JP5664471B2 - 半導体用合成石英ガラス基板の製造方法 - Google Patents
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Description
半導体用又は液晶ディスプレイ用等に用いられるフォトマスク基板は、高い形状精度が求められる。これは、基板の形状精度が悪く、歪みを持った状態の場合、露光時にシリコンウェハ上の焦点ずれを生じ、パターン均一性が悪くなるため、微細パターンを形成することができなくなるからである。現在、半導体用リソグラフィ技術の主流である波長が193nmであるArFレーザー光源を使用したリソグラフィ技術や、次世代リソグラフィ技術として開発が進められている軟X線波長領域である13.5nmの波長を光源として使用するEUVリソグラフィ技術においては、フォトマスク用基板、反射型マスク基板に平坦度(特開2008−103512号公報:特許文献1)、平行度、外形公差といった形状精度が高いレベルで求められる。TFT液晶パネルのアレイ側のフォトマスク基板や、カラーフィルター用フォトマスク基板に関しても同様である。
請求項1:
基板全体の複屈折量の最大値が3nm/cm以下の半導体用合成石英ガラス基板の少なくとも一方の面に非貫通の穴、溝又は段差を形成する研削工程と、研削による残留応力を除去する工程とを含み、前記研削による残留応力を除去する工程が、非貫通の穴、溝又は段差の底面及び側面に回転研磨ツールの研磨加工部をそれぞれ独立した一定圧力で接触させて鏡面加工する鏡面加工工程により研削面の加工変質層を除去することを特徴とする非貫通の穴、溝又は段差を有する半導体用合成石英ガラス基板の製造方法。
請求項2:
前記鏡面加工工程が、非貫通の穴、溝又は段差に回転研磨ツールの研磨加工部を1〜1,000,000Paの圧力で接触させて鏡面加工する請求項1記載の半導体用合成石英ガラス基板の製造方法。
請求項3:
前記鏡面加工工程が、非貫通の穴、溝又は段差の底面及び側面に回転研磨ツールの研磨加工部をそれぞれ独立した一定圧力で同時に接触させて鏡面加工する請求項1又は2記載の半導体用合成石英ガラス基板の製造方法。
請求項4:
前記鏡面加工工程が、基板の非貫通の穴、溝又は段差の形状に沿うように回転研磨ツールと基板とを相対的に移動させて鏡面加工する請求項1〜3のいずれか1項記載の半導体用合成石英ガラス基板の製造方法。
請求項5:
前記鏡面加工工程が、基板の非貫通の穴、溝又は段差の形状に沿うように回転研磨ツールを公転あるいは基板保持台を回転させて鏡面加工する請求項4記載の半導体用合成石英ガラス基板の製造方法。
請求項6:
前記鏡面加工工程が、基板の非貫通の穴、溝又は段差の形状に沿うように回転研磨ツールあるいは基板保持台を1軸以上の直線軸上を移動させて鏡面加工する請求項4記載の半導体用合成石英ガラス基板の製造方法。
請求項7:
半導体用合成石英ガラス基板の表面の平坦度が0.01〜0.5μm、平行度が10μm以下であり、非貫通の穴、溝又は段差を形成する前後の基板表面の平坦度の変化量が0.1μm以下であり、平行度の変化量が0.3μm以下である請求項1〜6のいずれか1項記載の半導体用合成石英ガラス基板の製造方法。
請求項8:
基板全体の複屈折量の最大値が3nm/cm以下の半導体用合成石英ガラス基板の少なくとも一方の面に非貫通の穴、溝又は段差を形成する研削工程と、研削による残留応力を除去する工程とを含み、前記研削による残留応力を除去する工程が、ガラスエッチング溶液を用いて半導体用合成石英ガラス基板をウェットエッチングして研削面の加工変質層を除去する工程であり、かつ半導体用合成石英ガラス基板の表面の平坦度が0.01〜0.5μm、平行度が10μm以下であり、非貫通の穴、溝又は段差を形成する前後の基板表面の平坦度の変化量が0.1μm以下であり、平行度の変化量が0.3μm以下であることを特徴とする非貫通の穴、溝又は段差を有する半導体用合成石英ガラス基板の製造方法。
