CN105300663B - 用于制备合成石英玻璃衬底的方法 - Google Patents

Abstract

合成石英玻璃衬底，其通过以下制备：提供合成石英玻璃砖；用液体涂覆所述砖的任意表面和相对表面，所述液体在双折射测量的波长下具有至少99.0％/mm的透射率；通过使光进入一个经涂覆的表面并离开另一经涂覆的表面测量所述砖的双折射，和基于所测量的双折射值，将所述砖分类为可接受的组或不可接受的组。

Description

用于制备合成石英玻璃衬底的方法

相关申请的交叉引用

本非临时申请在美国法典第35卷第119节(a)款下要求2014年6月13日于日本提交的第2014-122280号的专利申请的优先权，所述专利申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于制备合成石英玻璃衬底的方法，所述合成石英玻璃衬底可被用作用于制造先进半导体相关的电子材料的纳米压印光刻掩模衬底，用于制造液晶面板显示器的光掩模衬底，以及用于准分子激光光刻、典型地用于ArF准分子激光光刻、特别是ArF浸没式光刻的光掩模。

背景技术

VLSI电路中的高度集成已导致越来越多的小尺寸的曝光模式。这产生了对于用于在半导体晶片上写入电路图案的光刻系统或步进机中的较短波长的曝光光源的需求。因此，曝光工具中的主流光源已从现有技术的KrF准分子激光(波长248nm)转变为ArF准分子激光(波长193nm)。近年来，所述ArF浸没式光刻处于实际应用中。

在ArF浸没世代的光刻技术中，成为关键的是控制光掩模衬底的双折射。光刻技术采用通过使用ArF准分子激光作为光源，引导偏振光照通过光掩模衬底，并因此以图案的方式使抗蚀膜曝光来将光掩模图案转印至晶片上的抗蚀膜的系统。为了转印更细小特征尺寸的图案，改进对比度变得重要。对比度的改进受这样的因素影响，如光掩模衬底的平坦度和双折射。双折射由石英玻璃中的残余应变等来呈现。如果双折射显著，则ArF浸没式光刻工具中的光的偏振受干扰，导致曝光性能的下降。

出于该原因，进行了如何控制用于光刻法的合成石英玻璃衬底的双折射的积极的研究工作。例如专利文献1公开了用于采用200nm或更短的曝光波长的半导体器件制造技术的掩模坯料，其包括合成石英玻璃衬底和在其表面上层叠的遮光膜，所述掩模坯料具有在波长193nm时每基材厚度1nm或更小的双折射值。专利文献2描述了用于生产具有在633nm波长下的平均0.3nm/cm或更低的双折射值合成石英玻璃的方法。专利文献3描述了热处理合成石英玻璃使得合成石英玻璃砖的主表面可以在其整体上具有最多至2nm/cm的最大双折射值。

另外，要求纳米压印光刻法(NIL)中使用的玻璃衬底具有形状或形貌的高精度。所述NIL为将纳米结构的图案压印至树脂以图案转印的技术。待转印的图案的分辨率取决于模具上的纳米结构的分辨率。然后在其上形成细特征图案的衬底要求具有形状的高精度。如上文所提及，双折射由石英玻璃中的残余应变等来呈现。如果双折射是显著的，则在将合成石英玻璃加工成用于NIL衬底的形状之前和之后衬底表面由于残余应力的影响而经历平坦度和平行性的显著改变。这样的改变可能导致曝光期间的焦移和转印期间的图案错位。为了解决该问题，专利文献4提出了用于微电子用途的具有整体上最多至3nm/cm的最大双折射值的合成石英玻璃衬底。

此外，在曝光工具中待组装的合成石英玻璃构件和用于制造微电子和显示器组件的方法中的许多其它设备也要求具有高纯度和精度。

引用列表

专利文献1：JP-A 2006-251781(WO 2006/085663)

专利文献2：JP-A 2006-273659(WO 2006/104179)

专利文献3：JP-A 2011-026173

专利文献4：JP-A 2012-032786(US 20110318995、EP 2399708)

发明简述

在所有专利文献1至4中，在将合成石英玻璃衬底抛光为镜面状表面之后测量双折射。这基于以下的观点：双折射是不可测量的，除非玻璃衬底表面是光透射性的。

如上文所提及，对于形成光掩模的合成石英玻璃衬底和NIL玻璃衬底所要求的规格包括平坦度和缺陷以及双折射。即使对抛光合成石英玻璃衬底的步骤进行改进以满足平坦度和缺陷规格，所述衬底也被认为是不接受的，除非其双折射值最终落入期望的范围。尽管采取了繁琐昂贵的步骤直至达到高度平坦、无缺陷的表面，但是它们经历了浪费，招致低生产率的问题。

本发明的目的在于以高生产率和经济的方式提供用于制备合成石英玻璃衬底的方法，所述合成石英玻璃衬底具有包括如下的优点：低双折射、高平坦度和低缺陷性，所述衬底可用作用于准分子激光光刻、典型地ArF准分子激光光刻、特别是ArF浸没式光刻和NIL模具的光掩模和分划板。

