見研磨材(株)製)を用いて、遊星運動を行う両面ラップ装置で加工を行い、原料基板を準備した。このときの面取りは45°、0.9mmであり、原料基板精度は平行度が4μm、平坦度が67μmであり、基板の短辺側が高い形状となっていた。なお、平行度及び平坦度の測定はフラットネステスター(黒田精工(株)製)を使用した。

0024

そして、この板を図3に示す装置の基板保持台に装着した。その際、基板周辺にポリウレタン樹脂製板材を基板面より10mm高くして基板を囲むように配置した。この場合、装置は、モーターに加工ツールを取り付け回転できる構造と加工ツールにエアーで加圧できる構造のものを使用した。また、加工ツールは、X,Y軸方向に基板保持台に対してほぼ平行に移動できる構造となっている。

0025

ブラスト材の砥粒は、FO#1000(不二見研磨材(株)製)を使用し、エアー圧力は0.1MPaとした。
サンドブラストノズルは1mm×40mmの長方形の形状をしたものを使用し、サンドブラストノズルと基板面との間隔は40mmとした。
加工方法は図4における矢印のように、X軸に平行にサンドブラストノズルを連続的に移動させ、Y軸方向へは30mmピッチで移動させる方法を採った。

0026

サンドブラストノズルの移動速度は、基板形状で最も低い基板外周部で50mm/secとし、基板各部分での移動速度は加工速度から基板各部分でのサンドブラストノズルの必要滞在時間を求め、これから移動速度を計算してステージの移動により加工位置を移動させ、両面の処理を実施した。また、基板の短辺の最も高い位置でのサンドブラスト除去量を100μmに設定し、加工を行った。

0027

その後、基板を取出して面取り巾測定及び稜線部分のうねり測定を行った。
面取り巾の検査分解能0.05mmのスケールルーペを用いた。この結果、面取り巾の変化は0.1mm小さくなっただけで、サンドブラストでの表面除去量に応じた面取り巾の減少となっていた。また、うねり計でも、面取り稜線付近での基板表面の盛り上がりは認められなかった。

0028

[実施例2]
基板周辺のポリウレタン樹脂製板材を基板面より5mm高くなるよう配置した以外は、実施例1と同じように行った。

0029

[実施例3]
基板周辺のポリウレタン樹脂製板材を基板面より15mm高くなるよう配置した以外は、実施例1と同じように行った。

0030

[実施例4]
砥粒をGC#3000とし、エアー圧力を0.15MPaとした以外は、実施例1と同じように行った。

0031

[実施例5]
砥粒をFO#1000とし、エアー圧力を0.15MPaとした以外は、実施例1と同じように行った。

0032

[実施例6]
砥粒をFO#800とし、エアー圧力を0.08MPaとした以外は、実施例1と同じように行った。

0033

[比較例1]
基板周辺のポリウレタン樹脂製板材と基板面とが、同じ高さになるように配置した以外は、実施例1と同じように行った。

0034

[比較例2]
基板周辺のウレタン性板材が基板面より4mm低くなるように配置した以外は、実施例1と同じように行った。
以上の結果を表1に示す。

0035

【表1】

発明が解決しようとする課題

0036

なお、加工前0.9mmの面取り巾は、加工後は表面を0.1mm除去しているため、面取り部分が選択的に除去されないときは0.8mmとなる。このため0.8mmの場合は、面取り巾変化量は0と表記し、+は面取り巾が0.8mmより大きくなったことを示している。

図面の簡単な説明

0037

本発明により、基板表面と面取り面との稜線部分の局部摩耗がなくなり、これにより露光時の基板吸着でのバキュームリーク発生の危険性を防止でき、露光時の吸着不良をなくすことができる。

図1
基板と板材の配置を示し、(A)は平面図、(B)は断面図である。
図2
稜線付近の基板表面の除去が進まないことによる盛り上がり現象を示す一部省略断面図である。
図3
加工装置概要を示す斜視図である。
図4
サンドブラストにおける移動態様を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 基板
2 板材
3 面取り面
4稜線部
10盛り上がり部分
20基板保持台
21サンドブラストノズル
22砥粒の気流

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