CN105372933A - 压印光刻法的矩形基材和制备方法 - Google Patents

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Abstract

通过提供具有研磨的前后表面和四个侧面的起始矩形基材，和在恒压下将旋转抛光垫垂直地压靠于一个侧面，和使该旋转抛光垫和该基材平行于该侧面相对运动，由此抛光该基材的该侧面，从而制备矩形基材。在压印光刻法中，该矩形基材能够以高精度控制压缩和图案形状，并由此能将微细特征尺寸的复杂图案转印至接收体。

Description

压印光刻法的矩形基材和制备方法
相关申请的交叉引用
本非临时申请在美国法典第35卷第119节(a)款下要求2014年8月19日于日本提交的第2014-166352号的专利申请的优先权，所述专利申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及适合用于压印光刻法、尤其是纳米压印光刻法(NIL)并用作用于在制造电子器件、光学部件、储存部件、生物电子部件等过程中在表面上形成形貌图案的模板的矩形基材，以及制备该矩形基材的方法。
背景技术
在电子器件、光学部件、储存部件、生物电子部件等的制造中，不仅要求较高的性能和进一步的微型化，而且同时要求制造成本的降低。在此环境下，压印光刻法因为和常规光刻法工艺相比它能够降低微图案化的成本而受到关注。压印光刻法中，通过机械手段，形成凸凹的(形貌)图案。具体地，将表面上具有期望的形貌图案的模制成形用基材压至接收基材上给定厚度的树脂层以由此将该模具上的形貌图案转印至树脂层。参见专利文献1。压印光刻法中使用的基材具有不同的外形，包括65mm见方或152mm见方的矩形形状，和具有50mm、100mm、150mm或200mm直径的圆形形状，根据想要的应用进行选择。
在压印光刻法中，将通过施压已经转印有形貌图案的树脂层固化由此保持树脂层的形状。固化典型地可通过UV固化和热固化方式实施。在任意一种方式中，重要的是，将模制成形用基材和带有树脂层的接收基材压在一起同时保持它们之间的平行性和在接触面内提供一致的压力。要求待设有形貌图案的模制成形用基材具有高的形状精度。参见专利文献2。
近年来，光(UV)纳米压印光刻法经历日益增长的需求以提供用于转印的具有更微细的尺寸图案或更复杂图案的模制成形用基材。在这样高清晰度的压印光刻法中，要求非常精确的以高精度定位、控制压缩压力和控制图案形状。在该环境下，在使用矩形基材的压印光刻法中，矩形基材本身必须具有高的形状精度。
例如，专利文献3公开了致动系统，包括为包围矩形基材而设置的多个致动器，其中通过多个力压缩基材的端面以由此使基材的被压部分弓曲或变形，从而由此完成以高精度控制压缩和图案形状。
引用文献列表
专利文献1:JP-A2005-533393(WO2003/025992)
专利文献2:JP-AH03-54569
专利文献3:JP-A2009-536591(WO2007/132320)
发明内容
在该环境下，要求压印光刻法中使用的矩形基材具有高的形状精度，并且尤其要求通过致动系统压缩的基材的侧面具有高的平坦性和其之间的垂直性。除非侧面完全平坦或者除非侧面垂直，否则在操作致动系统以压缩侧面时产生问题。即，在预定的压力下没有传递力，或者侧面可能出人预料地歪曲，无法以高精度控制弓曲和变形。
本发明的目的为提供用于压印光刻法并且能够以高精度控制压缩和形状图案的矩形基材。
发明人已发现，使用具有改善平坦性的侧面的矩形基材克服压印光刻法的上述问题。
一方面，本发明提供制备用于压印光刻法的矩形基材的方法，包括以下步骤：
提供具有经研磨的前后表面和四个侧面的起始矩形基材，和
在恒压下将旋转抛光垫垂直地压靠于该基材的一个侧面，和使该旋转抛光垫和该基材平行于该侧面相对运动，以由此抛光该基材的该侧面。
在优选的实施方式中，根据该被抛光的基材侧面上的位置，使该旋转抛光垫和该基材的相对平行运动的运动速度改变。
该基材的该侧面包括纵向中心区和纵向边缘区。在优选的实施方式中，与旋转抛光垫的中心位于该基材侧面的纵向中心区时相比，旋转抛光垫的中心位于该基材侧面的纵向边缘区时该旋转抛光垫和该基材的相对平行运动的运动速度较快。
在优选的实施方式中，该相对平行运动的运动速度根据该基材侧面上的凸凹而变化。
在优选的实施方式中，与该基材侧面上的凹陷相比，在凸起处的运动速度较快。
所述方法还可包括使该旋转抛光垫和该基材在该基材侧面的横向或宽度方向上相对运动以由此抛光该侧面的步骤。
