TWI555072B - 半導體用合成石英玻璃基板之製造方法 - Google Patents

半導體用合成石英玻璃基板之製造方法 Download PDF

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Description

半導體用合成石英玻璃基板之製造方法
本發明係有關於一種具有非貫通穴、溝或者高低階差之半導體用合成石英玻璃基板，特別是，半導體相關電子材料內、最先端用途之光罩用玻璃基板、曝光機等構件用玻璃基板、分劃板(reticule)用玻璃基板、或奈米壓印(Nano Imprint)用玻璃基板之製造方法。
作為合成石英玻璃基板之品質，可舉出基板上之缺陷尺寸及缺陷密度、平坦度、面粗細度、材質之光化學的安定性、表面之化學的安定性等，伴隨設計‧規格之高精確度化之傾向而益發漸趨嚴格。
用於半導體用或者液晶顯示器用等之光罩基板，係要求較高的形狀精確度。這是因為，基板的形狀精確度差、有歪斜之狀態之場合下，曝光時會產生矽晶圓上的焦點偏差、使圖案均一性變差，造成無法形成微細圖案的緣故。現在，半導體用光刻技術主流之使用波長193nm之ArF雷射光源之光刻技術、或作為次世代光刻技術而開發進展中之使用軟X線波長領域之13.5nm波長作為光源之EUV光刻技術，係在光罩用基板、反射型遮罩基板上對於平坦度(專利文獻1：日本專利公報特開2008-103512號)、平行度、外形公差等所謂之形狀精確度要求較高的等級。有關TFT液晶面板之陣列側之光罩基板、或彩色濾光片用光罩基板也是同樣的。
此外，相較於從前的曝光方法，在研究進展更低成本、簡便且較高解像度之方式之奈米壓印技術上，也是要求基板之壓印用模板具有高形狀精確度。奈米壓印，係利用將微細之凹凸圖案壓付在樹脂進行轉寫之技術，被轉寫之圖案之解像度係依存於模板上之凹凸之解像度。因此，描畫微細圖案之基板，係要求較高的形狀精確度(專利文獻2：日本專利公報特開平3-54569號)。
其他，在被組裝入半導體、顯示器構件等製造步驟上所使用之曝光裝置等種種裝置之合成石英玻璃構件，也要求更加高的純度與精確度。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]　日本專利特開2008-103512號公報
[專利文獻2]　日本專利特開平3-54569號公報
[專利文獻3]　日本專利特表2009-536591號公報
本發明有鑑於上述情事，其目的在於提供一種半導體用合成石英玻璃基板之製造方法，用比較簡便的方法高精確度地、安定地控制尺寸、底面之餘留厚度、平行度等、形狀，且該半導體用合成石英玻璃基板具有底面及側面為鏡面之非貫通穴、溝或者高低階差，因此在非貫通穴、溝或者高低階差具有高的強度之半導體用合成石英玻璃基板之製造方法。
本發明人等，為了達成上述目的一心檢討之結果，藉由在基板形成非貫通穴、溝或者高低階差之研削步驟以及在非貫通穴、溝或者高低階差之底面及側面使旋轉研磨器具以各自獨立之一定壓力接觸將底面及側面之研削面予以鏡面加工，除去加工變形所造成之殘留應力，這是有助於解決前述課題，認為藉由以該方式將非貫通穴、溝或者高低階差之底面及側面予以鏡面加工，則即使對該等非貫通穴、溝或者高低階差施加重複荷重，賦予相當之應力也不易產生破壞。
亦即，具有這樣的非貫通穴、溝或者高低階差之基板，係在基板表面施以光罩或奈米壓印用之加工之基板，作成在基板之一方之面被形成之非貫通穴、溝或者高低階差之底面與基板之另一方之面之間的距離(餘留厚度)為0.05～80mm，以0.05～11mm特佳，最好是基板厚度的5～50%，在10～30%特佳。該場合，餘留厚度最好是適切地薄薄地形成，從前，非貫通穴、溝或者高低階差內並不進行鏡面加工，或是也有不易鏡面加工之因素，而是將非貫通穴、溝或者高低階差研削加工後直接在該狀態下就使用。但是，以該方式直接在研削加工後的非貫通穴、溝或者高低階差之狀態下，施加重複荷重時，有比較容易發生破壞之問題存在，因此，而將非貫通穴或者溝之底面與基板表面之間，或者高低階差之底面與基板背面之間之距離(餘留厚度)作成比較厚。
