TWI683785B - 壓印微影術用矩形基板及其製造方法 - Google Patents

壓印微影術用矩形基板及其製造方法 Download PDF

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Abstract

[解決手段]一種壓印微影術用矩形基板的製造方法，其特徵為：對於基板側面是藉由研削而被加工過的壓印微影術用矩形基板的側面，在垂直方向上一面以一定壓力按壓旋轉研磨墊，一面使旋轉研磨墊與前記矩形基板相對地對前記側面做平行移動，而研磨前記矩形基板的側面。
[效果]若依據本發明，則在壓印微影術之際可高精度地控制按壓及圖案形狀，使高精細且複雜的圖案之轉印成為可能。

Description

壓印微影術用矩形基板及其製造方法
本發明係有關於，在電子裝置、光零件、記憶元件、生物元件等的製造工程中，用來在表面形成凹凸形狀所需之作為原板的奈米壓印等之壓印微影術用矩形基板及其製造方法。
近年來，在電子裝置、光零件、記憶元件、生物元件等之製造中，除了要求更進一步的高性能化、高精細化，同時也要求一製造之低成本化，是一般常見的狀況。在此種趨勢之中，相較於先前的微影技術，可廉價地進行細微加工的壓印微影技術逐漸受到矚目。在壓印微影技術中，凹凸圖案係藉由機械性方法而形成。亦即，藉由將表面製作有所望之凹凸圖案的模具用基板按壓至具有所定厚度之樹脂層的被轉印用基板，以轉印模具的凹凸圖案(專利文獻1：日本特表2005-533393號公報)。壓印微影術中所被使用的基板，係為例如65mm見方或152mm見方之矩形、或50
Figure 104126869-A0202-12-0001-9
mm、100
Figure 104126869-A0202-12-0001-12
mm、150
Figure 104126869-A0202-12-0001-13
mm、200
Figure 104126869-A0202-12-0001-14
mm之 圓形等，隨著用途而使用各式各樣的形狀。
在壓印微影術中，藉由按壓而被轉印有凹凸圖案的樹脂層，係藉由使其硬化而保存其形狀，但主要係有藉由紫外線而使其硬化的方式、和藉由加熱而使其硬化的方式，任一方式都需要保持模具用基板與具有樹脂層之被轉印用基板的平行度，使得按壓的面內是以均勻的壓力而被壓緊，這是很重要的。此時，描繪凹凸圖案的模具用基板，係被要求高的形狀精度(專利文獻2：日本特開平3-54569號公報)。
近年來，使用紫外線的奈米壓印等而將較高精細的圖案或較複雜的圖案形成在模具用基板上然後進行轉印的要求，日益提高。在高精細的壓印微影術中，係需要非常精密且高精度的定位、按壓之控制、圖案形狀之控制。由於此一緣故，即使在使用矩形基板的壓印微影術中，矩形基板本身也被要求高的形狀精度。
例如，在使用了專利文獻3(日本特表2009-536591號公報)所揭露之矩形基板的形態中，係藉由具備圍繞矩形基板的複數致動器的致動系統而將矩形基板之端面以複數力進行加壓，而使基板的按壓部彎曲、變形，以進行高精度的按壓及圖案形狀之控制。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特表2005-533393號公報
[專利文獻2]日本特開平3-54569號公報
[專利文獻3]日本特表2009-536591號公報
在如此狀況中，壓印微影術中所被使用的矩形基板係被要求高的形狀精度，尤其是在收到致動器系統所加壓的基板側面部，係被要求高的平坦度及側面彼此之正交度。若側面沒有十分平坦，或側面彼此沒有正交，則即使藉由上記致動器系統將側面進行加壓，仍無法傳達所定之壓力，或發生想定外之扭曲，而無法高精度地控制彎曲或變形。
本發明係有鑑於上記事情而研發，目的在於提供一種，適合在壓印微影術中高精度地控制按壓及圖案形狀的矩形基板。
本發明人們，係為了達成上記目的而經過努力研發的結果，發現使用側面平坦度高的壓印微影術用矩形基板，對於解決前記課題是有用的，因而導出本發明。
因此，本發明係提供如以下所示的壓印微影術用矩形基板及其製造方法。
[1]
一種壓印微影術用矩形基板的製造方法，其特徵為，對於基板側面是藉由研削而被加工過的壓印微影術用矩形基板的側面，在垂直方向上一面以一定壓力按壓旋轉研磨墊，一面使旋轉研磨墊與前記矩形基板相對地對前記側面做平行移動，而研磨前記矩形基板的側面。
[2]
如[1]所記載之壓印微影術用矩形基板的製造方法，其中，在前記平行移動時，使旋轉研磨墊與矩形基板的相對移動的移動速度，隨著前記矩形基板的側面的研磨位置而改變而進行研磨。
[3]
如[2]所記載之壓印微影術用矩形基板的製造方法，其中，相較於旋轉研磨墊之中心位於矩形基板之側面之長邊方向中央部領域之際的移動速度，位於側面之長邊方向端部領域之際的移動速度是較快速而進行研磨。
[4]
如[1]~[3]之任一項所記載之壓印微影術用矩形基板的製造方法，其中，在前記平行移動時，使旋轉研磨墊與矩形基板的相對移動的移動速度，隨著矩形基板的側面的凹凸狀態而改變而進行研磨。
[5]
如[4]所記載之壓印微影術用矩形基板的製造方法，其中，在側面之凸部上的移動速度較快，在側面之凹部上的移動速度較慢而進行研磨。
