用于納米壓印模具的摻雜二氧化鈦的石英玻璃的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明為用于納米壓印模具的摻雜二氧化鈦的石英玻璃。在納米壓印光刻法中，在波長365nm具有最高為10%的內(nèi)部透射率分布的摻雜二氧化鈦的石英玻璃適合作為納米壓印模具使用。
【專利說明】用于納米壓印模具的摻雜二氧化鈦的石英玻璃
[0001]本申請是申請日為2008年6月6日、申請?zhí)枮?00810098674.4、發(fā)明名稱為“用于納米壓印模具的摻雜二氧化鈦的石英玻璃”的發(fā)明專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及具有最小內(nèi)部透射率分布和低熱膨脹系數(shù)的納米壓印模具材料。
【背景技術(shù)】
[0003]眾所周知，半導(dǎo)體技術(shù)在向集成電路更高集成化方面已作出了顯著的進(jìn)步。這一傾向促進(jìn)了在半導(dǎo)體器件制造的光刻法工藝過程中使用更短波長的光源。使用ArF準(zhǔn)分子激光(193nm)的光刻法是目前的主流。期待向使用極紫外光(EUV)的光刻法的轉(zhuǎn)換能進(jìn)一步集成化。作為用于制造半間距(half-pitch)為32nm或更低的半導(dǎo)體器件的技術(shù)，不僅光刻法，而且納米壓印光刻法也被認(rèn)為是有前途的。
[0004]期待納米壓印光刻法能找到包括光波導(dǎo)、生物-芯片和光貯存介質(zhì)的各種應(yīng)用。
[0005]納米壓印光刻法包括通過電子束光刻法和蝕刻技術(shù)置備其上具有預(yù)定的細(xì)微圖形的模具(也可稱作壓模或模板)，在基片上涂敷樹脂材料，并把模具壓到樹脂膜上以將細(xì)微圖形構(gòu)型轉(zhuǎn)移至樹脂膜上。具體地，制造半導(dǎo)體器件是借助把模具壓到涂布在半導(dǎo)體晶片表面上的例如硅的抗蝕膜上，以轉(zhuǎn)移細(xì)微圖形。
[0006]通常納米壓印光刻法分成光納米壓印光刻法和熱納米壓印光刻法。光納米壓印光刻法使用可光固化的樹脂作為樹脂材料。當(dāng)使模具壓到樹脂上時(shí)，用紫外光(UV)輻射照射使樹脂固化，借此轉(zhuǎn)移細(xì)微圖形。
[0007]另一方面，熱納米壓印光刻法使用熱塑性樹脂作樹脂材料。通過將模具壓到通過加熱至高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度而軟化的熱塑性樹脂上轉(zhuǎn)移細(xì)微圖形。用另一種方法，通過將模具壓到熱固性樹脂上的同時(shí)加熱至固化溫度來轉(zhuǎn)移細(xì)微圖形。
[0008]對于納米壓印膜具所需要的性能包括防止模具在細(xì)微圖形轉(zhuǎn)移的過程中破損的機(jī)械強(qiáng)度和與樹脂不反應(yīng)的化學(xué)穩(wěn)定性。
[0009]期待納米壓印光刻法可用于制造半間距為32nm或更低的半導(dǎo)體器件。然而，熱納米壓印光刻法好象難以在高精確度下轉(zhuǎn)移細(xì)微圖形，因?yàn)槟＞叩募訜崾强颗c用于樹脂材料的軟化或固化相同的熱，致使模具由于熱膨脹而變形。
