(57)【要約】【課題】チッピングによるクラックの寸法を低減し、基板表面への異物の付着を抑制することが可能な加工方法を提供する。【解決手段】基板１０上に保護膜５０を選択的に形成し、加工領域１８として基板１０の表面の一部を露出する工程と、加工領域１８の基板１０の上部を４００ｎｍ以上、かつ１０００ｎｍ以下の深さで除去して、算術平均粗さＲａが３０ｎｍ以上、かつ５００ｎｍ以下の範囲となるように粗化加工する工程と、加工領域１８において切削工具５２を用いて粗化加工された表面の一部を切削する工程とを含む加工方法である。【選択図】図１１
2008221516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に保護膜を選択的に形成し、加工領域として前記基板の表面の一部を露出する工程と、
前記加工領域の前記基板の上部を５００ｎｍ以上、かつ１０００ｎｍ以下の深さで除去して、算術平均粗さＲａが５０ｎｍ以上、かつ１０００ｎｍ以下の範囲となるように粗化加工する工程と、
前記加工領域において前記粗化加工された表面の一部を切削する工程
とを含むことを特徴とする基板の加工方法。
【請求項２】
基板表面のパターン領域にパターンを形成する工程と、
前記パターン領域上に保護膜を選択的に形成し、加工領域として前記基板の表面の一部を露出する工程と、
前記加工領域の前記基板の上部を５００ｎｍ以上、かつ１０００ｎｍ以下の深さで除去して、算術平均粗さＲａが５０ｎｍ以上、かつ１０００ｎｍ以下の範囲となるように粗化加工する工程と、
前記加工領域において、前記粗化加工された基板表面を前記パターン領域の外周に沿って残すように前記加工領域の上部の一部を切削する工程
とを含むことを特徴とするインプリントモールドの製造方法。
【請求項３】
前記基板が、石英ガラスであることを特徴とする請求項２に記載のインプリントモールドの製造方法。
【請求項４】
前記保護膜が、樹脂膜であることを特徴とする請求項２又は３に記載のインプリントモールドの製造方法。
【請求項５】
前記加工領域が、少なくともドライエッチング、ウェットエッチング、及び砥粒加工のいずれか一つを用いて粗化加工されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のインプリントモールドの製造方法。
【請求項６】
前記パターン領域の外周に沿って残された粗化加工された領域が、２０μｍ以上、かつ５００μｍ以下の幅を有することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載のインプリントモールドの製造方法。
【請求項７】
基板の表面に設けられたパターン領域と、
前記パターン領域の外周に沿って設けられ、前記パターン領域の最上面から５００ｎｍ以上、かつ１０００ｎｍ以下の深さで、算術平均粗さＲａが５０ｎｍ以上、かつ１０００ｎｍ以下の範囲の表面を有する粗化領域と、
前記粗化領域の外周に沿って設けられ、前記粗化領域の表面から５００ｎｍ以上、かつ１ｍｍ以下の深さに表面を有する切削領域
とを備えることを特徴とするインプリントモールド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削工具を用いた基板の加工方法、インプリントモールド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インプリントリソグラフィでは、インプリントモールドを押し付けてインプリントモールド表面のパターン領域の微小凹凸パターンを被転写物に転写する。このようなインプリントリソグラフィにおいては、パターン領域の転写パターンである微小凹凸パターンは被転写物側に接触させたいが、それ以外の非パターン領域は接触させたくない。被転写物との接触により非パターン領域に付着した異物等により局所的に応力が発生しクラックの原因となる。インプリントモールドの表面のパターン領域と非パターン領域の間に段差を設ける提案がなされている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この段差の加工方法には、エッチング、砥粒加工、切削加工等のように非パターン領域の表面を除去する方法を用いることができる。あるいは、パターン領域が形成された基板を、非パターン領域を含む基板に接合する方法等を用いることができる。加工方法として、加工の容易さ、加工速度等を考慮して、切削加工を用いることが望ましい。        
一般に、切削加工では、基板表面の切削加工領域と非加工領域の境界において非加工領域側のチッピングによりクラックが発生する。クラックの発生は微小片の発生、すなわち異物の発生と同義であり、基板表面への異物の付着の原因になる。また、クラックは、基板に外力が加わった際に破損の起点となるため、回避しておきたい要因である。
