JP2017087407A - 研磨方法、研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス基板の他方の主面側に欠陥を低減することが可能な研磨方法および研磨装置を提供する。【解決手段】フォトマスクブランクス用のガラス基板を研磨する研磨装置を用いた研磨方法であって、前記ガラス基板を挟持する上定盤および下定盤に、研磨パッドをそれぞれ貼りつける工程と、前記研磨パッドから、前記上定盤に形成された液体の供給穴に向けて穿孔することにより、前記研磨パッドに開口を形成する工程とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

この発明は、フォトマスクブランクス用のガラス基板を研磨するための研磨方法および研磨装置に関するものである。

半導体デバイス製造等におけるフォトリソグラフィ工程で用いられるフォトマスクを形成するため、フォトマスクブランクスが利用されている。フォトマスクブランクスは、ガラス基板の一方の主面に遮光性膜やレジストを形成したものからなる。こうしたフォトマスクブランクスを構成するガラス基板は、低欠陥や厳しい平坦度が要求されるために、研磨装置を用いて精密な研磨を行っている（例えば、特許文献１、２を参照）。

従来、こうしたフォトマスクブランクス用のガラス基板を研磨する際には、遮光性膜やレジストを形成する一方の主面において、欠陥の残存数が基準以下となるように管理されている。ガラス基板の一方の主面側に求められる欠陥の残存数が基準は、例えば、サイズ６０ｎｍ以下のものが１０個以下や、サイズ１００ｎｍ以下のものが５個以下などである。

特許第３９７４５３９号公報 特開２０１２−１７１０４２号公報

従来のガラス基板を研磨においては、遮光性膜やレジストが形成される一方の主面の欠陥の残存数は厳しく管理されていたものの、その裏面側となる他方の主面の欠陥の残存数は殆ど管理されていなかった。
しかしながら、近年、ガラス基板の他方の主面（裏面）側の欠陥数も低減することが望まれており、研磨工程においてガラス基板の他方の主面側に欠陥を生じさせる要因を解消する必要が生じている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ガラス基板の他方の主面側に欠陥を低減することが可能な研磨方法および研磨装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明の研磨方法は、以下の構成を有する。
［１］フォトマスクブランクス用のガラス基板を研磨する研磨装置を用いた研磨方法であって、前記ガラス基板を挟持する上定盤および下定盤に、研磨パッドをそれぞれ貼りつける工程と、前記研磨パッドから、前記上定盤に形成された液体の供給穴に向けて穿孔することにより、前記研磨パッドに開口を形成する工程とを備えたことを特徴とする。

［２］［１］の後段として、第一の研磨工程と第二の研磨工程間に、前記研磨装置の待機モードにおいて、前記上定盤と前記下定盤との間に水を供給しつつ、前記上定盤、前記下定盤の少なくとも一方を回転させる工程を備えたことを特徴とするまた、前記研磨装置の待機モードにおいて、前記上定盤と前記下定盤との間に水を供給しつつ、前記上定盤、前記下定盤の少なくとも一方を回転させる工程を備えたことを特徴とする。

［３］［２］の後段として、前記上定盤および前記下定盤の間に、直径が１ｍｍ以上、５ｍｍ以下の毛束を周縁部の両面に多数配列したブラシプレートを配して、前記研磨パッドをブラッシングする工程を備えたことを特徴とするまた、前記上定盤および前記下定盤の間に、直径が１ｍｍ以上、５ｍｍ以下の毛束を周縁部の両面に多数配列したブラシプレートを配して、前記研磨パッドをブラッシングする工程を備えたことを特徴とする。より好ましくは、２ｍｍ以上、５ｍｍ以下である。

本発明の研磨装置は、以下の構成を有する。
［４］フォトマスクブランクス用のガラス基板を研磨する研磨装置であって、
上定盤および下定盤には、ガラス基板に接する研磨パッドがそれぞれ形成され、前記上定盤には、給液部から供給される液体を前記上定盤と前記下定盤との間に導入する複数の供給穴が形成され、前記研磨パッドは、該研磨パッドから前記上定盤の前記供給穴に向けて穿孔することにより形成されてなる開口を有することを特徴とする。