[0010]因此人們認(rèn)為當(dāng)把納米壓印光刻法用來制造半間距為32nm或更低的半導(dǎo)體器件時(shí)選擇光納米壓印光刻法。在光納米壓印光刻法中，其中UV輻射是通過模具透射的，假若模具可吸收UV，模具的溫度將發(fā)生變化。另外，由于光源或UV燈的熱、納米壓印工藝過程中的溫度變動以及其它因素，使模具經(jīng)歷溫度的變化。在如半間距為32nm或更低的半導(dǎo)體器件的細(xì)微圖形轉(zhuǎn)移中，即使模具在納米壓印工藝過程中的輕微熱膨脹都會導(dǎo)致定位精確度的顯著下降。因此理想的是使模具材料具有對UV輻射的高透射率和耐性以及低熱膨脹系數(shù)。
[0011]JP-A2006-306674公開了將在光納米壓印光刻法中使用的光源波長下具有高透射率和耐性的低熱膨脹材料用作模具材料。
[0012]然而，細(xì)微圖形更精確的轉(zhuǎn)移，不僅要求使用在光源波長下具有高透射率和耐性的低熱膨脹的材料作為模具，而且還要求控制模具在光源波長下的內(nèi)部透射率分布。假若在模具的內(nèi)部存在內(nèi)部透射率分布，則在曝光時(shí)樹脂的固化程度是變化的，使得納米壓印的性能不穩(wěn)定。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0013]本發(fā)明的目的在于提供一種用作納米壓印模具的摻雜二氧化鈦的石英玻璃，其具有最小的內(nèi)部透射率分布和低熱膨脹。
[0014]本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)對365nm波長的UV輻射具有最高為10%的內(nèi)部透射率分布的摻雜二氧化鈦的石英玻璃適合作為用于可以高定位精確度轉(zhuǎn)移細(xì)微圖形的光納米壓印光刻法中的模具。
[0015]具體地，本發(fā)明提供用作納米壓印模具的摻雜二氧化鈦的石英玻璃，對365nm波長的UV輻射具有最高為10%的內(nèi)部透射率分布。
[0016]在優(yōu)選實(shí)施方案中，摻雜二氧化鈦的石英玻璃滿足下列參數(shù)中的至少一種:對365nm波長的UV輻射至少為70%的內(nèi)部透射率；5?10%重量的二氧化鈦含量；最高為3%重量的二氧化鈦濃度分布；最高為500ppm的氯濃度；最高為IOOOppm的OH基團(tuán)濃度；最高為5X 10_4的折射率分布；以及最高為30nm/cm的雙折射。另外優(yōu)選的是，摻雜二氧化鈦的石英玻璃沒有夾雜物。
[0017]摻雜二氧化鈦的石英玻璃由于模具的透射率分布，使樹脂在細(xì)微圖形的轉(zhuǎn)移操作過程中固化至不同程度的可能性為最小。因此適合用作納米壓印模具。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是進(jìn)行光學(xué)分析的石英玻璃基片的平面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中的摻雜二氧化鈦的石英玻璃對365nm波長的UV輻射具有最高為10%，優(yōu)選最高為5%，更優(yōu)選最高為2%的內(nèi)部透射率分布。在上述范圍內(nèi)的可控內(nèi)部透射率分布可使樹脂的固化分級的可能性降低到最低程度，保證穩(wěn)定的納米壓印。因此這種石英玻璃最適合制作納米壓印模具。
[0020]使用對365nm波長的UV輻射具有最小內(nèi)部透射率分布的模具使固化樹脂具有不同硬度的可能性減小至最低程度，即使對365nm波長的UV輻射模具具有低的內(nèi)部透射率。然而，當(dāng)模具具有低的內(nèi)部透射率時(shí)，在模具的內(nèi)部出現(xiàn)更多的光吸收，致使模具升高其溫度而因此由于熱膨脹而遭遇不希望的變形，造成以高定位精確度轉(zhuǎn)移細(xì)微圖形的困難。而且，直到樹脂固化所花費(fèi)的長時(shí)間有害地影響生產(chǎn)能力。