【０００４】
インプリントモールドで転写するパターンは、表面の微小な凹凸により構成されているため、表面への異物の付着は避けなければならない。そのため、インプリントモールド製造においてはチッピング対策を講じる必要がある。しかし、インプリントモールドのパターン領域等が形成される基板表面は通常は鏡面であるため、切削加工時の応力が基板表面に伝播しやすい。そのため、チッピングの低減には限界がある。
【０００５】
基板の溝加工や切断加工においては、チッピングを抑制する方法についての提案がある。例えば、ダイシング領域の基板表面を粗化加工して切断する方法の提案がある（例えば、特許文献２参照）。また、チッピング防止膜の間に露出した基板表面に溝を加工形成する提案がある（例えば、特許文献３参照。）。
【０００６】
特許文献２に示されたように、ダイシング領域表面の粗化加工により、チッピングサイズ及びチッピングの発生数を減少させ、かつチッピングによるクラックの寸法を小さくすることができる。したがって、切削加工においても基板表面を粗化加工することは有効である。しかし、チッピングに起因する異物の付着を防止することはできない。
【０００７】
また、切削加工において、特許文献３に示されたように、基板表面の非加工領域に保護膜を形成することにより、非加工領域への異物の付着を防止することができる。しかしながら、この方法では、切削加工するときのチッピングによるクラック発生を防止することはできない。
【０００８】
チッピングに対処する方法として、基板に発生したチッピングの箇所をドライエッチングで小さくするという方法がある（例えば、特許文献４参照。）。また、他にもごく一般的な方法として、加工した後に面取り（ベベリング）を行う方法や、加工後にチッピングが発生した面を研磨する方法等もある。これらの方法のように、加工後にエッチングや研削加工によりチッピングを削り込むことで、切断時に発生したチッピングは小さくすることが可能である。その結果、同時にチッピング箇所を起点とした欠けは発生しにくくなる。これらの方法は切断後の処理としては非常に有効である。しかし、このような加工後の処理方法では、加工時のチッピングの発生を抑制することはできない。
【特許文献１】特表２００５−５０８０７５号公報
【特許文献２】特開２００５−３２９６９２号公報
【特許文献３】特開２００５−２４３９４７号公報
【特許文献４】特開２００５−３２２７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、チッピングによるクラックの寸法を低減し、基板表面への異物の付着を抑制することが可能な基板の加工方法、インプリントモールド及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、（イ）基板上に保護膜を形成する工程と、（ロ）保護膜を選択的に除去、加工領域として基板の表面の一部を露出する工程と、（ハ）加工領域の基板の上部を５００ｎｍ以上、かつ１０００ｎｍ以下の深さで除去して、算術平均粗さＲａが５０ｎｍ以上、かつ１０００ｎｍ以下の範囲となるように粗化加工する工程と、（ニ）加工領域において切削工具を用いて前記基板の粗化加工された表面の一部を切削する工程とを含む加工方法が提供される。
【００１１】
本発明の第２の態様によれば、（イ）基板表面のパターン領域にパターンを形成する工程と、（ロ）基板上に保護膜を形成する工程と、（ハ）パターン領域上に保護膜が残るように保護膜を選択的に除去し、加工領域として基板の表面の一部を露出する工程と、（ニ）加工領域の基板の上部を５００ｎｍ以上、かつ１０００ｎｍ以下の深さで除去して、算術平均粗さＲａが５０ｎｍ以上、かつ１０００ｎｍ以下の範囲となるように粗化加工する工程と、（ホ）加工領域において切削工具を用いて、粗化加工された基板表面を前記パターン領域の外周に沿って残すように前記加工領域の表面の一部を切削する工程とを含むインプリントモールドの製造方法が提供される。
【００１２】
本発明の第３の態様によれば、（イ）基板の表面に設けられたパターン領域と、（ロ）パターン領域の外周に沿って設けられ、パターン領域の最上面から５００ｎｍ以上、かつ１０００ｎｍ以下の深さで、算術平均粗さＲａが５０ｎｍ以上、かつ１０００ｎｍ以下の範囲の表面を有する粗化領域と、（ハ）粗化領域の外周に沿って設けられ、粗化領域の表面から５００ｎｍ以上、かつ１ｍｍ以下の深さに表面を有する切削領域とを備えるインプリントモールドが提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、チッピングによるクラックの寸法を低減し、基板表面への異物の付着を抑制することが可能な基板の加工方法、インプリントモールド及びその製造方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１５】
