FI118896B - Lasikoostumus joka koostuu pelkästään oksideista jotka jo alhaisissa lämpötiloissa muodostavat haihtuvia fluorideja reaktiolla fluorin kanssa, ja sen käyttö - Google Patents
Lasikoostumus joka koostuu pelkästään oksideista jotka jo alhaisissa lämpötiloissa muodostavat haihtuvia fluorideja reaktiolla fluorin kanssa, ja sen käyttö Download PDFInfo
- Publication number
- FI118896B FI118896B FI20060683A FI20060683A FI118896B FI 118896 B FI118896 B FI 118896B FI 20060683 A FI20060683 A FI 20060683A FI 20060683 A FI20060683 A FI 20060683A FI 118896 B FI118896 B FI 118896B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- glass
- glasses
- microstructure
- oxides
- mole
- Prior art date
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims description 78
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 title description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title description 4
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 title description 4
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 title description 4
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims description 17
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 12
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium dioxide Chemical compound O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims description 4
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 claims 1
- 229910000413 arsenic oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229960002594 arsenic trioxide Drugs 0.000 claims 1
- KTTMEOWBIWLMSE-UHFFFAOYSA-N diarsenic trioxide Chemical compound O1[As](O2)O[As]3O[As]1O[As]2O3 KTTMEOWBIWLMSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000005329 float glass Substances 0.000 claims 1
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 claims 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims 1
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 2
- PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N oxogermanium Chemical compound [Ge]=O PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- XMTQQYYKAHVGBJ-UHFFFAOYSA-N 3-(3,4-DICHLOROPHENYL)-1,1-DIMETHYLUREA Chemical compound CN(C)C(=O)NC1=CC=C(Cl)C(Cl)=C1 XMTQQYYKAHVGBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 GeCl 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000002419 bulk glass Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000005293 duran Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- MYWUZJCMWCOHBA-VIFPVBQESA-N methamphetamine Chemical compound CN[C@@H](C)CC1=CC=CC=C1 MYWUZJCMWCOHBA-VIFPVBQESA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
- C03C3/064—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
- C03C3/068—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron containing rare earths
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
- C03C3/064—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/095—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing rare earths
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/097—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing phosphorus, niobium or tantalum
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0012—Arrays characterised by the manufacturing method
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
- G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Description
118896
Lasikoostumus joka koostuu pelkästään oksideista jotka jo alhaisissa lämpötiloissa muodostavat haihtuvia fluorideja reaktiolla fluorin kanssa, ja sen käyttö 5 Tämä keksintö koskee uutta lasikoostumusta, joka sisältää pelkästään oksideja, jotka alhaisissa lämpötiloissa muodostavat haihtuvia fluorideja reaktiolla fluorin kanssa, ja sen käyttöä mikrostrukturointiprosesseissa.
Mikro-optiikan kehittäminen on tällä hetkellä yhä kasvavaan miniatyrisointiin liittyen 10 voimakkaasti tutkittu kehitysalue. Eräs mahdollinen tekniikka esituotteiden strukturoimiseksi on reaktiivinen ionisyövytys (reactive ion etching, RIE). Siinä muodostetaan piidioksidia oleviin kappaleisiin, esimerkiksi kiekkoihin (wafer), haluttuja mikrorakenteita mas-kaustekniikalla plasmapurkausreaktorissa.
15 Kun kyseessä on Si02'.n mikrostrukturointi, muodostuu esimerkiksi CF^.ää tai muuta fluo- ripitoista kaasua käytettäessä haihtuvaa piifluoridia, joka ei fyysisestä olotilastaan johtuen saostu kohteeseensa. S1O2 on lasi, jolla on monenlaisia positiivisia ominaisuuksia, ja jota lisäksi on saatavissa erilaisina geometrioina. Siinä suhteessa S1O2 on tähän prosessiin sopiva materiaali. S1O2 on kuitenkin tällä hetkellä ainoa materiaali, joka bulkkimuodossa on 20 tähän mikrostrukturointiprosessiin käytettävissä. Se ei pysty yksinään täyttämään kaikkia • · useista vaatimuksista. Eräs huomattava epäkohta on esimerkiksi se, että S1O2 sulaa vasta • · * . . ·, hyvin korkeissa lämpötiloissa (Ts =1723°C), mistä syystä valmistus aiheuttaa suuria kus- • · · • · · . · * ·. tannuksia. Tietyt geometriat voidaan toteuttaa vain monimutkaisilla kylmäjälkikäsittely- • * ··· . prosesseilla. Lisäksi SiC^-lasin pieni 0,5 ppm/K:n lämpölaajenemiskerroin on haitallinen, ··· * . * * *. 25 kun se halutaan yhdistää toisiin materiaaleihin, esim. puolijohteisiin, esimerkiksi ns. "wa- ·· · fer level assembly" :ssä, jossa lasi-ja puolijohdemateriaalikiekot halutaan yhdistää ja sitten • V ϊ prosessoida yhdessä.
