專利名稱：合成石英玻璃襯底及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適于用作光掩模的合成石英玻璃襯底及其制備方法，更特別涉及一種其表面具有高平整度、低缺陷密度和最小表面粗糙度的合成石英玻璃襯底，該合成石英玻璃襯底適合于用在EUV光刻和納米壓印技術(shù)的先進(jìn)應(yīng)用中。
背景技術(shù)：
光刻法使用波長非常短的輻射，例如軟X射線在犧牲焦深的情況下制備可寫入的精細(xì)圖像。對于印刷細(xì)致精確的圖案，反射掩模要求襯底滿足全部的表面參數(shù)，包括高平整度、低缺陷密度和最小表面粗糙度。預(yù)期使用一種具有高平整度的合成石英玻璃襯底作為掩膜襯底，以允許現(xiàn)有光刻法仍使用ArF準(zhǔn)分子激光器(波長193nm)直至轉(zhuǎn)換成超紫外線光刻(EUVL)?，F(xiàn)在，襯底實現(xiàn)了為適應(yīng)EUVL等的精細(xì)圖案所必需的高平整度。具體地說，要求其在襯底表面上142mm2的中心區(qū)域之內(nèi)具有最多50nm的平整度。已經(jīng)提出了幾種滿足要求的襯底。例如，JP-A 2007487737公開了一種通過局部處理得到的高平整度和高平滑度的襯底，例如通過氣體團(tuán)離子束刻蝕和精拋光。JP-A2004-291209公開了一種通過由等離子刻蝕和隨后的無接觸拋光進(jìn)行局部機(jī)加工來生產(chǎn)高平整度和低缺陷的襯底的方法。然而，上述方法在裝置尺寸和生產(chǎn)流程方面對修平襯底是不方便的，最終在生產(chǎn)成本和時間方面的增加是突出的問題。例如，氣體團(tuán)離子束刻蝕需要在加工起始之前產(chǎn)生真空環(huán)境的耗費時間的步驟，而且無接觸拋光例如浮動拋光是不利的，這是由于因拋光速率低而需要較長的拋光和處理時間。大規(guī)模的裝置與操作開支需要更大的資金投資，包括為加工所需的昂貴的氣體通過襯底生產(chǎn)成本反映出來，使得襯底可能變得更昂貴。玻璃襯底價格的增加對于供需雙方而言都是不利的。W02004083961描述了一種襯底，其中在主表面和斜面之間的界面處從基準(zhǔn)面的最高高度以及形狀是指定的，使得在真空卡緊時襯底在平整度方面可有所改進(jìn)。然而如專利文獻(xiàn)所述，襯底最多具有0. 2μπι的平整度?？紤]到當(dāng)襯底通過抽吸卡緊安裝在步進(jìn)機(jī)之上時的形變，將襯底設(shè)計成周邊部分是平坦的或向外傾斜的。然而，采用這個區(qū)域設(shè)置時，平整度控制是困難的，因為周邊部分的形變在有效范圍之內(nèi)對平整度的影響小。因此，這種方案對于高平整度襯底能力不足，例如EUVL的襯底苛刻地要求襯底表面的平整度。即使制備的高平整度襯底不僅適合ArF準(zhǔn)分子激光光刻法而且適合EUVL，在襯底通過抽吸卡緊安裝在步進(jìn)機(jī)上時也會破壞平整度。需要這樣一種玻璃襯底，其形狀考慮到了通過抽吸卡緊引起的襯底形變。為了符合EUV光刻，當(dāng)襯底通過抽吸卡緊安裝在步進(jìn)機(jī)上時，在有效范圍內(nèi)襯底必須滿足最多50nm的平整度。引用文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 JP-A 2007-287737 (W0 2007119860)專利文獻(xiàn)2 JP-A 2004-291209 (US 20040192171，DE 10 2004 014953)專利文獻(xiàn)3 :W0 200408396
