JP2011141536A - フォトマスク用ガラス基板及びその製造方法 - Google Patents

フォトマスク用ガラス基板及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【解決手段】フォトマスクの保持部が位置する正方形形状の基板の表面の周縁をなす辺のうち対向する２辺の各々の辺から内側２ｍｍと１０ｍｍの間で、かつ各々の辺の長さ方向両端から２ｍｍの部分を除いた範囲に位置する二つの帯状領域において、任意の共通基準平面から各帯状領域内の各座標への距離に基づき算出される二つの最小自乗平面の法線同士がなす角度が１０秒以下であり、二つの帯状領域の高さが０．５μｍ以下であることを特徴とするフォトマスク用ガラス基板。
【効果】ＩＣ等の製造の際に重要な光リソグラフィ法で使用されるシリカガラス系等のフォトマスク用ガラス基板において、フォトマスク露光時のマスクステージにフォトマスクを真空チャック等により固定したときのフォトマスクの全体の表面形状変化が抑制されたガラス基板を、従来の検査工程と同様の工程で生産性よく提供することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、主に半導体関連電子材料のうち、最先端用途の半導体関連電子材料の製造に用いられるフォトマスク用のガラス基板及びその製造方法に関する。
半導体デバイスの高集積化が進むにつれ、フォトリソグラフィ工程での微細化に対する要求が高まってきている。フォトマスク用シリカガラス系基板の平坦度に関しては、単に平坦度の値が良好な基板であっても、フォトマスクを露光装置に真空チャック等により装着した際に、基板の露光機の保持面に相当する部分の表面形状に依存してフォトマスクの全体の表面形状が大きく変形してしまう場合がある。
ここで、フォトマスクはシリカガラス系基板上に遮光膜を成膜し、パターニングして形成され、露光時には通常フォトマスク表面外周部を真空チャック等により保持して水平に置かれることが多く、基板の露光機の保持面に相当する部分の表面形状に依存してフォトマスクの全体の表面形状が大きく変形してしまう場合がある。このことから、従来は変形の少ない基板を選別して用いたり、基板の表面の面取り面付近を傾斜させたりして基板中央部のパターン部位の変形を少なくすることなどが試みられてきた。
例えば、特開２００３−５０４５８号公報（特許文献１）では、基板の平坦度を測定し、真空チャック後の形状をシミュレーションすることによって合否判定を行うが、不合格になる基板が多いと製造工程上、大きく無駄が生じてしまう。また、特開２００４−２９７３５号公報（特許文献２）では、基板表面の平坦度の規定はあるものの、露光機の保持面の規定はなく、露光機に固定したときの平坦度は十分でない。
また、国際公開２００４／０８３９６１号パンフレット（特許文献３）では、面取り面の境界付近である表面最外周まで形状を規定することで、露光機に真空チャックした際のレチクルの変形を最小限に抑える形状を提案しているが、光学干渉式の平坦度測定装置で測定できる範囲の外側まで形状を確認するために、触診式形状測定機で基板を検査する必要がある。そのため、研磨後の基板に接触検査を行わなければならず、扱いによるキズを発生させるリスクが高くなると共に、検査工程が増える分、生産性が悪いという問題点がある。
特開２００３−５０４５８号公報 特開２００４−２９７３５号公報 国際公開２００４／０８３９６１号パンフレット
本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、ガラス基板の露光機の保持面に相当する部分がねじれのない形状を有するフォトマスク用ガラス基板、及びその生産性の良い製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、正方形形状の基板表面に遮光膜がパターニング形成されてなるフォトマスクが露光機に保持される保持部が位置する上記基板の表面であり、この表面の周縁をなす辺のうち対向する２辺の各々の辺から内側２ｍｍと１０ｍｍの間で、かつ各々の辺の長さ方向両端から２ｍｍの部分を除いた範囲に位置する二つの帯状領域において、任意の共通基準平面から各帯状領域内の各座標への距離に基づき算出される、帯状領域の二つの最小自乗平面の法線同士がなす角度が１０秒以下であり、二つの帯状領域の任意の一方の最小自乗平面をＦ１、帯状領域の他方の最小自乗平面をＦ２、上記表面の周縁をなす４辺から内側２ｍｍまでの範囲を除いた上記二つの帯状領域を含む主面領域の最小自乗平面をＦ３とし、Ｆ３と平行な平面Ｆ３’を、Ｆ１の帯状領域相当領域の中心とＦ２の帯状領域相当領域の中心とが、Ｆ３’に対して同じ側に位置するように配置して仮想したとき、Ｆ１の帯状領域相当領域の中心からＦ３’に下ろした垂線の距離Ｄ１と、Ｆ２の帯状領域相当領域の中心からＦ３’に下ろした垂線の距離Ｄ２との差の絶対値｜Ｄ１−Ｄ２｜で表わされる、帯状領域の高さが０．５μｍ以下であるガラス基板が、これを用いて作製されたフォトマスクが露光機に保持された際の、真空チャック等による保持によるフォトマスク全体の表面形状変化が抑制され、微細化された高精度フォトリソグラフィに対応できるフォトマスク用のガラス基板として有効であることを見出した。
そして、このようなフォトマスク用のガラス基板が、上記各領域において、その領域の最小自乗平面を算出し、各領域が平坦になるように、各領域の最小自乗平面と実表面との差分に応じて局所的に各領域を除去すること、特に、上記表面の周縁をなす辺のうち対向する２辺の各々の辺から内側２ｍｍと１０ｍｍの間で、かつ各々の辺の長さ方向両端から２ｍｍの部分を除いた範囲に位置する二つの帯状領域と、上記表面の周縁をなす４辺から内側２ｍｍまでの範囲を除いた上記二つの帯状領域が含まれる主面領域とを設定し、主面領域について、任意の共通基準平面から領域内の各座標への距離に基づき最小自乗平面を算出し、主面領域の最小自乗平面と二つの帯状領域の実面形状とを対比し、これらの差分に応じて帯状領域内の各座標における除去量を算出し、局所研磨又は局所エッチングによって上記除去量に相当する二つの帯状領域の基板表面部を除去することにより得られることを知見し、本発明をなすに至った。
従って、本発明は、以下のフォトマスク用ガラス基板及びその製造方法を提供する。
請求項１：
正方形形状の基板表面に遮光膜がパターニング形成されてなるフォトマスクが露光機に保持される保持部が位置する上記基板の表面であり、該表面の周縁をなす辺のうち対向する２辺の各々の辺から内側２ｍｍと１０ｍｍの間で、かつ各々の辺の長さ方向両端から２ｍｍの部分を除いた範囲に位置する二つの帯状領域において、
任意の共通基準平面から各帯状領域内の各座標への距離に基づき算出される、帯状領域の二つの最小自乗平面の法線同士がなす角度が１０秒以下であり、
二つの帯状領域の任意の一方の最小自乗平面をＦ１、帯状領域の他方の最小自乗平面をＦ２、上記表面の周縁をなす４辺から内側２ｍｍまでの範囲を除いた上記二つの帯状領域を含む主面領域の最小自乗平面をＦ３とし、Ｆ３と平行な平面Ｆ３’を、Ｆ１の帯状領域相当領域の中心とＦ２の帯状領域相当領域の中心とが、Ｆ３’に対して同じ側に位置するように配置して仮想したとき、Ｆ１の帯状領域相当領域の中心からＦ３’に下ろした垂線の距離Ｄ１と、Ｆ２の帯状領域相当領域の中心からＦ３’に下ろした垂線の距離Ｄ２との差の絶対値｜Ｄ１−Ｄ２｜で表わされる、帯状領域の高さが０．５μｍ以下であることを特徴とするフォトマスク用ガラス基板。