• * • · · • · • ·
Mt ,. I.; Lopuksi Si02-lasin pieni taitekerroin on haitallinen silloin, kun halutaan valmistaa linssej ä, • · .··*. 30 joilla on suuri numeerinen aukko.
• · * · · ··· • · · • * · !.. Tällöin olisivat parempia lasit, j oiden laajenemiskertoimet olisivat puolijohdemateriaalien
• S
arvojen alueella, siis noin 2-5 ppm/K, joilla olisi sopivat taitekertoimet ja jotka lisäksi voitaisiin valmistaa vaadittavina erilaisina geometrioina.
2 118896
On olemassa joukko kaupallisesti saatavia laseja, jotka täyttävät geometriaan, laajenemis-kertoimeen ja taitekertoimeen liittyvät vaatimukset, mutta joiden kaikkien haittana on kuitenkin se, että ne muodostavat reaktiivista ionisyövytystä, RIE (reactive ion etching), käy-5 tettäessä kiinteitä fluorideja, jotka heti muodostumisensa jälkeen saostuvat strukturoitaval le kappaleelle. Tämä koskee kaikkia tunnettuja bulkkilaseja - Si02:ta lukuunottamatta -koska jaksollisen järjestelmän useimmat alkuaineet muodostavat huoneenlämmössä kiinteitä fluorideja. Esimerkiksi borosilikaattilaseja, esimerkiksi Duran®, voidaan käyttää esim. tasolasina ja yhdistää 3,3 ppm/K:n laajenemiskertoimineen erittäin hyvin Si:n kans-10 sa, jolloin kuitenkin esiintyy se haitta, että RIE-prosessia käytettäessä saatujen mikrorakenteiden laatu on huonompi, koska Al:n, Na:n ja K;n oksidit muodostavat reaktiossa F:n kanssa kiinteitä fluorideja. On olemassa tutkimuksia tämän epäkohdan voittamiseksi RIE-menetelmän ja sputteroinnin yhdistävällä etsauksella (E. Metwalli and C. P. Pantano, Reactive ion etching of glasses: Composition dependence, Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B 15 207 (2003) 21 -27), mikä kuitenkin on kallista ja ei-haluttua, ja sillä tuskin voidaan valmis taa optisen laadun mikrorakenteita. Lisäksi saavutetut syövytysnopeudet laskevat enemmän kuin puoleen Si02:n arvosta, jolloin prosessi tulee taloudellisesti selvästikin vähemmän kiinnostavaksi.
20 Eräästä toisesta kirjallisuusviitteestä (Journal of Non-Chrystalline Solids 342, (2004), 110- • · · • · · 115) nähdään samalla tavalla, että reaktiivisessa ionisyövytyksessä on käytettävä ja hallit- • · · "1·1 tava hyvin monimutkaisia prosesseja, kun alkalia tai maa-alkalia sisältäviä laseja tai lasike- • · · raameja yritetään mikrostrukturoida RIE;n avulla.
• · • · *·· · · t 25 Tekniikan tasosta (kts. J. Electrochem.Soc., Voi. 138, No. 9, sivut 2836-2838) on tunnettu • · lasijärjestelmiä, jotka sisältävät Si02:a, GeCVa, B203:aja P2Os:a. Niitä voitaisiin käyttää , # . mikroyhdistämistekniikassa reflow-menetelmän muodossa, nimittäin kun tarvitaan laseja, * · 1 at· .···, joilla on selvästi alempi reflow-lämpötila kuin SiC^lla. Nämä lasit sisältävät kuitenkin • ·
• M
vähintään 71 mooli% Si02:a, ja niille ovat ominaisia yli 800°C:n lasittumislämpötilat (Tg).