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供其表面具有高平整度，低缺陷密度和最小表面粗糙度且適于用作光掩模的合成石英玻璃襯底，及其制備方法。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，其主表面被分成3個區(qū)域，其中每個區(qū)域的形狀是指定的6平方英寸的襯底，當(dāng)通過抽吸卡緊安裝在步進(jìn)機(jī)上時在控制襯底表面的平整度方面是有用的。因此，本發(fā)明提供一種合成石英玻璃襯底，其具有6平方英寸的主表面，該主表面包括148mm2的中央表面區(qū)域，該148mm2的中央表面區(qū)域包括132mm2的中央表面區(qū)域，從 132mm2中央表面區(qū)域的周邊延伸到主表面周邊的表面區(qū)域是傾斜的，其中132mm2的中央表面區(qū)域具有最多50nm的平整度，并且148mm2的中央表面區(qū)域的框架區(qū)域除132mm2的中央表面區(qū)域外具有最多150nm的平整度。在一個優(yōu)選實施方案中，132mm2的中央表面區(qū)域具有平均的平面，并且框架區(qū)域具有平均的平面，132mm2的中央表面區(qū)域的平均的平面比框架區(qū)域的平均的平面高IOOnm 或更少。在一個優(yōu)選實施方案中，當(dāng)玻璃襯底通過在從主表面周邊向內(nèi)延伸2mm到5mm的 3mm區(qū)域處的抽吸卡緊安裝在步進(jìn)機(jī)上時，襯底在142mm2的中央表面區(qū)域上表現(xiàn)出最多 50nm的平整度。在一個優(yōu)選實施方案中，玻璃襯底在6平方英寸的區(qū)域上具有最多0. IOnm的表面粗糙度(冊幻。在進(jìn)一步的優(yōu)選實施方案中，玻璃襯底在6平方英寸的區(qū)域上沒有突起缺陷、凹進(jìn)缺陷和條紋瑕疵。通常襯底由摻雜二氧化鈦的石英玻璃制成。合成石英玻璃襯底一般用于形成光掩模。在另一方面，本發(fā)明提供一種制備合成石英玻璃襯底的方法，包括以下步驟將合成石英玻璃襯底的表面粗拋光，測量經(jīng)拋光的襯底表面的平整度，按照測量的平整度部分地拋光襯底表面，和將經(jīng)部分拋光的襯底表面精拋光。發(fā)明的有益效果本發(fā)明的合成石英玻璃襯底可在光刻法中用作光掩模以寫入更精細(xì)的圖像，因為其滿足襯底表面具有高平整度、低缺陷密度和最小粗糙度的要求。當(dāng)襯底通過抽吸卡緊安裝在步進(jìn)機(jī)上時，平整度在襯底表面的有效范圍之內(nèi)符合EUVL工藝的要求。附圖的簡要說明

圖1是本發(fā)明的合成石英玻璃襯底的平面圖，顯示了襯底表面的3個區(qū)域。圖2是合成石英玻璃襯底的放大橫截面視圖。圖3示意說明了通過抽吸卡緊安裝在步進(jìn)機(jī)上的合成石英玻璃襯底。圖4是玻璃襯底的示意橫截面圖，說明平整度和平行度。
具體實施方案例如，在此使用的術(shù)語“132mm2的區(qū)域”指132mmX 132mm的正方形區(qū)域。將所有正方形區(qū)域定義為與襯底的正方形主表面的具有共同中心。本發(fā)明的合成石英玻璃襯底用作光掩模以通過利用ArF準(zhǔn)分子激光器光源的光刻法和利用寫入更精細(xì)圖像的EUV光的光刻法制造半導(dǎo)體設(shè)備。關(guān)于尺寸，用作常規(guī)的光掩模的6平方英寸襯底是期望的。具體地說，正方形形狀的152mm X 152mm X 6. 35mm的6025 襯底的厚度是相當(dāng)?shù)摹⒖紙D1和2，說明了 6英寸(152mm)見方的合成石英玻璃襯底1，其具有主或正表面(圖2中的上表面)，其可分成3個區(qū)域A、B和C，更具體分成4個區(qū)域A、B°、B1和C。 區(qū)域A是132mm2的中央表面區(qū)域。區(qū)域B，也稱為“框架區(qū)域”，是限定在132mm2中央表面區(qū)域A的周邊和148mm2中央表面區(qū)域的周邊之間的區(qū)域，且從區(qū)域A的周邊向著區(qū)域C傾斜。區(qū)域C，也稱為“最外面的區(qū)域”，是限定在148mm2中央表面區(qū)域的周邊和襯底主表面的周邊之間的區(qū)域。