請求項２：
帯状領域の平坦度がいずれも１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のフォトマスク用ガラス基板。
請求項３：
上記表面の周縁をなす４辺から内側１０ｍｍまでの範囲を除いた中央部正方形領域の平坦度が０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のフォトマスク用ガラス基板。
請求項４：
一辺１５２ｍｍ、厚さ６．３５ｍｍのシリカガラス製基板であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のフォトマスク用ガラス基板。
請求項５：
表面に遮光膜がパターニング形成されたフォトマスクに用いられる正方形形状のガラス基板を製造する方法であって、
上記表面の周縁をなす辺のうち対向する２辺の各々の辺から内側２ｍｍと１０ｍｍの間で、かつ各々の辺の長さ方向両端から２ｍｍの部分を除いた範囲に位置する二つの帯状領域と、
上記表面の周縁をなす４辺から内側２ｍｍまでの範囲を除いた上記二つの帯状領域が含まれる主面領域とを設定し、
主面領域について、任意の共通基準平面から領域内の各座標への距離に基づき最小自乗平面を算出し、
主面領域の最小自乗平面と二つの帯状領域の実面形状とを対比し、
これらの差分に応じて帯状領域内の各座標における除去量を算出し、
局所研磨又は局所エッチングによって上記除去量に相当する二つの帯状領域の基板表面部を除去することを特徴とするフォトマスク用ガラス基板の製造方法。
請求項６：
上記主面領域の最小自乗平面と二つの帯状領域の実面形状との差分を、二つの帯状領域が共に主面領域の最小自乗平面と平行となり、かつ上記共通基準平面から領域内の各座標への距離に基づき算出した帯状領域の二つの最小自乗平面について、
二つの帯状領域の任意の一方の最小自乗平面をＦ１、帯状領域の他方の最小自乗平面をＦ２、上記表面の周縁をなす４辺から内側２ｍｍまでの範囲を除いた上記二つの帯状領域を含む主面領域の最小自乗平面をＦ３とし、Ｆ３と平行な平面Ｆ３’を、Ｆ１の帯状領域相当領域の中心とＦ２の帯状領域相当領域の中心とが、Ｆ３’に対して同じ側に位置するように配置して仮想したとき、Ｆ１の帯状領域相当領域の中心からＦ３’に下ろした垂線の距離Ｄ１と、Ｆ２の帯状領域相当領域の中心からＦ３’に下ろした垂線の距離Ｄ２との差の絶対値｜Ｄ１−Ｄ２｜で表わされる、帯状領域の高さが０となる二つの帯状領域の目標形状を算出し、帯状領域の目標形状と実面形状との差分から求めることを特徴とする請求項５記載のフォトマスク用ガラス基板の製造方法。
請求項７：
上記帯状領域の目標形状を主面領域の最小自乗平面とすることを特徴とする請求項６記載のフォトマスク用ガラス基板の製造方法。
請求項８：
更に、上記表面の周縁をなす４辺から内側１０ｍｍまでの範囲を除いた中央部正方形領域を設定し、
中央部正方形領域について、上記共通基準平面から領域内の各座標への距離に基づき最小自乗平面を算出し、
中央部正方形領域の最小自乗平面と中央部正方形領域の実面形状とを対比し、
これらの差分に応じて中央部正方形領域内の各座標における除去量を算出し、
局所研磨又は局所エッチングによって上記除去量に相当する中央部正方形領域の基板表面部を除去することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項記載のフォトマスク用ガラス基板の製造方法。
請求項９：
上記局所研磨又は局所エッチングの後に、両面研磨を行い、二つの帯状領域の平坦度をいずれも１．０μｍ以下とすることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項記載のフォトマスク用ガラス基板の製造方法。
請求項１０：
上記局所研磨又は局所エッチングの後に、両面研磨を行い、上記表面の周縁をなす４辺から内側１０ｍｍまでの範囲を除いた中央部正方形領域の平坦度を０．５μｍ以下とすることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項記載のフォトマスク用ガラス基板の製造方法。
請求項１１：
上記局所研磨又は局所エッチングによる加工の後に行う、加工面の面質及び欠陥品質を向上させるための研磨工程において生じる研磨前後の上記帯状領域の形状変化を予め評価し、該形状変化に相当する量を除いた調整除去量を算出し、帯状領域の局所研磨又は局所エッチングにおいて、上記調整除去量を基板表面部の除去量として、基板表面部を除去した後、上記研磨工程を実施することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項記載のフォトマスク用ガラス基板の製造方法。
請求項１２：
一辺１５２ｍｍ、厚さ６．３５ｍｍのシリカガラス製基板であることを特徴とする請求項５乃至１１のいずれか１項記載のフォトマスク用ガラス基板の製造方法。
本発明によれば、ＩＣ等の製造の際に重要な光リソグラフィ法で使用されるシリカガラス系等のフォトマスク用ガラス基板において、フォトマスク露光時のマスクステージにフォトマスクを真空チャック等により固定したときのフォトマスクの全体の表面形状変化が抑制されたガラス基板を、従来の検査工程と同様の工程で生産性よく提供することができ、フォトマスクを露光機に固定した際の平坦度を悪化させることがないので、これによって半導体製造において、更なる高精細化につながる。
本発明のガラス基板表面における各領域を示す平面図であり、（Ａ）は主面領域、（Ｂ）は帯状領域及び中央部正方形領域を示す。 本発明のガラス基板における帯状領域の高さの定義を説明するための模式図である。 本発明のガラス基板上の一対の帯状領域の加工に関して、適切な除去量の計算を元に加工を行った際の加工前後のガラス基板表面の断面形状の一例を示した模式図であり、（Ａ）は除去前の形状、（Ｂ）は除去後の形状を示す。 ガラス基板上の一対の帯状領域の加工に関して、不適切な除去量の計算を元に加工を行った際の加工前後のガラス基板表面の断面形状の一例を示した模式図であり、（Ａ）は除去前の形状、（Ｂ）は除去後の形状を示す。 本発明の小型回転加工ツールによる加工態様の一例を示した図である。 本発明の小型回転加工ツールによる加工態様の一例を示した図である。
以下、本発明について更に詳しく説明する。
本発明においては、正方形形状の基板表面に遮光膜がパターニング形成されてなるフォトマスクが露光機に保持される保持部に位置する上記基板の表面を対象とする。そして、この表面において、フォトマスクが露光機に保持される際の保持部に位置する所定の領域、即ち、図１に示されるように、基板表面１の周縁をなす辺のうち、対向する２辺の各々の内側２ｍｍと１０ｍｍとの間で、かつ各々の辺の長さ方向両端から２ｍｍの部分を各々除いた範囲にある領域を帯状領域２１とし、この帯状領域２１，２１について、対向する一対の帯状領域２１，２１のそれぞれの平均平面（最小自乗平面）が、概平行で、かつ段差（高さ）が０．５μｍ以下とする。