• · · • ta 30 Vaikka julkaisussa ei olekaan ilmoitettu näiden lasien käsittelylämpötiloja, voidaan var- • e • · *1' masti olettaa, että kaikkien näiden lasien käsittelylämpötilat ovat selvästi yli 1400°C, eikä a ·««·· ' niitä sen vuoksi voida sulattaa suurissa, tavanomaisissa sulatuslaitteissa.
aa1 • · * · • ta 3 118896
Sen vuoksi on olemassa tarve sellaisen lasijäqestelmän aikaansaamiseksi, joka käyttäytyy edullisella tavalla mikrostrukturoinnissa, erityisesti reaktiivisen ionisyövytysmenetelmän aikana. Tällöin lasin tulisi olla sellaista, että reaktiossa fluorin kanssa alhaisissa lämpötiloissa syntyy pelkästään haihtuvia fluorideja. Käsitteellä "alhainen lämpötila" tarkoitetaan 5 tämän keksinnön yhteydessä sitä, että oksideista muodostuvat fluoridit, esimerkiksi S1F4 tai BF3, ovat 25°C:n lämpötilassa haihtuvia. Lisäksi lasien tulisi täyttää muita vaatimuksia. On tärkeää, että lasit voidaan sulattaa tavanomaisissa sulatuslaitteistoissa, kuten ammeissa tai upokkaissa; sulatuslämpötilojen tulisi siten olla alueella 1600 tai 1700°C, ja siis paljon alle Si02:n sulamislämpötilan (n. 2500°C). Lasit olisi lisäksi voitava valmistaa erilaisina vaa-10 dittavina geometrioina, ja niiden laajenemiskertoimien tulisi olla mahdollisimman yhteensopivia puolijohdemateriaalien kanssa. Lisäksi toivottavaa on mahdollisimman suuri taitekerroin ja Abben luku, joka on erilainen kuin Soilla (ts. kuin 68).
Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaisilla laseilla, jotka sisältävät pelkästään B:n, 15 Si:n, P:n, Ge:n, As:n, W:n, Yb:n ja LU:n oksideja, suositeltavasti vain B:n, Si:n, P:n, Ge:n, As:n ja W:n ja enimmäkseen suositeltavasti vain B:n, Si:n, P:n ja Ge:n oksideja.
Keksinnön mukaiset lasit muodostuvat seuraavista komponenteista (mooli%:na ilmoitettuna): 20 ·· t : V Si02 40-70 » · !·:·: Ge02 0-30 B203 5-20 P2Os 5-20 • · e 25 as2o3 0-10 « wo3 0-10 . Yb203 0-5 • · ·
Lu203 0-5 • · • · · • · · » · · 30 Suositellut suoritusmuodot muodostuvat seuraavista neljästä komponentista (mooli%:na • · • · *" ilmoitettuna): • · · • · • • · * 4
Si02 50-65 118896
Ge02 3-30 B2O3 10-18 P205 10-18 5
Muotoilun "muodostuvat" on tarkoitettu sallivan sen, että koostumus voi sisältää tavallisia epäpuhtauksia, kuten ilmanpoistoaineiden jäännöksiä tai raaka-aineen epäpuhtauksia.
Suuremmat SiCVpitoisuudet eivät ole toivottavia, koska laseista tulee liian sitkeitä, eikä 10 niitä enää voida sulattaa tavanomaisissa laitteistoissa. Keksinnön mukaiset lasit sisältävät Si02:a 40-70, suositeltavasti 50-70, suositeltavammin 60-70 mooli%. Myös suoritusmuodot, joissa pitoisuudet ovat 40-65 mooli%, suositeltavasti 50-65 mooli% ja suositeltavammin 60-65 mooli%, ovat mahdollisia.
15 B2O3 ja P2O5 ovat molemmat komponentteja, jotka alentavat lasien sitkeyttä, jolloin on myös epäiltävissä, että kumpikin näistä alentaa lasien kemiallista vastustuskykyä. Tätä kemiallisen vastustuskyvyn alentumista voidaan lieventää, jos kumpaakin oksidia on lasissa suunnilleen samoina mooliosuuksina, jotka vastaavat keksinnön suositeltua suoritusmuotoa. Kulloinkin 5 mooli%:n määrä on kummallekin oksidille tarpeellinen Si02-lasin 20 sitkeyden riittävän alentumisen saavuttamiseksi, toisaalta ei tulisi ylittää kulloinkin 20 · * · • ·' mooli%:n osuuksia, koska silloin kemiallinen vastustuskyky alenee niin paljon, että työstö- • · · *·*;’ ja puhdistusprosessit eivät enää ole mahdollisia. B203:a on läsnä määränä 5-20, suositelta- • * 1 vasti 10-20 ja suositeltavammin 15 mooli%:iin asti. P205:a on lasissa 5-20, suositeltavasti · • · *" 10-20 j a suositeltavammin 15 mooli%:iin asti.