发明人发现，通过将特定的液体涂覆至合成石英玻璃砖的任意表面和相对表面，通过使光进入一个经涂覆的表面并从另一经涂覆的表面离开而测量所述砖的双折射，并基于所测量的双折射值将所述砖分类为可接受的或不可接受的组，可以根据作为物理参数之一的双折射在合成石英玻璃衬底制造方法的较早的阶段，将玻璃砖分类为可接受的和不可接受的组。于是可以以高生产率和低成本制备合成石英玻璃衬底。

本发明的方法如下文所定义。

[1]用于制备合成石英玻璃衬底的方法，包括如下步骤：

提供合成石英玻璃砖，

用液体涂覆所述砖的任意表面和相对的表面(即与所述任意表面相对的表面)，所述液体在双折射测量的波长下具有至少99.0％/mm的透射率，

通过使光进入一个经涂覆的表面并从另一经涂覆的表面离开而测量所述砖的双折射；和

基于所测量的双折射值将所述砖分类为可接受的组或不可接受的组。

[2]根据[1]所述的方法，其中在分类步骤中，当所述砖在与从所述砖切割的合成石英玻璃衬底的有效范围对应的范围内具有最多至1.5αnm/cm的最大双折射值时，将所述砖分类为所述可接受的组，条件是合成石英玻璃衬底的双折射规格为最多至αnm/cm。

[3]根据[1]所述的方法，其中在分类步骤中，当所述砖在与从所述砖切割的合成石英玻璃衬底的有效范围对应的范围内具有最多至3nm/cm的最大双折射值时，将所述砖分类为所述可接受的组。

[4]根据[1]所述的方法，其中在分类步骤中，当所述砖在与从所述砖切割的合成石英玻璃衬底的有效范围对应的范围内具有最多至2nm/cm的最大双折射值时，将所述砖分类为所述可接受的组。

[5]根据[1]至[3]任一项所述的方法，其中在分类步骤中将所述砖分类为所述可接受的组之后，所述方法还包括将所述砖切割成合成石英玻璃板、研磨或磨平、粗抛光、和最终精抛光所述玻璃板的步骤。

[6]用于制备合成石英玻璃衬底的方法，包括以下步骤：

提供合成石英玻璃砖，

将所述砖切割成合成石英玻璃板，

用液体涂覆所述板的任意表面和相对的表面，所述液体在双折射测量的波长下具有至少99.0％/mm的透射率，

通过使光进入一个经涂覆的表面并从另一经涂覆的表面离开测量所述板的双折射；和

基于所测量的双折射值将所述板分类为可接受的组或不可接受的组。

[7]根据[6]所述的方法，其中在分类步骤中，当所述板在与合成石英玻璃衬底的有效范围对应的范围内具有最多至1.5αnm/cm的最大双折射值时，将所述板分类为所述可接受的组，条件是合成石英玻璃衬底的双折射规格为最多至αnm/cm。

[8]根据[6]所述的方法，其中在分类步骤中，当所述板在与合成石英玻璃衬底的有效范围对应的范围内具有最多至2nm/cm的最大双折射值时，将所述板分类为所述可接受的组。

[9]根据[6]至[8]任一项所述的方法，其中在分类步骤中将所述合成石英玻璃板分类为所述可接受的组之后，所述方法还包括研磨或磨平、粗抛光、和最终精抛光所述玻璃板的步骤。

[10]根据[1]至[9]任一项所述的方法，其中，待用所述液体涂覆的表面具有最多至1mm的粗糙度(Sa)。

[11]根据[1]至[10]任一项所述的方法，其中，所述液体的折射率与所述合成石英玻璃衬底的折射率之差在±0.1以内。

[12]根据[1]至[11]任一项所述的方法，其中，所述液体选自水、一元醇、多元醇、醚、醛、酮、羧酸、烃以及它们的水溶液。

[13]根据[1]至[12]任一项所述的方法，其中，所述液体是具有至少200的分子量的多元醇。

[14]根据[1]至[13]任一项所述的方法，其中，所述液体具有在20℃下低于2.3kPa的蒸气压。

有时，术语“剖切”或“切割”、“研磨”或“磨平”、“粗抛光和精抛光”统一称为“加工”或“处理”。

本发明的有益效果

根据本发明，可以在合成石英玻璃衬底制造过程的较早阶段，典型地在加工步骤之前，将用作准分子激光光刻、典型地ArF准分子激光光刻、特别是ArF浸没式光刻中的分划板和光掩模的合适等级的合成石英玻璃衬底分类。用于制备合成石英玻璃衬底的方法具有高生产率和经济性。

附图说明

图1是显示在本发明的一个实施方案中的合成石英玻璃衬底制备步骤的流程图。

图2是显示在本发明的另一个实施方案中的合成石英玻璃衬底制备步骤的流程图。

优选实施方案的描述

参考图1，详细描述了根据本发明的用于制备合成石英玻璃衬底的方法。首先，提供合成石英玻璃砖。其可以通过如下制备：将二氧化硅源化合物如硅烷或硅氧烷化合物引入氢氧焰，进行气相水解或氧化分解以形成二氧化硅细颗粒，将所述颗粒沉积在靶上，由此形成合成石英玻璃锭，将所述锭置于高纯度的碳模具中，将所述锭在真空熔炉中在1,700至1,900℃的温度保持30至120分钟，由此将所述锭热成型为期望形状的砖。形成锭的工艺既可以是将二氧化硅细颗粒沉积在靶上并且同时熔化/玻璃化的直接法，也可以是将二氧化硅细颗粒沉积在靶上并接着加热以玻璃化的间接法。所述合成石英玻璃砖可以为任意形状如正方形、矩形或圆形，同时其优选具有150至250mm的直径或纵向/横向尺寸和10至500mm的厚度。