在优选的实施方式中，在将该基材的一个侧面抛光后，将该基材旋转90°，将下一个侧面抛光，并且重复这些步骤直至将该基材的全部四个侧面抛光。
所述方法还可包括在研磨侧面步骤之前或之后，或者在将研磨过的侧面抛光的步骤之后，研磨该基材的后表面以形成凹口或槽的步骤。
在优选的实施方式中，该经研磨的凹口或槽具有侧壁和底壁，该方法还包括将该经研磨的凹口或槽的侧壁和底壁抛光的步骤。
在优选的实施方式中，将该经研磨的凹口或槽的侧壁和底壁抛光的步骤包括在独立的恒压下使旋转抛光工具的工作部分与该侧壁和该底壁接触。
在另一方面，本发明提供用于压印光刻法的矩形基材,该基材具有前后表面和四个侧面，该前表面被纹刻有凸凹图案，并且该侧面具有20μm以下的平坦度。
在优选的实施方式中，邻接侧面之间包括的角度在90±0.1°的范围内。
在优选的实施方式中，所述侧面经镜面精整。典型地，所述侧面具有0.01～2nm的表面粗糙度Ra。
在优选的实施方式中，后表面设有凹口或槽。
发明的有益的效果
在压印光刻法中，该矩形基材能够以高精度控制压缩和图案形状并由此将微细特征尺寸的复杂图案转印至接收体。
附图说明
图1说明本发明的一个实施方式中的矩形基材，(A)为透视图，(B)为沿着(A)中的B-B线截取的横截面图，(C)为基材一角的部分剖视放大图，(D)为基材的一个侧面的部分剖视放大图。
图2说明本发明的另一个实施方式中的矩形基材，(A)为透视图，(B)为沿着(A)中的B-B线截取的横截面图。
图3为本发明的另一实施方式中的具有加工的后表面的矩形基材的透视图，(A)示出了在其后表面中具有凹口的基材，(B)示出了在其后表面中具有槽的基材。
图4说明本发明的又一个实施方式中具有加工的后表面的矩形基材，(A)为图1的基材的后表面中具有凹口的基材的平面图，(B)为图2的基材的后表面中具有凹口的基材的平面图，(C)和(D)为(A)和(B)的横截面图。
图5说明本发明的再一个实施方式中具有加工的后表面的矩形基材，(A)为图1的基材的后表面中具有槽的基材的平面图，(B)为图2的基材的后表面中具有槽的基材的平面图，(C)和(D)为(A)和(B)的横截面图。
图6说明使用定位夹具保持矩形基材的一个示例性方法，(A)示出连接定位销的点到基材支架的直线的位置关系，(B)示出安放在支架上的矩形基材。
图7说明通过使旋转抛光垫在侧面宽度方向上往复运动将矩形基材侧面抛光的一个示例性方法。
图8为一个示例性的侧面镜面精整工具的示意图，(A)示出定位的矩形基材，(B)示出抛光该基材的步骤。
具体实施方式
在以下描述中，在附图中所示的所有几个视图中，同样的附图标记表示相同或对应的部分。单数形式“一个”、“一种”和“该”包括多个所指事物，除非上下文明确地指出。还应理解，词语如“前”、“后”等为方便之词，并不构成限制性词语。
参考图1和2，说明根据本发明的实施方式的用于压印光刻法的示例性矩形基材。基材1为具有两个相反表面2和3以及四个侧面4的矩形片状基材。相反表面的一个称为前表面2，并且另一个称为后表面3。前表面2纹刻有用于压印光刻法的由凸凹组成的形貌图案5(图1)或者台式结构6(图2)。典型地，将矩形基材的四个角曲线加工。基材包括各自光滑地连接邻接侧面4a的曲线角4d。另外，由前、或后表面2或3与侧面4a以及曲线角4d限定的边界在4b或4c处斜切。
根据本发明的用于压印光刻法的矩形基材的侧面应具有20微米(μm)以下、优选10μm以下、并且更优选5μm以下的平坦度。在由基材侧面计算的最小的正方形平面为参考面的条件下，将基材侧面的平坦度定义为在该侧面上的凸部和参考面之间的最大距离与在该侧面上的凹部和参考面之间的最大距离之和。较小的值表明较高的平坦度。例如，可通过将相干光、典型地为激光导向到基材表面的光学干涉法进行平坦度的测量，所述光在该基材表面被反射使基材表面的高度差作为反射光的相移来观测。例如，可使用ZygoCorporation制造的ZygoMarkIVxp或ZygoNewView7300干涉仪来测量。
基材侧面的平坦度指图1中基材侧面4a的平坦度，而将曲线角4d和斜切4b、4c从平坦度测量的区域中排除。在严格定义平坦度测量的区域时，其优选为确保实质精度测量的区域，即除去距离每个周边预定距离的区带后留下的侧面4a的矩形区域。如果例如通过光学干涉法在邻近角4d或斜切4b、4c的周边接近的区域中测量基材侧面的平坦度，散射光可干扰平坦度的精确测量。尽管因为待部分除去的区带的预定距离取决于基材的整个尺寸而不能明确地描述如何设定该距离，平坦度测量的区域典型地为通过以距离侧面4a的纵向对边的纵向距离的2％、优选5％、更优选10％的距离减去区带并且以距离侧面4a的横向对边的横向距离5％、优选15％、更优选20％的距离减去区带而留下的侧面4a中的矩形区域。
