JP5942773B2 - ガラス基板の研磨方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ガラス基板の研磨方法に関する。より具体的には、EUV(Extreme Ultra Violet:極端紫外)光を用いたリソグラフィ(以下、「EUVL」と略する)の際に使用される反射型マスクや反射型ミラーの基材として使用される、TiO2を含有するシリカガラス(以下、本明細書では、TiO2−SiO2ガラスと記す)基板の研磨方法に関する。
従来から、半導体製造工程においては、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使用されている。近年、半導体集積回路の高集積化、高機能化に伴い、集積回路の微細化が進み、回路パターンをウェハ面上に正確に結像させるために、露光装置のフォトマスクに使用される光学基材用ガラス基板は高度の平坦性と平滑性が求められている。
さらに、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光を使用したリソグラフィ技術(すなわち、EUVL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の波長光の使用が検討されている。このEUVL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り、反射型マスクや反射型ミラーが用いられる(特許文献1参照)。
EUVLに用いられる反射型マスクは、(1)基材、(2)基材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。反射型ミラーの場合は、(1)基材、(2)基材上に形成された反射多層膜から基本的に構成される。
反射型マスクや反射型ミラーの製造に用いられる基材(EUVL光学基材)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で作製されたガラス基板の使用が検討されている。EUVL光学基材として使用されるガラス基板は、低熱膨張係数を有するガラスを、高精度に研磨、洗浄することによって製造される。
TiO2を含有するシリカガラス(以下、本明細書では、TiO2−SiO2ガラスと記す)ガラスは、石英ガラスよりも小さい熱膨張係数を有する超低熱膨張材料として知られ、またガラス中のTiO2含有量によって熱膨張係数を制御できるために、熱膨張係数が0に近いゼロ膨張ガラスが得られる。このため、TiO2−SiO2ガラスで作成されたガラス基板(TiO2−SiO2ガラス基板)をEUVL光学基材として使用することが検討されている。
一方、磁気記録媒体用基板や半導体用基板などを平滑度の高い表面に研磨する方法が、一般に知られている。
EUVL光学基材として使用されるガラス基板についても、特定の研磨スラリーと、研磨パッドと、を用いて機械研磨する方法が特許文献2に記載されている。EUVL光学基材用ガラス基板の研磨では、特許文献2に記載されているように、該基板の表面粗さが所定の要求を満たすように主表面を予備研磨した後、平坦度が所定の要求を満たすように、該主表面を仕上げ研磨するのが一般的である。
また、特許文献3にも、EUVLに適する光学素子を作製する目的で、研磨スラリーを用いてガラス基板を研磨する方法が開示されている。特許文献3に記載の方法では、酸化セリウムを含む研磨スラリーが好ましいとされている。
特許文献4に記載の発明では、凸系研磨剤と凹系研磨剤とを使い分けて研磨を行うことにより、表面形状が揃い、かつ高い平坦度を有するマスクブランクス用基板を得ることができる。特に、研磨パッドの経時変化に合わせて、凸系研磨剤から凹系研磨剤へ変更することによって、より高い平坦度を有するマスクブランクス用基板を安定して得ることができる、とされている。
