KR20140056046A - 각형 금형용 기판 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 기판 상에 요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 각형의 금형용의 기판으로서, 요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 면(A면)의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm의 범위로서 요철에 의한 패턴이 형성되는 영역의 평탄도가 350nm 이하인 것을 특징으로 하는 각형 금형용 기판을 제공한다.
본 발명에 따르면, 각형 금형용 기판 상에 패턴을 제작할 때와 전사할 때에 패턴 위치가 부정합이 되거나 패턴 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있고, 고정밀도이며 복잡한 패턴의 전사가 가능해진다.
본 발명에 따르면, 각형 금형용 기판 상에 패턴을 제작할 때와 전사할 때에 패턴 위치가 부정합이 되거나 패턴 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있고, 고정밀도이며 복잡한 패턴의 전사가 가능해진다.
Description
본 발명은, 전자 디바이스, 광 부품, 기억 소자, 바이오 소자 등을 제조하는 공정에 있어서, 표면에 요철 형상을 형성하기 위한 원판이 되는 나노임프린트 등의 리소그래피 기술용 각형 금형용 기판에 관한 것이다.
최근 전자 디바이스, 광 부품, 기억 소자, 바이오 소자 등의 제조에서, 고성능화, 고정밀화가 더욱 요구되는 한편, 제조의 저비용화도 동시에 요구되는 상황이다. 이러한 추세 가운데, 종래의 리소그래피 기술에 비해 저렴하게 미세 가공을 행할 수 있는 나노임프린트 기술이 주목받고 있다. 나노임프린트 기술에 있어서, 요철 패턴은 기계적인 방법에 의해 형성한다. 즉, 원하는 요철 패턴을 표면에 형성한 금형용 기판을 소정 두께의 수지층을 갖는 피전사용 기판에 가압함으로써, 금형의 요철 패턴을 전사한다(일본 특허 공표 제2005-533393호 공보: 특허문헌 1). 가압에 의해 요철 패턴이 전사된 수지층은 경화시킴으로써 그의 형상이 보존되지만, 주로 자외선에 의해 경화시키는 방식과, 열에 의해 경화시키는 방식이 있고, 어떠한 방식에 있어서도 금형용 기판과 수지층을 갖는 피전사용 기판과의 평행도를 유지하여, 가압하는 면내를 균일한 압력으로 가압하는 것이 중요하다. 이때, 요철 패턴을 묘화하는 금형용 기판은 높은 형상 정밀도가 요구된다(일본 특허 공개 (평)3-54569호 공보: 특허문헌 2).
나노임프린트에 사용되는 금형용 기판의 외형은, 예를 들면 65mm×65mm나 152mm×152mm의 각형이나, 50φmm, 100φmm, 150φmm, 200φmm의 원형인 것 등, 용도에 따라 다양한 형상의 것이 사용되고 있다. 한편, 실질적으로 금형으로서의 역할을 담당하며, 요철 패턴이 형성되는 영역은, 외형에 비해 작은 면적(대략 4,000mm2 이내)인 경우가 많고, 그의 영역은 통상 기판의 중심 부근에 형성된다. 일반적으로, 전사하고자 하는 패턴이 미세할수록 패턴을 형성하는 에리어가 좁아지는 경향이 보인다.
이것은 패턴이 미세하면 미세할수록, 상기한 금형용 기판과 수지층을 갖는 피전사용 기판의 평행도나 가압의 균일성에 요구되는 정밀도가 높아지기 때문이며, 패턴이 형성된 면적이 좁으면 이들의 정밀도를 높일 수 있기 때문이다. 한편, 금형용 기판의 외형이 패턴이 형성된 영역에 비해 큰 경향이 있는 것은, 금형용 기판을 제작하는 프로세스에서 이유를 구할 수 있다. 금형용 기판은, 스퍼터링에 의한 메탈막의 도포 공정, EB 묘화 장치를 사용한 리소그래피 공정, 원하는 미세 패턴을 전사한 후의 메탈층이나 기판 표면의 건식 에칭 공정 등을 거쳐서 제작된다. 이들 공정에서 사용되는 장치는, 경제성이나 편리성의 면으로부터 전통적인 리소그래피 기술에서 사용해 온 장치와 공유되는 경우가 많다. 그 때문에, 이들 장치에 대응하는 기판의 크기도, 필연적으로 전통적인 리소그래피 기술에서 사용되어 온 기판의 크기가 되고, 금형용 기판의 외형 크기는 패턴이 형성되는 영역에 비해 커지는 경향이 있다.
최근, 자외선을 사용한 나노임프린트 등의 보다 고정밀도의 패턴이나 보다 복잡한 패턴을 금형용 기판 상에 형성하여 전사하는 요구가 높아지고 있다. 이러한 경위와 상술한 이유로부터, 각형 금형용 기판의 평탄도, 특히 패턴이 형성되며, 실질적으로 금형의 역할을 담당하는 영역의 평탄도가 중요하다. 전사하는 패턴이 고정밀도이며 복잡하면 복잡할수록, 표면이 충분히 평탄하지 않은 경우, 금형용 기판을 제작할 때와 전사할 때에 패턴 위치가 부정합이 되거나, 패턴 오차가 발생하는 것이 문제가 되어 오고 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 금형용 기판의 패턴이 형성되는 영역의 평탄도가 양호하며, 금형용 기판의 패턴면과 피전사용 기판의 평행도를 유지하고, 가압하는 면내를 균일한 압력으로 가압하기 위해 적합한 각형 금형용 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 요철 패턴이 형성되는 범위인 중심 에리어의 평탄도가 작은 각형 금형용 기판을 사용하는 것이 상기 과제의 해결에 유용하다는 것을 발견하여, 본 발명을 이루기에 이른 것이다.
따라서, 본 발명은 하기에 나타내는 각형 금형용 기판을 제공한다.
[1] 기판 상에 요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 각형의 금형용의 기판으로서, 요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 면(A면)과, 이 A면과 반대측의 면(B면)을 갖고, 상기 A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm의 범위로서 요철에 의한 패턴이 형성되는 영역의 평탄도가 350nm 이하인 것을 특징으로 하는 각형 금형용 기판.
[2] 상기 각형 금형용 기판의 A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50nm의 범위로서 요철에 의한 패턴이 형성되는 영역으로부터 기판의 A면과 반대측의 B면까지의 거리 t1'과, 기판의 A면의 중심 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm를 제외한 범위로부터 기판의 B면까지의 거리 t1이 t1'≥t1인 것을 특징으로 하는, [1]에 기재된 각형 금형용 기판.
[3] 상기 각형 금형용 기판의 B면의 주연으로부터 3mm 내측의 부위보다 안쪽의 각형 범위의 평탄도가 3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, [1] 또는 [2]에 기재된 각형 금형용 기판.
[4] 상기 B면의 중심 각형 50 내지 100mm×50 내지 100mm를 제외한 범위로서 주연으로부터 3mm 내측의 부위보다 안쪽의 각형 범위의 평탄도가 3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, [1] 또는 [2]에 기재된 각형 금형용 기판.
[5] 상기 A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm의 범위로서 요철에 의한 패턴이 형성되는 영역의 평균 평면과, 상기 B면의 중심 각형 50 내지 100mm×50 내지 100mm를 제외한 범위의 평균 평면이 개략 평행한 것을 특징으로 하는, [1] 또는 [2]에 기재된 각형 금형용 기판.
[6] 상기 각형 금형용 기판의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm의 범위로서 요철에 의한 패턴이 형성되는 영역의 복굴절량이 3nm/cm 이하인 것을 특징으로 하는, [1] 또는 [2]에 기재된 각형 금형용 기판.
[7] 기판 상에 요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 각형의 금형용의 기판으로서, 요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 면(A면)과, 이 A면과 반대측의 면(B면)을 갖고, 상기 A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm 범위로서 요철에 의한 패턴이 형성되는 영역의 평탄도가 350nm 이하이고, B면이 비관통된 구멍 또는 홈을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 각형 금형용 기판.