如果在压印光刻法使用具有其平坦度大于20μm的侧面的矩形基材以将基材上的凸凹图案转印至树脂层时，产生如下所述的许多问题。例如，压印光刻系统包括其包括多个致动器的致动系统以压缩矩形基材的侧面。在一些情形中，一个或多个致动器无法在预定压力下压缩侧面，或者基材的压缩部分出现预料之外的歪曲。于是不能以高精度控制基材的压缩部分的弯曲或变形。结果，当压缩接收基材上的树脂滴时，不能以有效可控的方式驱赶树脂滴之间存在的气体，并且树脂中留下的气体引起树脂上转印图案中的缺陷。另外，通过以高精度控制方式使基材的压缩部分变形带来的图案形貌的各种参数(放大率、歪斜/垂直性、梯形性质)的校正并不成功，无法得到期望形貌的图案。如果通过在压力下夹住侧面来保持具有低平坦度的侧面的矩形基材，则以倾斜方式夹住基材，并且树脂上形成的图案从期望的位置偏移。
另外，从在通过致动器系统夹住矩形基材的侧面时阻止基材旋转、倾斜或不期望的运动以及其精确对准于接收基材上的期望位置来考虑，邻接侧面之间包括的角度优选为90°±0.1°之内，更优选为90°±0.05°之内。邻接侧面之间包括的角度严格地为衍生自侧面的最小方形平面之间包括的角度。邻接侧面之间包括的角度可以例如根据测量矩形性的方法SEMIP1-92通过使千分表与应当垂直于参考侧面的侧面上任意点接触以及从千分表的读数和测量点之间的距离计算角度来测量。
从清洁性和强度方面来看，优选矩形基材的侧面为镜面。具体地，侧面应优选具有2nm以下、更优选0.5nm以下的表面粗糙度(Ra)。表面粗糙度(Ra)可以根据JISB0601测量。
矩形基材优选地具有20～300mm见方、更优选50～200mm见方的外形以便于处理。另外优选地，该基材具有1～10mm、更优选3～8mm的厚度。比1mm薄的基材容易在夹持装置的影响下变形或受自身重力而垂下，导致转印图案的错位或错误。比10mm厚的基材由于较大体积和较高重量导致难以运输或处理并且成本高。
矩形基材的曲线角应优选具有0.5～10、更优选1.5～3.5的曲率半径(R)以对所述角赋予强度来防止碎裂、裂缝和裂纹并防止在基材清洗和干燥过程中清洗液积累或残留。
矩形基材可由石英玻璃、二氧化钛掺杂的石英玻璃、硅(Si)、氧化硅膜、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、镍(Ni)、蓝宝石和其混杂材料制成。其中，石英玻璃基材经常应用于使用UV辐射将树脂层固化的压印光刻法，因为石英玻璃为UV透射性。石英玻璃基材在可见光区中也是透射的，并且因此具有转印时容易定位的优点。
在矩形基材的前表面上，可沉积金属薄膜或抗蚀剂膜以纹刻凸凹图案。在优选的工序中，在使用EB图像化工具在模制成型用基材上形成图案之前预先涂覆金属薄膜和抗蚀剂膜。利用标准技术，可将金属薄膜或抗蚀剂膜形成至5nm～5μm的厚度。
参考图3～5，本发明的矩形的模制成型用基材可以在其后表面3上设有凹口(沉孔)7或槽8。为了将该基材放置在曝光工具或NIL工具中，根据该工具的构成或期望的应用形成凹口7或槽8。词语“凹口”指的是在其厚度方向上不穿过整个基材的孔，即中途终止于留下的底壁。
凹口的形状可以为平面形状中的圆形、卵形、椭圆形、矩形或多边形。优选圆形形状，如图3(A)和4中所示。凹口的尺寸优选为5～150mm的范围，以圆形形状的直径、卵形或椭圆形形状的主直径，或者矩形形状的对角线长度计。关于槽，优选将槽8的侧壁8a、8b定义为平行的平面，如图3(B)和5中所示。但是，槽的侧壁不必平行；可以将槽侧壁的一个或两个定义为曲面。
现在描述制备矩形基材的方法。该方法包括以下步骤：提供具有已经研磨的前后表面和四个侧面的起始矩形基材，和在恒压下将旋转抛光垫垂直地压靠于一个侧面的纵向中心区，和使该旋转抛光垫和该基材平行于该侧面相对运动，以由此抛光该基材的该侧面的纵向中心区。
此处使用的旋转抛光垫并不特别限定，只要工作部分为能够抛光的旋转体。合适的工具包括轴、安放在轴上的盘状支持体，以及作为工作部分的连接在盘状支持体的抛光垫。旋转抛光垫的工作部分可以由选自例如发泡聚氨酯、填充有二氧化铈的聚氨酯、填充有氧化锆的聚氨酯，非织造的纺织品、麂皮、橡胶和毛毡的任意材料制成，只要其能够从工件除去材料。
