(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細パターン形成領域およびその周辺に発生する突起等を研磨方法により修正する微細パターン部分研磨装置において、研磨体表面と被研磨体の間隔を測定する手段を具備し、該測定する手段により得られた情報に基づいて、研磨体表面と被研磨体の間隔を制御するもので、前記測定する手段が、被研磨体と研磨体の間にレーザ光を通し、該レーザ光をセンサーで検知し、その検知電圧の変化により、間隔を測定するもの、あるいは、被研磨体と研磨体との隙間に圧縮空気を吹き出し、該吹き出した圧縮空気の圧力の変化量をセンサーにより読み取り、読み取られた圧力の変化量により、間隔を測定するもの、あるいはまた、接触式の圧力センサを用いて、被研磨体の基準面を測定するものであることを特徴とする微細パターン部分研磨装置。
【請求項２】
請求項１において、少なくとも研磨体表面が略球面形状の研磨用ヘッドを具備することを特徴とする微細パターン部分研磨装置。
【請求項３】
請求項１において、少なくとも研磨体がワイヤー状で構成されていることを特徴とする微細パターン部分研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、ガラス板等に形成された微細パターンに発生した突起等を部分的に研磨して修正するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラーフィルターやエマルジョンタイプの乳剤を塗布したフォトマスクは、その製造工程において、ゴミなどの付着により突起や隆起が生じることがある。
これをそのまま放置すると、カラーフィルターの場合では、この突起等により爾後の製造工程、例えば、配向膜塗布時において塗布ムラが発生したり、カラー液晶表示素子をアッセンブルすると素子の電極間に短絡を生じ、表示品質が著しく損なうこととなる。
【０００３】
また、エマルジョンタイプの乳剤を塗布したフォトマスクでは、突起等を含むフォトマスクを使用すると露光する際に当該フォトマスクと露光すべき基板上の感光性樹脂との間に密着不良が生じることとなる。
そこで、カラーフィルター又はフォトマスクの製造時、突起等が生じないように、空気清浄度を高め、突起等の原因となるゴミなどの付着の防止が図られている。
【０００４】
しかし、現実的には、突起等を完全に防止することは不可能であり、発生した突起等を特開平５-４０２０４又は特開平５−２６４８１１で開示されているような微細な研磨粒子を付着したラッピングテープを走行し、突起等の凸部を選択的に研磨して平滑化する手段により、突起等を除去している。これらの研磨による突起等の除去には、研磨量を制御する必要があり、時間で制御する方法、又は、目視で観察する方法等に依っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、これらの方法による研磨量の制御は容易ではなかった。突起等の芯となるゴミの種類が例えば無機物・有機物と様々なものであり、それぞれの研磨速度が異なるためである。
【０００６】
一定の高さ分の突起等を削る場合、まず、研磨体と被研磨体の表面を特定し、この間の距離を求める必要がある。しかし、図５に示すように、従来の研磨体では被研磨体に対して円筒の側面に沿って研磨体が巻き付くような構造となっているため、接触部位と被研磨体との距離の測定が困難であった。更に、研磨体表面は表面凹凸があるため、研磨体の基準面の決定が困難であり、この結果、被研磨体と研磨体の両者間の測定が困難であった。そこで、適宜目視で最適研磨量を確認せざるを得なかった。
【０００７】
また、従来の研磨体は被研磨体と接触した場合、円筒の側面に沿って線接触になるため、被研磨体を削りすぎた場合、突起以外の場所を広範に研磨することとなり、回復しがたいダメージを受けこととなる。
【０００８】