[8] 상기 각형 금형용 기판의 A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm의 범위로서 요철에 의한 패턴이 형성되는 영역으로부터, 기판의 B면으로서 비관통된 구멍 또는 홈이 형성되어 있지 않은 면까지의 거리 t2'과, 기판의 A면의 중심 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm를 제외한 범위로부터, 기판의 B면으로서 비관통된 구멍 또는 홈이 형성되어 있지 않은 면까지의 거리 t2가 t2'≥t2인 것을 특징으로 하는, [7]에 기재된 각형 금형용 기판.
[9] 상기 각형 금형용 기판의 B면의 주연으로부터 3mm 내측의 부위보다 안쪽의 각형 범위의 비관통된 구멍 또는 홈을 제외한 부분의 평탄도가 3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, [7] 또는 [8]에 기재된 각형 금형용 기판.
[10] 상기 A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm의 범위로서 요철에 의한 패턴이 형성되는 영역의 평균 평면과, 상기 B면의 비관통된 구멍 또는 홈을 제외한 부분의 평균 평면이 개략 평행한 것을 특징으로 하는, [7] 또는 [8]에 기재된 각형 금형용 기판.
[11] 상기 각형 금형용 기판의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm의 범위로서 요철에 의한 패턴이 형성되는 영역의 복굴절량이 3nm/cm 이하인 것을 특징으로 하는, [7] 또는 [8]에 기재된 각형 금형용 기판.
본 발명에 따르면, 각형 금형용 기판 상에 패턴을 제작할 때와 전사할 때에 패턴 위치가 부정합이 되거나 패턴 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있고, 고정밀도이며 복잡한 패턴의 전사가 가능해진다.
도 1은 본 발명의 각형 금형용 기판의 한 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 t1'≥t1인 각형 금형용 기판의 다른 실시예를 나타내고, (A)는 평면도, (B)는 단면도이다.
도 3은 B면 표면에 가공이 실시된 각형 금형용 기판의 다른 실시예이며, (A)는 B면에 비관통된 구멍을 갖고 있는 각형 금형용 기판, (B)는 B면에 홈을 갖고 있는 각형 금형용 기판의 사시도를 각각 나타낸다.
도 4는 B면 표면에 가공이 실시된 t2'≥t2인 각형 금형용 기판의 다른 실시예이며, (A)는 B면에 비관통된 구멍을 갖고 있는 각형 금형용 기판의 평면도, (B)는 동 단면도를 각각 나타낸다.
도 5는 B면 표면에 가공이 실시된 t2'≥t2인 각형 금형용 기판의 또 다른 실시예이며, (A)는 B면에 홈을 갖고 있는 각형 금형용 기판의 평면도, (B)는 동 단면도를 각각 나타낸다.
도 2는 본 발명의 t1'≥t1인 각형 금형용 기판의 다른 실시예를 나타내고, (A)는 평면도, (B)는 단면도이다.
도 3은 B면 표면에 가공이 실시된 각형 금형용 기판의 다른 실시예이며, (A)는 B면에 비관통된 구멍을 갖고 있는 각형 금형용 기판, (B)는 B면에 홈을 갖고 있는 각형 금형용 기판의 사시도를 각각 나타낸다.
도 4는 B면 표면에 가공이 실시된 t2'≥t2인 각형 금형용 기판의 다른 실시예이며, (A)는 B면에 비관통된 구멍을 갖고 있는 각형 금형용 기판의 평면도, (B)는 동 단면도를 각각 나타낸다.
도 5는 B면 표면에 가공이 실시된 t2'≥t2인 각형 금형용 기판의 또 다른 실시예이며, (A)는 B면에 홈을 갖고 있는 각형 금형용 기판의 평면도, (B)는 동 단면도를 각각 나타낸다.
도 1에 본 발명에 관한 각형 금형용 기판의 일례를 나타낸다. 도 1에 도시한 바와 같이, 기판 (1)은 각형상의 금형용의 기판이며, A면 (2)(요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 면), B면 (3)(요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 면의 반대면) 및 측면 (4)로 구성되어 있다. 통상, 측면 (4)와 A면 (2) 및 B면 (3)과의 경계에는 각각 모따기부 (5)가 형성되어 있다.
본 발명의 각형 금형용 기판은, 도 1에 도시한 바와 같이, 표면에 요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 각형 금형용 기판 (1)이며, 요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 면(A면) (2)와, 이 A면 (2)와 반대측의 면(B면) (3)을 갖고, 상기 A면 (2)의 중심의 요철 패턴이 형성되는 영역인 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm의 범위 (6)의 평탄도가 350nm 이하, 바람직하게는 100nm 이하, 더욱 바람직하게는 50nm 이하인 각형 금형용 기판 (1)이다.
여기서, 평탄도의 규정 범위를 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm로 하는 것은, 각형 금형용 기판에서 공정 전체를 통한 정밀도나 효율의 관점에서, 일반적으로 패턴이 형성되는 범위가 대략 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm이기 때문이다. 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm는 범위 내이면, 정사각형일 수도, 직사각형일 수도 있다. 또한, 평탄도는, 접촉식의 두께 측정기로 기판 내의 몇 점을 측정하는 방법도 있지만, 광학 간섭계나 레이저 변위계 등에 의해 보다 고정밀도로 측정할 수도 있다. 본 발명에 있어서는, 광학 간섭식의 평탄도 측정 장치(트로펠사 제조 울트라플랫(UltraFlat)200M)에 의해 측정한 값이다.
평탄도가 350nm를 초과하면, 각형 금형용 기판 상에 패턴을 형성할 때와 패턴을 형성하여 얻어진 각형 금형용 기판을 전사할 때에, 패턴 위치가 부정합이 되거나 패턴 오차가 발생한다. 또한, 이 경우, 패턴면에 균등하게 압력이 가해지지 않는 결과, 패턴 결함 등이 발생하기 쉬워지고, 각형 금형용 기판으로서의 수명이 짧아지기 쉽다. 예를 들면, 전사 공정에서, 소정의 두께의 수지층을 갖는 피전사용 기판에 가압할 때에 각형 금형용 기판의 패턴이 형성된 면과 피전사용 기판과의 평행도가 나빠지고, 가압하는 면내의 압력이 균일하지 않게 된다. 이 경우, 각형 금형용 기판을 박리한 후의 수지층의 잔막 두께가 균일해지지 않고, 후속 공정인 건식 에칭 공정이나 메탈막의 제거 공정 등 전체 공정을 통한 후에도 원하는 패턴이 형성되지 않은 결과가 된다. 또한, 각형 금형용 기판 표면 전체면의 평탄도의 하한값은 특별히 제한되지 않지만, 작은 쪽이 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm의 범위의 평탄도도 작아지는 경향이 있다. 또한, A면 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm를 제외한 범위이며, 주연으로부터 3mm 내측의 부위보다 안쪽의 각형 범위의 평탄도는 바람직하게는 3㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 1㎛ 이하이다.
또한, 각형 금형용 기판의 판 두께는 1 내지 10mm, 특히 3 내지 8mm인 것이 바람직하다. 1mm보다 얇으면, 평탄도가 양호하여도 금형용 기판으로서 사용할 때에 유지 방법이나 자중 휨의 영향으로 기판이 변형되기 쉬워 평탄도가 악화되고, 패턴 위치가 부정합이 되거나 패턴 오차가 발생한다. 10mm보다 두꺼우면 부피가 증가하기 때문에, 기판이 무거워져 운반이나 취급이 곤란해지거나 재료값도 높아지고, 고비용이 되어 바람직하지 않다.