在恒压下将旋转抛光垫垂直地压靠在基材的一个侧面的步骤可以使用施压机构例如气动活塞、载荷传感器等。抛光侧面、角和斜切的抛光压力优选为1Pa～1,000,000Pa(1MPa)、更优选1,000Pa～100,000Pa(0.1MPa)的范围内。
使旋转抛光垫和基材平行于侧面相对运动的步骤包括将基材放置在支架上使基材侧面可以平行于运动轴线并将基材定位。运动轴线是旋转抛光垫直线运动所沿着的运动轴线或者支架的运动轴线。具体地，该步骤使用如图6所示的定位夹具。定位夹具11包括其凸出距离13可通过螺栓或微米机构调节的定位销12。使用组合有微传感器等的调节机构，调节定位销12的凸出距离13使得连接定位销12的点的直线14可以平行于运转轴线延伸。将矩形基材16放置在支架15上，同时使侧面邻靠于夹具11的定位销12，并接着定位于支架15。将基材固定于支架的装置可以为抽真空机、机械夹板、永磁体卡盘或电磁卡盘。或者，可用蜡、粘合剂、UV固化性树脂、密封剂等将基材粘结于固定框架，通过上述工序将该框架固定于支架。
在通过旋转抛光垫将基材抛光时，优选地可以在其之间进料抛光用化合物或浆料以促进抛光。抛光用化合物优选为含有例如，典型地具有10nm～10μm颗粒尺寸的二氧化硅、氧化铈、刚玉、白刚玉(WA)、FO(氧化铝)、氧化锆、SiC、金刚石、二氧化钛或氧化锗的磨粒的水浆。
盘状旋转抛光垫运转使得周围邻接区中的材料去除量大于中心区。如果将基材侧面的所有部分在恒压和恒速下抛光，则从侧面的纵向边缘区去除的材料比从纵向中心区多，这使得侧面可能呈现凸梁轮廓。于是在本发明的优选实施方式中，使旋转抛光垫和基材的相对平行运动的运动速度根据被抛光的基材侧面上的位置而变化。在更优选的实施方式中，与旋转抛光垫的中心位于该基材侧面的纵向中心区时相比，旋转抛光垫的中心位于该基材侧面的纵向边缘区时该旋转抛光垫和该基材的相对平行运动的运动速度较快。由于与侧面的中心区相比以较高的运动速度抛光侧面的边缘区，所以从侧面的边缘区去除的材料少于从侧面的中心区去除的材料。这防止与中心区相比边缘区被过度抛光。
需要指出的是，在基材侧面(包括两边缘区之间的中心区)具有100的长度的条件下，如下定义基材侧面的纵向中心区和边缘区。优选地，边缘区为从侧面的一个边缘(横向边缘)延伸25以下、尤其为15～25的距离的区域，并且中心区为在边缘区之间延伸至少50、尤其是50～70的距离的区域。更优选地，边缘区为从侧面的一个边缘(横向边缘)延伸30以下、尤其为10～30的距离的区域，并且中心区为在边缘区之间延伸至少40、尤其是40～80的距离的区域。
在优选的实施方式中，可以在根据基材侧面上的凸凹改变旋转抛光垫和基材的相对平行运动期间的运动速度的同时进行抛光。例如，在抛光之前预先测量基材的侧面的平坦度。接着，例如通过根据基材侧面上的凸凹控制运动速度使得运动速度在凹陷处高并在凸起处低来进行抛光。以此方式，可将侧面抛光至平坦表面。
在通过旋转抛光垫抛光的步骤中，可以使旋转抛光垫和矩形基材沿着运动轴线平行运动，同时如图7所示使旋转抛光垫和矩形基材在基材侧面的横向或宽度方向上相对运动，具体地为图7中的垂直振动。结果，旋转抛光垫和矩形基材以之字形方式运动。优选地通过使旋转抛光垫或矩形基材沿着平行于基材侧面的横向或宽度方向的直线运动，实现垂直振动。另外，优选地将垂直振动限定在其中使旋转抛光垫和基材侧面接触的范围。通过旋转抛光垫和矩形基材的相对平行运动和并行的垂直振动而进行的抛光操作对于降低沿着旋转抛光垫的旋转轨迹在侧面上形成的抛光标记有效。图7说明其中旋转抛光垫垂直振动同时将矩形基材的位置固定的实施方式。旋转抛光垫21上下运动，即沿着平行于矩形基材16的侧面的横向或宽度方向延伸的直线41垂直振动。图7示出达到振动幅度42的上端和下端的旋转抛光垫21的位置。在振动幅度42范围内，旋转抛光垫21与基材侧面保持接触。
在利用旋转抛光垫抛光的步骤中，在将基材的一个侧面抛光后，基材翻转90°，抛光下一个侧面，并且重复这些引导(indexing)和抛光步骤直至将基材的所有四个侧面抛光。优选引导和抛光的顺序以为了抛光精度和生产率。以90°翻转基材的装置可以为用于翻转固定地放置有矩形基材的支架的具有精确定位功能的旋转机构例如希斯耦合(hirthcoupling)或旋转编码器。
此处使用的起始矩形基材为在通过旋转抛光垫抛光矩形基材的步骤之前其侧面上已经研磨的矩形基材。研磨基材侧面的装置可以为加工中心机或NC机床(NCmachinetool)，其中在可能不会引起伤害如裂纹、裂缝和碎裂的条件下使研磨轮旋转并且移动，由此研磨矩形基材或工件直到得到预定尺寸的侧面。希望时，也可以和侧面同样地，通过研磨形成曲线角和斜切。