在一个实施方案中，将特定的液体涂覆至所述合成石英玻璃砖的两个相对的面。

在另一个实施方案中，如图2所示，在涂覆特定液体的步骤之前将所述合成石英玻璃砖通过切割工具或线锯剖切(或切割)成板。与在砖阶段的双折射测量相比，玻璃板的双折射测量提供了在磨平和镜面精整之后的最终产品的双折射的精确预期。在这种情况下，所述玻璃板的厚度取决于在磨平和镜面精整之后的最终产品的厚度规格。优选地，所述玻璃板的厚度比最终产品的厚度大10μm至1mm，更优选大50μm至500μm。如果所述板过厚，则来自最终产品的双折射误差可能变得显著，必须采取更大的加工余量直至处理成最终产品，可能需要繁琐的操作，且对应于加工余量的材料片段可能被浪费。如果所述板过薄，则由于剖切和磨平的残余应变可能保留在最终产品中，而所述产品因为缺陷而被拒绝。

本发明的方法可有利地应用于加工和制备6-英寸衬底[(152mm±0.2mm)×(152mm±0.2mm)×(6.35mm±0.1mm)]或9-英寸衬底[(228mm±0.2mm)×(228mm±0.2mm)×(6.35mm±0.1mm)]的工艺。作为衬底材料，二氧化硅玻璃或石英玻璃是优选的。

将液体涂覆至所述合成石英玻璃砖或合成石英玻璃板的两个表面，优选当用所述液体涂覆时变得透光的粗表面。待用所述液体涂覆的表面优选具有最多至1mm的粗糙度(Sa)，更优选0.01μm<Sa≤1mm，甚至更优选0.1μm<Sa≤100μm，最优选0.5μm<Sa≤50μm。具有小于0.01μm的Sa的表面本身(即没有涂覆液体)几乎是镜面状的和透光的，表明为成为透光性而涂覆液体的步骤没有意义。如果表面粗糙度Sa大于1mm，则即使通过涂覆液体也未将表面凸凹完全填埋，并且于是由于在入射和出射表面处的光的漫反射可能抑制精确的双折射测量。

待用液体涂覆的表面的粗糙度可以借助接触式仪器如原子力显微镜(AFM)或探针式粗糙度计或非接触式仪器如激光干涉仪或白光干涉仪测量。在二维平面上测量的情况下，测量的范围优选为1μm²至1mm²，更优选10μm²至100μm²，且在沿着一维长度测量的情况下，测量的范围优选为10μm至10mm，更优选100μm至1mm。如果测量范围过窄，则可能无法测定精确的粗糙度。如果测量范围过宽，则测量可能耗时或变成测量波纹度或平坦度，将其作为参考判断光透射率是否由于液体涂覆而增加是不足的。

涂覆至合成石英玻璃砖或板的两个相对的表面(任意表面和与其相对的表面)的液体在测量双折射中使用的光的波长下应当具有至少99.0％/mm，优选至少99.5％/mm，且更优选至少99.9％/mm的透射率。如果所述液体具有低于99.0％/mm的透射率(这意味着所述液体包含染料或异物作为杂质)，或者如果所述液体本身是吸收性的，则不可能精确测量合成石英玻璃砖或板的双折射，因为到达光接收传感器的光的量由于散射而减少，或者因为在通过所述液体时偏振态受到干扰。

从获得精确双折射值的观点来看优选的是，所述液体的折射率与所述合成石英玻璃衬底的折射率之差在±0.1(-0.1至+0.1)的范围内，更优选±0.05(-0.05至+0.05)的范围内。

待涂覆的液体可以选自水；1至12个碳原子的一元醇；多元醇如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、四亚甲基二醇、甘油、聚乙二醇和苯酚；醚如二甲醚、甲基乙基醚、乙醚、四氢呋喃、2,5-二甲基呋喃、苯并呋喃和二苯并呋喃；醛如乙醛、丙醛、和苯甲醛；酮如丙酮、甲基乙基酮、二乙基酮和环己酮；1至8个碳原子的羧酸如饱和脂肪酸、油酸、亚油酸和亚麻酸；5至17个碳原子的烃如直链烷烃；和它们的水溶液。因为这些液体相对容易处理并且可以作为保证等级或纯度的试剂商购获得，所以预期它们具有稳定的品质。涂覆这样的液体基本上不影响石英玻璃的双折射性质，或者如果影响，所述影响总是恒定，能够预先考虑到。其中，优选具有至少100的分子量的多元醇，特别是具有相对于聚苯乙烯标样通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量的重均分子量(Mw)为200至2,000的分子量的多元醇，因为它们具有合适的粘度以涂覆至粗糙的玻璃表面并且易于用水洗去(即易于除去)。因为具有高分子量的多元醇(典型地，聚合物)倾向于具有高粘度，所以当涂覆至表面时，它们可能保留在所述表面上。例如，即使将光入射或出射的表面向下放置时，所述表面也保持被涂覆的状态，以致可以稳定地测量石英玻璃砖或板的双折射。