여기서, 본 발명의 각형 금형용 기판은 석영 유리 기판인 것이 바람직하다. 석영 유리 기판은 자외선을 투과하는 성질을 갖는다는 점에서, 수지층을 경화시키기 위해 자외선을 이용하는 나노임프린트에 이용되는 경우가 많다. 수지층을 경화시키기 위해 열을 이용하는 나노임프린트의 방식도 있지만, 이 방식에서는 열팽창의 영향을 받기 때문에, 자외선을 이용하는 방식 쪽이 보다 미세한 패턴의 전사에 적합하다고 알려져 있다. 또한, 석영 유리는 가시광 영역에서도 투명하기 때문에, 전사시의 위치 정렬도 행하기 쉽다는 이점도 있다. 석영 유리 이외의 나노임프린트용의 각형 금형용 기판으로서는, 규소(Si), 규소산화막, 폴리디메틸실록산(PDMS), 니켈(Ni), 사파이어나, 이들의 하이브리드 소재 등을 들 수 있다.
본 발명의 각형 금형용 기판의 A면의 표면에는, 전사 패턴을 형성하기 위한 금속 박막 또는 레지스트막을 가질 수도 있다. 금형 기판에 패턴을 형성할 때에는 EB 묘화 장치를 사용하지만, 그 전에 금속 박막이나 레지스트막을 도포해 두는 것이 바람직하다. 금속 박막 또는 레지스트막은, 통상법에 따라 5nm 내지 5㎛의 두께의 막을 형성할 수 있다. 이 경우, 이러한 막을 형성시킨 상태에서 판 두께를 측정하여, 상술한 바와 같이 A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm의 범위의 평탄도가 350nm 이하이고, 판 두께가 1 내지 10mm의 범위인 것이 바람직하다.
본 발명의 각형 금형용 기판에 있어서, A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm 범위의 표면 결함의 크기는 바람직하게는 0.5㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.2㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.05㎛ 이하이다. 각형 금형용 기판의 표면에는 서브미크론 내지 나노 오더의 미세한 패턴이 형성되어, 각형 금형용 기판의 표면에 결함이 있으면 결함이 그의 크기 그대로 피전사측의 기판에도 전사되기 때문이다. 또한, 본 발명에 있어서, 표면 결함의 크기는 원자간력 현미경(Atomic Force Microscope: AFM)에 의해 측정한 값이다.
각형 금형용 기판의 외형은, 취급 용이함으로부터 각형 30 내지 200mm×30 내지 200mm, 특히 각형 60 내지 160mm×60 내지 160mm가 바람직하다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 각형 금형용 기판의 A면 (2)의 중심의 상기 평탄도의 규정 범위인 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm 범위 (6)으로부터, 기판의 A면 (2)와 반대측의 면(B면) (3)까지의 거리 t1'과, 기판의 A면 (1)의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm를 제외한 범위 (7)로부터 기판의 B면 (3)까지의 거리 t1이 t1'≥t1의 관계를 가질 수도 있다. 또한, t1'을 t1 이상의 거리로 하는 것은 나노임프린트 장치에 내장하기 위해 장치의 형태나 용도에 맞추기 위함이다. 이 경우, t1'-t1은 0 내지 3mm, 특히 10 내지 100㎛인 것이 바람직하다.
각형 금형용 기판의 요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 면(A면)과 반대측의 면(B면)에 있어서, 주연으로부터 3mm 내측의 부위보다 안쪽의 각형 범위의 평탄도는 바람직하게는 3㎛ 이하, 특히 바람직하게는 2㎛ 이하이다. 각형 금형용 기판은, 일반적으로 진공 흡착이나 정전 척(Electrostatic Chuck) 등의 방식으로 B면측을 유지구에 유지하여 사용된다. 만일 A면의 평탄도가 양호하다고 해도, B면의 평탄도가 나쁜 경우, 유지구에 평탄도가 나쁜 B면이 밀착하는 형태로 유지되게 되고, 그의 영향으로, 패턴을 형성하여 사용되는 A면이 수지층을 갖는 피전사용 기판에 대하여 기울어져, 전사시에 패턴 위치가 부정합이 되거나 패턴 오차가 발생하는 경우가 있다. 또한, 이 경우, 패턴면에 균등하게 압력이 가해지지 않는 결과, 패턴 결함 등이 발생하기 쉬워지고, 각형 금형용 기판으로서의 수명이 짧아지는 경우가 있다.
하한값은 특별히 제한되지 않으며, 작으면 작을수록 바람직하다. 전체면의 평탄도의 범위를 엄밀하게 규정하면, 실질적으로 고정밀도로 측정할 수 있는 범위, 즉 주연으로부터 3mm 내측의 부위보다 안쪽의 각형 범위가 된다. 주연으로부터 3mm까지의 범위는 모따기부에 가깝기 때문에, 접촉식의 두께 측정기에서는 측정기의 두께 측정 부위의 면적이 넓어 일부 모따기부에 걸려, 광학 간섭계나 레이저 변위계여도 주변으로부터 3mm까지의 범위는 단부면이나 모따기부가 가까워 산란광의 영향에 의해 두께를 정확하게 측정할 수 없는 경우가 있기 때문이다.
나노임프린트 장치에 따라 유지구가 접촉하는 위치는 다양하지만, 예를 들면 일본 특허 공표 제2006-506814호 공보(특허문헌 3)에 있는 바와 같은 상기 B면의 비교적 외측을 유지하는 장치도 있다. 이러한 장치로 적절하게 임프린트 전사를 행할 수 있는 기판으로서, 상기 B면의 중심 각형 50 내지 100mm×50 내지 100mm를 제외한 범위의 평탄도가 3㎛ 이하, 특히 2㎛ 이하인 것이 바람직하다. 비록 상기 B면의 중심 각형 50 내지 100mm×50 내지 100mm 내의 평탄도가 비교적 나쁘다고 해도, 나노임프린트 장치에서의 유지 위치가 그의 외측의 영역이면, 상기 B면의 중심 각형 50 내지 100mm×50 내지 100mm 내의 평탄도는 전사의 정밀도에 영향을 주는 경우가 없기 때문이다.
또한, 상술한 바와 같은 장치로 적절하게 임프린트 전사를 행할 수 있는 기판으로서, A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm 범위의 평균 평면과, 상기 B면의 중심 각형 50 내지 100mm×50 내지 100mm를 제외한 범위의 평균 평면이 개략 평행한 것도 바람직하다. 여기서, 평균 평면이란, 임의의 기준 평면으로부터의 거리를 바탕으로 산출되는 최소 제곱 평면을 말한다. 또한, 개략 평행이란, 상기 2개의 평균 평면의 법선 벡터끼리 이루는 각이 10초 이하, 특히 5초 이하를 말한다. 비록 상기 A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm 범위의 평균 평면과, 상기 B면의 중심 각형 50 내지 100mm×50 내지 100mm 내의 평균 평면의 평행도가 비교적 나쁘다고 해도, 나노임프린트 장치에서의 유지 위치가 B면의 중심 각형 50 내지 100mm×50 내지 100mm의 외측의 영역이면, 상기 A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm 범위의 평균 평면과, 상기 B면의 중심 각형 50 내지 100mm×50 내지 100mm 내의 평균 평면의 평행도의 악화가 전사의 정밀도에 영향을 주는 경우는 없기 때문이다.
본 발명의 각형 금형용 기판의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm의 부분의 복굴절량의 최대값은 바람직하게는 3nm/cm 이하, 더욱 바람직하게는 2nm/cm 이하, 특히 바람직하게는 1nm/cm 이하이다. 이와 같이 복굴절량을 낮게 함으로써, 요철에 의한 패턴을 형성하는 영역을 내부의 응력 왜곡이 적은 상태로 하여, 요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 면의 왜곡에 의한 변형을 억제하는 것이 가능해진다. 또한 응력 왜곡이 적음으로써, 형성되는 요철에 의한 패턴의 굽힘, 인장, 압축 강도가 높아지고, 요철에 의한 패턴이 임프린트 전사에 견딜 수 있는 강도를 갖는 것이 가능해진다. 각형 금형용 기판의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm 부분의 복굴절량의 최대값은, 예를 들면 유니옵트(UNIOPT)사 제조의 복굴절 측정 장치 ABR-10A를 사용하여 기판의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm 부분의 복굴절량을 측정하고, 그의 최대값으로 한다.