为了研磨的目的，具体地，使用电镀有金刚石或CBN磨料或者粘结有金属的研磨轮并且以100～30,000rpm、优选1,000～15,000rpm的轴旋转频率和1～10,000mm/min、优选10～1,000mm/min的切削速度运转。因为工作精度和生产率选择这样的研磨轮和条件。
优选地，抛光矩形基材的曲线角和斜切到镜面精整度以为了强度保留和清洁性。优选地通过基本不接触侧面或影响侧面的工作精度的方法来抛光角和斜切。一个合适的方法为通过进料抛光用浆料，在恒压下将旋转抛光垫压靠于角或斜切，并且根据角或斜切的轮廓使所述垫运动。在通过旋转抛光垫抛光角或斜切时，优选地引入抛光用磨料浆。旋转抛光垫、施压装置和抛光用浆可以和侧面抛光步骤中使用的相同。
矩形基材具有纹刻于其前表面的凸凹图案。纹刻凸凹图案的装置可以为能够从基材预定部分除去材料的任何装置，例如，激光加工机，湿法刻蚀，干法刻蚀，光刻法以及纳米压印光刻法(NIL)。下文描述如何纹刻凸凹图案，但是纹刻方式并不限于它们。
纳米级凸凹图案
矩形基材具有前后(或相反的)表面与四个侧面。金属薄膜在整个前表面上形成。膜形成方式可以例如为溅射或蒸镀。金属薄膜可以由单层或多层组成。一个典型的实例是铬薄膜。接下来，在金属薄膜上涂覆EB光刻法的抗蚀剂材料，并在合适的温度下烘烤合适的时间以形成抗蚀剂膜。
使用EB光刻法工具，以预定的图案将抗蚀剂膜曝光于EB并显影。通过抗蚀剂膜图案进行蚀刻以除去金属薄膜的预定图案。可以除去在蚀刻结束时残留的抗蚀剂膜。接着蚀刻基材，由此在基材上纹刻凸凹图案。当形成纳米级的凸凹图案时，例如，因为加工精度最终蚀刻优选地为干法蚀刻。
作为模具的台式结构
在整个前表面上形成金属薄膜。膜形成方式可以与上述相同。在基材前表面上，通过上述方法已经纹刻形貌图案、典型地为纳米级凸凹图案。接下来，例如在金属薄膜上涂覆光致抗蚀剂材料并在合适的温度下烘烤合适的时间以形成抗蚀剂膜。
例如，使用曝光工具，通过光刻法在抗蚀剂膜上形成台式结构的抗蚀剂图案。具体地，将带有台面图案的光掩模放置在曝光工具中，将涂覆有抗蚀剂的基材安放在工具中，曝光于UV，并显影。接着，利用湿法蚀刻或者其他合适的方式，将除了其被台面形成用抗蚀剂图案保护的部分以外的铬薄膜除去。接着蚀刻基材以形成台式结构。最终的蚀刻方式可以为湿法蚀刻或干法蚀刻，只要基材能被蚀刻。值得一提的是，毫米至微米级的结构如定位标记可通过同样的方法在基材上形成。
矩形基材可以在后表面中设有凹口或槽。在将基材研磨以在其中形成凹口或槽的步骤中，可以使用加工中心机(machiningcenter)或NC机床。在可不引起裂纹、缺陷或碎裂的条件下使研磨轮在待加工的基材表面上旋转和运动由此形成预定尺寸和深度的凹口或槽。
具体地，使用电镀有金刚石或CBN磨料或者粘结有金属的研磨轮并且其以100～30,000rpm、优选1,000～15,000rpm的轴旋转频率和1～10,000mm/min、优选10～1,000mm/min的切削速度运转。
如果希望，抛光经研磨的凹口或槽的侧壁和底壁。该抛光对于除去研磨表面上的加工受损层以除去研磨残余应力有效，由此以抑制由残余应力导致的基材的任何的形貌变化。如果凹口或槽的侧壁和底壁未经抛光，难以通过清洗完全除去污渍；并且，如果留下一些污渍，接着图案可能被其污染。此外，凹口或槽的侧壁和底壁的抛光对于增加侧壁和底壁的强度也有效。
通过使旋转抛光工具的工作部分与侧壁和底壁在独立的恒压下接触并且以预定的速度使该工具相对运动，进行凹口或槽的侧壁和底壁的抛光步骤。
旋转抛光工具可以为任意类型，只要其工作部分是耐磨性旋转部件。实例包括具有工具夹盘部分的轴或者其上安装有抛光工具的精确研磨机(如Leutor)。
抛光工具中使用的材料类型并无特别限制，只要工作部分为GC轮、WA轮、金刚石轮、铈轮、铈垫、橡胶轮、重缩毡、聚氨酯或者其他能够工作并且去除工件材料的成分。
通过其工作部分与经研磨的表面(底壁和侧壁)接触的旋转抛光工具将凹口或槽抛光时，优选地将抛光用磨料浆输送到抛光位置。此处使用的合适的磨粒实例包括二氧化硅、二氧化铈、刚玉、白刚玉(WA)、FO、氧化锆、SiC、金刚石、二氧化钛和氧化锗，优选具有10nm～10μm范围的粒子尺寸。可以使用这样的磨料的水浆。