即ち、フォトマスクを露光機に保持した際に、露光面がより平坦になるように、一対の帯状領域２１，２１に対してそれぞれの最小自乗平面を定義し、その法線（垂線）がなす角度を１０秒以内とする。そして、この条件を満たした一対の帯状領域について、任意の一方の最小自乗平面をＦ１、帯状領域の他方の最小自乗平面をＦ２、上記表面の周縁をなす４辺から内側２ｍｍまでの範囲を除いた上記二つの帯状領域を含む主面領域の最小自乗平面をＦ３とし、Ｆ３と平行な平面Ｆ３’を、Ｆ１の帯状領域相当領域の中心とＦ２の帯状領域相当領域の中心とが、Ｆ３’に対して同じ側に位置するように配置して仮想したとき、Ｆ１の帯状領域相当領域の中心からＦ３’に下ろした垂線の距離Ｄ１と、Ｆ２の帯状領域相当領域の中心からＦ３’に下ろした垂線の距離Ｄ２との差の絶対値｜Ｄ１−Ｄ２｜で表わされる、帯状領域の高さを０．５μｍ以下とする。
本発明は、いわゆる６インチ基板［（１５２ｍｍ±０．２ｍｍ）×（１５２ｍｍ±０．２ｍｍ）×（６．３５ｍｍ±０．１ｍｍ）］において好適に適用できる。また、ガラス基板の材質は、シリカガラス基板（石英基板）が好適である。
原料ガラス基板、局所研磨又は局所エッチングされたガラス基板等のガラス基板は、表面形状が測定される。表面形状の測定は如何なる方法でもよいが、高精度であることが望まれることから、例えば、光学干渉式の測定法が好適である。光学干渉式の平坦度測定機では、基板を垂直に立てて基板表面に対して、レーザー光等のコヒーレントな（位相がそろった）光を基板表面に当てて反射させ、基板表面の高さの差が反射光の位相のズレとして観測される。その結果から、基板表面の形状（各領域の形状）を、平坦度０μｍのリファレンス面のｘｙ座標に対する高さ（ｚ座標）として測定することができ、この情報から、基板表面の各領域の最小自乗平面、その法線の角度及び高さ、更には各領域の平坦度（フラットネス：ＴＩＲ）を算出することができる。
なお、本発明において、平坦度の測定は、例えばＴＲＯＰＥＬ社製Ｕｌｔｒａ ＦｌａｔＭ２００等の光学干渉式の平坦度測定機を用いて測定できる。特に、Ｕｌｔｒａ ＦｌａｔＭ２００は、同社の一世代前のフラットネステスター ＦＭ２００に比べて入射光の角度が浅く、干渉縞感度が高いという特徴があり、測定領域が表面の端面部近傍においても端面からの反射の影響を受けず、端面から２ｍｍ以内の範囲であれば、高精度に表面形状を測定できる。
最小自乗平面及び平坦度（フラットネス：ＴＩＲ）は、フォトマスク用ガラス基板の評価方法として確立されており、平坦度測定機によって測定された座標データに基づいて算出することができる。そして、平坦度測定装置によって測定された一対の帯状領域を構成する二つの帯状領域の各々の最小自乗平面を元に、二つの最小自乗平面の法線をなす角度を求めることができる。また、帯状領域の法線のなす角度が、通常、３６００秒以下であれば、一対の帯状領域について、任意の一方の最小自乗平面をＦ１、帯状領域の他方の最小自乗平面をＦ２、上記表面の周縁をなす４辺から内側２ｍｍまでの範囲を除いた上記二つの帯状領域を含む主面領域の最小自乗平面をＦ３とし、Ｆ３と平行な平面Ｆ３’を、Ｆ１の帯状領域相当領域の中心とＦ２の帯状領域相当領域の中心とが、Ｆ３’に対して同じ側に位置するように配置して仮想したとき、Ｆ１の帯状領域相当領域の中心からＦ３’に下ろした垂線の距離Ｄ１と、Ｆ２の帯状領域相当領域の中心からＦ３’に下ろした垂線の距離Ｄ２との差の絶対値｜Ｄ１−Ｄ２｜を帯状領域の高さとして定義できる。
一対の帯状領域の高さの差の定義としては、一対の帯状領域の最小自乗平面に対して、一方の最小自乗平面の帯状領域相当領域の中心からもう一方の最小自乗平面への垂線を下ろし、その差の絶対値を求めることで、その高さを定義することも考えられるが、この場合、例えば帯状領域の法線のなす角が１０秒であっても、帯状領域同士が傾いていることに起因した高さの差だけで、例えば一辺が６インチの基板であれば、最大０．６７μｍも存在してしまうことになり、このような定義は好ましくない。
このようにして定義した帯状領域の高さの差を説明する基板の断面の模式図を図２に示す。図２中、３は基板端面からの２ｍｍ内側の位置、４は基板端面から１０ｍｍ内側の位置、５は局所研磨又は局所エッチングを行う前の基板表面、６は主面領域の最小自乗平面、６１は主面領域の最小自乗平面と平行な面、７は二つの帯状領域のうちの一方の最小自乗平面、７１は二つの帯状領域のうちの他方の最小自乗平面、８は二つの帯状領域の一方の最小自乗平面の帯状領域相当領域の中心から主面領域の最小自乗平面と平行な面に下ろした垂線、８１は二つの帯状領域の他方の帯状領域の最小自乗平面の帯状領域相当領域の中心から主面領域の最小自乗平面と平行な面に下ろした垂線を示す。
上記一対の帯状領域を構成する二つの帯状領域の各々の最小自乗平面の法線がなす角度は、５秒以下であることがより好ましい。また、二つの帯状領域の段差（高さ）は、０．２５μｍ以下であることがより好ましい。
また、上記一対の帯状領域を構成する二つの帯状領域の平坦度は、いずれも１．０μｍ以下、特に０．３μｍ以下、とりわけ０．１μｍ以下であることがより好ましい。平坦度の値が大きい場合、最小自乗平面の法線のなす角度が上述した範囲を満たしていても、フォトマスクを露光機に保持した際、基板が傾いたり、基板表面形状が変形したりする原因となる場合がある。
更に、基板表面の周縁をなす４辺から内側１０ｍｍまでの範囲を除いた中央部正方形領域２２の平坦度を０．５μｍ以下、特に０．２５μｍ以下とすることが好ましい。
本発明においては、上記した表面形状を有するフォトマスク用ガラス基板を得る方法として、プラズマエッチング技術などによる局所エッチング、又は回転型小型加工ツールなどによる局所研磨技術を用いることができる。
基板表面を上記した形状に局所エッチング又は局所研磨する場合、
（１）基板表面の周縁をなす辺のうち対向する２辺の各々の辺から内側２ｍｍと１０ｍｍの間で、かつ各々の辺の長さ方向両端から２ｍｍの部分を除いた範囲に位置する二つの帯状領域と、上記表面の周縁をなす４辺から内側２ｍｍまでの範囲を除いた上記二つの帯状領域が含まれる主面領域とを設定し、主面領域について、任意の共通基準平面から領域内の各座標への距離に基づき最小自乗平面を算出し、主面領域の最小自乗平面と二つの帯状領域の実面形状とを対比し、これらの差分に応じて帯状領域内の各座標における除去量を算出し、局所研磨又は局所エッチングによって上記除去量に相当する二つの帯状領域の基板表面部を除去すること
ができ、更に、
（２）基板表面の周縁をなす４辺から内側１０ｍｍまでの範囲を除いた中央部正方形領域を設定し、中央部正方形領域について、上記共通基準平面から領域内の各座標への距離に基づき最小自乗平面を算出し、中央部正方形領域の最小自乗平面と中央部正方形領域の実面形状とを対比し、これらの差分に応じて中央部正方形領域内の各座標における除去量を算出し、局所研磨又は局所エッチングによって上記除去量に相当する中央部正方形領域の基板表面部を除去すること
を組み合わせてプラズマエッチング等による局所エッチング、又は回転型小型加工ツール等による局所研磨をすることができる。（１）及び（２）の方法は、１回のみならず、２回以上実施してもよく、また、（１）の方法と（２）の方法とを交互に実施することもできる。
本発明のガラス基板として好適な原料の合成石英ガラス基板は、合成石英ガラスインゴットを成型、アニール、スライス加工、ラッピング、粗研磨加工して得られるものが用いられるが、予め従来公知の研磨技術により、ある程度平坦化したものを用いることが好ましい。