본 발명의 각형 금형용 기판은, 도 3에 도시한 바와 같이 표면에 요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 각형 금형용 기판 (1)으로서, A면 (2)의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm 범위 (6)의 평탄도가 350nm 이하, 바람직하게는 100nm 이하, 더욱 바람직하게는 50nm 이하인 각형 금형용 기판이며, B면 (3)에 비관통된 구멍 (8) 또는 홈 (9)를 가질 수도 있다. 비관통된 구멍 (8)이나 홈 (9)는 노광 장치나 나노임프린트 장치에 내장하기 위해 장치의 형태나 용도에 맞춰서 제조되는 것이다.
또한, 비관통된 구멍의 형상은, 평면 형상이 원 형상, 타원 형상(ellipse), 타원상(oval), 사각형상, 다각형상으로 할 수 있지만, 도 3 (A)에 나타낸 바와 같이 원 형상이 바람직하다. 이의 크기는 원 형상이면 직경, 타원 형상이나 타원상이면 장경, 각형이면 대각선 길이가 5 내지 150 mm인 것이 바람직하다. 홈의 경우는, 도 3 (B)에 나타낸 바와 같이, 양측벽(9a, 9b)이 서로 평행한 평면에 형성하는 것이 바람직하지만, 양측벽이 평행하지 않을 수도 있고, 한쪽 또는 양쪽의 측벽이 볼록 형상 또는 오목 형상일 수도 있다.
또한, 도 4, 5에 도시한 바와 같이, 비관통된 구멍 (8) 또는 홈 (9)를 갖는 각형 금형용 기판 (1)의 경우에도, 각형 금형용 기판 (1)의 A면 (2)의 중심의 상기 평탄도의 규정 범위인 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm 범위 (6)으로부터, 기판의 B면 (3)이며 비관통된 구멍 또는 홈이 형성되어 있지 않은 면까지의 거리 t2'과, 기판의 A면 (1)의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm를 제외한 범위 (7)로부터, 기판의 B면 (3)이며 비관통된 구멍 또는 홈이 형성되어 있지 않은 면까지의 거리 t2가 t2'≥t2의 관계를 가질 수도 있다. 이 경우, t2'-t2는 0 내지 3mm, 특히 10 내지 100㎛인 것이 바람직하다.
본 발명의 비관통된 구멍 또는 홈을 갖는 각형 금형용 기판은, B면의 비관통된 구멍 또는 홈의 부분을 제외한 범위의 평탄도가 3㎛ 미만, 특히 2㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한, A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm 범위의 평균 평면과, B면의 비관통된 구멍 또는 홈을 제외한 범위의 평균 평면이 개략 평행한 것이 바람직하다. 비록 A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm 범위의 평균 평면과, B면의 비관통된 구멍 또는 홈 부분의 저면 부분의 평행도가 비교적 나쁘다고 해도, 나노임프린트 장치에서의 유지 위치가 B면의 비관통된 구멍 또는 홈을 제외한 범위의 영역이면, A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm 범위의 평균 평면과, B면의 비관통된 구멍 또는 홈 부분의 저면 부분의 평행도의 악화가 전사의 정밀도에 영향을 주는 경우는 없기 때문이다.
이어서, 본 발명의 각형 금형용 기판의 제조 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 각형 금형용 기판은, 요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm 범위의 평탄도가 350nm 이하가 되도록 기판의 표면을 연마함으로써 얻을 수 있다. 동시에 요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 면(A면)과 반대측의 면(B면)의 평탄도는, 전체면으로 3㎛ 이하로 연마하는 것이 보다 바람직하다. 이 경우의 연마 방법은, 연마 지립을 함유한 연마액을 공급하면서 양면 연마기를 사용하여 표리면을 동시에 연마할 수도 있고, 편면 연마기를 사용하여 편면씩 연마할 수도 있다. 또한, 편면 연마에 있어서는 기판보다 큰 연마 정반을 사용할 수도 있고, 기판보다 작은 정반을 사용할 수도 있다. 합성 석영 유리 기판의 경우, 합성 석영 원료를 통상법에 따라 슬라이스, 랩핑한 것을 사용할 수 있다.
여기서, 각형 금형용 기판의 표면 형상 또는 표면과 반대면 양쪽의 형상을 원하는 평탄도의 범위 내로 하기 위해서는, 최종 정밀 연마 공정 전의 조연마 공정이 중요해진다. 예를 들면, 조연마 공정에서는 양면 연마기를 사용하여 기판의 표리면을 동시에 가공하는 방법이 있지만, 이때 각각 연마천을 부착한 상정반과 하정반의 평탄도가 보다 높은 것이 바람직하다. 연마천으로서는 경질 발포 폴리우레탄 등을 사용할 수 있지만, 항상 연마천 표면의 평탄도를 높게 유지하기 위해 수 배치마다 펠릿 수정을 행하는 것도 유효하다. 펠릿 수정은, 다이아몬드 펠릿 부착 수정 캐리어 등의 수정 캐리어를 사용하여 물 또는 지립을 흘리면서, 균형압으로부터 30gf/cm2의 하중을 가하면서 수분 내지 수십분 정도 통상의 연마와 동일한 요령으로 소정의 연마기의 기어에 꼭 맞게 설계한 수정 캐리어를 설치하여 연마천 표면 평탄도 수정을 실시하는 것이 바람직하다.
조연마 공정에서 일반적으로 사용되는 경질 발포 폴리우레탄 연마천에 대해서는, 연마액이 기판 전체에 미치도록 홈을 형성해 두는 것이 바람직하다. 연마액이 기판 전체에 미침으로써 면내의 연마 불균일이 적어지고, 평탄도가 양호한 기판이 얻어진다. 연마천의 홈의 형상은, 다수의 가는 줄 또는 오목 홈이 서로 소정 간격을 두고 평행하게 형성된 줄무늬 형상 등으로 할 수 있다.
조연마에 사용하는 연마액으로서는, 실리카, 세리아, 알런덤, 화이트 알런덤(WA), FO, 지르코니아, SiC, 다이아몬드, 티타니아, 게르마니아 등의 연마 지립을 포함하는 것을 들 수 있으며, 지립의 입도는 0.1 내지 10㎛, 특히 0.5 내지 3㎛가 바람직하고, 연마액으로서는 이들의 물 슬러리 등을 적절하게 사용할 수 있다.
최종 정밀 연마 후에, 요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm 범위의 평탄도가 350nm 이하이고, 동시에 요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 면(A면)과 반대측의 면(B면)의 평탄도는 전체면에서 3㎛ 이하의 표면 및 반대면 형상을 목표로 하는 경우, 조연마 공정에서의 표면 형상 제어가 중요해진다. 예를 들면, 양면 연마기로 연마하는 경우, 상정반측과 하정반측에서 연마에 의한 형상 변화의 방법이 약간 상이하기 때문에, 연마 전에 연마 후의 평탄도가 상기 조건을 만족하는 것을 기대할 수 있는 방향으로 기판을 투입하거나, 자공전비를 제어하거나, 연마 캐리어의 워크를 세팅하는 홀의 위치, 즉 캐리어의 중심과 홀의 중심의 변위를 적절하게 선정함으로써 기판 표면 및 반대면의 평탄도를 제어할 수 있다. 이러한 형상의 제어를 행하기 위해서는, 랩 가공 후와 조연마 후에 표면과, 반대면의 양쪽의 평탄도나 형상을 확인하는 것이 바람직하다. 확인의 방법으로서는 광학 간섭계나 레이저 변위계를 사용하여 측정할 수도 있지만, 본 발명에서는 광학 간섭계를 사용하여 측정한다.