特許文献4では、初期段階の使用においてワーク表面を凸状化するものを、ワークの表面初期形状が凸状となる凸系研磨剤とし、初期段階の使用においてワーク表面を凹状化するものを、ワークの表面初期形状が凹状となる凹系研磨剤としている。
特許文献4では、これら凸系研磨剤および凹系研磨剤を、研磨剤における研磨粒子の平均粒径の範囲で選定しており、凸系研磨剤の平均粒径は0.03〜0.9μmであり、凹系研磨剤の平均粒径は0.5〜3μmである、としている。
また、平均粒径が0.03〜0.9μmの研磨剤として、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化マンガン、コロイダルシリカ、ダイヤモンド、炭化珪素を挙げており、平均粒径が0.5〜3μmの研磨剤としては、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化マンガン、ダイヤモンド、炭化珪素を挙げている。
しかしながら、上述した凸系研磨剤および凹系研磨剤は、研磨剤の種類と、その平均粒径が重複しており、これらの研磨剤をどのような条件で使用した場合に、凸系研磨剤および凹系研磨剤として、それぞれ機能するのか不明である。
特表2003−505891号公報 特開2009−12164号公報 特開2008−201665号公報 特開2004−314293号公報
EUVL光学基材として使用されるTiO2−SiO2ガラス基板の予備研磨に酸化セリウムを含む研磨スラリー用いた機械研磨を適用した場合に、TiO2−SiO2ガラス基板の主面に部分的なうねりが生じる場合があることが明らかになった。
EUVL光学基材の主面の表面粗さの指標として、50μm〜10mmの範囲内にうねりのピッチをもつMSFR(Mid−Spatial Frequency Roughness)がある。EUVL光学基材として使用されるガラス基板は、予備研磨後の主面のMSFRが10nm以下であることが好ましい。
予備研磨後のTiO2−SiO2ガラス基板の主面にこのようなうねりが生じていると、該主面のMSFRを10nm以下とすることが困難になる。
本発明は、上記した問題点を解決するため、研磨後のTiO2−SiO2ガラス基板の主面のMSFRを10nm以下とすることができる研磨方法を提供することを目的とする。
上記した目的を達成するため、本願発明者は、鋭意検討した結果、TiO2−SiO2ガラス基板の予備研磨に酸化セリウムを含む研磨スラリーを用いた機械研磨を適用した場合に、研磨後のTiO2−SiO2ガラス基板の主面に生じるうねりが、TiO2−SiO2ガラス基板の部分的な組成差に起因すること、より具体的には、TiO2−SiO2ガラス基板にドーパントとして含まれるTiO2の濃度分布に起因することを見出した。
研磨後のTiO2−SiO2ガラス基板の主面に生じるうねりが、TiO2−SiO2ガラス基板におけるTiO2の濃度分布に起因する理由としては、以下の2点が挙げられる。
TiO2の濃度分布、および、該濃度分布に起因する応力は、TiO2−SiO2ガラス基板に硬さの分布を生じさせる。具体的には、TiO2の濃度が高い部位は、TiO2の濃度が高いこと、および、TiO2の濃度分布に起因する応力によりガラスが比較的柔らかくなる。一方、TiO2の濃度が低い部位は、TiO2の濃度が低いこと、および、TiO2の濃度分布に起因する応力により、ガラスが比較的硬くなる。
TiO2の濃度が高い部位は、TiO2の濃度が低い部位に比べてガラスが比較的柔らかいため、研磨がより進行する。この結果、研磨後のTiO2−SiO2ガラス基板の主面にうねりが生じる。図1(a),(b)は、これを模式的に示した図であり、図1(a)が研磨前の状態、図1(b)が研磨後の状態を示している。TiO2の濃度が低い部位を薄いグレートーン、TiO2の濃度が高い部位を濃いグレートーンで示している。図1(a),(b)の比較により、TiO2の濃度が高い部位で研磨がより進行して、TiO2−SiO2ガラス基板の主面にうねりが生じていることが確認できる。