［５］前記研磨装置の待機モードにおいて、前記給液部に対して前記上定盤と前記下定盤との間に液体を供給させるとともに、前記上定盤、前記下定盤の少なくとも一方を回転させる制御を行う手段を有することを特徴とする。

［６］前記研磨装置は、前記ガラス基板を支持するキャリアと交換して前記上定盤と前記下定盤との間に配され、前記研磨パッドをブラッシングするブラシプレートを備え、前記ブラシプレートは、多数の毛束を周縁部の両面に配列してなり、それぞれの毛束の直径が１ｍｍ以上、５ｍｍ以下であることを特徴とする。

本発明の研磨方法、研磨装置によれば、ガラス基板の他方の主面側に欠陥を低減することが可能な研磨方法および研磨装置を提供することが可能になる。

本発明の研磨方法に用いられる研磨装置の一例を示す構成図である。 本発明の研磨方法に用いられる研磨パッドの開口の形成方法、および従来の研磨パッドの開口の形成方法を示す要部拡大断面図である。 本発明の研磨方法に用いられるブラシプレートを示す平面図、断面図である。 本発明の検証例を示すグラフである。 本発明の検証例を示すグラフである。 本発明の検証例を示すグラフである。

以下、本発明を適用した一実施形態である研磨方法および研磨装置について、図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

＜研磨装置＞
図１は、本発明の研磨方法に用いられる研磨装置の一例を示す構成図である。
本実施形態におけるフォトマスクブランクス用のガラス基板を研磨するための研磨装置１０は、太陽歯車１１と、この太陽歯車の外方に同心円状に配置される内歯歯車１２と、被研磨物であるガラス基板Ｇを保持するキャリア１３と、ガラス基板Ｇを厚み方向で挟持しつつ回転する上定盤１４及び下定盤１５と、給液部１６とを備えている。

太陽歯車１１は、研磨装置１０の研磨加工部１０Ｅの中央に回転可能に設けられており、太陽歯車駆動部（図示略）によって、鉛直軸Ａを中心として回転動作される。なお、内歯歯車１２を回転させる場合は、この太陽歯車１１を回転させずに固定配置にしてもよい。こうした太陽歯車１１は、側面部に歯列が一体形成された平歯車、あるいはピン歯車からなる。

内歯歯車１２は、内周面に歯列が形成された略リング状の歯車であり、太陽歯車１１の外方において同心円上に配置されている。本実施形態においては、内歯歯車１２は、鉛直軸Ａを中心として回転可能にして回転させる機構であるが、駆動部（図示せず）を設けず回転させず固定配置にしてもよい。内歯歯車１２に形成される歯列は、平歯車のほか、ピン歯車等であってもよい。

キャリア１３は、ガラス基板（被研磨加工物）Ｇを保持するとともに、太陽歯車１１及び内歯歯車１２と噛合して、太陽歯車１１の周囲を公転しつつ自転する遊星歯車である。キャリア１３は、その外周部に歯列を有する薄板状の円盤部材であり、ガラス基板（被研磨加工物）Ｇを保持するためのワーク保持孔１３ａが１個あるいは複数個形成されている。
なお、キャリア１３は、キャリアに形成された孔に、保持具に保持されたガラス基板（被研磨加工物）Ｇを挿入するダブルキャリア方式のものであってもよい。

下定盤１５は、円環状の水平な上面を有する円盤部材であり、その上面には研磨パッド１８Ａが貼り付けられている。下定盤１５は、鉛直軸Ａを中心として下定盤１５を回転させるための駆動部（図示せず）と連係されており、その駆動に応じて、下定盤１０が回転動作される。なお、この下定盤１５は、回転不能に固定されていてもよい。