• · · • · · *** 25 • · • ·
Myös Ge02 on komponentti, joka alentaa lasin sitkeyttä, mutta sitä ammattimies käyttää kustannussyistä suositeltavasti mahdollisimman pieniä määriä. Komponenttia voi lasissa • · « ,···. olla 0-30, 3-30, 7-30 mooli%. Yläraja 30 mooli% voi kaikilla edellä ilmoitetuilla alueilla • · * · · olla myös 20 mooli% tai 10 mooli%.
• 1 Φ * · · 30 Φ · · t · • · ' I * Komponenttia voi lasissa olla myös 0-20, 3-20 ja 7-20 mooli%. Germaniumoksidille ovat 11 * mahdollisia myös alueet 0-10, 3-10 ja 7-10 mooli%.
• · • · · 5 118896
Ilmanpoistoaineena voidaan käyttää As20j:a, mutta sitä pyritään kuitenkin välttämään, koska aine on tunnetusti myrkyllistä.
WO3 tunnetaan lasikomponenttina optisissa laseissa. Lasi ei sitä suositelluissa suoritus-5 muodoissa kuitenkaan sisällä, koska hapetusasteen muutoksessa lasit voivat muuttua väriltään ei toivotuksi.
Yt>2C>3:a ja Lu203:a voidaan käyttää pienehköjä määriä, varsinkin silloin kun lasin tulisi täyttää tiettyjä optisia vaatimuksia. Näiden oksidien määrä voi olla 0-5 mooli%, 1-5 moo-10 li% tai 3-5 mooli%, jolloin 5 mooli%:n ylärajat voivat kaikilla edellä ilmoitetuilla alueilla olla myös 4 mooli%.
Keksinnön mukaisten lasien sulatus voidaan edullisesti suorittaa tavanomaisissa sulatus-laitteistoissa. Sitä luonnehditaan ns. käsittelylämpötilalla Va, jossa laseilla on 104 dPas:in 15 sitkeys. Keksinnön mukaisesti voidaan tässä saavuttaa arvot 1000°C-1400°C, kun taas SiC>2:n käsittelylämpötila on noin 2350°C.
Keksinnön mukaisten lasien käsittelylämpötilat (Va) ovat alueella 1000-1400°C, suositel-tavasti 1050-1350°C, useimmiten suositeltavasti 1100-1300°C.
20 M · a a a ·' Lasin eräs erittäin tärkeä käsiteltävyystekijä on lasittumislämpötila Tg. Sille on tunnus- S * * * V omaista muutos viskoelastisesta alij äähtyneestä sulasta elastiseksi j a siten kiinteäksi lasiksi. • · · a · · ‘; .* Lasiperheiden sisällä Va j a Tg korreloivat voimakkaasti keskenään. Tässä käsiteltävässä lasiperheessä vaatimus käsittelyUmpötilasta VA < 1400X vastaa suuimiUeen vaatimusta !!!_ 25 lasittumislämpötilasta Tg < 700°C.
a a • a a , Keksinnön mukaisten lasien laajenemiskertoimet ovat alueella 3-6 ppm/K, suositeltavasti • a a aa# .···. 4-5,5 ppm/K, suositeltavimmin 4,3-5,3 ppm/K.
a a a a a a a a a a a a a a a 30 Keksinnön mukaisten lasien taitekertoimet ovat suositeltavasti alueella 1,48-1,55, suositel- "* tavasti 1,495-1,525.
a a ·
• M
a a * · · * Keksinnön mukaisten lasien Abbe-luku on suositeltavasti alueella 58-66. On tunnettua, että laseilla, joiden Abbe-luvut ovat noin 61 ja PgF-arvot (tämä arvo luonnehtii taitekertoimen 6 118896 dispersiota näkyvällä aallonpituusalueella) noin 0,53, on anomaalinen optinen ominaisuus. Niitä voidaan sen vuoksi käyttää samalla laseina normaaleissa kuvaavissa optiikoissa.