[0021]在優(yōu)選實(shí)施方案中，用作納米壓印模具的摻雜二氧化鈦的石英玻璃對365nm波長的UV輻射具有至少70%的內(nèi)部透射率，更優(yōu)選至少80%，甚至更優(yōu)選至少90%。當(dāng)用于本文中時(shí)，“內(nèi)部透射率”指的是具有IOmm厚度的摻雜二氧化鈦的石英玻璃的“內(nèi)部透射率”并且能按照日本光學(xué)玻璃工業(yè)學(xué)會，J0GIS-17-1982的標(biāo)準(zhǔn)測量。[0022]在另一優(yōu)選實(shí)施方案中，摻雜二氧化鈦的石英玻璃具有5%?10%重量的二氧化鈦濃度，而更優(yōu)選6%?9%重量的二氧化鈦濃度。5%?10%重量的二氧化鈦濃度保證玻璃在IO和50°C之間，優(yōu)選在15 °C和30°C之間，更優(yōu)選在20°C和25 °C之間具有-50?50ppb/ V，優(yōu)選-30?30ppb/°C，更優(yōu)選-15?15ppb/°C范圍內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)(CTE)，即使當(dāng)模具具有低內(nèi)部透射率時(shí)，也能借助溫度的變化把模具的形變減小至最低程度。值得注意的是石英玻璃中的二氧化鈦濃度可以通過電子探針微量-分析(EPMA)測量。
[0023]在另一優(yōu)選實(shí)施方案中，模具內(nèi)部的二氧化鈦濃度分布是在最高為3%重量，更優(yōu)選最高為1.5%重量，甚至更優(yōu)選最高為0.5%重量的范圍內(nèi)。超過3%重量的二氧化鈦濃度分布可使模具經(jīng)歷局部的熱膨脹。在一些情況下不能期待穩(wěn)定的納米壓印性能。盡管對二氧化鈦濃度分布的下限沒有特殊限制，但下限理想地是0%重量。通常二氧化鈦濃度分布至少為0.01%重量，因?yàn)閷⒃摲植冀档椭?%實(shí)際上是困難的。
[0024]假若夾雜物存在于用于光納米壓印光刻法的模具內(nèi)部，則它們妨礙正常的納米壓印。這是因?yàn)橛糜跇渲磻?yīng)的UV輻射將被夾雜物吸收或被散射。因此本發(fā)明的摻雜二氧化鈦的石英玻璃理想地應(yīng)無夾雜物。當(dāng)用于本文中時(shí)，術(shù)語“夾雜物”通常指的是外來成分，包括除了含二氧化鈦的石英玻璃相以外的氣泡、TiO2結(jié)晶相、以及SiO2結(jié)晶相。
[0025]在另一優(yōu)選實(shí)施方案中，摻雜二氧化鈦的石英玻璃具有最高為500ppm，更優(yōu)選最高為250ppm的氯濃度。在合成摻雜二氧化鈦的石英玻璃時(shí)，經(jīng)常使用含氯的化合物作源材料。在這種情況下，氯留在由其合成的摻雜二氧化鈦的石英玻璃中。因?yàn)槁仍?25nm附近具有吸收，所以氯的存在對于使用近紫外區(qū)光源如低壓汞燈作為固化被模具壓住的樹脂的光源的光納米壓印光刻法是有問題的。一旦近紫外光通過氯被吸收在模具中，其即轉(zhuǎn)化成熱，引起模具溫度的升高。由于這一原因，希望模具用的摻雜二氧化鈦的石英玻璃應(yīng)含較少的氯。盡管對氯濃度的下限沒有特殊限制，但該下限是或低于標(biāo)準(zhǔn)分析，即X-射線熒光分光學(xué)的檢測極限(I Oppm )。
