JP4665443B2 - ガラス基板の研磨方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス基板の研磨方法に関し、特に半導体製造工程のＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔ（Ｒａ） Ｖｉｏｌｅｔ）リソグラフィ用反射型マスク用等に使用されるガラス基板のように高度の平坦度と平滑性が要求されるガラス基板の研磨方法に関するものである。

従来から、リソグラフィ技術においては、ウェハ上に微細な回路パターンを転写して集積回路を製造するための露光装置が広く利用されている。集積回路の高集積化、高速化および高機能化に伴い、集積回路の微細化が進み、露光装置には深い焦点深度で高解像度の回路パターンをウェハ面上に結像させることが求められ、露光光源の短波長化が進められている。露光光源は、従来のｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）から更に進んでＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）が用いられ始めている。また、回路の線幅が１００ｎｍ以下となる次世代の集積回路に対応するため、露光光源としてＦ２レーザ（波長１５７ｎｍ）を用いることが有力視されているが、これも線幅が７０ｎｍ世代までしかカバーできないとみられている。

このような技術動向にあって、次の世代の露光光源としてＥＵＶ光（極端紫外光）を使用したリソグラフィ技術が、４５ｎｍ以降の複数の世代にわたって適用可能と見られ注目されている。ＥＵＶ光とは軟Ｘ線領域または真空紫外域の波長帯の光を指し、具体的には波長が０．２〜１００ｎｍ程度の光のことである。現時点では、リソグラフィ光源として１３．５ｎｍの使用が検討されている。このＥＵＶリソグラフィ（以下、「ＥＵＶＬ」と略する）の露光原理は、投影光学系を用いてマスクパターンを転写する点では、従来のリソグラフィと同じであるが、ＥＵＶ光のエネルギー領域では光を透過する材料がないために屈折光学系は用いることができず、反射光学系を用いることとなる。（特許文献１参照）
ＥＵＶＬに用いられるマスクは、（１）ガラス基板 （２）ガラス基板上に形成された反射多層膜 （３）反射多層膜上に形成された吸収体層、から基本的に構成される。反射多層膜としては、露光光の波長に対して屈折率の異なる複数の材料がｎｍオーダーで周期的に積層された構造のものが用いられ、代表的な材料としてＭｏとＳｉが知られている。また。吸収体層にはＴａやＣｒが検討されている。ガラス基板としては、ＥＵＶ光照射の下においても歪みが生じないよう低熱膨張係数を有する材料が必要とされ、低熱膨張係数を有するガラスや結晶化ガラスが検討されている。ガラス基板はこれらガラスや結晶化ガラスの素材を、高精度に研磨、洗浄することによって製造される。

また、ガラスや金属などの被加工物の表面を表面粗さ（平滑性）が小さい表面に研磨する方法の一つとして、機械研磨により所定の表面粗さに仕上げられた被加工物の表面を、ガスクラスターイオンビームにより精密研磨加工する方法が特許文献２（［０００７］〜［００１１］参照）に記載されている。この方法は、加速されたガスクラスターイオンを被加工物の表面に照射することにより、照射されたガスクラスターイオンが上記表面との衝突で壊れ、その際被加工物の構成分子や構成原子と衝突を生じ、被加工物の表面に対して水平方向に流動することにより、被加工物表面を横方向に切削するものである。そして、特許文献２には被加工物として金型、ガラス基板、セラミック基板等が、またガスクラスターイオンのガスソースとしてアルゴン、窒素ガス、酸素ガス、炭酸ガス等がそれぞれ例示されている。
特表２００３−５０５８９１号公報 特開平８−１２０４７０号公報

しかしながら、ガスクラスターイオンビームエッチングによる精密研磨加工は、加速電圧を高くすると、クラスターイオンのエネルギーが増大し、研磨効率を高めることはできるが、研磨表面が粗くなるという特性を有している。そのため、所望の研磨効率が得られるよう加速電圧をある程度高く設定すると、一定以下の表面粗さを得ることは困難となる。