[6]
如[1]~[5]之任一項所記載之壓印微影術用矩形基板的製造方法，其中，還沿著矩形基板側面之短邊方向(寬度方向)而使矩形基板與旋轉研磨墊做相對性移動而進行研磨。
[7]
如[1]~[6]之任一項所記載之壓印微影術用矩形基板的製造方法，其中，將前記矩形基板之一側面進行研磨後，令該基板逐次旋轉90°而研磨剩下的側面，藉此進行矩形基板的全部4個側面的研磨。
[8]
如[1]~[7]之任一項所記載之壓印微影術用矩形基板的製造方法，其中，在藉由研削而形成側面的工程之前後或將藉由研削而被加工過的側面進行研磨的工程之後，還含有：在矩形基板的背面藉由研削而形成非貫通的孔或溝的工程。
[9]
如[8]所記載之壓印微影術用矩形基板的製造方法，其中，還含有：將已被研削過的非貫通的孔或溝之側面及底面進行研磨的工程。
[10]
如[9]所記載之壓印微影術用矩形基板的製造方法，其中，將前記非貫通的孔或溝之側面及底面進行研磨的工程係為，在藉由研削而被加工過的非貫通的孔或溝之側面 及底面，使旋轉研磨工具的研磨加工部以分別獨立的一定壓力而接觸之，以將側面及底面的研削面進行研磨的工程。
[11]
一種壓印微影術用矩形基板，其特徵為，具有表背面與4個側面，在表面係被刻印有凹凸所致之圖案的壓印微影術用矩形基板，其中，前記各側面的平坦度係為20μm以下。
[12]
如[11]所記載之壓印微影術用矩形基板，其中，矩形基板的彼此相鄰的側面彼此所夾的角度，係為90±0.1°的範圍內。
[13]
如[11]或[12]所記載之壓印微影術用矩形基板，其中，矩形基板的各側面係為鏡面。
[14]
如[13]所記載之壓印微影術用矩形基板，其中，矩形基板之各側面的表面粗度(Ra)係為0.01~2nm。
[15]
如[11]~[14]之任一項所記載之矩形基板，其中，矩形基板係在背面具有非貫通的孔或溝。
若依據本發明，則在壓印微影術之際可高精 度地控制按壓及圖案形狀，使高精細且複雜的圖案之轉印成為可能。
1‧‧‧矩形基板
2‧‧‧表面
3‧‧‧背面
4‧‧‧側面
4a‧‧‧側面
4b‧‧‧側面倒角部
4c‧‧‧側面倒角部
4d‧‧‧曲面狀角部
5‧‧‧凹凸所致之圖案
6‧‧‧台面結構
7‧‧‧非貫通的孔
8‧‧‧溝
11‧‧‧定位治具
12‧‧‧定位銷
13‧‧‧定位銷的突出量
14‧‧‧將定位銷之尖端彼此連結的直線
15‧‧‧基板保持台
16‧‧‧矩形基板
21‧‧‧旋轉研磨墊
22‧‧‧附帶固鎖機構之加壓機構
23‧‧‧旋轉軸
24‧‧‧被研磨物
31‧‧‧矩形基板側面的中央部領域
32‧‧‧矩形基板側面的端部領域
33‧‧‧旋轉研磨墊之移動方向
41‧‧‧與矩形基板的側面之寬度方向平行的直線
42‧‧‧旋轉研磨墊之搖動幅度
51‧‧‧旋轉研磨墊之移動軸
52‧‧‧旋轉研磨墊
53‧‧‧空氣壓活塞加壓機構
54‧‧‧旋轉研磨墊
55‧‧‧空氣壓活塞加壓機構
56‧‧‧5軸多關節機械臂
[圖1]本發明的壓印微影術用矩形基板之一實施例，(A)係斜視圖，(B)係(A)中的沿著B-B線的剖面圖，(C)係將該基板之一角部予以放大的部分省略斜視圖，(D)係將該基板之一側面予以放大的部分省略正面圖。
[圖2]本發明的壓印微影術用矩形基板之其他實施例，(A)係斜視圖，(B)係(A)中的沿著B-B線的剖面圖。
[圖3]在背面施行了加工的壓印微影術用矩形基板之其他實施例，(A)係在背面具有非貫通的孔的矩形基板，(B)係在背面具有溝的矩形基板的斜視圖。
[圖4]在背面施行了加工的壓印微影術用矩形基板之其他實施例，(A)係在圖1所示的矩形基板之背面具有非貫通的孔的矩形基板的平面圖，(B)係在圖2所示的矩形基板之背面具有非貫通的孔的矩形基板的平面圖，(C)及(D)係分別為(A)及(B)的剖面圖。
[圖5]在背面施行了加工的壓印微影術用矩形基板之另一實施例，(A)係在圖1所示的矩形基板之背面具有溝的矩形基板的平面圖，(B)係在圖2所示的矩形基板 之背面具有溝的矩形基板的平面圖，(C)及(D)係為(A)及(B)的剖面圖。
[圖6]使用定位治具來保持矩形基板的方法之一例的說明圖，(A)係將定位銷之尖端彼此連結的直線與基板保持台之位置關係，(B)係在該基板保持台上設置矩形基板的狀態。
[圖7]沿著矩形基板之側面的寬度方向而使旋轉研磨墊一面來回一面進行研磨的方法之一例的說明圖。
[圖8]側面鏡面化裝置之一例的概略圖，(A)係設置有矩形基板的狀態，(B)係正在研磨矩形基板的狀態。
圖1及圖2係圖示本發明所述之壓印微影術用矩形基板之一例。如圖1、2所示，基板1係為四角形狀之板狀基板，具有彼此對向的表面2與背面3之2個面及4個側面部4。對向的表背面之其中一方的面(表面)係被刻印有，在壓印微影術中所被使用的凹凸所致之圖案5或台面結構6。通常，四角形狀之基板的4個角部係被加工成曲面狀，基板係具有主側面4a和將主側面彼此之間圓滑連接的曲面狀角部4d。又，在主側面4a及曲面狀角部4d與表面2及背面3之交界，分別形成有倒角部4b、4c。