また、更に、乾式研磨の場合、研磨面が被研磨体の表面近くを研磨体が移動するため、静電気が発生しやすくゴミを呼び込み易い問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、これらの問題点を解決すべく、完成したものであって、その要旨とするところは、以下の通りである。
第１の発明としては、微細パターン形成領域およびその周辺に発生する突起等を研磨方法により修正する微細パターン部分研磨装置において、研磨体表面と被研磨体の間隔を測定する手段を具備し、該測定する手段により得られた情報に基づいて、研磨体表面と被研磨体の間隔を制御するもので、前記測定する手段が、被研磨体と研磨体の間にレーザ光を通し、該レーザ光をセンサーで検知し、その検知電圧の変化により、間隔を測定するもの、あるいは、被研磨体と研磨体との隙間に圧縮空気を吹き出し、該吹き出した圧縮空気の圧力の変化量をセンサーにより読み取り、読み取られた圧力の変化量により、間隔を測定するもの、あるいはまた、接触式の圧力センサを用いて、被研磨体の基準面を測定するものであることを特徴とする微細パターン部分研磨装置であり、第２の発明としては、第１の発明において、少なくとも研磨体表面が略球面形状の研磨用ヘッドを具備することを特徴とする微細パターン部分研磨装置であり、第３の発明としては、第１の発明において、少なくとも研磨体がワイヤー状で構成されていることを特徴とする微細パターン部分研磨装置である。
【００１０】
ここに、微細パターンは、カラーフィルターであれば、着色画素領域のみならず、これらに付随したその他の情報（例えば、合わせマーク）等を記載したパターンを包含するものをいい、エマルジョンタイプの乳剤を塗布したフォトマスクも主として回路をデザインしたパターン領域、及び、これらに付随したその他の情報等を記載したパターンを包含するものである。
【００１１】
また、研磨体に使用する研磨剤は、種々のものを使用し得るが、例えば、番手No.10000（アルミナ砥粒で平均粒径0.6μm）以上のラッピングテープを使用することが効果的である。また、研磨剤粒子を分散してスラリーとし、湿式研磨すること或いは、研磨剤粒子を固着させて乾式ラッピンブテープで乾式研磨することも可能である。
【００１２】
研磨体表面と被研磨体の間の一定間隔は一定の測定装置で測定した後、研磨の必要が生じた部位上に研磨ヘッドを移動させ、この測定したデータを基に研磨ヘッドを下降させることにより、部分研磨を行う。
【００１３】
更に当該測定装置に付随して、研磨体表面を略球面形状にすることにより、図３のように球面の最も下の部位の特定が容易化され、これにより、球面の最も下の部位と突起との間の計測が明確となり、ひいては、研磨量の制御が容易になる。また、たとえ、研磨し過ぎても多少であれば、研磨体表面が略球面形状なので研磨体と被研磨体とが点接触となるので、被研磨体に大幅なダメージを与えることが無い。
以下に実施の形態を示して、その内容を更に説明する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、順次その内容を説明する。
図１は第一の発明の一例を示したものである。
研磨体表面と被研磨体との間に一定間隔を制御する為の手段及び突起等の高さを計測する方法は、レーザを使用する方法、圧縮空気の圧力変化を検知する方法、接触式の圧力センサを用いる方法等がある。
【００１５】
図１（ａ）は被研磨体である突起等の高さと研磨体の間にレーザ１６からレーザ光１７を通し、これをセンサー１８で検知し、その検知電圧の変化により、間隔を測定する方法である。この場合、突起の数が多いと、当該突起の特定に時間が掛かり、不利になる反面、測定しながらリアルタイムに研磨量を計測出来るため、少量生産品や突起等の少ない製品を取り扱う場合には、有利な方法である。
【００１６】
図１（ｂ）は単数または、複数のレーザ１６’、１６”を使用して被研磨体の基準面を測定し、更に上記の同一または、別のレーザ１６’、１６”を使用して突起等の高さ及び位置を測定する。その値に応じて研磨ヘッドを制御させることにより、突起等を部分研磨する。この方法は、突起等の平面位置を知ることができるため、自動化・量産性に富む方法である。
