(57)【特許請求の範囲】
【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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、特に半導体関連電子材料の内、最先端用途のフォトマスク用ガラス基板、露光機等の部材用ガラス基板、レチクル用ガラス基板や、ナノインプリント用ガラス基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成石英ガラス基板の品質としては、基板上の欠陥サイズ及び欠陥密度、平坦度、面粗度、材質の光化学的安定性、表面の化学的安定性などが挙げられ、デザイン・ルールの高精度化のトレンドに伴ってますます厳しくなってきている。
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。
【０００３】
また、従来の露光方法に比べて、低コスト、簡便で高解像度な方式として研究が進められているナノインプリント技術においても、インプリント用のモールドとして高形状精度を持つ基板が求められている。ナノインプリントとは、微細な凹凸パターンを樹脂に押し付けて転写する技術で、転写されるパターンの解像度はモールド上の凹凸の解像度に依存する。そのため、微細パターンを描画する基板は、高い形状精度が求められる（特開平３−５４５６９号公報：特許文献２）。
【０００４】
その他、半導体、ディスプレイ部材等の製造工程で使用される露光装置等の様々な装置に組み込まれる合成石英ガラス部材にも、また高い純度と精度が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１０３５１２号公報
【特許文献２】特開平３−５４５６９号公報
【特許文献３】特表２００９−５３６５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、比較的簡便な方法でサイズ、底面の残し厚さ、平行度等、形状を高精度に安定的に制御され、加工を施す前後の基板全体の形状変化を抑えた、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を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、基板に非貫通の穴、溝又は段差を形成する研削工程及び非貫通の穴、溝又は段差の底面及び側面の研削面を鏡面加工することにより、又はガラスエッチング溶液を用いて基板をウェットエッチングすることにより、加工変質層を除去して加工歪みによる残留応力を除去することが前記課題の解決に有用であることを見出した。
【０００８】
即ち、本発明に係る半導体用合成石英ガラス基板は、一方の面に非貫通の穴、溝又は段差を有し、基板の表面にフォトマスクやナノインプリント用の加工を施すものであるが、非貫通の穴、溝又は段差を加工する前後において、表面の平坦度、平行度が大きく変化すると、表面の調整が再度必要となる場合が生じ、平坦度、平行度が大きく変化したままフォトマスクやナノインプリントの用途に使用した場合、露光時の焦点ずれや転写時のパターンずれが生じるおそれがある。
【０００９】
これに対し、非貫通の穴、溝又は段差を形成すべき基板として、複屈折量の最大値を３ｎｍ／ｃｍ以下の基板、好ましくは更に表面の平坦度を０．５μｍ以下、平行度を１０μｍ以下にした基板を用い、非貫通の穴、溝又は段差を研削加工した後、この研削加工により生じた残留応力を除去することにより、研削加工前後の形状精度が高く、基板表面の平坦度変化量を０．１μｍ以下、平行度変化量を０．３μｍ以下にすることができ、半導体用合成石英ガラス基板の製造方法として有効であることを知見した。なお、残留応力を除去しない場合あるいは残留応力の除去が不十分な場合は、基板表面の平坦度変化量、平行度変化量が上記の値にならないことを見出した。
【００１０】
従って、本発明は以下の非貫通の穴、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を提供するものである。
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。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＩＣ等の製造に重要な光リソグラフィ法において使用されるフォトマスク基板用合成石英ガラス基板やナノインプリント用モールド基板等の非貫通の穴、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において、基板全体の複屈折量の最大値が一定の範囲の半導体用合成石英ガラス基板を用いて非貫通の穴、溝又は段差の研削工程後、鏡面加工またはウェットエッチングにより研削面の加工変質層を除去して研削による残留応力を除去することにより、比較的簡便な方法で、形状精度が高い基板を得ることができ、非貫通の穴、溝又は段差の加工を施す前後の基板全体の形状変化を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明における非貫通の穴を有する合成石英ガラス基板の一例を示す斜視図である。
