專利名稱：：高精度超薄玻璃基片制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及高精度超薄玻璃基片的研制，其產(chǎn)品包含有激光光盤(pán)母盤(pán)玻璃基片、集成電路掩模板兩大領(lǐng)域高精度超薄基片。
背景技術(shù)：
：國(guó)內(nèi)外信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展推動(dòng)光盤(pán)存儲(chǔ)行業(yè)的崛起。對(duì)信息存儲(chǔ)量高的光盤(pán)存儲(chǔ)材料的制備，必然對(duì)激光光盤(pán)母盤(pán)基片相關(guān)性能提出更高的要求。其平面度、平行度、光潔度、粗糙度等指標(biāo)都必須滿足和超過(guò)高密度激光光盤(pán)制造要求。目前DVD光盤(pán)激光波長(zhǎng)為635/650nm，軌道間距為0.74ym,最短信息坑長(zhǎng)度約0.4ixm,物理密度比CD光盤(pán)提高了4倍以上，實(shí)現(xiàn)單面單層存儲(chǔ)量4.7GB。為提高光盤(pán)存儲(chǔ)密度，研究人員進(jìn)一步縮短激光器波長(zhǎng)，其波長(zhǎng)縮短至藍(lán)光段(藍(lán)光存儲(chǔ)技術(shù))，最終實(shí)現(xiàn)120mm盤(pán)的單面單層容量在20G左右。通常被統(tǒng)稱為高密度DVD(HD-DVD)。Philips公司推出的這一代產(chǎn)品取名為DVR，其波長(zhǎng)為400nm，軌道間距為0.3um、最短信息坑長(zhǎng)度約0.168um、存儲(chǔ)容量為22GB。高存儲(chǔ)量的光盤(pán)制造對(duì)激光光盤(pán)母盤(pán)的平面度、平行度、光潔度、粗糙度數(shù)據(jù)指標(biāo)提出更高的要求。以集成電路為核心的電子信息產(chǎn)業(yè)超過(guò)了以汽車、石油、鋼鐵為代表的傳統(tǒng)工業(yè)成為第一大產(chǎn)業(yè)，成為改造和拉動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)邁向數(shù)字時(shí)代的強(qiáng)大引擎和雄厚基石。在集成電路制造技術(shù)中，最關(guān)鍵的是集成電路掩膜版制造技術(shù)和光刻技術(shù)。作為集成電路掩膜版制造的基礎(chǔ)材料掩膜版玻璃基片對(duì)掩膜版的質(zhì)量起決定性作用。首先，基片的面形平整度(平行度和平4度)要求達(dá)到3um。其次，基片的表面質(zhì)量(光潔度和粗糙度)必須達(dá)到相當(dāng)高的要求。對(duì)于玻璃基片外徑與厚度比為100:1(超過(guò)10:l為超薄玻璃基片)，且基片毛坯的平面度基本在0.OO廣O.OlOmrn之間，因此解決超薄玻璃基片大批加工的平行度、平面度、光潔度、粗糙度指標(biāo)是該類產(chǎn)品的技術(shù)關(guān)鍵。精磨時(shí)，為提高玻璃基片的平行度和平面度，應(yīng)當(dāng)控制的是上下磨盤(pán)的平面度修正測(cè)量、基片厚度匹配一致性、精磨漿料溫度與流速、游心輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造精度，及其更為重要的精磨盤(pán)的壓力、轉(zhuǎn)速及其速比設(shè)置。綜合上述因素，經(jīng)過(guò)多年理論和實(shí)踐總結(jié)，分別針對(duì)激光光盤(pán)母盤(pán)玻璃基片、集成電路掩模版基片和高像素?cái)?shù)碼相機(jī)濾光片不同特征，我們得到一系列的工藝參數(shù)。確定重要原輔材料的定質(zhì)選購(gòu)，使用該系列工藝參數(shù)，對(duì)不同規(guī)格玻璃基片研制和生產(chǎn)，都能達(dá)到平行度、平面度、光潔度和粗糙度等指標(biāo)的要求。拋光時(shí)，作為研發(fā)和生產(chǎn)高精度超薄玻璃基片的關(guān)鍵工序。考慮因素除了類似于精磨外，還需要控制拋光皮的裁剪大小和粘貼修整、拋光液ra值、水的硬度、生產(chǎn)環(huán)境溫濕度和潔凈度。同樣拋光盤(pán)的壓力和轉(zhuǎn)速程序設(shè)計(jì)仍是該工序的工作重點(diǎn)。運(yùn)用多年的研發(fā)和生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)的工藝參數(shù)，保證基片大批量生產(chǎn)的平面度、平行度、光潔度、粗糙度的質(zhì)量指標(biāo)。