JP2003048148A - 角形基板の研磨方法 - Google Patents
角形基板の研磨方法Info
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- B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
Abstract
を研磨する方法において、ガイドリングを有する基板保
持ヘッドの該ガイドリング内に保持された前記基板の被
研磨面を研磨布に押圧すると共に、この研磨布に前記ガ
イドリングを押圧し、上記研磨布、並びに前記基板保持
ヘッドと前記基板をそれぞれ回転させて、前記ガイドリ
ングの研磨ヘッド押圧面にて研磨布を押圧しつつ、前記
基板の被研磨面を研磨するようにしたことを特徴とする
角形基板の研磨方法。 【効果】 本発明によれば、研磨時にガイドリング全体
を被研磨基板と別に押圧荷重をかけることで、基板の平
坦性を向上させ、更に平坦基板を安定的に得ることを可
能にした。
Description
するための研磨方法に関し、被研磨基板が特にはホトマ
スク基板、液晶基板、ディスク基板などの四角形の基板
に対する研磨方法に関するものである。また、本発明
は、該研磨により平坦化された基板を用いて得られるホ
トマスクブランクス及びホトマスクに関する。
求は年々高くなっており、それに伴い露光光も短波長化
している。短波長化は解像度が向上する反面、焦点深度
が浅くなるため、焦点深度の改良は重要な課題となり、
リソグラフィ工程で使用するホトマスク基板の平坦度も
焦点深度に関わる要因の一つであるため、ホトマスクの
原料であるホトマスク基板においては、平坦性の向上が
求められるようになっており、例えば、152mm×1
52mmのホトマスクにおいて、平坦度は0.5μm以
下、更には0.3μm以下が望まれるようになってきて
いる。
基板が使用されている。合成石英ガラス基板の製造工程
を簡単に説明すると、まず四塩化珪素などを原料とする
ガスと酸水素炎による火炎加水分解によりガラスインゴ
ットを形成し、それを熱溶融させて角形に成型し、更に
それをスライス、粗研磨から精密な研磨と精度をあげる
ため数回の研磨を行うことで、ホトマスク基板を得る。
て研磨するのが一般的に行われてきたが、それは、量産
に有利である点と、ホトマスクは露光光を透過させるた
め、ホトマスク基板の両面にスクラッチ等の欠陥がない
ことが要求されるが、両面研磨はスクラッチ対策に有効
である点が主な理由として挙げられる。
と、研磨布2がそれぞれ貼られた下定盤1a、上定盤1
bからなる研磨定盤3,3がキャリア(図省略)に挿入
された被研磨基板11を挟みこんで押圧し、これら研磨
定盤3,3それぞれを回転させることにより研磨を行う
ことで、被研磨基板11両面を同時に研磨でき、これは
スクラッチ対策に有効である。図2に研磨定盤3と被研
磨基板11のみの模式図を示しているが、被研磨基板1
1は中心で回転することより、表面が同心円状の形状に
研磨される。
される際、図3に示すように、押圧荷重により被研磨基
板11が研磨布2に沈む。沈み込む当初は弾性力が大き
く働くことから、図2に示す基板11の内接円の外側に
相当するところ(斜線部)11aの箇所において、研磨
布2からの摩擦が大きくなる。また、被研磨基板11は
角形基板であるため、被研磨基板11が回転することに
より、斜線部11aは、押圧と押圧の解放が連続して起
こるため、円形基板よりはるかに研磨布2の弾性力を多
くうける機会が多く、過研磨されると同時に、その部分
における研磨布2の劣化が早くなり、研磨布2内で弾性
などの特性にむらが発生する。この研磨布2の特性むら
が原因で、研磨速度が基板11内で均一にならず、基板
11表面が非同心円状に研磨されるという問題があっ
た。なお、図3において、矢印の大小は、研磨布2の弾
性による復元力の働きの大小を示す。
厚さにばらつきがあると、基板に荷重が均一にかからな
いため、基板内の研磨速度が均一にならず、基板表面が
非同心円状に研磨され易い傾向にある。このため、角形