从透光性的方面来看，凹口或槽的侧壁和底壁可以优选地被抛光至由2nm以下、更优选1nm以下的表面粗糙度Ra表示的镜面精整度。需要指出的是，表面粗糙度Ra根据JISB-0601测定。
形成凹口或槽的步骤可以在研磨侧壁的步骤之前或之后，或者在抛光经研磨的侧面的步骤之后进行。因为容易加工和效率，优选地，在研磨侧面的步骤之前即刻或之后即刻进行通过研磨形成凹口或槽的步骤；并且优选地，在抛光经研磨的侧面的步骤之前即刻或之后即刻进行抛光经研磨的凹口或槽的步骤。
实施例
以下通过例示的方式而非通过限制的方式给出本发明的实施例。
实施例1
通过将合成石英玻璃锭形成柱形块并且切割该块，制备160.0mm见方和6.50mm厚的矩形基材。
将基材放置在研磨轮加工机中。使金刚石耐磨性研磨轮运转以将基材的侧面和斜切研磨。得到具有2.5mm曲率半径(R)的斜切和曲线角的152.0mm见方的矩形基材。
接着，将基材的相反(前和后)表面重合。得到矩形合成石英玻璃基材，其前后表面具有由0.32μm的表面粗糙度(RMS)表示的磨砂玻璃精整度。
将基材引入图8(A)中简要示意的侧面镜面精整工具中。通过真空卡盘将基材16放置在该工具的支架15上，同时将侧面邻靠在定位夹具11的定位销12，使得侧面平行于旋转抛光垫52的运动轴线51。将真空卡盘致动以将基材固定地安置于支架15。之后，使定位夹具11运动到不干涉抛光操作的位置，即撤回到工具中。
之后，将玻璃基材的曲线角、斜切和侧面抛光。将侧面镜面精整工具的操作简要示意于图8(B)。
通过进料抛光用浆料、在0.02MPa的恒压下将旋转抛光垫54压靠在表面并且使该垫沿着角或斜切的轮廓运动，从而将基材的曲线角或斜切抛光。此处使用的机器人包括5轴多关节臂56，在该臂的远端的气动活塞施压机构55以及连接至机构55的旋转抛光垫54。使用氧化铈的水溶液作为抛光用浆料；并且使用耐磨性聚氨酯布作为旋转抛光垫54的抛光用部分。
通过进料抛光用浆料、在0.04MPa的恒压下通过气动活塞施压机构53将旋转抛光垫52垂直压靠在表面、使该垫52平行于侧面并且纵向往复运动，并且在横向或宽度方向上一致地(concurrently)振动该垫，将基材的侧面抛光。使在垫52往复运动步骤的期间该垫52的中心到达侧面的纵向边缘区时抛光垫52的运动速度可能快于该垫在侧面纵向边缘区时的运动速度来进行控制，同时进行抛光。使用氧化铈的水溶液作为抛光用浆料；并且使用耐磨性非织造布作为旋转抛光垫52的抛光用部分。
通过利用具有精确定位功能的旋转机构如希斯耦合(hirthcoupling)以90°角度旋转引导基材依序进行角、斜切和侧面的抛光。抛光操作按照角的斜切、角、侧面的斜切和侧面的顺序进行。
完成所有角、斜切和侧面的抛光之后，从工具的真空卡盘取出基材。此时，基材具有151.980mm见方。
接下来，用氧化铈将石英玻璃基材的前后表面粗抛光，并且胶体二氧化硅精抛光，得到其前后表面被镜面精整至完全平坦并且基本无缺陷的石英玻璃基材。基材具有6.35mm厚度。
在溅射室中，将铬薄膜沉积在基材的整个前表面。接着，利用旋涂机将EB光刻法的抗蚀剂(ZEP720A，NipponZeonCo.,Ltd.制造)涂覆在铬薄膜上，在预定的温度和时间条件下预烘烤以形成抗蚀剂膜。
使用EB图案化工具，将抗蚀剂膜以线-间隔图案进行图案化。这之后为抗蚀剂膜的显影、为除去铬薄膜的用氯气的干法蚀刻、以及用CHF3气体的干法蚀刻，在玻璃基材上形成凸凹图案。得到用于压印光刻法的合成石英玻璃的矩形基材，其前表面以半间距20nm纹刻有凸凹的线-间隔图案，如图1所示。
对基材测量平坦度、角的角度和表面粗糙度，结果如下所示。
侧面的平坦度
四个侧面的测量结果
3.5μm,3.5μm,2.9μm,3.5μm
邻接侧面之间的角度
对于全部四个角在90°±0.04°内
侧面的表面粗糙度
Ra＝0.15nm
值得一提的是，侧面的平坦度用ZygoNewView7300(Zygo)测量，用千分表测量角度，用原子力显微镜测量Ra。
实施例2
制备尺寸定为153.0mm见方和6.35mm厚度的合成石英玻璃的矩形基材作为起始基材。基材具有两个已经精抛光的相反(前和后)表面和侧面，由刷子抛光进行镜面精整的曲线角和斜切。
在溅射室中，将铬薄膜沉积在基材的整个前表面上。接着，利用旋涂机将正型光致抗蚀剂(AZP1350，AZElectronicMaterialsCo.,Ltd.制造)涂覆在铬薄膜上，在预定的温度和时间条件下预烘烤以形成抗蚀剂膜。
将带有抗蚀剂的基材引入到曝光工具中，在该工具中通过光掩模将其曝光于UV辐照。此处使用的光掩模为在中心具有26mm×33mm矩形台面图案的玻璃光掩模。