Keksinnön mukaiset lasit soveltuvat erinomaisesti valmistusmenetelmiin, joissa muodoste-5 taan mikrorakenteita, erityisesti sellaisiin menetelmiin, joissa käytetään reaktiivista io- nisyövytysmenetelmää. Keksinnön mukaisilla laseilla on korkeampi RIE-syövytysnopeus kuin SiC^dla, ja syövytysnopeus olisi 2 tai 3 kertaa suurempi, kun plasmakaasuna käytettäisiin CF^a tai SFg:a.
10 Koska mikrostrukturointitekniikkoja sovelletaan yleensä pienille lasimäärille, tulevat kek sinnön mukaisten helposti sulatettavien, stabiilien ja siten moniin muotoilumenetelmiin soveltuvien lasien teknologiset edut voimakkaasti etualalle ja kompensoivat kalliimman lähtökomponentin germaniumoksidin kustannukset selvästi.
15 Esimerkki 1
Seuraavan menetelmän mukaan valmistettiin seuraavat lasit: Lasit sulatettiin kvartsiupok-kaissa 1/2-litran sulatustilavuuteen lasiuunissa 1550-1700°C:n lämpötilassa ja siirrettiin sitten Pt-upokkaisiin. Pt-upokkaissa poistettiin ilmaa samassa tai hieman korotetussa läm-20 pötilassa 1-2 tuntia ja sekoitettiin sitten samassa tai hieman alennetussa lämpötilassa noin • · * · • ·* 1/2 tuntia Sitkeiden lasien tapauksessa pantiin upokkaat vielä 4-8 tunniksi korkealämpöti- • · · **;* lauuniin noin 1700°C:seen. Sitten lasit valettiin metallimuoteissa ja pantiin 600-730°C: • · i ;;; seen kuumennettuun uuniin, pidettiin siinä 1/2 tuntia ja sen jälkeen jäähdytettiin hitaasti.
· • *
Mt • · · • · · 25 B2O3 ja P2O5 ovat helposti haihtuvia komponentteja; myös GeC>2 haihtuu helpommin kuin • · S1O2. Seuraavissa esimerkeissä koostumusten synteesiarvot on annettu mooli%:na. Sula-tuksen jälkeen lähtökoostumukset ovat muuttuneet Si02-rikkaammiksi koostumuksiksi.
• · · ··· 1 * · • · • f I----1 —™...........— .......... »' I-
Komponentti Lasi Lasi Lasi Lasi Lasi Lasi Lasi Lasi V : _J_2_3_4_5_6_7_8_ j·"; Si02 40_50_60_60_50_70_60_60_ T GeQ2 30_20_JO_20_30_0_0_7_ ·:··: B2O3 15_15 15_JO_JO_J5_J5_15 .···. P205_J5_J5_J5_JO_JO_J5_J5_J5_ wo3_0_0_0_0 0_0_JO_0^_
As2Q3 10 |o lo |o lo |o |0 3 5 Ί 118896
Seuraavaan taulukkoon on koottu lasien ominaisuudet. Siinä Alfa tarkoittaa laajenemisker-rointa ppm/K, SR haponkestävyyttä ISO 8424:n mukaan optisille laseille mitattuna ja n taitekerrointa.
_Va (°C) Tg (°C) Alfa__SR_Taitekerroin Abbe-luku
Lasi 1 1024 592 5,49 4_ 1,536 59,6
Lasi 2 1130 626 4,98 4_ 1,518 62,6
Lasi 3 1203 661 4,62 3_ 1,506 65,3
Lasi 4 1331 640 4,49 3_ 1,507 62,2
Lasi 5 1239 599 4,96 4_ 1,524 58,8
Lasi 6 em1_ 702_4,04_2_em2 3_em1_
Lasi 7__em2_ 657_4,03_em1_em2_em1_
Lasi 8 11162 1641 U,65 [3 11,511 63,2 jossa em2 = ei määritetty
Erityisesti lasit, joiden käsittelylämpötila on korkea, voidaan tilavuudeltaan 1/2 litran 10 upokkaissa valmistaa vain kohtalaisen homogeenisesti. Sen vuoksi voi ilmoitetuilla omi- naisuusarvoilla olla tavallista suurempi keskihajonta. Tämä koskee varsinkin optisia vakioita, taitekerrointa ja Abbe-lukua.