このようにガラス基板において、所定形状（目標形状）の帯状領域、好ましくは帯状領域及び中央部正方形領域を得るために、基板表面に対してプラズマエッチング等による局所エッチング、又は回転型小型加工ツール等による局所研磨が施される。
一対の帯状領域を局所エッチング又は局所研磨の対象とする場合は、主面領域について、任意の共通基準平面からの領域内の各座標への距離に基づき最小自乗平面を算出し、主面領域の最小自乗平面と平行な平面であり、二つの帯状領域の実面形状内の最も低い点よりも下方にある平面(主面領域の最小自乗平面と平行な平面内の帯状相当領域)と２つの帯状領域の実面形状とを対比し、これらの差分に応じて帯状領域内の各座標における除去量を算出し、この除去量を局所エッチング又は局所研磨における除去量とすることができる。この場合、二つの帯状領域が共に主面領域の最小自乗平面と平行となり、かつ上記共通基準平面から領域内の各座標への距離に基づき算出した二つの帯状領域の最小自乗平面について、二つの帯状領域の一方の最小自乗平面の帯状領域相当領域の中心から他方の最小自乗平面に向かう法線の距離に相当する二つの最小自乗平面の高さが０となる二つの帯状領域の目標形状を算出して帯状領域の目標形状と実面形状との差分を求めることが好ましい。なお、簡易的には、帯状領域の目標形状として主面領域の最小自乗平面を適用することも可能である。
このようにして、二つの帯状領域の基板表面部を除去した基板の断面の模式図を図３に示す。図３中、（Ａ）は除去前の形状、（Ｂ）は除去後の形状であり、６２は主面領域の最小自乗平面と平行な平面内の帯状領域相当領域、９は局所研磨又は局所エッチングを行ったあとの基板表面を示す。それ以外の各々の構成については、図２と同一の参照符号を付して、説明を省略する。このようにすれば、除去後の断面形状において、一対の帯状領域の最小自乗平面の法線同士のなす角度及び両者の高さが改善され、更には平坦度を改善することもできる。
なお、一対の帯状領域を局所エッチング又は局所研磨の対象とする場合に、一対の帯状領域のそれぞれの最小自乗平面と平行であり、一対の帯状領域の最も低い点よりも下方にある平面と帯状領域のそれぞれの実表面との差分を、局所エッチング又は局所研磨における除去量とすると、除去前に一対の帯状領域のおのおのの最小自乗平面の法線同士の角度が大きく異なっていた場合、除去後も法線同士のなす角度が所望の値に改善されない場合が生じてしまうため好ましくない。
このようにして二つの帯状領域の基板表面部を除去した基板の断面の模式図を図４に示す。図４中、（Ａ）は除去前の形状、（Ｂ）は除去後の形状、７２は帯状領域の最小自乗平面と平行な平面であり、各々の構成については、図２，３と同一の参照符号を付して、説明を省略する。
同様に、中央部正方形領域を局所エッチング又は局所研磨の対象とする場合には、中央部正方形領域について、上記共通基準平面から領域内の各座標への距離に基づき最小自乗平面を算出し、中央部正方形領域の最小自乗平面と中央部正方形領域の実面形状とを対比し、これらの差分に応じて中央部正方形領域内の各座標における除去量を算出し、この除去量を局所エッチング又は局所研磨における除去量とすることができる。
この場合、各領域における除去量は、各領域において最小自乗平面によって切り出される基板から離間する側の基板の表面部（最小自乗平面に対して、実表面が凸となっている部分が対象となる）とすることができる。また、最小自乗平面を実平面の最低点まで平行移動させ、最小自乗平面によって切り出される基板から離間する側の基板の表面部（最低点を除く全体が対象となる）とすることもできる。
本発明においては、基板表面（帯状領域、中央部正方形領域）が上記した形状になるように、特に、帯状領域、好ましくは帯状領域と共に中央部正方形領域がより平坦になるように、帯状領域及び中央部正方形領域の各々の形状に応じてエッチング量、又は回転型小型加工ツール等による局所研磨量が多く又は少なくなるように、更には基板表面の個々の部位で局所的に変化させながら局所エッチング処理又は局所研磨処理が施される。この場合、例えば、一回の局所エッチング又は局所研磨で所定の形状が得られない場合には、複数回の局所エッチング処理又は局所研磨処理、また、それら両方を組み合わせて行ってもよい。例えば、局所エッチング又は局所研磨を行った後の帯状領域又は中央部正方形領域のどちらか一方が所定形状とならなかった場合には、その一方のみを再度局所エッチング又は局所研磨すればよく、双方が所定形状とならなかった場合、双方で再度局所エッチング又は局所研磨をすればよい。
具体的には、帯状領域及び中央部正方形領域の双方が所定の形状にない場合には、まず、（１）及び（２）の方法を組み合わせてプラズマエッチング等による局所エッチング処理、又は回転型小型加工ツール等による局所研磨処理をすることにより、基板表面のほぼ全体に対する局所エッチング処理又は局所研磨処理を施した後、一旦、表面形状を測定し、更に、（１）及び（２）の方法のいずれか、又はこれらを組み合わせて局所エッチング又は局所研磨をすることが好ましい。例えば、局所エッチング処理又は局所研磨処理後、帯状領域のみが所定の形状にない場合は、更に（１）の方法、中央部正方形領域のみが所定の形状にない場合は、更に（２）の方法、双方が所定の形状にない場合は、更に（１）及び（２）の方法を組み合わせて局所エッチング又は局所研磨することが好ましい。
一方、原料ガラス基板の帯状領域のみが所定の形状にない場合には（１）の方法のみ、中央部正方形領域のみが所定の形状にない場合は（２）の方法のみを最初の局所エッチング又は局所研磨において適用することが好ましい。
本発明においては、上記した平坦度測定機によって測定された座標データに基づいて算出された各領域における除去量に応じてプラズマエッチングを施す場合、除去すべき所定の表面部位の上方にプラズマ発生筐体を位置させて、エッチングガスを流すと、プラズマ中で発生した中性ラジカル種がガラス基板表面を等方的に攻撃し、この部分がエッチングされる。一方、プラズマ発生筐体が位置していない部分には、プラズマが生じていないので、エッチングガスが当たってもエッチングされることはなく、これにより局所的なプラズマエッチングが可能である。
そして、原料ガラス基板の表面形状に応じて上述のプラズマ発生筐体の移動速度が決定され、必要除去量が大きい部位は移動速度が遅くなるように、また、必要除去量が小さい部位は移動速度が速くなるように制御して、エッチング量を制御することができ、プラズマ発生筐体を原料ガラス基板上で動かす際、原料ガラス基板表面の必要除去量に応じてプラズマ発生筐体の移動速度を制御することで所望の形状の基板を製造することが可能である。
なお、上述したプラズマ発生筐体の移動速度を、ガラス基板表面部の必要除去量に応じて制御する方法としては、コンピュータによる制御を適用することが好ましい。プラズマ発生筐体の移動は、基板に対して相対的なものであり、プラズマ発生筐体を移動させるようにしても、基板自体を移動させるようにしてもよい。
プラズマ発生筐体は如何なる形式のものでも構わないが、電極対でガラス基板を挟む構造とし、高周波によって基板と電極の間にプラズマを発生させ、エッチングガスを通すことでラジカル種を発生させる方式や、エッチングガスを導波管に通してマイクロ波を発振することでプラズマを生じさせ、発生したラジカル種の流れを基板表面に当てる方式等があり、いずれを用いることもできる。