特許文献２には、一定の表面粗さに機械加工研磨した、すなわち予備研磨した金属やガラスの表面をＣＯ_２ガスクラスターイオンビームにより仕上げ研磨する実施例が記載されている。この実施例によればＣＯ_２ガスクラスターイオンビームによる仕上げ研磨後の表面粗さは、予備研磨の程度により変わるが、最高のものでも表面粗さ（Ｒａ）は０．２８ｎｍ（２．８Å）程度である。そのため、４５ｎｍ以降の世代の半導体製造用露光装置の光学部品のように極めて高い表面精度が要求されるガラス基板には、まだ充分に対応できない。

さらに、従来のガスクラスターイオンビームエッチングは一段の処理で表面粗さの改善を主眼にしている。そのため、予備研磨したガラス基板をこの方法で表面仕上げ研磨した場合、予備研磨で生じる大きな凹凸（うねり）を取り除くことは実質的にできないので、平坦度の改善効果はほとんど得られない。このように従来のガスクラスターイオンビームエッチングで仕上げ研磨されたガラス基板は、平坦度の点で問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ＥＵＶＬ用反射型マスクのガラス基板のように高度の平滑性と平坦性が要求されるガラス基板を、ガスクラスターイオンビームエッチングで仕上げ研磨する方法を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記課題を解決するために、線幅が４５ｎｍ以下の半導体製造用露光装置の光学部品用ガラス基板の研磨について鋭意検討した結果、予備研磨したガラス基板をガスクラスターイオンビームエッチングで表面処理して平坦度を改善した後、該ガスクラスターイオンビームエッチングと異なる条件のガスクラスターイオンビームエッチングで表面処理することにより、平坦度を維持したまま表面粗さが改善できることを見出し、すなわち予備研磨したガラス基板を２段階のガスクラスターイオンビームエッチングで仕上げ研磨することにより、優れた平坦度と表面粗さが得られることを見出し、本発明を完成したものである。すなわち、本発明は、次のガラス基板の研磨方法を提供する。

（１）予備研磨したガラス基板の平坦度を、第一段目のガスクラスターイオンビームエッチングで表面処理して平坦度０．０５μｍ以下に改善した後、第一段目のガスクラスターイオンビームエッチングにおけるクラスターイオンの加速電圧よりも低い加速電圧をもって第二段目のガスクラスターイオンビームエッチングを施し、前記平坦度を実質的に維持したまま表面粗さを前記第二段目のガスクラスターイオンビームエッチングで表面粗さ（Ｒｍｓ）０．２５ｎｍ以下に改善することを特徴とするガラス基板の研磨方法。
（２）第二段目のガスクラスターイオンビームエッチングを複数段階に分けて施すことを特徴とする上記（１）のガラス基板の研磨方法。
（３）第二段目のガスクラスターイオンビームエッチングを、段階的に加速電圧を低下させて施すことを特徴とする上記（２）のガラス基板の研磨方法。
（４）第一段目のガスクラスターイオンビームエッチングのソースガスとして、ＳＦ _６ 、Ａｒ、Ｏ _２ 、ＮＦ _３、 Ｎ _２ Ｏ、ＣＨＦ _４ 、Ｃ _２ Ｆ _６ 、Ｃ _３ Ｆ _８ 、ＳｉＦ _４ 、ＣＯＦ _２ のガスを単独または混合して使用する（１）〜（３）のいずれかのガラス基板の研磨方法。
（５）第一段目のガスクラスターイオンビームエッチングのソースガスが、ＳＦ _６ とＡｒとＯ _２ の混合ガス、またはＮＦ _３ とＡｒとＯ _２ の混合ガスであり、第二段目のガスクラスターイオンビームエッチングのソースガスがＯ _２ である（１）〜（４）のいずれかのガラス基板の研磨方法。
（６）ガラス基板が石英ガラスである（１）〜（５）のいずれかのガラス基板の研磨方法。
（７）ガラス基板が２０℃における熱膨張係数が０±３０ｐｐｂ／℃の低膨張ガラス基板である（１）〜（６）のいずれかのガラス基板の研磨方法。
（８）ガラス基板を表面粗さ（Ｒｍｓ）０．００５μｍ以下、平坦度０．５μｍ以下に予備研磨する（１）〜（７）のいずれかのガラス基板の研磨方法。