其技術(shù)指標(biāo)為-激光光盤(pán)母盤(pán)玻璃基片單位mm外形尺寸倒角厚平行度平面度光潔度粗糙度<D160+005X1.6±0050.2+。'X45。土《0.003《0.003o級(jí)《IOAO180+005X1.6±0050.2+。'X45。土《0.005《0.005o級(jí)《IOA集成電路掩膜版基片單位mm<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種高精度超薄基片的制備工藝，旨在解決上述關(guān)鍵問(wèn)題，達(dá)到激光光盤(pán)母盤(pán)玻璃基片和集成電路掩膜版基片的技術(shù)指標(biāo)。為此，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)，一種高精度超薄玻璃基片制備工藝，工藝流程包括劃料—外型檢驗(yàn)一厚度匹配一整形一平面度檢驗(yàn)一成型一外徑檢驗(yàn)一精磨一平面度、表面質(zhì)量檢驗(yàn)一厚度匹配一粗拋—表面質(zhì)量檢驗(yàn)一精拋一超聲清洗一成品終檢一封裝打包，其特征在于，影響高精度超薄基片質(zhì)量的關(guān)鍵工藝為l.精磨、拋光漿料篩選和配制；(-)將精磨粉和水的重量比為1/3放于儲(chǔ)液桶，浸泡1020分鐘，用孔徑為812um篩網(wǎng)過(guò)篩，除去大顆粒精磨粉和沉在桶底雜質(zhì)，再用孔徑為46um篩網(wǎng)過(guò)篩，除去細(xì)顆粒精磨粉和沉在桶底雜質(zhì)；(二)將拋光粉和水的重量比為1/33放于儲(chǔ)液桶，添加2.5~3.5%的懸浮劑和1.52.5%的硝酸鋅溶液，浸泡1015小時(shí)，用孔徑為1.82.5um的篩網(wǎng)過(guò)篩，除去大顆粒拋光粉和沉在桶底雜質(zhì)，再用0.81.2um的過(guò)濾器過(guò)濾，除去細(xì)顆粒拋光粉和浮于液面上的雜質(zhì)，將配制好的拋光粉漿料用密度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，控制漿料濃度比例在1.075~1.080之間粉投入拋光工序使用，得到良好的顯微加工質(zhì)量表面；2..精磨、拋光設(shè)備工藝參數(shù)程序設(shè)置精磨、拋光時(shí)間、壓力、轉(zhuǎn)速及上下磨盤(pán)轉(zhuǎn)速比程序組合控制過(guò)程分三輕壓階段采用輕壓、低速短時(shí)間內(nèi)磨拋一定后確保整車玻璃基片厚度一致性，同時(shí)為保證超薄玻璃基片安全生產(chǎn)，對(duì)輕壓階段的壓力和轉(zhuǎn)速合理設(shè)置，其壓力設(shè)置要以不壓碎超薄玻璃基片又使玻璃基片不移出游行輪內(nèi)孔，其轉(zhuǎn)速和時(shí)間設(shè)置要依據(jù)于不同厚度的玻璃基片承載拖動(dòng)應(yīng)力及其整車玻璃厚度差異，輕壓階段工藝技術(shù)參數(shù)設(shè)置如下；<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>重壓階段重壓階段是精磨、拋光過(guò)程中最為重要的階段，其對(duì)玻璃基片平行度、平面度、光潔度、精磨拋光效率以及拋光模盤(pán)的使用壽命都產(chǎn)生重要的作用；經(jīng)過(guò)輕壓階段后，玻璃基片的厚度基本保持一致，此時(shí)能在保證拋光質(zhì)量的基礎(chǔ)上提高拋光效率，拋光壓力依據(jù)于模盤(pán)上拋光皮的承載力和耐高溫程度以及游星輪和玻璃承載力，根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格尺寸確定精磨厚度，拋光厚度由精磨后的玻璃基片的材質(zhì)和表面粗糙度確定，精磨、拋光玻璃基片要有一定的厚度匹配以提高基片精磨、拋光后表面質(zhì)量，同時(shí)注意精磨、拋光模盤(pán)的面型，實(shí)時(shí)加以修正，其精磨、拋光時(shí)間設(shè)置要根據(jù)壓力和轉(zhuǎn)速以及拋光厚度作為參考，采用重壓、高速長(zhǎng)時(shí)間的磨拋工藝參數(shù)，提高了精磨、拋光效率，重壓階段工藝技術(shù)參數(shù)設(shè)置如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>修研階段修研階段為一很重要的階段，對(duì)玻璃基片的面型有重要的影響，通過(guò)恢復(fù)低壓低速程序的設(shè)置，使基片本身和磨拋盤(pán)恢復(fù)基片修整過(guò)游離狀態(tài)，利用磨拋盤(pán)高精度的平面度和游行輪的運(yùn)行軌跡、速度匹配，對(duì)基片的各項(xiàng)指標(biāo)再次進(jìn)行修整和提高，達(dá)到平行度、平面度、光潔度、粗糙度技術(shù)指標(biāo)要求，修研階段工藝技術(shù)參數(shù)設(shè)置如下;<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>3..