尚、被研磨体全面をレーザー光１１１又は１１１’でスキャニングした後、突起等の高さ・位置が記憶制御装置にメモリーして自動制御する。
【００１７】
図２（ａ）は図１（ａ）（ｂ）の様にレーザを用いず、（ａ）は隙間に吹き出した圧縮空気２１４の影響の変化量により、計測しようとるものである。即ち、平板２７に圧縮空気の吹き出し口２８を設けこれを圧力検知穴２１１より取り入れた空気をセンサ２９で検出すると共に被研磨体と研磨体との間隔の変化により生じる圧力変化を読みとる。そして、これと同時に平板と突起等２３と接触した時のゲージセンサ２１２の変化の値を読む。この方法では、突起の位置の特定は困難であるが、一時に広い面積において、微細パターン２１上の突起等の有無が測定できるので、量産品の被検査物の突起等の有無を迅速にスクリーニングできる。そして、一定の高さの突起等を有する製品のみを部分研磨して除去する。
【００１８】
図２（ｂ）は接触式の圧力センサー２１３を用いて、被研磨体の基準面を測定し、その後、その測定結果から研磨体と被研磨体の間隔を制御する方法である。この方法は、研磨体２４と接触式圧力センサ２１３が別々に構成されており、最初に接触式圧力センサ２１３にて、被研磨体２３の基準面２１に接触させて基準面の位置を測定した後、研磨体２４を所望の高さに移動して突起等２３を部分研磨するものである。
【００１９】
次に、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は第二の発明の特徴部分である研磨ヘッドの例を示したものであり、左側は、ラッピングテープの送り方向に対して垂直方向から見たもの、右側は、送り方向から見た図である。
図３（ａ）の球体支持具３２に球体３１を装着し、この上に研磨体３３を走行させる。研磨体３３は支持帯３３’上に研磨剤の粒子を付着させる。この支持帯３３’に柔軟性をもたせ、研磨体表面を略球面形状にする。
【００２０】
一方、図３（ｂ）は、支持体３５に支持された比較的柔軟性のある弾性体からなるローラ３４上を研磨体３３を走行させる。この際、研磨体３１を固着等している支持帯３１’に張力をかけると研磨体３３の両端がローラ３４に食い込み、研磨体３３の表面が略球面形状になる。
【００２１】
更に、図３（ｃ）は、支持体３５に支持された固い材質からなるローラ３７上を研磨体３６’を走行させる。この際、研磨体３６を固着している支持帯３６’を装着すると研磨体３６の表面が略球面形状になる。
【００２２】
図４は第三の発明の一例を示したものである。
第二の発明では、研磨体の支持体が帯状になっているものに対し、第三の発明では、ワイヤー状になったものである。これは、第二の発明と同様、一定のワイヤに研磨剤の粒子を付着させて、湿式又は乾式研磨する他に、ワイヤ自体をそのまま研磨体として使用する態様もある。即ち、支持体４１に支持された滑車４２にワイヤー状の研磨体を装着したものである。ワイヤー自体と被研磨体が点接触になるので、第二の発明同様の効果が期待できる。
【００２３】
【実施例】
発明の実施の形態を更に具体的に図１乃至図４を用いて、説明する。
【００２４】
【実施例１】
常法により作製したカラーフィルター１２をＸＹステージ１９上に膜面を上にして真空吸着により固定して、図１（ｂ）に示すような突起検出機構により、突起の部位と高さを計測した。
この結果、異物粒子に起因する１２μm程度の凸部を１個有することが判った。この位置と高さの情報を汎用の記憶制御機構に記憶させ、このデータを基に当該突起の部位が研磨ヘッドの最下部に位置するようにＸＹステージ１９を移動させた。
次いで、図３（ａ）に示すような研磨ヘッド構造を有する研磨機械に研磨体の支持帯を取付け、これに研磨粒子であるアルミナ粒子を分散した液、バイカロックス１．０ＣＲを供給量１００ｍｌ／ｃｍ２で供給し、研磨加重として、６０ｇ／ｃｍ２として、湿式研磨した。