本発明の実施の形態に係るインプリントモールドは、図１及び図２に示すように、基板１０表面にパターン領域１２及び加工領域１８を有する。加工領域１８は、パターン領域１２の外周に沿って設けられた粗化領域１４、及び粗化領域１４の外周に沿って設けられた切削領域１６を有する。パターン領域１２には、ラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）、ドット、ピラー、及びホール等のパターンが配置される。パターン形状は、基板１０表面に対して凹型でも凸型でもよい。また、パターンのピッチやアスペクト比（溝深さと開口幅の比の値）は限定されず任意である。
【００１６】
光インプリントリソグラフィの場合、基板１０として、例えば厚さが６ｍｍ〜７ｍｍ程度の石英ガラス、耐熱ガラス、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、及びフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）等の透明材料や、これら透明材料の積層構造が用いられる。熱インプリントリソグラフィの場合、基板１０として、炭化シリコン（ＳｉＣ）、Ｓｉ、ＳｉＣ／Ｓｉ、酸化シリコン（ＳｉＯ２）／Ｓｉ、及び窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）／Ｓｉ等が用いられる。また、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、及びタングステン（Ｗ）等の金属基板であってもよい。
【００１７】
インプリントモールドの製造では、例えば、石英などの基板上に複数のパターン領域を形成した後にエンドミルやバイト等の切削工具を用いて各パターン領域間に段差を形成する切削加工が行われる。図３に示すように、切削工具を用いて表面２０を切削した切削領域１６を基板１０に形成すると、切削領域１６の端部に沿った基板１０の表面２０側にチッピングによりクラック２４が発生する。なお、本明細書ではクラック２４の寸法Ｌを、図３においてクラック２４が発生した切削領域１６の端部から基板１０の表面２０で切削領域１６の端部に直交する方向のクラック２４の稜線までの最長の距離と定義して、以下の議論を進める。
【００１８】
インプリントリソグラフィにおいては、インプリントモールドを被転写膜に押し付けてパターン領域１２のパターンを転写する。したがって、基板１０に発生したクラックは、基板１０に力が加えられた時に破損の基点となる。また、チッピングにより発生した異物がパターン領域１２に付着していると、忠実なパターンの転写ができない。そのため、切削加工により生じるクラックの寸法は小さくし、異物の発生を抑制することが望ましい。
【００１９】
切削工具により基板１０表面を切削すると、基板１０の表面に応力が発生する。その際、例えば、図４に示すように、基板１０の表面２０が鏡面の場合、表面２０を伝播する応力をさえぎるものが無いため、チッピングによるクラック２４の寸法Ｌａは大きくなりやすい。一方、本発明の実施の形態では、図５に示すように、切削領域１６を形成する前に、エッチングや砥粒加工等により表面２０の最初の水平レベルから深さＤまで基板１０を除去して粗化領域１４の表面を粗化加工する。この場合、粗化領域１４の表面を伝播する応力が微小凹凸で吸収されて止まる。結果としてチッピングによるクラックの寸法ＬｂはＬａに比べて小さくなる。
【００２０】
例えば、石英ガラス基板の加工領域を、ドライエッチングにより深さＤが約５００ｎｍとなるように除去して基板表面を粗化加工し、エンドミルにより切削加工を行うことが可能である。エンドミルは直径が約０．５ｍｍで、切削面に対して垂直に保持されている。エンドミルを基板の加工領域の角部から、図５に示した粗化領域１４と切削領域１６の境界に平行な方向に一端から他端まで平行送りにより移動させながら加工領域表面を切削する。エンドミルを境界に垂直な方向に順次移動させて平行送りの切削を繰り返し、基板角部から境界まで切削する。切削深さは、例えば、約３ｍｍである。
【００２１】
その場合、表面粗さとクラック寸法及び異物個数の関係を調べれば以下のようになる。表面粗さは、例えば原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により測定すればよい。本明細書では表面粗さとして、ＪＩＳＢ０６０１-１９９４で定義される算術平均粗さＲａを用いて説明する。また、基板表面に付着した異物個数は、異物検査機により、０．５μｍ〜１μｍ（以下、１μｍと記す。）、及び１μｍ〜５μｍ（以下、５μｍと記す。）の水準で検査するとする。