基板においては、外周部の研磨速度が速すぎるため、平
坦な基板を安定的に製造することが難しく、歩留まりを
大きく落とす原因であった。また、基板表面が非同心円
状に研磨された場合、その後の修正は難しく、平坦度の
高い基板を得ることは実質上不可能であり、その点にお
いても歩留まりを大きく低下させるものであった。
磨する場合、外周部の過研磨を防止し、面内の研磨速度
を制御することで、平坦度の高い基板を安定的に製造す
ることが要求される。また、両面研磨機などで発生した
非同心円状研磨状態から平坦化した基板を得るため、基
板内の任意の箇所を選択的に研磨することにより、研磨
前形状に起因せずに平坦化した基板を得ることも望まれ
る。更に、研磨に際しては、常に基板にスクラッチなど
の欠陥を発生させないことが重要である。
度よく仕上げることができ、かつ、スクラッチなどの欠
陥を発生させない研磨方法、特に基板の角部の過研磨を
軽減することのできる研磨方法を提供することを目的と
する。
発明においては、上記課題を解決するため、研磨機にお
いてガイドリングを被研磨基板と同様に研磨布に押圧し
ながら基板を研磨するようにしたものである。
る。 請求項1:被研磨基板の形状が角形である角形基板を研
磨する方法において、ガイドリングを有する基板保持ヘ
ッドの該ガイドリング内に保持された前記基板の被研磨
面を研磨布に押圧すると共に、この研磨布に前記ガイド
リングを押圧し、上記研磨布、並びに前記基板保持ヘッ
ドと前記基板をそれぞれ回転させて、前記ガイドリング
の研磨ヘッド押圧面にて研磨布を押圧しつつ、前記基板
の被研磨面を研磨するようにしたことを特徴とする角形
基板の研磨方法。 請求項2:前記基板保持ヘッドは、前記被研磨基板の裏
面側を保持する保持面を有し、前記保持面には、前記被
研磨基板裏面の主として外周部のみと接するように配置
された弾性体を有する請求項1記載の角形基板の研磨方
法。 請求項3:前記ガイドリングの大きさは、前記被研磨基
板の対角線を直径とする円を包含する大きさである請求
項1又は2記載の角形基板の研磨方法。 請求項4:前記ガイドリングに押圧荷重をかける機構
は、前記被研磨基板に押圧荷重をかける機構とは異なる
独立した機構である請求項1乃至3のいずれか1項に記
載の角形基板の研磨方法。 請求項5:前記ガイドリングは、一体型又は分割型であ
る請求項1乃至4のいずれか1項に記載の角形基板の研
磨方法。 請求項6:前記ガイドリングの分割型は、各々独立して
押圧荷重がかけられるように構成された請求項5記載の
角形基板の研磨方法。 請求項7:前記ガイドリングにかける押圧荷重(A)と
前記被研磨基板にかける押圧荷重(B)との比は、0<
(A)/(B)≦5である請求項1乃至6のいずれか1
項に記載の角形基板の研磨方法。 請求項8:前記研磨布と接触する前記ガイドリング表面
の材質は、前記被研磨基板の主成分と同じ材質である請
求項1乃至7のいずれか1項に記載の角形基板の研磨方
法。 請求項9:被研磨基板が合成石英ガラスから形成され、
前記研磨布と接触する前記ガイドリング表面の材質は、
合成石英ガラスである請求項8記載の角形基板の研磨方
法。 請求項10:被研磨基板がホトマスク基板である請求項
1乃至9のいずれか1項に記載の角形基板の研磨方法。
トマスクブランクス及びホトマスクを提供する。 請求項11:請求項10に記載の研磨方法で得られたホ
トマスク基板。 請求項12:請求項11に記載のホトマスク基板を用い
たホトマスクブランクス。 請求項13:請求項12に記載のホトマスクブランクス
より得られるホトマスク。
本発明に係る研磨方法は、上述した通り、被研磨基板の
形状が角形である角形基板を研磨する方法において、ガ
イドリングを有する基板保持ヘッドの該ガイドリング内
に保持された前記基板の被研磨面を研磨布に押圧すると
共に、前記ガイドリングを押圧し、上記研磨布、並びに
前記基板保持ヘッドと前記基板をそれぞれ回転させて、
前記ガイドリングの研磨ヘッド押圧面にて押圧しつつ、
前記基板の被研磨面を研磨するようにしたものである。
