KR101548756B1

KR101548756B1 - 합성 석영 유리 기판용 연마제

Info

Publication number: KR101548756B1
Application number: KR1020107006926A
Authority: KR
Inventors: 다이지쯔 하라다; 마사끼 다께우찌; 유끼오 시바노; 슈헤이 우에다; 아쯔시 와따베
Original assignee: 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2008-06-11
Filing date: 2009-05-27
Publication date: 2015-08-31
Also published as: US9919962B2; US20100243950A1; TW201002795A; EP2289667B1; TWI557195B; EP2289667A1; MY155533A; CN101821058A; EP2289667A4; WO2009150938A1; KR20110026406A; US20150021292A1

Abstract

본 발명은 콜로이드 농도가 20 내지 50 질량％인 콜로이달 실리카 등의 콜로이드 용액과, 폴리카르복실산계 중합체, 산성 아미노산, 페놀류 또는 글리코사미노글리칸을 포함하는 것을 특징으로 하는 합성 석영 유리 기판용 연마제를 제공한다.

Description

합성 석영 유리 기판용 연마제{POLISHING AGENT FOR SYNTHETIC QUARTZ GLASS SUBSTRATE}

본 발명은 주로 반도체 관련 전자 재료, 나노임프린트 관련 재료 또는 디스플레이 관련 재료에 이용되는 합성 석영 유리 기판, 특히 최첨단 용도의 반도체 관련 전자 재료 용도나 액정 관련 재료 용도의 합성 석영 유리 기판에 이용되는 합성 석영 유리 기판용 연마제에 관한 것이다.

합성 석영 유리 기판의 품질로서는, 기판 상의 결함 크기 및 결함 밀도, 평탄도, 면 조도, 재질의 광화학적 안정성, 표면의 화학적 안정성 등을 들 수 있다. 이 중, 기판 상의 결함에 관한 품질은 IC의 고정밀화 경향이나 디스플레이 패널의 대형화에 따라서 점점 더 엄격해져 왔다.

합성 석영 유리 기판의 결함 품질도 해마다 개량되어 왔지만, 예를 들면 반도체용 기판으로서는, 실질적으로 약 0.3 μm 이하 크기의 오목 결함이 존재하는 기판이 사용되어 왔다. 이것은 집광 램프에 의한 위생상 문제가 되지 않는 조도에서의 육안 검사나, 일본 특허 공개 (소)63-200043호 공보(특허문헌 1)이나 일본 특허 공개 (소)63-208746호 공보(특허문헌 2)에 기재된 자동 결함 검사 장치에 의한 결함 검사에서는, 특히 0.5 μm 이하 크기의 결함 검출 확률이 낮기 때문에, 기판의 품질 향상 대책의 지연으로 이어졌다

이러한 배경 가운데, 최근 고감도의 결함 검사 장치가 개발되어 동 장치를 이용한 표면 미세 결함 억제를 위한 연구가 진행되었다. 일본 특허 공개 (소)64-40267호 공보(특허문헌 3)에 따르면, 유리 기판 상을 콜로이달 실리카로 연마함으로써 정밀하게 경면화하는 방법이 기재되어 있지만, 상기한 고감도 결함 검사 장치로 표면 결함을 분석하면, 미세한 요철 결함의 존재가 확인되고, 미소 결함 억제 방법으로는 불충분한 것을 알았다. 일본 특허 공개 제2002-30274호 공보(특허문헌 4)에 따르면, 알루미늄 디스크 및 유리제 하드 디스크용 연마제로서 콜로이달 실리카를 들고 있다. 보다 바람직한 SiO₂의 농도 범위로서 1 내지 30 질량％로 기재되어 있고, 실시예에서는 SiO₂ 농도가 10 질량％이나 14 질량％인 연마제에 의한 연마를 행하였다.

그러나, 이들 농도 범위에서 합성 석영 유리 기판을 연마한 경우, 0.5 μm 이하 크기의 결함이 대량으로 발생하였다. 동일하게, 실리콘 웨이퍼용 연마제로서 콜로이달 실리카 연마제를 기재한 일본 특허 제2987171호 공보(특허문헌 5)나 일본 특허 공개 제2001-3036호 공보(특허문헌 6)에서도, 실질적으로 콜로이달 실리카 연마제를 희석하여 SiO₂ 농도를 10 질량％ 이하로 사용하고 있기 때문에, 포토마스크용 유리 기판의 연마제로서는 바람직하지 않았다.

또한, 일본 특허 공개 제2004-98278호 공보(특허문헌 7)에 따르면, 고순도의 콜로이달 실리카를 중성 부근에서 이용함으로써 볼록형 미소 결함을 없앨 수 있다고 기재되어 있지만, 이러한 중성 영역의 콜로이달 실리카는 금속 등의 불순물이 충분히 낮은 고순도품이라도, 연마를 거듭함에 따라서 겔화되거나 증점되거나, 또는 연마 지립(砥粒)의 입도 분포가 변위되거나 하여 안정적으로 사용하는 것은 사실상 불가능하다.

따라서, 이러한 방법의 경우에는, 연마제를 순환, 반복하여 사용하는 것이 곤란하고, 필연적으로 한번 사용하고 버리는 것으로 이용되어 경제적, 환경적으로 바람직하지 않다고 하는 중대한 문제점이 있었다.

한편, 예를 들면 액정용 기판의 경우, 액정 패널이 대형화됨에 따라서, 사용되는 포토마스크용 합성 석영 유리 기판도 대형화되어 왔고, 한층 더 결함 억제가 요망되고 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이고, 결함의 생성을 억제하여 반도체 디바이스 또는 디스플레이 패널의 제조 등에서의 수율을 향상시킬 수 있는 합성 석영 유리 기판용 연마제를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해서 예의 검토한 결과, 콜로이달 실리카 등의 콜로이드 용액과, 폴리카르복실산계 중합체, 산성 아미노산, 페놀류 또는 글리코사미노글리칸을 포함하는 연마제가 상기 과제의 해결에 효과적인 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이렀르다.

즉, 본 발명은 이하의 합성 석영 유리 기판용 연마제를 제공하는 것이다.

(1) 콜로이드 용액과, 폴리카르복실산계 중합체, 산성 아미노산, 페놀류 및 글리코사미노글리칸으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 물질을 포함하고, 상기 콜로이드 농도가 20 내지 50 질량％인 것을 특징으로 하는 합성 석영 유리 기판용 연마제.

(2) 상기 콜로이드 용액이 콜로이달 실리카 분산액인 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 합성 석영 유리 기판용 연마제.

(3) 상기 폴리카르복실산계 중합체가 폴리아크릴산 중합체인 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 합성 석영 유리 기판용 연마제.

(4) 상기 산성 아미노산이 아스파라긴산 또는 글루탐산인 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 합성 석영 유리 기판용 연마제.

(5) 상기 페놀류가 카테콜, 레조르시놀, 히드로퀴논 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 합성 석영 유리 기판용 연마제.

(6) 상기 글리코사미노글리칸이 히알루론산인 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 합성 석영 유리 기판용 연마제.

(7) pH 9 내지 10.5인 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 합성 석영 유리 기판용 연마제.

(8) 알칼리 금속 수산화물, 알칼리 토류 금속 수산화물, 염기성 염류, 아민류, 암모니아로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상에 의해 pH를 조정한 (7)에 기재된 합성 석영 유리 기판용 연마제.