玻璃基片的平面度檢測(cè)控制(-)精磨后玻璃基片的平面度檢測(cè)控制由于基片外徑尺寸大、厚度薄、重量輕、精磨后兩面不透光，在大批量的生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)平面度全檢控制，用現(xiàn)有的il量?jī)x器無(wú)法解決，通過(guò)運(yùn)用三點(diǎn)成一面對(duì)中心量具結(jié)合玻璃自重旋轉(zhuǎn)測(cè)量原理，設(shè)計(jì)制造了基片拋光前工序平面度檢測(cè)儀(其專利號(hào)為200510025358.0)，投入使用后精度控制準(zhǔn)確率達(dá)到98%以上，滿足了拋光前工序平面度檢測(cè)控制要求；(二)拋光后玻璃基片的平面度檢測(cè)控制對(duì)拋光后玻璃基片的平面度檢測(cè)，以前使用傳統(tǒng)光學(xué)干涉儀讀取光圈數(shù)和識(shí)別干涉條紋形狀來(lái)估測(cè)玻璃基片的平面度，該儀器存在對(duì)平面度數(shù)值進(jìn)行高精度量化檢測(cè)的缺陷，同時(shí)無(wú)法對(duì)基片表面粗糙度等指標(biāo)檢測(cè)，對(duì)超薄高精度玻璃基片的研制和生產(chǎn)，必然需求先進(jìn)高精度的測(cè)試儀器，公司于2000年花巨資從美國(guó)ZYG0公司購(gòu)買(mǎi)ZYG0干涉儀，該儀器應(yīng)用激光干涉系統(tǒng)以及解析干涉圖形的微處理系統(tǒng)，用于測(cè)量和分析高精度光學(xué)表面形狀。時(shí)至今日，ZYG0千涉儀已被世界公認(rèn)為光學(xué)工業(yè)和研究室中的標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)檢測(cè)儀器。，公司對(duì)出廠超薄玻璃基片使用ZYGO干涉儀定時(shí)定量的抽樣檢測(cè)，其光學(xué)表面形狀合格率達(dá)到98%;'4..玻璃基片拋光后表面質(zhì)量檢驗(yàn)控制玻璃基片在經(jīng)過(guò)最后超聲清洗后，需對(duì)表面質(zhì)量缺陷(氣泡、雜質(zhì)、劃痕、點(diǎn)子、條紋、水跡、污斑、灰塵等)進(jìn)行檢驗(yàn)，以前采用市場(chǎng)上照明燈或幻燈機(jī)來(lái)觀察其表面質(zhì)量(有效光通量為1000流明，光照度<5000勒克斯)，產(chǎn)品的表面質(zhì)量無(wú)法進(jìn)行檢驗(yàn)控制。針對(duì)上述情況，公司設(shè)計(jì)制造了高亮度超光潔檢測(cè)裝置(專利號(hào)03021617.8)，該產(chǎn)品采用了高新技術(shù)光學(xué)雙平凸(球面和非球面)聚光系統(tǒng)加上超大口徑(1/1.5)對(duì)稱型物鏡(垂直光學(xué)像差自動(dòng)消除)。發(fā)光光線包容角達(dá)110度，最大限度提高了對(duì)燈泡的采光效率，非球面聚光鏡光學(xué)球差最小，使光能均勻集中，被照工件上的光照度達(dá)到最大值(距離光學(xué)鏡頭20公分處光照度達(dá)到20萬(wàn)勒克斯)。根據(jù)不同規(guī)格產(chǎn)品的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求，研發(fā)人員正在設(shè)計(jì)安裝變壓電源通過(guò)調(diào)節(jié)電壓控制產(chǎn)品檢驗(yàn)光照度，投入檢測(cè)使用后，保證了表面質(zhì)量的檢驗(yàn)要求，產(chǎn)品用戶使用合格率達(dá)到100%，并大批量進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。本發(fā)明的有益效果是用上述的本發(fā)明的關(guān)鍵工藝對(duì)激光光盤(pán)母盤(pán)玻璃基片和集成電路掩膜版基片進(jìn)行加工，使基片平行度、平面度、光潔度、粗糙度技術(shù)指標(biāo)達(dá)到要求。