形等の四角形状のほか、多角形の基板を適用可能な基板
として挙げることができるが、特には、ホトマスク基
板、液晶基板、ディスク基板などの四角形基板が好適で
ある。
片面(被研磨面)を研磨するものであり、この場合、基
板は基板保持ヘッドのガイドリング内に吸着保持され、
図4に示すような片面研磨機の定盤上に貼られた研磨布
上に搬送、載置されて、研磨される。
に研磨剤4を研磨剤供給配管5により供給する。定盤1
と研磨布2とからなる研磨定盤3上に被研磨基板(図で
は省略)をこれを保持した基板保持ヘッド6にて押圧
し、研磨定盤3と基板保持ヘッド6を回転させることで
基板の研磨を実施する。
したように、円形状、四角形状等の平板状トップリング
7の外周部にガイドリング8が設けられていると共に、
上記トップリング7の外面中央部に柱体9が突設され、
かつ、この柱体9及びトップリング7に流体流通孔10
が穿設された構成とされ、この流体流通孔10よりガイ
ドリング8内を真空吸引することで、被研磨基板(角形
基板)11がガイドリング8内に存して、上記トップリ
ング7の内面(保持面)に吸着保持される。なお、図5
においては、基板11はトップリング7の内面にバッキ
ングフィルム12を介して吸着されている。
することで基板保持ヘッド6にて被研磨基板11を保
持、搬送し、研磨布2上に載置させて、研磨を行う。こ
の場合、研磨時には基板11を基板保持ヘッド6により
研磨布2に押圧する目的で、被研磨基板11に荷重をか
けることができ、この時に流体流通孔10より空気や窒
素等の加圧用気体を用いて加圧して研磨を実施すること
もでき、そして、被研磨基板11の位置がずれないよう
に基板保持ヘッド6にはガイドリング8が設けられてい
る。
ム12を用いた場合、バッキングフィルム12と被研磨
基板11の裏面(研磨面の反対側の面)が接触し研磨中
にこすれることによりキズが発生するおそれがある。こ
のようなキズは、ホトマスク基板では露光光が透過する
ため問題であり、その修正として、被研磨基板11を反
対にして研磨する必要が生じる場合がある。このような
場合、図6に示したように、バッキングフィルム12の
代りに、弾性体又は合成樹脂13を用いることが推奨さ
れる。即ち、この弾性体又は合成樹脂13は、基板11
裏面の露光に特に関与しない外周縁部と、基板保持ヘッ
ド6のトップリング7内面(保持面)の外周縁部との間
に介在させるもので、基板11の研磨時にトップリング
7からの押圧を基板11に伝達する。これにより、基板
11の研磨しない側の面(裏面)にキズが生じることを
なくすことができる。なお、このように基板11の外周
縁部に弾性体又は合成樹脂13を当接し、これを介して
トップリング7により押圧を与えた場合、被研磨基板1
1の外周部に直接的に押圧が伝達することから、外周部
が研磨され易くなるが、かかる場合には、流体流通孔1
0から空気や窒素などを用いて加圧することで、被研磨
基板11内の研磨荷重を均一にすることができる。弾性
体又は合成樹脂13としては、シリコーンゴム、ニトリ
ルゴム、スチレンブタジエンゴム、フッ素ゴム、ポリア
セタール樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられる。
ように被研磨基板11の内接円より外側は基板が削れ易
い。図3に研磨布2と被研磨基板11のみの模式図を示
しているが、被研磨基板11内での研磨定盤3との相対
速度差にも起因するが、主な原因は、この被研磨基板1
1の斜線部11aが過研磨され易いことにある。また、
研磨時に被研磨基板11を研磨布2に押圧する際、図3
に示したように、押圧荷重により基板11が研磨布2内
に沈み込む。沈み込む当初は研磨布2の弾性力が働くこ
とから、研磨布2からの摩擦が大きくなり、より外周部
が削れ易くなる。更に、被研磨基板11は角形基板であ
るため、斜線部11aの部分を研磨する研磨布2は、被
研磨基板11からの押圧とその解放が連続的に発生する
ため、研磨速度が過度に速くなること及び研磨布2の特
性を早く劣化させる原因になり、研磨布2の交換サイク