【図２】同例の断面図である。
【図３】本発明における非貫通の穴を有する基板の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明における溝を有する合成石英ガラス基板の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明における段差を有する合成石英ガラス基板の一例を示す斜視図である。
【図６】本発明における段差を有する基板の他の例を示す斜視図である。
【図７】本発明における段差を有する基板の別の例を示す斜視図である。
【図８】本発明における段差を有する基板の更に別の例を示す斜視図である。
【図９】回転研磨ツールの一例を示す概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の半導体用合成石英ガラス基板の製造方法は、原料合成石英ガラス基板として基板全体の複屈折量の最大値が３ｎｍ／ｃｍ以下である合成石英ガラス基板を用いて、基板の所用箇所に非貫通の穴、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むものである。
【００１４】
ここで、本発明の原料合成石英ガラス基板全体の複屈折量の最大値は、好ましくは３ｎｍ／ｃｍ以下、更に好ましくは２ｎｍ／ｃｍ以下、特に好ましくは１ｎｍ／ｃｍ以下である。このように複屈折量を低くすることにより、基板を内部の応力歪みが少ない状態にして、非貫通の穴、溝又は段差の加工を施す前後の基板全体の形状変化を抑えることが可能となる。複屈折量の最大値は、例えばＵＮＩＯＰＴ社製の複屈折測定装置ＡＢＲ−１０Ａを使用して、基板全体の複屈折量を測定し、その最大値とする。
【００１５】
本発明の更に好ましい態様として、原料合成石英ガラス基板の非貫通の穴、溝又は段差の加工をする部分の複屈折量の最大値は、好ましくは２ｎｍ／ｃｍ以下、更に好ましくは１ｎｍ／ｃｍ以下、特に好ましくは０．５ｎｍ／ｃｍ以下である。このように加工する部分の複屈折量を低くすることにより、加工する部分の応力歪みが少ない状態にすることで、加工前後の、非貫通の穴、溝又は段差が施された面の反対側の面である基板表面における形状変化を抑えることが可能となる。
【００１６】
ここで、本発明の原料合成石英ガラス基板として用いられる基板全体の複屈折量の最大値が３ｎｍ／ｃｍ以下である合成石英ガラス基板は、公知の方法により製造されたものであればよく、必要に応じて基板表面にＣｒ膜等が成膜されていたり、ナノメートルオーダーの微細な凹凸パターンが存在していてもよい。複屈折量は、例えば、合成石英ガラスを１，２００℃から８００℃まで徐冷することによって低減することができる。この徐冷は所望の形状へ合成石英ガラスインゴットを成形する時に同時に実施することも可能である。また、成形後に行う合成石英ガラスのアニール処理後に大気中又は酸素雰囲気中で徐冷することも可能である。
【００１７】
半導体用合成石英ガラス基板の形状は四角形状、円形状等とすることができ、ガラス基板の大きさは、ＩＣフォトマスク基板やナノインプリント用基板のサイズから、大型液晶テレビフォトマスク用大型基板のサイズまで、適宜選定される。例えば、四角形状のガラス基板では２０ｍｍ×２０ｍｍ〜１５２ｍｍ×１５２ｍｍのサイズから１，０００ｍｍ×２，０００ｍｍのサイズの基板が好適に用いられる。丸形状のガラス基板では６インチφ、８インチφのウェハサイズが好適に用いられる。
【００１８】
ここで、半導体用合成石英ガラス基板の厚さは適宜選定されるが、０．１〜３００ｍｍ、好ましくは０．１〜１００ｍｍ、更に好ましくは０．２〜３０ｍｍである。
【００１９】
必要に応じて合成石英ガラス基板は、予め平坦度及び平行度を測定して、精度の確認を行っておくことが好ましい。平坦度の測定は、測定精度の観点から、レーザー光などのコヒーレントな光を基板表面に当てて反射させ、基板表面の高さの差が反射光の位相のずれとして観測されることを利用した光学干渉式の方法が好ましく、例えばＺｙｇｏ社製Ｚｙｇｏ  Ｍａｒｋ  ＩＶｘｐやＴＲＯＰＥＬ社製Ｕｌｔｒａ  ＦｌａｔＭ２００を用いて測定できる。また、平行度も、Ｚｙｇｏ社製Ｚｙｇｏ  Ｍａｒｋ  ＩＶｘｐを用いて測定できる。