并通過(guò)對(duì)高密度光盤(pán)(DVD、DVD-ROM)母盤(pán)刻錄制作及集成電路掩膜版制造用玻璃基片的研發(fā)和逐漸批量化進(jìn)入國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。一方面，由于其生產(chǎn)工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求相當(dāng)高；另一方面，用戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量也無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)。目前國(guó)際上僅英國(guó)皮爾金頓具備生產(chǎn)制造該類玻璃基片材料的技術(shù)研發(fā)能力和生產(chǎn)銷售能力。該發(fā)明成果的成功運(yùn)用，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)該行業(yè)技術(shù)的空白，改變了我國(guó)該類信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展用基礎(chǔ)性玻璃基片材料長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的局面，將有力促進(jìn)我國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展。而該類產(chǎn)品各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)英國(guó)皮爾金頓公司的同類產(chǎn)品，在國(guó)際市場(chǎng)中亦具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，可以取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。具體實(shí)施例方式(-)將精磨粉和水的重量比為1/3放于儲(chǔ)液桶，浸泡1020分鐘，用孔徑為812um篩網(wǎng)過(guò)篩，除去大顆粒精磨粉和沉在桶底雜質(zhì)，再用孔徑為46Um篩網(wǎng)過(guò)篩，除去細(xì)顆粒精磨粉和沉在桶底雜質(zhì)。(二)將拋光粉和水的重量比為1/33放于儲(chǔ)液桶，添加2.53.5%的懸浮劑和1.52.5%的硝酸鋅溶液，浸泡1015小時(shí)，用孔徑為1.82.5um的篩網(wǎng)過(guò)篩，除去大顆粒拋光粉和沉在桶底雜質(zhì)，再用0.81.2iim的過(guò)濾器過(guò)濾，除去細(xì)顆粒拋光粉和浮于液面上的雜質(zhì)，將配制好的拋光粉漿料用密度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，控制漿料濃度比例在1.0751.080之間粉投入拋光工序使用。具體措施:①精磨采用的儲(chǔ)液桶容積為30L，將10kg磨料倒入儲(chǔ)液桶內(nèi)，并注入30kg自來(lái)水混合攪拌，浸泡10分鐘后先用孔徑為10um的篩網(wǎng)過(guò)篩，先除去大顆粒精磨粉和沉在桶底的雜質(zhì)，后用孔徑5ym篩網(wǎng)過(guò)篩，再除去細(xì)顆粒精磨粉和浮于液面的雜質(zhì)，將留下的精磨粉投入精磨工序使用，得到很好的微細(xì)加工質(zhì)量表面。②拋光采用的儲(chǔ)液桶容積為30L，將0.75kg的粉料倒入儲(chǔ)液桶內(nèi)，添加3%的懸浮劑和2%的硝酸鋅溶劑，并注入25kg純水進(jìn)行混合，浸泡12小時(shí)后先用孔徑為2um的篩網(wǎng)過(guò)篩，先除去大顆粒拋光粉和沉入桶底雜質(zhì)，后用lum的過(guò)濾器過(guò)濾，再除去細(xì)顆粒拋光粉和浮于液面上的雜質(zhì)。將留下配好的拋光粉漿料用密度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，控制漿料濃度比例在。1.0751.080之間粉投入拋光工序使用。并通過(guò)精磨、拋光設(shè)備工藝參數(shù)程序設(shè)置、玻璃基片的平面度檢測(cè)控制、玻璃基片拋光后表面質(zhì)量檢驗(yàn)控制和結(jié)合精磨平面度檢測(cè)儀、高亮度超光潔表面檢測(cè)儀技術(shù)專利的運(yùn)用，得到良好的顯微加工質(zhì)量表面。權(quán)利要求1.