本発明よれば、予備研磨されたガラス基板を２段階のガスクラスターイオンビームエッチングで仕上げ研磨することにより、ガラス基板の平坦度と表面粗さの両方を改善することができるので、ガラス基板を平坦度０．０５μｍ以下、表面粗さ（Ｒｍｓ）０．２５ｎｍ以下に研磨できる。これにより、線幅が４５ｎｍ以下の次世代の半導体製造用露光装置の光学部品用基板等にも対応できる、平滑性と平坦度に優れたガラス基板を得ることができる。

本発明において仕上げ研磨の対象となるガラス基板としては、集積回路の高集積化と高精細化に対応可能なＥＵＶＬ用反射型マスクの基板として使用できる、熱膨張係数が小さくかつそのばらつきの小さいガラスが好ましい。具体的には２０℃における熱膨張係数が０±３０ｐｐｂ／℃の低膨張ガラスが好適しており、特に２０℃における熱膨張係数が０±１０ｐｐｂ／℃の超低膨張ガラスが好ましい。

上記低膨張ガラスおよび超低膨張ガラスとしては、ＳｉＯ_２を主成分とする石英ガラスが使用できる。具体的には例えばＴｉＯ_２を含有する合成石英ガラス、ＵＬＥ（登録商標：コーニングコード７９７２）、ＺＥＲＯＤＵＲ（独ショット社登録商標）などの低膨張ガラスまたは低膨張結晶ガラスを挙げることができる。ガラス基板の形状、大きさ、厚さなどは限定されないが、形状は通常四角形状である。

本発明においてガスクラスターイオンビームエッチング（以下、ＧＣＩＢとする）で仕上げ研磨されるガラス基板は、ＧＣＩＢによる研磨前に機械的研磨加工によって所定の平坦度と表面粗さに研磨される。つまり、本発明は予備研磨したガラス基板をＧＣＩＢで仕上げ研磨するものである。ＧＣＩＢによる仕上げ研磨時間および仕上げ研磨されたガラス基板の表面特性は、この予備研磨の影響を受ける。すなわち、ガラス基板の予備研磨が充分に行われていればいるほど、ＧＣＩＢによる仕上げ研磨の負担が軽減されるので、研磨時間を短縮できる。また、所定の平坦度や表面粗さにガラス基板が予備研磨されていると、ＧＣＩＢによる仕上げ研磨精度を向上できる。

本発明の好ましい実施形態において予備研磨されたガラス基板の表面の平坦度としては、０．５μｍ以下が好ましく、０．２５μｍ以下であればより好ましい。前記平坦度が０．５μｍより大きいと、一般に予備研磨で生じたうねりが大きい状態で残存しているため、これを取り除くのにＧＣＩＢの負担が増大するばかりでなく、平坦度が０．０５μｍ以下になるように仕上げ研磨することができなくなる惧れがある。本発明において、上記平坦度は、ガラス基板の単位面積（□１４２ｍｍ）当たりの平坦度を指しており、以下の説明においても同である。なお、本発明においてかかるガラス基板の平坦度は、ＦＭ３００レーザ干渉式平坦度測定機（Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｔｒｏｐｅｌ社製）を用いて測定できる。しかし、この平坦度計に限定されず、レーザ変位計、超音波変位計や接触式変位計を用いて、ガラス基板の高低差を測定することにより平坦度を求めることもできる。

また、予備研磨したガラス基板の表面粗さ（Ｒｍｓ）としては、０．００５μｍ以下が好ましく、０．００１μｍ以下であればより好ましい。ここで、表面粗さ（Ｒｍｓ）は原子間力顕微鏡で測定した表面粗さ（以下、同じ）である。この表面粗さ（Ｒｍｓ）が０．００５μｍより大きいと、ＧＣＩＢによる仕上げ研磨に長時間が必要になったり、ＧＣＩＢを一定時間照射しても表面粗さ（Ｒｍｓ）０．２５ｎｍ以下の表面が得られなくなる惧れがある。この予備研磨は従来の研磨方法によって実施できる。例えば、両面ラップ機や両面ポリッシュ機などにより実施することができ、また汎用されている研磨具と研磨剤を適宜用いることができる。