また、TiO2の濃度分布は、TiO2−SiO2ガラス基板の主面において、ゼータ電位の分布も生じさせる。
後述する実施例に示すように、TiO2−SiO2ガラス基板の主面は、負のゼータ電位を有している。TiO2−SiO2ガラス基板の主面のうち、TiO2の濃度が高い部位は負のゼータ電位の絶対値が小さくなる。一方、TiO2−SiO2ガラス基板の主面のうち、TiO2の濃度が低い部位は負のゼータ電位の絶対値が大きくなる。すなわち、TiO2−SiO2ガラス基板の主面には、負のゼータ電位の絶対値の大小異なる部位が存在し、ゼータ電位の分布が生じている。
酸化セリウムを含む研磨スラリーを用いる場合、該酸化セリウムの分散剤として、クエン酸、ポリアクリル酸等のカルボン酸が通常用いられることがある。これらカルボン酸のカルボキシレート基の電位の影響により、研磨スラリーの電位は負になる。この点については、後述する実施例に示している。
機械研磨時には、TiO2−SiO2ガラス基板の主面が有する負のゼータ電位と、研磨スラリーが有する負のゼータ電位と、の間で電気的な反発力が生じるが、TiO2−SiO2ガラス基板の主面には、ゼータ電位の分布が生じているため、この電気的な反発力による影響にも分布が生じる。すなわち、TiO2の濃度が高い部位は、電気的な反発力による影響がTiO2の濃度が低い部位よりも小さいため、研磨スラリーに含まれる酸化セリウムがTiO2−SiO2ガラス基板の主面により密着した状態となり、研磨がより進行する。
また、上述したように、TiO2の濃度が高い部位は、TiO2の濃度が低い部位に比べてガラスが比較的柔らかいため、研磨がより進行する。
これらの結果、予備研磨後のTiO2−SiO2ガラス基板の主面にうねりが生じる。
図2(a),(b)は、これを模式的に示した図であり、図2(a)が研磨前の状態、図2(b)が研磨後の状態を示している。TiO2の濃度が低い部位を薄いグレートーン、TiO2の濃度が高い部位を濃いグレートーンで示している。図2(a)に示すように、TiO2の濃度が高い部位は、電気的な反発力による影響がTiO2の濃度が低い部位よりも小さいため、研磨スラリーに含まれる酸化セリウムがTiO2−SiO2ガラス基板の主面のより近い位置に存在する。図中、濃いグレートーンで示したTiO2の濃度が高い部位は、TiO2の濃度が低い部位に比べて、ガラスが比較的柔らかいため、研磨がより進行する。この結果、図2(b)に示すように、予備研磨後のTiO2−SiO2ガラス基板の主面にうねりが生じる。
本発明は、上述した知見に基づいてなされたものであり、酸化セリウムを主成分とする研磨スラリーを用いて、TiO2を含有するシリカガラス基板(TiO2−SiO2ガラス基板)の主面を機械研磨する方法であって、研磨スラリーのゼータ電位が負であり、かつ、ゼータ電位の絶対値が5mVよりも大きくなる条件で、TiO2−SiO2ガラス基板の主面を機械研磨する第1研磨工程、および、研磨スラリーのゼータ電位が正であり、かつ、ゼータ電位の絶対値が5mVよりも大きくなる条件で、TiO2−SiO2ガラス基板の主面を機械研磨する第2研磨工程を、この順に実施することを特徴とする、TiO2−SiO2ガラス基板の研磨方法を提供する。
本発明のTiO2−SiO2ガラス基板の研磨方法では、前記第1研磨工程において、研磨スラリーのpHが4以上の条件で実施することが好ましい。
本発明のTiO2−SiO2ガラス基板の研磨方法では、前記第2研磨工程において、研磨スラリーのpHが4以上の条件で実施することが好ましい。
本発明のTiO2−SiO2ガラス基板の研磨方法において、前記第1研磨工程、および、前記第2研磨工程で、アスカーC硬度が70以下の研磨パッドを使用することが好ましい。