[0026]在另一優(yōu)選實(shí)施方案中，摻雜二氧化鈦的石英玻璃具有最高為lOOOppm，更優(yōu)選最高為700ppm的OH濃度。這是因?yàn)殡S著石英玻璃的OH濃度降低樹脂更易與模具分離。盡管對OH濃度的下限沒有特殊限制，但通常至少為lppm，優(yōu)選至少為5ppm。值得注意的是OH濃度可由IR分光光度計(jì)測定。更具體地，在波數(shù)4522CHT1的吸收系數(shù)可通過傅里葉變換紅外光譜儀測量，據(jù)此按下列方程式計(jì)算OH濃度，所述方程式為:
[0027]OH 濃度(ppm)=[(在 4522CHT1 的吸收系數(shù))/T] X 4400
[0028]式中T是檢驗(yàn)的樣品厚度(cm)。
[0029]在另外的優(yōu)選實(shí)施方案中，摻雜二氧化鈦的石英玻璃在25 °C下對He-Ne激光(632.8nm)具有最高為5 X 10_4，更優(yōu)選最高為5 X 10_5，甚至更優(yōu)選最高為1X10_5的的折射率分布。最低的折射率分布可使穩(wěn)定的光納米壓印成為可能。盡管折射率分布的下限沒有特殊的限制，但通常至少為1X10_6。值得注意的是折射率分布可借助于Zygo Mark IV(Zygo公司)干涉儀測量。
[0030]在另一優(yōu)選實(shí)施方案中，摻雜二氧化鈦的石英玻璃在25°C下具有最高為30nm/cm,更優(yōu)選最高為20nm/cm,甚至更優(yōu)選最高為10nm/cm的雙折射。類似于折射率分布，降低雙折射能使穩(wěn)定的光納米壓印成為可能。盡管雙折射的下限沒有特殊的限制，但其通常至少為0.5nm/cm，優(yōu)選至少為lnm/cm。值得注意的是雙折射可借助于ABR-10A (UNIOPT有限公司)的雙折射儀測量。
[0031]對制備摻雜二氧化鈦的石英玻璃的方法沒有特殊的限制，只要所得到的石英玻璃滿足上述要求。能用于本文的示范性方法包括使源材料如四氯化硅或三氯甲基硅烷和四氯化鈦在氫氧焰中水解直接形成摻雜二氧化鈦的石英玻璃的火焰水解法，包括在氫氧焰中通過源材料的水解制備摻雜二氧化鈦的多孔二氧化硅母體，隨后玻璃化的煙炱(SOOt)法(由氣相軸向沉積法(VAD)作為代表)，以及包括通過等離子炬氧化源材料氣體的等離子炬法(或 Verneuil 法)。
[0032]優(yōu)選在具有氧與氧的摩爾比最聞為3.0/1,更優(yōu)選最聞為2.5/1,甚至更優(yōu)選最聞為2.0/1的氫氧焰中制備摻雜二氧化鈦的石英玻璃或多孔二氧化硅母材料，以便使摻雜二氧化鈦的石英玻璃具有至少70%的內(nèi)部透射率。
[0033]使如此制備的摻雜二氧化鈦的石英玻璃在空氣或氧氣氛中于1000°C或以上熱處理長的時(shí)間，以進(jìn)一步提高摻雜二氧化鈦的石英玻璃的內(nèi)部透射率和/或降低其內(nèi)部透射率分布。
[0034]為了控制摻雜二氧化鈦的石英玻璃的內(nèi)部透射率分布、二氧化鈦濃度分布、折射率分布和雙折射，先把SiO2的源氣體和TiO2的源氣體混合在一起，經(jīng)由通用的燃燒器噴嘴噴射。優(yōu)選與SiO2和TiO2源氣體不反應(yīng)的材料。當(dāng)通過分開的燃燒器噴嘴噴射源氣體制備摻雜二氧化鈦的石英玻璃時(shí)，降低其內(nèi)部透射率分布、二氧化鈦濃度分布、折射率分布和雙折射是困難的。