최종 정밀 연마에서의 형상 변화는 매우 적기 때문에, 조연마 공정 종료 시점의 형상에서 요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm 범위의 평탄도가 350nm 이하이고, 동시에 요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 면(A면)과 반대측의 면(B면)의 평탄도는 전체면에서 3㎛ 이하의 표면 및 반대면 형상이 되어 있는 것이 바람직하다. 조연마 공정 종료 시점의 형상에서 이것을 벗어나 있는 경우에는, 다시 조연마 공정을 반복하여 원하는 평탄도가 되도록 마무리하거나, 평탄도가 나쁜 높아져 있는 부분을 겨냥하여 평탄화하는 플라즈마 에칭 기술이나, 부분 소형 연마 툴 등을 사용한 연마 기술을 사용하여 평탄도를 작게 한 후 정밀 연마 공정으로 진행시킬 수도 있다. 또는, 정밀 연마 공정이 종료된 후에 원하는 평탄도에 들어가 있지 않은 경우에는, 이 단계에서 플라즈마 에칭 기술이나 부분 소형 연마 툴 등을 사용한 연마 기술을 사용하여 평탄도를 작게 하여 원하는 평탄도를 달성할 수도 있다. 이러한 부분 연마 방법은, 예를 들면 일본 특허 공개 제2002-318450호 공보(특허문헌 4)에 기재되어 있다.
단, 플라즈마 에칭 기술이나, 부분 소형 연마 툴 등을 사용한 연마 기술은 국소적인 가공을 연속적으로 행해가는 방식이기 때문에, 가공 시간이 길어지는 경향이 있다. 수정하고자 하는 기판의 평탄도가 원하는 평탄도와 큰 해리가 있는 경우, 특히 가공 시간이 오래 걸린다. 또한, 예를 들면 정밀 연마 전에 부분 연마하는 경우에는, 부분 연마 후에 정밀 연마가 있기 때문에 폭 1㎛ 전후의 미소 흠집이 발생하기 쉽다는 단점이 있으며, 연마 속도가 빠른 단단한 툴을 사용하여 연마 시간을 비교적 단축할 수 있지만, 정밀 연마 후에 부분 연마를 실시하는 경우, 부분 연마면이 최종면이 되고, 1㎛ 전후의 미소 흠집이어도 존재가 허용되지 않기 때문에 부드러운 툴을 사용하여 닦아야 하며, 이 경우 연마 레이트가 느린 경향이 있기 때문에 보다 연마 시간이 길어진다.
조연마 공정이 종료된 후, 최종 정밀 연마 공정에서 사용하는 연마천은 필요한 표면의 품질에 따라 임의로 선택할 수 있지만, 예를 들면 스웨이드, 우레탄 함침 부직포, 연질의 발포 우레탄 등의 재질인 것을 사용할 수 있다. 기판 전체에 걸쳐서 연마액이 균일하게 공급되지 않거나, 절삭된 찌꺼기가 빠르게 배출되지 않고 연마천 내에 가득 차면, 기판 내에서 연마 속도에 불균일이 발생하여, 결과적으로 평탄도가 커지는 경우가 있다. 이것을 회피하기 위해, 연마천에는 전체면에 홈을 형성할 수 있다. 이 홈에 의해 연마액이 균일하게 공급되어 기판 내부에 충분히 연마액이 미치고, 또한 절삭 찌꺼기가 이 홈을 통과하여 빠르게 배출되기 때문에, 연마 속도가 제어 가능해져 평탄도를 양호하게 하거나 악화되는 것을 방지할 수 있다. 홈의 형상은 줄무늬 형상 등으로 할 수 있다.
연마액에 포함되는 연마 지립으로서는, 실리카, 세리아, 알런덤, 화이트 알런덤(WA), FO, 지르코니아, SiC, 다이아몬드, 티타니아, 게르마니아 등을 들 수 있으며, 그의 입도는 5 내지 1,000nm, 특히 10 내지 150nm가 바람직하고, 연마액으로서는 이들의 물 슬러리 등을 적절하게 사용할 수 있다.
본 발명의 각형 금형용 기판의 검사 방법은, 상기 조건에 적합한 각형 금형용 기판인지 아닌지를, 예를 들면 광학 간섭식의 평탄도 측정 장치에 의해 평탄도를 측정함으로써 판단하고, 기판의 불량을 판정함으로써 행할 수 있다.
본 발명의 각형 금형용 기판의 A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm 범위로부터 기판의 B면까지의 거리 t1'과, 기판의 A면의 중심 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm를 제외한 범위로부터 기판의 B면까지의 거리 t1에 t1'>t1의 관계를 부여하는 공정으로서는, 조연마 전 또는 후, 또는 정밀 연마 후 중 언제여도 상관없지만, 소정의 평탄도를 얻기 위해서는 정밀 연마 후가 바람직하다. t1'이 t1보다 큰 거리인 기판 표면에 대하여, 조연마 공정 및 정밀 연마 공정에서 평판을 연마하도록 설계된 전통적인 연마 방법으로 평탄도 양호하게 마무리하는 것은 어렵기 때문이다. t1'>t1의 관계를 부여하는 가공 방법은, 예를 들면 기판의 A면의 중심 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm를 제외한 범위를 공작 기계에 의한 연삭 가공, 샌드블라스트, 습식 에칭, 건식 에칭에 의해 국소적으로 제거하는 등을 행하여 t1을 감소시킴으로써 행할 수 있다.
본 발명의 각형 금형용 기판의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm 부분의 복굴절량의 최대값을 3nm/cm 이하로 한 각형 금형용 기판을 얻는 방법은, 공지된 방법에 의해 제조된 것이면 상관없다. 합성 석영 유리 기판의 경우, 복굴절량은 예를 들면 합성 석영 유리를 1,200℃부터 800℃까지 서냉함으로써 감소시킬 수 있다. 이 서냉은 원하는 형상으로 합성 석영 유리 잉곳을 성형할 때에 동시에 실시하는 것도 가능하다. 또한, 성형 후에 행하는 합성 석영 유리의 어닐 처리 후에 대기 중 또는 산소 분위기 중에서 서냉하는 것도 가능하다.
본 발명의 각형 금형용 기판의 B면에 비관통된 구멍 또는 홈의 가공을 행하는 공정으로서는 조연마 전 또는 후, 또는 정밀 연마 후 중 언제여도 상관없지만, 소정의 평탄도를 얻기 위해서는 정밀 연마 후가 바람직하다. 비관통된 구멍 또는 홈을 가진 기판 표면에 대하여, 조연마 공정 및 정밀 연마 공정에서 평판을 연마하도록 설계된 전통적인 연마 방법으로 평탄도 양호하게 마무리하는 것은 어렵기 때문이다.
비관통된 구멍 또는 홈의 가공 방법은, 예를 들면 머시닝 센터나 기타 수치제어 공작 기계를 사용하여, 기판의 가공면에 깨짐, 금, 심한 칩핑 등이 발생하지 않는 연삭 조건으로 지석을 회전, 이동시키고, 소정의 크기, 깊이의 비관통된 구멍 또는 홈의 연삭을 실시하여 행한다.
구체적으로는, 다이아몬드 지립, CBN 지립 등을 전착 또는 메탈 파운드로 고정한 지석을 사용하여, 주축 회전수 100 내지 30,000rpm, 특히 1,000 내지 15,000rpm, 연삭 속도 1 내지 10,000mm/분, 특히 10 내지 1,000mm/분으로 연삭하는 것이 바람직하다.
비관통된 구멍 또는 홈의 저면 및 측면의 연삭 가공면은 필요에 따라 경면 가공된다. 연삭 가공면의 가공 변질층을 제거하여 연삭에 의한 잔류 응력을 제거함으로써, 잔류 응력이 일으키는 기판의 형상 변화를 억제하는 것이 가능해진다. 또한 비관통된 구멍 또는 홈의 저면 및 측면이 경면이 아니면 세정에 의해 오염을 완전히 제거하는 것이 곤란해지고, 전부 제거할 수 없었던 오염에 의해 패턴이 오염되는 경우가 발생하여 바람직하지 않다. 또한 이와 같이 비관통된 구멍 또는 홈의 저면 및 측면을 경면으로 함으로써, 저면의 강도는 크게 증가한다.