可是，認為以上述方式，藉由將非貫通穴、溝或者高低階差之底面與側面予以鏡面加工，使強度提高，如後述之實施例所示，即使在將非貫通穴或者溝之底面與基板表面之間、或者高低階差之底面與基板背面之間之距離(餘留厚度)作成相當薄之場合，即使對其反覆施加相當的荷重也不易破壞，可充分耐受相關之應力，以至於完成本發明。
從而，本發明係提供一種具有以下之非貫通穴、溝或者高低階差之半導體用合成石英玻璃基板之製造方法。
申請專利範圍1；一種半導體用合成石英玻璃基板之製造方法，具有非貫通穴、溝或者高低階差之半導體用合成石英玻璃基板之製造方法，其係包含：在半導體用合成石英玻璃基板之至少一方之面形成非貫通穴、溝或者高低階差之研削步驟，與在被形成之非貫通穴、溝或者高低階差之底面及側面使旋轉研磨器具之研磨加工部以各自獨立之一定壓力接觸並將底面及側面之研削面予以鏡面加工之步驟。
申請專利範圍2；如申請專利範圍第1項記載之半導體用合成石英玻璃基板之製造方法，其中，鏡面加工步驟，係在非貫通穴、溝或者高低階差使旋轉研磨器具之研磨加工部以1～1,000,000Pa之壓力接觸並予以鏡面加工。
申請專利範圍3；如申請專利範圍第1或2項記載之半導體用合成石英玻璃基板之製造方法，其中，鏡面加工步驟，係在非貫通穴、溝或者高低階差之底面及側面使旋轉研磨器具之研磨加工部以各自獨立之壓力同時地接觸並予以鏡面加工。
申請專利範圍4；如申請專利範圍第1或2項記載之半導體用合成石英玻璃基板之製造方法，其中，鏡面加工步驟，係以沿著基板之非貫通穴、溝或者高低階差之形狀之方式使旋轉研磨器具與基板相對地移動並進行鏡面加工。
申請專利範圍5；如申請專利範圍第4項記載之半導體用合成石英玻璃基板之製造方法，其中，鏡面加工步驟，係以沿著基板之非貫通穴、溝或者高低階差之形狀之方式使旋轉研磨器具公轉或者使基板保持台旋轉而進行鏡面加工。
申請專利範圍6；如申請專利範圍第4項記載之半導體用合成石英玻璃基板之製造方法，其中，鏡面加工步驟，係以沿著基板之非貫通穴、溝或者高低階差之形狀之方式使旋轉研磨器具或者基板保持台移動過1軸以上之直線軸上並進行鏡面加工。
申請專利範圍7；如申請專利範圍第1項記載之半導體用合成石英玻璃基板之製造方法，其中，基板之厚度為0.1～300mm，而被形成在基板之一方之面之非貫通穴、溝或者高低階差之底面與基板之另一方之面之間之距離為0.05～80mm，基板厚度之5～50%。
申請專利範圍8；如申請專利範圍第1項記載之半導體用合成石英玻璃基板之製造方法，其中，進行用以形成非貫通穴、溝或者高低階差之研削步驟之前之半導體用合成石英玻璃基板之表背面之平坦度為0.01～30μm、平行度為0.1～50μm，非貫通穴、溝或者高低階差進行鏡面研磨前之底面及側面之面粗細度Ra為2～500nm，鏡面研磨後之非貫通穴、溝或者高低階差之底面之平坦度為0.01～40μm、平行度為100μm以下，該底面及側面之面粗細度Ra為1nm以下。
申請專利範圍9；如申請專利範圍第1項記載之半導體用合成石英玻璃基板之製造方法，其中，半導體用合成石英玻璃基板係光罩用、曝光機構件用、分劃板用、或者奈米壓印用。
根據本發明，就能夠在製造IC等被使用於重要的光蝕刻法上之光罩基板用合成石英玻璃基板或奈米壓印用模板基板等具有非貫通穴、溝或者高低階差之半導體用合成石英玻璃基板之製造，利用比較簡便之方法，得到使形狀精確度提高、全面被鏡面化之基板。此外，藉由將非貫通穴、溝或者階差之底面及側面按獨立之研磨率予以研磨，就能同時地在進行同時間研磨時控制各個面的研磨量，能夠邊精密地控制研磨後之非貫通穴、溝或者高低階差之大小及餘留厚度，邊在短時間進行研磨。藉此，能夠得到即使因指定之荷重使非貫通穴、溝或者高低階差之底面之形狀改變，也不會造成底面破壞之基板。
本發明之半導體用合成石英玻璃基板之製造方法，係包含：在半導體用合成石英玻璃基板之至少一方之面形成非貫通穴、溝或者高低階差之研削步驟，與在被形成之非貫通穴、溝或者高低階差之底面及側面使旋轉研磨器具之研磨加工部以定壓力接觸並將底面及側面之研削面予以鏡面加工之步驟。
在此，本發明之半導體用合成石英玻璃基板之製造方法所採用之合成石英玻璃基板，利用習知之方法所製造出來之基板即可，也可以因應必要而在基板表面讓鉻(Cr)膜等成膜化，或是存在奈米級微細的凹凸圖案。
