[发明专利]合成石英玻璃衬底的制造

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过使用包含氧化锆的抛光浆料的镜面精抛光来制造合成石英玻璃衬底的方法。

背景技术

代表合成石英玻璃衬底的品质的因素包括缺陷尺寸、缺陷密度、平整度、表面粗糙度(RMS或均方根)、材料的光化学稳定性和表面化学稳定性。随着当前进一步趋向IC的微型化的趋势，对衬底上的缺陷品质的要求变得更苛刻。因此，努力改善合成石英玻璃衬底的制造方法。事实上，已经引入RMS和缺陷品质的改进。抛光工艺通常包括如下步骤：将衬底打磨成粗糙表面，预抛光粗糙表面至镜面光洁度，和精密抛光。预抛光步骤通常使用如专利文献1中公开的氧化铈基抛光浆料。随后的精密抛光步骤一般通过浮动抛光技术进行。专利文献2公开了使用包含氧化锆或氧化铝细晶粒的抛光浆料的浮动抛光技术。

然而，由于铈的价格上涨，专利文献1的氧化铈基抛光浆料是不经济的。急需寻求替代品。另一方面，使用氧化锆或氧化铝的专利文献2的方法具有生产效率低的缺点，因为需要长时间来将所打磨的粗糙表面衬底抛光到镜面光洁度。

引用列表

专利文献1∶JP-AS64-40267

专利文献2∶JP-A2004-291209

发明内容

本发明的目的是提供一种通过使用包含氧化锆的抛光浆料将所打磨的衬底抛光至镜面光洁度以制造合成石英玻璃衬底的方法，抛光步骤具有节省费用的优点。

发明人发现了特定晶系的氧化锆(ZrO₂)，其可在合成石英玻璃衬底的制造过程中用于预抛光步骤。

本发明提供合成石英玻璃衬底的制造方法，包括使用含有四方或立方氧化锆的抛光浆料将起始合成石英玻璃衬底的粗糙表面抛光至镜面光洁度的步骤。

在一个优选实施方案中，已经使用碱土氧化物或稀土氧化物使四方或立方氧化锆结构化(structured)和稳定化。碱土氧化物一般是氧化镁或氧化钙，稀土氧化物一般是氧化钇或氧化钪。

优选地，起始玻璃衬底的粗糙表面具有0.05至0.50μm的表面粗糙度(RMS)，并且得到的玻璃衬底的镜面精加工表面具有最多30nm的表面粗糙度(RMS)。更优选地，氧化锆具有0.3至10.0μm的平均粒径。

本发明的有益效果

当将合成石英玻璃衬底抛光至镜面光洁度时，将氧化锆用作成本上升的氧化铈的替代物，从而在不降低抛光品质的情况下节省成本。现在可以将认为除精密抛光过程以外难以使用的氧化锆用于预抛光步骤。

具体实施方式

根据本发明的方法，通过用抛光桨料将起始合成石英玻璃衬底的粗糙表面抛光至镜面光洁度的步骤制造合成石英玻璃衬底。抛光浆料包含四方或立方(晶系)氧化锆。

通过用稳定剂例如碱土氧化物或稀土氧化物掺杂单斜的氧化锆以将晶体结构转化为四方或立方晶系来获得在本文中使用的氧化锆(或锆氧化物)，将所述四方或立方晶系稳定化以抑制重排为单斜晶系。在高温区，纯氧化锆(ZrO₂)经历从单斜晶系(低温相)至四方或立方晶系(高温相)的晶体结构的重排，由此其体积改变(约7％)。然后，当伴随着温度变化的体积变化重复时，晶体结构被破坏。与此不同，通过掺杂稳定剂而结构化的四方或立方氧化锆是稳定的，因为其晶体结构的重排得到了抑制。

在本文中使用的四方或立方氧化锆可以通过任何已知的方法制备。例如，在高温熔融炉中热处理原矿石如硅酸锆(ZrSi0₄)。该脱硅处理产生了单斜氧化锆。在高温熔融炉中，其与碱土氧化物或稀土氧化物反应，然后进行研磨并筛分，产生四方或立方氧化锆晶粒。加入的碱土氧化物或稀土氧化物的量优选为1至20重量份，更优选为1至10重量份，基于每100重量份的单斜氧化锆。如果将具有四方或立方晶体结构的氧化锆在整个产品中的比例称为″稳定性百分比″，那么在本发明的实践中优选使用具有稳定性百分比为70至100％，更优选90至100％，更加优选95至100％的氧化锆产品。

碱土氧化物的例子包括氧化镁和氧化钙。稀土氧化物的例子包含氧化钇和氧化钪。