JP4616061B2 - Square substrate polishing guide ring, polishing head, and method for polishing a rectangular substrate - Google Patents
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Description
本発明は、フォトマスク基板、液晶基板等の角型基板を研磨する際、基板の周辺部の過剰な研磨を防ぐために使用されるガイドリングに関する。 The present invention relates to a guide ring used for preventing excessive polishing of a peripheral portion of a substrate when a square substrate such as a photomask substrate or a liquid crystal substrate is polished.
近年、DRAM等の集積回路の高集積化に伴い、回路設計のパターンルールの微細化の要求が年々高くなってきている。それに伴い、光リソグラフィー工程に使用する光源の使用波長は、i線、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザーと、より短波長のものを使用する方向にシフトしてきている。 In recent years, with the high integration of integrated circuits such as DRAM, the demand for miniaturization of pattern rules for circuit design has been increasing year by year. Along with this, the wavelength used for the light source used in the photolithography process has shifted to the direction of using i-line, KrF excimer laser, ArF excimer laser, and shorter wavelengths.
露光波長の短波長化は、限界解像度が向上する反面、焦点深度が浅くなるため、焦点深度を浅くしてしまう他の要因を除去することが重要な課題となってきている。リソグラフィー工程で使用するフォトマスクにおける基板の平坦度が低いと、マスクパターンとレンズとの距離がマスクパターンの位置により異なってしまうことになり、結果として焦点深度を浅くしてしまうことになる。そこでフォトマスクの材料となるフォトマスク基板においては、より高い平坦度が求められるようになってきており、例えば、152mm×152mmのフォトマスクにおいて、平坦度が0.5μm以下、更には0.3μm以下が望まれるようになってきている。 While shortening the exposure wavelength improves the critical resolution, the depth of focus becomes shallower, so it has become an important issue to remove other factors that make the depth of focus shallower. If the flatness of the substrate in the photomask used in the lithography process is low, the distance between the mask pattern and the lens varies depending on the position of the mask pattern, resulting in a shallow depth of focus. Therefore, higher flatness has been required for a photomask substrate as a photomask material. For example, in a 152 mm × 152 mm photomask, the flatness is 0.5 μm or less, and further 0.3 μm. The following are becoming desirable:
フォトマスク基板には、主に合成石英ガラス基板が使用されている。このようなフォトマスク基板を製造する場合、通常、原料となるガラスインゴットを形成した後、熱溶融させて角型に成形し、これをスライスして基板状にする。そして、粗研磨から精密な研磨へと精度をあげるため数回の研磨を行うことで平坦なフォトマスク基板を得ることができる。
このようなフォトマスク基板の製造において基板の研磨を行う場合、複数枚の基板を両面研磨装置にて研磨する方法がある。複数枚の基板の両面を同時に研磨すれば、量産の点で有利である。また、主に使用される透過型マスクでは、露光光を十分透過させるために、フォトマスク基板の両面にスクラッチ等の欠陥のないことが要求されており、両面研磨はスクラッチ対策にも有効である。
As the photomask substrate, a synthetic quartz glass substrate is mainly used. When manufacturing such a photomask substrate, normally, after forming a glass ingot as a raw material, it is melted by heat and formed into a square shape, which is sliced into a substrate shape. A flat photomask substrate can be obtained by performing polishing several times in order to increase the accuracy from rough polishing to precise polishing.
When polishing a substrate in manufacturing such a photomask substrate, there is a method of polishing a plurality of substrates with a double-side polishing apparatus. Polishing both surfaces of a plurality of substrates simultaneously is advantageous in terms of mass production. In addition, the transmissive mask mainly used is required to be free from defects such as scratches on both sides of the photomask substrate in order to sufficiently transmit the exposure light, and double-side polishing is also effective as a countermeasure against scratches. .
