![]() 半導體用玻璃基板及其製造方法
专利摘要:
一種半導體用玻璃基板,在半導體用玻璃基板之至少一方的面具有未貫通孔、溝槽或段差,在未貫通孔、溝槽或段差之側面和基板之具有未貫通孔、溝槽或段差的面之間存在第1倒角部,上述未貫通孔、溝槽或段差之側面及底面為鏡面,而且上述第1倒角部為鏡面。依據本發明可提供一種半導體用合成石英玻璃基板,是在製造IC等時很重要的光微影法所使用之光罩基板用合成石英玻璃基板、奈米壓印用模具基板等之具有未貫通孔、溝槽或段差的半導體用玻璃基板,其形狀精度高,具有底面及側面為鏡面之未貫通孔、溝槽或段差,在未貫通孔、溝槽或段差不容易發生裂痕及缺口,且具有高強度及高清淨度。 公开号:TW201321889A 申请号:TW101139079 申请日:2012-10-23 公开日:2013-06-01 发明作者:Daiyu Okafuji;Hiroyuki Yamazaki;Masaki Takeuchi 申请人:Shinetsu Chemical Co; IPC主号:B24B37-00
专利说明:
半導體用玻璃基板及其製造方法 本發明係關於具有未貫通孔、溝槽或段差之半導體用玻璃基板及其製造方法;特別是關於半導體關聯電子材料當中,最先端用途的光罩用玻璃基板、曝光機等的構件用玻璃基板、標線片用玻璃基板、奈米壓印用玻璃基板及其製造方法。 關於半導體用玻璃基板的品質,可列舉基板上的缺陷尺寸及缺陷密度、平坦度、面粗糙度、材質的光化學安定性、表面的化學安定性等,隨著設計規則之高精度化的趨勢,其要求越來越嚴格。 半導體用等所使用的光罩基板要求高水準的形狀精度。這是因為,當基板的形狀精度差而具有變形狀態的情況,曝光時會在矽晶圓上產生焦點偏移,而使圖案均一性變差,因此無法形成微細圖案。現在,在作為半導體用微影技術的主流之使用波長193nm的ArF雷射光源之微影技術、作為下一代微影技術而正積極開發中之使用軟X線波長區域之13.5nm波長作為光源之EUV微影技術,對於光罩用基板、反射型光罩基板是要求高水準的形狀精度,該形狀精度包含平坦度(日本特開2008-103512號公報:專利文獻1)、平行度、外形公差。關於TFT液晶面板之陣列側的光罩基板、濾色器用光罩基板也是同樣的。此外,比起以往的曝光方法,作為更低成本、更簡便的高解析度方式而正積極研究中的奈米壓印技術也是,作為其壓印用模具要求具有高形狀精度的基板。奈米壓印是將微細的凹凸圖案按壓於樹脂而進行轉印的技術,被轉印的圖案解析度取決於模具上的凹凸之解析度。因此,用來形成微細圖案的基板要求高水準的形狀精度(日本特開平3-54569號公報:專利文獻2)。 此外,半導體等的製造過程所使用的曝光裝置等各種裝置所組裝的合成石英玻璃構件也是,要求高純度及高精度。 [專利文獻1]日本特開2008-103512號公報 [專利文獻2]日本特開平3-54569號公報 [專利文獻31日本特表2009-536591號公報 本發明是有鑑於上述事情而開發完成的,其目的是為了提供一種半導體用玻璃基板及其製造方法,其具有尺寸、底面的剩餘厚度、平行度等的形狀被高精度且安定地控制且其底面及側面為鏡面之未貫通孔、溝槽或段差,在未貫通孔、溝槽或段差不容易發生裂痕及缺口,且具有高強度及高清淨度。 本發明人等,為了達成上述目的深入探討的結果得知,在未貫通孔、溝槽或段差之底面及側面之各端緣的角部設置倒角部,使該等所有的部位都形成鏡面,藉此可有效地解決前述課題,藉由形成前述形狀,可防止該等未貫通孔、溝槽或段差之各端緣的角部發生裂痕、缺口,即使對未貫通孔、溝槽或段差施加反覆荷重而賦予相當的應力仍難以發生破壞。 亦即,這種具有未貫通孔、溝槽或段差的基板,是在藉由磨削步驟形成未貫通孔、溝槽或段差後,將底面及側面之磨削面實施鏡面加工,依據以往的形狀,在磨削步驟中,特別是將磨石相對於基板不是朝水平方向而是朝垂直方向從上往下切入而進行磨削的情況,在未貫通孔、溝槽或段差之各端緣的角部容易發生裂痕及缺口,又角部的鏡面加工也不容易實施而存在有問題點。又在為了將基板組裝於裝置而與裝置接觸時等也是,於未貫通孔、溝槽或段差之各端緣的角部容易發生裂痕及缺口。 此外,這種具有未貫通孔、溝槽或段差的基板,是在基板的表面實施光罩、奈米壓印用加工,形成於基板之一方的面之未貫通孔、溝槽或段差的底面、和基板之另一方的面之間的距離(剩餘厚度)形成為0.05~80mm,更佳為0.05~11mm,較佳為基板厚度之5~50%,特佳為10~30%。在此情況,剩餘厚度宜形成較薄,在依據以往的形狀,在未貫通孔、溝槽或段差之側面和底面之間的角部,基於磨削步驟、鏡面加工步驟之困難度,可能含有潛在的龜裂,難以安定地確保未貫通孔、溝槽或段差之底部的強度,因此施加反覆荷重時比較容易發生破壞,為了讓底部具有強度,而使未貫通孔、溝槽或段差之底面和基板之另一方的面之間的距離(剩餘厚度)形成較厚。 