【００２０】
本発明においては、このような半導体用合成石英ガラス基板に、露光装置やナノインプリント装置に組み込むために、装置の形態や用途に合わせて非貫通の穴、溝、又は段差を形成するものである。
【００２１】
即ち、図１，２は四角形状の半導体用合成石英ガラス基板１の中央部に非貫通の穴２を形成したものであり、図３は円形状の基板１の中央部に非貫通の穴２を形成したものである。この場合、非貫通の穴は、通常基板１の裏面１ｂに形成され、基板１の表面には例えばフォトマスクやナノインプリント用加工が施される。図４は四角形状の基板１の中央部に幅方向に沿って溝３を形成したものである。図５は四角形状の基板１の表面１ａの長さ方向両端部にそれぞれ段差４，４を形成したものである。この場合、段差は基板１の表面１ａではなく、裏面１ｂに形成してもよく、また、図６に示したように、基板１の長さ方向両端部の表裏面にそれぞれ段差４を形成してもよい。更に、段差は基板の周縁部に沿って形成してもよく、図７，８はこれを示す。なお、図７は四角形状の基板１の周縁部に段差４を形成した例、図８は円形状の基板１の周縁部に段差４を形成した例を示す。なお、図７，８では段差４は基板１の表面１ａに形成したが、裏面１ｂに形成することもできる。
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。
【００２２】
非貫通の穴の形状は、平面形状が円形状、楕円形状、長円状、四角状、多角形状とすることができるが、図２，３に示すような円形状が好ましい。その大きさは、円形状であれば直径、楕円形状や長円状であれば長径、角状であれば対角長が５〜２００ｍｍであることが好ましい。溝の場合は、図４に示したように、両側壁３ａ，３ｂが互いに平行な平面に形成することが好ましいが、両側壁が平行でなくてもよく、一方又は双方の側壁が凸状又は凹状曲面であってもよい。更に、段差の場合、図５に示したように、その内壁４ａが段差４の自由先端縁部４ｂにつながる基板端面と平行な平面に形成することが好ましいが、該端面と平行でなくてもよく、内壁が凸状又は凹状曲面であってもよい。なお、溝及び段差はその最大幅が５〜２００ｍｍであることが好ましい。
【００２３】
上記穴２、溝３、段差４の深さは基板の用途に応じて適宜選定されるが、半導体用合成石英ガラス基板の残し厚さ（非貫通の穴、溝又は段差の底面と、これらが形成された面と反対側の面との距離（図においてｔで示す））は、強度の点から０．０５〜８０ｍｍ、好ましくは０．０５〜２９ｍｍ、更に好ましくは０．０５〜１１ｍｍであり、半導体用合成石英ガラス基板の厚さの１〜９０％、より好ましくは５〜５０％、更に好ましくは１０〜３０％とすることが強度の点から好ましい。
【００２４】
なお、例えばナノインプリント用基板の場合、上記非貫通の穴２、溝３は、基板の裏面側に形成し、穴２や溝３の底面に対向する表面部分にナノインプリントを施すための凹凸が形成される。また、段差４は、基板の表面側及び／又は裏面側に形成し、表面側にナノインプリントを施すための凹凸が形成される。
【００２５】
本発明の製造方法において、初めに非貫通の穴、溝又は段差を形成する研削工程では、マシニングセンターやその他数値制御工作機械を用いて、合成石英ガラスの加工面に、割れ、ヒビ、激しいチッピング等の発生しない研削条件で砥石を回転、移動させ、所定のサイズ、深さの非貫通の穴、溝又は段差の研削を施して行う。
【００２６】
具体的には、ダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒等を電着又はメタルボンドで固定した砥石を用いて、主軸回転数１００〜３０，０００ｒｐｍ、特に１，０００〜１５，０００ｒｐｍ、切削速度１〜１０，０００ｍｍ／ｍｉｎ、特に１０〜１，０００ｍｍ／ｍｉｎで研削することが好ましい。
【００２７】
本発明においては、上記の研削工程で生じた残留応力を除去するものであるが、研削による残留応力を除去する工程としては、鏡面加工工程により研削面を鏡面化して、あるいはガラスエッチング溶液を用いて原料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ことができる。
【００２８】
非貫通の穴、溝又は段差の底面及び側面のそれぞれの研削面の鏡面加工工程は、研削面に回転研磨ツールの研磨加工部を底面と側面とにそれぞれ別個に独立した一定圧力で接触させて、一定速度で相対的に移動させて行う。一定圧力、一定速度の条件で研磨を行うことにより、一定の研磨レートで研削面を均一に研磨することができる。具体的には、回転研磨ツールの研磨加工部の接触時の圧力としては、経済性及び制御のし易さ等の点で１〜１，０００，０００Ｐａ、特に１，０００〜１００，０００Ｐａであることが好ましい。