本発明のTiO2−SiO2ガラス基板の研磨方法において、前記第2研磨工程での研磨量を100nm以上とすることが好ましい。
本発明の研磨方法によれば、TiO2の濃度分布に起因する、TiO2−SiO2ガラス基板の主面に生じるうねりを軽減することができる。本発明の研磨方法によれば、研磨後のTiO2−SiO2ガラス基板の主面のMSFRを10nm以下とすることができる。このため、EUVL光学基材として使用されるTiO2−SiO2ガラス基板の予備研磨方法として好適である。
図1(a),(b)は、TiO2の濃度分布に起因する、TiO2−SiO2ガラス基板の主面に生じるうねりを説明するための模式図であり、図1(a)が研磨前の状態、図1(b)が研磨後の状態を示している。 図2(a),(b)は、TiO2の濃度分布に起因する、TiO2−SiO2ガラス基板の主面に生じるうねりを説明するための模式図であり、図2(a)が研磨時の状態、図2(b)が研磨後の状態を示している。また、図2(a),(b)は、本発明の研磨方法の第1研磨工程でのTiO2−SiO2ガラス基板の状態を説明するための模式図であり、図2(a)が研磨時の状態、図2(b)が研磨後の状態を示している。 図3(a),(b)は、本発明の研磨方法の第2研磨工程でのTiO2−SiO2ガラス基板の状態を説明するための模式図であり、図3(a)が研磨時の状態、図3(b)が研磨後の状態を示している。 図4は、TiO2の濃度が異なるTiO2−SiO2ガラスについて、pHとゼータ電位との関係をプロットしたグラフである。
以下、図面を参照して、本発明のTiO2−SiO2ガラス基板の研磨方法について説明する。
本発明の研磨方法では、TiO2−SiO2ガラス基板の主面を、研磨スラリーと、研磨パッドと、を用いて機械研磨する。
研磨スラリーとは、研磨粒子と、該研磨粒子の分散媒体と、を含む流体である。したがって、研磨粒子が研磨スラリーの主成分である。本発明では、研磨粒子として、酸化セリウムを用いる。その理由は、TiO2−SiO2ガラス基板の研磨レートが高い、研磨面の表面粗さが低くなる、研磨面にスクラッチが発生しにくい等である。
一方、研磨スラリーの分散媒体としては、水、有機溶剤が挙げられ、水が好ましい。
本発明の研磨方法では、酸化セリウムのゼータ電位が負であり、かつ、ゼータ電位の絶対値が5mVよりも大きくなる条件で、TiO2−SiO2ガラス基板の主面を機械研磨する第1研磨工程、および、酸化セリウムのゼータ電位が正であり、かつ、ゼータ電位の絶対値が5mVよりも大きくなる条件で、TiO2−SiO2ガラス基板の主面を機械研磨する第2研磨工程を、この順に実施する。
図2(a),(b)は、本発明の研磨方法の第1研磨工程でのTiO2−SiO2ガラス基板の状態を説明するための模式図であり、図2(a)が研磨時の状態、図2(b)が研磨後の状態を示している。
上述したように、TiO2−SiO2ガラス基板の主面は、負のゼータ電位を有しているが、該主面におけるTiO2の濃度分布に応じて、ゼータ電位の絶対値が高い部位と、ゼータ電位の絶対値の低い部位と、が存在する。具体的には、TiO2の濃度が高い部位は、TiO2の濃度が低い部位に比べてゼータ電位の絶対値が低い。
本発明の研磨方法の第1研磨工程では、負のゼータ電位を有する研磨スラリーを使用するため、TiO2−SiO2ガラス基板の主面が有する負のゼータ電位と、研磨スラリーが有する負のゼータ電位と、の間に電気的な反発力が生じる。図2(a)に示すように、TiO2の濃度が高い部位は、この電気的な反発力による影響が、TiO2の濃度が低い部位よりも小さいため、研磨スラリーに含まれる酸化セリウムが、TiO2−SiO2ガラス基板の主面のより近い位置に存在する。図中、濃いグレートーンで示したTiO2の濃度が高い部位は、TiO2の濃度が高いこと、および、TiO2の濃度分布に起因する応力により、比較的柔らかいため、研磨がより進行する。