【００２２】
図６は、表面粗さＲａとクラック寸法の関係を示す。図６からクラックの寸法の最大値及び平均値は共に、表面粗さＲａが約５０ｎｍまで増加すると減少することがわかる。表面粗さＲａが約５０ｎｍ以上で、クラックの寸法の最大値及び平均値は、それぞれ約１２μｍ及び約５μｍに低減する。
【００２３】
図７は、表面粗さＲａと異物個数の関係を示す。図７に示すように、基板表面で検出された１μｍ及び５μｍ水準の異物は共に、表面粗さＲａが約５０ｎｍを越えると、個数が約３０以下に減少することがわかる。
【００２４】
このように、クラックの寸法を低減し、かつ基板表面に付着する異物を低減するためには、基板の表面粗さＲａは５０ｎｍ以上であることが望ましいことがわかる。なお、粗化加工をドライエッチングやウェットエッチング等により行う場合、表面粗さＲａを大きくするには、加工時間が長くなる。そのため、実用的には、表面粗さＲａは、約１０００ｎｍ以下が望ましい。
【００２５】
図８は、基板表面の粗化加工の深さとクラックの寸法の関係を示す。図８に示すように、クラック寸法の最大値及び平均値は、粗化加工の深さの増加により低減することがわかる。基板表面で検出された１μｍ及び５μｍ水準の異物は共に、粗化加工の深さが約５００ｎｍを越えると、個数が約３０以下に減少することがわかる。このように、粗化加工の深さは、５００ｎｍ以上であることが望ましいことがわかる。なお、粗化加工をドライエッチングやウェットエッチング等により行なうためには、そのエッチング条件は、通常の加工目的の場合のエッチングが困難となる条件を用いることになる。したがって、粗化加工を深くすると、加工時間は長くなる。そのため、実用的には、粗化加工の深さは、約１０００ｎｍ以下が望ましい。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態に係る加工方法を、図１及び図２に示したインプリントモールドの製造方法を例として、図９〜図１２を用いて説明する。
【００２７】
（イ）フォトリソグラフィ及びドライエッチング等により基板１０表面のパターン領域１２にパターンを形成する。基板１０には透明基板、例えば、厚さが約６．３５ｍｍの石英基板等が用いられる。基板１０表面にレジスト等の保護膜５０を塗布する。フォトリソグラフィ等により、図９に示すように、保護膜５０がパターン領域１２に残るように保護膜５０を選択的に除去して、加工領域１８として基板１０の表面を露出する。
【００２８】
（ロ）図１０に示すように、保護膜５０をマスクとして、ドライエッチング等により加工領域１８の表面を粗化加工する。粗化加工により、加工領域１８の表面粗さＲａを、例えば約５０ｎｍとする。エッチング深さＤは、例えば約５００ｎｍである。エッチングガスとしては、例えば、四フッ化炭素（ＣＦ４）、六フッ化二炭素（Ｃ２Ｆ６）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）等が用いられる。
【００２９】
（ニ）図１１に示すように、エンドミル等の切削工具５２により加工領域１８の一部を切削し、保護膜５０で覆われたパターン領域１２との間に粗化領域１４が残るように切削領域１６を形成する。粗化領域１４の幅Ｗｄは、予め予備実験で求めたクラック寸法の最大値よりも大きくなるように決定する。例えば、図６に示すように、クラック寸法の最大値は約１６μｍであるから、加工マージンとして粗化領域１４の幅Ｗｄを約２０μｍ以上と決定する。なお、切削加工を行う加工機のステージ等の寸法精度やアライメント精度等を考慮して、加工マージンとして粗化領域１４の幅を約５００ｎｍ以下にすることが望ましい。
【００３０】
（ホ）図１２に示すように、保護膜５０を除去して、図１及び図２に示したインプリントモールドが製造される。
【００３１】
本発明の実施の形態に係るインプリントモールドの製造方法においては、切削工具５２による切削領域１６の切削加工の際には、パターン領域１２は保護膜５０で覆われている。したがって、切削加工時にパターン領域１２表面に異物が付着することを防止することができる。また、基板１０の加工領域１８の表面粗さを約５０ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲、及び粗化加工の深さを約５００ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲としている。したがって、チッピングにより発生するクラックの寸法を低減し、かつ異物の発生を抑制することができる。その結果、パターン領域１２表面への異物の付着を低減することができ、かつ、クラックに起因する基板１０の破損を抑制することが可能となる。