优选地所述液体在20℃下具有低于2.3kPa，更优选低于1.4kPa的蒸气压，以防止合成石英玻璃砖或板的经涂覆的表面干燥。如果所述玻璃表面变得干燥，则光不被玻璃透射并且精确的双折射值不可测量。

当将所述液体涂覆至合成石英玻璃砖或板的两个相对的表面(任意表面和与其相对的表面)时，可以使用任何合适的手段，如刷涂、喷涂和旋涂。优选地，从防止液体干透以致于不可测量精确的双折射值的观点来看，尽快进行涂覆步骤并且即刻跟随测量双折射的步骤。

接着，通过使光进入一个经涂覆的表面并从另一经涂覆的表面离开，对两个相对表面经液体涂覆的合成石英玻璃砖或板测量双折射。所述双折射测量可以通过任何合适的方法进行。因为期望高度精确的测量，所以优选的系统例如是由光外差法的共光路干涉仪和傅里叶分析的数据处理/XY扫描段构成双折射测量系统ABR-10A(UNIOPT Co.,Ltd)；在光学系统中使用光弹性调制器且包括157nm、193nm和633nm的多个线列作为光源的Exicor系列(HINDS Instruments)；和包括LED灯与圆偏振滤波器组合的光源部分和CCD相机与偏振滤波器集成组件组合的光接收部分的双折射评价系统PA-100(Photonic Lattice,Inc.)。

具体而言，在使用采用激光源的测量仪器如ABR-10A和Exicor时，激光斑具有小于1mm的小的直径，并且在每次测量时可以测定玻璃中的激光斑的范围之内和激光束的光路中的横截面部分以为了双折射和主轴方位。当通过这样的测量仪器测定玻璃中任意范围内的双折射值时，例如在X和Y方向上将任意测量间距(例如X方向间距10mm、Y方向间距10mm)设定为玻璃表面上的并且包括范围端点的任意范围(例如140mm×140mm的范围)，以确定测量的点，并且对于每个测量的数据点(例如225个点)测定双折射值和主轴方向。由这些数据可获得玻璃中任意范围内的数据，包括双折射值的最大值、最小值、平均值和分布，以及主轴方向的分布。

另一方面，在使用利用受光部中的偏振滤波器集成组件在LED照明区域中全部同时测量双折射值的测量仪器如PA-100时，取决于CCD相机与合成石英玻璃砖之间的距离和集成组件的分辨率，对LED照明区域中的玻璃进行测量。将玻璃表面划分为在X和Y二者方向上连续的任意矩形范围(例如纵向/横向0.1至10mm范围)，并测定各个细分区域的双折射值和主轴方向。即，可以测定光所通过的玻璃的各个区域或横截面中的双折射值和主轴方向。这些之中，设定待评价的任意范围，对在该范围内的各个细分区域评价双折射值和主轴方向。由此，可获得玻璃中包括双折射值的最大值、最小值、平均值和分布，以及主轴方向的分布的数据。

接着是将所述砖或板分类为可接受的或不可接受的组的步骤。基于通过上述方法的双折射测量获得的双折射值和主轴方向之一或二者，由在与从合成石英玻璃砖切割的合成石英玻璃衬底的有效范围对应的范围内的双折射值的最大值进行判断。即，对于合成石英玻璃砖和合成石英玻璃板二者而言，优选地，在分类步骤中，在与从合成石英玻璃砖切割的合成石英玻璃衬底的有效范围对应的范围内，其具有等于或小于1.5αnm/cm、更优选等于或小于1.25αnm/cm、且甚至更优选等于或小于1.1αnm/cm的最大双折射值时，将所述砖或板判断为可接受的，条件是所述合成石英玻璃衬底的双折射规格等于或小于αnm/cm。

具体而言，优选地，在与从所述砖切割的合成石英玻璃衬底的有效范围对应的范围内，合成石英玻璃砖具有等于或小于3nm/cm，更优选等于或小于2nm/cm的最大双折射值时，将所述合成石英玻璃砖判断为可接受的。另一方面，优选地，在与合成石英玻璃衬底的有效范围对应的范围内，合成石英玻璃板具有等于或小于2nm/cm的最大双折射值时，将其判断为可接受的。

应注意的是，尽管要求具有最多至2nm/cm的最大双折射值的合成石英玻璃衬底作为用于ArF浸没式光刻世代的光掩模的合成石英玻璃衬底的规格，但是在测量合成石英玻璃砖的值与测量从所述砖切割并加工成镜面状表面的合成石英玻璃衬底的值之间出现某些误差。因此，如果对所述砖或粗糙表面的板测量的双折射值的阈值设定得过小，即使是在测量已被加工成镜面状表面的合成石英玻璃衬底时落入2nm/cm双折射值的那些板也被判断为不可接受，意味着具有低双折射的砖被浪费的可能性。另一方面，如果所述阈值设定得高于3nm/cm，在测量已被加工成镜面状表面的合成石英玻璃衬底时超出2nm/cm的双折射值的那些规格以外的板增多。经常将为了平坦度和无缺陷的额外加工步骤应用于这样的规格以外的衬底，使生产率劣化。