(9) 합성 석영 유리 기판이 포토마스크용 합성 석영 기판인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (8) 중 어느 한 항에 기재된 합성 석영 유리 기판용 연마제.

본 발명에 따르면, IC 등의 제조에 중요한 광 리소그래피법에서 사용되는 포토마스크용 합성 석영 유리 기판 등의 합성 석영 유리의 제조에 있어서, 합성 석영 유리 기판 표면의 고감도 결함 검사 장치에서 검출되는 결함의 생성이 억제되고, 반도체 디바이스 제조 등에서 수율의 향상이 기대되며, 반도체 공업의 한층 더 고정밀화로 이어진다.

또한, 디스플레이 관련 재료에 이용되는 두께의 어떤 단면을 갖는 포토마스크용 합성 석영 유리 기판에 대하여, 연마에서의 결함 발생을 억제하여 수율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 합성 석영 유리 기판용 연마제는 콜로이드 용액과, 폴리카르복실산계 중합체, 산성 아미노산, 페놀류 및 글리코사미노글리칸로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 성분을 포함하는 것이다.

여기서, 본 발명에서 사용되는 콜로이드 용액은 입경이 미세한 콜로이드 입자를 포함하는 것이 바람직하고, 일차 입경으로 5 내지 500 nm가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 내지 200 nm, 특히 20 내지 150 nm가 바람직하다. 입경이 너무 작으면, 기판 표면에 콜로이드 입자가 부착되기 쉽기 때문에 세정성이 나빠지는 경우가 있고, 너무 크면 연마된 기판의 표면 조도가 나빠지고, 최종 정밀 연마용 연마제로서 바람직하지 않은 경우가 있다. 또한, 이 입경은 동적 광 산란법에 의해 측정한 값이다.

또한, 콜로이드 용액의 농도로서는 20 내지 50 질량％이고, 바람직하게는 35 내지 45 질량％이다. 농도가 20 질량％ 미만이면 유리 표면에 미소한 흠집이 발생하고, 50 질량％를 초과하면 연마제가 불안정해지고, 증점되어 연마 불능이 된다.

또한, 입경 분포는 단분산 내지 다분산인 것, 또는 복수개의 입경 피크를 갖는 것 등을 들 수 있다.

콜로이드 입자의 종류로서는, 콜로이달 실리카, 콜로이달 세리아, 콜로이달 지르코니아 등을 들 수 있지만, 콜로이달 실리카가 특히 바람직하다.

입자의 형상으로서 구형, 고치형, 연결형 등 각종 형태의 콜로이드상으로 분산된 콜로이달 실리카를 들 수 있지만, 이 중에서는 특히 구형 콜로이달 실리카가 바람직하다.

콜로이달 실리카는 다양한 제조 방법의 것이 있고, 예를 들면 물유리로부터 조립(造粒)한 것이나, 알콕시실란 등의 유기 실리케이트 화합물 등을 가수분해한 것 등이 있고, 분산매의 pH는 보존 안정성의 관점에서 통상 알칼리성의 것이 많지만, 중성 또는 산성이어도 가능하다. 그 중에서도 pH가 3 내지 5인 범위이든가, 또는 pH가 8 내지 11인 범위가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 pH가 9 내지 10.5인 범위이다. pH가 중성 부근에서는 연마제가 불안정화되기 쉽고, 알칼리가 너무 강하면 연마된 유리에 면 거칠음이 발생하는 경우가 있다.

또한, 연마 지립 실리카는 통상적으로는 물에 분산시켜 사용되지만, 메탄올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜, 메틸에틸케톤, 톨루엔, 크실렌 등의 유기 용매 또는 이들의 혼합물에 분산되어 있는 것이어도 상관없다. 또한, 이들의 유기 용매 또는 그의 혼합물 중 수용성의 것은 물과 임의의 비율로 혼합하여도 상관없다.

또한, 콜로이달 실리카의 분산액으로서는 시판품을 사용할 수 있고, 예를 들면 (주)후지미 인포레이티드 제조 콤폴(COMPOL)-50, 콤폴-80, 콤폴-120, 콤폴-EXIII, 닛산 가가꾸 고교(주) 제조 ST-XL, ST-YL, ST-ZL, 듀퐁(Dupon) 제조 사이톤(SYTON), 닛타ㆍ하스(주) 제조 날코(NALCO) 시리즈, 후소 가가꾸 고교(주) 제조 GP 시리즈 등을 사용할 수 있다.

이상의 슬러리(연마제)를 이용하여 유리 기판을 연마할 때, 연마제 중에 폴리카르복실산계 중합체, 산성 아미노산, 페놀류, 글리코사미노글리칸로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 첨가함으로써, 고감도 결함 검사 장치에서 검출되는 결함수를 억제할 수 있다.

본 발명자들은 결함 생성 기구에 대하여 이하와 같이 가정하여 연구를 진행시켰다.

즉, 연마제 중의 연마 지립이 연마 작용에 의해 지립 표면간 축합을 일으키거나, 피연마 표면에서 제거된 유리분과 지립 사이에서 축합을 일으키거나 하여 결함의 원인이 되는 활성 입자를 생성하고, 이것이 연마 작용에 의해 표면 또는 단면이나 모따기면(chamfered edge) 상에 축합 부착되거나, 표면 상에 흠집을 생성시켰다고 생각하여, 연마제 중의 연마 지립의 안정성이 중요하다고 하는 인식을 가졌다.

또한, 디스플레이용으로 이용되는 대형 포토마스크용 합성 석영 유리 기판의 단면 또는 모따기면은, 기판 표리면에 비해 경면화 처리가 되어 있지 않고, 기판의 두께가 증가함에 따라서 연마 중에 연마 슬러리가 고착 건고되는 경향이 강하다.

통상, 기판의 연마는 양면 동시에 또는 편면씩 연마하는 방법이 채용되지만, 대형 합성 석영 유리 기판의 연마 시간은 적어도 수십 분 이상, 경우에 따라서는 수십 시간을 요구하는 경우가 있다. 연마되는 면은 항상 연마제와 접촉하여 젖은 상태가 되지만, 예를 들면 양면 연마의 경우에는 단면과 모따기면, 편면 연마의 경우에는 단면과 모따기면과 이면이 연마되지 않은 면이 되고, 연마제의 부착과 건조가 장시간 단속적으로 계속된다. 또한, 연마되어 있는 표리면은 장시간 연마제의 부착에 의해, 또한 연마되지 않은 면은 연마제의 부착과 건조가 단속적으로 일어나서, 떨어지기 어려운 고착물이 된다. 이 고착물이 연마 후의 세정 공정에서 완전히 제거되지 않고, 탈락되어 표면 결함의 원인이 되거나 또는 세정 중에 단면으로부터 표면으로 흘러들어와 마른 오염(유동 오염)이 된다. 이것은, 통상 수십 분, 길어도 1 시간 정도로 연마 시간이 짧고, 연마 공정 중에서 항상 연마제와 접촉하여 젖어 있는 상태인 종래의 반도체용 기판에서는 문제가 되지 않았던 것으로, 대형 합성 석영 유리 기판의 연마 특수성에서 기인하는 것이다. 또한, 연마되지 않은 면에 대하여, 축합 또는 건조 고착 후의 제거성 향상도 중요하다고 인식하였다.