本発明は、このように予備研磨したガラス基板をＧＣＩＢで処理し、表面粗さ（Ｒｍｓ）０．２５ｎｍ以下、より好ましくは０．１５ｎｍ以下に仕上げ研磨する。以下、このＧＣＩＢについて図面を参照して説明するが、本発明はかかる図面およびその説明に限定されない。図１は、ガラス基板の仕上げ研磨に用いられるガスクラスターイオンビームエッチング装置（以下、ＧＣＩＢ装置とする）の構成を模式的に示す概略図である。図１に示すようにＧＣＩＢ装置は、ガスボンベ（不図示）より供給されるソースガスを真空中に断熱膨張させるクラスター生成室４と、排気ポンプ１０によって排気されるイオン化室１と、排気ポンプ１２によって排気されるエッチング室２とから構成されている。ガスクラスターは、クラスター生成室４に注入されたガスをノズル５からイオン化室１の真空中に数気圧の圧力で噴出させることによって形成され、スキマー１４によって整形された後、イオン化室内に配置したイオン化電極９によってイオン化されてクラスターイオン３となる。そして、このイオン化されたクラスターイオン３は、ビーム形状を平行ビームにコントロールされるとともに、エッチング室２において加速電極８によって加速され、エッチング室２の対向部に設けた取付け板６にセットしたガラス基板７に照射される。図中の１１、１３は、それぞれ排気ポンプ１０、１２の開閉弁である。

イオン化室１においてイオン化されたクラスターイオン３は、ガスクラクターを構成する原子のそれぞれが電荷を持つのではなく、図示するようにガスクラクターを構成する原子の内の一つが電荷をもち、この原子の周りに他の原子が互いに弱く結合して原子集団（塊）を形成している。この原子集団がガラス基板７に衝突すると、固体との相互作用において多体衝突効果が生じガラス基板表面を研磨する。

本発明は、このようなＧＣＩＢ装置を用いて予め予備研磨したガラス基板を、第一段目のＧＣＩＢで平坦度を改善し、次いで平坦度が改善されたガラス基板表面を第二段目のＧＣＩＢで処理することによって表面粗さを改善する。すなわち、本発明はこのように２段階のＧＣＩＢでガラス基板を表面処理することによって、予備研磨の過程で生じたガラス基板表面のうねりを、第一段目のＧＣＩＢで取り除いて実質的にうねりがない平坦な表面とし、次に該表面を第二段目のＧＣＩＢで処理することによって微細な凹凸をなくし、平坦度と平滑性に優れたガラス基板を得るものである。この場合、第一段目のＧＣＩＢの過程で表面粗さが粗くなっても、第二段目のＧＣＩＢでこの表面粗さを改善して所定の表面粗さにできる。第二段目のＧＣＩＢは、第一段目のＧＣＩＢの処理条件より、緩やかな条件で行うことが好ましい。より具体的には、第一段目のＧＣＩＢにおけるクラスターイオンの加速電圧よりも、第二段目のＧＣＩＢにおけるクラスターイオンの加速電圧を低く設定して、エッチング処理を施す。例えば、第二段目のＧＣＩＢにおけるクラスターイオンの加速電圧を、第一段目における加速電圧の半分以下にするのが好ましい。これらの第一段目のＧＣＩＢと第二段目のＧＣＩＢは、同じＧＣＩＢ装置を用いてソースガスや加速電圧などの照射条件を変えて実施してもよいし、第一段目のＧＣＩＢ装置で処理したガラス基板を、照射条件が異なる第二段目のＧＣＩＢ装置に移し変えて行ってもよい。