将带有抗蚀剂的基材从曝光工具取出并显影以形成台面形成用抗蚀剂图案。在基材上，在硝酸铵铈(IV)的水溶液中进行铬蚀刻以除去除了其被台面形成用抗蚀剂图案保护的部分以外的铬薄膜。接着，进行在氢氟酸水溶液中的湿法蚀刻以除去除了其被抗蚀剂图案保护的部分以外的石英玻璃。用丙酮将抗蚀剂膜剥离，得到具有约30μm高度的其表面上沉积铬薄膜的台式结构。
将其前表面朝上的石英玻璃基材用粘结在不锈钢平台上。将基材与其粘结的平台引入到加工中心机中，并通过磁卡盘固定于加工中心机的工作台。接着，通过金刚石耐磨性研磨轮将侧面和斜切研磨，得到具有R＝2.5mm的斜切和曲线角的152.0mm见方的矩形基材。之后，取出其与基材粘结的平台。
将其与基材粘结的平台引入到图8(A)中简要示意的侧面镜面精整用工具中。通过磁卡盘将基材放置于该工具的支架15上，同时将侧面邻靠于定位夹具11的定位销12，使得侧面与旋转抛光垫52的运动轴线51平行。将磁卡盘致动以将基材固定地安置于支架15。之后，和实施例1同样地将玻璃基材的角、斜切和侧面抛光。
在完成所有的角、斜切和侧面的抛光后，从工具的磁卡盘将其与基材粘结的平台取出。通过加热熔融Shiftwax，并将基材从平台上去除。清洗后，得到图2所示的其前表面纹刻有26mm×33mm矩形形状的高30μm的台式结构的矩形基材
使用和实施例1同样的仪器对基材测量平坦度、角的角度和表面粗糙度，结果如下所示。
侧面的平坦度
四个侧面的测量结果
1.9μm,2.5μm,1.9μm,2.1μm
邻接侧面之间的角度
对于四个角在90°±0.04°内
侧面的表面粗糙度
Ra＝0.17nm
实施例3
制备尺寸定为152.0mm见方和6.35mm厚度的合成石英玻璃的矩形基材作为起始基材。基材具有两个已经精抛光的相反(前和后)表面和侧面，由刷子抛光进行镜面精整的曲线角和斜切。
在溅射室中，将铬薄膜沉积在基材的整个前表面。接着，利用旋涂机将EB光刻法的抗蚀剂(ZEP720A，NipponZeonCo.,Ltd.制造)涂覆在铬薄膜上，在预定的温度和时间条件下预烘烤以形成抗蚀剂膜。
使用EB图案化工具，将抗蚀剂膜以线-间隔图案进行图案化。这之后为抗蚀剂膜的显影、为除去铬薄膜的用氯气的干法蚀刻、以及用CHF3气体的干法蚀刻，在玻璃基材上形成凸凹图案。
将基材引入到切割工具中，在该工具中用金刚石耐磨性切割刀将基材切割成尺寸为75.0mm见方的矩形片基材。
将其前表面朝下的石英玻璃基材用粘结在不锈钢平台上。将其与基材粘结的平台引入到加工中心机中，并通过磁卡盘固定于加工中心机的工作台。接着，通过金刚石耐磨性研磨轮将侧面、斜切和凹口研磨，得到具有直径50mm、深度4mm的圆形凹口，R＝1.0mm的斜切和曲线角的70.0mm见方的矩形基材。之后，取出其与基材粘结的平台。
之后，和实施例1同样地将玻璃基材的角、斜切和侧面抛光。
在完成所有的角、斜切和侧面的抛光后，从工具的磁卡盘将其与基材粘结的平台取出。接下来，将基材安置于抛光工具的支架。通过进料氧化铈磨料的抛光用浆料、对具有50mm直径和30mm高度的毛重缩毡施力使其以500rpm在3,500Pa的压力下靠在底壁上旋转，并在2,000Pa的压力下靠在侧壁上旋转，使支架以10rpm旋转，并继续抛光60分钟，从而将经研磨的凹口的底壁和侧壁抛光至镜面精整度。
通过加热熔融Shiftwax，并将基材从平台去除。清洗后，得到图4(A)和(C)所示的其前表面纹刻有具有半间距20nm的形貌线-间隔图案并且后表面设有圆形凹口的矩形基材。
使用和实施例1同样的仪器对基材测量平坦度、角的角度和表面粗糙度，结果如下所示。
侧面的平坦度
四个侧面的测量结果
1.7μm,2.1μm,2.3μm,1.9μm
邻接侧面之间的角度
对于四个角在90°±0.04°内
侧面的表面粗糙度
Ra＝0.21nm
实施例4
制备尺寸定为153.0mm见方和6.35mm厚度的合成石英玻璃的矩形基材作为起始基材。基材具有两个已经精抛光的相反(前和后)表面和侧面，由刷子抛光进行镜面精整的曲线角和斜切。
在溅射室中，将铬薄膜沉积在基材的整个前表面。接着，利用旋涂机将正型光致抗蚀剂(AZP1350，AZElectronicMaterialsCo.,Ltd.制造)涂覆在铬薄膜上，在合适的温度和时间条件下预烘烤以形成抗蚀剂膜。
将带有抗蚀剂的基材引入到曝光工具中，在该工具中通过光掩模将其曝光于UV辐照。此处使用的光掩模为在中心具有26mm×33mm矩形台面图案的玻璃光掩模。