예를 들면 상술한 일본 특허 공개 제2004-98278호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 중성 영역의 고순도 콜로이달 실리카를 이용하여 연마하는 방법은, 안정 영역의 pH 10 정도의 알칼리성 콜로이달 실리카에 비해, 입자 표면의 제타 전위가 낮기 때문에 입자간의 전기적 반발력이 약해져 있고, 화학 반응적인 입자의 유리 표면 상의 부착은 억제할 수 있을 지도 모르지만, 연마 지립끼리가 연마의 기계 작용으로 축합되어, 곧 겔화되거나 증점되거나 하는 것이 확인되고, 실제로는 사용할 수 없다. 연마 압력을 억제하여 최대한 불안정도를 억제하였다고 해도, 연마 정반에 의한 전단력의 작용으로 입도 분포가 높은 쪽으로 이동하여 표면 상의 흠집의 원인이 된다.

이 경우, 연마제 중에 폴리카르복실산계 중합체를 첨가하여 보호 콜로이드 작용을 유도하거나, 고분자 졸겔의 네트워크 구조 중에 지립을 포괄하거나 함으로써, 연마제 중의 연마 지립 상호의 접근, 축합을 저지할 수 있고, 또한 연마 지립끼리가 축합되어 생성된 입자가 피연마 유리 기판 표면 상에 축합 부착되거나, 충돌하여 흠집을 발생시키거나 하는 것을 저지할 수 있다.

폴리카르복실산계 중합체의 종류로서는, 폴리아크릴산 중합체, 폴리말레산 중합체, 폴리프탈산 중합체가 바람직하다. 폴리카르복실산계 중합체의 농도는 콜로이드 용액의 고형분, 특히 실리카의 질량에 대하여 0.001 내지 1.0 질량％, 특히 0.01 내지 0.5 질량％인 것이 바람직하다. 농도가 너무 낮으면 흠집을 억제하는 데 충분한 효과가 얻어지지 않는 경우가 있고, 너무 높으면 고분자 중합체의 점도 정도에 의해 연마제의 연마기로의 안정 공급이 곤란해지는 경우가 있다. 또한, 폴리카르복실산계 중합체의 중량 평균 분자량으로서는, 1000 내지 1억, 특히 1만 내지 1000만이 바람직하다. 분자량이 너무 작으면 흠집을 억제하는 데 충분한 효과가 얻어지지 않는 경우가 있고, 너무 크면 점도가 높아지기 때문에, 연마제의 연마기로의 안정 공급이 곤란해지는 경우가 있다.

또한, 중량 평균 분자량은 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 이용한 폴리스티렌 환산에 의한 측정값이다.

또한, 폴리카르복실산계 중합체 이외의 수용성 고분자로서, 셀룰로오스 유도체, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴아미드 등을 예시할 수 있는데, 이들 수용성 고분자에서도 입자의 축합 부착이나 흠집의 발생에 대하여 일정 효과를 기대할 수 있지만, 폴리카르복실산계 중합체에서는 마이너스 전하의 카르복실 이온끼리가 상호 반발하여 네트워크의 확장을 조장하므로 연마 지립을 포괄하기 쉽고, 또한 마이너스 전하를 띤 피연마체인 유리 기판 표면과도 반발하기 때문에 특히 효과가 높다.

네트워크에 포괄되기 쉬운 연마 지립으로서는, 전기적으로 전하를 띠고 있는 콜로이드 입자가 바람직하다. 네트워크에 포괄되기 쉬운 연마 지립의 크기로서는 5 내지 500 nm, 더욱 바람직하게는 10 내지 200 nm이고, 특히 20 내지 150 nm가 바람직하다.

또한, 연마제 중에 산성 아미노산을 첨가함으로써 콜로이달 실리카 연마제의 전기적 안정성을 높일 수 있다. 아미노산 중에서도 등전점이 작은 산성 아미노산은, pH값이 큰 염기성 용액 중에서는 음의 표면 전하가 커지고, 연마제 중의 연마 지립 상호의 접근, 축합을 저지할 수 있고, 또한 연마 지립끼리가 축합되어 생성된 입자가 피연마 유리 기판 표면 상에 축합 부착되거나, 충돌하여 흠집을 발생시키거나 하는 것을 저지할 수 있다.

산성 아미노산의 종류로서는, 아스파라긴산 또는 글루탐산이 바람직하다. 산성 아미노산의 농도는 콜로이드 용액의 고형분, 특히 실리카의 질량에 대하여 0.05 내지 10.0 질량％, 특히 0.5 내지 3.0 질량％인 것이 바람직하다. 농도가 너무 낮으면 흠집을 억제하는 데 충분한 효과가 얻어지지 않는 경우가 있고, 너무 높으면 연마제의 이온 농도가 높아지고, 콜로이드가 염석되기 쉬워져서 오히려 불안정화되는 경우가 있다.

또한, 산성 아미노산 이외의 아미노산으로서, 아스파라긴, 세린, 트레오닌, 리신 등을 예시할 수 있지만, 이들 아미노산에서도 입자의 축합 부착이나 흠집의 발생에 대하여 일정 효과를 기대할 수 있지만, 산성 아미노산에서는 염기성 용액에서 큰 마이너스 전하를 띠어, 마이너스 전하를 띤 연마제 입자나 피연마체인 유리 기판 표면과 반발하기 쉽기 때문에, 특히 효과가 높다.

또한, 연마제 중에 페놀류를 첨가하는 것도 효과적이다. 수용액 중에서 페놀류는 양성자와 해리되어 페놀레이트로서 존재하는 것이 알려져 있고, 마이너스로 대전된 페놀레이트는 콜로이달 실리카 연마제의 전기적 안정성을 높일 수 있다. 즉, 연마제 중의 연마 지립 상호의 접근, 축합을 저지할 수 있고, 또한 연마 지립끼리가 축합되어 생성된 입자가 피연마 유리 기판 표면 상에 축합 부착되거나, 충돌하여 흠집을 발생시키거나 하는 것을 저지할 수 있다.

페놀류의 종류로서는, 페놀, 크레졸, 크실레놀, 나프톨, 카테콜, 레조르시놀, 히드로퀴논, 피로갈롤, 플로로글루시놀 및 이들의 염류가 바람직하다. 특히 물 용매의 연마제에 대한 용해성이나, 전하의 관점에서 카테콜, 레조르시놀, 히드로퀴논이 바람직하다. 페놀류의 농도는 콜로이드 용액의 고형분, 특히 실리카의 질량에 대하여 0.05 내지 10.0 질량％, 특히 0.5 내지 3.0 질량％인 것이 바람직하다. 농도가 너무 낮으면 흠집을 억제하는 데 충분한 효과가 얻어지지 않는 경우가 있고, 너무 높으면 페놀류가 완전히 용해되지 않는다.

또한, 페놀류와 유사한 화합물로서, 메탄올이나 에탄올 등의 알코올을 예시할 수 있지만, 알코올은 산성도가 낮기 때문에 용액 중에서 전리되지 않고, 페놀류가 갖는 것과 같은 전기적 안정성을 발휘하지 못한다.

또한, 연마제 중에 글리코사미노글리칸을 첨가함으로써, 마이너스로 강하게 대전된 그의 물성에 의해 콜로이달 실리카 연마제의 전기적 안정성을 높이거나, 고분자 졸겔의 네트워크 구조 중에 지립을 포괄하거나 함으로써, 연마제 중의 연마 지립 상호의 접근, 축합을 저지할 수 있고, 또한 연마 지립끼리가 축합되어 생성된 입자가 피연마 유리 기판 표면 상에 축합 부착되거나, 충돌하여 흠집을 발생시키거나 하는 것을 저지할 수 있다.