請求項9:
前記ガラスエッチング溶液が、フッ化水素酸又はフッ素化物塩を含む水溶液である請求項8記載の半導体用合成石英ガラス基板の製造方法。
請求項10:
半導体用合成石英ガラス基板が、フォトマスク用、露光機部材用、レチクル用、又はナノインプリント用である請求項1〜9のいずれか1項記載の半導体用合成石英ガラス基板の製造方法。
また、基板の一方の面に非貫通の穴、溝、段差の2種類以上を形成したり、基板の一方の面に非貫通の穴、溝、段差のいずれかを形成し、基板の他方の面にこれと異なる非貫通の穴、溝、段差のいずれかを形成してもよい。
この場合、非貫通の穴、溝又は段差の底面及び側面を同時に研磨する点から、研磨加工部13の非貫通の穴、溝又は段差の側面と接触する部分の高さ(図9においてh1)は該側面の高さ(図2においてh0)以上であることが好ましい。また、研磨加工部13の直径(図9においてr1)は、非貫通の穴が円形である場合にはその直径(図2においてr0)、楕円状、長円状等の場合にはその短径のそれぞれ1/2以上(r1≧r0/2)であることが好ましい。また、溝の場合にはその溝の幅の1/2以上(r1≧W1/2)、段差の場合にはその幅以上(r1≧W2)であることが好ましい。
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)、エメリー、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。
このように、底面と側面への圧力を独立させ、単独の回転研磨ツールをそれぞれの面に独立した一定圧力で回転研磨ツールを接触させながら、一定速度で相対的に移動させることにより、それぞれの面を同時に独立の研磨レートで均一に研磨することができる。
なお、上記鏡面研磨による研磨厚さ、ウェットエッチングによるエッチング厚さは残留応力を除去し得る量であるが、通常0.01〜5μm、特に0.1〜3μmである。
端面及び表裏面が研磨により鏡面化された大きさ100mm×100mm、厚さ6.35mmの合成石英ガラス基板を、原料基板として用意した。このとき原料基板全体の複屈折量の最大値は0.93nm/cm、基板の中心部分90mm×90mmの範囲における、表面の平坦度は0.091μm、裏面の中心70mmφを除いた部分の平坦度は0.121μm、基板の中心70mmφを除いた部分の平行度は0.3μmであった。なお、平坦度及び平行度の測定にはZygo社製Zygo Mark IVxpを使用した。そして、この合成石英ガラス基板の裏面の中心に、マシニングセンター、ダイヤモンド砥粒付砥石を使用して、基板の裏面の中心部分に深さ5.32mm、直径69.98mmφの円形の非貫通の穴を加工した。
端面及び表裏面が研磨により鏡面化された大きさ152mm×152mm、厚さ6.35mmの合成石英ガラス基板を、原料基板として用意した。このとき原料基板全体の複屈折量の最大値は1.53nm/cm、基板の中心部分142mm×142mmの範囲における、表面の平坦度は0.235μm、裏面の中心142mm×30mmを除いた部分の平坦度は0.481μm、基板の中心152mm×30mmを除いた部分の平行度は0.9μmであった。なお、平坦度及び平行度の測定にはZygo社製Zygo Mark IVxpを使用した。そして、この合成石英ガラス基板の裏面の中心に、マシニングセンター、ダイヤモンド砥粒付砥石を使用して、深さ4.98mm、幅29.98mm、長さ152mmの端面と平行な溝を加工した。