关于目前普遍使用的合成石英玻璃衬底的尺寸，主流是6英寸衬底[(152mm±0.2mm)×(152mm±0.2mm)×(6.35mm±0.1mm)]。在作为其原材料的合成石英玻璃砖的阶段，将所述砖制备成大于152mm×152mm的外部尺寸。因为要求光掩模形成用玻璃衬底具有精确的外部尺寸，所以推荐将所述砖制备得较大以获得加工余量，并且由在所述砖的外部尺寸内的范围制造152mm×152mm的衬底，这是由于具有更佳双折射值的衬底的倾向。在通常通过热处理步骤制备合成石英玻璃砖时，存在这样的倾向：在所述砖的中心部分和近外缘部分中，由于在热处理期间温度差的影响，所述近外缘部分具有较高的双折射值。例如在160mm×160mm的合成石英玻璃砖的情况下，一旦对整个160mm×160mm表面测量双折射值，就选取在与切出表面的152mm×152mm的合成石英玻璃板内设定的有效范围对应的范围内的双折射值，并且在这些双折射值的最大值在2nm/cm以内时将所述合成石英玻璃砖分类为可接受的组。

已描述，在测量合成石英玻璃砖时基于在3nm/cm以内的最大双折射值将它们分类，而使用2nm/cm的双折射值作为阈值将已被加工成镜面状表面的合成石英玻璃衬底判断为可接受的或不可接受的。因为难于从合成石英玻璃砖的双折射值精确预期板状合成石英玻璃衬底的双折射值，所以考虑到误差而在阈值之间引入差。因为与板状衬底相比，所述砖厚，如果双折射值在厚度方向上变化，则所述砖的双折射测量值基本上为厚度方向上的平均值。即，在板状合成石英玻璃衬底中可能发生双折射值的变化。在砖的阶段，评价在假设与衬底的有效范围相当的范围内的砖的双折射值，由此预期衬底的双折射值。因为难于假设与有效范围相当的范围，所以经常引入若干毫米的误差。还存在另外的不期望的因素，例如液体的涂覆不均匀，即使在选择液体使液体和石英玻璃之间的折射率差在±0.1以内时也引入微小的误差。因为这些因素，难于从所测量的玻璃砖的双折射值精确预期板状玻璃衬底的双折射值。

出于上述原因，如果原材料贵重或者如果其成本较高，则优选地将用于砖分类的阈值设定为稍微高于用于判断已被抛光为镜面状表面的合成石英玻璃衬底是否为可接受或不可接受的阈值。另一方面，如果原材料相对容易制备或者如果其成本较低且加工步骤的成本较高(例如关于平坦度和缺陷的规格高)，则可以设计流程图，从而使得用于将砖分类的双折射阈值设定得比用于判断合成石英玻璃衬底的双折射值是否可接受或不可接受的阈值更严格，由此增加用于对双折射值选择最终可得的合成石英玻璃衬底的可接受比例和使加工步骤的成本最小化。

根据本发明，根据双折射值在加工和制备合成石英玻璃衬底的工艺的较早阶段分类合成石英玻璃砖或板。于是，在用于形成进行ArF准分子激光光刻且特别是ArF浸没式光刻的分划板和光掩模的合成石英玻璃衬底的制造中可预期若干优点。

对于适合于形成光掩模用合成石英玻璃衬底的特定等级的合成石英玻璃衬底，即符合要求高水平物理性质的严格规格的光掩模形成用合成石英玻璃衬底，例如当以独立的方式制备(1)具有2nm/cm的双折射值、0.3μm的平坦度且要求具有不含缺陷或超过0.1μm的外来颗粒的表面的衬底，和(2)具有任意的双折射值、0.8μm的平坦度且要求具有不含缺陷或超过1.0μm的外来颗粒的表面的衬底时，在原材料阶段、即在合成石英玻璃砖或从合成石英玻璃砖切割的合成石英玻璃衬底的阶段进行根据双折射值的分类，将所述原材料经由之后的步骤(包括研磨或磨平步骤、粗抛光步骤、和最终的精抛光步骤)加工成精确地镜面精整的玻璃衬底。然后，仅加工预计落入2nm/cm双折射值的规格的那些原材料以满足平坦度和缺陷规格，而预计未落入所述规格的那些原材料的过度加工是可避免的。因此，可以以高生产率和经济的方式制备光掩模形成用合成石英玻璃衬底。