半導體用合成石英玻璃基板之形狀能作成四邊形狀、圓形狀等；而玻璃基板之大小，可以是從IC光罩基板或奈米壓印用基板之尺寸，到大型液晶電視光罩用大型基板之尺寸，被適當地選定。例如，四邊形狀之玻璃基板方面可以適當地採用從尺寸20mm×20mm～152mm×152mm到尺寸1,000mm×2,000mm之基板。圓形狀之玻璃基板方面可以適當地採用晶圓尺寸6吋Φ或8吋Φ。
在此，半導體用合成石英玻璃基板之厚度可被適當選定，0.1～300mm，以0.1～100mm為佳，以0.2～30mm更佳。
因應必要，合成石英玻璃基板最好事先測定平坦度以及平行度，預先執行確認精確度。平坦度之測定，從測定精確度之觀點而言，最好是利用使雷射光等同調性高的光(coherent light)碰觸基板表面後反射，觀察基板表面之高度差形成反射光相位偏移之光學干涉式之方法，能採用例如Zygo公司製Zygo Mark IVxp進行測定。此外，平行度也能採用Zygo公司製Zygo Mark IVxp進行測定。
該場合下，進行用以形成非貫通穴、溝或者高低階差之研削步驟之前的半導體用合成石英玻璃基板之表背面之平坦度為0.01～30μm，以0.01～2μm較佳，0.01～0.5μm更佳；平行度為0.1～50μm，以0.1～5μm較佳，0.1～3μm更佳，在圖案均一性這點上較佳。
本發明，係於此類之半導體用合成石英玻璃基板，為了組裝入曝光裝置或奈米壓印裝置，配合裝置之型態或用途而形成非貫通穴、溝或者高低階差之基板。
亦即，圖1、2係於四邊形之半導體用合成石英玻璃基板1之中央部形成非貫通穴2之型態；圖3係於圓形之基板1之中央部形成非貫通穴2之型態。該場合下，非貫通穴，通常上，係被形成於基板1之背面1b，且對基板1之表面施以例如光罩或奈米壓印用加工。圖4係於四邊形之基板1之中央部沿著寬幅方向形成溝3之圖。圖5係於四邊形之基板1之表面1a之長邊方向兩端部分別形成高低階差4、4之圖。該場合下，高低階差也可以不在基板1之表面1a，而在背面1b形成，或是，也可以如圖6所示方式，在基板1之長邊方向兩端部之表背面分別形成高低階差4。再者，高低階差亦可沿著基板之周緣部形成，圖7、8就是顯示該型態。又，圖7係在四邊形狀之基板1之周緣部形成高低階差4之例，圖8則顯示在圓形狀之基板1之周緣部形成高低階差4之例。又，圖7、8中，高低階差4係形成在基板1之表面1a，但是，也能形成在背面1b。
此外，在基板之一方之面形成2種類以上之非貫通穴、溝、高低階差，或也可以在基板之一方之面形成非貫通穴、溝、高低階差之任一種，而在基板之另一方之面形成與該相異之非貫通穴、溝、高低階差之任一種。
非貫通穴之形狀，能夠作成平面形狀為圓形狀、橢圓形狀、長圓狀、四邊形、多邊形狀，但是，以圖2、3所示之類的圓形狀較佳。其大小，若是圓形狀意指直徑、若是橢圓形狀或長圓狀意指長徑、若是邊角形意指對角長，以5～200mm較佳。溝之場合，係如圖4所示，以兩側壁3a、3b形成相互平行之平面較佳，但是，兩側壁也可以並非平行，可以是一方或雙方之側壁為凸狀或凹狀曲面。再者，高低階差之場合，係如圖5所示，以其內壁4a形成在與高低階差4之自由先端緣部4b所連接之基板端面平行之平面較佳，但是，與該端面並不平行亦可，內壁為凸狀或凹狀曲面亦可。又，溝及高低階差，其最大寬幅在5～200mm較佳。
上述穴2、溝3、高低階差4之深度係可因應基板之用途而適當選定，半導體用合成石英玻璃基板之餘留厚度(非貫通穴、溝或者高低階差之底面、與跟被形成該等之面相反側之面，兩者之距離(圖中以t表示))，從強度之觀點而言為0.05～80mm，在0.05～29mm較佳，在0.05～11mm更佳，從強度之觀點而言以佔半導體用合成石英玻璃基板厚度之1～90%較佳，在5～50%更佳，在10～30%又更佳。
又，例如奈米壓印用基板之場合，上述非貫通穴2、溝3係形成在基板之背面側，且在對向於穴2或溝3之底面之表面部份形成為了施予奈米壓印之凹凸。此外，高低階差4，係形成在基板之表面側及、或背面側，且在表面側形成為了施予奈米壓印之凹凸。
於本發明之製造方法，最初在形成非貫通穴、溝或者高低階差之研削步驟，採用加工中心(machining center)或其他數值控制工作機械，在合成石英玻璃加工面，在不發生破裂、龜裂、猛烈的碎屑等之研削條件下，使磨石旋轉、移動，進行施予指定之尺寸、深度之非貫通穴、溝或者高低階差之研削。
