一种方形石英掩模基板的射流抛光处理方法与流程

本发明涉及石英掩模基板表面处理，具体涉及一种方形石英掩模基板的射流抛光处理方法。

背景技术：

1、随着人工智能计算的发展增速，所需的半导体器件追求更先进的制程、更小的体积和更高的能效，极紫外（euv）光刻成为7nm以下技术节点芯片制造的优选方式。极紫外光刻技术使用波长极短的euv光做为曝光光源，由于euv光会被大部分材料吸收，因此极紫外掩模采用了与深紫外光刻技术完全不同的反射式掩模，其中用作掩模基体的超低热膨胀方形石英掩基板要求面型平整度不超过80nm，表面高空间频率粗糙度不高于0.15nm，这对制造工艺要求极高。

2、对于80nm以下面型平整度要求的方形石英基板，单纯靠双面抛光难以实现，需要具有可控去除效果的超精密抛光技术进行加工，如磁流变抛光实现表面面形误差的高精度修形，磁流变抛光技术主要通过高强梯度磁场将抛光液造成半固态的磁流变体柔性抛光膜，细微磨料颗粒因非磁性会受磁性粉体排斥，析出镶嵌在柔性抛光膜的表层，当抛光液被抛光轮带入在工件抛光轮间的狭小收缩区域时，配合计算机软件对抛光运动路径，磁流变液屈服应力和去除函数，通过剪切力可控实现对工件表面的精密抛光。

3、磁流变抛光液以铁粉作为磁敏材料，氧化铈作为抛光磨料，还含有用于改善分散的有机添加剂等，加工后清洗需要使用酸性和氧化性较强的化学品进行铁粉和有机物的去除，然后使用氢氟酸去除嵌入的磨料颗粒，防止氧化铈颗粒对双面抛光机台造成污染。对于0.15nm以下的高空间频率粗糙度的要求，由于磁流变抛光是完全靠物理剪切作用实现的，难以实现粗糙度的要求，因此还需再使用双面抛光进行短时间加工来去除磁流变抛光造成的表面层以达成粗糙度要求。双面抛光结束后，通过单片清洗机对方形石英基板进行洗净和干燥，后续进行检测。

4、磁流变抛光过程中，由于磁流变液需要维持粘度和流变性能，组成中常含有有机油性成分，水分含量较少，并且在干燥环境中抛光加工时，残留的抛光液会干燥附着在基板表面，形成铁颗粒、铁离子、氧化铈颗粒和有机物的复合污染层，需要配备专门清洗机台并使用多种化学品进行清洗，工序复杂度增加，厂务处理压力增加，生产成本上升。

5、磁流变抛光由于伪随机路径涉及频繁换向，机床载台加减速过大容易产生振动会损害机床刚性，因此在实际石英玻璃表面磁流变抛光中常用光栅轨迹。磁流变抛光技术确定性高、元件表面材料被精确去除，柔性抛光头无法产生随机去除的平滑效，去除函数关于短轴不对称的特征导致叠加后的元件表面出现一道道的刀痕，该刀痕周期与加工间距有关，从而引入中频误差，造成中空间频率粗糙度较大。此外，由于以物理抛光作用为主，还需兼顾去除速率，因此磁流变抛光液中的氧化铈粒径不能太小，难以实现较低的高空间频率粗糙度粗糙度。这对于方形石英基板后续的镀膜沉积工艺会造成多层反射膜的质量下降，光学性能也会因散射造成光强能量损失和成像质量下降。

6、双面抛光技术易受抛光盘形状和抛光垫表面状态的影响，难以实现方形基板加工的局部面型控制，并且受限于对光洁度和亚表面损伤程度的要求，大多使用低硬度、压缩率稍高的阻尼布抛光垫，但方形基板的四周边角区域在加工中会受更高的挤压应力，从而提升去除速率造成塌角。用于磁流变抛光后基板的处理时面型精度的加工可控性低，容易造成面平整度的良率下降。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中的不足，提供一种方形石英掩模基板的射流抛光处理方法，通过单片清洗机台与射流抛光技术结合，在面型平整度较低变动下实现中频和高频空间频率粗糙度的改善。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种方形石英掩模基板的射流抛光处理方法，包括如下步骤：