如果所述原材料贵重或者如果其成本较高，则为了使所述原材料的浪费最小化，优选将用于将合成石英玻璃砖分类为可接受的或不可接受的组的阈值设定为稍微高于用于判断已被抛光为镜面状表面的合成石英玻璃衬底是否为可接受或不可接受的阈值。另一方面，如果原材料相对容易制备或者如果其成本较低且加工步骤的成本较高(例如关于平坦度和缺陷的规格高)，则可以设计流程图，使将用于将合成石英玻璃砖分类的阈值设定得比用于判断已被抛光为镜面状表面的合成石英玻璃衬底是否可接受或不可接受的阈值更严格，由此增加最终双折射值的收率和使加工步骤的成本最小化。

在分类步骤之后，在判断为可接受的合成石英玻璃砖的情况下，除去已涂覆至所述砖以测量双折射的液体，将所述砖剖切或切割成板，并且使得到的合成石英玻璃板进行研磨或磨平、粗抛光和精抛光步骤，得到合成石英玻璃衬底。这些抛光步骤可以通过现有技术中使用的标准技术进行。最终，产生典型地具有0.05至1nm的表面粗糙度Sa和最多至2nm/cm的双折射值的合成石英玻璃衬底。

另一方面，当对产品衬底要求的双折射规格为适中且阈值非常高时，例如当将用于将砖分类的阈值设定得低而具有公差使得基本上所有衬底被判断为可接受(同时考虑由于基材之间的变动所致的合成石英玻璃砖测量与基材测量之间的误差)并且仍获得令人满意的收率时，或者当对产品衬底要求的双折射规格为最多至20nm/cm且用于将砖分类的阈值设定为10nm/cm时，可以考虑基于砖的测量值将砖判断是否可接受，而不是测量所有衬底的繁琐步骤。由于减少的测量数目该方法经济。

在分类步骤之后，在判断为可接受的合成石英玻璃板的情况下，除去已涂覆至所述板以测量双折射的液体，使合成石英玻璃板进行研磨或磨平、粗抛光和精抛光步骤，产生合成石英玻璃衬底。这些抛光步骤可以通过现有技术中使用的标准技术进行。最终，产生典型地具有0.05至1nm的表面粗糙度Sa和最多至2nm/cm的双折射值的合成石英玻璃衬底。

实施例

下文以阐释的方式且不以限制的方式给出实施例。

实施例1

作为原材料，提供五块呈160mm长×160mm宽×100mm高的四棱柱形式且具有1.5μm的表面粗糙度(Sa)的合成石英玻璃砖(a、b、c、d和e)。将所述砖的两个相对(160mm×160mm)表面用聚乙二醇(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.的Polyethylene Glycol 400)均匀地刷涂，使得光可以进入一个经涂覆的表面并离开另一经涂覆的表面。使用双折射评价系统PA-100(Photonic Lattice,Inc.)，以543nm的波长对(160mm×160mm)表面测量双折射值。从开始涂覆聚乙二醇到完成双折射测量花费约5分钟。

在完成测量之后，计算五块合成石英玻璃砖的每一块的在(152mm×152mm)范围内的双折射值的最大值，结果如下所示。

a 3.2nm/cm

b 4.0nm/cm

c 2.0nm/cm

d 2.5nm/cm

e 2.8nm/cm

这些砖中，将具有最多至3nm/cm的最大双折射值的那些砖"c"、"d"和"e"分类为用于制造要求较精确地加工至规格：双折射值2nm/cm、平坦度0.3μm和0.1mm无缺陷的P级衬底的组；将具有超过3nm/cm的最大双折射值的那些砖"a"和"b"分类为用于制造要求相对简单地加工至规格：任意双折射值、平坦度0.8μm和1.0mm无缺陷的Q级衬底的组。

将每块砖剖切成用于6英寸衬底[(152mm±0.2mm)×(152mm±0.2mm)×(6.35mm±0.1mm)]的板。

使所述板进行磨平步骤、在双面抛光机上使用硬质聚氨酯抛光垫和氧化铈研磨浆的粗抛光步骤，和在双面抛光机上使用麂皮抛光垫和胶体二氧化硅研磨浆的最终精抛光。获得具有适合于光掩模的精确镜面状表面的合成石英玻璃衬底。

对由此获得的合成石英玻璃衬底的每一个测量双折射值。出于产品生产的目的，仅测量由满足双折射规格的玻璃砖"c"、d"和"e"制造的那些衬底的双折射即可。这次出于收集数据的目的，对由五块玻璃砖"a"、"b"、"c"、"d"和"e"制造的所有衬底进行双折射测量。由五块玻璃砖制造的衬底中，满足最多至2nm/cm的最大双折射值的样品的比例如下。

a 20％

b 0％

c 100％

d 80％

e 60％

由这些结果可知，因为仅将砖"c"、"d"和"e"分类为用于制造要求双折射值为2nm/cm的规格的P级衬底的组，以80％的平均双折射收率获得产品(因双折射规格分类的平均值)。如果将所有合成石英玻璃砖"a"、"b"、"c"、"d"和"e"用于制造P级产品，同时省去在砖阶段的分类步骤，则由10％的平均双折射收率的玻璃砖"a"和"b"制造合成石英玻璃衬底，表明对这些衬底的精确加工是浪费的。