さらに、本発明の好ましい実施形態では、第二段目のＧＣＩＢにおける加速電圧を初め高めに設定しておき、その後、連続的または階段的に徐々に下げることにより、第二段目のＧＣＩＢ処理を効率よくできる。すなわち、第二段目のＧＣＩＢで表面粗さを改善する際、初めから粗さが小さくなる程度の低い加速電圧で処理すると、粗さの改善に時間がかかるという面があるが、第二段目のＧＣＩＢ処理の初期段階では、加速電圧を高くして研磨効率を大きくすることにより処理時間の短縮を図り、その後においては加速電圧を抑えて研磨精度を重視することにより、所望の表面粗さに仕上げ研磨できる。通常は研磨効率の面から２乃至４段階で加速電圧を下げるのが好ましい。例えば、第一段目の平坦化のＧＣＩＢにおけるクラスターイオンの加速電圧を３０ｋＶとし、第二段目の最終的な表面粗さの修正のＧＣＩＢにおけるクラスターイオンの加速電圧を５ｋＶとすると、第一段目のＧＣＩＢにおいて３０ｋＶで平坦化処理した後、第二段目処理として初めに１０ｋＶで大まかな表面粗さ取りを行い、次いで７．５ｋＶで表面粗さをよくし、更に５ｋＶで最終的な表面粗さの修正を行うように処理が施される。このようにすると、初めから５ｋＶにて表面粗さ取りを行う場合に比べ、時間を短縮化することができる。

第一段目のＧＣＩＢのソースガスとしては、ＳＦ_６、Ａｒ、Ｏ_２、ＮＦ_３、Ｎ_２Ｏ、ＣＨＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、ＳｉＦ_４、ＣＯＦ_２などのガスを単独または混合して使用できる。これらの中で、ＳＦ_６とＮＦ_３、は表面に衝突したとき起きる化学反応の点で第一段目のＧＣＩＢのソースガスとして優れており、特にＳＦ_６とＡｒとＯ_２およびＮＦ_３とＡｒとＯ_２の混合ガスは好ましい。ＳＦ_６とＡｒとＯ_２の混合ガスの場合、これらＳＦ_６、Ａｒ、Ｏ_２の混合比率は、照射条件などによって変わるが、容積％でＳＦ_６：Ａｒ：Ｏ_２＝０．１〜２％：９．９〜９９．９％：５０〜９９．９％の範囲が好ましい。また、第二段目のＧＣＩＢのソースガスとしては、Ｏ_２、Ａｒ、ＣＯ、ＣＯ_２などのガスを単独または混合して使用できる。これらの中でＯ_２、Ａｒが好ましく使用できる。

本発明において、加速電極８に印加するクラクターイオンの加速電圧、イオン化電極９に印加する電流等は、第一段目のＧＣＩＢと第二段目のＧＣＩＢとで変えることができる。本発明の好ましい実施形態では、前記したようにガラス基板の平坦度の改善を目的とする第一段目のＧＣＩＢの加速電圧は、大きいエネルギーのクラスターイオンを照射できるようにするために高く設定される。一方、第二段目のＧＣＩＢの加速電圧は、クラスターイオンのエネルギーを抑えて精緻な表面仕上げ研磨を行うために、第一段目のＧＣＩＢより低く設定される。具体的には、第一段目のＧＣＩＢの加速電圧としては１５〜３０ｋＶが好ましく、また第二段目のＧＣＩＢの加速電圧は３〜３０ｋＶ未満が好ましく、より好ましくは３〜２０ｋＶである。イオン化電流も通常第一段目のＧＣＩＢは第二段目のＧＣＩＢより大きく設定される。なお、第一段目のＧＣＩＢと第二段目のＧＣＩＢの加速電圧、イオン化電流などの照射条件は、ソースガスの種類や予備研磨されたガラス基板の表面性状などを考慮して適宜決めることができる。

図２は第一段目のＧＣＩＢによってガラス基板７のうねり１６を除去するときの概略説明図である。図２に示すように予備研磨されたガラス基板７の表面は、表面粗さの要因となる微細の凹凸１７と平坦度の低下の要因となるうねり１６とを有している。該ガラス基板７のうねり１６部に加速されたクラスターイオン３を照射すると、該クラスターイオン３は大きなエネルギーを持ってうねり１６の表面に衝突し、更にガラス基板に沿って水平方向に運動する際にエッチング効果を生じてガラス基板表面を研磨する。この場合、クラスターイオン３をガラス基板７のうねり１６部に集中して照射することによって、うねり１６の凸部を効率よく除去できる。この第一段目のＧＣＩＢでうねり１６の凸部の全部または一部を取り除くによって、ガラス基板７の平坦度をほぼ０．０５μｍ以下に改善できる。すなわち、ＧＣＩＢを行う前には例えば０．２５〜０．５μｍ程度であった平坦度を、第一段目のＧＣＩＢでうねり１６の凸部を取り除いて平坦化することによってほぼ０．０５μｍ以下に改善できる。そして、この第一段目のＧＣＩＢにおけるクラスターイオンの照射よって、微細の凹凸１７が増大してガラス基板１６の表面粗さが悪化することがあっても、前記したようにこれらの微細の凹凸１７は第二段目のＧＣＩＢによって平滑化されるので、ガラス基板７の表面全体の表面粗さを（Ｒｍｓ）０．２５ｎｍ以下に改善できる。