3、s1、将方形石英掩模基板置于单片清洗机台，依次通过二流体、spm溶液和兆声波喷头喷射的超纯水进行清洗处理；

4、s2、通过兆声波喷头喷射的二氧化硅抛光液对基板进行射流抛光，然后通过兆声波喷头喷射的超纯水进行冲洗；

5、s3、通过超声波喷头喷射的sc-1清洗液进行清洗后，通过超纯水漂洗处理；

6、s4、干燥处理后输送至下一工序。

7、本发明利用单片清洗机台集成射流抛光和清洗功能，使工序集成度更高；通过射流抛光改善中频和高频空间频率粗糙度的同时，可避免对面型平整度造成严重影响。

8、本发明在二氧化硅抛光液对基板进行射流抛光前设置标定工序，用于测试不同射流抛光时间对表面的平滑效果，从而确定与基板状态相匹配的射流抛光参数；通过标定过程更准确控制射流抛光时间，使抛光液的利用效率更高，耗材成本降低。

9、进一步的，s1中，所述二流体采用流量比为（50-200）：1的氮气和超纯水驱动，且氮气和超纯水的压力独立地选自0.1-0.3mpa。

10、进一步的，s1中，所述spm溶液包括体积比为(3-5):1:(1-5)的硫酸、双氧水和超纯水；

11、所述spm溶液的温度为50-120℃。

12、进一步的，s1中，所述兆声波喷头喷射的超纯水的温度为50-90℃。

13、进一步的，s2中，所述二氧化硅抛光液是由纳米二氧化硅、水和酸碱调节剂组成的硅溶胶，抛光液ph为8-11。

14、进一步的，所述纳米二氧化硅d50粒径分布为30-100nm，抛光液中纳米二氧化硅的含量为10-40wt%。

15、进一步的，s3中，所述sc-1清洗液包括体积比为1：（0.5-2）：（10-30）的氨水、双氧水和超纯水；

16、所述sc-1清洗液的温度为35-50℃。

17、进一步的，s3中，重复清洗-漂洗流程1-3次。

18、进一步的，所有的所述兆声波喷头的工作频率为0.95-1.5mhz。

19、进一步的，s4中，所述干燥处理通过1000-2000rpm高速旋转甩干。

20、本发明的有益效果：

21、本发明利用单片清洗机台集成射流抛光和清洗功能，使工序集成度更高，降低了额外加工设备和工序的需求，提升效率，降低生产成本；通过射流抛光改善中频和高频空间频率粗糙度的同时，可避免对面型平整度造成严重影响，提高产品良率。

22、本发明射流抛光不会因为抛光垫耗材生命周期的变化而需要依赖经验模型变动工艺参数，只需稳定前道磁流变加工，进行一次性标定流程后，即可稳定使用固定工艺方案，提高了抛光液利用效率和生产稳定性。

1.一种方形石英掩模基板的射流抛光处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的方形石英掩模基板的射流抛光处理方法，其特征在于，s1中，所述二流体采用流量比为（50-200）：1的氮气和超纯水驱动，且氮气和超纯水的压力独立地选自0.1-0.3mpa。

3.如权利要求1所述的方形石英掩模基板的射流抛光处理方法，其特征在于，s1中，所述spm溶液包括体积比为(3-5):1:(1-5)的硫酸、双氧水和超纯水；

4.如权利要求1所述的方形石英掩模基板的射流抛光处理方法，其特征在于，s1中，所述兆声波喷头喷射的超纯水的温度为50-90℃。

5.如权利要求1所述的方形石英掩模基板的射流抛光处理方法，其特征在于，s2中，所述二氧化硅抛光液是由纳米二氧化硅、水和酸碱调节剂组成的硅溶胶，抛光液ph为8-11。

6.如权利要求5所述的方形石英掩模基板的射流抛光处理方法，其特征在于，所述纳米二氧化硅d50粒径分布为30-100nm，抛光液中纳米二氧化硅的含量为10-40wt%。

7.如权利要求1所述的方形石英掩模基板的射流抛光处理方法，其特征在于，s3中，所述sc-1清洗液包括体积比为1：（0.5-2）：（10-30）的氨水、双氧水和超纯水；

8.如权利要求1所述的方形石英掩模基板的射流抛光处理方法，其特征在于，s3中，重复清洗-漂洗流程1-3次。

9.如权利要求1所述的方形石英掩模基板的射流抛光处理方法，其特征在于，所有的所述兆声波喷头的工作频率为0.95-1.5mhz。

10.如权利要求1所述的方形石英掩模基板的射流抛光处理方法，其特征在于，s4中，所述干燥处理通过1000-2000rpm高速旋转甩干。