【００２９】
また、速度は、経済性及び制御のし易さ等の点で１〜１０，０００ｍｍ／ｍｉｎが好ましく、特に１０〜１，０００ｍｍ／ｍｉｎが好ましい。移動量は合成石英ガラス基板の形状、大きさに応じて適宜決められる。
【００３０】
回転研磨ツールは、その研磨加工部が研磨可能な回転体であればいかなるものでも構わないが、ツールチャッキング部を持ったスピンドル、リューターに研磨ツールを装着させる方式などが挙げられる。
【００３１】
研磨ツールの材質としては、少なくともその研磨加工部がＧＣ砥石、ＷＡ砥石、ダイヤモンド砥石、セリウム砥石、セリウムパッド、ゴム砥石、フェルトバフ、ポリウレタンなど、被加工物を加工除去できるものであれば種類は限定されない。
【００３２】
研磨ツールの研磨加工部の形状は円又はドーナツ型の平盤、円柱型、砲弾型、ディスク型、たる型等が挙げられる。例えば、図９に示したように、研磨ツール１０として、ピストン１１に進退可能に収容され、図示していないモータ等の回転源の駆動により回転する回転軸１２の先端に研磨加工部１３を取り付けたものが使用し得る。
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。
【００３３】
上述した非貫通の穴、溝又は段差の底面及び側面の研削面に回転研磨ツールの研磨加工部を接触させて研磨を行う場合、研磨砥粒スラリーを介在させた状態で加工を行うことが好ましい。
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。
【００３４】
また、回転研磨ツールの相対移動速度は、上述したように、１〜１０，０００ｍｍ／ｍｉｎ、特に１０〜１，０００ｍｍ／ｍｉｎの範囲で選定することができる。回転研磨ツールの研磨加工部の回転数は１００〜１０，０００ｒｐｍ、好ましくは１，０００〜８，０００ｒｐｍ、更に好ましくは２，０００〜７，０００ｒｐｍである。回転数が小さいと加工レートが遅くなり、研削面を鏡面化するのに時間がかかりすぎる場合があり、回転数が大きいと加工レートが速くなったり、ツールの磨耗が激しくなるため、鏡面化の制御が難しくなる場合がある。
【００３５】
本発明の半導体用合成石英ガラス基板の製造方法は、非貫通の穴、溝又は段差の底面及び側面をそれぞれ独立の圧力で回転研磨ツールを接触させて鏡面加工することができる。圧力の調節は、空気圧ピストン、ロードセル等を用いることができ、例えば図９の回転研磨ツールの場合、空気圧ピストン１１の圧力を調整することで底面に対する研磨加工部の圧力を調整することができ、また、図９の回転研磨ツールの場合、空気圧ピストン１１に該ピストン１１を非貫通の穴、溝又は段差の側部に向けて進退させる別のピストンを取り付け、該別のピストンの圧力を調整してピストン１１の側部への圧力を調整し、あるいは更に別のピストンを設け、このピストンに進退する軸体を、基板を保持する基板保持台に連結し、この軸体の圧力を調整することで横方向への圧力を調整し、基板保持台の進退を調整するなどして、研磨加工部の上記側面に対する圧力を調整することができる。
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。
【００３６】
非貫通の穴、溝又は段差の底面及び側面を回転研磨ツールにより同時ではなく順番に別々に研磨する方法は、回転研磨ツールが底面及び側面に同時に接触してしまう部分が生じ、当該部分における研磨が不均一になる上、研磨時間がかかる。
【００３７】
なお、本発明の半導体用合成石英ガラス基板の製造方法は、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ことができる。移動させる方式は移動量、方向、速度を一定に制御できる方式であればいかなるものでもよい。例えば、多軸ロボット等を用いる方式等が挙げられる。
【００３８】
回転研磨ツールと基板とを相対的に移動させる方法には、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を回転させる方法と、１軸以上の直線軸上を移動させる方法等がある。
【００３９】
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を回転させて鏡面化する方法では、回転数、回転速度を一定に制御できる方式であればいかなるものでもよいが、例えばモータースピンドルにより、回転研磨ツールあるいは基板保持台を回転数０．１〜１０，０００ｒｐｍ、特に１〜１００ｒｐｍで、速度１〜１０，０００ｍｍ／ｍｉｎ、特に１０〜１，０００ｍｍ／ｍｉｎで回転させる方式等が挙げられる。この方法は、真円形、楕円形あるいは壁面が曲面状の非貫通の穴、溝又は段差の底面及び側面を一定速度でそれぞれ独立した一定圧力にて均一に研磨して鏡面化する場合に特に有効である。
