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隨著中國建材總院與多家國內(nèi)外客戶達成了長期合作的意向，我國企業(yè)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(chǎn)。目前該項目產(chǎn)品除滿足國內(nèi)市場銷售外，還有部分出口韓國、德國等國家和地區(qū)，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、臺灣Semiconductor WaferInc、德國Siegert Consultinge.K.等。
集成電路（IC：Integrated Circuit）是現(xiàn)代高科技的核心與先導，其產(chǎn)品具有極其廣闊的市場需求及發(fā)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(huán)節(jié)中，最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(nèi)部和外表面均無缺陷，在光刻膠的曝光波長下有高的光學透過率。當前全球集成電路工業(yè)發(fā)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(fā)展，曝光光線也由可見光轉(zhuǎn)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陷都會使構(gòu)圖產(chǎn)生致命錯誤，這對光掩膜用石英玻璃質(zhì)量提出了更高的要求：高紫外透過率、高光學均勻性、高內(nèi)在質(zhì)量及高表面加工質(zhì)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(chǎn)工藝較為復雜。中國建材總院項目組通過對精密加工技術的研發(fā)，引入或試制了多種精密加工設備，并開發(fā)、完善了集成開發(fā)掩膜版用高精度石英玻璃基片的精密加工技術與系統(tǒng)。中國建材總院建立的石英玻璃基板生產(chǎn)線，實現(xiàn)了產(chǎn)品的批量加工、高精度加工，在保證產(chǎn)量的同時其質(zhì)量也能夠完全滿足IC產(chǎn)業(yè)光掩膜版用玻璃基板的高精度要求。
經(jīng)中國建材總院研發(fā)整合、簡化改良的基本生產(chǎn)工藝大致可以分為下圖所示的六個環(huán)節(jié)：
自然界當中的石英礦石往往含有多種雜質(zhì)，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(nèi)最為常見的手段，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(chǎn)中的廢棄物SiCl4為原料、以氯堿化工的副產(chǎn)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(chǎn)權。
眾所周知，當材料的密度存在變化時，光在其介質(zhì)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(chǎn)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(nèi)質(zhì)（密度）更加均勻，并去除合成環(huán)節(jié)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(nèi)質(zhì)均勻，但經(jīng)過升溫、降溫過程，石英玻璃內(nèi)部會產(chǎn)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(chǎn)生影響。為消除這一危害，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(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在傳統(tǒng)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(shù)對退火過程的影響。根據(jù)石英玻璃退火過程中溫度場和應力場的特點創(chuàng)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(shù)優(yōu)化提供了指導。
隨著產(chǎn)品需求量的大增，傳統(tǒng)的切割方式已無法滿足規(guī)?；可a(chǎn)的需求，且存在極大浪費。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(chǎn)之中，采用多刀切割技術可進行單次、同時、大量切割，生產(chǎn)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高效、經(jīng)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、玻璃片表面溝槽等重點問題，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(guī)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、萬能磨床、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。萬能磨床加工各類異型產(chǎn)品，實現(xiàn)石英玻璃基板尺寸的快速精密加工。為保證后續(xù)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(shù)量的增加及交付時間的縮短，傳統(tǒng)的單面磨拋已無法滿足當前市場。經(jīng)過大量的研究實驗，中國建材總院試制成功了精密雙面研磨及拋光工藝，總結(jié)得到一系列的漿料篩選和配置參數(shù)。針對雙面磨拋技術在石英玻璃厚度較薄的情況下極易出現(xiàn)各類缺陷等問題，中國建材總院經(jīng)過嘗試與改良，發(fā)現(xiàn)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，極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(yè)前景持續(xù)向好，我國集成電路生產(chǎn)技術已取得令人矚目的進步。未來，我國集成電路制造業(yè)的產(chǎn)能還將穩(wěn)步增長。作為生產(chǎn)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(chǎn)的意義不言而喻。中國建材總院將繼續(xù)努力，優(yōu)化各類生產(chǎn)工藝和研發(fā)性能更加完善的產(chǎn)品，為我國集成電路制造產(chǎn)業(yè)鏈提供保障。
