合成石英玻璃基板抛光浆料和利用该抛光浆料制造合成石英玻璃基板制造技术

一种包括胶原衍生物和胶体溶液的抛光浆料，其有效抛光合成石英玻璃基板。其防止具有可被高灵敏度缺陷探测仪检测到的尺寸的缺陷的形成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于抛光合成石英玻璃基板的抛光浆料，及利用该浆料制造合成石英玻璃基板的方法，该合成石英玻璃基板主要用于半导体相关电子材料，特别是先进电子应用。
技术介绍
为了降低光刻形成图案的特征尺寸，包括基板上缺陷的尺寸和密度、平整度、表面粗糙度、材料光化学稳定性和表面化学稳定性，需要考虑合成石英玻璃基板的品质因素。上述这些中，相应于IC技术趋向于更精细特征尺寸处理和磁介质趋向于更大容量，对基板上缺陷相关质量的要求日益严格。在这种环境下，开发出高灵敏度缺陷探测仪。在利用该缺陷探测仪控制表面微小缺陷方面进行了研究工作。JP-A S64-40267公开了一种利用胶体二氧化硅精密抛光玻璃基板的方法。当采用该高灵敏度缺陷探测仪探查由此抛光的玻璃基板表面缺陷时，证实存在微观凸起或凹陷缺陷。因此，该方法不足以控制微小缺陷。JP-A 2004-098278公开了一种利用包含高纯度胶体二氧化硅的近于中性水平的浆料抛光玻璃基板，由此降低了微观凸起缺陷的方法。考虑到胶体二氧化硅的等电位点，胶体二氧化硅在近于中性水平下是不稳定的。当重复抛光操作时，该浆料经历粘度累积或磨粒颗粒尺寸分布改变，由此，该浆料可能不能以稳定方式使用。由于该方法不适合于回收抛光浆料以重复利用，该抛光浆料不可避免地单一途径供料，增加了经济和环境问题。引用文件列表专利文件1 JP-A S64-40267专利文件2 JP-A 2004-098278
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用于抛光合成石英玻璃基板的抛光浆料，及利用该浆料制造合成石英玻璃基板的方法，该抛光浆料可有效控制缺陷形成并最终改进半导体装置等生产的产率。专利技术人已经发现包括胶原衍生物和胶体溶液、特别是胶体二氧化硅的抛光浆料有效克服上述突出问题。一方面，本专利技术提供一种用于合成石英玻璃基板的抛光浆料，该抛光浆料包括胶原衍生物和胶体溶液。在优选实施方案中，该胶原衍生物在其结构中具有甘氨酸和羟脯氨酸。该胶原衍生物典型地是明胶或胶原肽。在优选实施方案中，该胶体溶液是具有胶体二氧化硅浓度在重量百分比为20至 50 %的胶体二氧化硅分散液。该抛光浆料可进一步包括羧酸或其盐。该抛光浆料典型地pH值为8至11。优选利用选自碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、碱式盐、胺和氨中的至少一种来调节浆料的PH值。另一方面，本专利技术提供一种通过粗抛光和最终抛光步骤来制造合成石英玻璃基板的方法，其中该最终抛光步骤利用如上所述的抛光浆料。在优选实施方案中，该抛光浆料保持在比胶原的变性温度低的温度，且在最终抛光步骤中进料，其中由于抛光加热，所以在最终抛光步骤中，在比胶原变性温度高的温度下进行抛光。专利技术有益效果在合成石英玻璃、典型是用于制造光掩模、纳米压印模板、光刻磁盘的合成石英玻璃基板的抛光中，本专利技术的抛光浆料在控制基板表面上具有可被高灵敏度缺陷探测仪探测到的尺寸大小的缺陷的形成上是有效的。本专利技术改进了合成石英玻璃基板的生产产率，为半导体工业的进一步微型化做出贡献。具体实施例方式将用于合成石英玻璃基板的抛光浆料定义为包括胶原衍生物和胶体溶液。在研究工作的过程中，专利技术人提出了关于缺陷形成机制的如下假说。在抛光过程中，抛光浆料中的磨粒在它们表面融合在一起，或者融合至从作为工件的玻璃表面脱落的玻璃碎片中，形成更大颗粒。该抛光行为使得这些融合颗粒融合或附着于玻璃表面，在玻璃表面上形成缺陷。因此，重要的是削弱作为外来介质的融合颗粒和作为工件的玻璃之间的接触。