비관통된 구멍 또는 홈의 저면 및 측면 각각의 연삭면을 경면 가공하는 방법은, 예를 들면 연삭면에 회전 연마 툴의 연마 가공부에 소정 압력으로 접촉시키고, 소정의 속도로 상대적으로 이동시켜 행한다.
회전 연마 툴은, 그의 연마 가공부가 연마 가능한 회전체이면 어떠한 것이어도 상관없지만, 툴 처킹부를 가진 스핀들, 류터(Leutor)에 연마 툴을 장착시키는 방식 등을 들 수 있다.
연마 툴의 재질로서는, 적어도 그의 연마 가공부가 GC 지석, WA 지석, 다이아몬드 지석, 세륨 지석, 세륨 패드, 고무 지석, 펠트 버프, 폴리우레탄 등 피가공물을 가공 제거할 수 있는 것이면 종류는 한정되지 않는다.
상술한 비관통된 구멍, 홈 또는 단차의 저면 및 측면의 연삭면에 회전 연마 툴의 연마 가공부를 접촉시켜 연마를 행하는 경우, 연마 지립 슬러리를 개재시킨 상태에서 가공을 행하는 것이 바람직하다.
이 경우, 연마 지립으로서는 실리카, 세리아, 알런덤, 화이트 알런덤(WA), FO, 지르코니아, SiC, 다이아몬드, 티타니아, 게르마니아 등을 들 수 있으며, 그의 입도는 10nm 내지 10㎛가 바람직하고, 이들의 물 슬러리를 적절하게 사용할 수 있다.
본 발명의 각형 금형용 기판의 B면에 비관통된 구멍 또는 홈의 가공을 실시하고, A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm 범위로부터 기판의 B면까지의 거리 t2'과, 기판의 A면의 중심 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm를 제외한 범위로부터 기판의 B면까지의 거리 t2에 t2'>t2의 관계를 부여하는 공정으로서는, 조연마 전 또는 후, 또는 정밀 연마 후 중 언제여도 상관없지만, 소정의 평탄도를 얻기 위해서는 정밀 연마 후가 바람직하다. t2'이 t2보다 큰 거리인 기판 표면에 대하여, 조연마 공정 및 정밀 연마 공정에서 평판을 연마하도록 설계된 전통적인 연마 방법으로 평탄도 양호하게 마무리하는 것은 어렵기 때문이다. 비관통된 구멍 또는 홈의 가공을 실시하는 공정과 t2'>t2의 관계를 부여하는 공정은 어느 것이 먼저여도 상관없다. 비관통된 구멍 또는 홈의 가공 방법 및 t2'>t2의 관계를 부여하는 가공 방법은 상기한 가공 방법과 동일하다.
[실시예]
이하, 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예로 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
합성 석영 원료를 슬라이스, 랩핑 가공을 행하여, 외형 각형 152mm×152mm, 판 두께 6.50mm의 불투명 유리면의 각형 기판 중간 원료를 얻었다. 이것을 비교적 입도가 거친 산화세륨계 연마제(평균 입경 1.4㎛; 상품명 쇼록스(SHOROX), 쇼와 덴꼬(주) 제조)와 경질 발포 폴리우레탄을 조합한 조연마 공정에 투입하였다. 조연마는 양면 연마기를 사용하여 행하며, 경질 발포 폴리우레탄의 연마천 표면에는 줄무늬 형상으로 홈(홈 피치 3cm, 홈 폭 2mm)을 형성하여 소정의 배치마다 다이아몬드 펠릿 수정 등을 행하여 석영 유리 기판의 연마 후에 요철 패턴이 형성되는 면 및 그의 반대면의 평탄도가 소정이 되도록 연마천면의 제어를 행하였다.
그 결과, 조연마가 종료된 시점에 두께 6.35mm 설정대로의 경면화된 석영 유리 기판으로 마무리되었다. 광학 간섭식의 평탄도 측정 장치(트로펠사 제조 울트라플랫(UltraFlat) 200M)를 사용하여, 요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 면(A면)의 중심의 각형 50mm×50mm 내 중심의 평탄도를 측정한 바, 평탄도는 0.112㎛였다.
이어서, 이 기판을 정밀 연마에 의해 평활 경면화를 행하였다. 양면 연마기에 스웨이드제의 연마천으로 줄무늬 형상으로 홈(홈 피치 3cm)을 형성한 것을 접착하고, 콜로이달 실리카 지립을 포함하는 연마액(평균 입경 80nm; 상품명 콘 폴 80, 후지미(주) 제조)을 공급하면서 연마를 행하였다. 연마 종료 후에 기판을 정밀 세정하고, 건조한 후 기판의 요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 면(A면) 및 그의 반대면(B면)의 평탄도를 조사하였다. 광학 간섭식의 평탄도 측정 장치(트로펠사 제조 울트라플랫 200M)로 상기 A면의 중심 각형 50mm×50mm 영역의 평탄도를 측정한 바, 75nm였다. 상기 B면의 전체면(측정 정밀도가 나쁜 외주 3mm를 제외한 각형 146mm×146mm 범위)의 평탄도는 1.45㎛였다. 상기 B면의 중심 각형 50 내지 100mm×50 내지 100mm를 제외한 범위로서, 중심 50mm를 제외한 전체면(측정 정밀도가 나쁜 외주 3mm 및 중심 50mm를 제외한 각형 146mm×146mm 범위)의 평탄도는 1.45㎛였다. 또한, 상기 A면의 중심 각형 50mm×50mm 범위의 평균 평면의 법선 벡터와 상기 B면의 중심 각형 50mm×50mm를 제외한 범위의 평균 평면의 법선 벡터가 이루는 각은 2초이며, 개략 평행하였다. 또한, 중심부 50mm의 영역에서의 표면 결함의 크기는 0.05㎛ 이하였다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일한 방법으로 원료 기판을 준비하고, 조연마까지 행하였다. 평탄도를 측정한 바, 상기 A면의 중심의 각형 50mm×50mm의 평탄도는 0.30㎛였다. 그 후, 실시예 1과 동일하게 정밀 연마를 행하고, 소형의 연마 툴로 각형 50mm×50mm 내의 높은 위치를 연마함으로써 평탄도를 양호하게 하였다.
이와 같이 하여 제작한 기판의 상기 A면의 중심 각형 50mm×50mm의 평탄도를 측정한 바, 138nm로 작은 값을 나타내었다. 또한, 상기 B면의 전체면(측정 정밀도가 나쁜 외주 3mm를 제외한 각형 146mm×146mm 범위)의 평탄도는 1.57㎛였다. 상기 B면의 중심 각형 50 내지 100mm×50 내지 100mm를 제외한 범위로서, 중심 50mm를 제외한 전체면(측정 정밀도가 나쁜 외주 3mm 및 중심 50mm를 제외한 각형 146mm×146mm 범위)의 평탄도는 1.36㎛였다. 또한, 상기 A면의 중심 각형 50mm×50mm 범위의 평균 평면의 법선 벡터와 상기 B면의 중심 각형 50mm×50mm를 제외한 범위의 평균 평면의 법선 벡터가 이루는 각은 4초이며, 개략 평행하였다. 또한, 중심부 50mm의 영역에서의 표면 결함의 크기는 0.05㎛ 이하였다.
[실시예 3]
실시예 1과 동일한 방법으로 원료 기판을 준비하고, 조연마까지 행하였다. 평탄도를 측정한 바, 중심의 각형 10mm×20mm의 평탄도는 47nm였다. 그 후, 실시예 1과 동일하게 정밀 연마를 행하였다. 정밀 연마 후의 상기 A면의 중심 각형 10mm×20mm의 평탄도는 0.044㎛였으며, 상기 B면의 전체면(측정 정밀도가 나쁜 외주 3mm를 제외한 각형 146mm×146mm 범위)의 평탄도는 1.55㎛였다.