具體而言，最好是採用將金剛砂粒、CBN砂粒等利用電附著或者金屬黏接劑固定之磨石，並以主軸旋轉數100～30,000rpm、特別是1,000～15,000rpm，切削速度1～10,000mm/min、特別是10～1,000mm/min來進行研削。
在以該方式研削、形成非貫通穴、溝或者高低階差之階段，以使該等非貫通穴、溝或者高低階差之底面及側面之面粗細度Ra成為2～500nm、特別是2～100nm來選定研削磨石、研削條件較佳，此外，最好是底面之平行度在90μm以下、特別是在1～40μm，平坦度為0.01～20μm、特別是在0.01～10μm。
其次，將非貫通穴、溝或者高低階差之底面及側面之各個研削面予以鏡面加工之步驟，係在研削面使旋轉研磨器具之研磨加工部以分別對底面與側面個別獨立之一定壓力接觸，使之以一定速度相對地移動而進行。藉由按一定壓力、一定速度之條件進行研磨，就能以一定之研磨率均一地研磨研削面。具體而言，作為旋轉研磨器具之研磨加工部之接觸時之壓力，就經濟性及控制方便性等觀點而言，最好是1～1,000,000Pa，在1,000～100,000Pa特佳。
此外，速度，就經濟性及控制方便性等觀點而言，最好是1～10,000mm/min，以10～1,000mm/min特佳。移動量係可因應合成石英玻璃基板之形狀、大小而適當決定。
旋轉研磨器具，其研磨加工部只要是可以研磨之旋轉體則任何型態皆可，可舉出具有器具夾緊部(tool-chucking)之主軸，使研磨器具安裝至Leutor之方式等。
研磨器具之材質方面，至少其研磨加工部為GC磨石、WA磨石、金剛石磨石、鈰(cerium)磨石、鈰墊片、橡膠磨石、拋光氈(felt buff)、聚氨酯(polyurethane)等，只要是能加工除去被加工物，種類並不受限定。
研磨器具之研磨加工部之形狀，可例舉圓或甜甜圈型平盤、圓柱型、砲彈型、光碟片(disk)型、圓桶型等。例如，以圖9所示方式，作為研磨器具10，得以使用在可以進退地被收納至活塞11，且利用未圖示之馬達等旋轉源之驅動所旋轉之旋轉軸12之先端安裝研磨加工部13之器具。
該場合下，就同時地研磨非貫通穴、溝或者高低階差之底面及側面之點而言，研磨加工部13之與非貫通穴、溝或者高低階差之側面接觸之部分之高度(圖9之h1)最好是在該側面高度(圖2之h0)以上。此外，研磨加工部13之直徑(圖9之r1)，最好分別是在非貫通穴為圓形之場合下其直徑(圖2之r0)、在橢圓狀、長圓狀等場合下其短徑之1/2以上(r1≧r0/2)。此外，在溝之場合下，最好是其溝之寬幅之1/2以上(r1≧W1/2)，在高低階差之場合下最好是其寬幅以上(r1≧W2)。
在上述之非貫通穴、溝或者高低階差之底面及側面之研削面使旋轉研磨器具之研磨加工部接觸進行研磨之場合，最好是在使研磨砂粒漿(slurry)介在之狀態下進行加工。
該場合下，作為研磨砂粒可例舉二氧化矽(silica)、二氧化鈰(ceria)、剛鋁石(alundum)、白剛鋁(WA)、金剛砂(emery)、氧化鋯(zirconia)、SiC、金剛石(diamond)、二氧化鈦(titania)、氧化鍺(germania)等，其粒度最好是在10nm～10μm，且能夠適當地使用該等之水漿。
此外，旋轉研磨器具之相對移動速度，能夠以上述方式，最好是在1～10,000mm/min，在10～1,000mm/min之範圍選定特佳。旋轉研磨器具之研磨加工部之旋轉數為100～10,000rpm，在1,000～8,000rpm較佳，在2,000～7,000rpm更佳。旋轉數小、加工率會變慢，會造成研削面鏡面化方面太過費時之場合；旋轉數大，加工率變快、又器具之磨耗也變得較劇烈，因而，會造成鏡面化之控制較困難之場合。
本發明之半導體用合成石英玻璃基板之製造方法，係能夠將非貫通穴、溝或者高低階差之底面及側面以各自獨立之壓力使旋轉研磨器具接觸而予以鏡面加工。壓力之調節，係能夠採用氣動活塞(pneumatic piston)、測壓元件(load cell)等，例如圖9之旋轉研磨器具之場合，能夠藉由調整氣動活塞11之壓力以調整對底面之研磨加工部之壓力，此外，圖9之旋轉研磨器具之場合，在氣動活塞11安裝使該活塞11向非貫通穴、溝或者高低階差之側部進退之另一活塞，調整該另一活塞之壓力以調整往活塞11之側部之壓力，或者，能夠作成再設置別的活塞，將進退於該活塞之軸體，連結至保持基板之基板保持台，藉由調整該軸體之壓力以調整往橫方向之壓力，調整基板保持台之進退等，而調整對於研磨加工部之上述側面之壓力。