この結果、研磨がより進行して、図2(b)に示すように、TiO2−SiO2ガラス基板の主面にうねりが生じる。
なお、本発明の方法を用いて主面を研磨するTiO2−SiO2ガラス基板は、TiO2の濃度が1〜12質量%であることが好ましい。
図3(a),(b)は、本発明の研磨方法の第2研磨工程でのTiO2−SiO2ガラス基板の状態を説明するための模式図であり、図3(a)が研磨時の状態、図3(b)が研磨後の状態を示している。
本発明の研磨方法の第2研磨工程では、正のゼータ電位を有する研磨スラリーを使用するため、TiO2−SiO2ガラス基板の主面が有する負のゼータ電位と、研磨スラリーが有する正のゼータ電位と、の間に電気的な吸引力が生じる。図3(a)に示すように、TiO2の濃度が低い部位は、この電気的な吸引力による影響が、TiO2の濃度が高い部位よりも大きいため、研磨スラリーに含まれる酸化セリウムが、TiO2−SiO2ガラス基板の主面のより近い位置に存在する。図中、薄いグレートーンで示したTiO2の濃度が低い部位は、TiO2の濃度が低いこと、および、TiO2の濃度分布に起因する応力により、比較的硬いため、研磨が進行しにくい。
この結果、研磨が均一に進行して、図3(b)に示すように、図3(a)でTiO2−SiO2ガラス基板の主面に生じていたうねりが除去される。これにより、研磨後のTiO2−SiO2ガラス基板の主面のMSFRを10nm以下となる。
本発明の研磨方法の第1研磨工程および第2研磨工程において、研磨スラリーのゼータ電位の絶対値が5mVよりも大きくなる条件(但し、前者はゼータ電位が負であり、後者はゼータ電位が正である。)で、TiO2−SiO2ガラス基板の主面を機械研磨するのは、上述した電気的な反発力による作用(第1研磨工程)、および、電気的な吸引力による作用(第2研磨工程)が好ましく発揮されて、研磨後のTiO2−SiO2ガラス基板の主面のMSFRを10nm以下となるからである。
なお、第1研磨工程において、酸化セリウムのゼータ電位が負であり、かつ、ゼータ電位の絶対値が5mVよりも大きくなる条件で、TiO2−SiO2ガラス基板の主面を機械研磨するのは、第1研磨工程終了時において、TiO2−SiO2ガラス基板の主面を凹形状にするためである。ここで、主面が凹形状とは、該主面の中心付近において、ガラス基板の厚さが小さく、該主面の外周付近において、ガラス基板の厚さが大きい状態をいう。
第1研磨工程終了時において、TiO2−SiO2ガラス基板の主面が凹形状になるのは、該主面のうち外周付近は、TiO2−SiO2ガラス基板の主面が有する負のゼータ電位と、研磨スラリーが有する負のゼータ電位と、の電気的な反発力の作用が、該主面の中心付近に比べて大きく影響し、該主面の外周付近における研磨量が中心付近に比べて小さくなるからである。
第2研磨工程では、酸化セリウムのゼータ電位が正であり、かつ、ゼータ電位の絶対値が5mVよりも大きくなる条件で、TiO2−SiO2ガラス基板の主面を機械研磨することにより、TiO2−SiO2ガラス基板の主面が凸形状へと変化する。ここで、主面が凸形状とは、該主面の中心付近において、ガラス基板の厚さが大きく、該主面の外周付近において、ガラス基板の厚さが小さい状態をいう。
第2研磨工程により、TiO2−SiO2ガラス基板の主面が凸形状へと変化するのは、該主面のうち外周付近は、TiO2−SiO2ガラス基板の主面が有する負のゼータ電位と、研磨スラリーが有する正のゼータ電位と、の電気的な吸引力の作用が、該主面の中心付近に比べて大きく影響し、該主面の外周付近における研磨量が中心付近に比べて大きくなるからである。