端面及び表裏面が研磨により鏡面化された大きさ200mm×400mm、厚さ10mmの合成石英ガラス基板を、原料基板として用意した。このとき原料基板全体の複屈折量の最大値は2.43nm/cm、基板の中心部分190mm×390mmの範囲における、表面の平坦度は2.303μm、基板の中心部分190mm×360mmの範囲における、裏面の平坦度は3.145μm、基板の中心部分190mm×360mmの範囲における、平行度は5.3μmであった。なお、平坦度及び平行度の測定にはZygo社製Zygo Mark IVxpを使用した。そして、この合成石英ガラス基板の裏面の両端部に、マシニングセンター、ダイヤモンド砥粒付砥石を使用して、深さ6.95mm、幅19.99mm、長さ200mmの端面と平行な段差を加工した。
端面及び表裏面が研磨により鏡面化された大きさ100mm×100mm、厚さ6.35mmの合成石英ガラス基板を、原料基板として用意した。このとき原料基板全体の複屈折量の最大値は1.43nm/cm、基板の中心部分90mm×90mmの範囲における、表面の平坦度は0.115μm、裏面の中心70mmφを除いた部分の平坦度は0.191μm、基板の中心70mmφを除いた部分の平行度は0.3μmであった。なお、平坦度及び平行度の測定にはZygo社製Zygo Mark IVxpを使用した。そして、この合成石英ガラス基板の裏面の中心に、マシニングセンター、ダイヤモンド砥粒付砥石を使用して、深さ5.34mm、直径69.98mmφの円形の非貫通の穴を加工した。
エッチング後、基板の中心部分90mm×90mmにおける、表面の平坦度は0.131μm、裏面の中心70mmφを除いた部分の平坦度は0.220μm、基板の中心70mmφを除いた部分の平行度は0.3μmであった。基板の、表面の平坦度変化量は0.017μm、裏面の平坦度変化量は0.029μm、基板の平行度変化量は0μm(検出限界以下)であった。非貫通の穴の底部70mmφの範囲における平坦度は3μm、平行度は11μmであった。なお、基板表面の平坦度変化量、平行度変化量が十分小さいことから、研削加工による残留応力は除去されたと判断された。
端面及び表裏面が研磨により鏡面化された大きさ152mm×152mm、厚さ6.35mmの合成石英ガラス基板を、原料基板として用意した。このとき原料基板全体の複屈折量の最大値は1.36nm/cm、基板の中心部分142mm×142mmの範囲における、表面の平坦度は0.217μm、裏面の中心142mm×30mmを除いた部分の平坦度は0.492μm、基板の中心152mm×30mmを除いた部分の平行度は0.9μmであった。なお、平坦度及び平行度の測定にはZygo社製Zygo Mark IVxpを使用した。そして、この合成石英ガラス基板の裏面の中心に、マシニングセンター、ダイヤモンド砥粒付砥石を使用して、深さ4.00mm、幅30.00mm、長さ152mmの端面と平行な溝を加工した。
エッチング後、基板の中心部分142mm×142mmにおける、表面の平坦度は0.240μm、裏面の中心142mm×30mmを除いた部分の平坦度は0.525μm、基板の中心152mm×30mmを除いた部分の平行度は0.9μmであった。基板の、表面の平坦度変化量は0.023μm、裏面の平坦度変化量は0.033μm、基板の平行度変化量は0μm(検出限界以下)であった。溝の底部152mm×30mmの範囲における平坦度は4μm、平行度は10μmであった。なお、基板表面の平坦度変化量、平行度変化量が十分小さいことから、研削加工による残留応力は除去されたと判断された。
端面及び表裏面が研磨により鏡面化された大きさ200mm×400mm、厚さ10mmの合成石英ガラス基板を、原料基板として用意した。このとき原料基板全体の複屈折量の最大値は2.36nm/cm、基板の中心部分190mm×390mmの範囲における、表面の平坦度は2.202μm、基板の中心部分190mm×360mmの範囲における、裏面の平坦度は3.217μm、基板の中心部分190mm×360mmの範囲における、平行度は5.3μmであった。なお、平坦度及び平行度の測定にはZygo社製Zygo Mark IVxpを使用した。そして、この合成石英ガラス基板の裏面の両端部に、マシニングセンター、ダイヤモンド砥粒付砥石を使用して、深さ7.00mm、幅20mm、長さ200mmの端面と平行な段差を加工した。