然而本發明人認知到,如上述般,藉由在未貫通孔、溝槽或段差之側面及底面的各端緣之角部設置倒角部,且使該等所有的部位都成為鏡面,可抑制各端緣的角部之裂痕及缺口的發生,又藉由使側面和底面之間的倒角部形成曲面而設置曲面倒角部,藉由曲面倒角部的存在將側面和底面之間的強度提高,如後述實施例所示般,縱使未貫通孔或溝槽之底面和基板表面之間、或段差之底面和基板背面之間的距離(剩餘厚度)形成非常薄的情況,即使反覆施加極大荷重仍難以發生破壞,而能充分地承受該應力。 因此,本發明係提供以下之具有未貫通孔、溝槽或段差的半導體用玻璃基板及其製造方法。 <1>一種半導體用玻璃基板,係在半導體用玻璃基板之至少一方的面具有未貫通孔、溝槽或段差,在未貫通孔、溝槽或段差之側面和基板之具有未貫通孔、溝槽或段差的面之間存在第1倒角部,上述未貫通孔、溝槽或段差的側面及底面為鏡面且上述第1倒角部為鏡面。 <2>如<1>所述之半導體用玻璃基板,其中,在前述未貫通孔、溝槽或段差之側面和底面之間存在曲率半徑0.1~5.0mm之曲面第2倒角部,該曲面第2倒角部為鏡面。 <3>如<1>或<2>所述之半導體用玻璃基板,其中,在前述段差之底面和基板的端面之間存在第3倒角部,該第3倒角部為鏡面。 <4>如<1>或<2>所述之半導體用玻璃基板,其中,前述未貫通孔、溝槽或段差之側面、底面、前述倒角部的面粗糙度(Ra)為1nm以下。 <5>如<1>或<2>所述之半導體用玻璃基板,其中,前述未貫通孔、溝槽或段差之底部的強度為20MPa以上。 <6>如<1>或<2>所述之半導體用玻璃基板,其中,前述未貫通孔、溝槽或段差之底面的平坦度為0.01~40μm。 <7>如<1>或<2>所述之半導體用玻璃基板,其中,前述未貫通孔、溝槽或段差之底面的平行度為100μm以下。 <8>一種半導體用玻璃基板之製造方法,係具備磨削步驟及鏡面加工步驟,該磨削步驟,是在半導體用合成石英玻璃基板之至少一方的面形成未貫通孔、溝槽或段差,且形成第1倒角部、曲面第2倒角部及第3倒角部當中之至少任一倒角部,該第1倒角部,是形成在未貫通孔、溝槽或段差之側面和基板之具有未貫通孔、溝槽或段差的面之間,該曲面第2倒角部,是形成在未貫通孔、溝槽或段差之側面和底面之間且曲率半徑為0.1~5.0mm,該第3倒角部是形成在段差之底面和基板的端面之間;該鏡面加工步驟,是讓旋轉研磨工具之楊氏模數為7GPa以下的構件所構成的研磨加工部,以個別獨立之一定壓力接觸所形成之未貫通孔、溝槽或段差的側面及底面以及所形成之倒角部,藉此將側面、底面及倒角部之磨削面實施鏡面加工。 <9>如<8>所述之半導體用玻璃基板之製造方法,其中,鏡面加工步驟,是讓旋轉研磨工具之研磨加工部以1~1,000,000Pa的壓力接觸未貫通孔、溝槽或段差及所形成的倒角部而實施鏡面加工。 <10>如<8>或<9>所述之半導體用玻璃基板之製造方法,其中,鏡面加工步驟,是讓旋轉研磨工具之研磨加工部以個別獨立的壓力同時接觸未貫通孔、溝槽或段差之底面及側面以及所形成的倒角部,藉此實施鏡面加工。 <11>如<8>或<9>所述之半導體用玻璃基板之製造方法,其中,鏡面加工步驟,是以順沿基板之未貫通孔、溝槽或段差及所形成之倒角部的形狀的方式讓旋轉研磨工具和基板進行相對移動,藉此實施鏡面加工。 <12>如<11>所述之半導體用玻璃基板之製造方法,其中,鏡面加工步驟,是以順沿基板之未貫通孔、溝槽或段差及所形成之倒角部的形狀的方式讓旋轉研磨工具公轉或讓基板保持台旋轉,藉此實施鏡面加工。 依據本發明可提供一種半導體用合成石英玻璃基板,是在製造IC等時很重要的光微影法所使用之光罩基板用合成石英玻璃基板、奈米壓印用模具基板等之具有未貫通孔、溝槽或段差的半導體用玻璃基板,其形狀精度高,具有底面及側面為鏡面之未貫通孔、溝槽或段差,在未貫通孔、溝槽或段差不容易發生裂痕及缺口,且具有高強度及高清淨度。 此外,在對未貫通孔、溝槽或段差施加荷重時承受最大應力之側面和底面之間設置曲面倒角部,藉此可增加底部的強度。如此可提供一種基板,即使受到既定荷重而使未貫通孔、溝槽或段差之底面的形狀改變仍不致發生底面的破壞。 本發明的半導體用玻璃基板之製造方法係包含磨削步驟及鏡面加工步驟;該磨削步驟,是在基板的既定部位形成未貫通孔、溝槽或段差;該鏡面加工步驟,是讓旋轉研磨工具以一定壓力接觸所形成之未貫通孔、溝槽或段差的底面及側面,而將底面及側面之磨削面實施鏡面加工。 在此,本發明的半導體用玻璃基板之製造方法所使用之玻璃基板,是藉由公知方法所製造者,可按照需要而在基板表面形成Cr膜等、或存在有奈米級之微細的凹凸圖案。 半導體用玻璃基板的形狀可採用四角形、圓形等,玻璃基板的大小,可從IC光罩基板和奈米壓印用基板的小尺寸、至大型液晶電視光罩用大型基板的大尺寸選當地選擇。例如,四角形的玻璃基板宜為20mm×20mm~152mm×152mm的尺寸至1,000mm×2,000mm的尺寸之基板。圓形的玻璃基板宜為6吋、8吋之晶圓尺寸。 