第1研磨工程終了時において、TiO2−SiO2ガラス基板の主面が凹形状にしておくことで、第2研磨工程において、TiO2−SiO2ガラス基板の主面が凸形状へと変化し、第2研磨工程終了時において、TiO2−SiO2ガラス基板の主面が平坦な形状となり、該主面の平坦度が向上する。
本発明の研磨方法の第1研磨工程と第2研磨工程の各工程において、研磨スラリーのゼータ電位の絶対値が、10mVよりも大きくなる条件であることが好ましく、15mVよりも大きくなる条件であることがさらに好ましい。
本発明の研磨方法の第1研磨工程において、研磨スラリーのゼータ電位が負であり、かつ、ゼータ電位の絶対値が5mVよりも大きくなる条件で、TiO2−SiO2ガラス基板の主面を機械研磨するには、後述する実施例に示すように、酸化セリウムの分散剤として、クエン酸、ポリアクリル酸等のカルボン酸を含有する研磨スラリーを使用すればよい。また、酸化セリウムの分散剤として、カルボン酸を含有しない研磨スラリーを使用する場合も、後述する実施例に示すように、研磨スラリーのpHを調整することで、研磨スラリーのゼータ電位が負であり、かつ、ゼータ電位の絶対値が5mVよりも大きくなる条件で、TiO2−SiO2ガラス基板の主面を機械研磨することが可能である。
なお、研磨スラリーのpHの調整は、酸やアルカリを用いて調整できる。
研磨スラリーのpHを酸性(pH<7)に調整するには、無機酸及び/又は有機酸を用いることができる。例えば、無機酸としては、硝酸、硫酸、塩酸、過塩素酸、リン酸などが挙げられ、硝酸が好ましい。有機酸としては、シュウ酸、クエン酸などが挙げられる。
研磨スラリーのpHをアルカリ性(pH>7)に調整するには、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液、アンモニア水、炭酸水素ナトリウム水溶液などのアルカリ性水溶液を使用すればよい。
また、pHが中性(pH=7)の研磨スラリーを使用する場合、粉末の状態の酸化セリウムを、分散媒体となる純水に投入し、分散剤を添加することなしに撹拌して得られる研磨スラリーをそのまま使用すればよい。
本発明の研磨方法の第2研磨工程において、研磨スラリーのゼータ電位が正であり、かつ、ゼータ電位の絶対値が5mVよりも大きくなる条件で、TiO2−SiO2ガラス基板の主面を機械研磨するには、後述する実施例に示すように、酸化セリウムの分散剤を含有しない研磨スラリーを使用し、かつ、研磨スラリーのpHを調整すればよい。
但し、後述する実施例に示すように、研磨スラリーのpHを、極端に酸性側にすると、TiO2−SiO2ガラス基板の主面が正のゼータ電位を有する状態となり、上述した本発明の研磨方法による作用、すなわち、第1研磨工程および第2研磨工程をこの順に実施することで、TiO2−SiO2ガラス基板の主面に生じていたうねりが除去されて、研磨後のTiO2−SiO2ガラス基板の主面のMSFRを10nm以下となる作用を発揮できなくなる。
このため、第1研磨工程および第2研磨工程は、研磨スラリーのpHが4以上となる条件で実施することが好ましい。研磨スラリーのpHが4以上であれば、機械研磨実施時において、TiO2−SiO2ガラス基板の主面のゼータ電位が常に負になるため、上述した本発明の研磨方法による作用が好ましく発揮される。
以下、本発明の研磨方法についてさらに記載する。
本発明の研磨方法の第1研磨工程および第2研磨工程で使用する研磨スラリーは、平均粒子径が10〜5000nmの酸化セリウムを含有することが好ましい。平均粒子径が、10nm以上の酸化セリウムを使用することで、TiO2−SiO2ガラス基板の主面の研磨効率を向上させることが可能になる。一方、平均粒子径が、5000nm以下の酸化セリウムを使用することで、研磨後のTiO2−SiO2ガラス基板の主面の表面粗さを低減することが可能になる。
本発明の研磨方法の第1研磨工程および第2研磨工程で使用する研磨スラリーは、平均粒子径が100〜3000nmの酸化セリウムを含有することがより好ましく、平均粒子径が500〜2000nmの酸化セリウムを含有することがさらに好ましい。