이 기판의 A면의 중심의 각형 10mm×20mm 부분을 포토리소그래피법에 의해 국소적으로 성막된 Cr막 및 포토레지스트에 의해 마스킹하고, 30질량％ 불화수소산 수용액 중에 실온으로 50분간 침지시켜 중심의 각형 10mm×20mm 이외의 부분을 0.020mm 에칭하고, 기판의 A면의 중심의 각형 10mm×20mm 범위로부터 기판의 B면까지의 거리 t1'과, 기판의 A면의 중심 각형 10mm×20mmm를 제외한 범위로부터 기판의 B면까지의 거리 t1을 t1'=t1+0.020mm로 하여, t1'≥t1의 관계를 갖게 하였다.
이와 같이 하여 제작한 기판의 상기 A면의 중심 각형 10mm×20mm의 평탄도를 측정한 바, 45nm로 작은 값을 나타내었다. 또한, 상기 B면의 전체면(측정 정밀도가 나쁜 외주 3mm를 제외한 각형 146mm×146mm 범위)의 평탄도는 1.74㎛였다. 상기 B면의 중심 각형 50 내지 100mm×50 내지 100mm를 제외한 범위로서, 중심 50mm를 제외한 전체면(측정 정밀도가 나쁜 외주 3mm 및 중심 50mm를 제외한 각형 146mm×146mm 범위)의 평탄도는 1.56㎛였다. 또한, 상기 A면의 중심 각형 10mm×20mm 범위의 평균 평면의 법선 벡터와 상기 B면의 중심 각형 50mm×50mm를 제외한 범위의 평균 평면의 법선 벡터가 이루는 각은 4초이며, 개략 평행하였다. 또한, 중심부 10mm×20mm의 영역에서의 표면 결함의 크기는 0.05㎛ 이하였다.
[실시예 4]
실시예 1과 동일한 방법으로 원료 기판을 준비하고, 조연마까지 행하였다. 평탄도를 측정한 바, 중심의 각형 50mm×50mm의 평탄도는 110nm였다. 그 후, 실시예 1과 동일하게 정밀 연마를 행하였다. 정밀 연마 후의 상기 A면의 중심 각형 50mm×50mm의 평탄도는 0.097㎛였으며, 상기 B면의 전체면(측정 정밀도가 나쁜 외주 3mm를 제외한 각형 146mm×146mm 범위)의 평탄도는 1.78㎛였다. 이 기판의 상기 B면의 중심에 머시닝 센터에 의해 직경 80mm, 깊이 5mm의 원형의 비관통된 구멍을 형성하고, 저면 및 측면의 연삭면을 양모 펠트 버프와 산화세륨계 연마제(평균 입경 1.4㎛; 상품명 쇼록스, 쇼와 덴꼬(주) 제조)에 의해 경면 가공하였다. 경면 가공 후, 기판의 평탄도를 측정한 바, 비관통된 구멍 형성 후의 상기 A면의 중심 각형 50mm×50mm의 평탄도는 0.154㎛였으며, 상기 B면의 직경 80mm의 비관통된 구멍이 뚫린 영역을 제외한 전체면(측정 정밀도가 나쁜 외주 3mm 및 비관통된 구멍을 뚫은 직경 80mm를 제외한 각형 146mm×146mm 범위에서)의 평탄도는 1.49㎛였다. 또한, 상기 A면의 중심 각형 50mm×50mm 범위의 평균 평면의 법선 벡터와, 상기 B면의 중심을 중심으로 하는 비관통된 구멍(직경 80mm)을 제외한 범위의 평균 평면의 법선 벡터가 이루는 각은 3.5초이며, 개략 평행하였다. 또한, 중심부 50mm의 영역에서의 표면 결함의 크기는 0.05㎛ 이하였다.
[실시예 5]
실시예 1과 동일한 방법으로 원료 기판을 준비하고, 조연마까지 행하였다. 평탄도를 측정한 바, 중심의 각형 50mm×50mm의 평탄도는 118nm였다. 그 후, 실시예 1과 동일하게 정밀 연마를 행하였다. 정밀 연마 후의 상기 A면의 중심 각형 50mm×50mm의 평탄도는 0.107㎛였으며, 상기 B면의 전체면(측정 정밀도가 나쁜 외주 3mm를 제외한 각형 146mm×146mm 범위)의 평탄도는 1.61㎛였다. 이 기판의 상기 B면의 중심에 머시닝 센터에 의해 깊이 3mm, 폭 30mm, 길이 152mm의 단부면과 평행한 홈을 가공하였다. 머시닝 센터 가공 후, 기판의 평탄도를 측정한 바, 홈 형성 후의 상기 A면의 중심 각형 50mm×50mm의 평탄도는 0.120㎛였으며, 상기 B면의 폭 30mm, 길이 152mm의 홈이 뚫린 영역을 제외한 전체면(측정 정밀도가 나쁜 외주 3mm 및 홈을 뚫은 각형 30mm×152mm를 제외한 각형 146mm×146mm 범위에서)의 평탄도는 1.55㎛였다. 또한, 상기 A면의 중심 각형 50mm×50mm 범위의 평균 평면의 법선 벡터와, 상기 B면의 중심을 중심으로 하는 홈(폭 30mm, 길이 152mm)을 제외한 범위의 평균 평면의 법선 벡터가 이루는 각은 4초이며, 개략 평행하였다. 또한, 중심부 50mm의 영역에서의 표면 결함의 크기는 0.05㎛ 이하였다.
[실시예 6]
실시예 1과 동일한 방법으로 원료 기판을 준비하고, 조연마까지 행하였다. 평탄도를 측정한 바, 중심의 각형 30mm×50mm의 평탄도는 87nm였다. 그 후, 실시예 1과 마찬가지로 정밀 연마를 행하였다. 정밀 연마 후의 상기 A면의 중심 각형 30mm×50mm의 평탄도는 0.085㎛였으며, 상기 B면의 전체면(측정 정밀도가 나쁜 외주 3mm를 제외한 각형 146mm×146mm 범위)의 평탄도는 1.64㎛였다.
이 기판의 A면의 중심의 각형 30mm×50mm 부분을 포토리소그래피법에 의해 국소적으로 성막된 Cr막 및 포토레지스트에 의해 마스킹하고, 50질량％ 불화수소산 수용액 중에 실온에서 90분간 침지시켜 중심의 각형 30mm×50mm 이외의 부분을 0.050mm 에칭하고, 기판의 A면의 중심의 각형 30mm×50mm 범위로부터 기판의 B면까지의 거리 t1'과, 기판의 A면의 중심 각형 30mm×50mm를 제외한 범위로부터 기판의 B면까지의 거리 t1을 t1'=t1+0.050mm로 하여, t1'≥t1의 관계를 갖게 하였다.
그 후, 이 기판의 상기 B면의 중심에 머시닝 센터에 의해 직경 70mm, 깊이 4mm의 원형의 비관통된 구멍을 형성하고, 저면 및 측면의 연삭면을 양모 펠트 버프와 산화세륨계 연마제(평균 입경 1.4㎛; 상품명 쇼록스, 쇼와 덴꼬(주) 제조)에 의해 경면 가공하였다.
경면 가공 후, 기판의 평탄도를 측정한 바, 비관통된 구멍 형성 후의 상기 A면의 중심 각형 30mm×50mm의 평탄도는 0.091㎛였으며, 상기 B면의 직경 70mm의 비관통된 구멍이 뚫린 영역을 제외한 전체면(측정 정밀도가 나쁜 외주 3mm 및 비관통된 구멍을 뚫은 직경 70mm를 제외한 각형 146mm×146mm 범위에서)의 평탄도는 1.63㎛였다. 또한, 상기 A면의 중심 각형 50mm×50mm 범위의 평균 평면의 법선 벡터와, 상기 B면의 중심을 중심으로 하는 비관통된 구멍(직경 70mm)을 제외한 범위의 평균 평면의 법선 벡터가 이루는 각은 4.5초이며, 개략 평행하였다. 또한, 중심부 30mm×50mm의 영역에서의 표면 결함의 크기는 0.05㎛ 이하였다.