在此,半導體用玻璃基板的厚度可適當地選定,宜為0.1~300mm,較佳為0.1~100mm,更佳為0.2~30mm。 按照需要較佳為,事先測定玻璃基板的平坦度及平行度,以進行精度的確認。平坦度的測定,基於測定精度的觀點,較佳為光學干渉式的方法,該方法是將雷射光等的同調光照射於基板表面而讓其反射,觀測反射光的相位移而求出基板表面的高度差,例如使用Zygo公司製的Zygo Mark IVxp進行測定。此外,平行度也能使用Zygo公司製的Zygo Mark IVxp進行測定。 在此情況,基於圖案均一性的觀點,進行用來形成未貫通孔、溝槽或段差之磨削步驟前之半導體用玻璃基板的表背面之平坦度宜為0.01~30μm,較佳為0.01~2μm,更佳為0.01~0.5μm;平行度宜為0.1~50μm,較佳為0.1~5μm,更佳為0.1~3μm。 本發明的半導體用玻璃基板,為了組裝於曝光裝置、奈米壓印裝置,配合裝置的形態及用途而具有未貫通孔、溝槽、或段差。 亦即,第1、2圖是在四角形的半導體用玻璃基板1之中央部形成有未貫通孔2,第3圖係在圓形的基板1之中央部形成有未貫通孔2。在此情況,未貫通孔通常形成於基板1的背面1b,在基板1的表面1a例如實施光罩、奈米壓印用加工。第4,5圖係在四角形的基板1之背面1b的中央部形成沿著寬度方向之溝槽3。第6,7圖係在四角形的基板1之表面1a的長邊方向兩端部分別形成有段差4,4。在此情況,段差不是在基板1的表面1a而是形成於背面1b亦可,此外如第8圖所示般,在基板1之長邊方向兩端部的表背面分別形成有段差4亦可。再者,如第9、20圖所示,段差是沿著基板的周緣部來形成亦可。又第9圖顯示在四角形的基板1之周緣部形成有段差4的例子,第10圖顯示在圓形的基板1之周緣部形成有段差4的例子。又在第9、10圖中,段差4雖是形成於基板1的表面1a,但也能形成於背面1b。 此外,亦可在基板之一方的面形成未貫通孔、溝槽、段差當中之2種以上,或將未貫通孔、溝槽、段差當中之任一者形成於基板之一方的面,而將未貫通孔、溝槽、段差當中之另一者形成於基板之另一方的面。 未貫通孔的形狀,可採用平面形狀呈圓形、橢圓形、長圓形、四角形、多角形,如第1、3圖所示般宜為圓形。其大小,圓形的情況是指直徑、橢圓形或長圓狀的情況是指長徑、角形的情況是指對角長,宜為5~200mm。在溝槽的情況,如第4圖所示般,兩側壁3a,3b較佳為形成互相平行的平面,兩側壁不是平行亦可,一方或雙方的側壁可為凸狀或凹狀曲面。再者在段差的情況,如第6圖所示般,其內壁4a較佳為形成與基板端面平行的平面,該端面是與段差4之自由前端緣部4b相連,但不與該端面平行亦可,內壁為凸狀或凹狀曲面亦可。又溝槽及段差之最大寬度較佳為5~200mm。 上述未貫通孔、溝槽、段差,如第2、5、7圖般,在未貫通孔、溝槽或段差之側面和基板之具有未貫通孔、溝槽或段差的面之間,存在第1倒角部5。再者,在段差的情況,如第7圖所示般,可在段差之底面和基板的端面之間存在第3倒角部6。上述倒角部5,6的寬度C,基於除去在磨削步驟發生之微細缺口(碎屑)、或防止與基板接觸所造成之裂痕及缺口等的觀點,宜為0.01~5mm,較佳為0.05~1mm。 上述未貫通孔、溝槽、段差,如第2、5、7圖般較佳為,在未貫通孔、溝槽或段差之側面和底面之間存在具有曲面之第2倒角部7。上述曲面倒角部的曲率半徑R,基於讓未貫通孔、溝槽或段差的底面具有充分強度、讓角部形成圓角使其平滑而防止在磨削步驟發生龜裂及裂痕、讓其容易與鏡面加工部的構件之端部接觸而容易實現鏡面化等的觀點,宜為0.1~5.0mm,較佳為0.2~2.0mm。 上述孔2、溝槽3、段差4的深度,可按照基板的用途適當地選定,半導體用合成石英玻璃基板之剩餘厚度(未貫通孔、溝槽或段差之底面、和形成有其等的面之相反側的面間之距離,圖中以t表示),基於強度觀點宜為0.05~80mm,較佳為0.05~29mm,更佳為0.05~11mm;基於強度觀點,宜為半導體用合成石英玻璃基板的厚度之1~90%,較佳為5~50%,更佳為10~30%。 又在例如奈米壓印用基板的情況,上述未貫通孔2、溝槽3,是形成於基板的背面側,在與孔2、溝槽3的底面相對向之表面部分則是形成用來實施奈米壓印之凹凸。此外,段差4是形成於基板的表面側及/或背面側,而在表面側則是形成用來實施奈米壓印之凹凸。 在本發明的製造方法,首先在形成未貫通孔、溝槽或段差之磨削步驟,使用加工中心機等的數值控制工作機械,在合成石英玻璃的加工面上,以不致發生裂痕、裂縫、嚴重碎屑等的磨削條件讓磨石旋轉、移動,藉此實施既定尺寸、深度之未貫通孔、溝槽或段差的磨削。這時較佳為,也同樣地形成第1、第2、第3倒角部5,6,7。 具體而言較佳為,使用藉由電鍍、金屬接合劑而固定有鑽石磨粒、CBN磨粒等之磨石,以主軸旋轉數100~30,000rpm、較佳為1,000~15,000rpm、切削速度1~10,000mm/min、較佳為10~1,000mm/min的條件實施磨削。 