ルが早くなり、その交換作業などにより研磨全体の生産
性を悪くすることにも繋がる。
することにより、全体を平坦化しようとしても、外周部
の研磨速度が速く、安定的に平坦化した基板を製造する
ことは難しかった。
外周部の過研磨を防止するため、ガイドリング8を被研
磨基板11と同様に研磨布2に押圧しながら基板11を
研磨する。
7にガイドリング8が一体に設けられ、トップリング7
からの押圧力により基板11を研磨布2に押しつける
際、基板11の被研磨面とガイドリング8の先端面(押
圧面)とが同一水平面とし、ガイドリング8を押圧しな
がら基板11を研磨するようにしてもよいが、ガイドリ
ング8は、図7に示す通り、被研磨基板11と別々の機
構で押圧することができ、更にその押圧は可変であるこ
とが望ましい。
イドリング8の押圧荷重を被研磨基板11のそれより若
干小さくすることによりガイドリング8を押圧しないの
と比較してゆっくりと外周が研磨されるようになるた
め、平坦度の高い基板を安定して製造することが可能と
なる。
1の押圧荷重と同じ場合、被研磨基板11が研磨布2か
ら受ける弾性力は均等となり、従って面内の押圧荷重は
均等になり、面内の研磨速度はほぼ一定になる。
合、ガイドリング8の押圧を被研磨基板11より大きく
する。その時、研磨布2の沈み込みが被研磨基板11部
分よりも大きいため、外周部では研磨布2の弾性力をあ
まり受けず、内部側の研磨速度を若干速くすることがで
きることにより、基板11をより平坦化させることがで
きる。
イドリングとが一体型の場合、基板とガイドリングの高
さが常に一定になるように設定するが、製作時の精度、
連続使用によるガイドリングの研磨布との接触面の削
れ、更には、被研磨基板の研磨前の形状に応じて、所定
の押圧荷重をかけられなくなるおそれがあるため、ガイ
ドリングは被研磨基板の押圧とは独立した機構にて、か
つ、可変で押圧できることが好適である。
し、同心円状に削れるため、被研磨基板面内の研磨速度
を制御するには、ガイドリングは基板を対角線とする直
径を包含する大きさであることがよく、形状は、例えば
図8に示す円形や図9に示すように角が丸形状の四角形
などでもよく、特に制限はない。
れず、塩化ビニル樹脂、PPS、PEEKなどが用いら
れるが、ガイドリング8の研磨布2と接触する部分8a
の材質については、被研磨基板11の主成分と同一、特
に好ましくは、全く同じ材質が望まれ、基板が合成石英
ガラスの場合は、同じ合成石英ガラスがよい。材質が異
なる場合、ガイドリングや研磨布からでる研磨屑がスク
ラッチを発生させるおそれがあるからである。
基板の押圧荷重より著しく大きい場合は、研磨布の劣化
が進み、特に研磨布の弾性が失われること、また、研磨
布の表面が削れ荒れすることで、研磨布起因によるスク
ラッチの発生が認められるようになるため、ガイドリン
グの押圧荷重(A)と前記被研磨基板にかける押圧荷重
(B)との比は0<(A)/(B)≦5、特に0<
(A)/(B)≦2であることが好ましい。
研磨に際し、基板と共にガイドリングをも押圧しなが
ら、基板研磨するものであるが、複数枚の両面研磨等で
発生することのある基板表面が非同心円状の基板につい
ては、これを単にガイドリングにて押圧しても、平坦度
の高い基板を得ることは難しい場合がある。
ッド6を用い、押圧荷重するガイドリング8を分割機構
とすることで目的を達成することができる。即ち、凸部
のところにガイドリング8の押圧荷重をかけないか、或
いは被研磨基板11の押圧荷重より小さくすることで、
その箇所を選択的に研磨できることがわかった。なお、
分割するサイズ等の規定は特にないが、例としては、図
10に示すように、4分割機構とし、各々を各辺に相当
する箇所で断片を作製して独立して押圧荷重を
かけられるようにする。また、図11に示すように、8
分割機構とし、うち4つは、基板11の角を有する断片
、残り4つは辺の中央部を有する断片
を作製して押圧荷重をかけられるようにする。
凸部の箇所には分割したガイドリングの押圧荷重をかけ