以該方式，藉由使往底面與側面之壓力獨立，一邊讓單獨之旋轉研磨器具以對各個面獨立之一定壓力使旋轉研磨器具接觸，一邊以一定速度使之相對地移動，能夠將各個面同時地以獨立之研磨率均一地進行研磨。
將非貫通穴、溝或者高低階差之底面及側面利用旋轉研磨器具不同時而是依序分別地進行研磨之方法，會發生旋轉研磨器具同時地接觸到底面及側面這部分，而該部分除了造成研磨不均一，研磨時間也費時。
又，本發明之半導體用合成石英玻璃基板之製造方法，係能夠以沿著基板之非貫通穴、溝或者高低階差之形狀之方式使旋轉研磨器具與基板相對地移動而進行鏡面加工。使之移動之方式，只要是能夠一定地控制移動量、方向、速度之方式之任何方式皆可。例如，可舉出採用多軸機器手臂等之方式等。
使旋轉研磨器具與基板相對地移動之方法方面，係有以沿著基板之非貫通穴、溝或者高低階差之形狀之方式使旋轉研磨器具公轉或者使基板旋轉之方法，與使移動過1軸以上之直線軸上之方法等。
以沿著基板之非貫通穴、溝或者高低階差之形狀之方式使旋轉研磨器具公轉或者使基板旋轉而進行鏡面化之方法，只要是能夠一定地控制旋轉數、旋轉速度之方式之任何方法皆可，可舉出利用例如馬達主軸，用旋轉數0.1～10,000rpm、特別是以1～100rpm，速度1～10,000mm/min、特別是以10～1,000mm/min使旋轉研磨器具或者基板保持台旋轉之方式等。該方法，對於要將真圓形、橢圓形或者壁面為曲面狀之非貫通穴、溝或者高低階差之底面及側面以一定速度用各自獨立之一定壓力均一地研磨並鏡面化之場合而言特別有用。
以沿著基板之非貫通穴、溝或者高低階差之形狀之方式使旋轉研磨器具或者基板移動過1軸以上之直線軸上而進行鏡面加工之方法，只要是能夠一定地控制移動量、速度之方式之任何方法皆可，例如，可舉出使旋轉研磨器具或者基板保持台以速度1～10,000mm/min、特別是10～1,000mm/min並利用伺服馬達(servomotor)等移動過滑動件(slider)上之方式等。該方法，對於要將角邊形或者壁面為平面狀之非貫通穴、溝或者高低階差之底面及側面以一定壓力、一定速度均一地研磨並鏡面化之場合而言特別有用。
能夠因應必要而在鏡面加工步驟後，檢查基板之非貫通穴、溝或者高低階差之底部及其周邊有無傷痕、缺陷、裂縫。檢查方法，只要是能夠檢出深度200nm以上、寬幅1μm以上之傷痕、缺陷、裂縫之方法之任何方法皆可，可以舉出使用例如高亮度電燈之目視觀察、顯微鏡觀察、利用雷射光缺陷檢查裝置等之檢查方法等。
以上述作法鏡面研磨得到之非貫通穴、溝或者高低階差之底面及側面，面粗細度Ra為1nm以下，最好是在0.5nm以下之鏡面。非貫通穴、溝或者高低階差之底面及側面不是鏡面時，會發生無法使光透過、變成無法曝光之場合，或者髒污發生時，會發生髒污妨礙了光的透過、或圖案被污染之場合都並不佳。又，面粗細度Ra係根據JIS B0601之數值。
而且，藉由以該方式將非貫通穴、溝或者高低階差之底面及側面予以鏡面化，即使利用指定範圍之荷重使非貫通穴、溝或者高低階差之底面之形狀改變，將100MNm-2以下、特別是5～50MNm-2、尤其5～20MNm-2之應力施加至非貫通穴、溝或者高低階差之底部，也不會造成底面之破壞，即使施加複數回荷重，也無損於耐久性，不造成底面之破壞。
在此，指定範圍之荷重，例如餘留厚度為hmm、直徑為amm之圓形非貫通穴之場合，對底面全體而言意指約1.3×108×h2/a2Pa以下、特別是7.0×106×h2/a2～7.0×107×h2/a2Pa、尤其7.0×106×h2/a2～3.0×107×h2/a2Pa之等分布荷重，在施加該荷重之場合，100MNm-2以下之應力會施加於底部。同樣地，餘留厚度為hmm、寬幅amm、長度bmm之溝之場合，對溝之底之中央施加約30×b/a×h2N以下、特別是1×b/a×h2～15×b/a×h2N、尤其1×b/a×h2～6×b/a×h2N之集中荷重之場合下，100MNm-2以下之應力會施加於底部。此外，餘留厚度為hmm、寬幅amm、長度bmm(b>3a)之高低階差之場合，對高低階差之自由先端緣部之中央施加約32×h2N以下、特別是1×h2～16×h2N、尤其1×h2～6×h2N之集中荷重之場合下，100MNm-2以下之應力會施加於底部。對非貫通穴之等分布荷重，係能夠讓底部全體採用可藉由氣壓、液壓等，以指定壓力指定之回數予以加壓或者減壓之試驗裝置均等施加。集中荷重，係能夠將底部之指定處所利用先端附上細棒或針等之加壓裝置等，以指定之壓力、指定之回數予以加壓之試驗裝置，且能採用該裝置均等施加。