在如此般磨削、形成未貫通孔、溝槽或段差的階段,較佳為選定磨削磨石、磨削條件,而使未貫通孔、溝槽或段差之底面及側面以及倒角部的面粗糙度Ra成為2~500nm、更佳為2~100nm,又底面的平行度宜為90μm以下,較佳為1~40μm,平坦度宜為0.01~20μm,較佳為0.01~10μm。 接下來,在將未貫通孔、溝槽或段差之底面及側面以及倒角部各個的磨削面實施鏡面加工的步驟,是讓旋轉研磨工具的研磨加工部以底面、側面以及倒角部個別獨立的方式以一定壓力接觸磨削面,以一定速度進行相對的移動。藉由在一定壓力、一定速度的條件下進行研磨,能以一定的研磨速率將磨削面均一地研磨。具體而言,作為旋轉研磨工具的研磨加工部之接觸時的壓力,基於經濟性及控制容易等的觀點較佳為1~1,000,000Pa,更佳為1,000~100,000Pa。 此外,速度,基於經濟性及控制容易等的觀點較佳為1~10,000mm/min,更佳為10~1,000mm/min。移動量可按照合成石英玻璃基板的形狀、大小而適宜地決定。 旋轉研磨工具,只要其研磨加工部是可研磨的旋轉體即可,可列舉:在具有工具夾頭部之主軸、精密研磨機(Leutor)裝設研磨工具的方式等。 作為研磨工具的材質,其種類沒有特別的限定,只要至少其研磨加工部為鈰墊、橡膠磨石、拋光氈、聚胺酯等之可將被加工物予以加工除去且楊氏模數宜為7GPa以下、更佳為5GPa以下者即可。研磨工具的材質,藉由使用楊氏模數7GPa以下的構件,利用壓力能使研磨加工部順沿未貫通孔、溝槽或段差之倒角部的形狀產生變形,而能在將底面及側面實施鏡面化的同時將倒角部實施鏡面化。 研磨工具之研磨加工部的形狀,可列舉圓型或環型的平板、圓柱型、砲彈型、圓盤型、桶型等。例如第11圖所示般,作為研磨工具10可使用在旋轉軸12的前端安裝有研磨加工部13者,該旋轉軸12是可進退地被收容於活塞11,且藉由未圖示之馬達等的旋轉源之驅動而進行旋轉。 在此情況,為了將未貫通孔、溝槽或段差之底面及側面同時研磨,研磨加工部13之與未貫通孔、溝槽或段差之側面的接觸的部分之高度(第11圖中的h1)較佳為該側面的高度(第2圖中的h0)以上。此外,研磨加工部13的直徑(第11圖中的r1),當未貫通孔為圓形的情況是指其直徑(第2圖中的r0),在橢圓狀、長圓狀等的情況是指其短徑,分別較佳為1/2以上(r1≧r0/2)。此外,在溝槽的情況,較佳為該溝槽寬度之1/2以上(r1≧W1/2),在段差的情況,較佳為其寬度以上(r1≧W2)。 在上述未貫通孔、溝槽或段差之底面及側面以及倒角部的磨削面讓旋轉研磨工具之研磨加工部接觸而進行研磨的情況,較佳為在介入研磨磨粒漿料的狀態下進行加工。 在此情況,作為研磨磨粒可列舉:二氧化矽、氧化鈰、剛鋁石、白剛鋁石(WA)、金剛砂、氧化鋯、SiC、鑽石、氧化鈦、氧化鍺等,其粒度宜為10nm~10μm,可使用其等的水漿料。 此外,旋轉研磨工具之相對移動速度,如上述般,能在1~10,000mm/min的範圍、特別是在10~1,000mm/min的範圍選擇。旋轉研磨工具之研磨加工部的旋轉數宜為100~10,000rpm,較佳為1,000~8,000rpm,更佳為2,000~7,000rpm。若旋轉數小,加工速率變慢,為了將磨削面實施鏡面化會耗費過多的時間;若旋轉數大,由於加工速率變快、工具嚴重磨耗,難以控制鏡面化。 本發明的半導體用玻璃基板之製造方法,能對未貫通孔、溝槽或段差之底面及側面以及倒角部以個別獨立的壓力讓旋轉研磨工具接觸而實施鏡面加工。壓力的調節,可使用氣動活塞、測力器等,例如第11圖之旋轉研磨工具的情況,藉由調整氣動活塞11的壓力可調整研磨加工部對底面的壓力。此外,在第11圖之旋轉研磨工具的情況,可在氣動活塞11安裝用來將該活塞11朝向未貫通孔、溝槽或段差的側部進退之另一活塞,藉由調整該另一活塞的壓力來調整活塞11對側部的壓力;或者是設置其他的活塞,將相對於該活塞可進退之軸體連結於用來保持基板之基板保持台,藉由調整該軸體的壓力來調整橫向壓力,而調整基板保持台之進退等,如此可調整研磨加工部對上述側面的壓力。 如此般,讓朝向底面和側面的壓力獨立,對於各個面以獨立的一定壓力讓單獨的旋轉研磨工具接觸並以一定速度相對地移動,藉此能將各個面同時以獨立的研磨速率進行均一地研磨。 將未貫通孔、溝槽或段差之底面及側面藉由旋轉研磨工具不是同時而是依序分別研磨的方法,旋轉研磨工具會發生同時接觸底面及側面的部分,該部分的研磨會變成不均一且耗費研磨時間。 又本發明的半導體用玻璃基板之製造方法,能以順沿基板之未貫通孔、溝槽或段差以及倒角部的形狀的方式讓旋轉研磨工具和基板進行相對移動而實施鏡面加工。移動的方式,只要是能將移動量、方向、速度控制成一定的方式即可。例如為使用多軸機器人等的方式等。 讓旋轉研磨工具和基板進行相對移動的方法包含:以順沿基板之未貫通孔、溝槽或段差以及倒角部的形狀的方式讓旋轉研磨工具公轉或讓基板旋轉的方法、在1軸以上的直線軸上移動的方法等。 