一般的な両面研磨装置では、マスク基板の対称性が崩れるのを抑制すべく、マスク基板が研磨定盤上を自転しつつ公転しながら研磨されるように設計されている。しかし、基板の定盤に対する相対速度は回転中心から最も遠い基板の角部で最も速く、中央部で最も遅くなるため、基板角部において過剰な研磨が生じやすい。そこで、マスク基板の対称性を崩さず、かつ、基板中央部と角部における研磨の度合いを均一にするには研磨条件を工夫する必要がある。
例えば、粒径の異なる研磨剤を混合して研磨を行うことで平坦度の高い基板に仕上げる方法が提案されている(特許文献1参照)。また、最初に両面研磨装置により基板の中央部が早く研磨される条件で凹型の基板を作った後、片面研磨装置で周辺部がより早く研磨される条件で研磨を行なうことで平坦度の高い基板を得る方法が提案されている(特許文献2参照)。
A general double-side polishing apparatus is designed so that the mask substrate is polished while revolving while rotating on the polishing surface plate in order to prevent the symmetry of the mask substrate from being lost. However, since the relative speed of the substrate with respect to the surface plate is fastest at the corner of the substrate farthest from the center of rotation and slowest at the center, excessive polishing tends to occur at the corner of the substrate. Therefore, it is necessary to devise polishing conditions in order to maintain the symmetry of the mask substrate and to make the degree of polishing uniform at the center and corners of the substrate.
For example, a method of finishing a substrate with high flatness by mixing abrasives having different particle sizes and performing polishing has been proposed (see Patent Document 1). Also, after making a concave substrate under the condition that the central part of the substrate is polished quickly by the double-side polishing apparatus, the flatness is high by polishing under the condition that the peripheral part is polished faster by the single-side polishing apparatus. A method for obtaining a substrate has been proposed (see Patent Document 2).
片面研磨装置は研磨布と基板の間に働く圧力をより均一に制御することができるため、特に仕上げの研磨ではそれを用いるのが一般的である。図7は、一般的な片面研磨装置21の構成を概略的に示している。フォトマスク基板27を研磨ヘッド26で吸着保持し、研磨布25が貼り付けられた定盤24と研磨ヘッド26をそれぞれ所定の方向に回転させる。研磨布25に対し、研磨剤供給ノズル23から研磨剤22を供給するとともに基板27を押圧することにより研磨が行われる。
しかし、フォトマスク基板に対してより高い平坦度が要求される場合、片面研磨装置を用いて研磨を行っても、面全体にわたって平坦度が高い基板を得ることは極めて困難であり、特に角部が過研磨されるという問題が起こりやすい。
Since the single-side polishing apparatus can more uniformly control the pressure acting between the polishing cloth and the substrate, it is generally used particularly in finishing polishing. FIG. 7 schematically shows a configuration of a general single-
However, when higher flatness is required for the photomask substrate, it is extremely difficult to obtain a substrate having high flatness over the entire surface even if polishing is performed using a single-side polishing apparatus. The problem of overpolishing is likely to occur.
そこで、上記のような片面研磨装置21を用いてフォトマスク基板の研磨を行う場合、図8に示したようなガイドリング30と呼ばれる環状の治具を用いて研磨を行う方法がある。研磨ヘッドに設けたガイドリング30内にフォトマスク基板27を収容した状態で保持し、研磨布に対して所定の圧力で押圧する。ガイドリング30により基板27の周囲の研磨布が押圧されることで、基板27の周辺部の過剰な研磨を抑制する効果が得られる。
Therefore, when the photomask substrate is polished using the single-
しかし、ガイドリング30を用いてフォトマスク基板27の研磨を行っても、基板27の角部は回転中心からの距離が最も遠いため、研磨布との相対速度が大きく、また、よりフレッシュな研磨剤の供給を受け易いため、角部において過研磨が生じ易い。
また、対象性が崩れた形のフォトマスク基板から良好な平坦度を持つ基板を得ようとする場合、図8のような一般的なガイドリング30を用いても平坦度を修正する効果が得られないという問題がある。
However, even when the
In addition, when trying to obtain a substrate having good flatness from a photomask substrate having a distorted target, the effect of correcting the flatness can be obtained even by using a
一方、ガイドリングをいくつかの部分に分割し、各部分の押圧を独立して制御する方法が提案されている(特許文献3、4参照)。例えば、図9に示したように8分割したガイドリング40において、基板の角部に対応する段片41,43,45,47では、基板の辺の部分に対応する段片42,44,46,48よりも押圧を強く設定して研磨を行う。このようにガイドリング40の各段片41〜48の押圧を個々に制御して研磨を行うことで、基板の辺の部分と角部との研磨速度の差を小さくすることが可能となるとしている。
On the other hand, a method of dividing the guide ring into several parts and independently controlling the pressing of each part has been proposed (see
また、高い平坦度を有するマスク基板に仕上げる手段として、基板に対し、複数の加圧体により個々に独立して圧力制御する方法も提案されている(特許文献5参照)。
しかし、これらの方法による制御は技術的に非常に難しく、これらの方法により基板の研磨を行っても必ずしも高い平坦度が達成されない場合があった。
In addition, as a means for finishing a mask substrate having high flatness, a method has been proposed in which pressure control is independently performed on a substrate by a plurality of pressure bodies (see Patent Document 5).