火炎加水分解法で製造されたＴｉＯ_２を７質量％含有する合成石英ガラスのインゴットを、内周刃スライサーを用いて縦１５３．０ｍｍ×横１５３．０ｍｍ×厚さ６．７５ｍｍの板状に切断し、６０枚の合成石英ガラスの板材試料を作成した。次いで、これらを市販のＮＣ面取り機で＃１２０のダイアモンド砥石を用い、外形寸法が１５２ｍｍで面取り幅が０．２〜０．４ｍｍになるよう面取り加工を実施した。

次いで、この合成石英ガラスの板材を、スピードファム社製２０Ｂ両面ラップ機を使用し、研磨材として実質的にＳｉＣからなるＧＣ＃４００（フジミインコーポレーテッド社製商品名）を濾過水に１８〜２０質量％懸濁させたスラリーを用いて、厚み６．６３ｍｍになるまで研磨加工した。

更に、別の２０Ｂ両面ラップ機を使用し、研磨剤として実質的にＡｌ_２Ｏ_３からなるＦＯ＃１０００（フジミインコーポレーテッド社製商品名）を１８〜２０質量％懸濁させたスラリーを用いて、前記板材を厚み６．５１ｍｍになるまで研磨加工した。その後、酸化セリウムを主体としたスラリーとバフを用いて、該板材の外周を３０μｍ研磨し端面鏡面加工を施した。

次に、これらの板材を一次ポリシュとしてスピードファム社製２０Ｂ両面ポリッシュ機を使用し、研磨布としてＬＰ６６（ローデス社製商品名）、研磨剤として酸化セリウムを主成分とするミレーク８０１Ａ（三井金属社製商品名）を１０〜１２質量％懸濁させたスラリーを用いて両面で５０μｍ研磨した。

更に、２０Ｂ両面ポリッシュ機を使用し、研磨布として発泡ウレタン製のシーガル７３５５（東レコーテックス社製商品名）、研磨剤は前述のミレーク８０１Ａを用いて、前記板材を両面で１０μｍ研磨した後、簡易な洗浄を行い、更に精密洗浄を施し、表面粗さ（Ｒａ）０．２ｎｍ、平坦度０．２５μｍに予備研磨された石英ガラス基板（以下、基板とする）を得た。この基板の平坦度と表面粗さを更に改善するために、次の２段階のＧＣＩＢ、すなわち予備研磨した基板の平坦度を改善するために平坦化加工する第一段目のＧＣＩＢと、第一段目のＧＣＩＢで表面処理した基板の表面粗さを改善するための第二段目のＧＣＩＢを実施した。

第一段目のＧＣＩＢは、ガスクラスターイオンビームエッチング装置を用いて、容積％でＳＦ_６：１％、Ｏ_２：２４％、Ａｒ：７５％の混合ガスによりクラスターイオンを生成し、生成されたクラスターイオンを加速電圧３０ｋＶ、クラスターサイズが１０００個以上、イオン電流３００μＡ、ドーズ量１×１０^１６個イオン／ｃｍ^２の条件で、□１４２ｍｍの面積に１時間照射した。このクラスターイオンの照射により、基板の平坦度は０．０５μｍに改善された。しかし、その表面粗さは、第一段目のＧＣＩＢにおける強いクラスターイオンの照射によって（Ｒｍｓ）１ｎｍに悪化した。