글리코사미노글리칸의 종류로서는, 히알루론산, 헤파란 황산, 콘드로이틴 황산, 케탈란 황산 및 이들의 염류가 바람직하다. 글리코사미노글리칸의 농도는 콜로이드 용액의 고형분, 특히 실리카의 질량에 대하여 0.001 내지 1.0 질량％, 특히 0.01 내지 0.5 질량％인 것이 바람직하다. 농도가 너무 낮으면 흠집을 억제하는 데 충분한 효과가 얻어지지 않는 경우가 있고, 너무 높으면 글리코사미노글리칸의 점도 정도에 의해 연마제의 연마기로의 안정 공급이 곤란해지는 경우가 있다.

글리코사미노글리칸의 중량 평균 분자량으로서는, 중량 평균 분자량 1000 내지 1억, 특히 1만 내지 1000만이 바람직하다. 분자량이 너무 작으면 흠집을 억제하는 데 충분한 효과가 얻어지지 않는 경우가 있고, 너무 크면 점도가 높아지기 때문에 연마제의 연마기로의 안정 공급이 곤란해지는 경우가 있다.

또한, 글리코사미노글리칸 이외의 수용성 고분자로서, 셀룰로오스 유도체, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴아미드 등을 예시할 수 있는데, 이들 수용성 고분자에서도 입자의 축합 부착이나 흠집의 발생에 대하여 일정 효과를 기대할 수 있지만, 글리코사미노글리칸에서는 마이너스 전하를 띤 카르복실기나 황산기가 상호 반발하여 네트워크의 확장을 조장하므로 연마 지립을 포괄하기 쉽고, 또한 마이너스 전하를 띤 피연마체인 유리 기판 표면과도 반발하기 때문에, 특히 효과가 높다. 또한, 글리코사미노글리칸의 강력한 보수(保水) 작용에 의해, 연마 종료 후에 연마기로부터 유리 기판을 취출했을 때에, 기판 표면 상에서의 연마제의 건조나 고착을 막는 효과도 기대할 수 있다.

또한, 이상 예시한 첨가물에 더하여 pH 조정제, 완충제, 방청제 등의 그 밖의 첨가물을 첨가할 수도 있다. 특히 미소 결함을 억제하기 위해서는 연마제의 pH 조정이 중요하고, pH를 9 내지 10.5의 범위로 하기 위해서 pH 조정제를 첨가하는 것이 바람직하다.

pH 조정제로서는, 알칼리 금속의 수산화물, 알칼리 토류 금속의 수산화물, 염기성 염류, 아민류, 암모니아를 사용할 수 있다. 예로서, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화칼슘, 붕산나트륨, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 에틸렌디아민 등을 들 수 있다. 예시한 첨가물은 단독으로 이용할 수도 복수개를 조합하여 사용할 수도 있다. 그 중에서도 디에탄올아민이나 트리에탄올아민이 바람직하다.

pH 조정제는 연마제의 pH가 9 내지 10.5인 범위가 되는 양을 첨가하는 것이 바람직하다. 연마 중의 연마제의 pH가 이 범위에서 일탈하지 않는 것이 중요하기 때문에, pH 조정제는 그 이외의 첨가물을 먼저 첨가한 후에 마지막으로 첨가하는 것이 바람직하다. 연마 중에 연마제의 pH가 변동되는 경우에는 적시에 pH 조정제를 첨가하여 pH 9 내지 10.5가 되도록 조정할 수도 있다. 알칼리 금속의 수산화물과 같은 해리 상수가 큰 강염기인 경우, 상기 pH 영역에서는 소량의 첨가량차라도 pH가 크게 변동되기 때문에, 조정하는 것이 어렵다. 이 점에서, pH 조정제로서는 중간 정도의 염기인 디에탄올아민이나 트리에탄올아민이 바람직하다. pH가 중성 부근에서는 콜로이달 실리카가 불안정화되기 쉽고, 연속적인 연마에 문제점이 생긴다. pH가 너무 높으면 연마한 석영 유리에 면 거칠음이 발생하는 경우가 있다.

pH 조정제 이외의 첨가물로서는, 카르복실산과 그의 염류를 사용할 수도 있다. 구체적으로는, 쇄상 구조의 카르복실산 중 분자량 100 이상의 것이나 방향족 카르복실산이 바람직하다. 예를 들면 메타크릴산, 숙신산, 말레산, 푸마르산, 타르타르산, 말산, 아디프산, 시트르산, 벤조산, 메틸벤조산, t-부틸벤조산, 살리실산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 페닐아세트산과 이들의 염류를 들 수 있다. 예시한 첨가물은 단독으로 이용할 수도 복수개를 조합하여 사용할 수도 있다. 이들 분자는 수용성이며 부피가 크기 때문에, 연마제에 첨가함으로써 분자가 콜로이드 입자에 배위되어, 콜로이드 형태를 안정화시키는 효과가 있다.

본 발명의 연마 대상인 합성 석영 유리 기판은 합성 석영 유리 잉곳을 성형, 어닐링, 슬라이스 가공, 랩핑, 조 연마 가공을 행하여 얻어진다. 또한, 최종적인 표면 품질을 결정하는 정밀 연마 공정에서, 본 발명의 합성 석영 유리 기판용 연마제를 이용하여 연마를 행한다.

또한, 본 발명에 따른 연마제를 이용한 연마 방법으로서는, 배치식 양면 연마가 일반적이지만, 편면 연마, 매엽식 연마이어도 상관없다.

본 발명의 연마제를 이용하여 연마되는 합성 석영 유리 기판은 반도체 관련 전자 재료나 액정에 사용할 수 있고, 특히 포토마스크용으로서 바람직하게 사용할 수 있다.

예를 들면 반도체용 기판의 경우, 152 mm×152 mm로 두께는 6.35 mm 정도이다. 또한, 나노임프린트용 기판의 경우, 나노임프린트 기술이 소량 다품종 생산에 적응되어 있는 성격상, 기판 크기도 다양한 크기가 상정되지만, 예를 들면 반도체용 기판과 동일하게 152 mm×152 mm로 두께는 6.35 mm 정도의 것이나, 65 mm×65 mm로 두께는 6.35 mm 정도의 것 이외에, 직경 150 mm로 두께 0.5 내지 1.0 mm의 웨이퍼 기판을 들 수 있다.

한편, 액정 관련 재료의 경우, 330 mm×450 mm인 경우의 두께는 5 mm, 800 mm×920 mm인 경우의 두께는 8 mm 또는 10 mm, 1220 mm×1400 mm인 경우의 두께는 13 mm, 1600 내지 1800 mm×1700 내지 1900 mm인 경우의 두께는 16 내지 20 mm이다.

<실시예>

이하, 실시예와 비교예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예로 제한되는 것은 아니다. 또한, 하기 예에서 입경은 동적 광 산란법에 의해 측정한 값이다.