[0035]也能通過使摻雜二氧化鈦的石英玻璃緩慢地從1200°C冷卻到800°C來降低雙折射。當(dāng)使摻雜二氧化鈦的石英玻璃成型為所要求的形狀時(shí)也能同時(shí)施行這樣緩慢的冷卻。另外的可能性是與提高內(nèi)部透射率的熱處理同時(shí)在空氣或氧氣氛中緩慢冷卻。
[0036]為了防止夾雜物被引入到摻雜二氧化鈦的石英玻璃中，把燃燒器的噴嘴設(shè)計(jì)成能以至少50m/sec的線速度噴射源氣體。特別是當(dāng)使用的源是四氯化鈦時(shí)，它有如此的反應(yīng)性以至于如果線速度低于50m/sec，二氧化鈦可能沉積在燃燒器噴嘴的頂端。假若二氧化鈦沉積物飛散，這樣的碎片能導(dǎo)致夾雜物。
[0037]從降低摻雜二氧化鈦的石英玻璃中的氯濃度的觀點(diǎn)出發(fā)，有利的是使用無氯化合物作源材料。當(dāng)因?yàn)椴牧系膬r(jià)格、物理性能等而使用含氯的源材料時(shí)，推薦使用氯含量低的化合物。因?yàn)榛谀柕腟iO2源材料的使用量大于TiO2源材料，所以為了降低摻雜二氧化鈦的石英玻璃中的氯含量使用氯含量低的化合物作為SiO2源材料是有效的。當(dāng)使用含氯化合物作源材料時(shí)，制備方法應(yīng)優(yōu)選避免等離子炬法。這是因?yàn)榈入x子炬法伴有比火焰水解和煙炱法高的氯含量。
[0038]為了生產(chǎn)具有較低OH濃度的摻雜二氧化鈦的石英玻璃，有利的是使用煙炱或等離子炬法。當(dāng)通過火焰水解法制備摻雜二氧化鈦的石英玻璃時(shí)，推薦在lmol/hr的源加料速度下將卡路里值限定為2500kcal/hr或以下，以所用源材料是每分子含一個(gè)硅或一個(gè)鈦原子的化合物為條件。假若在較高卡路里值下制備摻雜二氧化鈦的石英玻璃，所產(chǎn)生的玻璃將含有更多的OH基團(tuán)。
[0039]實(shí)施例
[0040]下面給出本發(fā)明的實(shí)施例以便進(jìn)行說明而不是為了限定。
[0041]實(shí)施例1[0042]向石英燃燒器供給35m3/hr的氫氣和13m3/hr的氧氣。加熱源材料，即三氯甲基娃烷和四氯化鈦并分別以lOOOg/hr和lOOg/hr的速率氣化、混合，并供給石英燃燒器。三氯甲基硅烷和四氯化鈦在氫氧焰中的水解反應(yīng)產(chǎn)生SiO2和TiO2，其沉積在安裝于石英燃燒器頂端的祀上。祀以50rpm旋轉(zhuǎn)的同時(shí)以10mm/hr收回。獲得了直徑為150mm的摻雜二氧化鈦的石英玻璃球。在這一方法中，燃燒器噴嘴以79m/sec的線速度噴射源氣體并且小時(shí)卡路里值為 12940kcal/mol。
[0043]把摻雜二氧化鈦的石英玻璃球放入電爐中在1700°C下加熱6小時(shí)以便熱加工成155mmX 155mm的棱柱 。獲得長度(或厚度)為1000mrn的錠“A”。
[0044]從摻雜二氧化鈦的石英玻璃錠“A”上切下兩塊12mm厚的板。所述板用膠體二氧化硅中含氧化鈰的磨料拋光，獲得152.4mmX 152.4mm正方形和IOmm厚的初次拋光基片。在200，000勒(克司)白色光源下，觀察鏡面拋光的摻雜二氧化鈦的石英玻璃的內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)夾雜物。錠“A”的折射率分布和最大雙折射示于表2中。在原子力顯微鏡(AFM)下觀察拋光的表面，發(fā)現(xiàn)用在膠體二氧化硅中的氧化鈰拋光的表面具有Ra等于或小于0.2nm的表面粗糙度。