區(qū)域C的周邊或外緣可以倒角。區(qū)域B可進(jìn)一步分成兩個區(qū)域，區(qū)域妒限定在132mm2的中央表面區(qū)域A的周邊和142mm2的中央表面區(qū)域的周邊之間，并且區(qū)域B1 限定在142mm2中央表面區(qū)域的周邊和148mm2中央表面區(qū)域的周邊之間。如圖3所示，當(dāng)襯底安裝在步進(jìn)機(jī)架上時，使從主表面的周邊向內(nèi)延伸2mm到5mm 的區(qū)域B1進(jìn)行抽吸卡緊。襯底如此安裝時，區(qū)域A+B°在進(jìn)行光刻法工藝時提供了有效面積。根據(jù)本發(fā)明，132mm2的中央表面區(qū)域A具有最多50nm的平整度，優(yōu)選最多40nm， 更優(yōu)選最多30nm。要求該區(qū)域A在抽吸卡緊之前具有高平整度，因為當(dāng)襯底通過抽吸卡緊安裝在步進(jìn)機(jī)上時，該區(qū)域僅經(jīng)受卡緊力造成的最小的變形。該平整度是通過EUVL或類似的光刻法寫入精細(xì)圖像所需的最小平整度。平整度的下限并不重要，可以是Onm，但一般是至少5nm。襯底表面的平整度表示襯底表面的翹曲度。如果任意平面由襯底主表面通過最小二乘法計算為焦平面，平整度是由在焦平面之上的襯底表面最高位置和低于焦平面的襯底表面最低位置之間的高度差絕對值算出的。從測量精度的觀點看，測定表面平整度的方法期望根據(jù)如下原理用光學(xué)干涉的方式當(dāng)將相干光一般是激光射引向襯底表面和由此反射時，以反射光的相位移形式觀察到襯底表面的高度差。例如可以通過光學(xué)分析系統(tǒng)UltraFlat%200 (Corning Tropel Corp.)來測量平整度。圖4是襯底1的示意橫截面視圖用于說明平整度和平行度。如果由襯底表面11 計算的最小正方形平面12用作基準(zhǔn)面，平整度是在襯底表面11的突起部分與基準(zhǔn)面12之間的距離的最大值(絕對值)“a”和在襯底表面11的凹進(jìn)部分與基準(zhǔn)面12之間的距離的最小值(絕對值)“b”之和。平行度是前后表面之間距離的最大值“C”和最小值“d”之間的差值。這樣具有高平整度的襯底是無價值的，除非其在襯底通過抽吸卡緊安裝在步進(jìn)機(jī)上的實際圖象寫入環(huán)境下保持高平整度。因而，在此規(guī)定框架區(qū)域2或區(qū)域B(通過從 148mm2的中央表面區(qū)域減去132mm2的中央表面區(qū)域A得到的)的平整度以使當(dāng)通過抽吸卡緊安裝在步進(jìn)機(jī)上時襯底可顯示出高平整度?？紤]到通過抽吸卡緊導(dǎo)致的變化，規(guī)定框架區(qū)域2或區(qū)域B具有最多150nm的平整度，優(yōu)選最多120nm，使得襯底的中央?yún)^(qū)域可保持或改善平整度?？蚣軈^(qū)域2的平整度下限通常是至少30nm，一般是至少50nm。如圖3所示，襯底1通過與框架區(qū)域2或區(qū)域B的區(qū)域Bl接觸的抽吸卡盤22安裝在步進(jìn)機(jī)架21上。為了在抽吸卡緊之后使襯底表面為高度平整，從132mm2的中央表面區(qū)域A的周邊向著主表面的周邊延伸的周圍區(qū)域必須是傾斜的。然而，最外面的區(qū)域(或區(qū)域C)不會影響襯底表面的中央?yún)^(qū)域，即使當(dāng)區(qū)域受抽吸卡緊的作用時。最外面的區(qū)域可以是任何形狀。優(yōu)選如此確定傾斜度使得132mm2的中央表面區(qū)域A的最小正方形平面比框架區(qū)域2 (或區(qū)域B)的最小正方形平面高最多IOOnm的距離，更優(yōu)選50nm至lOOnm，甚至更優(yōu)選 50nm 至 80nm。當(dāng)考慮到襯底通過抽吸卡緊安裝在步進(jìn)機(jī)上使襯底表面的平整度發(fā)生量的變化時，不希望傾斜延伸至主表面周邊的框架區(qū)域2(或區(qū)域B)傾斜太多。