本發明的壓印微影術用矩形基板係為，前記 側面之平坦度是20μm以下，理想係為10μm以下，更理想係為5μm以下。所謂基板側面的平坦度，係將基板之側面表面的最小2乘方平面當作基準面時的基準面與側面表面之凸部分之距離的最大值、與基準面與側面表面之凹部分之距離的最大值的和，數值越低表示平坦度越高。平坦度之測定係可藉由例如，令雷射光等之同調光照到基板表面而使其被反射，利用基板表面之高度落差會以反射光的相位偏差而被觀察的光學干涉式之方法而為之。例如使用Zygo社製Zygo Mark IVxp或Zygo NewView7300就可測定。
基板側面的平坦度，係為圖1所示的主側面4a的平坦度，平坦度之範圍中係不包含曲面狀角部4d及倒角部4b、4c。平坦度之範圍若要嚴謹規定，則為實質上能夠精度良好測定的範圍，亦即，從主側面4a之周緣扣除所定寬度後的矩形範圍，較為理想。例如以光學干涉式之方法進行基板側面的平坦度之測定時，周緣附近之範圍係靠近於曲面狀角部4d及倒角部4b、4c，因此有時候會因散射光之影響而導致無法正確測定平坦度。此時的所定寬度要設定成何種程度是隨基本的尺寸而異無法一概而論，但例如將從主側面4a之長邊方向之兩端起，長邊方向之長度的2%、理想係為5%、更理想係為10%之長度的寬度，從主側面4a之短邊方向(寬度方向)之兩端起、短邊方向之長度的5%、理想係為15%、更理想係為20%之長度的寬度，當作所定寬度而扣除後的矩形範圍，可以 規定來作為平坦度之範圍。
使用側面的平坦度超過20μm的壓印微影術用矩形基板，以壓印微影術法例如在樹脂上轉印前記基板之凹凸所致之圖案時，會產生如下的各種問題。
例如以壓印微影術裝置中所排列的致動器系統來進行壓印微影術用矩形基板之側面部之加壓時，在所具備的複數致動器之每一者中，會無法以所定之壓力進行加壓，在基板之按壓部會產生想定外的扭曲，而無法高精度地控制基板之按壓部的彎曲或變形。其結果為，例如對被轉印用基板上的液滴狀樹脂進行按壓時，無法在介隔於樹脂間的氣體有效率地控制而擠出去除，氣體會殘留在樹脂內而導致轉印後的樹脂上之圖案發生缺陷等問題。又，將基板之按壓部予以高精度控制而使其變形所做的圖案形狀之各式各樣的參數(倍率特性、翹曲/正交性特性、及台形特性等)之訂正無法順利進行，無法獲得具有所望之形狀特性的圖案。甚至，藉由將矩形基板加壓平坦度較低的側面部而予以保持，矩形基板會以傾斜的狀態而被保持，被形成在樹脂上的圖案位置會從所定位置發生偏離。
又，前記側面彼此所夾的角度，係從矩形基板之側面部被裝置所保持時仍不會發生基板的旋轉、傾斜等，可高精度地對合被轉印用基板的所望位置的觀點來看，理想係為90°±0.1°以內，更理想係為90°±0.05°以內。所謂基板側面彼此所夾的角度，係基板之側面表面之最小2乘方平面彼此所夾的角度。基板側面彼此所夾的角度之 測定，係例如依照SEMI P1-92之規格中的方形度之測定方法，對基準的側面應為直角的側面表面的任意點，以度盤式指示器接觸之，從度盤式指示器之值與測定點間之距離來算出角度等，就可測定。
本發明的壓印微影術用矩形基板之側面，係從基板的清淨度及強度的觀點來看，係為鏡面較為理想，面粗度(Ra)係為2nm以下，尤其是0.5nm以下，較為理想。此外，面粗度(Ra)，係依照JIS B0601即可測定。
本發明的壓印微影術用矩形基板之外形係從容易操作的觀點來看，係為20~300mm見方，尤其是50~200mm見方，較為理想。又，壓印微影術用矩形基板之板厚，係為1~10mm，尤其是3~8mm，較為理想。若比1mm還薄，則使用於壓印微影術之際，會因為保持方法或自重撓曲之影響而使基板容易變形，造成轉印時的圖案位置不匹配，有時會產生圖案誤差。若比10mm還厚，則體積會增加，因此基板變重而難以搬運或操作，有時候會導致成本變高。
再者，從使矩形基板之角部帶有強度，防止剝離、破裂、缺角，防止基板洗淨、乾燥之際的液體積存、液體殘留的觀點來看，曲面狀角部之曲率半徑(R)係為0.5~10，較理想係為1.5~3.5。
此處，本發明的壓印微影術用矩形基板係可舉出：石英玻璃、摻雜二氧化鈦的石英玻璃、矽(Si)、 氧化矽膜、聚二甲基矽氧烷(PDMS)、鎳(Ni)、藍寶石、或這些的雜合素材。其中，石英玻璃基板係具有紫外線穿透性質，因此經常被利用於，為了使樹脂層硬化而利用紫外線的壓印微影術。又，石英玻璃係在可見光波段中也呈透明，因此在轉印之際的定位也較為容易，具有如此優點。
本發明的壓印微影術用矩形基板之表面上，係亦可具有用來刻印凹凸所致之圖案所需之金屬薄膜或光阻膜。在模具基板形成圖案之際是使用EB描繪裝置，但先在其前面塗佈金屬薄膜或光阻膜，較為理想。金屬薄膜或光阻膜，係可按照通常方法形成5nm~5μm之厚度的膜。
本發明的壓印微影術用矩形模具用基板，係如圖3~5所示，亦可在背面3具有非貫通的孔7或溝8。非貫通的孔7或溝8，係為了組裝進曝光裝置或奈米壓印裝置，而配合裝置之形態或用途所製作。
此外，非貫通的孔之形狀，係可為平面形狀是圓形狀、橢圓形狀、長圓狀、四角狀、多矩形狀，但如圖3(A)及圖4所示的圓形狀，較為理想。其大小係，若為圓形狀則是直徑，若為橢圓形狀或長圓狀則是長徑，若為角狀則是對角長為5~150mm，較為理想。若為溝的情況下，則如圖3(B)及圖5所示，兩側壁8a、8b是形成為彼此平行的平面較為理想，但兩側壁亦可不是平行，亦可一方或雙方之側壁並非直線狀而為曲面。