[0045]測量兩塊初次拋光基片在如圖1所示均勻分布在整個(gè)基片上的25個(gè)區(qū)的光譜透射率(包括反射損失)。把這兩塊初次基片進(jìn)一步機(jī)械加工和拋光成152.4mmX 152.4mm正方形和3mm厚的二次基片。二次基片的拋光表面具有與IOmm厚基片相同的表面粗糖度。再次測量基片在如圖1所示25個(gè)區(qū)的光譜透射率(包括反射損失)。據(jù)總計(jì)50個(gè)區(qū)的測量結(jié)果，將內(nèi)部透射率的最大值和最小值以及作為最大值和最小值之差給出的內(nèi)部透射率分布記錄在表1中。還測量3mm厚的二次拋光基片在如圖1所示25個(gè)區(qū)的OH濃度和二氧化鈦濃度。總計(jì)50個(gè)區(qū)的OH和二氧化鈦濃度的最大值和最小值記錄在表2中。總計(jì)50個(gè)區(qū)的氯濃度也記錄在表2中。
[0046]實(shí)施例2
[0047]向石英燃燒器供給32m3/hr的氫氣和16m3/hr的氧氣。加熱源材料，即三氯甲基娃烷和四氯化鈦并分別以lOOOg/hr和lOOg/hr的速率氣化、混合，再供給石英燃燒器。在氫氧焰中三氯甲基硅烷和四氯化鈦的水解反應(yīng)產(chǎn)生SiO2和TiO2，其沉積在安裝在石英燃燒器頂端的祀上。祀以50rpm旋轉(zhuǎn)的同時(shí)以10mm/hr收回。獲得直徑為150mm的摻雜二氧化鈦的石英玻璃球。在這一方法中，燃燒器噴嘴以82m/sec的線速度噴射源氣體并且小時(shí)卡路里值為 11850kcal/mol。
[0048]為了熱加工成155mmX 155mm的棱柱，把摻雜二氧化鈦的石英玻璃球放入電爐內(nèi)于1700°C下加熱6小時(shí)。獲得長度(或厚度)1000mrn的錠“B”。
[0049]從摻雜二氧化鈦的石英玻璃錠“B”上切下兩塊12mm厚的板。所述板在空氣中于1200°C下保持20小時(shí)，以5°C /hr的速率緩慢地冷卻至1000°C。它們于1000°C下保持50小時(shí)，再以50°C /hr的速率緩慢冷卻至800°C。用膠體二氧化硅中含氧化鈰的磨料拋光，獲得152.4mmX 152.4mm正方形和IOmm厚的初次拋光基片。在200，000勒(克司)的白色光源下，觀察鏡面拋光的摻雜二氧化鈦的石英玻璃的內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)夾雜物。錠“B”的折射率分布和最大雙折射示于表2中。在AFM下觀察拋光的表面，發(fā)現(xiàn)用在膠體二氧化硅中的氧化鈰拋光的表面具有Ra等于或小于0.2nm的表面粗糙度。
[0050]測量兩塊初次拋光基片在如圖1所示25個(gè)區(qū)的光譜透射率(包括反射損失)。把這兩塊初次基片進(jìn)一步機(jī)械加工并拋光成152.4mmX 152.4mm正方形和3mm厚的二次基片。二次基片的拋光表面具有與IOmm厚基片相同的表面粗糙度。再次測量基片在如圖1所示25個(gè)區(qū)的光譜透射率(包括反射損失)。根據(jù)總計(jì)50個(gè)區(qū)的測量結(jié)果，將內(nèi)部透射率的最大值和最小值以及作為最大值與最小值之差給出的內(nèi)部透射率分布記錄在表I中。還測量了3mm厚的二次拋光基片在如圖1所示25個(gè)區(qū)的OH和二氧化鈦濃度。總計(jì)50個(gè)區(qū)的OH和二氧化鈦濃度的最大值和最小值記錄在表2中?？傆?jì)50個(gè)區(qū)的氯濃度也記錄在表2中。