实施例2

作为原材料，提供三块呈160mm长×160mm宽×100mm高的四棱柱形式且具有1.5μm的表面粗糙度(Sa)的合成石英玻璃砖(f、g和h)。将所述砖切割成42块具有粗糙表面的大致外部尺寸为152mm×152mm×6.90mm的合成石英玻璃板。将每块衬底的两个相对(152mm×152mm)表面用聚乙二醇(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.的Polyethylene Glycol400，平均分子量360-440)均匀地刷涂。使用双折射评价系统PA-100(Photonic Lattice,Inc.)，以543nm的波长测量双折射值，由其计算在152mm×152mm范围内的双折射的最大值。31块板具有在3nm/cm以内的双折射值和11块板具有超过3nm/cm的双折射值。

由所有的板，将具有在3nm/cm以内的双折射值的31块粗糙表面板分类为用于制造要求双折射值为2nm/cm的规格的P级衬底的组；而将11块具有超过3nm/cm的双折射值的粗糙表面板分类为用于制造不要求双折射规格的Q级衬底的组。

通过如实施例1中相同的加工程序，获得适合于光掩模的具有精确镜面状表面的合成石英玻璃衬底。对每个衬底测量双折射。出于产品生产的目的，仅测量由满足双折射规格的分类为P级的那些衬底的双折射即可。这次出于收集数据的目的，对包括分类为Q级的11块衬底的所有衬底进行双折射测量。在31块P级衬底和11块Q级衬底中，满足最多至2nm/cm的最大双折射值的样品的比例如下。

P级 31块衬底中的26块 84％

Q级 11块衬底中的0块 0％

由这些结果可知，因为在精确加工前的粗表面合成石英玻璃板的阶段进行分类，所以由84％的双折射收率的P级衬底制造产品。如果将所有板用于制造P级，同时省去在板阶段的分类步骤，则对11块衬底的精确加工是浪费的。

实施例3

提供五块合成石英玻璃砖(i、j、k、l和m)，除了使用乙醇(Wako Pure ChemicalIndustries,Ltd.)替代聚乙二醇以外，如实施例1中那样测量其双折射值。计算在(152mm×152mm)范围内的双折射值的最大值，结果如下所示。

i 4.5nm/cm

j 4.2nm/cm

k 2.8nm/cm

l 3.4nm/cm

m 2.8nm/cm

在这些砖中，将具有最多至3nm/cm的最大双折射值的那些砖"k"和"m"分类为用于制造要求双折射值为2nm/cm的规格的P级的组；和将具有超过3nm/cm的最大双折射值的那些砖"i"、"j"和"l"分类为用于制造不要求双折射规格的Q级的组。

通过如实施例1中相同的方法，制造用于光掩模的合成石英玻璃衬底。对每个衬底测量双折射。

出于产品生产的目的，仅测量由满足双折射规格的玻璃砖"k"和"m"制造的那些衬底的双折射即可。这次出于收集数据的目的，对由五块玻璃砖"i"、"j"、"k"、"l"和"m"制造的所有衬底进行双折射测量。由五块玻璃砖制造的衬底中，满足最多至2nm/cm的最大双折射值的样品的比例如下。

i 10％

j 0％

k 70％

l 60％

m 90％

由这些结果可知，因为仅将砖"k"和"m"分类为用于制造要求双折射值为2nm/cm的规格的P级衬底的组，所以以80％的平均双折射收率获得产品。因为砖"i"和"j"具有低的双折射值且在砖阶段被分出，避免了对它们进行精加工的浪费。尽管砖"l"具有超过阈值的双折射值，由其制造的衬底具有相对令人满意的双折射值，表明该砖作为Q级是超规格的原料。原因在于，因为乙醇在测量双折射期间在所述砖上局部干透，所以经涂覆的砖局部地不能保证光进入一个经涂覆的表面并离开另一经涂覆的表面，不能测量精确的值。

实施例4

如实施例1那样，提供五块合成石英玻璃砖(n、o、r、s和t)，对其测量双折射。计算在152mm×152mm范围内的双折射值的最大值，结果如下所示。

n 2.1nm/cm

o 1.8nm/cm

r 1.9nm/cm

s 3.3nm/cm

t 3.7nm/cm

在这些砖中，将具有最多至2nm/cm的最大双折射值的那些砖"o"和"r"分类为用于制造要求双折射值为2nm/cm的规格的P级的组；并将具有超过2nm/cm的最大双折射值的那些砖"n"、"s"和"t"分类为用于制造不要求双折射规格的Q级的组。

通过如实施例1中的相同方法，制造用于光掩模的合成石英玻璃衬底。对所述衬底的每一个测量双折射。这次出于收集数据的目的，对由五块玻璃砖"n"、"o"、"r"、"s"和"t"制造的所有衬底进行双折射测量。由五块玻璃砖制造的衬底中，满足最多至2nm/cm的最大双折射值的样品的比例如下。

n 80％

o 100％

r 95％

s 40％

t 30％

由这些结果可知，因为仅将砖"o"和"r"分类为制造要求双折射值为2nm/cm规格的P级的组，所以以高达97.5％的平均双折射收率获得产品。

实施例5

在要求双折射值为最多至20nm/cm的Z级合成石英玻璃衬底的制造中，测定用于分类和保证合成石英玻璃砖的双折射值的阈值。已确认，将包括衬底之间的变动的各种误差考虑在内，如果砖具有最多至15nm/cm的双折射值，则基本上所有由所述砖制造的衬底都满足最多至20nm/cm的规格。基于该砖分类阈值，该实施例尝试制造合成石英玻璃衬底。