上定盤１４は、円環状の水平な下面を有する円盤部材であり、下定盤１５と対向する下面には、研磨パッド１８Ｂが貼り付けられている。上定盤１４は、鉛直軸Ａを中心として下定盤１５を回転させるための駆動部（図示せず）と連係されており、その駆動に応じて、上定盤１４が回転動作される。また、上定盤１４は、鉛直軸Ａに沿って昇降自在に支持されるとともに、上定盤昇降駆動部（図示略）の駆動によって昇降動作される。なお、上定盤１４は、回転不能に固定されていてもよい。

上定盤１４には、その厚み方向に沿って連通する複数の供給穴２１，２１…が形成されている。この供給穴２１，２１…は、例えば、チューブ（図示略）を介して給液部１６に接続されている。
また、研磨パッド１８Ｂには、上定盤１４に形成された供給穴２１，２１…にそれぞれ対応する位置に、開口１９が形成されている。こうした開口１９は、研磨パッド１８Ｂの下定盤１５と対向する表面１８Ｂａから、上定盤１４の供給穴２１に向けてニードルポンチなどで穿孔することによって形成されている。

給液部１６は、例えば、貯留タンクや給液ポンプなどから構成され、供給穴２１，２１…に向けて液体、例えば研磨液や水を選択的に供給する。供給穴２１，２１…に供給された液体は、研磨パッド１８Ｂの開口１９を通って上定盤１４と下定盤１５との間を満たす。
なお、図示は省略するが、上定盤１４と下定盤１５との間に供給された研磨液は、所定の回収路を経由して、タンク等に回収された後、ポンプやフィルタが介在する還元路を経由して、再び供給穴２１，２１…に向けて供給される。

研磨加工部１０Ｅには、通常、複数個のキャリア１３が配置される。これらのキャリア１３は、太陽歯車１１及び内歯歯車１２に噛み合い、太陽歯車１１又は内歯歯車１２の回転に応じて、太陽歯車１１の周囲を公転しつつ自転する。即ち、キャリア１３に保持されたガラス基板（被研磨加工物）Ｇを上定盤１４及び下定盤１５で挟持し、この状態でキャリア１３を公転及び自転させ、同時に給液部１６から供給穴２１を介して研磨液を上定盤１４及び下定盤１５の間に供給することにより、ガラス基板（被研磨加工物）Ｇの上下両面が研磨加工される。

ガラス基板（被研磨加工物）Ｇは、下定盤１５側で研磨された面が、遮光性膜やレジストが形成される一方の主面とされる。また、供給穴２１，２１…から研磨液が供給される下定盤１５側で研磨された面が、裏面である他方の主面とされる。

このような研磨加工部１０Ｅでは、通常、上定盤１４及び下定盤１５の外径が内歯歯車１２の内径よりも小さくなっており、太陽歯車１１と内歯歯車１２との間で、かつ上定盤１４と下定盤１５とに挟まれるドーナツ状の領域が実際の研磨領域となる。

以上のような構成の研磨装置を用いた本発明の研磨方法について説明する。
本発明の研磨方法では、被研磨加工物であるガラス基板Ｇの他方の主面（裏面）側の欠陥数を、遮光性膜やレジストが形成される一方の主面において求められる欠陥数と同様程度に減らすために、以下の工程を備えた研磨方法を行う。

（研磨パッドの開口の形成工程）
まず初めに、下定盤１５に研磨パッド１８Ａを、また供給穴２１，２１…が形成された上定盤１４に研磨パッド１８Ｂをそれぞれ貼りつける。この時、液体を供給する供給穴２１，２１…の一端は、研磨パッド１８Ａによって塞がれる。

次に、上定盤１４の供給穴２１，２１…にそれぞれ位置に対応する位置に合わせて、研磨パッド１８Ｂに開口１９を形成する。開口１９の形成にあたっては、研磨パッド１８Ｂの下定盤１５と対向する表面１８Ｂａ側から、上定盤１４の供給穴２１に向けて、例えばポンチＭなどの治具で穿孔することによって形成する（図２（ａ）参照）。