即，如果框架區(qū)域 2 (或區(qū)域B)的位置比132mm2的中央表面區(qū)域A低得多，襯底難以表現(xiàn)出在EUVL的有效范圍的142mm2的中央表面區(qū)域(區(qū)域A+B°)上的最多50nm的平整度。在132mm2的中央表面區(qū)域A中，通過抽吸卡緊將襯底安裝在步進(jìn)機(jī)上時對襯底表面的平整度的影響程度與外周邊部分相比較是極低的。因此，132mm2的中央表面區(qū)域A優(yōu)選具有最多50nm的平整度，更優(yōu)選最多40nm，甚至更優(yōu)選最多30nm，如上所述。本發(fā)明的合成石英玻璃襯底設(shè)計成適合于光刻的EUV世代。在現(xiàn)有技術(shù)中已知， 就6025襯底來說，EUVL的有效范圍是142mm2的中央表面區(qū)域(區(qū)域A+B°)，例如其具有最多50nm的平整度。為滿足此條件，將本發(fā)明的合成石英玻璃襯底設(shè)計成142mm2的中央表面區(qū)域(區(qū)域A+B°)在襯底通過抽吸卡緊安裝在步進(jìn)機(jī)上時可具有最多50nm的平整度。然而，在實踐中優(yōu)選142mm2的中央表面區(qū)域具有最多40nm的平整度，更優(yōu)選142mm2的中央表面區(qū)域具有最多30nm的平整度。襯底的后表面使得當(dāng)襯底安裝在步進(jìn)機(jī)上時可以假設(shè)平面盡可能地接近。后表面具有的平整度在進(jìn)行光刻法時可對正表面沒有影響。具體地說，如此設(shè)計后表面使得 142mm2的中央表面區(qū)域在抽吸卡緊時可具有最多500nm的平整度。然而，在進(jìn)行EUVL時，后表面像正表面一樣設(shè)計，使得在安裝于步進(jìn)機(jī)上時142mm2的中央表面區(qū)域可具有最多50nm 的平整度。本發(fā)明的合成石英玻璃襯底優(yōu)選具有最多5μπι的平行度，更優(yōu)選最多4μπι，甚至更優(yōu)選最多3 μ m,以用于使襯底在安裝于步進(jìn)機(jī)上時的偏差最小化。合成石英玻璃襯底優(yōu)選具有最多0. IOnm的表面粗糙度(以RMS計)，更優(yōu)選最多0.08nm。如果使用具有高表面粗糙度(冊幻的襯底進(jìn)行光刻法，表面粗糙度對精細(xì)圖像的寫入的尺寸和準(zhǔn)確度具有影響。為了適合于EUVL，襯底必須具有比ArF或KrF光刻法要求的表面粗糙度更低的表面粗糙度。盡管不重要，但表面粗糙度(RMA)的下限通常是至少 0. 05nmo優(yōu)選地，合成石英玻璃襯底在6平方英寸中沒有幾十納米至約500nm長且?guī)准{米至幾十納米高的突起缺陷，幾十納米至約500nm長且?guī)准{米至約IOOnm深的凹進(jìn)缺陷，和1 至5nm深且1微米至幾十微米長的薄的條紋瑕疵。如果這些缺陷存在于襯底表面上，當(dāng)通過光刻法寫入圖像時缺陷會一起轉(zhuǎn)移，妨礙精細(xì)圖像寫入。這些缺陷可通過后面所述的拋光步驟除去。當(dāng)襯底用于EUVL時，襯底的材料以及襯底表面的平整度、缺陷密度和粗糙度都是規(guī)定的。襯底優(yōu)選由摻雜TiA濃度為5至12重量％的石英玻璃制成，以便減少熱膨脹系數(shù)。
玻璃襯底可用作與半導(dǎo)體相關(guān)的電子材料和有利地用于形成光掩模?？赏ㄟ^包括如下步驟的方法來制備玻璃襯底將合成石英玻璃襯底粗拋光，測量拋光襯底的平整度，按照平整度測得結(jié)果將襯底部分拋光，和將經(jīng)部分拋光的襯底精拋光。在成型合成石英玻璃錠，退火，切割，倒角和研磨的步驟之后，通過粗拋光襯底表面來將玻璃襯底進(jìn)行鏡面精加工。隨后測量玻璃襯底的平整度。通常，已經(jīng)粗拋光以成形為期望的襯底形狀的襯底在其表面上具有0. 3至1. 0 μ m的平整度。合成石英玻璃襯底通過使用小型旋轉(zhuǎn)機(jī)加工工具的部分拋光技術(shù)成形為期望的形狀。