将带有抗蚀剂的基材从曝光工具取出并显影以形成台面形成用抗蚀剂图案。在基材上，在硝酸铵铈(IV)的水溶液中进行铬蚀刻以除去除了其被台面形成用抗蚀剂图案保护的部分以外的铬薄膜。接着，进行氢氟酸水溶液中的湿法蚀刻以除去除了其被抗蚀剂图案保护的部分以外的石英玻璃。用丙酮将抗蚀剂膜剥离，得到具有约30μm高度的其表面上沉积铬薄膜的台式结构。
将其前表面朝下的石英玻璃基材用粘结在不锈钢平台上。将基材与其粘结的平台引入到加工中心机中，并通过磁卡盘固定于加工中心机的工作台。接着，通过金刚石耐磨性研磨轮将侧面、斜切和槽研磨，得到具有R＝2.5mm的斜切和曲线角以及平行于侧面延伸的槽的152.0mm见方的矩形基材，该槽具有厚度3mm、宽度30mm和长度152mm。之后，取出其与基材粘结的平台。
之后，和实施例1同样地将玻璃基材的角、斜切和侧面抛光。
在完成所有的角、斜切和侧面的抛光后，从工具的磁卡盘将其与基材粘结的平台取出。接下来，将基材安置于抛光工具的支架。通过进料氧化铈磨料的抛光用浆料、对具有30mm直径和30mm高度的毛重缩毡施力使其以1,000rpm在2,000Pa的压力下靠在底壁上旋转，并在2,000Pa的压力下靠在侧壁上旋转，使支架以50mm/min往复运动5个循环，在与上述相同的压力下对毛重缩毡施力使其靠在底壁和另一侧壁，使支架以50mm/min往复运动5个循环，从而将槽的底壁和侧壁抛光至镜面精整度。
通过加热熔融Shiftwax，并将基材从平台上去除。清洗后，得到图5(B)和(D)所示的其前表面纹刻有26mm×33mm矩形形状的高30μm的台式结构并且后表面设有槽的矩形基材。
使用和实施例1同样的仪器对基材测量平坦度、角的角度和表面粗糙度，结果如下所示。
侧面的平坦度
四个侧面的测量结果
3.1μm,3.1μm,2.6μm,2.5μm
邻接侧面之间的角度
对于四个角在90°±0.04°内
侧面的表面粗糙度
Ra＝0.19nm
通过引用将日本专利申请第2014-166352号引入本文。
尽管已描述了一些优选的实施方案，但是根据上述教导对其可以做出许多改变和变型。因此应理解的是本发明可以不同于具体描述那样实施而不脱离所附的权利要求的范围。

Claims (15)

1.制备用于压印光刻法的矩形基材的方法，包括以下步骤：
提供具有经研磨的前后表面和四个侧面的起始矩形基材，
和在恒压下将旋转抛光垫垂直地压靠于该基材的一个侧面，和使该旋转抛光垫和该基材平行于该侧面相对运动，以由此抛光该基材的该侧面。
2.权利要求1所述的方法，其中根据该被抛光的基材侧面上的位置，使该旋转抛光垫和该基材的相对平行运动的运动速度改变。
3.权利要求2所述的方法，其中该基材的该侧面包括纵向中心区和纵向边缘区,
与旋转抛光垫的中心位于该基材侧面的纵向中心区时相比，旋转抛光垫的中心位于该基材侧面的纵向边缘区时该旋转抛光垫和该基材的相对平行运动的运动速度较快。
4.权利要求1所述的方法，其中使该相对平行运动的运动速度根据该基材侧面上的凸凹而变化。
5.权利要求4所述的方法，其中与该基材侧面上的凹陷相比，在凸起处的运动速度较快。
6.权利要求1所述的方法，还包括使该旋转抛光垫和该基材在该基材侧面的横向或宽度方向上相对运动以由此抛光该侧面的步骤。
7.权利要求1所述的方法，其中，在将该基材的一个侧面抛光后，将该基材旋转90°，将下一个侧面抛光，并且重复这些步骤直至将该基材的全部四个侧面抛光。
8.权利要求1所述的方法，其中还包括在研磨侧面步骤之前或之后，或者在将研磨过的侧面抛光的步骤之后，研磨该基材的后表面以形成凹口或槽的步骤。
9.权利要求8所述的方法，其中该经研磨的凹口或槽具有侧壁和底壁，该方法还包括将该经研磨的凹口或槽的侧壁和底壁抛光的步骤。
10.权利要求9所述的方法，其中将该经研磨的凹口或槽的侧壁和底壁抛光的步骤包括在独立的恒压下使旋转抛光工具的工作部分与该侧壁和该底壁接触。
11.用于压印光刻法的矩形基材,该基材具有前后表面和四个侧面，该前表面被纹刻有凸凹图案，并且该侧面具有20μm以下的平坦度。
12.权利要求11的矩形基材，其中邻接侧面之间包括的角度在90±0.1°的范围内。
13.权利要求11的矩形基材，其中所述侧面经镜面精整。
14.权利要求13的矩形基材，其中所述侧面具有0.01～2nm的表面粗糙度Ra。
15.权利要求11的矩形基材，其中后表面设有凹口或槽。
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