光掩模石英基板的制造是一个精密且复杂的过程，其核心在于通过气相沉积获得高纯度材料，再通过精密加工达到原子级的表面平整度。整个过程大致可分为“材料制备”和“基板加工”两大阶段。

一、材料制备：从气体到玻璃

这一步的目标是制造出超高纯度、高均匀性的合成石英玻璃锭。

核心技术：化学气相沉积法

这是主流且最高端的方法，尤其是等离子体化学气相沉积。它将高纯度硅源气体（如四氯化硅SiCl₄或八甲基环四硅氧烷） 和氧气在等离子体环境中反应，直接生成超高纯度的非晶态二氧化硅（SiO₂）粉末，即“烟炱”。

这个过程在真空或特定气氛中进行，能有效杜绝金属杂质混入，是羟基（-OH）含量、金属杂质含量等关键指标的根本保障。

关键工序：高温玻璃化

沉积得到的“烟炱”是多孔疏松的，需要在大约1500°C的高温下进行烧结（玻璃化），使其熔融致密，最终形成完全透明、无气泡的合成石英玻璃锭。这个过程的升温曲线和气氛控制至关重要，直接影响玻璃的内应力和均匀性。

二、基板加工：从玻璃锭到完美基板

这个阶段是将石英锭加工成满足光掩模要求的精密基板。

精密退火：玻璃锭在加工前需经过精密退火，以消除内部热应力，确保材料在后续加工和使用中的尺寸稳定性。

切割与研磨：使用金刚石线或刀片将大块玻璃锭切割成接近最终厚度的板坯。然后进行粗磨和精磨，逐步提升表面平整度并去除损伤层。

核心工序：化学机械抛光

这是实现纳米级甚至亚纳米级表面粗糙度和极致平坦度的核心步骤。CMP结合了化学腐蚀（抛光液与SiO₂表面反应生成较软的水合层）和机械磨削（抛光垫去除软质层）的作用，能实现无损伤的超光滑表面。

超精密清洗与检测：抛光后，基板需经过多道超纯水、超声、兆声清洗，去除任何微小颗粒和有机物。每一道工序后都伴随严格的检测，包括表面缺陷、粗糙度、平坦度、透光率、内部杂质等，确保其满足严苛的标准。

技术难点与高端制造壁垒

缺陷控制：对于28nm以下，特别是EUV光刻所需的基板，需要控制“相位缺陷”——即使是基板内部纳米级的微小密度差异，也会在EUV波长下造成图形误差，其检测和控制是顶级难题。

综合性能极限：如何同时保证全球最高等级的平坦度（纳米级）、最低的表面粗糙度（<0.2nm）、最高的透光率（在特定波长下>99.9%）、以及极低的热膨胀系数，对全过程工艺控制提出了极限要求。

设备与原材料依赖：高纯度石英靶材、高端CMP设备、电子束缺陷检测设备等仍严重依赖进口，是国内产业链需要突破的关键环节。

总而言之，光掩模石英基板的制造是材料科学与超精密加工技术的极致结合。每一片合格的基板，都是从气相沉积的分子级纯化开始，历经数十道精密控制的工序，最终达到原子级平整表面的产物。

来源：ACMI硅基新材料