在如上所引用的JP-A 2004-098278中，利用包含高纯度胶体二氧化硅的在中性区域的抛光浆料抛光玻璃基板。由于与在胶体二氧化硅稳定区域中PH值约为10的碱性胶体二氧化硅相比较，颗粒表面的zeta电位低，颗粒之间的静电斥力弱，可能限制例如颗粒与玻璃表面之间附着之类的化学反应。然而，由于在抛光的机械行为作用下磨粒融合在一起，发现该浆料在抛光过程中过早凝胶并且变稠。这种浆料不能用于实际抛光中。颗粒还融合在一起形成可表现为浆料中的外来介质的更大颗粒，，导致缺陷形成。甚至当为了最小化抛光不稳定性而降低抛光压力时，在抛光盘工作下，颗粒尺寸分布移向更大侧，这可导致基板表面上的缺陷。专利技术人发现在抛光浆料中加入胶原衍生物时，该胶原衍生物形成高分子量溶胶-凝胶网络，这可捕获那些已经融合在一起而形成表现为外来介质的更大颗粒(尽管大多数颗粒在碱性条件下仍然稳定)的胶体二氧化硅颗粒，削弱更大颗粒与基板的接触；并且这防止了玻璃表面产生缺陷，否则，当胶体二氧化硅融合或附着至正在抛光的玻璃表面时，或者当已融合一起形成表现为外来介质的更大颗粒的胶体颗粒影响玻璃表面时，玻璃表面可能产生缺陷。本专利技术所用的胶原衍生物实施例包括胶原、明胶和胶原肽。这些物质为由三肽形式的单体聚合形成的聚合物，表征为序列n，其中，Xaa和Yaa是氨基酸，η是水口 /又ο优选胶原衍生物具有重均分子量(Mw)为1000至10000000，更优选1000至1000000。胶原衍生物的Mw值过高是抛光浆料所不希望的，因为其可能在分子之间呈现出更大的范德华力，变稠，甚至固化。胶原衍生物的Mw值过低可能在分子间形成弱网络，不可能形成水凝胶，并且即使其形成网络，该网络亦是脆弱以至可能难以完全阻止胶体二氧化硅的更大颗粒作为外来介质与作为工件的玻璃基板相接触，最终容许缺陷形成。需要注意的是，重均分子量是利用凝胶渗透色谱(GPC)、相对于聚苯乙烯标准测量。本专利技术采用胶原衍生物，该胶原衍生物通过利用其分子间网络形成水凝胶。由此构成的水凝胶网络用于削弱作为外来介质的更大颗粒和作为工件的玻璃之间的接触。在序列为n的胶原衍生物所包含的氨基酸中，Gly是甘氨酸。在该序列的胶原衍生物中，优选Xaa和Yaa中的至少一种是羟脯氨酸，因为其更可能形成分子内三螺旋结构，并且更敏感于凝胶和溶液之间状态的变化。更优选一种胶原衍生物，其中Yaa是羟脯氨酸， 因为该三螺旋结构更可能稳定化，并且可以根据温度来控制三螺旋结构的形成和坍缩或者凝胶和溶液之间状态的改变。例如，明胶和胶原肽具有变性温度在大约15°C至20°C的范围。通过利用冷却介质冷却来制备溶液状态的抛光浆料。当该浆料用于抛光时，在抛光工具的抛光盘温度下形成水凝胶，该温度随着抛光过程中产生的热量升高。据此，可通过控制抛光浆料的温度来恰当选择水凝胶的形成程度。依据抛光浆料中胶体的组成和浓度来控制抛光浆料的温度，以提供最佳抛光条件。尽管通过形成胶原衍生物的网络来防止抛光浆料中的外来介质和作为工件的玻璃之间的接触是重要的，但是更优选的是该网络捕获抛光浆料中的水分子以增加基板表面上的保水性，因为由此在抛光结束清洁基板时，可以更容易地除去作为磨料颗粒的胶体颗粒。典型的保湿剂物质是胶原肽。合适的胶原衍生物浓度是基于胶体溶液中固体物质、特别是胶体二氧化硅重量的重量百分比为0. 001至5 %，更优选重量百分比为0. 01至3 %。在这一范围外，更低浓度可能防止缺陷出现的效果差，反之由于胶原衍生物的高粘度，更高浓度可能妨碍向抛光工具稳定供应抛光浆料。该胶体溶液包含具有粒径降低的胶体颗粒作为主要组分，具体地，初级粒径优选为5至500nm，更优选为10至200nm，最优选为20至150nm。胶体颗粒的粒径过小对抛光目的是有效的，但是倾向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：松井晴信，原田大实，竹内正树，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：