[发明专利]石英玻璃的热处理方法

说明书

本发明提供一种石英玻璃的热处理方法，采用玻璃化成型和热处理一体式工艺，包括步骤：(1)玻璃化二氧化硅原料得到透明的石英玻璃；(2)将玻璃化的高温透明石英玻璃直接降温至热处理温度进行保温；(3)将保温后的石英玻璃通过一定的退火速率降温至室温，得到低应力双折射的透明石英玻璃。本发明玻璃化成型和热处理在同一烧结炉内进行，玻璃化成型后温度直接降至热处理温度并进行保温，该热处理方法不仅有效缩短热处理保温时间，降低污染风险，提高生产效率，且制备出的石英玻璃应力双折射小于1.8nm/cm。

技术领域

本发明涉及石英玻璃热处理方法，尤其涉及缩短热处理保温时间的石英玻璃热处理方法。

背景技术

石英玻璃是由纯二氧化硅熔融而成，其许多物理化学性质都是玻璃之“最”，被广泛应用于微电子、光电子、精密光学、航空航天、核技术等高新技术产业领域。

在过去30年中，半导体市场呈高速增长，对现代经济、国防等产生巨大的影响，其中光刻技术的支持起到非常关键的作用。目前，国际主流光刻技术的光源为KrF受激准分子激光(248nm)、ArF受激准分子激光(193nm)，且随着半导体器件的进一步微型化，光源波长的选择将越来越短，这将对光掩膜板的石英玻璃基板的要求越来越高，即要求石英玻璃基板具有较高的精密度。在ArF受激准分子激光应用中，基材残余双折射的存在和激光辐照期间双折射的变化等非常重要。针对石英玻璃基板中的双折射，其主要归因于材料中的残余应力，这就需要合适的热处理工艺来减少残余应力，有效降低石英玻璃中的双折射。

但现有技术存在热处理保温时间长的问题，导致杂质污染风险增大，生产效率低。

发明内容

鉴于上述问题，有必要提供一种石英玻璃的热处理方法，该方法不仅有效缩短热处理保温时间，且制备出的石英玻璃具有低的应力双折射。

一种石英玻璃的热处理方法，其特征在于，采用玻璃化成型和热处理一体式工艺，包括以下步骤：

(1)加热二氧化硅原料至1500℃～1700℃，玻璃化成型得到透明的石英玻璃；

(2)将玻璃化成型后的透明石英玻璃从1500℃～1700℃的玻璃化温度在2h～3h内降温至1050℃～1200℃的热处理温度并保温2h～15h；

(3)退火处理，将保温后的石英玻璃退火降温至室温，得到应力双折射不超过1.8nm/cm的透明石英玻璃。

进一步地，步骤(1)、步骤(2)以及步骤(3)在同一烧结炉内进行。

进一步地，所述二氧化硅原料包括二氧化硅粉末体、石英砂中的至少一种。

进一步地，在步骤(2)中，从1500℃～1700℃的玻璃化温度降温至热处理温度包括第一降温速率和第二降温速率，所述第一降温速率用于将温度从1500℃～1700℃的玻璃化温度降温至1300℃～1350℃；所述第二降温速率用于将温度从1300℃～1350℃降温至热处理温度。

进一步地，所述第一降温速率在-300℃/h～-400℃/h之间，所述第二降温速率在-50℃/h～-200℃/h之间。

进一步地，在步骤(3)中，退火处理包括第一退火速率和第二退火速率；所述第一退火速率用于将温度从热处理温度降温至第一退火温度；所述第二退火速率用于将温度从第一退火温度降温至室温。

进一步地，所述第一退火速率在-2℃/h～-20℃/h之间，所述第一退火温度在900℃～950℃之间，所述第二退火速率在-100℃/h～-220℃/h之间。

进一步地，退火处理后，得到的透明石英玻璃应力双折射不超过1nm/cm。