上記の研磨の結果、凹凸が０．１μm以下となった。
そして、この研磨後のカラーフィルター基板を洗浄して、更に液晶駆動用の透明電極をマグネトロンスパッタリング法によって、成膜し、これを用いて、液晶表示素子を作製して、表示させたところ、良好な映像が得られた。
【００２５】
【実施例２】
図２（ａ）に示すような突起検出機構により、常法により、作製したエマルジョン乳剤を塗布したフォトマスクに生じた突起２３の高さを計測した。
この結果、異物粒子に起因する１５μm程度の突起に起因する凸部を１個有することが判った。
このような突起等の存在はフォトマスクの品質を著しく低下せしめるものであるため、実体顕微鏡で、突起の位置を特定の上、その突起の位置に研磨ヘッドを当該突起に移動させた。
次いで、図３（ｂ）に示すような研磨ヘッド構造を有する研磨機械に乾式ラッピングフィルムを取付けた。この乾式ラッピングフィルムはアルミナの番手８０００を使用して、当該ラッピングフィルムの送り速度１００ｍｍ／分で走行させることにより、乾式研磨した。
上記の研磨の結果、凹凸が０．０５μm以下となり、当該フォトマスクは通常のフォトリソの露光工程に使用することができた。
【００２６】
【実施例３】
図１（ａ）に示すような突起検出機構により、突起の高さを計測し、１５μmの突起の存在を確認したカラーフィルターを顕微鏡でその突起の位置を特定した。  そして、研磨ヘッドを当該突起上に移動させ、レーザで研磨体表面と突起の間の距離を測定しつつ研磨した。
研磨ヘッドは、実施例２で示すものと同様の乾式ラッピングフィルムを使用し、実施例２と同一の条件で研磨した。
上記の研磨の結果、凹凸が０．０５μm以下となった。
そして、このカラーフィルター基板に液晶駆動用の透明電極をマグネトロンスパッタリング法によって、成膜し、更に、これを用いて、液晶表示素子を作製して、表示させたところ、凸部の影響を全く受けず、良好な映像が得られた。
【００２７】
【実施例４】
実施例３について、研磨ヘッドを図４のものに変えてカラーフィルターの表面にあった突起を研磨した。
使用研磨体４１は、直径２ｍｍのスチールワイヤーを用いたもので走行速度２００ｍｍ／分とした。
上記の研磨の結果、凹凸が０．０５μm以下となった。
そして、このカラーフィルター基板に液晶駆動用の透明電極をマグネトロンスパッタリング法によって、ＩＴＯを成膜し、更に、これを用いて、液晶表示素子を作製して、表示させたところ、凸部の影響を全く受けず、良好な映像が得られた。
【００２８】
【発明の効果】
本発明に依れば、突起の研磨量を目視によらず、予め突起等の高さを測定することにより定量化できるため一定の品質・信頼性を確保しつつ、量産化が容易となる。
また、研磨体表面を略球面形状にすることにより、略球面の最も下の部位と突起の先端との間の計測が容易となり、その結果研磨量の制御が容易になる。
更に、本発明では、研磨体の表面を略球面形状にした結果、たとえ、削り過ぎても多少であれば、面との接触が点接触であるので、被研磨体に大幅なダメージを与えることが無い。
また、更に、研磨体表面が略球面形状になっている結果、研磨部分以外の箇所は研磨体表面と被研磨体との距離が突起を中心として離れる構造になるので、乾式研磨の場合、これらの間に生じる静電気の発生を低減でき、被研磨体上にゴミの付着を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の発明の実施態様（１）の例を示す図である。
【図２】本発明の第一の発明の実施態様（２）の例を示す図である。
【図３】本発明の第二の発明の特徴部分である研磨ヘッドの実施態様の例を示す図である。
【図４】本発明の第三の発明の特徴部分である研磨ヘッドの実施態様の例を示す図である。
【図５】従来の部分研磨装置を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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