【００４０】
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を１軸以上の直線軸上を移動させて鏡面加工する方法では、移動量、速度を一定に制御できる方式であればいかなるものでもよいが、例えば、回転研磨ツールあるいは基板保持台を速度１〜１０，０００ｍｍ／ｍｉｎ、特に１０〜１，０００ｍｍ／ｍｉｎでサーボモーター等によりスライダー上を移動させる方式等が挙げられる。この方法は、角形あるいは壁面が平面状の非貫通の穴、溝又は段差の底面及び側面を一定圧力、一定速度で均一に研磨して鏡面化する場合に特に有効である。
【００４１】
一方、ガラスエッチング溶液を用いて研削した合成石英ガラス基板をウェットエッチングする工程は、好ましくはガラスエッチング溶液として濃度１〜６０質量％、更に好ましくは２０〜５０質量％のフッ化水素酸又はフッ素化物塩を含む水溶液を用いて、原料合成石英ガラス基板をガラスエッチング溶液に浸漬させて行う。フッ素化合物塩としては、フッ化ナトリウム、フッ化アンモニウム等が挙げられる。ガラスエッチング溶液は、エッチングの均一性向上や安定性のために、フッ化水素酸とフッ素化物塩の混合水溶液や、界面活性剤等の添加も効果がある。
【００４２】
この場合、処理温度、処理時間はガラスエッチング溶液の濃度によって相違するが、通常、処理温度は１０〜８０℃、特に２０〜４０℃とすることが好ましく、処理時間は１０秒〜１０時間、特に３０秒〜５時間とすることが好ましい。
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。
【００４３】
また、鏡面加工工程により研削面の加工変質層を除去した場合の合成石英ガラスの、非貫通の穴、溝又は段差の側面及び底面の面粗度Ｒａは１ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以下であることが好ましい。非貫通の穴、溝又は段差の底面及び側面が鏡面でないと、光を透過させることができず、露光ができなくなる場合や、汚れが発生すると汚れが光の透過を邪魔してしまったり、パターンが汚染されたりする場合が生じて好ましくない。なお、面粗度ＲａはＪＩＳ  Ｂ０６０１に準拠した値である。
【００４４】
本発明の半導体用合成石英ガラス基板における非貫通の穴、溝又は段差の加工を施す前後の基板表面の平坦度変化量は、０．１μｍ以下、好ましくは０．０５μｍ以下、更に好ましくは０．０２μｍ以下である。基板表面の平坦度変化量が大きいと、基板表面を高平坦度に精密研磨された合成石英ガラス基板を原料に非貫通の穴、溝又は段差の加工を施した場合、基板表面の平坦度が加工後に悪化するおそれがある。
【００４５】
なお、本発明の半導体用合成石英ガラス基板の基板表面の平坦度は、パターン均一性の点で０．０１〜０．５μｍ、好ましくは０．０１〜０．３μｍ、更に好ましくは０．０１〜０．１μｍである。平坦度が低いと、基板表面にフォトマスクパターンや転写用微小凹凸パターンがある場合、露光時の焦点ずれや転写時のパターンずれが生じるおそれがある。
【００４６】
本発明の半導体用合成石英ガラス基板における加工前後の基板裏面の非貫通の穴、溝又は段差を除いた部分の平坦度変化量は、０．１μｍ以下、好ましくは０．０５μｍ以下、更に好ましくは０．０２μｍ以下である。平坦度変化量が大きいと、基板表面を高平坦度に精密研磨された合成石英ガラス基板を原料に非貫通の穴、溝又は段差の加工を施した場合、基板裏面の非貫通の穴、溝又は段差を除いた部分の平坦度が加工後に悪化するおそれがある。
【００４７】
なお、本発明の半導体用合成石英ガラス基板における基板裏面の非貫通の穴、溝又は段差を除いた部分の平坦度は、基板の把持の点で０．０１〜１．０μｍ、好ましくは０．０１〜０．５μｍ、更に好ましくは０．０１〜０．１μｍである。平坦度が低いと、基板裏面の非貫通の穴、溝又は段差を除いた部分を真空吸着、クランプ等で把持して露光装置やパターニング装置に組み込む場合、空気漏れ、クランプ圧力の不均一等により、把持できなかったり、把持できても精密に平行に把持することができないおそれがある。
【００４８】
本発明の半導体用合成石英ガラス基板の鏡面研磨後の非貫通の穴、溝又は段差の底面の平坦度は、基板の把持の点で０．０１〜４０μｍ、好ましくは０．０１〜１０μｍ、更に好ましくは０．０１〜５μｍである。平坦度が低いと、非貫通の穴、溝又は段差の底面を把持して露光装置やパターニング装置に組み込む場合、精密に平行に把持することができないおそれがある。また平坦度が低いと、非貫通の穴、溝又は段差を通して気体や液体の流入、排出等を行う場合、気体や液体が安定的に流れないおそれがある。