以順沿基板之未貫通孔、溝槽或段差以及倒角部的形狀的方式讓旋轉研磨工具公轉或讓基板旋轉而實施鏡面化的方法,只要能將旋轉數、旋轉速度控制成一定的方式即可。例如藉由馬達主軸,讓旋轉研磨工具或基板保持台以旋轉數0.1~10,000rpm、較佳為1~100rpm,速度1~10,000mm/min、較佳為10~1,000mm/min進行旋轉的方式等。該方法,對於真圓形、橢圓形或壁面呈曲面狀之未貫通孔、溝槽或段差的底面及側面,以一定速度且以個別獨立的一定壓力均一研磨而實施鏡面化的情況,特別有效。 以順沿基板之未貫通孔、溝槽或段差以及倒角部的形狀的方式讓旋轉研磨工具或基板在1軸以上的直線軸上移動而實施鏡面加工之方法,只要能將移動量、速度控制成一定的方式即可,例如讓旋轉研磨工具或基板保持台以速度1~10,000mm/min、較佳為10~1,000mm/min藉由伺服馬達等在滑件上移動的方式等。該方法,對於角形或壁面呈平面狀的未貫通孔、溝槽或段差之底面及側面,以一定壓力、一定速度均一研磨而實施鏡面化的情況,特別有效。 按照需要,在鏡面加工步驟後,能檢查基板之未貫通孔、溝槽或段差之底部及其周邊之傷痕、缺陷、龜裂的有無。檢查方法,只要能檢測出深度200nm以上、寬度1μm以上的傷痕、缺陷、龜裂的方法即可,例如可列舉:使用高亮度燈之目視觀察、顯微鏡觀察、雷射光缺陷檢查裝置等之檢查方法等。 上述般實施鏡面研磨所獲得之未貫通孔、溝槽或段差之底面及側面以及倒角部,宜為面粗糙度Ra在1nm以下、較佳為0.5nm以下的鏡面。若未貫通孔、溝槽或段差之底面及側面不是鏡面,可能發生無法讓光透過、變得無法曝光的情況、發生汚染時該汚染會阻礙光的透過或污染圖案的情況,因此並不理想。又面粗糙度Ra是依JIS B0601的數值。 如此般使未貫通孔、溝槽或段差之底面及側面成為鏡面,可大幅增加底面的強度。特別是藉由在未貫通孔、溝槽或段差之側面和底面之間設置曲面倒角部,使在對底面施加荷重時承受最大應力之側面和底面的部分變厚,再加上充分實施鏡面化,可進一步增加底面的強度。如此,縱使受到既定範圍的荷重使未貫通孔、溝槽或段差之底面的形狀改變,較佳為100MNm-2以下、更佳為5~50MNm-2、特佳為5~20MNm-2的應力施加於未貫通孔、溝槽或段差之底部,仍不致造成底面破壞,即使施加複數次荷重仍不會影響耐久性而不會發生底面的破壞。 在此,既定範圍的荷重是指,例如剩餘厚度hmm、直徑amm之圓形未貫通孔的情況,對底面全體為約1.3×108×h2/a2Pa以下、特別是7.0×106×h2/a2~7.0×107×h2/a2Pa、尤其是7.0×106×h2/a2~3.0×107×h2/a2Pa的等分布荷重,在施加該荷重的情況,有100MNm-2以下的應力作用於底部。同樣的,剩餘厚度hmm、寬度amm、長度bmm之溝槽的情況,當對溝槽底部的中央施加約30×b/a×h2N以下、特別是1×b/a×h2~15×b/a×h2N、尤其是1×b/a×h2~6×b/a×h2N的集中荷重之情況,會有100MNm-2以下的應力作用於底部。此外,剩餘厚度hmm、寬度amm、長度bmm(b>3a)之段差的情況,當對段差之自由前端緣部之中央部施加約32×h2N以下、特別是1×h2~16×h2N、尤其是1×h2~6×h2N的集中荷重的情況,有100MNm-2以下的應力作用於底部。能使用試驗裝置等對於未貫通孔施加等分布荷重,該試驗裝置,可利用空氣壓、液壓等以指定的壓力、指定的次數對底部全體實施加壓或減壓。集中荷重可使用試驗裝置等來施加,該試驗裝置,能利用前端設有細棒、針等之加壓裝置等以指定的壓力、指定的次數將底部的既定場所施以加壓。 本發明的半導體用玻璃基板之鏡面研磨後的未貫通孔、溝槽或段差之底面的平坦度,基於把持基板的觀點宜為0.01~40μm,較佳為0.01~10μm,更佳為0.01~5μm。若平坦度低,把持未貫通孔、溝槽或段差之底面而將其組裝於曝光裝置、圖案化裝置的情況,可能無法精密且平行地把持。又當平坦度低時,通過未貫通孔、溝槽或段差進行氣體、液體之流入、排出等的情況,可能無法讓氣體、液體安定地流動。 此外,基板表面與未貫通孔、溝槽或段差之底面的平行度,基於圖案偏移的觀點宜為100μm以下,較佳為50μm以下,更佳為10μm以下。當平行度低時,在讓未貫通孔、溝槽或段差變形而壓印於樹脂的情況,無法變形成完全對稱形狀,又把持未貫通孔、溝槽或段差之底面而將其組裝於圖案化裝置的情況,無法將基板平行且精密地把持,可能發生焦點偏移、圖案偏移。 [實施例] 以下,舉實施例及比較例來具體地說明本發明,但本發明並不限定於下述實施例。 [實施例1] 作為原料基板,是準備將端面及表背面藉由研磨而予以鏡面化之大小為100mm×100mm、厚度為6.35mm之合成石英玻璃基板A。