[发明专利]用于制造电子级合成石英玻璃衬底的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造具有凹槽、沟道或台阶的电子级合成石英玻璃衬底的方法，更特别地涉及一种用于制造用在半导体相关电子材料的先进应用中的合成石英玻璃衬底的方法，通常作为光掩模、曝光工具部件、标线片(reticle)和纳米压印模板。

背景技术

根据衬底上缺陷的尺寸和数量、平坦度、表面粗糙度、材料的光化学稳定性以及表面化学稳定性评价合成石英玻璃衬底的品质。设计规则更高精度的倾向对这些要素提出了更加严格的需求。

用在微电子器件以及液晶显示器的制造中的光掩模衬底必须具有高精度的形状或轮廓。如果衬底具有差的形状精度或一定程度的畸变，则通过该掩模的曝光必然伴有硅晶片上的焦点移动从而使图案均匀性劣化，不能形成精细的特征图案。在使用193nm波长的ArF激光光源(其是当前主流的微电子光刻)进行的光刻中，和在使用软x射线波长范围内的13.5nm波长光源进行的EUV光刻(作为下一代光刻而正在开发的)中，需要用于光掩模和反射掩模的玻璃衬底具有高水平的形貌因素，包括平坦度、平行度和外形公差(关于平坦度，见JP-A2008-103512)。同样适用于在TFT液晶面板阵列侧上的光掩模衬底和用于滤色器的光掩模衬底。

已经对纳米压印光刻(NIL)进行了研究工作，与常规曝光工艺相比，其是低成本、简单、高分辨率的工艺。NIL也需要具有高形状精度的衬底作为压印模板。NIL是一种将纳米结构图案压印到树脂用于图案转印的技术。要转印的图案的分辨率取决于在模板上的纳米结构的分辨率。然后，需要在其上形成精细特征图案的衬底具有高形状精度(见JP-A H03-54569)。

除此之外，待组装到曝光工具和用于制造微电子和显示部件的工艺中的各种其它装置中的合成石英玻璃部件也要求具有高纯度和精度。

引用列表

专利文献1：JP-A 2008-103512

专利文献2：JP-A H03-54569

专利文献3：JP-A 2009-536591

发明内容

本发明的目的是提供一种用于制造电子级合成石英玻璃衬底的方法，该衬底具有以相对简单的方式具有底和侧表面的凹槽、沟道或台阶，其中凹槽、沟道或台阶的底和侧表面是镜面精抛光的，且以高精度一致地控制形状因素，该形状因素包括尺寸、底壁厚度和平行度，使得衬底在凹槽、沟道或台阶处可具有高强度。

本发明人已经发现上述问题可通过以下方式解决：机加工合成石英玻璃衬底以在其中形成凹槽、沟道或台阶，和通过旋转抛光工具抛光凹槽、沟道或台阶的底和侧表面至镜面光洁度，同时在独立的恒定压力下保持该工具与底和侧表面接触。该抛光步骤对于去除由机加工造成的残余应力或残余应变是有效的。由于将凹槽、沟道或台阶的底和侧表面抛光至镜面光洁度，即使当将重复性载荷和因此相当大的应力施加于上述底和侧表面时，凹槽、沟道或台阶也抗断裂。

假设衬底具有一对前后主表面，且形成在至少一个表面中的凹槽、沟道或台阶具有底和侧表面或壁。当使用具有凹槽、沟道或台阶的衬底时，将光掩模或纳米压印操作过程施用于前表面。在形成于衬底一个表面中的凹槽、沟道或台阶的底表面和衬底另一个表面之间的距离(也称作底壁厚度)可以在从0.05至80mm，更优选0.05至11mm的范围内，并且对应于5至50％，更优选10至30％的衬底厚度。希望底壁厚度具有该范围内的低值。在现有技术中，由于难以镜面精抛光凹槽、沟道或台阶，因此不对这样的凹槽、沟道或台阶进行镜面精抛光，或者以机加状态使用该衬底。但是，机加工状态的凹槽、沟道或台阶的状态导致了当向其施加重复载荷时衬底可相对容易断裂的问题。因此，在现有技术中，在衬底前表面和凹槽或沟道的底表面之间的距离或者衬底后表面和台阶底表面之间的距离相对较长(即底壁相对较厚)。

很意外，通过将凹槽、沟道或台阶的底和侧表面抛光到镜面光洁度增加了凹槽、沟道或台阶限定部分的强度。甚至当衬底前或后表面与凹槽、沟道或台阶的底表面之间的距离相对较短(即底壁相对较薄)时，在重复施加相当大的载荷的情况下衬底也完全抵抗断裂，也就是耐受相当大的应力。

本发明提供了一种用于制造具有前和后表面的电子级合成石英玻璃衬底的方法，包括步骤：

机加工合成石英玻璃衬底的至少一个表面以形成具有底和侧表面的凹槽、沟道或台阶，和

通过旋转抛光工具的加工部将凹槽、沟道或台阶的底和侧表面抛光至镜面光洁度，同时在独立的恒定压力下保持加工部与底和侧表面接触。