【中玻網】集成電路用石英玻璃產品市場的主要份額集中在亞洲和歐洲國家，其生產技術在全部上屬于高新技術，幾年前，只有德、日、美等少數發達國家擁有這種技術，并實現機械化、自動化規模生產。近年來，中國建筑材料科學研究總院材料生產質量和加工水平的快速提升，使之具備了批量生產、銷售該類產品的能力。
　　
　　隨著中國建材總院與多家國內外客戶達成了長期合作的意向，我國企業已不再純粹依賴國外進口，而是將其部分訂單逐步移交中國建材總院進行加工和生產。目前該項目產品除滿足國內市場銷售外，還有部分出口韓國、德國等國家和地區，客戶涵蓋湖南韶光鉻版有限公司、合肥嘉東科技有限公司、連云港硅宇石英玻璃有限公司、福建華科光電有限公司、成都光引科技有限責任公司、寶島Semiconductor WaferInc、德國Siegert Consultinge.K.等。
　　
　　集成電路（IC：Integrated Circuit）是現代高科技的核心與先導，其產品具有較其廣闊的市場需求及發展前景，而光刻技術是制作集成電路的關鍵。在半導體芯片的制造環節中，較重要的步驟就是從版圖到wafer制造中間的一個過程，即光掩膜或光罩(Mask)制造。常見的光掩膜有四種：鉻版(chrome)、干版、凸版及液體凸版，組成部分包括基板和不透光材料。勻膠鉻版是一種硬面光掩膜材料，即光掩膜基版，它是當前及未來微細加工光掩膜制作的主流感光材料，用以制作光掩膜版的玻璃必須內部和外表面均無缺點，在光刻膠的曝光波長下有高的光學透過率。當前大部分國家集成電路工業發展迅速，硅片尺寸向8→12→16擴大，集成度越來越高，布線寬度向0.25→0.16→0.08μm精度發展，曝光光線也由可見光轉為近紫外光，甚至遠紫外光，目前主流光刻技術為：248nmDUV技術（KrF準分子激光0.10μm特征尺寸）和193nmDUV技術（ArF準分子激光0.09μm特征尺寸），因此基片局部微小氣泡等缺點都會使構圖產生致命錯誤，這對光掩膜用石英玻璃質量提出了更高的要求：高紫外透過率、高光學均勻性、高內在質量及高表面加工質量。
　　
　　石英玻璃屬于典型的脆硬材料，光學冷加工難度大，加工效率低，其生產工藝較為復雜。中國建材總院項目組通過對準確加工技術的研發，引入或試制了多種準確加工設備，并開發、完善了集成開發掩膜版用高精度石英玻璃基片的準確加工技術與系統。中國建材總院建立的石英玻璃基板生產線，實現了產品的批量加工、高精度加工，在保證產量的同時其質量也能夠完全滿足IC產業光掩膜版用玻璃基板的高精度要求。
　　
　　經中國建材總院研發整合、簡化改良的基本生產工藝大致可以分為下圖所示的六個環節：
　　
　　自然界當中的石英礦石往往含有多種雜質，將石英礦石粉碎、提純可獲取純度較高石英砂。石英砂通過熔煉生成石英玻璃是國內較為常見的手段，而為了獲取純度更高的石英玻璃，則需通過化學手段。
　　
　　中國建材總院利用多晶硅生產中的廢棄物SiCl4為原料、以氯堿化工的副產品H2為能源、采用立式化學氣相沉積（CVD：Chemical Vapor Deposition）工藝合成石英玻璃。此方法制備石英砣的純度更高，可以滿足光掩膜版對于石英玻璃基板純度的要求，中國建材總院擁有此項技術的知識產權。
　　
　　眾所周知，當材料的密度存在變化時，光在其介質當中傳播的速度會存在差異，這種差異很可能造成入射光線角度的改變（即產生折射），光線角度細微的變化就無法滿足光刻加工的精度要求。通過對合成石英坨真空下的槽沉均化，可以使石英玻璃的內質（密度）更加均勻，并去除合成環節當中的氣泡，從而有效避免光刻加工當中光線因材料密度不均而造成的變軌。
　　
　　雖然均化工藝使得石英玻璃內質均勻，但經過升溫、降溫過程，石英玻璃內部會產生熱應力，石英玻璃的熱應力同樣會對石英玻璃的光學及力學性能產生影響。為清理這一危害，需要對石英玻璃進行退火，提高石英玻璃的光學均勻性、機械強度和結構穩定性。在傳統退火工藝的基礎上，中國建材總院采用有限元軟件ANSYS對石英玻璃退火過程的溫度場進行模擬，借以研究退火參數對退火過程的影響。根據石英玻璃退火過程中溫度場和應力場的特點創建了石英玻璃退火幾何模型，模擬了升溫及溫度均勻后的溫度和應力分布，為實際退火過程的參數優化提供了指導。
　　
　　隨著產品需求量的大增，傳統的切割方式已無法滿足規模化批量生產的需求，且存在較大浪費。在這種狀況下，中國建材總院將多刀切割技術引入到石英玻璃光掩膜基片的生產之中，采用多刀切割技術可進行單次、同時、大量切割，生產效率大幅提高。多刀切割技術利用金屬刀片與液體磨料的相互作用對石英玻璃進行切割，其成品端面平整精度較高。中國建材總院相關科研技術人員在研究如何效率高、經濟地進行多刀切割的過程中，解決了刀條斷裂、玻璃片厚度不均、玻璃片表面溝槽等要點問題，綜合粘接、排刀、上刀、切割整個過程，形成了獨有的多刀切割工藝。
　　
　　為滿足不同廠家客戶對于各類別規格石英玻璃基板尺寸的要求，中國建材總院配備了平面磨床、多功能磨床、倒角機等各類成型加工儀器，并對多種儀器進行了改良。平面磨床主要對石英玻璃表面進行粗磨加工。多功能磨床加工各類異型產品，實現石英玻璃基板尺寸的快速準確加工。為保證后續步驟的成品率并考慮到用戶使用時的安全，中國建材總院利用改良的倒角設備對石英玻璃基板的銳邊及客戶要求的直邊進行倒角。
　　
　　石英玻璃的細磨與精拋原理相似，都是利用研磨液在某一特定壓力下進行磨削的過程，精拋的加工精度要高于細磨。隨著訂單數量的增加及交付時間的縮短，傳統的單面磨拋已無法滿足當前市場。經過大量的研究實驗，中國建材總院試制成功了準確雙面研磨及拋光工藝，總結得到一系列的漿料篩選和配置參數。針對雙面磨拋技術在石英玻璃厚度較薄的情況下較易出現各類缺點等問題，中國建材總院經過嘗試與改良，發現通過逐步加壓法對石英玻璃基板進行加工，可防止因厚度偏差引起的崩邊和破裂，較大地提高了加工速度及成品率。
　　
　　十多年前，我國芯片制造技術還嚴重滯后于歐美及日本，近十年來隨著國家的大力扶持以及行業前景持續向好，我國集成電路生產技術已取得令人矚目的進步。未來，我國集成電路制造業的產能還將穩步增長。作為生產集成電路的配套消耗性材料，光掩膜基板用石英玻璃批量生產的意義不言而喻。中國建材總院將繼續努力，優化各類生產工藝和研發性能更加完善的產品，為我國集成電路制造產業鏈提供保障。