接著說明本發明的壓印微影術用矩形基板的製造方法。在本發明中，對於基板側面是藉由研削而被加工過的壓印微影術用矩形基板之側面中央部領域，在垂直方向以一定壓力按壓旋轉研磨墊，同時使旋轉研磨墊與矩形基板相對地對側面做平行移動，而研磨矩形基板之側面的長邊方向中央部領域。
旋轉研磨墊，係只要其研磨加工部是可研磨的旋轉體即可而沒有任何限制，但可舉出在圓盤狀之支持體上接著有研磨布等來作為研磨加工部者等。
作為旋轉研磨墊的研磨加工部之材質，係發泡聚氨酯、氧化鈰含浸聚氨酯、氧化鋯含浸聚氨酯、不織布、麂皮、橡膠、羊毛毛氈等，只要能夠加工去除被加工物者即可，種類沒有限定。
作為將旋轉研磨墊在矩形基板側面以一定壓力按壓的方法，係可舉出使用空氣壓活塞、荷重元件等之加壓機構的方法。
側面以及曲面狀角部及倒角部研磨時的研磨壓力，係理想係皆為1~1,000,000Pa(1MPa)，較理想係為1,000~100,000Pa(0.1MPa)。
使旋轉研磨墊與矩形基板相對地對基板側面做平行移動的方法係可舉出，將矩形基板設置在基板保持台上，使基板側面與移動軸線平行，而固定在基板保持台的方法。此處，所謂移動軸線，係表示在直線上移動的旋轉研磨墊之移動軸線或者基板保持台之移動軸線。作為具 體的方法係可舉出，使用如圖6所示的定位治具的方法。定位治具11係具有，藉由螺栓或測微器等之機構而可調節突出量13的定位銷12，定位銷的突出量係使將定位銷之尖端彼此連結的直線14是與前記移動軸線平行的方式，使用微拾取器等而分別調節。矩形基板16係在基板保持台15上，使側面抵接於定位治具之定位銷而設置，其後被固定。作為矩形基板的固定方法係可舉出：真空吸附、機械鉗夾、永磁固夾、電磁固夾等。固定的矩形基板係與固定用台座基板等可藉由臘、接著劑、UV硬化樹脂、密封劑等而被接著，也可將固定用台座基板以前記方法加以固定。
以前記旋轉研磨墊進行研磨時，以介隔著研磨砥粒漿料的狀態下進行研磨加工，較為理想。
此時，作為研磨砥粒係可舉出：二氧化矽、氧化鈰、剛玉、白剛玉(WA)、FO(氧化鋁)、氧化鋯、SiC、金剛石、二氧化鈦、氧化鍺等，其粒度係10nm~10μm為理想，這些的水漿料係可理想使用。
旋轉研磨墊係由於在圓盤的靠近外周的領域的研磨量會比中央部還多，因此若對矩形基板側面的所有部分以一定壓力、一定速度進行研磨，則側面的長邊方向端部領域的研磨量會比長邊方向中央部領域還多，可能導致側面變成凸狀之稜線形狀。於是，本發明中係將旋轉研磨墊與矩形基板的相對平行移動時的移動速度，隨應於研磨位置而加以改變來進行研磨。較理想係為，相較於旋轉 研磨墊之中心位於矩形基板之側面長邊方向中央部領域之際的移動速度，位於側面長邊方向端部領域之際的移動速度是較快速地進行研磨的方法，較為理想。藉由將側面端部領域以比側面中央部領域還快的移動速度進行研磨，就可使側面端部領域的研磨量比側面中央部領域的研磨量還少，可防止端部領域比中央部領域過度研磨。
此外，上記側面端部領域，係假設基板之一側面的長度為100時，則為該一側面之一端側及另一端側之長度係分別為25以下、尤其是15~25之範圍之領域，中央部領域係為這兩端領域間的50以上、尤其是50~70之範圍之領域為理想，較理想係為一端側及另一端側之長度分別為30以下、尤其是10~30之範圍之領域，中央部領域是兩端領域間之40以上、尤其是40~80之範圍之領域。
又，可使旋轉研磨墊與矩形基板的相對平行移動時之移動速度，隨著矩形基板之側面的凹凸狀態而改變而進行研磨。例如將進行研磨前的矩形基板之側面的平坦度預先予以測定，隨著側面之凹凸形狀而使移動速度，在凹部時的移動速度較快，在凸部時的移動速度較慢等，進行變化而控制，就可獲得平坦的側面。
前記旋轉研磨墊所做的研磨中，亦可如圖7所示，隨著情況而一面使旋轉研磨墊與矩形基板相對地沿著基板側面之寬度度方向而移動(於圖中上下搖動)一面使其沿著上記移動軸線而平行移動(鋸齒移動)。上下的 搖動，係在與矩形基板側面之寬度度方向平行的直線上移動而進行，較為理想。又，上下的搖動幅度係為，旋轉研磨墊與矩形基板側面接觸之範圍，較為理想。藉由伴隨上下的搖動而進行前記平行移動以進行研磨，就可減少在矩形基板側面沿著旋轉研磨墊之旋轉軌跡而形成的研磨痕。圖7係將矩形基板之位置予以固定，使旋轉研磨墊上下搖動移動的方式之一例。旋轉研磨墊21係在與矩形基板16之側面的寬度度方向平行的直線41上，上下來回運動，而搖動移動。圖7係表示抵達搖動幅度42之上端及下端之時點的旋轉研磨墊之位置，搖動幅度42係為旋轉研磨墊接觸於矩形基板側面的範圍。
前記旋轉研磨墊所做的研磨中，在矩形基板之一側面的研磨進行後，使前記基板逐次旋轉90°，研磨剩餘的側面，就可將矩形基板的4個側面全部研磨的方法，從加工精度、生產性來看，較為理想。使基板逐次旋轉90°的方法係可舉出，藉由離合齒或旋轉編碼器所致之具有精密定位機能的旋轉機構，而將固定有矩形基板的基板保持台予以旋轉的方式。
前記矩形基板，係在施行前記旋轉研磨墊所做的研磨的前段階，使用側面是藉由研削加工而被研削過的基板。研削加工所致之側面形成方法，係例如，使用綜合加工機或其他數值控制工作機械，以不會發生破裂、裂縫、劇烈剝離等的研削條件而使砥石旋轉、移動，對被研削對象的矩形基板施行研削，形成所定尺寸的側面而為 之。此時，隨著情況亦可將曲面狀角部及倒角部，和側面同樣地藉由研削加工而加以形成。