However, control by these methods is technically very difficult, and high flatness may not always be achieved even when the substrate is polished by these methods.
上記問題に鑑み、本発明は、フォトマスク基板等の角型基板を研磨する際、容易にかつ確実に高い平坦度を有する角型基板に仕上げることができるガイドリングを提供することを主な目的とする。 In view of the above problems, the present invention mainly provides a guide ring that can be easily and reliably finished into a square substrate having high flatness when polishing a square substrate such as a photomask substrate. And
上記目的を達成するため、本発明によれば、角型基板を研磨布に対して押圧しながら研磨する際に、前記基板の周囲で前記研磨布を押圧することにより基板の周辺部の過剰な研磨を防ぐためのガイドリングであって、前記基板を収容する収容部を有し、少なくとも前記研磨布と接する側の面において、前記収容部の角型基板の周辺部の研磨速度を高くし、研磨を促進したい部分に対応する位置に前記基板の厚さ方向に貫通するように形成された基板とのクリアランスが他の部分よりも大きくなる部分が形成されていることを特徴とする角型基板研磨用ガイドリングが提供される(請求項1)。
In order to achieve the above object, according to the present invention, when polishing while pressing a square substrate against a polishing cloth, the polishing cloth is pressed around the substrate so that the peripheral portion of the substrate is excessive. A guide ring for preventing polishing, having a housing portion for housing the substrate, at least on the surface in contact with the polishing cloth, increasing the polishing rate of the peripheral portion of the square substrate of the housing portion , A square shape characterized in that a portion having a clearance larger than that of the other portion is formed at a position corresponding to a portion where polishing is desired to be accelerated so as to penetrate in the thickness direction of the substrate. A guide ring for polishing a substrate is provided (claim 1).
このような角型基板研磨用ガイドリングであれば、大きなクリアランスが形成されている部分では、クリアランスの小さい他の部分に比べ、研磨布の沈み込みが小さくなり、相対的に研磨布による弾性力を強く受けるので、研磨効率が高くなる。従って、このガイドリングを用いれば、複雑な押圧機構を持たない場合にも選択的な研磨が可能となり、基板の角部と辺の部分を同程度に研磨したり、対称性が崩れた基板の平坦度を修正し、容易にかつ確実に高い平坦度及び対称性を有する角型基板に仕上げることができる。 With such a square substrate polishing guide ring, in a portion where a large clearance is formed, the sinking of the polishing cloth is smaller than in other portions where the clearance is small, and the elastic force of the polishing cloth is relatively high. Polishing efficiency is increased. Therefore, when this guide ring is used, selective polishing is possible even without a complicated pressing mechanism, and the corners and sides of the substrate are polished to the same extent, or the symmetry of the substrate is lost. The flatness can be corrected, and a square substrate having high flatness and symmetry can be easily and surely finished.
前記収容部が、四角形状の角型基板を収容するものとすることができる(請求項2)。
高い平坦度が要求されるフォトマスク基板は一般的に四角形であるため、上記のようなガイドリングを好適に使用することができる。
The housing portion may house a square prismatic substrate (claim 2).
Since a photomask substrate requiring high flatness is generally rectangular, the guide ring as described above can be preferably used.
また、前記収容部に収容される角型基板の少なくとも1つの辺に対応する位置に(請求項3)、好ましくは、各辺に対応する位置に、該基板の角部に対応する位置よりもクリアランスが大きくなる部分が形成されている角型基板用ガイドリングとすることができる(請求項4)。
角型基板は辺の部分よりも角部が過剰に研磨され易いが、基板の辺の部分に対応する位置に大きなクリアランスが形成されているガイドリングを用いれば、対応する基板の辺の部分における研磨が促進され、角部と辺の部分をほぼ同じ研磨速度で研磨することが可能となる。
Further, at a position corresponding to at least one side of the square substrate accommodated in the accommodating portion (Claim 3), preferably at a position corresponding to each side than a position corresponding to the corner portion of the substrate. It can be set as the guide ring for square substrates in which the part where a clearance becomes large is formed (Claim 4).
A square substrate is more easily polished at the corner than at the side, but if a guide ring having a large clearance formed at a position corresponding to the side of the substrate is used, Polishing is promoted, and the corner and side portions can be polished at substantially the same polishing rate.