如在实施例1中那样，提供二十块合成石英玻璃砖，对其测量双折射。计算在(152mm×152mm)范围内的双折射值的最大值为12.4nm。

因为最大值12.4nm的双折射值表明所有砖都满足15nm/cm的砖分类阈值，所以将所有二十块合成石英玻璃砖分类为用于制造Z级的组。

本质上，在砖阶段将分类阈值设定为对其的保证，以消除逐一测量衬底的双折射的繁琐的步骤。这次出于收集数据的目的，对由二十块玻璃砖制造的所有合成石英玻璃衬底进行双折射测量。在由20块合成石英玻璃砖制造的400块衬底中，甚至具有最大双折射值的那些具有15.6nm/cm的值。已确认所有衬底均落入20nm/cm的规格。

通过引用将日本专利申请第2014-122280号引入本文。

尽管已描述了一些优选的实施方案，但是根据上述教导对其可以做出许多改变和变型。因此应理解的是本发明可以不同于具体描述那样实施而不脱离所附的权利要求的范围。

Claims (10)

1.制备用于纳米压印光刻掩模衬底或光掩模衬底的合成石英玻璃衬底的方法，包括以下步骤：

提供具有四棱柱形状的合成石英玻璃砖，

用液体涂覆所述砖的任意表面和相对表面组成的两个表面，所述液体在双折射测量的波长下具有至少99.0％/mm的透射率，

通过使光进入一个经涂覆的表面并离开另一经涂覆的表面测量所述砖的双折射，基于所测量的双折射值，将所述砖分类为可接受的组或不可接受的组，

其中，当所述砖在与从所述砖切割的合成石英玻璃衬底的有效范围对应的范围内具有最多至3nm/cm的最大双折射值时，将所述砖分类为所述可接受的组,

其中，在分类步骤中，在合成石英玻璃衬底的双折射规格为最多至αnm/cm的条件下,当所述砖在与从所述砖切割的合成石英玻璃衬底的有效范围对应的范围内具有最多至1.5αnm/cm的最大双折射值时，将所述砖分类为所述可接受的组,

在分类步骤中将所述砖分类为所述可接受的组之后，将所述砖切割成合成石英玻璃板，将所述玻璃板研磨或磨平、粗抛光、和最终精抛光。

2.权利要求1所述的方法，其中在分类步骤中，当所述砖在与从所述砖切割的合成石英玻璃衬底的有效范围对应的范围内具有最多至2nm/cm的最大双折射值时，将所述砖分类为所述可接受的组。

3.制备用于纳米压印光刻掩模衬底或光掩模衬底的合成石英玻璃衬底的方法，包括以下步骤：

提供合成石英玻璃砖，

将所述砖切割成具有四棱柱形状的合成石英玻璃板，

用液体涂覆所述板的任意表面和相对的表面组成的两个表面，所述液体在双折射测量的波长下具有至少99.0％/mm的透射率，

通过使光进入一个经涂覆的表面并从另一经涂覆的表面离开测量所述板的双折射；基于所测量的双折射值将所述板分类为可接受的组或不可接受的组，

其中，在分类步骤中，当所述板在与合成石英玻璃衬底的有效范围对应的范围内具有最多至2nm/cm的最大双折射值时，将所述板分类为所述可接受的组，

其中，在分类步骤中，在合成石英玻璃衬底的双折射规格为最多至αnm/cm的条件下，当所述板在与合成石英玻璃衬底的有效范围对应的范围内具有最多至1.5αnm/cm的最大双折射值时，将所述板分类为所述可接受的组,

在分类步骤中将所述合成石英玻璃板分类为所述可接受的组之后，将所述玻璃板研磨或磨平、粗抛光、和最终精抛光。

4.权利要求1或3所述的方法，其中，待用所述液体涂覆的表面具有最多至1mm的粗糙度Sa。

5.权利要求1或3所述的方法，其中，所述液体的折射率与所述合成石英玻璃衬底的折射率之差在±0.1以内。

6.权利要求1或3所述的方法，其中，所述液体选自水、一元醇、多元醇、醚、醛、酮、羧酸、烃以及它们的水溶液。

7.权利要求1或3所述的方法，其中，所述液体是具有至少200的分子量的多元醇。

8.权利要求1或3所述的方法，其中，所述液体具有在20℃下低于2.3kPa的蒸气压。

9.权利要求1或3所述的方法，其中所述液体通过刷涂、喷涂和旋涂涂覆。

10.用于制备合成石英玻璃衬底的方法，包括以下步骤：

提供合成石英玻璃砖，

将所述砖切割成合成石英玻璃板，

研磨或磨平、粗抛光和精抛光所述玻璃板；

特征在于，通过根据权利要求1～9中任意一项的方法测试和分类所述砖或板，并将被分类为不可接受的砖或板从随后的加工和处理中排除。

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