研削加工，係使用將金剛石砥粒、CBN砥粒等以電鍍或是金屬接合而固定的砥石，以主軸旋轉數100~30,000rpm、尤其是1,000~15,000rpm，研削速度1~10,000mm/min、尤其是10~1,000mm/min來為之，從加工精度、生產性來看較為理想。
前記壓印微影術用矩形基板之曲面狀角部及倒角部係藉由研磨而被鏡面化，從強度保持、清淨度的觀點來看為理想。曲面狀角部及倒角部之研磨係對側面盡可能不要接觸，以不影響側面之加工精度的方法進行，較為理想。具體而言，可舉出：一面供給研磨劑漿料，一面使旋轉研磨墊以一定壓力按壓，一面使其沿著曲面狀角部及倒角部之形狀而移動而一面進行的方法。以旋轉研磨墊進行研磨時，以介隔著研磨砥粒漿料的狀態下進行加工，較為理想。旋轉研磨墊、加壓方式、研磨砥粒漿料係可和前記側面研磨時相同。
本發明的壓印微影術用矩形基板，係在基板表面被刻印有凹凸所致之圖案。凹凸所致之圖案的刻印方法，係只要是能夠去除基板之所定部分的方法即可，可舉出雷射加工、濕式蝕刻、乾式蝕刻、光微影術、奈米壓印微影術等。以下雖然舉例凹凸圖案之刻印方法之例子，但製作方法係不限定於下記方法。
(奈米等級的凹凸圖案)
在具有上下對向之表背面及4個側面的矩形基板之一方的面(表面)全面，形成金屬薄膜。成膜方法，係只要使用例如濺鍍成膜法或蒸鍍成膜法即可。金屬薄膜，係可為單層也可由複數層所成均可。作為一例可舉出鉻薄膜。接著在金屬薄膜上塗佈例如電子線描繪用光阻材料，以所定之溫度、時間施行烘烤處理，形成光阻膜。
接著，使用電子描繪裝置等，在前記光阻膜描繪所定之圖案後，將光阻膜予以顯影。藉由蝕刻加工而將所定圖案之金屬薄膜予以去除。蝕刻加工後，殘存的光阻膜係亦可去除。接著，對前記基板進行蝕刻加工而在基板上刻印凹凸圖案。此處的蝕刻加工，係在例如形成奈米等級之凹凸圖案的情況下，從加工精度的觀點來看，為乾式蝕刻，較為理想。
(模封用台面結構)
在具有上下對向之表背面及4個側面的矩形基板之一方的面(表面)全面，形成金屬薄膜。成膜方法係和上記方法相同即可。又，亦可在基板表面，刻印例如上記方法所致之奈米等級之凹凸圖案等之凹凸形狀。
接著，在金屬薄膜上，塗佈例如光阻材料，以所定之溫度、時間施行烘烤處理，形成光阻膜。
在前記光阻膜上，例如以使用曝光裝置的光微影法，形成台面形成用之光阻圖案。具體而言，例如在放置了具 有台面圖案之光罩的曝光裝置中導入基板，進行紫外線所致之曝光，其後進行顯影。接著，以濕式蝕刻等之方法，將被前記台面形成用光阻圖案鎖保護的部分以外之鉻薄膜予以去除。然後，對前記基板，進行蝕刻加工，形成台面結構。此處的蝕刻加工，係只要是能夠蝕刻基板的方法即可，無論濕式蝕刻及乾式蝕刻之哪一方均可。
可以同樣的方法而將定位標記等釐米至微米等級之結構體，形成在基板上。
本發明的壓印微影術用矩形基板，係亦可在背面具有非貫通的孔或溝。非貫通的孔或溝之加工方法係例如，使用綜合加工機或其他數值控制工作機械，在基板的加工面，以不會發生破裂、裂縫、劇烈剝離等的研削條件而使砥石旋轉、移動，形成所定尺寸、深度的非貫通的孔或溝，施行此種研削而為之。
具體而言，使用將金剛石砥粒、CBN砥粒等以電鍍或是金屬接合而固定的砥石，以主軸旋轉數100~30,000rpm、尤其是1,000~15,000rpm，研削速度1~10,000mm/min、尤其是以10~1,000mm/min來研削，較為理想。
非貫通的孔或溝之底面及側面之研削加工面係因應需要而被研磨。將研削加工面的加工變質層予以去除而去除研削所致之殘留應力，就可抑制因為殘留應力所引起的基板之形狀變化。又，若非貫通的孔或溝之底面及側面不被研磨，則藉由洗淨難以完全去除汙垢，因為未去 除乾淨的汙垢而會導致圖案被污染，而不理想。又藉由如此研磨非貫通的孔或溝之底面及側面，可大幅增加底面的強度。
將非貫通的孔或溝之底面及側面之各個研削面予以研磨的方法，係例如，在研削面將旋轉研磨工具的研磨加工部以所定壓力而接觸之，使其以所定速度相對移動而為之。
將前記非貫通的孔或溝之側面及底面進行研磨之際，可在已被研削的非貫通的孔或溝之側面及底面，使旋轉研磨工具的研磨加工部以分別獨立的一定壓力而接觸之，以將側面及底面的研削面進行研磨。
旋轉研磨工具，係只要是其研磨加工部為可研磨的旋轉體即可而沒有限制，但可舉出在具有工具鉗夾部的轉軸、Leutor上裝著研磨工具的方式等。
作為研磨工具的材質，係至少其研磨加工部為GC砥石、WA砥石、金剛石砥石、鈰砥石、鈰墊、橡膠砥石、絨毛拋光輪、聚氨酯等，可將被加工物予以加工去除者即可，種類沒有限定。
在上述的非貫通的孔或溝之底面及側面之研削面使旋轉研磨工具的研磨加工部接觸而進行研磨時，以介隔著研磨砥粒漿料的狀態下進行加工，較為理想。
此時，作為研磨砥粒係可舉出：二氧化矽、氧化鈰、剛玉、白剛玉(WA)、FO、氧化鋯、SiC、金剛石、二氧化鈦、氧化鍺等，其粒度係10nm~10μm為理 想，這些的水漿料係可理想使用。