在該合成石英玻璃基板之背面的中心,使用加工中心機、具有鑽石磨粒之磨石,加工出深度5.32mm、直徑69.98mm 、在側面和背面之間具有寬度0.3mm的第1倒角部之圓形未貫通孔。 接著,將合成石英玻璃基板固定於基板保持台,使用以1,000rpm旋轉之直徑50mm 、高度30mm的羊毛拋光氈,以3,500Pa按壓於未貫通孔的底面且以2,000Pa按壓於側面,讓基板保持台以10rpm旋轉而進行60分鐘的研磨,使其鏡面化。研磨後,合成石英玻璃基板之擴孔的深度為5.35mm,剩餘厚度為1.00mm,直徑為70mm ,第1倒角部的寬度為0.4mm。 對於未貫通孔之側面和背面之間使用顯微鏡觀察的結果,並未觀察到微細缺口(碎屑)。 在此,鏡面化後之合成石英玻璃基板A的平行度、表背面的平坦度、表背面及側面之面粗糙度Ra整理如下。 又平坦度、平行度的測定是使用Zygo公司製的Zygo Mark IVxp來進行,面粗糙度的測定是使用原子力顯微鏡。 此外,形成於上述合成石英玻璃基板A的背面之未貫通孔的鏡面研磨前之底面的平行度、平坦度、面粗糙度Ra、及周壁面、第1倒角部的面粗糙度整理如下。 又關於平坦度、平行度的測定,由於Zygo Mark IVxp無法測定,是使用測微計(micrometer)測定。此外,面粗糙度是使用原子力顯微鏡測定。 鏡面研磨後之未貫通孔的底面之平行度、平坦度、面粗糙度Ra、及周壁面、第1倒角部的面粗糙度整理如下。 [實施例2] 作為原料基板,是準備將端面及表背面藉由研磨而予以鏡面化之大小為100mm×100mm、厚度為6.35mm之合成石英玻璃基板A。對於該合成石英玻璃基板之背面的中心,使用加工中心機、具有鑽石磨粒的磨石,加工出深度5.32mm、直徑69.98mm 、在側面和底面之間具有曲率半徑1.5mm之曲面第2倒角部、在側面和背面之間具有寬度0.3mm的第1倒角之圓形未貫通孔。 接著,將合成石英玻璃基板固定於基板保持台,使用以1,000rpm旋轉之直徑50mm 、高度30mm的羊毛拋光氈,以3,500Pa按壓於未貫通孔的底面、以2,000Pa按壓於側面,讓基板保持台以10rpm旋轉而進行60分鐘的研磨,使其鏡面化。研磨後,合成石英玻璃基板之擴孔的深度為5.35mm、剩餘厚度為1.00mm、直徑為70mm 、曲面第2倒角部之曲率半徑為1.6mm、第1倒角部的寬度為0.4mm。 在此,鏡面化後之合成石英玻璃基板A的平行度、表背面的平坦度、表背面及側面的面粗糙度Ra整理如下。 又平坦度、平行度的測定是使用Zygo公司製的Zygo Mark IVxp來進行,面粗糙度的測定是使用原子力顯微鏡。 此外,形成於上述合成石英玻璃基板A的背面之未貫通孔的鏡面研磨前之底面的平行度、平坦度、面粗糙度Ra、及周壁面、曲面第2倒角部及第1倒角部的面粗糙度整理如下。 又平坦度、平行度的測定,由於Zygo Mark IVxp無法測定,而是使用測微計來測定。此外,面粗糙度是使用原子力顯微鏡來測定。 鏡面研磨後之未貫通孔的底面之平行度、平坦度、面粗糙度Ra、及周壁面、曲面第2倒角部及第1倒角部的面粗糙度整理如下。 又平坦度、平行度的測定是使用Zygo Mark IVxp來進行,面粗糙度是使用原子力顯微鏡來測定。 此外,以與上述相同的條件,製作出50片將同樣的未貫通孔實施鏡面研磨後之同樣的合成石英玻璃基板,結果未貫通孔的深度為5.35±0.01mm,直徑為70±0.01mm 。 對於該合成石英玻璃基板,使用高亮度燈藉由目視觀察確認未發生龜裂,對未貫通孔進行50,000次減壓至-15kPa、返回大氣壓之循環而進行耐久試驗的結果,50片基板全部都沒有發生未貫通孔之底面的破壞。 此外,對於該合成石英玻璃基板,在進行耐久試驗之前及之後,即使將未貫通孔減壓至-50kPa而將約46MNm-2的應力施加於底部,50片基板全部都未發生未貫通孔的底面之破壞。 [實施例3] 作為原料基板,是準備將端面及表背面藉由研磨而予以鏡面化之大小為152mm×152mm、厚度6.35mm的合成石英玻璃基板B。在該合成石英玻璃基板的背面之中心,使用加工中心機、具有鑽石磨粒之磨石,加工出與端面平行的溝槽,該溝槽的深度4.98mm、寬度29.9mm、長度152mm,在側面和底面之間具有曲率半徑0.9mm之曲面第2倒角部,在側面和背面之間具有寬度0.3mm的第1倒角部。 接著,將合成石英玻璃基板固定於基板保持台,使用以1,000rpm旋轉之直徑30mm 、高度30mm的羊毛拋光氈,以2,000Pa按壓於溝槽之底面、且以2,000Pa按壓於其一方的側面,讓基板保持台以50mm/min往復移動5次,對於溝槽之底面及另一方的側面以與上述相同的壓力按壓,讓基板保持台以50mm/min往復移動5次而實施鏡面化。研磨後,合成石英玻璃基板之溝槽的深度為5mm,寬度為30.1mm,曲面第2倒角部的曲率半徑為1.0mm,第1倒角部的寬度為0.4mm。 在此,鏡面化後之合成石英玻璃基板B的平行度、表背面的平坦度、表背面及側面的面粗糙度Ra整理如下。 