[실시예 7]
실시예 1과 동일한 방법으로 원료 기판을 준비하고, 조연마까지 행하였다. 평탄도를 측정한 바, 중심의 각형 20mm×40mm의 평탄도는 75nm였다. 그 후, 실시예 1과 동일하게 정밀 연마를 행하였다. 정밀 연마 후의 상기 A면의 중심 각형 20mm×40mm의 평탄도는 0.071㎛였으며, 상기 B면의 전체면(측정 정밀도가 나쁜 외주 3mm를 제외한 각형 146mm×146mm 범위)의 평탄도는 1.53㎛였다.
이 기판의 A면의 중심의 각형 20mm×40mm 이외의 부분을 머시닝 센터에 의해 1.5mm 연삭하고, 기판의 A면의 중심의 각형 20mm×40mm 범위로부터 기판의 B면까지의 거리 t1'과, 기판의 A면의 중심 각형 20mm×40mm를 제외한 범위로부터 기판의 B면까지의 거리 t1을 t1'=t1+1.5mm로 하여, t1'≥t1의 관계를 갖게 하였다.
그 후, 이 기판의 상기 B면의 중심에 머시닝 센터에 의해 깊이 2mm, 폭 10mm, 길이 152mm의 단부면과 평행한 홈을 가공하였다. 머시닝 센터 가공 후, 기판의 평탄도를 측정한 바, 홈 형성 후의 상기 A면의 중심 각형 20mm×40mm의 평탄도는 0.072㎛였으며, 상기 B면의 폭 20mm, 길이 152mm의 홈이 뚫린 영역을 제외한 전체면(측정 정밀도가 나쁜 외주 3mm 및 홈을 뚫은 각형 20mm×152mm를 제외한 각형 146mm×146mm 범위에서)의 평탄도는 1.51㎛였다. 또한, 상기 A면의 중심 각형 50mm×50mm 범위의 평균 평면의 법선 벡터와, 상기 B면의 중심을 중심으로 하는 홈(폭 20mm, 길이 152mm)을 제외한 범위의 평균 평면의 법선 벡터가 이루는 각은 4초이며, 개략 평행하였다. 또한, 중심부 20mm×40mm의 영역에서의 표면 결함의 크기는 0.05㎛ 이하였다.
[비교예 1]
합성 석영 원료를 슬라이스, 랩핑, 조연마를 행하였다. 단, 조연마시에 사용한 경질 발포 폴리우레탄의 연마천은 몇십 배치 연마를 행한 후의 낡은 것이며, 도중에 다이아몬드 펠릿에 의한 수정을 행하지 않아 연마천 표면의 평탄도가 나쁜 상태(평탄도: 50㎛)였다. 조연마 후 평탄도를 측정한 바, 상기 A면의 중심 각형 50mm×50mm의 평탄도는 0.38㎛였다.
상기 기판을 정밀 연마에 의해 평활 경면화를 행하였다. 양면 연마기에 스웨이드제의 연마천으로 줄무늬 형상으로 홈(홈 피치 3cm)을 형성한 것을 부착하고, 콜로이달 실리카 지립을 포함하는 연마액(평균 입경 80nm; 상품명 콘 폴 80, 후지미(주) 제조)을 공급하면서 연마를 행하였다.
연마 종료 후에 기판을 정밀 세정하고, 건조한 후 기판의 표면 및 반대면의 평탄도를 조사하였다. 광학 간섭식의 평탄도 측정 장치(트로펠사 제조 울트라플랫 200M)로 상기 A면의 중심 각형 50mm×50mm 영역의 평탄도를 측정한 바, 0.54㎛였다. 상기 B면의 전체면(측정 정밀도가 나쁜 외주 3mm를 제외한 각형 146mm×146mm 범위)의 평탄도는 3.84㎛였다. 상기 B면의 중심 각형 50 내지 100mm×50 내지 100mm를 제외한 범위로서, 중심 50mm를 제외한 전체면(측정 정밀도가 나쁜 외주 3mm 및 중심 50mm를 제외한 각형 146mm×146mm 범위)의 평탄도는 3.60㎛였다. 또한, 상기 A면의 중심 각형 50mm×50mm 범위의 평균 평면의 법선 벡터와 상기 B면의 중심 각형 50mm×50mm를 제외한 범위의 평균 평면의 법선 벡터가 이루는 각은 56초였다.
1 각형 금형용 기판
2 A면
3 B면
4 측면
5 모따기부
6 A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm 범위
7 A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm를 제외한 범위
8 비관통된 구멍
9 홈
2 A면
3 B면
4 측면
5 모따기부
6 A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm 범위
7 A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm를 제외한 범위
8 비관통된 구멍
9 홈
Claims (11)
- 기판 상에 요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 각형의 금형용의 기판으로서, 요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 면(A면)과, 이 A면과 반대측의 면(B면)을 갖고, 상기 A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm의 범위로서 요철에 의한 패턴이 형성되는 영역의 평탄도가 350nm 이하인 것을 특징으로 하는 각형 금형용 기판.
- 제1항에 있어서, 상기 각형 금형용 기판의 A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm의 범위로서 요철에 의한 패턴이 형성되는 영역으로부터 기판의 A면과 반대측의 B면까지의 거리 t1'과, 기판의 A면의 중심 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm를 제외한 범위로부터 기판의 B면까지의 거리 t1이 t1'≥t1인 것을 특징으로 하는 각형 금형용 기판.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각형 금형용 기판의 B면의 주연으로부터 3mm 내측의 부위보다 안쪽의 각형 범위의 평탄도가 3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 각형 금형용 기판.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 B면의 중심 각형 50 내지 100mm×50 내지 100mm를 제외한 범위로서 주연으로부터 3mm 내측의 부위보다 안쪽의 각형 범위의 평탄도가 3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 각형 금형용 기판.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm의 범위로서 요철에 의한 패턴이 형성되는 영역의 평균 평면과, 상기 B면의 중심 각형 50 내지 100mm×50 내지 100mm를 제외한 범위의 평균 평면이 개략 평행한 것을 특징으로 하는 각형 금형용 기판.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각형 금형용 기판의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm의 범위로서 요철에 의한 패턴이 형성되는 영역의 복굴절량이 3nm/cm 이하인 것을 특징으로 하는 각형 금형용 기판.
- 기판 상에 요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 각형의 금형용의 기판으로서, 요철에 의한 패턴을 형성하여 사용되는 면(A면)과, 이 A면과 반대측의 면(B면)을 갖고, 상기 A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm의 범위로서 요철에 의한 패턴이 형성되는 영역의 평탄도가 350nm 이하이고, B면이 비관통된 구멍 또는 홈을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 각형 금형용 기판.
- 제7항에 있어서, 상기 각형 금형용 기판의 A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm의 범위로서 요철에 의한 패턴이 형성되는 영역으로부터, 기판의 B면으로서 비관통된 구멍 또는 홈이 형성되어 있지 않은 면까지의 거리 t2'과, 기판의 A면의 중심 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm를 제외한 범위로부터, 기판의 B면으로서 비관통된 구멍 또는 홈이 형성되어 있지 않은 면까지의 거리 t2가 t2'≥t2인 것을 특징으로 하는 각형 금형용 기판.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 각형 금형용 기판의 B면의 주연으로부터 3mm 내측의 부위보다 안쪽의 각형 범위의 비관통된 구멍 또는 홈을 제외한 부분의 평탄도가 3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 각형 금형용 기판.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 A면의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm의 범위로서 요철에 의한 패턴이 형성되는 영역의 평균 평면과, 상기 B면의 비관통된 구멍 또는 홈을 제외한 부분의 평균 평면이 개략 평행한 것을 특징으로 하는 각형 금형용 기판.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 각형 금형용 기판의 중심의 각형 1 내지 50mm×1 내지 50mm의 범위로서 요철에 의한 패턴이 형성되는 영역의 복굴절량이 3nm/cm 이하인 것을 특징으로 하는 각형 금형용 기판.
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