また、エッチングガスはガラス基板の種類に応じて選ばれるが、特に、シリカガラス基板の場合は、ハロゲン化合物のガス、又はハロゲン化合物を含む混合ガスのいずれかが好ましい。ハロゲン化合物としては、例えば、四フッ化メタン、三フッ化メタン、六フッ化エタン、八フッ化プロパン、十フッ化ブタン、フッ化水素、六フッ化硫黄、三フッ化窒素、四塩化炭素、四フッ化珪素、三フッ化塩化メタン、三塩化ホウ素等が挙げられ、これらハロゲン化合物ガス２種以上の混合ガスや、ハロゲン化合物とアルゴン等の不活性ガスとの混合ガスが挙げられる。
なお、プラズマエッチング後のガラス基板の表面は、プラズマエッチング条件によっては面荒れが生じたり、加工変質層が生じたりすることがあるが、その場合は、必要に応じてプラズマエッチング後に、平坦度がほとんど変わらない程度の極短時間の研磨を行ってもよい。この場合の研磨は、回転式両面バッチ研磨方式、回転式片面枚葉研磨方式等の従来公知の研磨方法が適用できる。
本発明においては、上記した平坦度測定機によって測定された座標データに基づいて算出された各領域における除去量に応じて回転型小型加工ツールによる局所研磨を施す場合、原料ガラス基板表面に回転型小型加工ツールの研磨加工部を接触させ、この研磨加工部を回転させながら走査させて、基板表面を研磨する。回転小型加工ツールは、その研磨加工部が研磨可能な回転体であればいかなるものでも構わないが、小型定盤を基板直上から垂直に加圧して押し付けて基板表面と垂直な軸で回転する方式や、小型グラインダーに装着された回転加工ツールを斜め方向から加圧して押し付ける方式などが挙げられる。加工ツールの材質としては、少なくともその研磨加工部がＧＣ砥石、ＷＡ砥石、ダイヤモンド砥石、セリウム砥石、セリウムパッド、ゴム砥石、フェルトバフ、ポリウレタンなど、被加工物を加工除去できるものであれば種類は限定されない。回転ツールの研磨加工部の形状は円又はドーナツ型の平盤、円柱型、砲弾型、ディスク型、たる型などが挙げられる。
このとき加工ツールと基板の接触する面積が重要であり、接触面積は１〜５００ｍｍ2、好ましくは２．５〜１００ｍｍ2、更に好ましくは５〜５０ｍｍ2である。凸部分が空間波長の細かいうねりである場合、基板と接触する面積が大きいと除去対象としている凸部分をはみ出す領域を研磨し、うねりが消えないばかりか平坦度を崩す原因となってしまうおそれがある。また、基板端面付近の表面を加工する場合においても、ツールが大きいことにより、ツールの一部が基板外にはみ出した際、基板上に残った接触部分の圧力が高まったりすることで、平坦化加工が困難となるおそれがある。また、面積が小さすぎると、圧力がかかりすぎてキズの入る原因になり、また、基板上の移動距離が長くなり、部分研磨時間が長くなる場合がある。
上述した凸部位の表面部に小型回転加工ツールを接触させて研磨を行う場合、研磨砥粒スラリーを介在させた状態で加工を行うことが好ましい。小型回転加工ツールを基板上で動かす際、原料ガラス基板の表面の凸度に応じて加工ツールの移動速度、回転数、接触圧力のいずれか、又はこれらの複数条件を制御することにより、高平坦度のガラス基板を取得することが可能である。
この場合、研磨砥粒としてはシリカ、セリア、アランダム、ホワイトアランダム（ＷＡ）、ＦＯ、ジルコニア、ＳｉＣ、ダイヤモンド、チタニア、ゲルマニア等が挙げられ、その粒度は１０ｎｍ〜１０μｍが好ましく、これらの水スラリーを好適に用いることができる。また、加工ツールの移動速度は限定されず、適宜選定されるが、通常１〜１００ｍｍ／ｓの範囲で選定することができる。加工ツールの研磨加工部の回転数は１００〜１０，０００ｒｐｍ、好ましくは１，０００〜８，０００ｒｐｍ、更に好ましくは２，０００〜７，０００ｒｐｍとすることが好ましい。回転数が小さいと加工レートが遅くなり、基板を加工するのに時間がかかりすぎ、回転数が大きいと加工レートが速くなったり、ツールの磨耗が激しくなったりするため、平坦化の制御が難しくなるおそれがある。また、加工ツールの研磨加工部が基板に接触する時の圧力は１〜１００ｇ／ｍｍ2、特に１０〜１００ｇ／ｍｍ2であることが好ましい。圧力が小さいと研磨レートが遅くなり、基板を加工するのに時間がかかりすぎ、圧力が大きいと加工レートが速くなって平坦化の制御が難しく、ツールやスラリーに異物が混入した場合に大きなキズを発生させる原因となるおそれがある。
なお、上述した部分研磨加工ツールの移動速度の原料ガラス基板表面凸部位の凸度に応じた制御は、コンピュータを用いることにより達成することができる。この場合、加工ツールの移動は基板に対して相対的なものであり、従って、基板自体を移動させるようにしてもよい。加工ツールの移動方向は、基板表面上にＸＹ平面を想定した際のＸ，Ｙ方向に任意に移動できる構造としてもよい。このとき、図５，６に示すように、回転加工ツール４２を基板４１に対して斜め方向に接触させて、回転軸を基板表面に投影した向きを基板表面上のＸ軸とした場合、図６に示すように、まずはＹ軸方向の移動は固定してＸ軸方向に回転ツールを走査し、基板の端に達したタイミングで、細かいピッチでＹ軸方向に微移動させ、再びＹ軸方向への移動を固定し、Ｘ軸方向にツールを走査させて行き、これを繰り返すことで基板全体を研磨する方法がより好ましい。なお、図５中、４３はツール回転軸方向、４４は回転軸方向を基板に投影した直線を示す。また、図６中、４５は回転加工ツールの移動態様（移動経路）を示す。ここで、上記のように回転加工ツール４２の回転軸が基板４１の法線に対し、斜め方向になるようにして研磨することが好ましいが、この場合、基板４１の法線に対するツール４２の回転軸の角度は５〜８５°、好ましくは１０〜８０°、更に好ましくは１５〜６０°である。角度が８５°より大きいと接触面積が広く、構造上、接触した面全体に対して均一に圧力をかけるのが難しくなるため、平坦度を制御するのが難しくなるおそれがある。一方、角度が５°より小さいとツールを垂直に押し付ける場合に近くなるため、プロファイルの形が悪くなり、一定のピッチで重ね合わせても平坦な平面が得られにくくなるおそれがある。
小型加工ツールの基板への接触方法に関しては、ツールが基板に接触する高さに調整し、その高さを保って加工する方法と、圧空制御などの方法で圧力を制御してツールを基板に接触させる方法が考えられる。このとき、圧力を一定に保ってツールを基板に接触させる方法が、研磨速度が安定するので好ましい。一定高さを保ってツールを基板に接触させようとした場合、加工中にツールの摩耗などによりツールの大きさが徐々に変化し、接触面積や圧力が変わり、加工中にレートが変化して、うまく平坦化できないことがある。
基板表面の凸形状度をその程度に応じて平坦化していく機構に関して、上記では、加工ツールの回転数及び加工ツールの基板表面への接触圧力を一定として加工ツールの移動速度を変化させ、制御することで平坦化を行う方法を示したが、加工ツールの回転数及び加工ツールの基板表面への接触圧力を変化させ、制御することで平坦化を行うこともできる。
このように研磨加工した後の基板は、０．０１〜０．５μｍ、特に０．０１〜０．３μｍの平坦度Ｆ2（Ｆ1＞Ｆ2）とすることができる。