此外,形成於上述合成石英玻璃基板B的背面之溝槽之鏡面研磨前的底面之平行度、平坦度、面粗糙度Ra、及側壁面、曲面第2倒角部及第1倒角部的面粗糙度整理如下。 鏡面研磨後之溝槽的底面之平行度、平坦度、面粗糙度Ra、及側壁面、曲面第2倒角部及第1倒角部的面粗糙度整理如下。 又以與上述相同的條件,製作出50片將同樣的溝槽實施鏡面研磨後之合成石英玻璃基板,結果溝槽的深度為5±0.01mm,寬度為30±0.01mm。 對於該合成石英玻璃基板,使用高亮度燈進行目視觀察,確認未發生龜裂;對於溝槽之底部的中央,進行10,000次施加10N荷重、返回0之循環的結果,50片基板全部都未發生溝槽之底面的破壞。 此外,對於該合成石英玻璃基板,在進行耐久試驗之前及之後,即使對溝槽之底部的中央施加50N荷重而將約20MNm-2的應力施加於底部,50片基板全部都未發生溝槽的底面之破壞。 [實施例4] 作為原料基板,是準備將端面及表背面藉由研磨而予以鏡面化之大小為200mm×400mm、厚度10mm的合成石英玻璃基板C。將該合成石英玻璃基板,使用加工中心機、具有鑽石磨粒的磨石,加工成在基板背面的兩端部具有段差的基板;該段差之深度6.95mm、寬度19.99mm、長度200mm,在側面和底面之間具有曲率半徑2.0mm之曲面第2倒角部,在側面和背面之間具有寬度0.5mm的第1倒角部,在底面和基板的端面之間具有寬度0.5mm的第3倒角部。 接著,將合成石英玻璃基板固定於基板保持台,使用以1,000rpm旋轉之直徑30mm 、高度30mm的羊毛拋光氈,以2,000Pa按壓於段差的底面、且以2,000Pa按壓於其側面,讓基板保持台以200mm/min往復移動5次,藉此將兩邊的段差予以鏡面化。研磨後,合成石英玻璃基板之段差深度為7mm,寬度為20mm,曲面第2倒角部的曲率半徑為2.1mm,第1及第3倒角部的寬度為0.6mm。 在此,鏡面化後之合成石英玻璃基板C的平行度、表背面的平坦度、表背面及側面的面粗糙度Ra整理如下。 此外,形成於上述合成石英玻璃基板C的背面之段差的鏡面研磨前之兩底面的平行度、平坦度、面粗糙度Ra、及側壁面、曲面第2倒角部及第1,第3倒角部的面粗糙度整理如下。 鏡面研磨後之段差的兩底面之平行度、平坦度、面粗糙度Ra、及側壁面、曲面第2倒角部及第1,第3倒角部的面粗糙度整理如下。 製作10片合成石英玻璃基板的結果,段差深度為7±0.01mm,寬度為20±0.01mm。 對於該合成石英玻璃基板,藉由使用高亮度燈進行目視觀察,確認未發生龜裂,對於段差之自由前端緣部的中央部進行5,000次施加20N荷重、返回0之循環的結果,10片基板全部都未發生溝槽之底面的破壞。 此外,對於該合成石英玻璃基板,在進行耐久試驗之前及之後,即使對段差底面之與兩端的端面平行之邊的中央施加50N荷重而將約17MNm-2的應力施加於底部,10片基板全部都未發生段差的底面之破壞。 [比較例1] 作為原料基板,是準備將端面及表背面藉由研磨而予以鏡面化之大小為100mm×100mm、厚度6.35mm的合成石英玻璃基板A。在該合成石英玻璃基板之背面的中心,使用加工中心機、具有鑽石磨粒之磨石,加工出深度5.32mm、直徑69.98mm 之圓形未貫通孔。 接著,將合成石英玻璃基板固定於基板保持台,使用以1,000rpm旋轉之直徑35mm 、高度30mm的羊毛拋光氈,以3,500Pa按壓於未貫通孔的底面、且以2,000Pa按壓於其側面,讓基板保持台以10rpm旋轉而進行60分鐘的研磨,使其鏡面化。研磨後,合成石英玻璃基板之擴孔的深度為5.35mm,剩餘厚度為1.00mm,直徑為70mm 。 對於未貫通孔之側面和背面之間使用顯微鏡觀察的結果,在未貫通孔的整個周圍都可觀察到最大寬度0.2mm之微細缺口(碎屑)。 在此,鏡面化後之合成石英玻璃基板A的平行度、表背面的平坦度、表背面及側面的面粗糙度Ra整理如下。 又平坦度、平行度的測定是使用Zygo公司製的Zygo Mark IVxp來進行,面粗糙度的測定是使用原子力顯微鏡。 此外,形成於上述合成石英玻璃基板A的背面之未貫通孔的鏡面研磨前之底面的平行度、平坦度、面粗糙度Ra、及周壁面的面粗糙度整理如下。 又關於平坦度、平行度的測定,由於無法使用Zygo Mark IVxp進行測定,而使用微測計來測定。此外,面粗糙度是使用原子力顯微鏡來測定。 鏡面研磨後之未貫通孔的底面之平行度、平坦度、面粗糙度Ra、及周壁面的面粗糙度整理如下。 又平坦度、平行度的測定是使用Zygo Mark IVxp來進行,面粗糙度是使用原子力顯微鏡來測定。 此外,以與上述相同的條件,製作出50片將同樣的未貫通孔實施鏡面研磨之同樣的合成石英玻璃基板,結果未貫通孔的深度為5.35±0.01mm,直徑為70±0.01mm 。 對於該合成石英玻璃基板,使用高亮度燈進行目視觀察的結果,50片中有3片發現其大小可目視的龜裂。