光掩模版是光学、半导体等行业的核心材料,其性能直接影响下游产品质量。作为光刻工艺的关键载体,光掩模版广泛应用于集成电路(IC)、平板显示器(FPD)、印刷电路板(PCB)、微机电系统(MEMS)等领域。

而光掩模基板(又称空白掩膜板)作为光刻成图前的原始材料,是光掩模版的基础载体,其主要由玻璃层、膜层和胶层组成,其中玻璃基板和膜层是决定产品性能的核心要素,其制备流程为:在洁净的石英或玻璃衬底上,通过磁控溅射形成100-200nm的铬膜(或钼硅膜与铬膜)坯料,再涂布400-1000nm的光刻胶。

光掩模基板的玻璃基板主要采用石英玻璃和钠钙玻璃,二者均具备高光学透过率、低热膨胀率和优良光谱特性,适用于高精度光掩模基板制造。其中,石英玻璃凭借纯度高、化学稳定性强、透光性优异等特点,成为IC用光掩模等高端领域的首选材料;钠钙玻璃则更多应用于中低端场景。值得注意的是,光刻级石英材料对性能要求极为苛刻,仅光学均匀性就需控制在1.0×10-6(cm/cm)以内,这对石英锭熔制、加工等各个环节都提出了极高标准。

作为光掩模基板用石英玻璃的核心环节,石英锭的制备工艺主要分为熔炼石英玻璃与合成石英玻璃两类:熔炼石英玻璃以电熔工艺和气炼工艺为主;合成石英玻璃则包括化学气相沉积(CVD)、等离子化学气相沉积(PCVD)、间接合成法等。其中,以合成石英制成光掩模石英玻璃基板的工艺尤为复杂,以应用广泛的化学气相沉积法(CVD)为例,需以SiCl4为原料,在氢氧焰中高温水解生成SiO2微粒,经沉积熔化形成高纯石英锭,再通过切割、热加工(成型为石英板)、冷加工(切割、开方、倒角、磨抛等),最终制成光掩模石英玻璃基板。

除基板材料本身的制备工艺外,膜层形成过程中产生的针孔缺陷也是掩膜基板的主要不良来源之一,超过40%的基板不良率与针孔直接相关。针孔会造成膜层漏光,在曝光显影时引发线条钻蚀、凹陷、锯齿等问题,严重影响产品良率,因此,针孔缺陷控制也是光掩模基板制造过程中的关键技术难点。

来源:中国粉体网

光掩模基板用石英玻璃的制造工艺