【００４９】
また、基板表面と非貫通の穴、溝又は段差の底面の平行度は、パターンのずれの点で１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下、更に好ましくは１０μｍ以下である。平行度が低いと、非貫通の穴、溝又は段差を変形させて樹脂にインプリントする場合、きれいな対称形に変形させることができず、また非貫通の穴、溝又は段差の底面を把持して露光装置やパターニング装置に組み込む場合、基板を平行に精密に把持することができず、焦点ずれ、パターンずれが生じるおそれがある。
【００５０】
また、基板表面と、基板裏面の溝又は段差を除いた部分の加工前後の平行度変化量は、０．３μｍ以下、好ましくは０．２μｍ以下、更に好ましくは０．１μｍ以下である。平行度変化量が大きいと、高平行度に精密研磨された合成石英ガラス基板を原料に非貫通の穴、溝又は段差の加工を施した場合、基板の平行度が加工後に悪化するおそれがある。
【００５１】
なお、本発明の半導体用合成石英ガラス基板の基板表面と、基板裏面の非貫通の穴、溝又は段差を除いた部分との平行度は、パターンのずれの点で５μｍ以下、好ましくは３μｍ以下、更に好ましくは１μｍ以下である。平行度が低いと、基板裏面を真空吸着等で把持して露光装置やパターニング装置に組み込む場合、基板を平行に精密に把持することができす、焦点ずれ、パターンずれが生じるおそれがある。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００５３】
［実施例１］
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。
【００５４】
次に、合成石英ガラス基板を基板保持台に固定して、１，０００ｒｐｍで回転する直径５０ｍｍφ、高さ３０ｍｍの羊毛フェルトバフを非貫通の穴の底面に３，５００Ｐａ、側面に２，０００Ｐａで押し当てて、基板保持台を１０ｒｐｍで回転させ、６０分間研磨し鏡面化した。合成石英ガラス基板の非貫通の穴の深さは５．３５ｍｍ、残し厚さは１．００ｍｍ、直径は７０ｍｍφとなった。研磨後、基板の中心部分９０ｍｍ×９０ｍｍにおける、表面の平坦度は０．０８１μｍ、裏面の中心７０ｍｍφを除いた部分の平坦度は０．１０５μｍ、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０．０１０μｍ、裏面の平坦度変化量は０．０１６μｍ、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２μｍ、平行度は９μｍ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。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。
【００５５】
［実施例２］
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。
【００５６】
次に、合成石英ガラス基板を基板保持台に固定して、１，０００ｒｐｍで回転する直径３０ｍｍφ、高さ３０ｍｍの羊毛フェルトバフを溝底面に２，０００Ｐａ、片方の側面に２，０００Ｐａで押し当てて、基板保持台を５０ｍｍ／ｍｉｎで５往復移動させ、溝底面及びもう一方の側面に上記と同じ圧力で押し当てて基板保持台を５０ｍｍ／ｍｉｎで５往復移動させて鏡面化した。合成石英ガラス基板の溝の深さは４．００ｍｍ、残し厚さ２．３５ｍｍ、幅は３０ｍｍとなった。研磨後、基板の中心部分１４２ｍｍ×１４２ｍｍにおける、表面の平坦度は０．２４９μｍ、裏面の中心１４２ｍｍ×３０ｍｍを除いた部分の平坦度は０．５０３μｍ、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０．０１４μｍ、裏面の平坦度変化量は０．０２２μｍ、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３μｍ、平行度は１５μｍであった。また、溝の底面及び側面の面粗度Ｒａは０．２１ｎｍ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。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。
【００５７】
［実施例３］
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。
【００５８】