又50片基板全部都在未貫通孔之側面和底面之間,發現鏡面化不足所造成之研磨痕跡。接著進行50,000次將未貫通孔減壓至-15kPa、返回大氣壓之循環而進行耐久試驗的結果,50片中有17片在減壓次數100次左右發生未貫通孔之底面的破壞。 此外,對於未發生破壞之33片合成石英玻璃基板,將未貫通孔減壓至-50kPa而將約46MNm-2的應力施加於底部的結果,33片基板全部都發生未貫通孔的底面之破壞。 1‧‧‧基板 1a‧‧‧基板表面 1b‧‧‧基板背面 2‧‧‧未貫通孔 3‧‧‧溝槽 3a、3b‧‧‧側壁 4‧‧‧段差 5‧‧‧第1倒角部 6‧‧‧第3倒角部 7‧‧‧曲面第2倒角部 10‧‧‧研磨工具 11‧‧‧活塞 12‧‧‧旋轉軸 13‧‧‧研磨加工部 第1圖係顯示本發明之具有未貫通孔的合成石英玻璃基板之一例之立體圖。 第2圖係第1圖的例子之剖面圖。 第3圖係顯示本發明之具有未貫通孔的基板之其他例的立體圖。 第4圖係顯示本發明之具有溝槽的合成石英玻璃基板一例之立體圖。 第5圖係第4圖的例子之剖面圖。 第6圖係顯示本發明之具有段差的合成石英玻璃基板一例之立體圖。 第7圖係第6圖的例子之剖面圖。 第8圖係顯示本發明之具有段差的基板之其他例的立體圖。 第9圖係顯示本發明之具有段差的基板之另一例的立體圖。 第10圖係顯示本發明之具有段差的基板之又另一例的立體圖。 第11圖係顯示旋轉研磨工具的一例之概略前視圖。 1‧‧‧基板 1a‧‧‧基板表面 1b‧‧‧基板背面 2‧‧‧未貫通孔 5‧‧‧第1倒角部 7‧‧‧曲面第2倒角部
权利要求:
Claims (12) [1] 一種半導體用玻璃基板,係在半導體用玻璃基板之至少一方的面具有未貫通孔、溝槽或段差,在未貫通孔、溝槽或段差之側面和基板之具有未貫通孔、溝槽或段差的面之間存在第1倒角部,上述未貫通孔、溝槽或段差的側面及底面為鏡面且上述第1倒角部為鏡面。 [2] 如申請專利範圍第1項所述之半導體用玻璃基板,其中,在前述未貫通孔、溝槽或段差之側面和底面之間存在曲率半徑0.1~5.0mm之曲面第2倒角部,該曲面第2倒角部為鏡面。 [3] 如申請專利範圍第1或2項所述之半導體用玻璃基板,其中,在前述段差之底面和基板的端面之間存在第3倒角部,該第3倒角部為鏡面。 [4] 如申請專利範圍第1或2項所述之半導體用玻璃基板,其中,前述未貫通孔、溝槽或段差之側面、底面、前述倒角部的面粗糙度(Ra)為1nm以下。 [5] 如申請專利範圍第1或2項所述之半導體用玻璃基板,其中,前述未貫通孔、溝槽或段差之底部的強度為20MPa以上。 [6] 如申請專利範圍第1或2項所述之半導體用玻璃基板,其中,前述未貫通孔、溝槽或段差之底面的平坦度為0.01~40μm。 [7] 如申請專利範圍第1或2項所述之半導體用玻璃基板,其中,前述未貫通孔、溝槽或段差之底面的平行度為100μm以下。 [8] 一種半導體用玻璃基板之製造方法,係具備磨削步驟及鏡面加工步驟,該磨削步驟,是在半導體用合成石英玻璃基板之至少一方的面形成未貫通孔、溝槽或段差,且形成第1倒角部、曲面第2倒角部及第3倒角部當中之至少任一倒角部,該第1倒角部,是形成在未貫通孔、溝槽或段差之側面和基板之具有未貫通孔、溝槽或段差的面之間,該曲面第2倒角部,是形成在未貫通孔、溝槽或段差之側面和底面之間且曲率半徑為0.1~5.0mm,該第3倒角部是形成在段差之底面和基板的端面之間;該鏡面加工步驟,是讓旋轉研磨工具之楊氏模數為7GPa以下的構件所構成的研磨加工部,以個別獨立之一定壓力接觸所形成之未貫通孔、溝槽或段差的側面及底面以及所形成之倒角部,藉此將側面、底面及倒角部之磨削面實施鏡面加工。 [9] 如申請專利範圍第8項所述之半導體用玻璃基板之製造方法,其中,鏡面加工步驟,是讓旋轉研磨工具之研磨加工部以1~1,000,000Pa的壓力接觸未貫通孔、溝槽或段差及所形成的倒角部而實施鏡面加工。 [10] 如申請專利範圍第8或9項所述之半導體用玻璃基板之製造方法,其中,鏡面加工步驟,是讓旋轉研磨工具之研磨加工部以個別獨立的壓力同時接觸未貫通孔、溝槽或段差之底面及側面以及所形成的倒角部,藉此實施鏡面加工。 [11] 如申請專利範圍第8或9項所述之半導體用玻璃基板之製造方法,其中,鏡面加工步驟,是以順沿基板之未貫通孔、溝槽或段差及所形成之倒角部的形狀的方式讓旋轉研磨工具和基板進行相對移動,藉此實施鏡面加工。 [12] 如申請專利範圍第11項所述之半導體用玻璃基板之製造方法,其中,鏡面加工步驟,是以順沿基板之未貫通孔、溝槽或段差及所形成之倒角部的形狀的方式讓旋轉研磨工具公轉或讓基板保持台旋轉,藉此實施鏡面加工。
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引用文献:
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