【中玻網(wǎng)】集成電路用石英玻璃產(chǎn)品市場(chǎng)的主要份額集中在亞洲和歐洲國家，其生產(chǎn)技術(shù)在全部上屬于高新技術(shù)，幾年前，只有德、日、美等少數發(fā)達國家擁有這種技術(shù)，并實(shí)現機械化、自動(dòng)化規模生產(chǎn)。近年來(lái)，中國建筑材料科學(xué)研究總院材料生產(chǎn)質(zhì)量和加工水平的快速提升，使之具備了批量生產(chǎn)、銷(xiāo)售該類(lèi)產(chǎn)品的能力。
　　
　　隨著(zhù)中國建材總院與多家國內外客戶(hù)達成了長(cháng)期合作的意向，我國企業(yè)已不再純粹依賴(lài)國外進(jìn)口，而是將其部分訂單逐步移交中國建材總院進(jìn)行加工和生產(chǎn)。目前該項目產(chǎn)品除滿(mǎn)足國內市場(chǎng)銷(xiāo)售外，還有部分出口韓國、德國等國家和地區，客戶(hù)涵蓋湖南韶光鉻版有限公司、合肥嘉東科技有限公司、連云港硅宇石英玻璃有限公司、福建華科光電有限公司、成都光引科技有限責任公司、寶島Semiconductor WaferInc、德國Siegert Consultinge.K.等。
　　
　　集成電路（IC：Integrated Circuit）是現代高科技的核心與先導，其產(chǎn)品具有較其廣闊的市場(chǎng)需求及發(fā)展前景，而光刻技術(shù)是制作集成電路的關(guān)鍵。在半導體芯片的制造環(huán)節中，較重要的步驟就是從版圖到wafer制造中間的一個(gè)過(guò)程，即光掩膜或光罩(Mask)制造。常見(jiàn)的光掩膜有四種：鉻版(chrome)、干版、凸版及液體凸版，組成部分包括基板和不透光材料。勻膠鉻版是一種硬面光掩膜材料，即光掩膜基版，它是當前及未來(lái)微細加工光掩膜制作的主流感光材料，用以制作光掩膜版的玻璃必須內部和外表面均無(wú)缺點(diǎn)，在光刻膠的曝光波長(cháng)下有高的光學(xué)透過(guò)率。當前大部分國家集成電路工業(yè)發(fā)展迅速，硅片尺寸向8→12→16擴大，集成度越來(lái)越高，布線(xiàn)寬度向0.25→0.16→0.08μm精度發(fā)展，曝光光線(xiàn)也由可見(jiàn)光轉為近紫外光，甚至遠紫外光，目前主流光刻技術(shù)為：248nmDUV技術(shù)（KrF準分子激光0.10μm特征尺寸）和193nmDUV技術(shù)（ArF準分子激光0.09μm特征尺寸），因此基片局部微小氣泡等缺點(diǎn)都會(huì )使構圖產(chǎn)生致命錯誤，這對光掩膜用石英玻璃質(zhì)量提出了更高的要求：高紫外透過(guò)率、高光學(xué)均勻性、高內在質(zhì)量及高表面加工質(zhì)量。
　　
　　石英玻璃屬于典型的脆硬材料，光學(xué)冷加工難度大，加工效率低，其生產(chǎn)工藝較為復雜。中國建材總院項目組通過(guò)對準確加工技術(shù)的研發(fā)，引入或試制了多種準確加工設備，并開(kāi)發(fā)、完善了集成開(kāi)發(fā)掩膜版用高精度石英玻璃基片的準確加工技術(shù)與系統。中國建材總院建立的石英玻璃基板生產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現了產(chǎn)品的批量加工、高精度加工，在保證產(chǎn)量的同時(shí)其質(zhì)量也能夠完全滿(mǎn)足IC產(chǎn)業(yè)光掩膜版用玻璃基板的高精度要求。
　　
　　經(jīng)中國建材總院研發(fā)整合、簡(jiǎn)化改良的基本生產(chǎn)工藝大致可以分為下圖所示的六個(gè)環(huán)節：
　　
　　自然界當中的石英礦石往往含有多種雜質(zhì)，將石英礦石粉碎、提純可獲取純度較高石英砂。石英砂通過(guò)熔煉生成石英玻璃是國內較為常見(jiàn)的手段，而為了獲取純度更高的石英玻璃，則需通過(guò)化學(xué)手段。
　　
　　中國建材總院利用多晶硅生產(chǎn)中的廢棄物SiCl4為原料、以氯堿化工的副產(chǎn)品H2為能源、采用立式化學(xué)氣相沉積（CVD：Chemical Vapor Deposition）工藝合成石英玻璃。此方法制備石英砣的純度更高，可以滿(mǎn)足光掩膜版對于石英玻璃基板純度的要求，中國建材總院擁有此項技術(shù)的知識產(chǎn)權。