在襯底表面的每個位置處的去除量(待拋光去除)根據(jù)襯底表面的形貌測量數(shù)據(jù)確定，并向著預(yù)設(shè)的目標(biāo)形狀進(jìn)行部分拋光。去除的量可通過工具的移動速度來控制。具體地說，當(dāng)期望較大的去除量時，減緩經(jīng)過襯底表面的工具的移動速度。因為隨著接近目標(biāo)形狀去除量逐漸變小，所以經(jīng)過襯底表面的工具的移動速度加速。這樣，待拋光掉的材料去除量是受控的。用于部分拋光的機(jī)加工部件可以是類似Leutor工具的旋轉(zhuǎn)研磨工具。從減輕拋光對玻璃的損害的觀點出發(fā)，與玻璃接觸的旋轉(zhuǎn)研磨工具的材料可選自具有50至75的A 級硬度(JIS K6253)的聚氨酯、重縮氈(felt buff)、橡膠和鈰墊，然而不將這種材料限于此，只要可以研磨玻璃表面即可。旋轉(zhuǎn)工具機(jī)加工部件的形狀可以是圓形、環(huán)形、圓柱形、炮彈形、盤形或鼓形。在部分拋光之后，襯底表面優(yōu)選具有0. 01至0. 50 μ m，更優(yōu)選0. 01至0. 30 μ m的
平整度。襯底可具有凸的、凹的或其它形狀(或形貌)，取決于最終精拋光條件和期望的規(guī)格。部分拋光之后，使襯底經(jīng)受精拋光。通過常規(guī)的單片型拋光機(jī)進(jìn)行分批拋光以消除或改善直到部分拋光步驟所引入的缺陷和表面粗糙度。拋光布優(yōu)選是絨面革。優(yōu)選地將拋光速率選擇為相對低，以保證中等拋光，使得由部分拋光所形成的形狀不會迅速地過渡成最終的目標(biāo)形狀。對于精拋光，可使用顆粒尺寸為30至150nm、更優(yōu)選30至IOOnm的膠態(tài)氧化硅水分散液作為磨料漿。對于這樣得到的合成石英玻璃襯底，可取決于部分拋光所形成的形狀確定精拋光之后的形狀。即，最終襯底的表面形狀或形貌可根據(jù)部分拋光所形成的形狀而控制。在單片型拋光的情況下，精拋光的去除量優(yōu)選為4至8μπι。如此確定去除量以有效地消除在部分拋光步驟過程中引入的加工損傷，在該步驟中工具直接接觸石英玻璃襯底的表面。測量由精拋光獲得的襯底的表面平整度。根據(jù)測量數(shù)據(jù)，控制將襯底在安裝步進(jìn)機(jī)上的卡緊力，從而控制安裝在步進(jìn)機(jī)上時的襯底平整度。
具體實施例方式以說明而不是限制的方式給出本發(fā)明的實施例。實施例1將合成石英玻璃錠切割成6平方英寸的玻璃襯底原料，將其通過行星運動的雙面研磨機(jī)研磨，然后通過行星運動的雙面拋光機(jī)粗拋光，產(chǎn)生起始襯底。起始襯底在6平方CN 102436136 A
說明書
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英寸的區(qū)域內(nèi)具有0. 398μπι的平整度。注意，平整度是通過UltraFlat M200 (Corning Tropel Corp.)來測量的。 此后，將襯底設(shè)置在配備有作為拋光部件的直徑20mm和長度25mm的炮彈形的重縮氈工具的部分拋光機(jī)中(F3620,Nihon Seimitsu Kikai KosakuCo.，Ltd.)。機(jī)加工工具運轉(zhuǎn)的條件是5，OOOrpm的轉(zhuǎn)速和160g/mm2的機(jī)加工壓力，在工件上移動以拋光整個襯底表面。使用的磨料漿為膠態(tài)氧化硅的水分散液。加工過程包括與襯底的X軸平行地連續(xù)移動機(jī)加工工具，在Y軸方向上以0. 25mm間距(pitch)移動工具。在這些條件下，根據(jù)在前的測得結(jié)果設(shè)定1.9ym/min的優(yōu)化的加工速率。機(jī)加工工具的移動速度在襯底形狀中的襯底最低部分處設(shè)置為50mm/sec。加工時間是98分鐘。通過預(yù)先考慮最終精拋光的襯底去除量設(shè)置部分拋光之后的襯底形狀。襯底在部分拋光之后在整個襯底表面上具有0. 286 μ m 的平整度。應(yīng)注意，將襯底成形為點對稱，使得最終的拋光力可以均勻施加于襯底。