本發明之半導體用合成石英玻璃基板之鏡面研磨後之非貫通穴、溝或者高低階差之底面之平坦度，就基板之把持之點而言最好是在0.01μm～40μm，以0.01μm～10μm較佳，在0.01μm～5μm更佳。平坦度低時，在把持非貫通穴、溝或者高低階差之底面而組裝入曝光裝置或圖案化裝置之場合，其疑慮在於並無法精密地、平行地把持。此外，平坦度低時，在通過非貫通穴、溝或者高低階差進行氣體或液體之流入、排出等之場合，其疑慮在於氣體或液體並不安定地流過。
此外，基板表面與非貫通穴、溝或者高低階差之底面之平行度，就圖案偏差之點而言最好是在100μm以下，以50μm以下較佳，在10μm以下更佳。平行度低時，使非貫通穴、溝或者高低階差變形並在樹脂壓印之場合，無法使之變形成漂亮的對稱形，此外在把持非貫通穴、溝或者高低階差之底面並組裝入圖案化裝置之場合，並無法將基板平行地、精密地予以把持，而有產生交點偏差、圖案偏差之疑慮。
又，藉由採用上述之鏡面研磨法，將非貫通穴、溝或者高低階差之底面及側面分別以一定壓力、也同時按一定速度予以研磨，就能得到上述平坦度值、平行度值。該場合下，利用上述鏡面研磨，上述底面及側面之面粗細度Ra，相較於鏡面研磨前之面粗細度Ra，前者之面粗細度可充分被改善；然而，研磨器具之底面，因外側之研磨率比中心部分還要快速之，研磨率上所具有分布特性的緣故，要將上述底面全面按同一研磨率均一地研磨是不容易的，因為該理由，上述底面之平坦度、平行度，係形成鏡面研磨後會比鏡面研磨前還差。然而，藉由採用上述本發明之方法，可將平坦度、平行度限於上述值之範圍內，而得以迴避更進一步的惡化。
[實施例]
以下，示舉實施例以及比較例，具體地說明本發明，但是，本發明並不限定於以下之實施例。
[實施例1]
準備端面及表背面利用研磨被鏡面化之大小100mm×100mm、厚度6.35mm之合成石英玻璃基板A作為原料基板。在該合成石英玻璃基板之背面之中心，使用加工中心、附金剛砂粒之磨石，加工深度5.32mm、直徑69.98mmΦ之圓形非貫通穴。
其次，將合成石英玻璃基板固定在基板保持台，將以1,000rpm旋轉之直徑35mmΦ、高度30mm之羊毛拋光氈用3,500Pa抵壓於非貫通穴之底面、用2,000Pa抵壓於側面，使基板保持台以10rpm旋轉、研磨60分鐘、予以鏡面化。研磨後，合成石英玻璃基板之凹穴之深度係5.35mm、餘留厚度為1.00mm、直徑為70mmΦ。
在此，被鏡面化之合成石英玻璃基板A之平行度、表背面之平坦度、表背面及側面之面粗細度Ra係如下所記。
平行度　0.6μm
表面　平坦度　0.183μm
面粗細度　0.15nm
背面　平坦度　0.311μm
面粗細度　0.15nm
側面　面粗細度　0.95nm
又，平坦度、平行度之測定係採用Zygo公司製Zygo Mark IVxp而進行，在面粗細度之測定上係使用原子間力顯微鏡。
此外，在上述合成石英玻璃基板A之背面已形成之非貫通穴之鏡面研磨前之底面之平行度、平坦度、面粗細度Ra、及周壁面之面粗細度係如下所記。
底面　平行度　8μm
平坦度　3μm
面粗細度　6.82nm
周壁面　面粗細度　6.58nm
又，平坦度、平行度之測定並無法用Zygo Mark IVxp予以測定，而是採用測微計(micrometer)予以測定。此外，面粗細度係採用原子間力顯微鏡。
鏡面研磨後之非貫通穴之底面之平行度、平坦度、面粗細度Ra、及周壁面之面粗細度係如下所記。
底面　平行度　9μm
平坦度　4μm
面粗細度　0.25nm
周壁面　面粗細度　0.25nm
又，平坦度、平行度之測定係用Zygo Mark IVxp進行，面粗細度則是採用原子間力顯微鏡。
此外，製作50枚用跟上述同條件下將同樣之非貫通穴鏡面研磨後之同樣之合成石英玻璃基板，非貫通穴之深度係5.35±0.01mm、直徑為70±0.01mmΦ。