　　
　　眾所周知，當材料的密度存在變化時(shí)，光在其介質(zhì)當中傳播的速度會(huì )存在差異，這種差異很可能造成入射光線(xiàn)角度的改變（即產(chǎn)生折射），光線(xiàn)角度細微的變化就無(wú)法滿(mǎn)足光刻加工的精度要求。通過(guò)對合成石英坨真空下的槽沉均化，可以使石英玻璃的內質(zhì)（密度）更加均勻，并去除合成環(huán)節當中的氣泡，從而有效避免光刻加工當中光線(xiàn)因材料密度不均而造成的變軌。
　　
　　雖然均化工藝使得石英玻璃內質(zhì)均勻，但經(jīng)過(guò)升溫、降溫過(guò)程，石英玻璃內部會(huì )產(chǎn)生熱應力，石英玻璃的熱應力同樣會(huì )對石英玻璃的光學(xué)及力學(xué)性能產(chǎn)生影響。為清理這一危害，需要對石英玻璃進(jìn)行退火，提高石英玻璃的光學(xué)均勻性、機械強度和結構穩定性。在傳統退火工藝的基礎上，中國建材總院采用有限元軟件ANSYS對石英玻璃退火過(guò)程的溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬，借以研究退火參數對退火過(guò)程的影響。根據石英玻璃退火過(guò)程中溫度場(chǎng)和應力場(chǎng)的特點(diǎn)創(chuàng )建了石英玻璃退火幾何模型，模擬了升溫及溫度均勻后的溫度和應力分布，為實(shí)際退火過(guò)程的參數優(yōu)化提供了指導。
　　
　　隨著(zhù)產(chǎn)品需求量的大增，傳統的切割方式已無(wú)法滿(mǎn)足規?；可a(chǎn)的需求，且存在較大浪費。在這種狀況下，中國建材總院將多刀切割技術(shù)引入到石英玻璃光掩膜基片的生產(chǎn)之中，采用多刀切割技術(shù)可進(jìn)行單次、同時(shí)、大量切割，生產(chǎn)效率大幅提高。多刀切割技術(shù)利用金屬刀片與液體磨料的相互作用對石英玻璃進(jìn)行切割，其成品端面平整精度較高。中國建材總院相關(guān)科研技術(shù)人員在研究如何效率高、經(jīng)濟地進(jìn)行多刀切割的過(guò)程中，解決了刀條斷裂、玻璃片厚度不均、玻璃片表面溝槽等要點(diǎn)問(wèn)題，綜合粘接、排刀、上刀、切割整個(gè)過(guò)程，形成了獨有的多刀切割工藝。
　　
　　為滿(mǎn)足不同廠(chǎng)家客戶(hù)對于各類(lèi)別規格石英玻璃基板尺寸的要求，中國建材總院配備了平面磨床、多功能磨床、倒角機等各類(lèi)成型加工儀器，并對多種儀器進(jìn)行了改良。平面磨床主要對石英玻璃表面進(jìn)行粗磨加工。多功能磨床加工各類(lèi)異型產(chǎn)品，實(shí)現石英玻璃基板尺寸的快速準確加工。為保證后續步驟的成品率并考慮到用戶(hù)使用時(shí)的安全，中國建材總院利用改良的倒角設備對石英玻璃基板的銳邊及客戶(hù)要求的直邊進(jìn)行倒角。
　　
　　石英玻璃的細磨與精拋原理相似，都是利用研磨液在某一特定壓力下進(jìn)行磨削的過(guò)程，精拋的加工精度要高于細磨。隨著(zhù)訂單數量的增加及交付時(shí)間的縮短，傳統的單面磨拋已無(wú)法滿(mǎn)足當前市場(chǎng)。經(jīng)過(guò)大量的研究實(shí)驗，中國建材總院試制成功了準確雙面研磨及拋光工藝，總結得到一系列的漿料篩選和配置參數。針對雙面磨拋技術(shù)在石英玻璃厚度較薄的情況下較易出現各類(lèi)缺點(diǎn)等問(wèn)題，中國建材總院經(jīng)過(guò)嘗試與改良，發(fā)現通過(guò)逐步加壓法對石英玻璃基板進(jìn)行加工，可防止因厚度偏差引起的崩邊和破裂，較大地提高了加工速度及成品率。
　　
　　十多年前，我國芯片制造技術(shù)還嚴重滯后于歐美及日本，近十年來(lái)隨著(zhù)國家的大力扶持以及行業(yè)前景持續向好，我國集成電路生產(chǎn)技術(shù)已取得令人矚目的進(jìn)步。未來(lái)，我國集成電路制造業(yè)的產(chǎn)能還將穩步增長(cháng)。作為生產(chǎn)集成電路的配套消耗性材料，光掩膜基板用石英玻璃批量生產(chǎn)的意義不言而喻。中國建材總院將繼續努力，優(yōu)化各類(lèi)生產(chǎn)工藝和研發(fā)性能更加完善的產(chǎn)品，為我國集成電路制造產(chǎn)業(yè)鏈提供保障。