接下來，使用軟絨面革拋光布和SiA濃度為40wt %的水性膠態(tài)氧化硅分散液作為磨料漿，最終的精密拋光是在玻璃襯底上以IOOgf的拋光負(fù)載下進(jìn)行的。去除量是4μπι，這足以除去在粗拋光和部分拋光步驟中產(chǎn)生的擦傷或瑕疵。拋光步驟之后是洗滌和干燥。測量玻璃襯底的表面平整度，發(fā)現(xiàn)在132mm2的中央表面區(qū)域的平整度是37nm，而在框架區(qū)域的平整度是121nm。通過原子力顯微鏡(AFM)， 測得襯底的表面粗糙度(冊幻為0.07nm。通過激光共焦光學(xué)高靈敏度缺陷檢查系統(tǒng) (Lasertec Corp.)檢查襯底的缺陷，沒有檢測到突起缺陷、凹進(jìn)缺陷和條紋瑕疵。當(dāng)襯底通過抽吸卡緊在區(qū)域B1中沿著148mm2的中央表面區(qū)域邊側(cè)安裝在步進(jìn)機(jī)上時，142mm2的中央表面區(qū)域顯示了 47nm的平整度。實施例2基本遵循實施例1的過程。將摻雜7. Owt % TiO2的合成石英玻璃錠切割成6平方英寸的玻璃襯底原料，將其粗拋光，產(chǎn)生起始襯底。起始襯底在6平方英寸的區(qū)域內(nèi)具有 0. 371 μ m的平整度。隨后的部分拋光的加工條件包括6，OOOrpm的機(jī)加工工具轉(zhuǎn)速和160g/mm2的機(jī)加工壓力，在工件上移動機(jī)加工工具以拋光整個襯底表面。使用的磨料漿為膠態(tài)氧化硅的水分散液。加工過程包括與襯底的X軸平行地連續(xù)移動機(jī)加工工具，和在Y軸方向以0. 25mm 的間距移動工具。在這些條件下，根據(jù)之前的測量結(jié)果設(shè)定優(yōu)化的加工速率1. lym/min。 機(jī)加工工具的移動速度在襯底形狀中的襯底最低部分處設(shè)定為50mm/sec。加工時間是102 分鐘。在部分拋光之后的襯底在整個襯底表面上具有0.277 μ m的平整度。注意，將襯底成形為點對稱使得最終的拋光力可均勻地施加于襯底。接下來，如實施例1那樣在玻璃襯底上進(jìn)行最終的精密拋光。去除量是5 μ m，這足以除去在粗拋光和部分拋光步驟中產(chǎn)生的擦傷或瑕疵。拋光步驟之后是洗滌和干燥。測量玻璃襯底的表面平整度，發(fā)現(xiàn)在132mm2的中央表面區(qū)域的平整度是41nm，而在框架區(qū)域的平整度是108nm。通過AFM，測得襯底的表面粗糙度(RMS)為0. 07nm。通過激光共焦光學(xué)高靈敏度缺陷檢查系統(tǒng)(Lasertec Corp.)檢查襯底的缺陷，沒有檢測到突起缺陷、凹進(jìn)缺陷和條紋瑕疵。當(dāng)襯底通過在區(qū)域B1處抽吸卡緊安裝在步進(jìn)機(jī)上時，142mm2的中央表面區(qū)域顯示了 48nm的平整度。
實施例3基本遵循實施例1的過程。將合成石英玻璃錠切割成6平方英寸的玻璃襯底原料， 將其粗拋光，產(chǎn)生起始襯底。起始襯底在6平方英寸的區(qū)域內(nèi)具有0. 303 μ m的平整度。隨后的部分拋光的加工條件包括3，OOOrpm的機(jī)加工工具轉(zhuǎn)速和160g/mm2的機(jī)加工壓力，在工件上移動機(jī)加工工具以拋光整個襯底表面。使用的磨料漿為膠態(tài)氧化硅的水分散液。加工過程包括與襯底的X軸平行地連續(xù)移動機(jī)加工工具，在Y軸方向以0. 25mm的間距移動工具。在這些條件下，根據(jù)之前的測量結(jié)果設(shè)定1.9 μ m/min的優(yōu)化加工速率。在襯底形狀中的襯底最低部分處的機(jī)加工工具的移動速度設(shè)定為50mm/sec。