このように、研磨パッド１８Ｂの下定盤１５と対向する表面１８Ｂａ側から、上定盤１４の供給穴２１に向けて開口１９を形成することにより、この開口１９の表面１８Ｂａ側における周縁部分は、開口１９の内部に落ち込むようにテーパー状になる。

図２（ｂ）に示すように、従来は、研磨パッド１８Ｂに開口１９を形成する際に、供給穴２１側からポンチＭなどを用いて研磨パッド１８Ｂを穿孔して開口１９を形成していた。この場合、開口１９の形成時に開口１９の表面１８Ｂａ側における周縁部分が表面１８Ｂａから突出したバリＲが生じる。こうしたバリＲの存在によって、ガラス基板（被研磨加工物）Ｇの研磨時に、研磨パッド１８Ｂと当接するガラス基板Ｇの他方の主面側に、研磨パッド１８ＢのバリＲによって傷（欠陥）が形成され、その結果、ガラス基板Ｇの他方の主面側は、一方の主面側よりも傷（欠陥）が大幅に多い仕上がりとなっていた。

一方、本発明の研磨方法では、研磨パッド１８Ｂの表面１８Ｂａ側から上定盤１４の供給穴２１に向けて穿孔するので、開口１９に研磨パッド１８Ｂの表面１８Ｂａから突出するバリなどが生じない。このため、ガラス基板（被研磨加工物）Ｇの研磨時に、研磨パッド１８Ｂと当接する他方の主面側に、研磨パッド１８Ｂのバリによって傷（欠陥）が形成されることが無い。これにより、ガラス基板（被研磨加工物）Ｇの他方の主面側も、一方の主面側と同等の欠陥数程度にすることができる。
なお、研磨パッド１８Ｂの表面１８Ｂａにおける、供給穴２１に対応する穿孔位置を定める方法としては、パッドの穴開け位置と同位置に穴を配した塩ビ板を準備し、パッドの上にその塩ビ板を置き、その位置をポンチで抜くなどがある。

なお、こうした研磨パッド１８Ｂに開口１９を形成する工程は、研磨パッド１８Ｂを新たなものに交換するたびに実施される。研磨パッド１８Ｂは、ガラス基板の研磨を一回行うたびに交換してもよいし、ガラス基板の研磨を複数回行った際に、定期的に交換することもできる。

（待機モードでの乾燥防止工程）
研磨装置１０は、一回のガラス基板Ｇの研磨工程（第一の研磨工程）が完了した後、次の研磨工程（第二の研磨工程）で研磨を行うガラス基板Ｇの準備や交換の際に、一時的な停止状態である待機モードとなっている。本発明においては、研磨装置１０は、待機モードになると、給液部１６から供給穴２１，２１…に向けて、所定の流量で水を供給するように制御する。

これによって、上定盤１４と下定盤１５との間には、表面張力によって水の層が形成される。また、研磨装置１０が待機モードになると、上定盤１４と下定盤１５の少なくともいずれか一方、または両方を、研磨工程よりも低速で回転させる制御を行う。こうした制御は、研磨装置１０の各部を制御する制御部（図示略）によって行えばよい。これにより、研磨パッド１８Ａ、研磨パッド１８Ｂの全面に水分が行き渡って水分が含浸された状態となり、研磨パッド１８Ａ、研磨パッド１８Ｂの乾燥を防止する。

研磨パットが乾燥すると、直前の研磨工程で用いた研磨液の残留分が乾燥し、研磨粒子が固く粗粒化する。そして、次の研磨工程で粗粒化した研磨粒子が分散せずに残り、特に研磨液の供給側である上定盤１４において、ガラス基板Ｇの他方の主面側に傷（欠陥）を生じさせる。

しかし、本発明のように、研磨装置１０が待機モードにおいて、上定盤１４と下定盤１５との間に水を供給するとともに、上定盤１４や下定盤１５を低速で回転させ、研磨パッド１８Ａ、研磨パッド１８Ｂの全面を乾燥させないことによって、ガラス基板（被研磨加工物）Ｇの他方の主面側も、一方の主面側と同等の欠陥数程度にすることができる。