[실시예 1]

슬라이스된 실리카 합성 석영 유리 기판 원료(6 인치)를 랩핑한 후, 양면 폴리시 장치에 의해 조 연마 및 최종 정밀 연마를 행하였다. 연질의 스웨이드제 연마천을 이용하고, 연마제로서 SiO₂ 농도가 40 질량％인 콜로이달 실리카 수분산액((주)후지미 인코포레이티드 제조, 일차 입경 78 nm)에 폴리아크릴산나트륨(중량 평균 분자량 25만 내지 70만: 와코 준야꾸 고교(주) 제조)을 0.5 질량％ 첨가하고, 또한 디에탄올아민을 첨가함으로써 pH를 10.0으로 조정한 것을 이용하였다. 연마 하중은 100 gf이고, 연마 허용량으로는 조 연마 공정에서 생긴 흠집을 제거하는 데 충분한 양(약 1 μm 이상)을 연마하였다.

연마 종료 후, 세정ㆍ건조시키고 나서 레이저 공초점 광학계 고감도 결함 검사 장치(레이저 테크사 제조)를 이용하여 결함 검사를 행한 결과, 크기가 0.15 μm 이상인 결함수는 평균 4.0개였다.

[실시예 2]

실시예 1의 폴리아크릴산나트륨을 폴리말레산나트륨(중량 평균 분자량 1000: 도아 고세이(주) 제조)으로 바꾼 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 평균 7.1개였다.

[실시예 3]

실시예 1의 폴리아크릴산나트륨을 아크릴산/말레산 공중합체(중량 평균 분자량 6만: (주)닛본 쇼꾸바이 제조)로 바꾼 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 평균 4.4개였다.

[실시예 4]

실시예 1의 폴리아크릴산나트륨을 폴리아크릴산나트륨(중량 평균 분자량 2만 내지 70만: 와코 준야꾸 고교(주) 제조) 0.5 질량％와 벤조산 0.5 질량％로 바꾼 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 평균 3.2개였다.

[실시예 5]

슬라이스된 실리카 합성 석영 유리 기판 원료(6 인치)를 랩핑, 조 연마를 행한 후, 최종 정밀 연마에 도입하였다. 연질의 스웨이드제 연마천을 이용하고, 연마제로서 알콕시실란을 가수분해하여 제조된 원래 pH 7, SiO₂ 농도 40 질량％의 고순도 콜로이달 실리카 수분산액(후소 가가꾸 고교(주) 제조, 일차 입경 104 nm)에 폴리아크릴산나트륨(중량 평균 분자량 25만 내지 70만: 와코 준야꾸 고교(주) 제조)을 0.5 질량％ 첨가한 것을 이용하였다(폴리아크릴산나트륨을 첨가함으로써 연마제의 pH는 7.6이 됨). 연마 하중은 100 gf이고, 연마 허용량으로는 조 연마 공정에서 생긴 흠집을 제거하는 데 충분한 양(약 1 μm 이상)을 연마하였다.

실시예 1과 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 평균 4.3개였다.

[실시예 6]

슬라이스된 실리카 합성 석영 유리 기판 원료(6 인치)를 랩핑, 조 연마를 행한 후, 최종 정밀 연마에 도입하였다. 연질의 스웨이드제 연마천을 이용하고, 연마제로서 알콕시실란을 가수분해하여 제조된 원래 pH 7, SiO₂ 농도 40 질량％의 고순도 콜로이달 실리카 수분산액(후소 가가꾸 고교(주) 제조, 일차 입경 104 nm)에 폴리아크릴산나트륨(중량 평균 분자량 25만 내지 70만: 와코 준야꾸 고교(주) 제조)을 0.5 질량％ 첨가하고, 또한 디에탄올아민을 첨가함으로써 pH를 10.0으로 조정한 것을 이용하였다. 연마 하중은 100 gf이고, 연마 허용량으로는 조 연마 공정에서 생긴 흠집을 제거하는 데 충분한 양(약 1 μm 이상)을 연마하였다.

실시예 1과 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 평균 2.3개였다.

[실시예 7]

슬라이스된 실리카 합성 석영 유리 기판 원료(6 인치)를 랩핑, 조 연마를 행한 후, 최종 정밀 연마에 도입하였다. 연질의 스웨이드제 연마천을 이용하고, 연마제로서 알콕시실란을 가수분해하여 제조된 원래 pH 7, SiO₂ 농도 40 질량％의 고순도 콜로이달 실리카 수분산액(후소 가가꾸 고교(주) 제조, 일차 입경 104 nm)에 폴리아크릴산나트륨(중량 평균 분자량 25만 내지 70만: 와코 준야꾸 고교(주) 제조) 0.5 질량％ 첨가하고, 또한 디에탄올아민을 첨가함으로써 pH를 10.0으로 조정한 것을 이용하였다. 연마 하중은 100 gf이고, 연마 허용량으로는 조 연마 공정에서 생긴 흠집을 제거하는 데 충분한 양(약 1 μm 이상)을 연마하였다. 연마는 연마천 표면이 거칠어서 사용할 수 없게 되기 직전까지 연속하여 행하였다.

실시예 1과 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 연마 초기에 연마된 기판은 평균 3.3개, 연마 말기에 연마된 기판은 평균 3.5개였다.

[실시예 8]

슬라이스된 실리카 합성 석영 유리 기판 원료(1220 mm×1400 mm×13 mmt)를 랩핑, 편면 연마기에 의해 조 연마를 행한 후, 양면 폴리시 장치에 의해 최종 정밀 연마를 행하였다. 이 때의 기판 단면의 면 조도(Ra)는 0.2 μm였다.

연질의 스웨이드제 연마천을 이용하고, 연마제로서 알콕시실란을 가수분해하여 제조된 원래 pH 7, SiO₂ 농도 40 질량％의 고순도 콜로이달 실리카 수분산액(후소 가가꾸 고교(주) 제조, 일차 입경 104 nm)에 폴리아크릴산나트륨(중량 평균 분자량 25만 내지 70만: 와코 준야꾸 고교(주) 제조) 0.5 질량％ 첨가하고, 또한 디에탄올아민을 첨가함으로써 pH를 10.0으로 조정한 것을 이용하였다. 연마 하중은 70.0 gf이고, 연마 허용량으로는 조 연마 공정에서 생긴 흠집을 제거하는 데 충분한 양(약 3 μm 이상)을 4 시간 연마하였다.

연마 종료 후, 세정ㆍ건조시키고 나서 광 산란식 결함 검사 장치(레이저 테크사 제조)에 의해 결함 검사를 행한 결과, 단면으로부터의 유동 오염은 발생하지 않고, 크기가 0.3 μm 이상인 결함수는 평균 0.5개/100 cm²였다.

[실시예 9]

실시예 8의 폴리아크릴산나트륨을 폴리말레산나트륨(중량 평균 분자량 1000: 도아 고세이(주) 제조)으로 바꾼 것 이외에는, 실시예 8과 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 단면으로부터의 유동 오염은 발생하지 않고, 크기가 0.3 μm 이상인 결함수는 평균 0.8개/100 cm²였다.

[실시예 10]

실시예 8의 폴리아크릴산나트륨을 아크릴산/말레산 공중합체(중량 평균 분자량 6만: (주)닛본 쇼꾸바이 제조)로 바꾼 것 이외에는, 실시예 8과 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 단면으로부터의 유동 오염은 발생하지 않고, 크기가 0.3 μm 이상인 결함수는 평균 0.7개/100 cm²였다.

[실시예 11]

실시예 8의 폴리아크릴산나트륨을 폴리아크릴산나트륨(중량 평균 분자량 2만 내지 70만: 와코 준야꾸 고교(주) 제조) 0.5 질량％와 벤조산 0.5 질량％로 바꾼 것 이외에는, 실시예 8과 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 단면으로부터의 유동 오염은 발생하지 않고, 크기가 0.3 μm 이상인 결함수는 평균 0.4개/100 cm²였다.

