用于制备合成石英玻璃衬底的方法
【专利说明】用于制备合成石英玻璃衬底的方法
[0001]相关申请的夺叉引用
[0002]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
[0003]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】
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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lnm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。
[0007]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。
[0008]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。
[〇〇〇9] 引用列表
[0010]专利文献 1:JP-A 2006-251781 (TO 2006/085663)
[0011]专利文献 2:JP-A 2006-273659 (TO 2006/104179)
[0012]专利文献 3:JP_A 2011-026173
[0013]专利文献 4:JP-A 2012-032786 (US 20110318995、EP 2399708)
[0014]发明简沐
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]本发明的方法如下文所定义。
[0020][1]用于制备合成石英玻璃衬底的方法，包括如下步骤:
[0021]提供合成石英玻璃砖，
[0022]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% /_的透射率，
[0023]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
[0024]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。
[0025][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1.5 a nm/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a nm/cm。
[0026][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。
[0027][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。
[0028][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。
[0029][6]用于制备合成石英玻璃衬底的方法，包括以下步骤:
[0030]提供合成石英玻璃砖，
[0031]将所述砖切割成合成石英玻璃板，
[0032]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，
[0033]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
[〇〇34]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。
[0035][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1.5a nm/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a nm/cm。
[0036][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。
[0037][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。
[0038][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) 〇
[0039][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。
[0040][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。
[0041][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。
[0042][14]根据[1]至[13]任一项所述的方法，其中，所述液体具有在20°C下低于2.3kPa的蒸气压。
[0043]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”。
[0044]本发_的有益效果
[0045]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】
[0046]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。
[0047]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。
[0048]优选实施方案的描述
[0049]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