また、前記加工ツールで基板表面を加工した後に、枚葉式研磨又は両面研磨を行い、最終仕上げ面の面質及び欠陥品質を向上させることができる。この場合、前記加工ツールで基板表面を加工した後に行う、加工面の面質及び欠陥品質を向上させることを目的とする研磨工程において、その研磨過程で生じる形状変化を考慮して、あらかじめ小型回転加工ツールで研磨する研磨量を決定して加工することで、最終仕上げ面において所望の形状であり表面完全性の高い面を同時に達成することができる。
更に詳述すると、上記のようにして得られたガラス基板の表面は、軟質の加工ツールを使用しても部分研磨条件によって面荒れが生じたり、加工変質層が生じたりすることがあるが、その場合は必要に応じて部分研磨後に平坦度がほとんど変わらない程度のごく短時間の研磨を行ってもよい。
一方、硬質の加工ツールを使用すると面荒れの程度が比較的大きい場合や、加工変質層の深さが比較的深い場合がある。そのような場合は、次工程の仕上げ研磨工程の研磨特性で、どのように表面形状が変化をするかを予測して、それを打ち消すような形状に部分研磨後の形状をコントロールしてもよい。例えば、次工程の仕上げ研磨工程で基板全体が凸化すると予測される場合は部分研磨工程にてあらかじめ凹形状に仕上げることで、次工程の仕上げ研磨工程で基板表面が所望の形状となるように制御してもよい。
また、その際に次工程の仕上げ研磨工程、例えば、加工面の面質及び欠陥品質を向上させるための研磨工程での表面形状変化特性について、あらかじめ予備基板を用いて仕上げ研磨工程の前後の表面形状を表面形状測定器で測定して評価しておき、そのデータを元にどのように形状が変化するかを、コンピュータ等を用いて解析し、目標形状を、例えば、仕上げ研磨工程の形状変化と逆の形状を加味した形状とし、ガラス基板に対して、この形状を目指して局所研磨又は局所エッチングによる基板表面部の除去を行うことにより、最終仕上がり面が、より所望の形状に近づくように制御することもできる。
例えば、帯状領域を対象とする場合、仕上げ研磨工程での形状変化に相当する量を除いた調整除去量を算出し、帯状領域の局所研磨又は局所エッチングにおいて、この調整除去量を基板表面部の除去量として、基板表面部を除去した後、上記研磨工程を実施すればよい。
局所研磨又は局所エッチングによる加工の後に行う、仕上げ研磨工程としては、両面研磨を実施することが好ましい。この研磨工程では、二つの帯状領域の平坦度をいずれも１．０μｍ以下とすることが好ましく、また、中央部正方形領域の平坦度を０．５μｍ以下とすることが好ましい。
以上のようにして得られたガラス基板は、例えば、このガラス基板上に、クロム等の遮光膜を成膜してフォトマスクブランクが作製される。そして、このフォトマスクブランクの遮光膜上に、レジストを塗布し、電子線等によって所望のパターンを書き込み、このレジスト膜を現像してエッチングすることで、光の透過する部分と遮光する部分とが形成されたフォトマスクが作製される。このようなフォトマスクを露光機にセットしてレジスト膜を塗布したシリコンウェーハ上に露光することで、半導体デバイスを作製することができるが、本発明のフォトマスク用ガラス基板を用いて作製されたフォトマスクは、フォトマスクを露光機に真空チャック等により保持させたとき、フォトマスクの全体の表面形状変化が極めて少なく、平坦性が高い。
更に、ガラス基板に対して局所エッチングや小型加工ツールによる局所研磨を施した後、クロム等の遮光膜を成膜してフォトマスクブランクが作製されるが、この際、クロム等の遮光膜による膜応力によって表面形状が変化する場合がある。この場合、膜応力でどのように表面形状が変化するかを予測して、それを打ち消すような形状に局所エッチングや小型加工ツールによる局所研磨後の形状をコントロールすることで、フォトマスクブランクを作成した際の表面形状を所望の形状に仕上げることもできる。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
一辺１５２ｍｍの正方形の表面を有し、厚さ６．４ｍｍの石英基板を用意した。まず、この石英基板の表面を光学干渉式の平坦度測定機で測定したところ、一対の帯状領域の二つの帯状領域の各々の最小自乗平面の法線がなす角度が１９．６２秒、二つの帯状領域の高さの差が０．８７μｍであった。このとき、一対の帯状領域について、任意の一方の最小自乗平面をＦ１、帯状領域の他方の最小自乗平面をＦ２、上記表面の周縁をなす４辺から内側２ｍｍまでの範囲を除いた上記二つの帯状領域を含む主面領域の最小自乗平面をＦ３とし、Ｆ３と平行な平面Ｆ３’を、Ｆ１の帯状領域相当領域の中心とＦ２の帯状領域相当領域の中心とが、Ｆ３’に対して同じ側に位置するように配置して仮想したとき、Ｆ１の帯状領域相当領域の中心からＦ３’に下ろした垂線の距離Ｄ１と、Ｆ２の帯状領域相当領域の中心からＦ３’に下ろした垂線の距離Ｄ２との差の絶対値｜Ｄ１−Ｄ２｜を帯状領域の高さとした。また、中央部正方形領域のフラットネスは０．３３８μｍであった。
帯状領域を含む主面領域の最小自乗平面と帯状領域の実表面との差分を計算して必要除去量を決定し、帯状領域に対してプラズマエッチングを行った。
プラズマ発生筐体は、直径７５ｍｍの円筒型電極を有する高周波式（１５０Ｗ）のものを用い、エッチングガスは六フッ化硫黄を用いた。ガス流量は１００ｓｃｃｍ、プラズマ発生ノズルとガラス基板間の距離は２．５ｃｍとした。この条件での加工速度は予め測定してあり、３．２ｍｍ／ｍｉｎであった。ノズルの移動速度は基板形状で最も低い基板の部分で２０ｍｍ／ｓｅｃとし、基板各部分での移動速度は基板各部分での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ノズルを移動させ、処理を行った。
プラズマエッチング後、基板表面を光学干渉式の平坦度測定機で測定したところ、二つの帯状領域の各々最小自乗平面の法線の角度が４．２３秒、帯状領域の高さの差が０．１３μｍ、中央部正方形領域のフラットネスが０．３１２μｍとなった。
［実施例２］
一辺１５２ｍｍの正方形の表面を有し、厚さ６．４ｍｍの石英基板を用意した。まず、この石英基板の表面を光学干渉式の平坦度測定機で測定したところ、一対の帯状領域の二つの帯状領域の各々の最小自乗平面の法線がなす角度が３８．４４秒、二つの帯状領域の高さの差が０．７４μｍであった。このとき、実施例１と同様に、絶対値｜Ｄ１−Ｄ２｜を帯状領域の高さとした。また、中央部正方形領域のフラットネスは０．５４２μｍであった。
まず、帯状領域を含む主面領域の最小自乗平面と帯状領域の実表面との差分を計算して必要除去量を決定し、帯状領域に対してプラズマエッチングを行うと共に、更に、中央部正方形領域の最小自乗平面と実表面との差分を計算して必要除去量を決定し、中央部正方形領域に対してもプラズマエッチングを行った。
プラズマ発生筐体は、直径７５ｍｍの円筒型電極を有する高周波式（１５０Ｗ）のものを用い、エッチングガスは六フッ化硫黄を用いた。ガス流量は１００ｓｃｃｍ、プラズマ発生ノズルとガラス基板間の距離は２．５ｃｍとした。この条件での加工速度は予め測定してあり、３．２ｍｍ／ｍｉｎであった。ノズルの移動速度は基板形状で最も低い基板の部分で２０ｍｍ／ｓｅｃとし、基板各部分での移動速度は基板各部分での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ノズルを移動させ、処理を行った。