如上記所述而研磨所得的非貫通的孔或溝之底面及側面，係從透光性的觀點來看，面粗度(Ra)為2nm以下，尤其是1nm以下之鏡面，較為理想。此外，面粗度Ra，係為依據JIS B0601的值。
形成非貫通的孔或溝的工程，係在藉由研削而形成側面的工程之前後，或將已被研削之側面進行研磨的工程之後的均可，從加工的容易性、產率的觀點來看，進行非貫通的孔或溝之研削的工程，係在緊接著進行側面研削的工程的前面或後面，進行已被研削之非貫通的孔或溝之研磨的工程，係在緊接著進行已被研削之側面之研磨的工程的前面或後面進行，較為理想。
[實施例]
以下展示實施例，具體說明本發明，但本發明係不被下記的實施例所限制。
[實施例1]
對形成角柱區塊狀的合成石英晶碇原料進行切片加工，獲得外形160.0mm見方、板厚6.50mm之板狀的矩形基板。
將前記矩形基板導入至飛輪研削裝置，進行附帶金剛石砥粒之研削飛輪所致之各側面及倒角部之研削加工，獲得外形為152.0mm見方，具有曲率半徑(R)為2.5mm之 曲面狀角部及倒角部的四角形狀之矩形基板。
接著，進行打磨加工，獲得彼此對向之表面與背面的2個面為毛玻璃面(面粗度：RMS=0.32μm)的合成石英玻璃基板而作為矩形基板。
將前記合成石英玻璃基板導入圖8(A)概要圖示的側面鏡面化裝置，在裝置內的基板保持台15的真空吸附保持部，一面使側面抵接於定位治具11的定位銷12，一面使側面與旋轉研磨墊52之移動軸51成平行而設置，令真空吸附保持部作動而使合成石英玻璃基板被固定於基板保持台。其後，定位治具，係被移動到不會妨礙研磨的場所，收納在裝置內。
其後，進行前記合成石英玻璃基板之曲面狀角部、倒角部及側面之研磨。研磨時的側面鏡面化裝置之概要，示於圖8(B)。
前記曲面狀角部及倒角部之研磨，係一面供給研磨劑漿料，一面使旋轉研磨墊54以0.02MPa之一定壓力按壓，一面使其沿著曲面狀角部及倒角部之形狀而移動而進行之。研磨是使用，附帶空氣壓活塞加壓機構55之旋轉研磨墊54是具備在手臂前端的5軸多關節機械臂56。研磨劑漿料是使用氧化鈰水溶液，旋轉研磨墊54的研磨加工部是使用聚氨酯類研磨布。
前記基板側面之研磨，係一面供給研磨劑漿料，一面使旋轉研磨墊52以0.04MPa之一定壓力對側面在垂直方向上按壓，並且對側面平行地在長邊方向上來回移動，同 時使其在短邊方向(寬度方向)上搖動而為之。來回移動時，研磨墊之中心到達側面之長邊方向端部領域之際，係使研磨墊之移動速度比長邊方向中央部領域之移動速度還快地進行研磨。研磨劑漿料是使用氧化鈰水溶液，旋轉研磨墊52的研磨加工部是使用不織布類研磨布。
前記曲面狀角部、倒角部及側面之研磨，係將合成石英玻璃基板藉由具有離合齒所致之精密定位機能的旋轉機構逐次旋轉90°，依序進行研磨。研磨的順序，係以曲面狀角部之倒角部、曲面狀之角部、側面之倒角部、側面的順序進行。
曲面狀角部、倒角部及側面全部都研磨完成後，以真空吸附保持部取出合成石英玻璃基板。基板之外形係為151.980mm見方。
接著，將前記合成石英玻璃基板之表背面使用氧化鈰進行粗研磨，使用矽溶膠來進行精密研磨，獲得彼此對向之表面與背面的2個面係為平滑且低缺陷而被鏡面化的合成石英玻璃基板。基板之板厚係為6.35mm。
在該合成石英玻璃基板之表面全面，以濺鍍成膜裝置形成鉻薄膜。接著，在鉻薄膜之上將電子線描繪用光阻(ZEP720A：日本Zeon製)以旋轉塗佈機進行塗佈，以所定之溫度、時間施行烘烤處理，形成光阻膜。
接著，使用電子描繪機，在前記光阻膜描繪線條和空間圖案後，經過光阻膜的顯影、使用氯氣的乾式蝕刻所致之鉻薄膜的去除、使用CHF3氣體的乾式蝕刻，在合成石 英玻璃基板上形成凹凸圖案，得到如圖1所示的在表面上刻印有半間距20nm之線條和空間凹凸圖案的合成石英壓印微影術用矩形基板。
前記合成石英壓印微影術用矩形基板之各測定之測定結果係如下所示。
(側面的平坦度)
4面的測定結果
3.5μm、3.5μm、2.9μm、3.5μm
(相鄰側面彼此所夾的角度)
4地點全部90°±0.04°以內
(側面的表面粗度)
Ra=0.15nm
各測定中係使用下記的裝置
側面的平坦度：Zygo NewView7300
相鄰側面彼此所夾的角度：度盤式指示器
側面的表面粗度：原子間力顯微鏡
[實施例2]
彼此對向之表面與背面之2個面係被精密研磨，具有藉由毛刷研磨而被鏡面化的側面、曲面狀角部及倒角部，外形153.0mm見方，板厚6.35mm之四角形狀之合成石英玻璃矩形基板，準備其來作為原料基板。
在該合成石英玻璃基板之表面全面，以濺鍍成膜裝置 形成鉻薄膜。接著，在鉻薄膜之上藉由旋轉塗佈而塗佈正片型光阻(AZP1350：AZ Electronic Materials公司製)，以所定之溫度、時間施行烘烤處理，形成光阻膜。
在設置了光罩的曝光裝置中導入前記合成石英玻璃基板，進行紫外線波長所致之曝光。光罩係使用，在中央具有26mm×33mm之四角形狀之台面圖案的玻璃製光罩基板。
接著，將前記合成石英玻璃基板從曝光裝置取出，進行顯影，形成了台面形成用之光阻圖案。然後，對前記合成石英玻璃基板，進行硝酸鈰銨水溶液所致之鉻蝕刻，將被前記台面形成用光阻圖案所保護之部分以外的鉻薄膜予以去除。然後，對前期合成石英玻璃基板，進行氫氟酸水溶液所致之濕式蝕刻，將被前記光阻圖案所保護之部分以外的合成石英予以去除。然後，以丙酮去除光阻膜，形成了表面為鉻薄膜且成膜高度為30μm左右的台面結構。