[실시예 12]

슬라이스된 실리카 합성 석영 유리 기판 원료(1600 mm×1700 mm×18 mmt)를 랩핑, 조 연마를 행한 후, 최종 정밀 연마에 도입하였다. 연질의 스웨이드제 연마천을 이용하고, 연마제로서 알콕시실란을 가수분해하여 제조된 원래 pH 7, SiO₂ 농도 40 질량％의 고순도 콜로이달 실리카 수분산액(후소 가가꾸 고교(주) 제조, 일차 입경 104 nm)에 폴리아크릴산나트륨(중량 평균 분자량 25만 내지 70만: 와코 준야꾸 고교(주) 제조)을 0.5 질량％ 첨가한 것을 이용하였다(폴리아크릴산나트륨을 첨가함으로써 연마제의 pH는 7.6이 됨). 연마 하중은 70.0 gf이고, 연마 허용량으로는 조 연마 공정에서 생긴 흠집을 제거하는 데 충분한 양(약 3 μm 이상)을 연마하였다.

실시예 8과 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 단면으로부터의 유동 오염은 발생하지 않고, 크기가 0.3 μm 이상인 결함수는 평균 0.5개/100 cm²였다.

[실시예 13]

연마제로서 알콕시실란을 가수분해하여 제조된 원래 pH 7, SiO₂ 농도 40 질량％의 고순도 콜로이달 실리카 수분산액(후소 가가꾸 고교(주) 제조, 일차 입경 104 nm)에 폴리아크릴산나트륨(중량 평균 분자량 25만 내지 70만: 와코 준야꾸 고교(주) 제조)을 0.5 질량％ 첨가하고, 또한 디에탄올아민을 첨가함으로써 pH를 10.0으로 조정한 것을 이용하고, 연마 하중은 70.0 gf이고, 연마 허용량으로는 조 연마 공정에서 생긴 흠집을 제거하는 데 충분한 양(약 3 μm 이상)을 연마한 것 이외에는, 실시예 12와 동일하게 하였다.

[실시예 14]

연마제로서 알콕시실란을 가수분해하여 제조된 원래 pH 7, SiO₂ 농도 40 질량％의 고순도 콜로이달 실리카 수분산액(후소 가가꾸 고교(주) 제조, 일차 입경 104 nm)에 폴리아크릴산나트륨(중량 평균 분자량 25만 내지 70만: 와코 준야꾸 고교(주) 제조) 0.5 질량％ 첨가하고, 또한 디에탄올아민을 첨가함으로써 pH를 10.0으로 조정한 것을 이용하였다. 연마 하중은 70.0 gf이고, 연마 허용량으로는 조 연마 공정에서 생긴 흠집을 제거하는 데 충분한 양(약 3 μm 이상)을 연마하였다. 연마는 연마천 표면이 거칠어서 사용할 수 없게 되기 직전까지 연속해서 행한 것 이외에는, 실시예 12와 동일하게 하였다.

실시예 1과 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 단면으로부터의 유동 오염은 발생하지 않고, 결함수는 연마 초기에 연마된 기판은 평균 0.5개/100 cm², 연마 말기에 연마된 기판은 평균 1.2개/100 cm²였다.

[비교예 1]

실시예 1에 있어서, 최종 연마에 사용하는 연마제에 폴리아크릴산나트륨을 첨가하지 않고 연마하는 것 이외에, 전부 실시예 1과 동일한 조건에서 행하였다. 그 결과, 동일하게 하여 레이저 공초점 광학계 고감도 결함 검사 장치를 이용하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 평균 52개였다.

[비교예 2]

슬라이스된 실리카 합성 석영 유리 기판 원료(6 인치)를 랩핑, 조 연마를 행한 후, 최종 정밀 연마에 도입하였다. 연질의 스웨이드제 연마천을 이용하고, 연마제로서 알콕시실란을 가수분해하여 제조된 pH 7, SiO₂ 농도 40 질량％의 고순도 콜로이달 실리카 수분산액(후소 가가꾸 고교(주) 제조, 일차 입경 104 nm)에 폴리아크릴산나트륨을 첨가하지 않고 이용하였다. 연마 하중은 100 gf이고, 연마 허용량으로는 조 연마 공정에서 생긴 흠집을 제거하는 데 충분한 양(약 1 μm 이상)을 연마하였다.

그 결과, 연마를 개시하여 4 배치째에서 연마제가 약간 증점되어 연마하기 어려워지고, 6 배치째에서 사실상 연마 불능이 되었다.

실시예 1과 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 연마 초기에 연마된 기판은 평균 10.9개, 연마 말기(6 배치째)에 연마된 기판은 평균 265개였다.

[비교예 3]

실시예 8에 있어서, 최종 연마에 사용하는 연마제에 폴리아크릴산나트륨을 첨가하지 않고 연마하는 것 이외에, 전부 실시예 8과 동일한 조건에서 행하였다. 그 결과, 광 산란식 결함 검사 장치(레이저 테크사 제조)에 의해 결함 검사를 행한 결과, 단면으로부터의 유동 오염이 발생하고, 크기가 0.3 μm 이상인 결함수는 평균 50개/100 cm²였다.

[비교예 4]

슬라이스된 실리카 합성 석영 유리 기판 원료(1220 mm×1400 mm×13 mmt)를 랩핑, 조 연마를 행한 후, 최종 정밀 연마에 도입하였다. 연질의 스웨이드제 연마천을 이용하고, 연마제로서 알콕시실란을 가수분해하여 제조된 pH 7, SiO₂ 농도 40 질량％의 고순도 콜로이달 실리카 수분산액(후소 가가꾸 고교(주) 제조, 일차 입경 104 nm)에 폴리아크릴산나트륨을 첨가하지 않고 이용하였다. 연마 하중은 70.0 gf이고, 연마 허용량으로는 조 연마 공정에서 생긴 흠집을 제거하는 데 충분한 양(약 3 μm 이상)을 연마하였다.

그 결과, 연마를 개시하여 1 배치째에서 연마제가 약간 증점되어 연마하기 어려워지고, 2 배치째에서는 사실상 연마 불능이 되었다.

또한, 실시예 8과 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 단면으로부터의 유동 오염이 발생하고, 크기가 0.3 μm 이상인 결함수는 평균 84개/100 cm²였다.

[실시예 15]

슬라이스된 실리카 합성 석영 유리 기판 원료(6 인치)를 랩핑, 조 연마를 행한 후, 최종 정밀 연마에 도입하였다. 연질의 스웨이드제 연마천을 이용하고, 연마제로서 SiO₂ 농도가 40 질량％인 콜로이달 실리카 수분산액((주)후지미 인코포레이티드 제조, 일차 입경 78 nm)에 아스파라긴산(와코 준야꾸 고교(주) 제조)를 1.0 질량％ 첨가하고, 또한 디에탄올아민을 첨가함으로써 pH를 10.0으로 조정한 것을 이용하였다. 연마 하중은 100 gf이고, 연마 허용량으로는 조 연마 공정에서 생긴 흠집을 제거하는 데 충분한 양(약 1 μm 이상)을 연마하였다.

연마 종료 후, 세정ㆍ건조시키고 나서 레이저 공초점 광학계 고감도 결함 검사 장치(레이저 테크사 제조)를 이용하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 평균 4.7개였다.