【００３２】
なお、加工領域１８では、保護膜５０を選択的に除去している。レジスト等の保護膜５０は、石英等の基板１０に比べて軟質である。例えば、保護膜を除去せずに切削工具を用いて加工すると、切削工具から保護膜に応力が加わる。軟質な保護膜からも切削工具に対して応力が加わり切削工具軸に影響を及ぼす。このため、加工時のチッピングの発生が助長される。また、切削工具に保護膜が巻き込まれ、加工能力が劣化する。更に、保護膜に加わる応力により基板が割れやすくなってしまう。このように、保護膜５０を除去して加工領域１８を形成することが望ましい。
【００３３】
保護膜５０として、例えば感光性のレジストを用いることが可能である。しかし、保護膜はレジストに限定されず、例えば感光性ポリイミド等の感光性樹脂であってもよく、スピン塗布やスプレー塗布が可能なポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリイミド等の樹脂を用いてもよい。また、ラミネート加工が可能なドライフィルムや、熱可塑性ポリイミドフィルム等の粘着材付きフィルム等を用いてもよい。更に、保護膜５０として、スパッタリングや蒸着等により堆積した金属薄膜等を用いてもよい。金属薄膜は、粗化加工の際の耐性を高くすることができる。
【００３４】
また、上記の説明では粗化加工にドライエッチングを用いた場合を示した。しかし、粗化加工は、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液、フッ酸（ＨＦ）硝酸（ＨＮＯ３）混合液等を用いるウェットエッチングであってもよく、サンドブラスト等の砥粒加工であってもよい。
【００３５】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００３６】
本発明の実施の形態においては、切削工具５２としてエンドミルを用いた例を示した。しかし、切削工具５２としてバイト、ブレード等を用いてもよい。エンドミルの場合は、切削面に垂直な回転軸を有している。一方、バイトを用いる場合、バイトを加工方向に移動させるだけである。なお、バイトを振動させながら移動させてもよい。ブレードの場合は、切削面に平行で、加工方向に直交する回転軸を有している。
【００３７】
このように、本発明はここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係るインプリントモールドの一例を示す平面概略図である。
【図２】図１に示したインプリントモールドのＡ−Ａ断面を示す概略図である。
【図３】切削加工で発生するチッピングの一例を示す平面概略図である。
【図４】切削加工で発生するチッピングの一例を示す断面概略図である。
【図５】切削加工で発生するチッピングの他の例を示す断面概略図である。
【図６】表面粗さとクラック寸法の関係の一例を示す図である。
【図７】表面粗さと異物個数の関係の一例を示す図である。
【図８】粗化加工の深さとクラック寸法の関係の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係るインプリントモールドの製造方法の一例を示す断面図（その１）である。
【図１０】本発明の実施の形態に係るインプリントモールドの製造方法の一例を示す断面図（その２）である。
【図１１】本発明の実施の形態に係るインプリントモールドの製造方法の一例を示す断面図（その３）である。
【図１２】本発明の実施の形態に係るインプリントモールドの製造方法の一例を示す断面図（その４）である。
【符号の説明】
【００３９】
１０…基板
１２…パターン領域
１４…粗化領域
１６…切削領域
１８…加工領域
５０…保護膜
５２…切削工具
【図１】
2008221516.tif 000003
【図２】
2008221516.tif 000004
【図３】
2008221516.tif 000005
【図４】
2008221516.tif 000006
【図５】
2008221516.tif 000007
【図６】
2008221516.tif 000008
【図７】
2008221516.tif 000009
【図８】
2008221516.tif 000010
【図９】
2008221516.tif 000011
【図１０】
2008221516.tif 000012
【図１１】
2008221516.tif 000013
【図１２】
2008221516.tif 000014