ずに、或いは被研磨基板の押圧荷重よりガイドリングの
押圧荷重を弱くすることで、凸部以外の箇所にガイドリ
ングにて押圧荷重をかけることによって、凸部を選択的
に研磨することができ、平坦度の高い基板を得ることが
可能になる。
たガイドリングの押圧荷重を場所によって変えたりする
ことで、ある箇所は、被研磨基板にかける荷重と同等、
或いは少なく、多くするということで制御することも可
能である。
おいて、角形基板は正方形としたが、長方形又は多角形
の場合にも、ガイドリングの形状及び/又は数を実用上
任意に変えて基板の周囲を囲うように構成すれば、前述
の実施の形態と同様の効果が得られる。
板、特にホトマスク基板は、該角形基板の外周を含め平
坦度が高く、それを用いて作成されたホトマスクブラン
クス及びこれを常法によってパターニングすることによ
り得られるホトマスクも高精度なものであり、所望とす
る微細パターンを正確に形成することができる。
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。
に、ホトマスク基板152mm×152mm×6.35
mmtをセットした。研磨布はスエード状、砥液はシリ
カを使用した。ガイドリングの形状は、図9に示すもの
を用い、材質は塩化ビニル樹脂製であるが、研磨布と接
触する部分にはホトマスク基板と同一材質である合成石
英ガラスを使用した。研磨前基板の形状は凹状で、面内
の平坦度は、146mm×146mm内で0.5μmの
ものを使用した。基板の押圧荷重は30kPa、ガイド
リングの押圧荷重は15kPaとし、ヘッド回転数は3
0rpmで定盤回転数を33rpmとした。研磨時間は
10〜100秒とした。なお、基板の平坦性はニデック
社のFT−900にて測定した。結果を図12に示す。
た。なお、ガイドリングでの荷重は実施しなかった。研
磨時間は10〜60秒とした。なお、基板の平坦性の測
定は実施例1と同様に行った。結果を図13に示す。図
12,13を比較すると、ガイドリングによる押圧荷重
を実施した方が、よりよい平坦性が得られること、更
に、平坦基板を容易に得ることが可能であることがわか
る。例えば平坦度0.3μm以下を取得する場合、ガイ
ドリングによる荷重を実施しなかった場合、研磨時間1
8〜30秒の約10秒間であるが、ガイドリングによる
荷重を実施した場合、研磨時間30〜70秒の約40秒
間であり、研磨時間の許容度が大きい。
46mm×146mm内にて平坦度0.4μmのものを
使用し、基板の荷重は30kPa、ガイドリング荷重は
60kPaで、研磨時間は900秒とした以外は、実施
例1と同様に研磨を実施した。
をかけない以外は、実施例2と同様に研磨を実施した。
実施例2と比較例2を比較すると、実施例2は、平坦度
が0.35μmまで向上したが、比較例2は、外周削れ
が進むため平坦度が悪化し、基板の平坦度が悪くなる方
へ推移した。
プのものを用い、ガイドリングは図10に示す分割型を
用い、ガイドリング荷重は断片及びに研磨基板と同
様に30kPaの荷重をかけ、断片及びは荷重をか
けなかった以外は実施例1と同様に研磨を行った。研磨
前後の結果を図14に示す。平坦度は、研磨前0.52
μmから研磨後0.28μmと向上した。凸部を選択的
に研磨するように分割型ガイドリングを設けてガイドリ
ング押圧荷重を凸部分に荷重をかけなかったところ、凸
部が選択的に研磨され、平坦基板を得ることができた。
が高い基板を用いた。ガイドリングは図11に示す分割
型を用い、ガイドリング荷重は断片に研磨基板
と同様に30kPaの荷重をかけ、断片には荷
重をかけなかった以外は、実施例1と同様に研磨を行っ
た。研磨前後の結果を図15に示す。平坦度は、研磨前
0.48μmから研磨後0.20μmと向上した。凸部
を選択的に研磨するように分割型ガイドリングを設けて
ガイドリング押圧荷重を凸部分に荷重をかけなかったと
ころ、凸部が選択的に研磨され、平坦基板を得ることが
できた。
磨方法で、研磨時間は5分にて、研磨枚数は100枚研
磨した。研磨終了後スクラッチ数をカウントした。な