接著，將表面朝上的狀態下，將前記合成石英玻璃基板在SUS製之台座板之上以Shiftwax加以接著。
將與前記台座板接著的合成石英玻璃基板導入綜合加工機，固定在被設置在綜合加工機之加工桌上的磁力鉗夾裝置上。其後，進行附帶金剛石砥粒之砥石所致之側面及倒角部的研削加工，形成外形為152.0mm見方，R：2.5mm之具有曲面狀角部及倒角部的四角形狀之矩形基板。其後，將已經接著有合成石英玻璃基板的台座板整個取出。
將與前記台座板接著的合成石英玻璃基板導入至圖8(A)所示的側面鏡面化裝置，在裝置內之基板保持台15的磁力鉗夾裝置，一面使基板之側面抵接於定位治具11的定位銷12一面使基板之側面與旋轉研磨墊52的移動軸51呈平行而設置，使磁力鉗夾裝置作動而將合成石英玻璃基板予以固定。
其後，以和實施例1同樣的方法，進行前記合成石英玻璃基板之曲面狀角部、倒角部及側面之研磨。
曲面狀角部、倒角部及側面全部都研磨完成後，以磁力鉗夾裝置將已經與台座板接著的合成石英玻璃基板予以取出。接著，藉由加熱而使Shiftwax融解，將合成石英玻璃基板從台座板取下。其後，進行基板的洗淨，獲得如圖2所示的在表面刻印有26mm×33mm、高度30μm之四角形狀之台面結構的合成石英壓印微影術用矩形基板。
前記合成石英壓印微影術用矩形基板之各測定之測定結果，係如下所示。各測定中係使用和實施例1相同的裝置。
(側面的平坦度)
4面的測定結果
1.9μm、2.5μm、1.9μm、2.1μm
(相鄰側面彼此所夾的角度)
4地點全部90°±0.04°以內
(側面的表面粗度)
Ra=0.17nm
[實施例3]
彼此對向之表面與背面之2個面係被精密研磨，具有藉由毛刷研磨而被鏡面化的側面、曲面狀角部及倒角部，外形152.0mm見方，板厚6.35mm之四角形狀之合成石英玻璃矩形基板，準備其來作為原料基板。
在該合成石英玻璃基板之表面全面，以濺鍍成膜裝置形成鉻薄膜。接著，在鉻薄膜之上將電子線描繪用光阻(ZEP720A：日本Zeon製)以旋轉塗佈機進行塗佈，以所定之溫度、時間施行烘烤處理，形成光阻膜。
接著，使用電子描繪機，在前記光阻膜描繪線條和空間圖案後，經過光阻膜的顯影、使用氯氣的乾式蝕刻所致之鉻薄膜的去除、使用CHF3氣體的乾式蝕刻，在合成石英玻璃基板上形成凹凸圖案。
將前記矩形基板導入切割裝置，進行附帶金剛石砥粒之切割刀所致之切斷加工，獲得外形為75.0mm見方之板狀的矩形基板。
接著，將表面朝下的狀態下，將前記合成石英玻璃基板在SUS製之台座板之上以Shiftwax加以接著。
將與前記台座板接著的合成石英玻璃基板導入綜合加工機，固定在被設置在綜合加工機之加工桌上的磁力鉗夾裝置上。其後，進行附帶金剛石砥粒之砥石所致之側面、倒角部及非貫通的孔之研削加工，形成外形為70.0mm見 方、具有R：1.0mm之曲面狀角部及倒角部，且具有直徑50mm、深度4mm之圓形之非貫通的孔的四角形狀之矩形基板。其後，將已經接著有合成石英玻璃基板的台座板整個取出。
其後，以和實施例1同樣的方法，進行前記合成石英玻璃基板之曲面狀角部、倒角部及側面之研磨。
曲面狀角部、倒角部及側面全部都研磨完成後，以磁力鉗夾裝置將已經與台座板接著的合成石英玻璃基板予以取出。接著，將合成石英玻璃基板固定在基板保持台，一面供給氧化鈰系研磨劑漿料，一面將500rpm旋轉的直徑50mm
Figure 104126869-A0202-12-0028-15
、高度30mm之羊毛絨毛拋光輪，在非貫通的孔之底面以3,500Pa、在側面以2,000Pa按壓，使基板保持台以10rpm進行旋轉，研磨60分鐘，將非貫通的孔之底面及側面之研削面進行鏡面加工。
接著，藉由加熱而使Shiftwax融解，將合成石英玻璃基板從台座板取下。其後，進行基板的洗淨，獲得圖4(A)及(C)所示的在表面刻印有半間距20nm之線條和空間凹凸圖案，在背面具有圓形之非貫通的孔的合成石英壓印微影術用矩形基板。
前記合成石英壓印微影術用矩形基板之各測定之測定結果係如下所示。各測定中係使用和實施例1相同的裝置
(側面的平坦度)
4面的測定結果
1.7μm、2.1μm、2.3μm、1.9μm
(相鄰側面彼此所夾的角度)
4地點全部90°±0.04°以內
(側面的表面粗度)
Ra=0.21nm
[實施例4]
彼此對向之表面與背面之2個面係被精密研磨，具有藉由毛刷研磨而被鏡面化的側面、曲面狀角部及倒角部，外形153.0mm見方，板厚6.35mm之四角形狀之合成石英玻璃矩形基板，準備其來作為原料基板。
在該合成石英玻璃基板之表面全面，以濺鍍成膜裝置形成鉻薄膜。接著，在鉻薄膜之上藉由旋轉塗佈而塗佈正片型光阻(AZP1350：AZ Electronic Materials公司製)，以所定之溫度、時間施行烘烤處理，形成光阻膜。
在設置了光罩的曝光裝置中導入前記合成石英玻璃基板，進行紫外線波長所致之曝光。光罩係使用，在中央具有26mm×33mm之四角形狀之台面圖案的玻璃製光罩基板。