（ブラッシング工程）
研磨パッド１８Ａ，１８Ｂは、ガラス基板Ｇを所定サイクル数研磨するごとに、表面に付着した汚れを取り除き、表面状態を整えるために、ブラッシング工程を実施する。このブラッシング工程では、キャリア１３の代わりにブラシプレートを上定盤１４と下定盤１５との間にセットし、上定盤１４と下定盤１５の少なくともいずれか一方、または両方を回転させることによって、上定盤１４の研磨パッド１８Ｂと、下定盤１５の研磨パッド１８Ａをそれぞれブラッシングする。この時、給液部１６から上定盤１４と下定盤１５との間に水を流す。

図３は、ブラッシング工程に用いるブラシプレートを示す平面図及び断面図である。ブラシプレート３０は、円盤状のプレート本体３１と、このプレート本体３１に植設された多数の毛束３２，３２…とを有する。毛束３２は、プレート本体３１の一面３１ａおよび他面３１ｂからそれぞれ外方に突出するように植設されている。また、毛束３２は、円盤状のプレート本体３１の周縁領域に、選択的に植設されている。

毛束３２は、例えば、多数の微細な毛を略円筒形になるように束ねたものからなる。こうした毛束３２は、その直径が１ｍｍ以上、５ｍｍ以下になるように形成される。また、毛束３２の高さ、即ちプレート本体３１の一面３１ａおよび他面３１ｂからそれぞれ突出する長さは、６ｍｍ以上、１５ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは８ｍｍ以上、１３ｍｍ以下である。また、毛束３２の植設密度は、６本／ｍｍ^２以上、９０本／ｍｍ^２以下が好ましく、より好ましくは８本以上／ｍｍ^２、３０本／ｍｍ^２以下である。また、毛束３２のプレート本体３１の周縁領域への植設パターンは、図３に示すように千鳥配列であればよく、また、平行配列やランダム配列であってもよい。

本発明の研磨方法におけるブラッシング工程では、このような構成のブラシプレート３０を上定盤１４と下定盤１５との間にセットして、水を流しつつ研磨パッド１８Ａ，研磨パッド１８Ｂのブラッシングを行うことにより、ブラッシングによって生じる研磨パッド１８Ａ，研磨パッド１８Ｂの表面の荒れを抑制しつつ、汚れだけを除去することができる。よって、このような構成のブラシプレート３０を用いてブラッシングを行った研磨パッド１８Ａ，研磨パッド１８Ｂによって、研磨工程でガラス基板Ｇの研磨を行えば、ガラス基板（被研磨加工物）Ｇの他方の主面側も、一方の主面側と同等の欠陥数程度にすることができる。

以上、本発明の実施形態を図面を参照して説明したが、これらの各実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら各実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、追加、ないし変更を行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

本発明の効果を検証した。
（検証例１）
検証にあたって、研磨装置の待機停止中に、上定盤と下定盤との間に水を循環させた。その後行った研磨工程において研磨を行ったガラス基板の他方の主面側の欠陥は、８９個であった。一方、比較例として、研磨装置の待機停止中に、上定盤と下定盤との間に水を循環させず、乾燥状態とした後に行った研磨工程で研磨したガラス基板の他方の主面側の欠陥は、１２５個であった。それぞれの欠陥の測定は、Ｍ３３２０Ｆ型測定器（レーザーテック社製）を用いて行った。本検証例の結果を図４のグラフに示す。
本発明の研磨方法による、ガラス基板の他方の主面側の欠陥低減効果が確認された。