[실시예 16]

실시예 15의 아스파라긴산을 글루탐산(와코 준야꾸 고교(주) 제조)으로 바꾼 것 이외에는, 실시예 15와 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 평균 4.8개였다.

[실시예 17]

실시예 15의 아스파라긴산을 아스파라긴산 1.0 질량％와 벤조산 0.5 질량％로 바꾼 것 이외에는, 실시예 15와 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 평균 2.2개였다.

[실시예 18]

슬라이스된 실리카 합성 석영 유리 기판 원료(6 인치)를 랩핑, 조 연마를 행한 후, 최종 정밀 연마에 도입하였다. 연질의 스웨이드제 연마천을 이용하고, 연마제로서 알콕시실란을 가수분해하여 제조된 원래 pH 7, SiO₂ 농도 40 질량％의 고순도 콜로이달 실리카 수분산액(후소 가가꾸 고교(주) 제조, 일차 입경 104 nm)에 아스파라긴산을 1.0 질량％ 첨가한 것을 이용하였다(아스파라긴산을 첨가함으로써 연마제의 pH는 4.7이 됨). 연마 하중은 100 gf이고, 연마 허용량으로는 조 연마 공정에서 생긴 흠집을 제거하는 데 충분한 양(약 1 μm 이상)을 연마하였다.

실시예 15와 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 평균 7.8개였다.

[실시예 19]

슬라이스된 실리카 합성 석영 유리 기판 원료(6 인치)를 랩핑, 조 연마를 행한 후, 최종 정밀 연마에 도입하였다. 연질의 스웨이드제 연마천을 이용하고, 연마제로서 알콕시실란을 가수분해하여 제조된 원래 pH 7, SiO₂ 농도 40 질량％의 고순도 콜로이달 실리카 수분산액(후소 가가꾸 고교(주) 제조, 일차 입경 104 nm)에 아스파라긴산을 1.0 질량％ 첨가하고, 또한 디에탄올아민을 첨가함으로써 pH를 10.0으로 조정한 것을 이용하였다. 연마 하중은 100 gf이고, 연마 허용량으로는 조 연마 공정에서 생긴 흠집을 제거하는 데 충분한 양(약 1 μm 이상)을 연마하였다.

실시예 15와 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 평균 2.9개였다.

[실시예 20]

슬라이스된 실리카 합성 석영 유리 기판 원료(6 인치)를 랩핑, 조 연마를 행한 후, 최종 정밀 연마에 도입하였다. 연질의 스웨이드제 연마천을 이용하고, 연마제로서 알콕시실란을 가수분해하여 제조된 원래 pH 7, SiO₂ 농도 40 질량％의 고순도 콜로이달 실리카 수분산액(후소 가가꾸 고교(주) 제조, 일차 입경 104 nm)에 아스파라긴산을 1.0 질량％ 첨가하고, 또한 디에탄올아민을 첨가함으로써 pH를 10.0으로 조정한 것을 이용하였다. 연마 하중은 100 gf이고, 연마 허용량으로는 조 연마 공정에서 생긴 흠집을 제거하는 데 충분한 양(약 1 μm 이상)을 연마하였다. 연마는 연마천 표면이 거칠어서 사용할 수 없게 되기 직전까지 연속해서 행하였다.

실시예 15와 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 연마 초기에 연마된 기판은 평균 1.9개, 연마 말기에 연마된 기판은 평균 6.7개였다

[실시예 21]

슬라이스된 실리카 합성 석영 유리 기판 원료(6 인치)를 랩핑, 조 연마를 행한 후, 최종 정밀 연마에 도입하였다. 연질의 스웨이드제 연마천을 이용하고, 연마제로서 SiO₂ 농도가 40 질량％인 콜로이달 실리카 수분산액((주)후지미 인코포레이티드 제조, 일차 입경 78 nm)에 카테콜(와코 준야꾸 고교(주) 제조)을 1.0 질량％ 첨가하고, 또한 디에탄올아민을 첨가함으로써 pH를 10.0으로 조정한 것을 이용하였다. 연마 하중은 100 gf이고, 연마 허용량으로는 조 연마 공정에서 생긴 흠집을 제거하는 데 충분한 양(약 1 μm 이상)을 연마하였다.

연마 종료 후, 세정ㆍ건조시키고 나서 레이저 공초점 광학계 고감도 결함 검사 장치(레이저 테크사 제조)를 이용하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 평균 5.1개였다.

[실시예 22]

실시예 21의 카테콜을 레조르시놀(와코 준야꾸 고교(주) 제조)로 바꾼 것 이외에는, 실시예 21과 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 평균 5.8개였다.

[실시예 23]

실시예 21의 카테콜을 카테콜 1.0 질량％와 벤조산 0.5 질량％로 바꾼 것 이외에는, 실시예 21과 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 평균 3.4개였다.

[실시예 24]

슬라이스된 실리카 합성 석영 유리 기판 원료(6 인치)를 랩핑, 조 연마를 행한 후, 최종 정밀 연마에 도입하였다. 연질의 스웨이드제 연마천을 이용하고, 연마제로서 알콕시실란을 가수분해하여 제조된 원래 pH 7, SiO₂ 농도 40 질량％의 고순도 콜로이달 실리카 수분산액(후소 가가꾸 고교(주) 제조, 일차 입경 104 nm)에 카테콜을 1.0 질량％ 첨가한 것을 이용하였다(카테콜을 첨가함으로써 연마제의 pH는 5.9가 됨). 연마 하중은 100 gf이고, 연마 허용량으로는 조 연마 공정에서 생긴 흠집을 제거하는 데 충분한 양(약 1 μm 이상)을 연마하였다.

실시예 21과 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 평균 7.3개였다.

[실시예 25]

슬라이스된 실리카 합성 석영 유리 기판 원료(6 인치)를 랩핑, 조 연마를 행한 후, 최종 정밀 연마에 도입하였다. 연질의 스웨이드제 연마천을 이용하고, 연마제로서 알콕시실란을 가수분해하여 제조된 원래 pH 7, SiO₂농도 40 질량％의 고순도 콜로이달 실리카 수분산액(후소 가가꾸 고교(주) 제조, 일차 입경 104 nm)에 카테콜을 1.0 질량％ 첨가하고, 또한 디에탄올아민을 첨가함으로써 pH를 10.0으로 조정한 것을 이용하였다. 연마 하중은 100 gf이고, 연마 허용량으로는 조 연마 공정에서 생긴 흠집을 제거하는 데 충분한 양(약 1 μm 이상)을 연마하였다.

실시예 21과 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 평균 2.0개였다.

[실시예 26]

슬라이스된 실리카 합성 석영 유리 기판 원료(6 인치)를 랩핑, 조 연마를 행한 후, 최종 정밀 연마에 도입하였다. 연질의 스웨이드제 연마천을 이용하고, 연마제로서 알콕시실란을 가수분해하여 제조된 원래 pH 7, SiO₂ 농도 40 질량％의 고순도 콜로이달 실리카 수분산액(후소 가가꾸 고교(주) 제조, 일차 입경 104 nm)에 카테콜을 1.0 질량％ 첨가하고, 또한 디에탄올아민을 첨가함으로써 pH를 10.0으로 조정한 것을 이용하였다. 연마 하중은 100 gf이고, 연마 허용량으로는 조 연마 공정에서 생긴 흠집을 제거하는 데 충분한 양(약 1 μm 이상)을 연마하였다. 연마는 연마천 표면이 거칠어서 사용할 수 없게 되기 직전까지 연속해서 행하였다.