接著，將前記合成石英玻璃基板從曝光裝置取出，進行顯影，形成了台面形成用之光阻圖案。然後，對前記合成石英玻璃基板，進行硝酸鈰銨水溶液所致之鉻蝕刻，將被前記台面形成用光阻圖案所保護之部分以外的鉻薄膜予以去除。然後，對前記合成石英玻璃基板，進行氫氟酸水 溶液所致之濕式蝕刻，將被前記光阻圖案所保護之部分以外的合成石英予以去除。然後，以丙酮去除光阻膜，形成了表面為鉻薄膜且成膜高度為30μm左右的台面結構。
接著，將表面朝下的狀態下，將前記合成石英玻璃基板，在SUS製之台座板之上以Shiftwax加以接著。
將與前記台座板接著的合成石英玻璃基板導入綜合加工機，固定在被設置在綜合加工機之加工桌上的磁力鉗夾裝置上。其後，進行附帶金剛石砥粒之砥石所致之側面、倒角部及溝之研削加工，形成外形為152.0mm見方、具有R：2.5mm之曲面狀角部及倒角部，且具有深度3mm、寬度30mm、長度152mm之與端面平行的溝的四角形狀之矩形基板。其後，將已經接著有合成石英玻璃基板的台座板整個取出。
其後，以和實施例1同樣的方法，進行前記合成石英玻璃基板之曲面狀角部、倒角部及側面之研磨。
曲面狀角部、倒角部及側面全部都研磨完成後，以磁力鉗夾裝置將已經與台座板接著的合成石英玻璃基板予以取出。接著，將合成石英玻璃基板固定在基板保持台，一面供給氧化鈰系研磨劑漿料，一面將以1,000rpm旋轉的直徑30mm
Figure 104126869-A0202-12-0030-16
、高度30mm之羊毛絨毛拋光輪，在溝底面以2,000Pa、在單方之側面以2,000Pa按壓，使基板保持台以50mm/min來回移動5次，在溝底面及另一方之側面以和上記相同的壓力按壓並使基板保持台以50mm/min來回移動5次而進行鏡面加工。
接著，藉由加熱而使Shiftwax融解，將合成石英玻璃基板從台座板取下。其後，進行基板的洗淨，獲得如圖5(B)及(D)所示的在表面刻印有26mm×33mm、高度30μm之四角形狀之台面結構，並在背面具有溝的合成石英壓印微影術用矩形基板。
前記合成石英壓印微影術用矩形基板之各測定之測定結果係如下所示。各測定中係使用和實施例1相同的裝置
(側面的平坦度)
4面的測定結果
3.1μm、3.1μm、2.6μm、2.5μm
(相鄰側面彼此所夾的角度)
4地點全部90°±0.04°以內
(側面的表面粗度)
Ra=0.19nm

Claims (13)

  1. 一種壓印微影術用矩形基板的製造方法，其特徵為：對於基板側面是藉由研削而被加工過的壓印微影術用矩形基板的側面，在垂直方向上一面以一定壓力按壓旋轉研磨墊，一面使旋轉研磨墊與前記矩形基板相對地對前記側面做平行移動，而研磨前記矩形基板的側面；在前記平行移動時，使旋轉研磨墊與矩形基板的相對移動的移動速度，隨著前記矩形基板的側面的研磨位置而改變而進行研磨；相較於旋轉研磨墊之中心位於矩形基板之側面之長邊方向中央部領域之際的移動速度，位於側面之長邊方向端部領域之際的移動速度是較快速而進行研磨。
  2. 如請求項1所記載之壓印微影術用矩形基板的製造方法，其中，在前記平行移動時，使旋轉研磨墊與矩形基板的相對移動的移動速度，隨著矩形基板的側面的凹凸狀態而改變而進行研磨。
  3. 如請求項2所記載之壓印微影術用矩形基板的製造方法，其中，在側面之凸部上的移動速度較快，在側面之凹部上的移動速度較慢而進行研磨。
  4. 如請求項1所記載之壓印微影術用矩形基板的製造方法，其中，還沿著矩形基板側面之短邊方向(寬度方向)而使矩形基板與旋轉研磨墊做相對性移動而進行研磨。
  5. 如請求項1所記載之壓印微影術用矩形基板的製造 方法，其中，將前記矩形基板之一側面進行研磨後，令該基板逐次旋轉90°而研磨剩下的側面，藉此進行矩形基板的全部4個側面的研磨。
  6. 如請求項1所記載之壓印微影術用矩形基板的製造方法，其中，在藉由研削而形成側面的工程之前後或將藉由研削而被加工過的側面進行研磨的工程之後，還含有：在矩形基板的背面藉由研削而形成非貫通的孔或溝的工程。
  7. 如請求項6所記載之壓印微影術用矩形基板的製造方法，其中，還含有：將已被研削過的非貫通的孔或溝之側面及底面進行研磨的工程。
  8. 如請求項7所記載之壓印微影術用矩形基板的製造方法，其中，將前記非貫通的孔或溝之側面及底面進行研磨的工程係為：在藉由研削而被加工過的非貫通的孔或溝之側面及底面，使旋轉研磨工具的研磨加工部以分別獨立的一定壓力而接觸之，以將側面及底面的研削面進行研磨的工程。
  9. 一種壓印微影術用矩形基板，其特徵為：具有表背面與4個側面，在表面係被刻印有凹凸所致之圖案的壓印微影術用矩形基板，其中，前記各側面的平坦度係為20μm以下。
  10. 如請求項9所記載之壓印微影術用矩形基板，其中，矩形基板的相鄰的側面彼此所夾的角度，係為90±0.1°的範圍內。
  11. 如請求項9或10所記載之壓印微影術用矩形基板，其中，矩形基板的各側面係為鏡面。
  12. 如請求項11所記載之壓印微影術用矩形基板，其中，矩形基板之各側面的表面粗度(Ra)係為0.01~2nm。
  13. 如請求項9或10所記載之矩形基板，其中，矩形基板係在背面具有非貫通的孔或溝。
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