お、スクラッチ検査は実体顕微鏡を用いて欠陥検査を行
い、その輝点をノマルスキー顕微鏡にて観察し、凹形状
のものをスクラッチと判定した。結果を表1に示した。
また、上記と同様な研磨方法で、ガイドリングの研磨布
の接触部位は塩化ビニル樹脂製にて実施した。研磨終了
後、スクラッチ数をカウントした。結果を表1に示し
た。
板と同じ材料である合成石英ガラスの場合、スクラッチ
は特に発生しなかったが、ガイドリングの研磨布との接
触部位が塩化ビニル樹脂で研磨基板と異なる場合、スク
ラッチ数が増大した。これは、研磨剤がガイドリングを
削った際に発生する研磨屑或いは研磨布の削れ荒れに起
因するものである。
全体を被研磨基板と別に押圧荷重をかけることで、基板
の平坦性を向上させ、更に平坦基板を安定的に得ること
を可能にした。また、ガイドリングの材質を基板と同一
材料とすることでスクラッチの発生を抑制することも併
せて達成することができた。また、ガイドリングを分割
型にし、基板形状に応じて、ガイドリングの任意箇所を
研磨布に押圧することで、研磨前の被研磨基板の形状に
かかわらず、平坦性の高い角形基板を得ることを可能に
した。
する説明図である。
る。
る。
る。
る。
ある。
念図である。
概念図である。
化量を示したグラフである。
化量を示したグラフである。
を示した図である。
を示した図である。
Claims (13)
- 【請求項1】 被研磨基板の形状が角形である角形基板
を研磨する方法において、ガイドリングを有する基板保
持ヘッドの該ガイドリング内に保持された前記基板の被
研磨面を研磨布に押圧すると共に、この研磨布に前記ガ
イドリングを押圧し、上記研磨布、並びに前記基板保持
ヘッドと前記基板をそれぞれ回転させて、前記ガイドリ
ングの研磨ヘッド押圧面にて研磨布を押圧しつつ、前記
基板の被研磨面を研磨するようにしたことを特徴とする
角形基板の研磨方法。 - 【請求項2】 前記基板保持ヘッドは、前記被研磨基板
の裏面側を保持する保持面を有し、前記保持面には、前
記被研磨基板裏面の主として外周部のみと接するように
配置された弾性体を有する請求項1記載の角形基板の研
磨方法。 - 【請求項3】 前記ガイドリングの大きさは、前記被研
磨基板の対角線を直径とする円を包含する大きさである
請求項1又は2記載の角形基板の研磨方法。 - 【請求項4】 前記ガイドリングに押圧荷重をかける機
構は、前記被研磨基板に押圧荷重をかける機構とは異な
る独立した機構である請求項1乃至3のいずれか1項に
記載の角形基板の研磨方法。 - 【請求項5】 前記ガイドリングは、一体型又は分割型
である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の角形基板
の研磨方法。 - 【請求項6】 前記ガイドリングの分割型は、各々独立
して押圧荷重がかけられるように構成された請求項5記
載の角形基板の研磨方法。 - 【請求項7】 前記ガイドリングにかける押圧荷重
(A)と前記被研磨基板にかける押圧荷重(B)との比
は、0<(A)/(B)≦5である請求項1乃至6のい
ずれか1項に記載の角形基板の研磨方法。 - 【請求項8】 前記研磨布と接触する前記ガイドリング
表面の材質は、前記被研磨基板の主成分と同じ材質であ
る請求項1乃至7のいずれか1項に記載の角形基板の研
磨方法。 - 【請求項9】 被研磨基板が合成石英ガラスから形成さ
れ、前記研磨布と接触する前記ガイドリング表面の材質
は、合成石英ガラスである請求項8記載の角形基板の研
磨方法。 - 【請求項10】 被研磨基板がホトマスク基板である請
求項1乃至9のいずれか1項に記載の角形基板の研磨方
法。 - 【請求項11】 請求項10に記載の研磨方法で得られ
たホトマスク基板。 - 【請求項12】 請求項11に記載のホトマスク基板を
用いたホトマスクブランクス。 - 【請求項13】 請求項12に記載のホトマスクブラン
クスより得られるホトマスク。
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