실시예 21과 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 연마 초기에 연마된 기판은 평균 2.6개, 연마 말기에 연마된 기판은 평균 5.2개였다.

[실시예 27]

슬라이스된 실리카 합성 석영 유리 기판 원료(6 인치)를 랩핑, 조 연마를 행한 후, 최종 정밀 연마에 도입하였다. 연질의 스웨이드제 연마천을 이용하고, 연마제로서 SiO₂ 농도가 40 질량％인 콜로이달 실리카 수분산액((주)후지미 인코포레이티드 제조, 일차 입경 78 nm)에 히알루론산나트륨(와코 준야꾸 고교(주) 제조)을 0.025 질량％ 첨가하고, 또한 디에탄올아민을 첨가함으로써 pH를 10.0으로 조정한 것을 이용하였다. 연마 하중은 100 gf이고, 연마 허용량으로는 조 연마 공정에서 생긴 흠집을 제거하는 데 충분한 양(약 1 μm 이상)을 연마하였다.

연마 종료 후, 세정ㆍ건조시키고 나서 레이저 공초점 광학계 고감도 결함 검사 장치(레이저 테크사 제조)를 이용하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 평균 4.5개였다.

[실시예 28]

실시예 27의 히알루론산나트륨을 콘드로이틴 황산(와코 준야꾸 고교(주) 제조)으로 바꾼 것 이외에는, 실시예 27과 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 평균 4.8개였다.

[실시예 29]

실시예 27의 히알루론산나트륨을 히알루론산나트륨 0.025 질량％와 벤조산 0.5 질량％로 바꾼 것 이외에는, 실시예 27과 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 평균 3.0개였다.

[실시예 30]

슬라이스된 실리카 합성 석영 유리 기판 원료(6 인치)를 랩핑, 조 연마를 행한 후, 최종 정밀 연마에 도입하였다. 연질의 스웨이드제 연마천을 이용하고, 연마제로서 알콕시실란을 가수분해하여 제조된 원래 pH 7, SiO₂ 농도 40 질량％의 고순도 콜로이달 실리카 수분산액(후소 가가꾸 고교(주) 제조, 일차 입경 104 nm)에 히알루론산나트륨을 0.025 질량％ 첨가한 것을 이용하였다(히알루론산나트륨을 첨가함으로써 연마제의 pH는 7.3이 됨). 연마 하중은 100 gf이고, 연마 허용량으로는 조 연마 공정에서 생긴 흠집을 제거하는 데 충분한 양(약 1 μm 이상)을 연마하였다.

실시예 27과 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 평균 4.3개였다.

[실시예 31]

슬라이스된 실리카 합성 석영 유리 기판 원료(6 인치)를 랩핑, 조 연마를 행한 후, 최종 정밀 연마에 도입하였다. 연질의 스웨이드제 연마천을 이용하고, 연마제로서 알콕시실란을 가수분해하여 제조된 원래 pH 7, SiO₂ 농도 40 질량％의 고순도 콜로이달 실리카 수분산액(후소 가가꾸 고교(주) 제조, 일차 입경 104 nm)에 히알루론산나트륨을 0.025 질량％ 첨가하고, 또한 디에탄올아민을 첨가함으로써 pH를 10.0으로 조정한 것을 이용하였다. 연마 하중은 100 gf이고, 연마 허용량으로는 조 연마 공정에서 생긴 흠집을 제거하는 데 충분한 양(약 1 μm 이상)을 연마하였다.

실시예 27과 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 평균 2.9개였다.

[실시예 32]

슬라이스된 실리카 합성 석영 유리 기판 원료(6 인치)를 랩핑, 조 연마를 행한 후, 최종 정밀 연마에 도입하였다. 연질의 스웨이드제 연마천을 이용하고, 연마제로서 알콕시실란을 가수분해하여 제조된 원래 pH 7, SiO₂ 농도 40 질량％의 고순도 콜로이달 실리카 수분산액(후소 가가꾸 고교(주) 제조, 일차 입경 104 nm)에 히알루론산나트륨을 0.025 질량％ 첨가하고, 또한 디에탄올아민을 첨가함으로써 pH를 10.0으로 조정한 것을 이용하였다. 연마 하중은 100 gf이고, 연마 허용량으로는 조 연마 공정에서 생긴 흠집을 제거하는 데 충분한 양(약 1 μm 이상)을 연마하였다. 연마는 연마천 표면이 거칠어서 사용할 수 없게 되기 직전까지 연속해서 행하였다.

실시예 27과 동일하게 하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 연마 초기에 연마된 기판은 평균 2.6개, 연마 말기에 연마된 기판은 평균 4.7개였다.

[비교예 5]

실시예 1에 있어서, 최종 연마에 사용하는 연마제에 다른 첨가제를 첨가하지 않고 연마하는 것 이외에, 전부 실시예 1과 동일한 조건에서 행하였다. 그 결과, 동일하게 하여 레이저 공초점 광학계 고감도 결함 검사 장치를 이용하여 결함 검사를 행한 결과, 결함수는 평균 52개였다.

[비교예 6]

슬라이스된 실리카 합성 석영 유리 기판 원료(6 인치)를 랩핑, 조 연마를 행한 후, 최종 정밀 연마에 도입하였다. 연질의 스웨이드제 연마천을 이용하고, 연마제로서 알콕시실란을 가수분해하여 제조된 pH 7, SiO₂ 농도 40 질량％의 고순도 콜로이달 실리카 수분산액(후소 가가꾸 고교(주) 제조, 일차 입경 104 nm)에 다른 첨가제를 첨가하지 않고 이용하였다. 연마 하중은 100 gf이고, 연마 허용량으로는 조 연마 공정에서 생긴 흠집을 제거하는 데 충분한 양(약 1 μm 이상)을 연마하였다.

그 결과, 연마를 개시하여 4 배치째에서 연마제가 약간 증점되어 연마하기 어려워지고, 6 배치째에서는 사실상 연마 불능이 되었다.

Claims

콜로이달 실리카 분산액과, 폴리카르복실산계 중합체, 산성 아미노산, 페놀류 및 글리코사미노글리칸으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 물질을 포함하고,
상기 콜로이달 실리카 농도가 20 내지 50 질량％이며, pH 9 내지 10.5인 것을 특징으로 하는 합성 석영 유리 기판용 연마제.
제1항에 있어서, 상기 폴리카르복실산계 중합체가 폴리아크릴산 중합체인 것을 특징으로 하는 합성 석영 유리 기판용 연마제.
제1항에 있어서, 상기 산성 아미노산이 아스파라긴산 또는 글루탐산인 것을 특징으로 하는 합성 석영 유리 기판용 연마제.
제1항에 있어서, 상기 페놀류가 카테콜, 레조르시놀, 히드로퀴논 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 합성 석영 유리 기판용 연마제.
제1항에 있어서, 상기 글리코사미노글리칸이 히알루론산인 것을 특징으로 하는 합성 석영 유리 기판용 연마제.
제1항에 있어서, 알칼리 금속 수산화물, 알칼리 토류 금속 수산화물, 염기성 염류, 아민류, 암모니아로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상에 의해 pH를 조정한 합성 석영 유리 기판용 연마제.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 합성 석영 유리 기판이 포토마스크용 합성 석영 기판인 것을 특징으로 하는 합성 석영 유리 기판용 연마제.
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