加工時間是102 分鐘。在部分拋光之后在整個襯底表面上襯底具有0.222 μ m的平整度。注意，將襯底成形為成點對稱，使得最終的拋光力可均勻地施加于襯底。隨后，如實施例1那樣在玻璃襯底上進(jìn)行最終精密拋光。去除量是4. 2 μ m，這足以除去在粗拋光和部分拋光步驟中產(chǎn)生的擦傷或瑕疵。通過以之前的拋光數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)分析襯底怎樣被機(jī)加工，并利用最小二乘法確定優(yōu)化的拋光去除量，控制到小數(shù)點后一位來為進(jìn)一步的精密拋光設(shè)定拋光的去除量。拋光步驟之后是洗滌和干燥。測量玻璃襯底的表面平整度，發(fā)現(xiàn)在132mm2的中央表面區(qū)域的平整度是21nm，和在框架區(qū)域的平整度是98nm。通過AFM測得襯底表面粗糙度 (RMS)為0. 07nm。通過激光共焦光學(xué)高靈敏度缺陷檢查系統(tǒng)(Lasertec Corp.)檢查襯底缺陷，沒有檢測到突起缺陷、凹進(jìn)缺陷和條紋瑕疵。當(dāng)襯底通過在區(qū)域Bl處抽吸卡緊安裝在步進(jìn)機(jī)上時，142mm2中央表面區(qū)域顯示了 27nm的平整度。
權(quán)利要求
1.一種合成石英玻璃襯底，具有6平方英寸的主表面，該主表面包括148mm2的中央表面區(qū)域，該148mm2的中央表面區(qū)域包括132mm2的中央表面區(qū)域，從132mm2中央表面區(qū)域周邊延伸至主表面周邊的表面區(qū)域是傾斜的，其中132mm2的中央表面區(qū)域具有最多50nm的平整度，除132mm2中央表面區(qū)域外的148mm2中央表面區(qū)域的框架區(qū)域具有最多150nm的平整度。
2.如權(quán)利要求1的合成石英玻璃襯底，其中132mm2的中央表面區(qū)域具有平均的平面， 框架區(qū)域具有平均的平面，132mm2中央表面區(qū)域的平均的平面比框架區(qū)域的平均的平面高 IOOnm或更少。
3.如權(quán)利要求1的合成石英玻璃襯底，其中當(dāng)玻璃襯底通過在從主表面周邊向內(nèi)延伸 2mm至5mm的3mm區(qū)域處抽吸卡緊而安裝在步進(jìn)機(jī)上時，142mm2中央表面區(qū)域表現(xiàn)出最多 50nm的平整度。
4.如權(quán)利要求1的合成石英玻璃襯底，在6平方英寸的區(qū)域上具有最多0.IOnm的表面粗糙度(RMS)。
5.如權(quán)利要求1的合成石英玻璃襯底，其在6平方英寸的區(qū)域上沒有突起缺陷、凹進(jìn)缺陷和條紋瑕疵。
6.如權(quán)利要求1的合成石英玻璃襯底，其摻雜有Ti02。
7.如權(quán)利要求1的合成石英玻璃襯底，其用來形成光掩模。
8.一種制備權(quán)利要求1的合成石英玻璃襯底的方法，包括以下步驟 將合成石英玻璃襯底的表面粗拋光，測量經(jīng)拋光的襯底表面的平整度， 按照測量的平整度將襯底表面部分拋光，和將經(jīng)部分拋光的襯底表面精拋光。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種合成石英玻璃襯底及其制備方法。該襯底具有包括132mm2中央表面區(qū)域的6平方英寸的表面。132mm2的中央表面區(qū)域具有最多50nm的平整度。通過從148mm2中央表面區(qū)域減去132mm2中央表面區(qū)域得到的框架區(qū)域具有最多150nm的平整度。
文檔編號G03F1/64GK102436136SQ20111021854
公開日2012年5月2日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月24日
發(fā)明者原田大實, 松井晴信, 竹內(nèi)正樹 申請人:信越化學(xué)工業(yè)株式會社