また、本発明では、角型基板を保持し、該基板を研磨布に押圧して研磨するための研磨ヘッドであって、少なくとも、前記基板を吸着保持するための基板保持手段と、前記基板を研磨布に押圧するための基板押圧手段と、前記本発明に係るガイドリングとを具備することを特徴とする角型基板用研磨ヘッドが提供される(請求項5)。 Further, in the present invention, a polishing head for holding a square substrate and pressing the substrate against a polishing cloth for polishing, comprising at least a substrate holding means for sucking and holding the substrate, and the substrate A square substrate polishing head comprising a substrate pressing means for pressing against a polishing cloth and the guide ring according to the present invention is provided.
本発明に係るガイドリングを備えた研磨ヘッドであれば、研磨中、ガイドリングと基板との間に大きなクリアランスが形成されている部分では研磨布の沈み込みが小さくなり、対応する基板の周辺部の研磨を促進することができるものとなる。従って、この研磨ヘッドを用いれば、複雑な押圧機構を持たない場合にも位置選択的な研磨が可能となり、容易にかつ確実に高い平坦度及び対称性を有する角型基板に仕上げることができる。 In the polishing head having the guide ring according to the present invention, during polishing, the sinking of the polishing cloth is reduced at a portion where a large clearance is formed between the guide ring and the substrate, and the peripheral portion of the corresponding substrate. It is possible to promote polishing of the substrate. Therefore, if this polishing head is used, position-selective polishing can be performed even without a complicated pressing mechanism, and a square substrate having high flatness and symmetry can be easily and surely finished.
この場合、前記ガイドリングの収容部と基板とのクリアランスが大きくなる部分に研磨剤を供給するためのクリアランス部研磨剤供給機構をさらに備えたものとすることができる(請求項6)。
クリアランスが大きくなる部分に研磨剤を供給する機構をさらに備えていれば、基板の対応する部分における研磨が一層促進され、より効率的に高い平坦度及び対称性を有する角型基板に仕上げることができる。
In this case, a clearance part abrasive supply mechanism for supplying the abrasive to a part where the clearance between the guide ring accommodating part and the substrate is increased can be further provided.
If a mechanism for supplying an abrasive to a portion where the clearance is increased is further provided, polishing in a corresponding portion of the substrate is further promoted, and a square substrate having higher flatness and symmetry can be more efficiently finished. it can.
さらに本発明によれば、角型基板を保持し、研磨布に対して研磨剤を供給するとともに、該研磨布に前記基板を押圧しながら研磨する方法において、前記本発明に係るガイドリングを用い、該ガイドリングの収容部に前記角型基板を収容して研磨を行うことを特徴とする角型基板の研磨方法が提供される(請求項7)。 Furthermore, according to the present invention, the guide ring according to the present invention is used in a method of holding a square substrate, supplying an abrasive to the polishing cloth, and polishing while pressing the substrate against the polishing cloth. A polishing method for a rectangular substrate is provided in which the rectangular substrate is accommodated in the accommodating portion of the guide ring to perform polishing (Claim 7).
すなわち、本発明に係るガイドリングを用いて角型基板の研磨を行えば、基板とガイドリングとの間に形成されている大きなクリアランスの部分では研磨布の沈み込みが小さくなり、研磨が促進されることになる。従って、この方法によれば、複雑な押圧機構を用いることなく、容易にかつ確実に高い平坦度及び対称性を有する角型基板に仕上げることができる。 That is, when the square substrate is polished using the guide ring according to the present invention, the sinking of the polishing cloth is reduced at the portion of the large clearance formed between the substrate and the guide ring, and the polishing is promoted. Will be. Therefore, according to this method, a square substrate having high flatness and symmetry can be easily and reliably finished without using a complicated pressing mechanism.
前記ガイドリングの収容部と基板とのクリアランスが大きくなる部分に研磨剤を供給してもよい(請求項8)。
クリアランスが大きくなる部分に研磨剤を供給しながら研磨を行えば、基板の対応する部分における研磨が一層促進され、高い平坦度及び対称性を有する角型基板をより効率的に得ることができる。
The abrasive may be supplied to a portion where the clearance between the guide ring housing and the substrate is increased.
If polishing is performed while supplying an abrasive to a portion where the clearance is increased, polishing at a corresponding portion of the substrate is further promoted, and a square substrate having high flatness and symmetry can be obtained more efficiently.
