[发明专利]胶态二氧化硅抛光组合物和使用其制造合成石英玻璃基板的方法

说明书

本发明涉及胶态二氧化硅抛光组合物和使用其制造合成石英玻璃基板的方法。本发明提供一种抛光组合物，其包含球形二氧化硅颗粒和缔合二氧化硅颗粒的胶体分散体作为研磨料。当在抛光合成石英玻璃基板的步骤中使用时，该抛光组合物确保比常规胶态二氧化硅更高的抛光速率，并且有效防止基板表面上的任何微小缺陷，从而提供具有高平滑度的基板。该抛光组合物可作为二氧化铈的替代抛光组合物用于抛光经研磨的表面。

技术领域

本发明涉及一种胶态二氧化硅抛光组合物和使用其制造合成石英 玻璃基板的方法。在用于先进技术，诸如光掩模、纳米压印基板、和 液晶彩色滤光片的合成石英玻璃基板的抛光中使用胶态二氧化硅抛光 组合物，术语“抛光组合物”也被称为抛光化合物或浆料。

背景技术

在用作光掩模、液晶基板等的合成石英玻璃基板的抛光步骤中， 经常使用包括氧化铈（二氧化铈）或胶态二氧化硅的抛光组合物。

由于要求用作光掩模、液晶基板等的合成石英玻璃基板具有高平 整度、高平滑度和低的缺陷，为了表面的调整，进行包括研磨和抛光 步骤的几个步骤，直到该基板可用作产品。

研磨步骤是通过将锭切成基板来去除残余应变。抛光步骤是将基 板抛光为镜面光洁度以提高它们的表面平整度并调整它们的形状。最 终的抛光步骤使用具有较小粒径的胶态二氧化硅抛光组合物，来制备 具有平整光滑表面且没有微小缺陷的基板。

在将基板抛光为镜面光洁度的步骤中，通常使用二氧化铈抛光组 合物并且它是有效的。在目前面临稀土价格急剧上涨的情况下，为了 减小二氧化铈的用量，工程师们做出广泛的努力来开发替代抛光组合 物或回收技术。

例如，专利文献1公开了一种抛光组合物，它是通过将二氧化铈 与氧化锆（zirconia）混合来形成复合氧化物颗粒而获得的。使用这种 抛光组合物来对玻璃基板进行抛光。由于专利文献1没有完全不含有 二氧化铈组合物，不能认为该抛光组合物是完全的二氧化铈替代抛光 组合物。混合氧化锆招致二氧化铈颗粒和氧化锆颗粒的表面上ζ电位的变化，遗留这样的担忧，即抛光组合物的分散性变差，当抛光时， 在基板表面上形成更多的残渣。

专利文献2描述了使用非球形形状和不同长径比的胶态二氧化硅 颗粒，以比使用常规胶态二氧化硅更高的抛光速率对半导体晶片进行 抛光。在专利文献2中，由于源自玻璃基板的SiO₂与胶态二氧化硅颗 粒结合，胶态二氧化硅颗粒逐渐接近球形形状，招致抛光速率下降。 此外，由于胶态二氧化硅颗粒为不规则形状或不同的长径比，它们有 效地阻止了对基板表面的划伤，但倾向于形成在光掩模基板中可能是 致命缺陷的微小缺陷。

引用列表

专利文献1：JP-A2009-007543

专利文献2：JP-A2008-270584(USP8114178)

发明内容

本发明的目的是提供一种胶态二氧化硅抛光组合物，当在对合成 石英玻璃基板进行抛光的步骤中使用时，它能确保高的抛光速率，同 时抑制在基板表面的任何划伤和微小缺陷。另一个目的是提供一种使 用该胶态二氧化硅抛光组合物制造合成石英玻璃基板的方法。

将焦点集中在合成石英玻璃基板的抛光中用作研磨料的胶态二氧 化硅颗粒上，本发明人获得了以下发现。具有不同平均一次粒径和缔 合度的球形类型和缔合类型的胶态二氧化硅颗粒的混合物对于抛光是 有效的，特别是当缔合胶态二氧化硅颗粒的平均一次粒径大于球形胶 态二氧化硅颗粒的平均一次粒径时。在抛光操作期间，由于离心力， 球形胶态二氧化硅颗粒远离基板，使得在基板上可得到与缔合胶态二 氧化硅颗粒相比更少的球形胶态二氧化硅颗粒。结果，抑制了在基板 表面上的微小缺陷，并赋予基板高的平滑度。无论何时应用该抛光组 合物，在任何尺寸和类型的基板上，抛光速率的提高都是可能的。