對於該合成石英玻璃基板，進行50,000次所謂之循環，藉由採用高亮度電燈之目視觀察確認沒有裂縫、將非貫通穴用-15kPa予以減壓、回到大氣壓，進行了耐久試驗後，在全部50枚基板並未引起非貫通穴之底面之破壞。
此外，對於該合成石英玻璃基板，在進行耐久試驗之前後即使將非貫通穴用-50kPa予以減壓、將約46MNm-2之應力施加於底部，在全部50枚基板也並未引起非貫通穴之底面之破壞。
[實施例2]
準備端面及表背面利用研磨被鏡面化之大小152mm×152mm、厚度6.35mm之合成石英玻璃基板B作為原料基板。在該合成石英玻璃基板之背面之中心，使用加工中心、附金剛砂粒之磨石，加工深度4.98mm、寬幅29.9mm、長度152mm之與端面平行之溝。
其次，將合成石英玻璃基板固定在基板保持台，將以1,000rpm旋轉之直徑30mmΦ、高度30mm之羊毛拋光氈用2,000Pa抵壓於溝底面、用2,000Pa抵壓於一方之側面，使基板保持台以50mm/min往返移動5次，用跟上述相同壓力抵壓溝底面及另一方之側面並使基板保持台以50mm/min往返移動5次予以鏡面化。研磨後，合成石英玻璃基板之溝之深度成為5mm、寬幅為30.1mm。
在此，被鏡面化之合成石英玻璃基板B之平行度、表背面之平坦度、表背面及側面之面粗細度Ra係如下所記。
平行度　0.9μm
表面　平坦度　0.231μm
面粗細度　0.14nm
背面　平坦度　0.475μm
面粗細度　0.15nm
側面　面粗細度　0.83nm
此外，在上述合成石英玻璃基板B之背面已形成之溝之鏡面研磨前之底面之平行度、平坦度、面粗細度Ra、及側壁面之面粗細度係如下所記。
底面　平行度　13μm
平坦度　5μm
面粗細度　7.06nm
側壁面　面粗細度　10.70nm
鏡面研磨後之溝之底面之平行度、平坦度、面粗細度Ra、及側壁面之面粗細度係如下所記。
底面　平行度　15μm
平坦度　7μm
面粗細度　0.45nm
側壁面　面粗細度　0.37nm
又，製作50枚用跟上述同條件下將同樣之溝鏡面研磨後之合成石英玻璃基板，溝之深度係5±0.01mm、寬幅為30±0.01mm。
對於該合成石英玻璃基板，進行10,000次所謂之循環，藉由採用高亮度電燈之目視觀察確認沒有裂縫、對溝之底之中央施加10N之荷重、回到0，在全部50枚基板並未引起溝之底面之破壞。
此外，對於該合成石英玻璃基板，在進行耐久試驗之前後即使對溝之底之中央施加50N之荷重、將約20　MNm-2之應力施加於底部，在全部50枚基板也並未引起溝之底面之破壞。
[實施例3]
準備端面及表背面利用研磨被鏡面化之大小200mm×400mm、厚度10mm之合成石英玻璃基板C作為原料基板。將該合成石英玻璃基板，使用加工中心、附金剛砂粒之磨石，加工成在基板背面之兩端部具有深度6.95mm、寬幅19.99mm、長度200mm之高低階差之基板。
其次，將合成石英玻璃基板固定在基板保持台，將以1,000rpm旋轉之直徑30mmΦ、高度30mm之羊毛拋光氈用2,000Pa抵壓於高低階差底面、用2,000Pa抵壓於側面，使基板保持台以200mm/min往返移動5次、將兩邊之高低階差鏡面化。研磨後，合成石英玻璃基板之高低階差之深度成為7mm、寬幅為20mm。
在此，被鏡面化之合成石英玻璃基板C之平行度、表背面之平坦度、表背面及側面之面粗細度Ra係如下所記。
平行度　5.3μm
表面　平坦度　2.117μm
面粗細度　0.11nm
背面　平坦度　3.151μm
面粗細度　0.12nm
側面　面粗細度　1.13nm
此外，在上述合成石英玻璃基板C之背面已形成之高低階差之鏡面研磨前之兩底面之平行度、平坦度、面粗細度Ra、及側壁面之面粗細度係如下所記。
底面　平行度　13μm及17μm
平坦度　8μm及8μm
面粗細度　11.51nm
側壁面　面粗細度　12.15nm
鏡面研磨後之高低階差之兩底面之平行度、平坦度、面粗細度Ra、及側壁面之面粗細度係如下所記。
底面　平行度　15μm及19μm
平坦度　10μm及9μm
面粗細度　0.28nm
側壁面　面粗細度　0.27nm
製作10枚合成石英玻璃基板後，高低階差之深度係7±0.01mm、寬幅為20±0.01mm。