第二段目のＧＣＩＢはこの悪化した表面粗さを改善するために、ガスクラスターイオンビームエッチング装置のソースガスを変えてＯ_２クラスターイオンを生成し、このＯ_２クラスターイオンを、加速電圧１０ｋＶ、クラスターサイズ１０００個以上、ドーズ量５×１０^１５個イオン／ｃｍ^２の条件で、□１４２ｍｍの面積に１時間照射し、次に加速電圧５ｋＶ、クラスターサイズ１０００個以上、ドーズ量２×１０^１５個イオン／ｃｍ^２の条件で□１４２ｍｍの面積に１時間照射した。第二段目のＧＣＩＢの加速電圧を前記の第一段目のＧＣＩＢより小さく設定することにより、またこの第二段目のＧＣＩＢの加速電圧を前半より後半を小さく設定することにより、第一段目のＧＣＩＢで平坦性が改善された基板は、平坦度を実質的に維持したまま効率的に平滑仕上げ研磨され、表面粗さ（Ｒｍｓ）０．１４ｎｍに改善された。

なお、基板の平坦度は、ＦＭ３００レーザ干渉式平坦度測定機（Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｔｒｏｐｅｌ社製）により測定した。また、表面粗さは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）ＳＰＩ３８００Ｎ（セイコーインスツルメンツ社製）により計測した。

本発明は、ガラス基板を平坦度と平滑性に優れた高品質の表面に研磨できるので、線幅が４５ｎｍ以下の半導体製造用露光装置の光学系部品などに用いられる高品位のガラス基板の研磨に好適する。

本発明において用いられるガスクラスターイオンビームエッチング装置の一例を示す概略図である。 本発明の第一段目のガスクラスターイオンビームエッチングによりガラス基板のうねりを除去する実施形態の説明図である。

符号の説明

１：イオン化室、 ２：エッチング室
３：クラスターイオン ４：クラスター生成室
５：ノズル ６：取付け板
７：ガラス基板 ８：加速電極
９：イオン化電極 １０，１２：排気ポンプ
１１，１３：開閉弁 １４：スキマー
１６：うねり １７：微細の凹凸

Claims (8)

1. 予備研磨したガラス基板の平坦度を、第一段目のガスクラスターイオンビームエッチングで表面処理して平坦度０．０５μｍ以下に改善した後、第一段目のガスクラスターイオンビームエッチングにおけるクラスターイオンの加速電圧よりも低い加速電圧をもって第二段目のガスクラスターイオンビームエッチングを施し、前記平坦度を実質的に維持したまま表面粗さを前記第二段目のガスクラスターイオンビームエッチングで表面粗さ（Ｒｍｓ）０．２５ｎｍ以下に改善することを特徴とするガラス基板の研磨方法。
2. 第二段目のガスクラスターイオンビームエッチングを複数段階に分けて施すことを特徴とする請求項１に記載のガラス基板の研磨方法。
3. 第二段目のガスクラスターイオンビームエッチングを、段階的に加速電圧を低下させて施すことを特徴とする請求項２に記載のガラス基板の研磨方法。
4. 第一段目のガスクラスターイオンビームエッチングのソースガスとして、ＳＦ _６ 、Ａｒ、Ｏ _２ 、ＮＦ _３、 Ｎ _２ Ｏ、ＣＨＦ _４ 、Ｃ _２ Ｆ _６ 、Ｃ _３ Ｆ _８ 、ＳｉＦ _４ 、ＣＯＦ _２ のガスを単独または混合して使用する請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス基板の研磨方法。
5. 第一段目のガスクラスターイオンビームエッチングのソースガスが、ＳＦ _６ とＡｒとＯ _２ の混合ガス、またはＮＦ _３ とＡｒとＯ _２ の混合ガスであり、第二段目のガスクラスターイオンビームエッチングのソースガスがＯ _２ である請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス基板の研磨方法。
6. ガラス基板が石英ガラスである請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス基板の研磨方法。
7. ガラス基板が２０℃における熱膨張係数が０±３０ｐｐｂ／℃の低膨張ガラス基板である請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス基板の研磨方法。
8. ガラス基板を表面粗さ（Ｒｍｓ）０．００５μｍ以下、平坦度０．５μｍ以下に予備研磨する請求項１〜７のいずれか１項に記載のガラス基板の研磨方法。

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