[0051]實(shí)施例1和2中所制備的摻雜二氧化鈦的石英玻璃樣品在365nm波長具有最低的內(nèi)部透射率分布，表明他們作為納米壓印模具的實(shí)用性。尤其是，實(shí)施例2中所制備的摻雜二氧化鈦的石英玻璃樣品具有非常高的內(nèi)部透射率，正如由在波長365nm都等于99%的內(nèi)部透射率最大值和最小值所證實(shí)的。
[0052]對比例I
[0053]向石英燃燒器供給36m3/hr的氫氣和13m3/hr的氧氣。加熱源材料，即三氯甲基娃烷和四氯化鈦并分別以lOOOg/hr和lOOg/hr的速率氣化，供給石英燃燒器分開的噴嘴。三氯甲基硅烷和四氯化鈦在氫氧焰中的水解反應(yīng)產(chǎn)生SiO2和TiO2，其沉積在安裝在石英燃燒器頂端的祀上。祀以50rpm旋轉(zhuǎn)的同時(shí)以10mm/hr收回。獲得直徑為150mm的摻雜二氧化鈦的石英玻璃球。在這一方法中，石英燃燒器噴嘴以SOm/sec的線速度噴射源氣體并且小時(shí)卡路里值為13310kcal/mol。
[0054]為了熱加工成155mmX 155mm的棱柱，把摻雜二氧化鈦的石英玻璃球放入電爐內(nèi)于1700°C下加熱6小時(shí)。獲得長度(或厚度)為IOOOmrn的錠“C”。
[0055]從摻雜二氧化鈦的石英玻璃錠“C”上切下兩塊12mm厚的板。所述板用膠體二氧化硅中含氧化鈰的磨料拋光，獲得152.4mmX 152.4mm正方形和IOmm厚的初次拋光基片。在200，000勒(克司)的白色光源下，觀察鏡面拋光的摻雜二氧化鈦的石英玻璃的內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)夾雜物。錠“C”的折射率分布和最大雙折射示于表2中。在AFM下觀察拋光的表面，發(fā)現(xiàn)用在膠體二氧化硅中的氧化鈰拋光的表面具有Ra等于或小于0.2nm的表面粗糙度。
[0056]測量兩塊初次拋光基片在如圖1所示25個(gè)區(qū)的光譜透射率(包括反射損失)。把這兩塊初次基片進(jìn)一步機(jī)械加工并拋光成152.4mmX 152.4mm正方形和3mm厚的二次基片。二次基片的拋光表面具有與IOmm厚基片相同的表面粗糙度。再次測量基片在如圖1所示
25個(gè)區(qū)的光譜透射率(包括反射損失)。根據(jù)總計(jì)50個(gè)區(qū)的測量結(jié)果，將內(nèi)部透射率的最大值和最小值以及作為最大值與最小值之差給出的內(nèi)部透射率分布記錄在表I中。還測量了3mm厚的二次拋光基片在如圖1所示25個(gè)區(qū)的OH和二氧化鈦濃度。總計(jì)50個(gè)區(qū)的OH和二氧化鈦濃度的最大值和最小值記錄在表2中。總計(jì)50個(gè)區(qū)的氯濃度也記錄在表2中。
[0057]對比例2
[0058]向石英燃燒器供給33m3/hr的氫氣和14m3/hr的氧氣。加熱源材料，即三氯甲基娃烷和四氯化鈦并分別以lOOOg/hr和lOOg/hr的速率氣化，供給石英燃燒器分開的噴嘴。三氯甲基硅烷和四氯化鈦在氫氧焰中的水解反應(yīng)產(chǎn)生SiO2和TiO2，其沉積在安裝在石英燃燒器頂端的祀上。祀以50rpm旋轉(zhuǎn)的同時(shí)以10mm/hr收回。獲得直徑為150mm的摻雜二氧化鈦的石英玻璃球。在這一方法中，燃燒器噴嘴以78m/sec的線速度噴射源氣體并且小時(shí)卡路里值為 12220kcal/mol。