この場合、前記角型基板として、フォトマスク基板を研磨することができる(請求項9)。
フォトマスク基板は特に高い平坦度が要求される角型基板であるので、本発明に係るガイドリングを用いた研磨方法が特に有効となる。
In this case, a photomask substrate can be polished as the square substrate.
Since the photomask substrate is a square substrate that requires particularly high flatness, the polishing method using the guide ring according to the present invention is particularly effective.
本発明に係るガイドリングは、収容部の周辺の一部において角型基板とのクリアランスが相対的に大きく形成されることで、研磨布の沈み込みは小さくなり、研磨布による弾性力を強く受けることになる。
このようなガイドリングを用いてフォトマスク基板等の角型基板の研磨を行えば、基板の角部と辺の部分を同程度の研磨速度で研磨したり、対称性が崩れた基板の平坦度を修正して平坦度の高い角型基板に仕上げることができる。
The guide ring according to the present invention has a relatively large clearance with the square substrate in a part of the periphery of the accommodating portion, so that the sinking of the polishing cloth is reduced and the elastic force by the polishing cloth is strongly received. It will be.
When a square substrate such as a photomask substrate is polished using such a guide ring, the corner and side portions of the substrate are polished at the same polishing rate, or the flatness of the substrate whose symmetry has been lost. Can be finished to a square substrate with high flatness.
以下、本発明について詳しく説明する。
本発明者らはフォトマスク基板等の角型基板の研磨について鋭意検討を重ねたところ、基板を収容する収容部の周辺の一部において基板との間のクリアランスが相対的に大きく形成されるガイドリングとすれば、大きなクリアランスが形成されている部分では、基板の周辺部の研磨を促進することができることを見出した。そして、角型基板の周辺部において研磨速度を高くしたい部分では基板とのクリアランスを相対的に大きくし、研磨速度を抑制したい部分では基板とのクリアランスを小さくすれば、基板の周辺部をほぼ均一に研磨したり、あるいは対称性の崩れた基板の平坦性を修正することができ、全体として平坦度の高い基板に仕上げることができることを見出し、本発明の完成に至った。
The present invention will be described in detail below.
The inventors of the present invention have made extensive studies on polishing of a square substrate such as a photomask substrate, and as a result, a guide having a relatively large clearance with the substrate is formed in a part of the periphery of the housing portion that houses the substrate. It has been found that if a ring is used, polishing of the peripheral portion of the substrate can be promoted in a portion where a large clearance is formed. In the peripheral part of the square substrate, the clearance with the substrate is relatively increased in the part where the polishing rate is to be increased, and the clearance with the substrate is decreased in the part where the polishing rate is to be suppressed, so that the peripheral part of the substrate is substantially uniform. It has been found that the flatness of the substrate that has been polished or broken in symmetry can be corrected, and that the substrate can be finished with a high flatness as a whole, and the present invention has been completed.
以下、添付の図面に基づいてより具体的に説明する。
図1は、本発明に係る角型基板用ガイドリングの一例を概略的に示している。このガイドリング1は四角形状のフォトマスク基板6を収容するための収容部2を有している。収容部2はガイドリング1の内側に略円形状に形成されており、研磨布と接する側の面3には、基板6を位置決めして支持するため、基板6の角部6bに対応する位置に支持部5が形成されている。このような形状のガイドリング1であれば、基板6が収容部2に収容されたときに、基板6の各辺6aに対応する位置には、基板6の角部6bに対応する位置よりもクリアランスが大きくなる部分4aが形成されることになる。
Hereinafter, a more specific description will be given with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 schematically shows an example of a guide ring for a square substrate according to the present invention. The