對於該合成石英玻璃基板，進行5,000次所謂之循環，藉由採用高亮度電燈之目視觀察確認沒有裂縫、對高低階差之自由先端緣部之中央部施加20N之荷重、回到0，在全部10枚基板並未引起溝之底面之破壞。
此外，對於該合成石英玻璃基板，在進行耐久試驗之前後即使對高低階差之底面之兩端之與端面平行的邊之中央施加50N之荷重、將約17MNm-2之應力施加於底部，在全部10枚基板也並未引起高低階差之底面之破壞。
[比較例1]
採用與實施例1同樣之原料基板，跟實施例1同樣地施以加工，加工深度5.35mm、餘留厚度1.00mm、直徑70mmΦ之圓形非貫通穴。
此外，在上述合成石英玻璃基板A之背面已形成之非貫通穴之底面及周壁面之面粗細度Ra係如下所記。
底面　面粗細度　7.13nm
周壁面　面粗細度　8.42nm
又，面粗細度之測定係採用原子間力顯微鏡。
在不使該合成石英玻璃基板鏡面加工，將非貫通穴用-90kPa減壓之後，非貫通穴之底面會被破壞。
1．．．基板
1a．．．基板表面
1b．．．基板背面
2．．．非貫通穴
3．．．溝
4．．．高低階差
10．．．研磨器具
11．．．活塞(piston)
12．．．旋轉軸
13．．．研磨加工部
圖1係顯示本發明之具有非貫通穴之合成石英玻璃基板之一例之斜視圖。
圖2係同圖1例之剖面圖。
圖3係顯示本發明之具有非貫通穴之基板之一例之斜視圖。
圖4係顯示本發明之具有溝之合成石英玻璃基板之一例之斜視圖。
圖5係顯示本發明之具有階差之合成石英玻璃基板之一例之斜視圖。
圖6係顯示本發明之具有階差之基板之其他例之斜視圖。
圖7係顯示本發明之具有階差之基板之另一例之斜視圖。
圖8係顯示本發明之具有階差之基板之再另一例之斜視圖。
圖9係顯示旋轉研磨器具之一例之概略正視圖。

Claims (8)

  1. 一種半導體用合成石英玻璃基板之製造方法，具有非貫通穴、溝或者高低階差之半導體用合成石英玻璃基板之製造方法，其係包含：在半導體用合成石英玻璃基板之至少一方之面形成非貫通穴、溝或者高低階差之研削步驟，與在被形成之非貫通穴、溝或者高低階差之底面及側面使旋轉研磨器具之研磨加工部以各自獨立之一定壓力同時地接觸並將底面及側面之研削面予以鏡面加工之步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項記載之半導體用合成石英玻璃基板之製造方法，其中，鏡面加工步驟，係在非貫通穴、溝或者高低階差使旋轉研磨器具之研磨加工部以1~1,000,000Pa之壓力接觸並予以鏡面加工。
  3. 如申請專利範圍第1或2項記載之半導體用合成石英玻璃基板之製造方法，其中，鏡面加工步驟，係以沿著基板之非貫通穴、溝或者高低階差之形狀之方式使旋轉研磨器具與基板相對地移動並進行鏡面加工。
  4. 如申請專利範圍第3項記載之半導體用合成石英玻璃基板之製造方法，其中，鏡面加工步驟，係以沿著基板之非貫通穴、溝或者高低階差之形狀之方式使旋轉研磨器具公轉或者使基板保持台旋轉而進行鏡面加工。
  5. 如申請專利範圍第3項記載之半導體用合成石英玻璃基板之製造方法，其中，鏡面加工步驟，係以沿著基板之非貫通穴、溝或者高低階差之形狀之方式使旋轉研磨器具或者基板保持台移動過1軸以上之直線軸上並進行鏡 面加工。
  6. 如申請專利範圍第1項記載之半導體用合成石英玻璃基板之製造方法，其中，基板之厚度為0.1~300mm，而被形成在基板之一方之面之非貫通穴、溝或者高低階差之底面與基板之另一方之面之間之距離為0.05~80mm，基板厚度之5~50%。
  7. 如申請專利範圍第1項記載之半導體用合成石英玻璃基板之製造方法，其中，進行用以形成非貫通穴、溝或者高低階差之研削步驟之前之半導體用合成石英玻璃基板之表背面之平坦度為0.01~30μm、平行度為0.1~50μm，非貫通穴、溝或者高低階差進行鏡面研磨前之底面及側面之面粗細度Ra為2~500nm，鏡面研磨後之非貫通穴、溝或者高低階差之底面之平坦度為0.01~40μm、平行度為100μm以下，該底面及側面之面粗細度Ra為1nm以下。
  8. 如申請專利範圍第1項記載之半導體用合成石英玻璃基板之製造方法，其中，半導體用合成石英玻璃基板係光罩用、曝光機構件用、分劃板用、或者奈米壓印用。
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