プラズマエッチング後、基板表面を光学干渉式の平坦度測定機で測定したところ、二つの帯状領域の各々の最小自乗平面の法線の角度が１３．７５秒、帯状領域の高さの差が０．１７μｍ、中央部正方形領域のフラットネスが０．０４０μｍとなった。
帯状領域の方線の角度が望ましい結果とはならなかったので、更に、プラズマエッチング後の帯状領域を含む主面領域の最小自乗平面と帯状領域の実表面との差分を計算して必要除去量を決定し、帯状領域に対してプラズマエッチングを行った。
その後、基板表面を光学干渉式の平坦度測定機で測定したところ、二つの帯状領域の各々の最小自乗平面の法線の角度が２．１１秒、帯状領域の高さの差が０．１１μｍ、中央部正方形領域のフラットネスが０．０２６μｍとなった。
［実施例３］
一辺１５２ｍｍの正方形の表面を有し、厚さ６．４ｍｍの石英基板を用意した。まず、この石英基板の表面を光学干渉式の平坦度測定機で測定したところ、一対の帯状領域の二つの帯状領域の各々の最小自乗平面の法線がなす角度が５１．６３秒、二つの帯状領域の高さの差が１．４８μｍであった。このとき、実施例１と同様に、絶対値｜Ｄ１−Ｄ２｜を帯状領域の高さとした。また、中央部正方形領域のフラットネスは１．４６７μｍであった。
まず、帯状領域を含む主面領域の最小自乗平面と帯状領域の実表面との差分を計算して必要除去量を決定し、帯状領域に対してプラズマエッチングを行うと共に、更に、中央部正方形領域の最小自乗平面と実表面との差分を計算して必要除去量を決定し、中央部正方形領域に対してもプラズマエッチングを行った。
プラズマ発生筐体は、直径７５ｍｍの円筒型電極を有する高周波式（１５０Ｗ）のものを用い、エッチングガスは六フッ化硫黄を用いた。ガス流量は１００ｓｃｃｍ、プラズマ発生ノズルとガラス基板間の距離は２．５ｃｍとした。この条件での加工速度は予め測定してあり、３．２ｍｍ／ｍｉｎであった。ノズルの移動速度は基板形状で最も低い基板の部分で２０ｍｍ／ｓｅｃとし、基板各部分での移動速度は基板各部分での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ノズルを移動させ、処理を行った。
プラズマエッチング後、基板表面を光学干渉式の平坦度測定機で測定したところ、二つの帯状領域の各々の最小自乗平面の法線の角度が１２．０５秒、帯状領域の高さの差が０．４１μｍ、中央部正方形領域のフラットネスが０．５６１μｍとなった。
帯状領域の方線の角度と中央部正方形領域のフラットネスとの双方が望ましい結果とはならなかったので、更に、プラズマエッチング後の帯状領域を含む主面領域の最小自乗平面と帯状領域の実表面との差分を計算して必要除去量を決定し、帯状領域に対してプラズマエッチングを行うと共に、中央部正方形領域の最小自乗平面と実表面との差分を計算して必要除去量を決定し、中央部正方形領域に対してもプラズマエッチングを行った。
その後、基板表面を光学干渉式の平坦度測定機で測定したところ、二つの帯状領域の各々の最小自乗平面の法線の角度が１．９４秒、帯状領域の高さの差が０．１１μｍ、中央部正方形領域のフラットネスが０．０３１μｍとなった。
［実施例４］
一辺１５２ｍｍの正方形の表面を有し、厚さ６．４ｍｍの石英基板を用意した。まず、この石英基板の表面を光学干渉式の平坦度測定機で測定したところ、一対の帯状領域の二つの帯状領域の各々の最小自乗平面の法線がなす角度が２５．４５秒、二つの帯状領域の高さの差が０．８７μｍであった。このとき、実施例１と同様に、絶対値｜Ｄ１−Ｄ２｜を帯状領域の高さとした。また、中央部正方形領域のフラットネスは０．３３８μｍであった。
帯状領域を含む主面領域の最小自乗平面と帯状領域の実表面との差分を計算して必要除去量を決定し、帯状領域に対して研磨を行った。
小型回転ツールによる局所研磨のための装置はモーターに加工ツールを取り付け、回転できる構造で、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。モーターは小型グラインダー（日本精密機械工作（株）製モータユニットＥＰＭ−１２０，パワーユニットＬＰＣ−１２０）を使用した。また、加工ツールは２０ｍｍφ×２５ｍｍの砲弾型のフィルトバフツール（日本精密機械工作（株）製Ｆ３６２０）を使用した。基板表面に対して約５０°の角度にて斜め方向から押し付ける機構で、その接触面積は５．０ｍｍ2である。
次に、加工ツールの回転数を４，０００ｒｐｍ，加工圧力を３０ｇ／ｍｍ2で被加工物上を移動させ、基板全面を加工した。加工方法は図６において矢印のようにＸ軸に平行に加工ツールを連続的に移動させ、Ｙ軸方向への移動ピッチは０．５ｍｍとした。この条件での加工速度は予め測定してあり、１．１ｍｍ／ｍｉｎであった。加工ツールの移動速度は基板形状で最も低い基板の部分で５０ｍｍ／ｓｅｃとし、基板各部分での移動速度は基板各部分での加工ツールの必要滞在時間を求め、これから移動速度を計算して加工ツールを移動させ、処理を行った。
部分研磨後、基板表面を光学干渉式の平坦度測定機で測定したところ、二つの帯状領域の各々の最小自乗平面の法線の角度が３．７２秒、帯状領域の高さの差が０．１４μｍ、中央部正方形領域のフラットネスが０．０７２μｍとなった。
［実施例５］
まず、実施例４と同様の方法で作製した基板を１０枚準備し、これらを予備基板とした。これら１０枚の予備基板に対して光学干渉式の平坦度測定機で表面形状を測定して、軟質のスエード製研磨布とコロイダルシリカを用いた最終研磨工程（両面研磨）を実施し、研磨工程後、再び表面形状を測定して、それぞれの基板に対して最終研磨後の表面形状の高さデータから最終研磨前の表面形状の高さデータを差し引き、差分を求め１０枚を平均して最終研磨での形状変化を評価した。軟質のスエード製研磨布とコロイダルシリカを用いた最終研磨工程では基板表面形状は凸形状化する特性があるが、この場合の形状変化は０．１３４μｍの凸形状であった。
次に、一辺１５２ｍｍの正方形の表面を有し、厚さ６．４ｍｍの石英基板を用意した。まず、この石英基板の表面を光学干渉式の平坦度測定機で測定したところ、一対の帯状領域の二つの帯状領域の各々の最小自乗平面の法線がなす角度が３３．１３秒、二つの帯状領域の高さの差が０．４７μｍであった。このとき、実施例１と同様に、絶対値｜Ｄ１−Ｄ２｜を帯状領域の高さとした。また、中央部正方形領域のフラットネスは０．３４５μｍであった。
次に、最終研磨工程での形状変化である０．１３４μｍの凸形状が打ち消されるように０．１３４μｍの凸形状を反転させた０．１３４μｍの凹形状を最終研磨工程での形状変化分として部分研磨条件に加味し、この凹形状となるように、実施例４と同様にして小型回転ツールにより部分研磨を行った。部分研磨後、基板表面を光学干渉式の平坦度測定機で測定したところ、二つの帯状領域の各々の最小自乗平面の法線の角度が８．１５秒、帯状領域の高さの差が０．４１μｍ、中央部正方形領域のフラットネスが０．１０２μｍとなった。
次に、予備基板に対して実施した条件で最終研磨工程を実施した。最終研磨終了後、洗浄・乾燥してから基板表面を光学干渉式の平坦度測定機で測定したところ、二つの帯状領域の各々の最小自乗平面の法線の角度が１．２６秒、帯状領域の高さの差が０．１４μｍ、中央部正方形領域のフラットネスが０．０５７μｍとなった。また、５０ｎｍ級欠陥数は２２個であった。
１ 基板表面
２ 主面領域
２１ 帯状領域
２２ 中央部正方形領域