次に、合成石英ガラス基板を基板保持台に固定して、１，０００ｒｐｍで回転する直径３０ｍｍφ、高さ３０ｍｍの羊毛フェルトバフを段差底面に２，０００Ｐａ、側面に２，０００Ｐａで押し当てて、基板保持台を２００ｍｍ／ｍｉｎで５往復移動させ、両辺の段差を鏡面化した。合成石英ガラス基板の段差の深さは７．００ｍｍ、残し厚さ３．００ｍｍ、幅は２０ｍｍとなった。研磨後、基板の中心部分１９０ｍｍ×３９０ｍｍの範囲における、表面の平坦度は２．４０９μｍ、基板の中心部分１９０ｍｍ×３６０ｍｍの範囲における、裏面の平坦度は３．２３３μｍ、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０．１０６μｍ、裏面の平坦度変化量は０．０８８μｍ、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１０μｍと９μｍ、平行度はそれぞれ２１μｍと１９μｍであった。また、段差の底面及び側面の面粗度Ｒａは０．２８ｎｍ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。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。
【００５９】
［実施例４］
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。
【００６０】
次に、合成石英ガラス基板を１０質量％フッ化水素酸水溶液中に室温で１時間浸漬させ、エッチングした。合成石英ガラス基板の非貫通の穴の深さは５．３５ｍｍ、残し厚さは１．００ｍｍ、直径は７０ｍｍφとなった。
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。
【００６１】
［実施例５］
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。
【００６２】
次に、合成石英ガラス基板を５０質量％フッ化水素酸水溶液中に室温で１分間浸漬させ、エッチングした。
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。
【００６３】
［実施例６］
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。
【００６４】
次に、合成石英ガラス基板を５０質量％フッ化水素酸水溶液中に室温で１分間浸漬させ、エッチングした。
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。
【００６５】
［比較例１］
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。
【００６６】
次に、合成石英ガラス基板を基板保持台に固定して、１，０００ｒｐｍで回転する直径５０ｍｍφ、高さ３０ｍｍの羊毛フェルトバフを非貫通の穴の底面に３，５００Ｐａ、側面に２，０００Ｐａで押し当てて、基板保持台を１０ｒｐｍで回転させ、６０分間研磨し鏡面化した。合成石英ガラス基板の非貫通の穴の深さは５．３５ｍｍ、残し厚さ１．００ｍｍ、直径は７０ｍｍφとなった。
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。
【００６７】
［比較例２］
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。
【００６８】
次に、合成石英ガラス基板を５０質量％フッ化水素酸水溶液中に室温で１分間浸漬させ、エッチングした。
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。
【００６９】
［比較例３］
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。
【００７０】
研削加工後、基板の中心部分１９０ｍｍ×３９０ｍｍの範囲における、表面の平坦度は２．５２７μｍ、基板の中心部分１９０ｍｍ×３６０ｍｍの範囲における、裏面の平坦度は３．４５３μｍ、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０．４８２μｍ、裏面の平坦度変化量は０．１５１μｍ、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４μｍと３μｍ、平行度はそれぞれ１０μｍと１０μｍであった。また、段差の底面及び側面の面粗度Ｒａは８．２４ｎｍ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。
【符号の説明】
【００７１】
１  基板
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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