.. tt Lasien arvot osoittavat, että keksinnön mukaiset lasit täyttävät alhaista käsittelylämpötilaa * · 15 ja/tai lasittumislämpötilaa koskevat toivotut vaatimukset, minkä vuoksi niiden valmistus *1 2 . , ·, voi tapahtua tavanomaisissa sulatuslaitteissa. Muita ominaisuuksia, kuten laajenemisker- • 1 · ··« . · · ·, rointa, taitekerrointa j a Abbe-lukua koskevat vaatimukset täyttyvät tyydyttävästi. Erityises- . ti keksinnön mukaisten lasien laajenemiskertoimet ovat selvästi lähempänä Siitä kuin ··· .4. Siedin laajenemiskerroin. Lisäksi keksinnön lasien taitekertoimet ja Abbe-luvut ovat sei- ··· 20 västi erilaisia kuin SiChdla, minkä vuoksi niitä voidaan käyttää kuvaavassa optiikassa edul- • :'· lisesti komplementaarisina Si02:lle.
«M
··· • · • · ··· *
Ml • · · • ® ·
Ml • · • · ··· · 2 M| 3 • · 4
Claims (10)
1. Lasi, joka muodostuu seuraavista komponenteista (mooli%:na):
2. Vaatimuksen 1 mukainen lasi, joka muodostuu seuraavista komponenteista (moo- 15 li%:na): Si02 50-65 Ge02 5-25 B203 10-18 ;Ve 20 P2Os 10-18 • · W03 0-5 • · · As203 0-5 • · · Yb203 0 • m ··· . Lu203 0 * · * ·♦· .*··. 25 • · ···
3. Vaatimuksien 1 tai 2 mukainen lasi, joka ei sisällä volframioksidia eikä arseenioksidia. » • · · • · · • ·
4. Jonkin vaatimuksista 1-3 mukainen lasi, joka muodostuu seuraavista komponenteista • ·· (mooli%:na): • · 30 • · Si02 57-63 • · * *:!.* Ge02 5-12 • · B203 12-17 P2Os 12-17 9 118896
5. Menetelmä kiekkojen valmistamiseksi jonkin edellisen vaatimuksen mukaisesta lasista, johon menetelmään kuuluvat vaiheet, joissa: 5. sulatetaan homogeeninen lasi tavanomaisessa tulenkestävässä kiviammeessa tai Pt- tai Pt/Rh-upokkaassa; - muodostetaan valukappale tai valssattu, vedetty tai float-taso lasi; - kylmäkäsitellään raakalasiaihiot kiekoiksi
5 Si02 40-70 Ge02 0-30 B203 5-20 P2Os 5-20 W03 0-10
10 As203 0-10 Yb203 0-5 Lu203 0-5
6. Jonkin vaatimuksista 1-4 mukaisen lasin käyttö mikrostrukturointiprosessissa.
7. Vaatimuksen 6 mukainen käyttö, jossa mikrostrukturointiprosessi käsittää reaktiivisen ionisyövytyksen.
8. Vaatimuksien 6 tai 7 mukainen käyttö, jossa mikrorakenne valmistetaan reaktiivisella ionisyövytysmenetelmällä (RIE), ja mikrorakennekomponentit ovat mikrojärjestelmära-kenteita, Fresnel-linssejä, mikrokiekko- tai mikrolinssikiekko-rakenteita.
9. Mikrorakennekomponentit, jotka muodostuvat jonkin vaatimuksista 1 -4 mukaisesta la- .. . 20 sista, jolloin mikrorakenteet on valmistettu reaktiivisella ionisyövytysmenetelmällä (RIE) * · ja mikrorakennekomponentit ovat mikrojäijestelmärakenteita, Fresnel-linssejä, mikrokiek- ***** . ko-tai mikrolinssikiekko-rakenteita.