エッチング後、基板の中心部分190mm×390mmの範囲における、表面の平坦度は2.253μm、基板の中心部分190mm×360mmの範囲における、裏面の平坦度は3.291μm、基板の中心部分190mm×360mmの範囲における、平行度は5.5μmであった。基板の、表面の平坦度変化量は0.051μm、裏面の平坦度変化量は0.074μm、基板の平行度変化量は0.2μmであった。両辺の段差の底部200mm×20mmの範囲における平坦度はそれぞれ9μmと11μm、平行度はそれぞれ17μmと19μmであった。なお、基板表面の平坦度変化量、平行度変化量が十分小さいことから、研削加工による残留応力は除去されたと判断された。
端面及び表裏面が研磨により鏡面化された大きさ100mm×100mm、厚さ6.35mmの合成石英ガラス基板を、原料基板として用意した。このとき原料基板全体の複屈折量の最大値は10.94nm/cm、基板の中心部分90mm×90mmの範囲における、表面の平坦度は0.151μm、裏面の中心70mmφを除いた部分の平坦度は0.167μm、基板の中心70mmφを除いた部分の平行度は0.3μmであった。なお、平坦度及び平行度の測定にはZygo社製Zygo Mark IVxpを使用した。そして、この合成石英ガラス基板の裏面の中心に、マシニングセンター、ダイヤモンド砥粒付砥石を使用して、深さ5.32mm、直径69.98mmφの円形の非貫通の穴を加工した。
研磨後、基板の中心部分90mm×90mmにおける、表面の平坦度は0.732μm、裏面の中心70mmφを除いた部分の平坦度は0.191μm、基板の中心70mmφを除いた部分の平行度は0.3μmであった。基板の、表面の平坦度変化量は0.581μm、裏面の平坦度変化量は0.024μm、基板の平行度変化量は0μm(検出限界以下)であった。非貫通の穴の底部70mmφの範囲における平坦度は4μm、平行度は10μmであった。また、非貫通の穴の底面及び側面の面粗度Raは0.25nm以下であった。面粗度の測定には原子間力顕微鏡を使用した。
端面及び表裏面が研磨により鏡面化された大きさ152mm×152mm、厚さ6.35mmの合成石英ガラス基板を、原料基板として用意した。このとき原料基板全体の複屈折量の最大値は1.66nm/cm、基板の中心部分142mm×142mmの範囲における、表面の平坦度は0.217μm、裏面の中心142mm×30mmを除いた部分の平坦度は0.475μm、基板の中心152mm×30mmを除いた部分の平行度は0.9μmであった。なお、平坦度及び平行度の測定にはZygo社製Zygo Mark IVxpを使用した。そして、この合成石英ガラス基板の裏面の中心に、マシニングセンター、ダイヤモンド砥粒付砥石を使用して、深さ5.00mm、幅30.00mm、長さ152mmの端面と平行な溝を加工した。
エッチング後、基板の中心部分142mm×142mmにおける、表面の平坦度は0.749μm、裏面の中心142mm×30mmを除いた部分の平坦度は0.552μm、基板の中心152mm×30mmを除いた部分の平行度は0.9μmであった。基板の、表面の平坦度変化量は0.532μm、裏面の平坦度変化量は0.077μm、基板の平行度変化量は0μm(検出限界以下)であった。溝の底部152mm×30mmの範囲における平坦度は2μm、平行度は10μmであった。また、溝の底面及び側面の面粗度Raは9.21nm以下であった。面粗度の測定には原子間力顕微鏡を使用した。