本発明の研磨方法の第1研磨工程および第2研磨工程で使用する研磨スラリーは、酸化セリウムを1〜50質量%含有することが好ましい。研磨スラリーにおける酸化セリウムの含有率が、1質量%以上である場合には、TiO2−SiO2ガラス基板の主面の研磨効率を向上させることが可能になる。一方、研磨スラリーにおける酸化セリウムの含有率が、50質量%以下である場合には、研磨後のTiO2−SiO2ガラス基板の洗浄の効率を向上させることが可能になる。研磨スラリーにおける酸化セリウムの含有率は、5〜40質量%であることがより好ましく、10〜30質量%であることがさらに好ましい。
なお、研磨後のTiO2−SiO2ガラス基板の洗浄は、洗浄液として、硝酸、硫酸、塩酸、リン酸等の無機酸を用いて実施すればよい。
本発明の本発明の研磨方法の第1研磨工程および第2研磨工程で使用する研磨パッドとしては、不織布などの基布に、ポリウレタン樹脂を含浸させ、湿式凝固処理を行って得られたポリウレタン樹脂発泡層を有する研磨パッドなどが挙げられる。研磨パッドとしては、スウェード系研磨パッドが好ましい。
スウェード系研磨パッドにおけるナップ層の厚さは0.3〜1.0mm程度が実用上で好ましい。また、スウェード系研磨パッドとしては、適度の圧縮弾性率を有する軟質の樹脂発泡体が好ましく使用でき、具体的には例えばエーテル系、エステル系、カーボネート系などの樹脂発泡体が挙げられる。
また、研磨パッドとしては、アスカーC硬度が70以下のものを使用することが、研磨時におけるTiO2−SiO2ガラス基板の主面にキズが生じるのを防止できることから好ましい。研磨パッドのアスカーC硬度は、65以下であることがより好ましく、60以下であることがさらに好ましい。
本発明の研磨方法の第1研磨工程および第2研磨工程において、研磨パッドによるTiO2−SiO2ガラス基板の主面への研磨荷重を0.1〜12kPaとすることが好ましい。研磨荷重が0.1kPa未満では、研磨パッドの荷重制御が困難になるとともに、研磨効果が実質的に得られなくなるおそれがある。また、12kPaより大きい研磨荷重では、研磨面の表面性状が悪化する。研磨荷重は2〜10kPaがより好ましく、5〜8kPaがさらに好ましい。
本発明の研磨方法の第1研磨工程および第2研磨工程における研磨量は、研磨後のTiO2−SiO2ガラス基板の主面の表面性状に関する要求に応じて適宜選択される。
上述したように、第2研磨工程は、第1研磨工程によりTiO2−SiO2ガラス基板の主面に発生したうねりの除去を目的とする。したがって、このうねりの除去が可能な研磨量であればよいことになる。第1研磨工程によりTiO2−SiO2ガラス基板の主面に発生するうねりの高低差は、第1研磨工程での研磨条件によらず、数十nm程度である。第2研磨工程における研磨量を100nm以上とすれば、第1研磨工程によりTiO2−SiO2ガラス基板の主面に発生したうねりの除去が可能である。
また、本発明では、研磨スラリーのゼータ電位が負となる条件で実施する機械研磨と、研磨スラリーのゼータ電位が正となる条件で実施する機械研磨と、を明確に区別するために、第1研磨工程、および、第2研磨工程という表現を用いており、機械研磨の回数は、各々1回ずつの実施には限定されない。したがって、第1研磨工程として、研磨スラリーのゼータ電位が負となる条件で、2回以上の機械研磨を実施してもよく、第2研磨工程として、研磨スラリーのゼータ電位が正となる条件で、2回以上の機械研磨を実施してもよい。但し、この場合であっても、第1研磨工程として実施する全ての機械研磨を実施した後に、第2の研磨工程として実施する機械研磨を実施する必要がある。
以下に、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。