ガイドリング1の材質は特に限定されないが、成形性、耐久性のほか、基板に対するキズや汚染を防止する観点から、例えば、塩化ビニル樹脂、PPS、PEEKなどの合成樹脂を用いることができる。また、フォトマスク基板と同じ材質となる石英を用いることもできる。
The material of the
図2(A)(B)は、図1に示したガイドリング1を備えた研磨ヘッド10の断面を概略的に示したものであり、図2(A)は図1のA−A′線に沿った断面を、図2(B)はB−B′線に沿った断面をそれぞれ示している。この研磨ヘッド10は、基板6を保持して研磨布13に押圧する手段として、円盤状のトップリング9を有し、トップリング9を囲むようにガイドリング1が設けられている。
2A and 2B schematically show a cross section of the polishing
トップリング9の内部には基板6を真空吸着するための通気路8が形成されている。また、トップリング9の下面には基板6の裏面側の周辺部に当接するゴムリング(ゴムパッキン)7が貼り付けられている。ゴムリング7は、トップリング9と基板6との間の空間をシールして基板6を真空吸着保持するためのものであり、シリコーンゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、フッ素ゴム等から構成することができる。あるいは、ポリアセタール樹脂、フッ素系樹脂などの合成樹脂製のリングを用いることもできる。このようなゴムや合成樹脂からなるリング7を介すことで基板6をキズを付けずに吸着保持することができる。ただし、基板6の汚染やキズによるフォトマスクの露光への影響をより確実に防ぐため、ゴムリング7は、フォトマスクの露光に影響しない裏面の周辺部、例えば、基板6の最外周部(縁部)から1〜3mmの領域で接するように設けることが好ましい。
Inside the top ring 9 is formed a
このような研磨ヘッド10によりフォトマスク基板6を保持して研磨を行う場合、まず、基板6をガイドリング1の収容部2に収容する。基板6の四隅の角部6bがガイドリング1の支持部5で支持されることで位置決めされる。そして、通気路8を通じて真空吸引することにより、ゴムリング7を介して基板6が吸着保持される。
When polishing by holding the
研磨布13が貼り付けられた定盤と研磨ヘッド10をそれぞれ所定の方向に回転させ、研磨布13に対して研磨剤を供給するともに、研磨ヘッド10に保持された基板6を研磨布13に押圧する。このとき、基板6はゴムリング7を介して周辺部に荷重がかかるので、周辺部が研磨され易くなる。そこで、基板6を研磨布13に接触させた後、通気路8を通じて空気や窒素を供給して基板6の裏面側を加圧すれば、基板全体の研磨荷重をほぼ均一にすることができる。通気路8から空気等を供給して加圧することにより基板6の吸着は解除されることになるが、ガイドリング1の収容部2内で基板6の角部6bが支持されているので、基板6がガイドリング1内で位置ずれしたり、ガイドリング1から外れることはない。
The surface plate to which the polishing
なお、トップリング9とガイドリング1は同じ押圧機構により押圧が制御されてもよいし、トップリング9の押圧機構とは別にガイドリング1用の押圧機構を設けてもよい。
また、研磨剤は、図7の研磨装置と同様に研磨ヘッドの外側から供給することができるが、研磨ヘッドの内部に研磨剤を供給する機構を設けてもよい。
また、ゴムリング7の代わりに、図3に示したようなゴム製のバッキングパッド11を介して基板6を保持してもよい。全面に多数の通気孔が形成されたバッキングパッド11を用いることでトップリング9の通気路8を通じて基板6を真空吸着することができ、バッキングパッド11を介して基板6の全面を均一に押圧することができる。
The top ring 9 and the
The abrasive can be supplied from the outside of the polishing head as in the polishing apparatus of FIG. 7, but a mechanism for supplying the abrasive to the inside of the polishing head may be provided.
Further, instead of the rubber ring 7, the
上記のように本発明のガイドリングを用いて基板6と研磨布13を摺接させて研磨を行うと、図2(A)に示したように、ガイドリング1の収容部2の周辺と基板6の各辺6aに対応する位置との間には大きなクリアランス4aが形成された状態で研磨されることになる。大きなクリアランス4aが形成されている部分では研磨布13の沈み込みが小さくなるので、特に基板6の辺6aの中央部分は研磨布13による弾性力を強く受け、研磨が促進されることになる。
一方、基板6の角部6bに対応する位置では図2(B)に見られるようにガイドリング1の収容部2と基板6との間のクリアランス4bが小さい。すなわち、基板6の角部6bの周囲ではガイドリング1による研磨布13の沈み込みが大きく、基板6の辺6aの中央部分に比べ、研磨布13の弾性力による研磨が抑制されることになる。
When the
On the other hand, at the position corresponding to the
従って、このようなガイドリング1を備えた研磨ヘッド10でフォトマスク基板6を保持して研磨を行えば、一般的に研磨速度が小さくなる基板6の辺6aの中央部分では相対的に研磨効率が高くなり、研磨速度が大きくなり易い角部6bの周辺では相対的に研磨効率が小さくなる。その結果、基板6の周辺部全体にわたって高い平坦度を有するフォトマスク基板に仕上げることができる。
また、このようなガイドリング1を備えた研磨ヘッド10では、複雑な押圧機構を設ける必要がなく、押圧の制御が容易であり、また、安価なものとなるという利点もある。
Therefore, if polishing is performed while holding the
Further, the polishing
なお、本発明では、トップリング、ガイドリング等の形状は図2(A)(B)に示したものに限定されず、他の形状のものも採用することができる。
図4(A)(B)は、フォトマスク基板6と同様の四角形状のトップリング15を備えた研磨ヘッド14を示している。フォトマスク基板6はゴムリング7を介して吸着保持されており、ガイドリング16と基板6の辺6aの部分との間には厚さ方向に貫通するようにクリアランス4aが形成されている。この場合も、研磨布13と接する側の面は図1と同じ状態となり、基板6の四隅の角部6bはガイドリング16の支持部16aによって支持され、基板6の辺6aの中央部分には大きなクリアランス4aが形成されることになる。
In the present invention, the shapes of the top ring, the guide ring, and the like are not limited to those shown in FIGS. 2A and 2B, and other shapes can also be employed.