一種高精度超薄玻璃基片制備工藝，工藝流程包括劃料→外型檢驗(yàn)→厚度匹配→整形→平面度檢驗(yàn)→成型→外徑檢驗(yàn)→精磨→平面度、表面質(zhì)量檢驗(yàn)→厚度匹配→粗拋→表面質(zhì)量檢驗(yàn)→精拋→超聲清洗→成品終檢→封裝打包，其特征在于，影響高精度超薄基片質(zhì)量的關(guān)鍵工藝為(1)精磨、拋光漿料篩選和配制；(一)將精磨粉和水的重量比為1/3放于儲(chǔ)液桶，浸泡10~20分鐘，用孔徑為8~12μm篩網(wǎng)過(guò)篩，除去大顆粒精磨粉和沉在桶底雜質(zhì)，再用孔徑為4~6μm篩網(wǎng)過(guò)篩，除去細(xì)顆粒精磨粉和沉在桶底雜質(zhì)；(二)將拋光粉和水的重量比為1/33放于儲(chǔ)液桶，添加2.5~3.5％的懸浮劑和1.5~2.5％的硝酸鋅溶液，浸泡10~15小時(shí)，用孔徑為1.8~2.5μm的篩網(wǎng)過(guò)篩，除去大顆粒拋光粉和沉在桶底雜質(zhì)，再用0.8~1.2μm的過(guò)濾器過(guò)濾，除去細(xì)顆粒拋光粉和浮于液面上的雜質(zhì)，將配制好的拋光粉漿料用密度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，控制漿料濃度比例在1.075~1.080之間粉投入拋光工序使用；(2)精磨、拋光設(shè)備工藝參數(shù)程序設(shè)置精磨、拋光時(shí)間、壓力、轉(zhuǎn)速及上下磨盤(pán)轉(zhuǎn)速比程序組合控制過(guò)程分三個(gè)階段，即輕壓階段、重壓階段及修研階段輕壓階段工藝技術(shù)參數(shù)設(shè)置如下；參數(shù)設(shè)置時(shí)間(秒)壓力(公斤)轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)精磨120～180100～12010～15粗拋光180～240180～24010～15精拋光30～6080～10010～12重壓階段工藝技術(shù)參數(shù)設(shè)置如下參數(shù)設(shè)置時(shí)間(秒)壓力(公斤)轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)精磨600～1200180～22040～45粗拋光1800～3000240～32030～40精拋光600～900240～26030～35修研階段工藝技術(shù)參數(shù)設(shè)置如下；參數(shù)設(shè)置時(shí)間(秒)壓力(公斤)轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)精磨60～120150～18030～35粗拋光120～180180～24025～30精拋光60～120180～20020～30(3)玻璃基片的平面度檢測(cè)(一)精磨后玻璃基片的平面度檢測(cè)用專利號(hào)為200510025358.0基片拋光前工序平面度檢測(cè)儀對(duì)精磨后玻璃基片的平面度進(jìn)行檢測(cè)；(二)拋光后玻璃基片的平面度檢測(cè)用向美國(guó)ZYG0公司購(gòu)買(mǎi)ZYGO干涉儀對(duì)拋光后玻璃基片的平面度檢測(cè)；(4)玻璃基片拋光后表面進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)用由本公司設(shè)計(jì)制造的專利號(hào)為03021617.8的高亮度超光潔檢測(cè)裝置對(duì)玻璃基片拋光后表面進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了影響高精度超薄基片質(zhì)量的關(guān)鍵工藝，其具體是精磨、拋光漿料篩選和配制；精磨、拋光設(shè)備工藝參數(shù)程序設(shè)置；玻璃基片的平面度檢測(cè)和玻璃基片拋光后表面進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。本發(fā)明的有益效果是用上述的本發(fā)明的關(guān)鍵工藝對(duì)激光光盤(pán)母盤(pán)玻璃基片和集成電路掩膜版基片進(jìn)行加工，使基片平行度、平面度、光潔度、粗糙度技術(shù)指標(biāo)達(dá)到要求。文檔編號(hào)C03B33/02GK101456668SQ20081020815公開(kāi)日2009年6月17日申請(qǐng)日期2008年12月30日優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日發(fā)明者應(yīng)永偉申請(qǐng)人:上海申菲激光光學(xué)系統(tǒng)有限公司