[実施例1]
本実施例では、TiO2−SiO2ガラス基板の主面を以下の手順で機械研磨した。
研磨には両面ポリッシュ装置を使用した。第1研磨工程では、研磨スラリーとして、酸化セリウムからなる研磨粒子(三井金属鉱業株式会社製、ミレーク801A(商品名)、平均粒子径1.9nm)を、分散剤(ユシロ化学工業株式会社製、ユシルーブDSP−20(商品名))とともに、分散媒体となる純水に投入し、pHを7に調整したものを使用した。研磨スラリーにおける酸化セリウムの含有率は20質量%であった。この研磨スラリーのゼータ電位を、大塚電子株式会社製ゼータ電位測定システムELSZ−1により測定したところ−40mVであった。
この研磨スラリーと、アスカーC硬度が70以下の研磨パッド(株式会社FILWEL製、N7512(商品名)を用いて、研磨量が6μmとなるように機械研磨した。
研磨後のTiO2−SiO2ガラス基板の主面のMSFRを、ZYGO社製走査型白色干渉表面形状測定機NewViewにより測定したところ34nmであった。
第2研磨工程では、研磨スラリーとして、酸化セリウムからなる研磨粒子(三井金属鉱業株式会社製、ミレーク801A(商品名)、平均粒子径1.9nm)を、分散剤を添加することなしに、分散媒体となる純水に投入し、pHを6に調整したものを使用した。研磨スラリーにおける酸化セリウムの含有率は20質量%であった。この研磨スラリーのゼータ電位を測定したところ+25mVであった。
この研磨スラリーと、アスカーC硬度が70以下の研磨パッド(株式会社FILWEL製、N7512(商品名)を用いて、研磨量が6μmとなるように機械研磨した。
研磨後のTiO2−SiO2ガラス基板の主面のMSFRを測定したところ8nmであった。
また、TiO2濃度が異なるTiO2−SiO2ガラスについて、該TiO2−SiO2ガラスを浸漬した水中のpHと、ゼータ電位と、の関係を調べた。なお、pHの調整には塩酸と水酸化ナトリウム水溶液を使用した。図4はその結果を示したグラフである。
[比較例1]
第1研磨工程と第2研磨工程の順序を逆にした以外は、実施例1と同様の手順を実施した。研磨後のTiO2−SiO2ガラス基板の主面のMSFRを測定したところ34nmであった。
[比較例2]
実施例1の第1研磨工程のみを実施した。研磨後のTiO2−SiO2ガラス基板の主面のMSFRを測定したところ34nmであった。

Claims (5)

  1. 酸化セリウムを主成分とする研磨スラリーを用いて、TiO2を含有するシリカガラス基板(TiO2−SiO2ガラス基板)の主面を機械研磨する方法であって、研磨スラリーのゼータ電位が負であり、かつ、ゼータ電位の絶対値が5mVよりも大きくなる条件で、TiO2−SiO2ガラス基板の主面を機械研磨する第1研磨工程、および、研磨スラリーのゼータ電位が正であり、かつ、ゼータ電位の絶対値が5mVよりも大きくなる条件で、TiO2−SiO2ガラス基板の主面を機械研磨する第2研磨工程を、この順に実施することを特徴とする、TiO2−SiO2ガラス基板の研磨方法。
  2. 前記第1研磨工程において、研磨スラリーのpHが4以上の条件で実施する、請求項1に記載のTiO2−SiO2ガラス基板の研磨方法。
  3. 前記第2研磨工程において、研磨スラリーのpHが4以上の条件で実施する、請求項1または2に記載のTiO2−SiO2ガラス基板の研磨方法。
  4. 前記第1研磨工程、および、前記第2研磨工程で、アスカーC硬度が70以下の研磨パッドを使用する、請求項1〜3のいずれかに記載のTiO2−SiO2ガラス基板の研磨方法。
  5. 前記第2研磨工程での研磨量を100nm以上とする、請求項1〜4のいずれかに記載のTiO2−SiO2ガラス基板の研磨方法。
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