[0059]為了熱加工成155mmX 155mm的棱柱，把摻雜二氧化鈦的石英玻璃球放入電爐內(nèi)于1700°C下加熱6小時(shí)。獲得長度(或厚度)為1000mm的錠“D”。
[0060]從摻雜二氧化鈦的石英玻璃錠“D”的相對側(cè)面切下兩塊12mm厚的板。使所述板于1000°C下空氣中保持5小時(shí)。所述板用膠體二氧化硅中含氧化鈰的磨料拋光，獲得152.4mmX 152.4mm正方形和IOmm厚的初次拋光基片。在200，000勒(克司)的白色光源下，觀察鏡面拋光的摻雜二氧化鈦的石英玻璃的內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)夾雜物。錠“D”的折射率分布和最大雙折射示于表2中。在AFM下觀察拋光的表面，發(fā)現(xiàn)用在膠體二氧化硅中的氧化鈰拋光的表面具有Ra等于或小于0.2nm的表面粗糙度。
[0061]測量兩塊初次拋光基片在如圖1所示25個(gè)區(qū)的光譜透射率(包括反射損失)。把這兩塊初次基片進(jìn)一步機(jī)械加工并拋光成152.4mmX 152.4mm正方形和3mm厚的二次基片。二次基片的拋光表面具有與IOmm厚基片相同的表面粗糙度。再次測量基片在如圖1所示25個(gè)區(qū)的光譜透射率(包括反射損失)。根據(jù)總計(jì)50個(gè)區(qū)的測量結(jié)果，將內(nèi)部透射率的最大值和最小值以及作為最大值與最小值之差給出的內(nèi)部透射率分布記錄在表1中。還測量了3mm厚的二次拋光基片在如圖1所示25個(gè)區(qū)的OH和二氧化鈦濃度。總計(jì)50個(gè)區(qū)的OH和二氧化鈦濃度的最大值和最小值記錄在表2中?？傆?jì)50個(gè)區(qū)的氯濃度也記錄在表2中。
[0062]對比例I和2中制備的摻雜二氧化鈦的石英玻璃樣品在365nm波長都具有顯著的內(nèi)部透射率分布。尤其是，對比例I中制備的摻雜二氧化鈦的石英玻璃樣品在365nm波長的內(nèi)部透射率的最小值非常低，證明是不可接受的。
[0063]表1
[0064]
【權(quán)利要求】
1.一種摻雜二氧化鈦的石英玻璃的納米壓印模具，對于IOmm厚的該玻璃層，對于365nm波長的UV輻射，其具有至少80%的內(nèi)部透射率， 且對于365nm波長的UV輻射，其具有最高10%的內(nèi)部透射率分布， 其中，內(nèi)部透射率分布被定義為在IOmm厚的該玻璃層的任意區(qū)域測量的內(nèi)部透射率的最大值和最小值之差。
2.權(quán)利要求1所述的納米壓印模具，其含有5?10%重量的二氧化鈦，具有最高為3%重量的二氧化鈦濃度分布，具有最高為5X10_4的折射率分布，且具有最高為30nm/cm的雙折射。
3.權(quán)利要求1所述的納米壓印模具，其沒有夾雜物。
4.權(quán)利要求1所述的納米壓印模具，其具有最高為500ppm的氯濃度。
5.權(quán)利要求1所述的納米壓印模具，其具有最高為IOOOppm的OH濃度。
【文檔編號】G03F7/00GK103698974SQ201310585969
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2008年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2007年6月6日
【發(fā)明者】毎田繁, 大塚久利 申請人:信越化學(xué)工業(yè)株式會社