4A and 4B show a polishing
また、図5(A)(B)は、図2のトップリング9よりも大きい直径を有する円盤状のトップリング18を備えた研磨ヘッド17を示している。ガイドリング19の下部はフォトマスク基板6の辺6aの中央部分に対応する位置において肉厚となっており、角部6bに対応する位置には支持部19aが形成されている。この場合も研磨布13と接する側の面は図1と同じ状態となり、基板6の四隅の角部6bはガイドリング19の支持部19aによって支持され、基板6の辺6aの中央部分には大きなクリアランス4aが形成されることになる。
5A and 5B show a polishing
図6は、本発明に係るガイドリングの他の例を示している。このガイドリング20は、フォトマスク基板6の1つの辺6aに対応する位置において、基板6との間に相対的に大きなクリアランス4aが形成されている。このようなガイドリング20は、対称性が崩れた基板の平坦度を修正する場合に好適に使用することができる。例えば、初期の研磨において、両面研磨装置により基板の左右で対称性が崩れた形で研磨された場合、平坦度を上げるために、より削り取るべき側に大きなクリアランス4aが形成されるように基板6を収容部2に収容する。大きなクリアランス4aに対応する基板6の辺6aの中央部分が研磨布による弾性力を強く受けるので、研磨が促進され、平坦度が大きく改善されることになる。すなわち、このようなガイドリング20を用いれば、複雑な押圧機構を設けなくても位置選択的な研磨が可能となり、対称性が崩れた基板の平坦度を修正することができる。
FIG. 6 shows another example of the guide ring according to the present invention. The
図1及び図6にそれぞれ示したガイドリング1,20では、円弧状の大きなクリアランス4aが形成されているが、クリアランスの形状は円弧状に限定されず、例えば三角形や他の角形でもよい。また、クリアランスが相対的に大きくなる部分は、必要に応じ、フォトマスク基板の2つあるいは3つの辺に対応する位置に形成されるようにしてもよい。
あるいは、角型基板の角部における研磨をより促進したい場合には、角部に対応する位置に相対的に大きなクリアランスが形成されるようなガイドリングとしてもよい。
In the guide rings 1 and 20 shown in FIG. 1 and FIG. 6 respectively, a large arc-shaped
Alternatively, when it is desired to further promote polishing at the corners of the square substrate, a guide ring may be used in which a relatively large clearance is formed at a position corresponding to the corners.
以上説明したように、本発明に係るガイドリングを備えた研磨ヘッドでフォトマスク基板を保持して研磨を行えば、例えば基板の最外周部から内側の5mmを除く領域において0.3μm以下の平坦度を達成することができる。そして、研磨後のフォトマスク基板を用いてフォトマスクを作製すれば、LSI、VLSI等の高密度集積回路を安定的に半導体ウエーハ上に転写することができるフォトマスクを得ることができる。 As described above, when polishing is performed by holding the photomask substrate with the polishing head equipped with the guide ring according to the present invention, for example, a flat area of 0.3 μm or less in the region excluding the innermost 5 mm from the outermost peripheral portion of the substrate. Degree can be achieved. When a photomask is manufactured using the polished photomask substrate, a photomask capable of stably transferring a high-density integrated circuit such as LSI or VLSI onto a semiconductor wafer can be obtained.