（検証例２）
上定盤側の研磨パッドに開口を形成する際に、研磨パッドの表面側からポンチを用いて穿孔を行い、研磨パッドに開口を形成した。その結果、形成した開口の表面側でのバリは見られなかった。また、この研磨パッドを用いてガラス基板の研磨を行ったところ、ガラス基板の他方の主面側の欠陥は、３３個に留まった。
一方、比較例として、上定盤の供給穴から研磨パッドに向けてポンチを用いて穿孔を行い、研磨パッドに開口を形成した。その結果、形成した開口の表面側でバリが観察された。また、この研磨パッドを用いてガラス基板の研磨を行ったところ、ガラス基板の他方の主面側の欠陥は、８９個に達した。なお、欠陥の測定は、Ｍ３３２０Ｆ型測定器（レーザーテック社製）を用いて行った。本検証例の結果を図５のグラフに示す。
本発明の研磨方法による、ガラス基板の他方の主面側の欠陥低減効果が確認された。

（検証例３）
ブラッシング工程に用いるブラシプレートとして、直径が３ｍｍの毛束を植設したブラシプレートを作成した。そして、このブラシプレートを用いて、水を流しながら研磨パッドのブラッシングを行い、その後、ガラス基板の研磨を行ったところ、ガラス基板の他方の主面側の欠陥は、１４個に留まった。
一方、比較例として、ブラッシング工程に用いるブラシプレートとして、直径が６．５ｍｍの毛束を植設したブラシプレートを作成した。そして、このブラシプレートを用いて、水を流しながら研磨パッドのブラッシングを行い、その後、ガラス基板の研磨を行ったところ、ガラス基板の他方の主面側の欠陥は、３３個に達した。なお、欠陥の測定は、Ｍ３３２０Ｆ型測定器（レーザーテック社製）を用いて行った。本検証例の結果を図６のグラフに示す。
本発明の研磨方法による、ガラス基板の他方の主面側の欠陥低減効果が確認された。

１０ 研磨装置
１１ 太陽歯車
１２ 内歯歯車
１３ キャリア
１４ 上定盤
１５ 下定盤
１６ 給液部
１８Ａ，１８Ｂ 研磨パッド
１９ 開口
２１ 供給穴
Ｇ ガラス基板（被研磨加工物）

Claims (6)

1. フォトマスクブランクス用のガラス基板を研磨する研磨装置を用いた研磨方法であって、
   前記ガラス基板を挟持する上定盤および下定盤に、研磨パッドをそれぞれ貼りつける工程と、前記研磨パッドから、前記上定盤に形成された液体の供給穴に向けて穿孔することにより、前記研磨パッドに開口を形成する工程とを備えたことを特徴とする研磨方法。
2. 請求項１の後段として、第一の研磨工程と第二の研磨工程間に、
   前記研磨装置の待機モードにおいて、前記上定盤と前記下定盤との間に水を供給しつつ、前記上定盤、前記下定盤の少なくとも一方を回転させる工程を備えたことを特徴とする請求項１記載の研磨方法。
3. 請求項２の後段として、前記上定盤および前記下定盤の間に、直径が１ｍｍ以上、５ｍｍ以下の毛束を周縁部の両面に多数配列したブラシプレートを配して、前記研磨パッドをブラッシングする工程を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の研磨方法。
4. フォトマスクブランクス用のガラス基板を研磨する研磨装置であって、
   上定盤および下定盤には、ガラス基板に接する研磨パッドがそれぞれ形成され、前記上定盤には、給液部から供給される液体を前記上定盤と前記下定盤との間に導入する複数の供給穴が形成され、前記研磨パッドは、該研磨パッドから前記上定盤の前記供給穴に向けて穿孔することにより形成されてなる開口を有することを特徴とする研磨装置。
5. 前記研磨装置の待機モードにおいて、前記給液部に対して前記上定盤と前記下定盤との間に液体を供給させるとともに、前記上定盤、前記下定盤の少なくとも一方を回転させる制御を行う手段を有することを特徴とする請求項４記載の研磨装置。
6. 前記研磨装置は、前記ガラス基板を支持するキャリアと交換して前記上定盤と前記下定盤との間に配され、前記研磨パッドをブラッシングするブラシプレートを備え、前記ブラシプレートは、多数の毛束を周縁部の両面に配列してなり、それぞれの毛束の直径が１ｍｍ以上、５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４または５記載の研磨装置。

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