坚持科技立异突破技术垄断

来源：科技治理部 宣布时间：2015-06-18

集成电路用石英玻璃产品市场的主要份额集中在亚洲和欧洲国家，其生产技术在国际上属于高新技术，几年前，只有德、日、美等少数兴旺国家拥有这种技术，并实现机械化、自动化规模生产。近年来，中国建筑质料科学研究总院质料生产质量和加工水平的快速提升，使之具备了批量生产、销售该类产品的能力。

随着ng28南宫总院与多家海内外客户告竣了恒久相助的意向，我国企业已不再纯粹依赖外洋进口，而是将其部分订单逐步移交ng28南宫总院进行加工和生产。目前该项目产品除满足海内市场销售外，另有部分出口韩国、德国等国家和地区，客户涵盖湖南韶光铬版有限公司、合肥嘉东科技有限公司、连云港硅宇石英玻璃有限公司、福建华科光电有限公司、成都光引科技有限责任公司、台湾Semiconductor Wafer Inc、德国Siegert Consulting e.K.等。

集成电路（IC：Integrated Circuit）是现代高科技的焦点与先导，其产品具有极其辽阔的市场需求及生长前景，而光刻技术是制作集成电路的要害。在半导体芯片的制造环节中，最重要的办法就是从国界到wafer制造中间的一个历程，即光掩膜或光罩(Mask)制造。常见的光掩膜有四种：铬版(chrome)、干版、凸版及液体凸版，组成部分包括基板和不透光质料。匀胶铬版是一种硬面光掩膜质料，即光掩膜基版，它是目今及未来微细加工光掩膜制作的主流感光质料，用以制作光掩膜版的玻璃必须内部和外外貌均无缺陷，在光刻胶的曝光波长下有高的光学透过率。目今全球集成电路工业生长迅速，硅片尺寸向8→12→16扩大，集成度越来越高，布线宽度向0.25→0.16→0.08μm精度生长，曝光光线也由可见光转为近紫外光，甚至远紫外光，目前主流光刻技术为：248nm DUV技术（KrF准分子激光0.10μm 特征尺寸）和193nm DUV技术（ArF准分子激光0.09μm 特征尺寸），因此基片局部微小气泡等缺陷都会使构图爆发致命过失，这对光掩膜用石英玻璃质量提出了更高的要求：高紫外透过率、高光学均匀性、高内在质量及高外貌加工质量。

石英玻璃属于典范的脆硬质料，光学冷加工难度大，加工效率低，其生产工艺较为庞大。ng28南宫总院项目组通过对精密加工技术的研发，引入或试制了多种精密加工设备，并开发、完善了集成开发掩膜版用高精度石英玻璃基片的精密加工技术与系统。ng28南宫总院建立的石英玻璃基板生产线，实现了产品的批量加工、高精度加工，在包管产量的同时其质量也能够完全满足IC工业光掩膜版用玻璃基板的高精度要求。

经ng28南宫总院研发整合、简化改良的基本生产工艺大致可以分为下图所示的六个环节：

自然界当中的石英矿石往往含有多种杂质，将石英矿石破坏、提纯可获取纯度较高石英砂。石英砂通过熔炼生成石英玻璃是海内最为常见的手段，而为了获取纯度更高的石英玻璃，则需通过化学手段。

ng28南宫总院利用多晶硅生产中的放弃物SiCl4为原料、以氯碱化工的副产品H2为能源、接纳立式化学气相沉积（CVD：Chemical Vapor Deposition）工艺合成石英玻璃。此要领制备石英砣的纯度更高，可以满足光掩膜版关于石英玻璃基板纯度的要求，ng28南宫总院拥有此项技术的知识产权。

众所周知，当质料的密度保存变革时，光在其介质当中流传的速度会保存差别，这种差别很可能造成入射光线角度的改变（即爆发折射），光线角度细微的变革就无法满足光刻加工的精度要求。通过对合成石英坨真空下的槽沉均化，可以使石英玻璃的内质（密度）越发均匀，并去除合成环节当中的气泡，从而有效制止光刻加工当中光线因质料密度不均而造成的变轨。

虽然均化工艺使得石英玻璃内质均匀，但经过升温、降温历程，石英玻璃内部会爆发热应力，石英玻璃的热应力同样会对石英玻璃的光学及力学性能爆发影响。为消除这一危害，需要对石英玻璃进行退火，提高石英玻璃的光学均匀性、机械强度和结构稳定性。在古板退火工艺的基础上，ng28南宫总院接纳有限元软件ANSYS对石英玻璃退火历程的温度场进行模拟，借以研究退火参数对退火历程的影响。凭据石英玻璃退火历程中温度场和应力场的特点创立了石英玻璃退火几何模型，模拟了升温及温度均匀后的温度和应力漫衍，为实际退火历程的参数优化提供了指导。

随着产品需求量的大增，古板的切割方法已无法满足规�；可男枨�，且保存极大浪费。在这种状况下，ng28南宫总院将多刀切割技术引入到石英玻璃光掩膜基片的生产之中，接纳多刀切割技术可进行单次、同时、大宗切割，生产效率大幅提高。多刀切割技术利用金属刀片与液体磨料的相互作用对石英玻璃进行切割，其制品端面平整精度较高。ng28南宫总院相关科研技术人员在研究如何高效、经济地进行多刀切割的历程中，解决了刀条断裂、玻璃片厚度不均、玻璃片外貌沟槽等重点问题，综合粘接、排刀、上刀、切割整个历程，形成了独吞的多刀切割工艺。

为满足差别厂家客户关于种种别规格石英玻璃基板尺寸的要求，ng28南宫总院配备了平面磨床、万能磨床、倒角机等种种成型加工仪器，并对多种仪器进行了改良。平面磨床主要对石英玻璃外貌进行粗磨加工。万能磨床加工种种异型产品，实现石英玻璃基板尺寸的快速精密加工。为包管后续办法的制品率并考虑到用户使用时的宁静，ng28南宫总院利用改良的倒角设备对石英玻璃基板的锐边及客户要求的直边进行倒角。

石英玻璃的细磨与精抛原理相似，都是利用研磨液在某一特定压力下进行磨削的历程，精抛的加工精度要高于细磨。随着订单数量的增加及交付时间的缩短，古板的单面磨抛已无法满足目今市场。经过大宗的研究实验，ng28南宫总院试制乐成了精密双面研磨及抛光工艺，总结获得一系列的浆料筛选和配置参数。针对双面磨抛技术在石英玻璃厚度较薄的情况下极易泛起种种缺陷等问题，ng28南宫总院经过实验与改良，发明通过逐步加压法对石英玻璃基板进行加工，可避免因厚度偏差引起的崩边和破裂，极大地提高了加工速度及制品率。

十多年前，我国芯片制造技术还严重滞后于欧美及日本，近十年来随着国家的大力帮助以及行业前景连续向好，我国集成电路生产技术已取得令人瞩目的进步。未来，我国集成电路制造业的产能还将稳步增长。作为生产集成电路的配套消耗性质料，光掩膜基板用石英玻璃批量生产的意义不言而喻。ng28南宫总院将继续努力，优化种种生产工艺和研发性能越发完善的产品，为我国集成电路制造工业链提供包管。

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