以下、本発明の実施例及び比較例について説明する。
(実施例)
片面研磨装置において図1、図2に示したような研磨ヘッドを用い、152mm×152mm×6.35mmの合成石英ガラス基板を保持して研磨を行った。基板の押圧荷重を20kPaとし、研磨剤としてコロイダルシリカを用い、研磨布はスエード状のものを使用した。なお、凹形状の基板から研磨を開始し、基板の辺の中央部分が基板の中心部と標高がほぼ同じ高さとなる時点を研磨終了の目安とした。
142mm×142mmの内側領域において平坦度を測定したところ、研磨前は0.318μmであったが、10分間研磨した後は0.169μmの平坦度が達成されていた。
Examples of the present invention and comparative examples will be described below.
(Example)
Polishing was performed while holding a 152 mm × 152 mm × 6.35 mm synthetic quartz glass substrate using a polishing head as shown in FIGS. 1 and 2 in a single-side polishing apparatus. The pressing load of the substrate was 20 kPa, colloidal silica was used as an abrasive, and a suede cloth was used. Polishing was started from the concave substrate, and the time point when the central portion of the side of the substrate was almost the same height as the central portion of the substrate was used as an indication of completion of polishing.
When the flatness was measured in an inner region of 142 mm × 142 mm, it was 0.318 μm before polishing, but a flatness of 0.169 μm was achieved after polishing for 10 minutes.
(比較例)
図8に示したように収容部と基板との間のクリアランスが均一に形成されている一般的なガイドリングを用いて実施例と同様に合成石英ガラス基板の研磨を行った。
142mm×142mmの内側領域において平坦度を測定したところ、研磨前は0.322μmであったが、研磨後は0.376μmに悪化し、特に辺部に比べて四隅の角部の過研磨が著しかった。
(Comparative example)
As shown in FIG. 8, the synthetic quartz glass substrate was polished in the same manner as in the example using a general guide ring in which the clearance between the accommodating portion and the substrate was uniformly formed.
When the flatness was measured in the inner region of 142 mm × 142 mm, it was 0.322 μm before polishing, but it deteriorated to 0.376 μm after polishing, and in particular, the over-polishing at the corners of the four corners was marked compared to the side. It was.
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is merely an example, and the present invention has the same configuration as that of the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
例えば、上記実施形態では略正方形のフォトマスク基板を研磨する場合について説明したが、本発明により研磨する角型基板はこれに限定されず、液晶基板やディスク基板等の高い平坦度が要求される角型基板の研磨にも適用できるし、基板の形状は、長方形等の四角形状のほか、多角形の基板でもよい。 For example, in the above embodiment, the case of polishing a substantially square photomask substrate has been described. However, the rectangular substrate to be polished according to the present invention is not limited to this, and high flatness such as a liquid crystal substrate or a disk substrate is required. It can also be applied to polishing a square substrate, and the shape of the substrate may be a rectangular substrate or a polygonal substrate.
また、本発明に係るガイドリングは、クリアランスの大きい部分で研磨効率が高められるので、ガイドリングに対する複雑な押圧機構を設けずに位置選択的な研磨が可能となるが、選択的な研磨の効果を一層高めるため、複数の押圧機構を設けてガイドリングを部分的に加重を高めてもよいし、ガイドリングを複数に分割したものとしてもよい。 Further, since the guide ring according to the present invention can improve the polishing efficiency in a portion having a large clearance, position selective polishing can be performed without providing a complicated pressing mechanism for the guide ring. In order to further increase the weight of the guide ring, a plurality of pressing mechanisms may be provided to partially increase the weight of the guide ring, or the guide ring may be divided into a plurality of parts.
さらに、図10に示したように、ガイドリング16の収容部と基板6とのクリアランスが大きくなる部分に研磨剤を供給するためのクリアランス部研磨剤供給機構50を設けてもよい。例えば、ガイドリング16と基板6の辺の部分との間のクリアランスが大きくなる部分4aに研磨剤を積極的に供給すれば、基板6の対応する部分における研磨が一層促進され、高い平坦度及び対称性を有する角型基板をより効率的に得ることが可能となる。
Furthermore, as shown in FIG. 10, a clearance part
1…ガイドリング、 2…収容部、 3…研磨布と接触する側の面、 4a,4b…クリアランス、 5…支持部、 6…フォトマスク基板、 6a…辺の部分、 6b…角部、 7…ゴムリング(ゴムパッキン)、 8…通気路、 9…トップリング、 10…研磨ヘッド、 11…バッキングパッド、 13…研磨布、 50…クリアランス部研磨剤供給機構。
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