端面及び表裏面が研磨により鏡面化された大きさ200mm×400mm、厚さ10mmの合成石英ガラス基板を、原料基板として用意した。このとき原料基板全体の複屈折量の最大値は2.39nm/cm、基板の中心部分190mm×390mmの範囲における、表面の平坦度は2.045μm、基板の中心部分190mm×360mmの範囲における、裏面の平坦度は3.302μm、基板の中心部分190mm×360mmの範囲における、平行度は5.3μmであった。なお、平坦度及び平行度の測定にはZygo社製Zygo Mark IVxpを使用した。そして、この合成石英ガラス基板の裏面の両端部に、マシニングセンター、ダイヤモンド砥粒付砥石を使用して、深さ7.00mm、幅20.00mm、長さ200mmの端面と平行な段差を加工した。
1a 基板表面
1b 基板裏面
2 非貫通の穴
3 溝
4 段差
10 研磨ツール
11 ピストン
12 回転軸
13 研磨加工部
Claims (10)
- 基板全体の複屈折量の最大値が3nm/cm以下の半導体用合成石英ガラス基板の少なくとも一方の面に非貫通の穴、溝又は段差を形成する研削工程と、研削による残留応力を除去する工程とを含み、前記研削による残留応力を除去する工程が、非貫通の穴、溝又は段差の底面及び側面に回転研磨ツールの研磨加工部をそれぞれ独立した一定圧力で接触させて鏡面加工する鏡面加工工程により研削面の加工変質層を除去することを特徴とする非貫通の穴、溝又は段差を有する半導体用合成石英ガラス基板の製造方法。
- 前記鏡面加工工程が、非貫通の穴、溝又は段差に回転研磨ツールの研磨加工部を1〜1,000,000Paの圧力で接触させて鏡面加工する請求項1記載の半導体用合成石英ガラス基板の製造方法。
- 前記鏡面加工工程が、非貫通の穴、溝又は段差の底面及び側面に回転研磨ツールの研磨加工部をそれぞれ独立した一定圧力で同時に接触させて鏡面加工する請求項1又は2記載の半導体用合成石英ガラス基板の製造方法。
- 前記鏡面加工工程が、基板の非貫通の穴、溝又は段差の形状に沿うように回転研磨ツールと基板とを相対的に移動させて鏡面加工する請求項1〜3のいずれか1項記載の半導体用合成石英ガラス基板の製造方法。
- 前記鏡面加工工程が、基板の非貫通の穴、溝又は段差の形状に沿うように回転研磨ツールを公転あるいは基板保持台を回転させて鏡面加工する請求項4記載の半導体用合成石英ガラス基板の製造方法。
- 前記鏡面加工工程が、基板の非貫通の穴、溝又は段差の形状に沿うように回転研磨ツールあるいは基板保持台を1軸以上の直線軸上を移動させて鏡面加工する請求項4記載の半導体用合成石英ガラス基板の製造方法。
- 半導体用合成石英ガラス基板の表面の平坦度が0.01〜0.5μm、平行度が10μm以下であり、非貫通の穴、溝又は段差を形成する前後の基板表面の平坦度の変化量が0.1μm以下であり、平行度の変化量が0.3μm以下である請求項1〜6のいずれか1項記載の半導体用合成石英ガラス基板の製造方法。
- 基板全体の複屈折量の最大値が3nm/cm以下の半導体用合成石英ガラス基板の少なくとも一方の面に非貫通の穴、溝又は段差を形成する研削工程と、研削による残留応力を除去する工程とを含み、前記研削による残留応力を除去する工程が、ガラスエッチング溶液を用いて半導体用合成石英ガラス基板をウェットエッチングして研削面の加工変質層を除去する工程であり、かつ半導体用合成石英ガラス基板の表面の平坦度が0.01〜0.5μm、平行度が10μm以下であり、非貫通の穴、溝又は段差を形成する前後の基板表面の平坦度の変化量が0.1μm以下であり、平行度の変化量が0.3μm以下であることを特徴とする非貫通の穴、溝又は段差を有する半導体用合成石英ガラス基板の製造方法。
- 前記ガラスエッチング溶液が、フッ化水素酸又はフッ素化物塩を含む水溶液である請求項8記載の半導体用合成石英ガラス基板の製造方法。
- 半導体用合成石英ガラス基板が、フォトマスク用、露光機部材用、レチクル用、又はナノインプリント用である請求項1〜9のいずれか1項記載の半導体用合成石英ガラス基板の製造方法。
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