３ 基板端面から２ｍｍ内側の位置
４ 基板端面から１０ｍｍ内側の位置
５ 局所研磨又は局所エッチングを行う前の基板表面
６ 主面領域の最小自乗平面
６１ 主面領域の最小自乗平面と平行な平面
６２ 主面領域の最小自乗平面と平行な平面内の帯状領域相当領域
７ 二つの帯状領域のうちの一方の最小自乗平面
７１ 二つの帯状領域のうちの他方の最小自乗平面
７２ 帯状領域の最小自乗平面と平行な平面内の帯状領域相当領域
８ 二つの帯状領域の一方の最小自乗平面の帯状領域相当領域の中心から主面領域の最小自乗平面と平行な面に下ろした垂線
８１ 二つの帯状領域の他方の帯状領域の最小自乗平面の帯状領域相当領域の中心から主面領域の最小自乗平面と平行な面に下ろした垂線
９ 局所研磨又は局所エッチングを行ったあとの基板表面
４１ ガラス基板
４２ 小型回転加工ツール
４３ ツール回転軸方向
４４ 回転軸方向を基板に投影した直線
４５ 回転加工ツールの移動方式の例

Claims (12)

  1. 正方形形状の基板表面に遮光膜がパターニング形成されてなるフォトマスクが露光機に保持される保持部が位置する上記基板の表面であり、該表面の周縁をなす辺のうち対向する２辺の各々の辺から内側２ｍｍと１０ｍｍの間で、かつ各々の辺の長さ方向両端から２ｍｍの部分を除いた範囲に位置する二つの帯状領域において、
    任意の共通基準平面から各帯状領域内の各座標への距離に基づき算出される、帯状領域の二つの最小自乗平面の法線同士がなす角度が１０秒以下であり、
    二つの帯状領域の任意の一方の最小自乗平面をＦ１、帯状領域の他方の最小自乗平面をＦ２、上記表面の周縁をなす４辺から内側２ｍｍまでの範囲を除いた上記二つの帯状領域を含む主面領域の最小自乗平面をＦ３とし、Ｆ３と平行な平面Ｆ３’を、Ｆ１の帯状領域相当領域の中心とＦ２の帯状領域相当領域の中心とが、Ｆ３’に対して同じ側に位置するように配置して仮想したとき、Ｆ１の帯状領域相当領域の中心からＦ３’に下ろした垂線の距離Ｄ１と、Ｆ２の帯状領域相当領域の中心からＦ３’に下ろした垂線の距離Ｄ２との差の絶対値｜Ｄ１−Ｄ２｜で表わされる、帯状領域の高さが０．５μｍ以下であることを特徴とするフォトマスク用ガラス基板。
  2. 帯状領域の平坦度がいずれも１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のフォトマスク用ガラス基板。
  3. 上記表面の周縁をなす４辺から内側１０ｍｍまでの範囲を除いた中央部正方形領域の平坦度が０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のフォトマスク用ガラス基板。
  4. 一辺１５２ｍｍ、厚さ６．３５ｍｍのシリカガラス製基板であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のフォトマスク用ガラス基板。
  5. 表面に遮光膜がパターニング形成されたフォトマスクに用いられる正方形形状のガラス基板を製造する方法であって、
    上記表面の周縁をなす辺のうち対向する２辺の各々の辺から内側２ｍｍと１０ｍｍの間で、かつ各々の辺の長さ方向両端から２ｍｍの部分を除いた範囲に位置する二つの帯状領域と、
    上記表面の周縁をなす４辺から内側２ｍｍまでの範囲を除いた上記二つの帯状領域が含まれる主面領域とを設定し、
    主面領域について、任意の共通基準平面から領域内の各座標への距離に基づき最小自乗平面を算出し、
    主面領域の最小自乗平面と二つの帯状領域の実面形状とを対比し、
    これらの差分に応じて帯状領域内の各座標における除去量を算出し、
    局所研磨又は局所エッチングによって上記除去量に相当する二つの帯状領域の基板表面部を除去することを特徴とするフォトマスク用ガラス基板の製造方法。
  6. 上記主面領域の最小自乗平面と二つの帯状領域の実面形状との差分を、二つの帯状領域が共に主面領域の最小自乗平面と平行となり、かつ上記共通基準平面から領域内の各座標への距離に基づき算出した帯状領域の二つの最小自乗平面について、
    二つの帯状領域の任意の一方の最小自乗平面をＦ１、帯状領域の他方の最小自乗平面をＦ２、上記表面の周縁をなす４辺から内側２ｍｍまでの範囲を除いた上記二つの帯状領域を含む主面領域の最小自乗平面をＦ３とし、Ｆ３と平行な平面Ｆ３’を、Ｆ１の帯状領域相当領域の中心とＦ２の帯状領域相当領域の中心とが、Ｆ３’に対して同じ側に位置するように配置して仮想したとき、Ｆ１の帯状領域相当領域の中心からＦ３’に下ろした垂線の距離Ｄ１と、Ｆ２の帯状領域相当領域の中心からＦ３’に下ろした垂線の距離Ｄ２との差の絶対値｜Ｄ１−Ｄ２｜で表わされる、帯状領域の高さが０となる二つの帯状領域の目標形状を算出し、帯状領域の目標形状と実面形状との差分から求めることを特徴とする請求項５記載のフォトマスク用ガラス基板の製造方法。
  7. 上記帯状領域の目標形状を主面領域の最小自乗平面とすることを特徴とする請求項６記載のフォトマスク用ガラス基板の製造方法。
  8. 更に、上記表面の周縁をなす４辺から内側１０ｍｍまでの範囲を除いた中央部正方形領域を設定し、
    中央部正方形領域について、上記共通基準平面から領域内の各座標への距離に基づき最小自乗平面を算出し、
    中央部正方形領域の最小自乗平面と中央部正方形領域の実面形状とを対比し、
    これらの差分に応じて中央部正方形領域内の各座標における除去量を算出し、
    局所研磨又は局所エッチングによって上記除去量に相当する中央部正方形領域の基板表面部を除去することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項記載のフォトマスク用ガラス基板の製造方法。
  9. 上記局所研磨又は局所エッチングの後に、両面研磨を行い、二つの帯状領域の平坦度をいずれも１．０μｍ以下とすることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項記載のフォトマスク用ガラス基板の製造方法。
  10. 上記局所研磨又は局所エッチングの後に、両面研磨を行い、上記表面の周縁をなす４辺から内側１０ｍｍまでの範囲を除いた中央部正方形領域の平坦度を０．５μｍ以下とすることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項記載のフォトマスク用ガラス基板の製造方法。
  11. 上記局所研磨又は局所エッチングによる加工の後に行う、加工面の面質及び欠陥品質を向上させるための研磨工程において生じる研磨前後の上記帯状領域の形状変化を予め評価し、該形状変化に相当する量を除いた調整除去量を算出し、帯状領域の局所研磨又は局所エッチングにおいて、上記調整除去量を基板表面部の除去量として、基板表面部を除去した後、上記研磨工程を実施することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項記載のフォトマスク用ガラス基板の製造方法。
  12. 一辺１５２ｍｍ、厚さ６．３５ｍｍのシリカガラス製基板であることを特徴とする請求項５乃至１１のいずれか１項記載のフォトマスク用ガラス基板の製造方法。
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