• · · ··♦ ··· • · • · ·*♦ * · · • · · ··· *·· * · • · ·*· • · • · ♦ • · • · *·· • · * * *·· • · ··· ' · · • ♦ ·· ··· • · * • * « ··· • · • · ··· 10 1 1 8896
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102005034785A DE102005034785B3 (de) | 2005-07-21 | 2005-07-21 | Glaszusammensetzung ausschließlich bestehend aus Oxiden,welche bei Reaktion mit Fluor schon bei niedrigen Temperaturen flüchtige Fluoride ausbilden, sowie deren Verwendung |
| DE102005034785 | 2005-07-21 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20060683A0 FI20060683A0 (fi) | 2006-07-14 |
| FI20060683A FI20060683A (fi) | 2007-01-22 |
| FI118896B true FI118896B (fi) | 2008-04-30 |
Family
ID=36758290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20060683A FI118896B (fi) | 2005-07-21 | 2006-07-14 | Lasikoostumus joka koostuu pelkästään oksideista jotka jo alhaisissa lämpötiloissa muodostavat haihtuvia fluorideja reaktiolla fluorin kanssa, ja sen käyttö |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7566672B2 (fi) |
| JP (1) | JP4584879B2 (fi) |
| KR (1) | KR100903479B1 (fi) |
| CN (1) | CN1899996A (fi) |
| CH (1) | CH696116A5 (fi) |
| DE (1) | DE102005034785B3 (fi) |
| FI (1) | FI118896B (fi) |
| FR (1) | FR2888839A1 (fi) |
| GB (1) | GB2428674B8 (fi) |
| TW (1) | TW200716502A (fi) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9527767B2 (en) * | 2013-05-09 | 2016-12-27 | Corning Incorporated | Alkali-free phosphoborosilicate glass |
| EP4108642A1 (en) | 2021-06-22 | 2022-12-28 | Schott Ag | Glass composition, glass article and use thereof |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4011006A (en) * | 1974-09-26 | 1977-03-08 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | GeO2 -B2 O3 -SiO2 Optical glass and lightguides |
| US4160672A (en) * | 1974-12-23 | 1979-07-10 | Owens-Illinois, Inc. | Glass-ceramics for semiconductor doping |
| JPS608985B2 (ja) * | 1979-08-10 | 1985-03-07 | 富士写真フイルム株式会社 | 結晶化ガラスおよびその製造方法 |
| JPS5777045A (en) | 1980-10-28 | 1982-05-14 | Fuji Photo Film Co Ltd | Glass containing phosphate |
| GB2115403B (en) * | 1982-02-20 | 1985-11-27 | Zeiss Stiftung | Optical and opthalmic glass |
| KR860008953A (ko) * | 1985-05-23 | 1986-12-19 | 알프레드 엘. 마이클센 | 함수소 글라스 미세포말 및 가스- 세라믹과 그 제조 방법 |
| US4576920A (en) * | 1985-05-23 | 1986-03-18 | Corning Glass Works | B2 O3 --P2 O5 --SiO2 glass-ceramics |
| JPH0231015B2 (ja) * | 1985-05-31 | 1990-07-11 | Hoya Corp | Rinsankeinetsusenkyushukoshitsugarasu |
| JPS6293642A (ja) | 1985-10-18 | 1987-04-30 | Joko:Kk | 電気泳動装置における支持体搬送装置 |
| JP2561835B2 (ja) | 1987-04-23 | 1996-12-11 | 株式会社 オハラ | 光学ガラス |
| JP2883328B2 (ja) * | 1997-05-27 | 1999-04-19 | 株式会社オハラ | 磁気ヘッド浮上量測定用模擬ディスク |
| US6271150B1 (en) * | 1998-11-30 | 2001-08-07 | North Carolina State University | Methods of raising reflow temperature of glass alloys by thermal treatment in steam, and microelectronic structures formed thereby |
| JP2003014959A (ja) * | 2001-07-03 | 2003-01-15 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光導波路 |
| JP2004026606A (ja) | 2002-06-27 | 2004-01-29 | Okamoto Glass Co Ltd | 低熱膨張ガラス |
| JP2004102210A (ja) * | 2002-07-16 | 2004-04-02 | Asahi Glass Co Ltd | ガラス、光導波路製造方法および光導波路 |
| JP4617454B2 (ja) * | 2002-07-25 | 2011-01-26 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | ドライエッチングによる微細加工用ガラス材料 |
| JP4051436B2 (ja) * | 2002-12-26 | 2008-02-27 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 凹レンズ、凹レンズアレーおよびそれらの製造方法 |
-
2005
- 2005-07-21 DE DE102005034785A patent/DE102005034785B3/de not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-07-11 CH CH01102/06A patent/CH696116A5/de not_active IP Right Cessation
- 2006-07-14 FI FI20060683A patent/FI118896B/fi active IP Right Grant
- 2006-07-17 US US11/487,620 patent/US7566672B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-07-20 KR KR1020060067938A patent/KR100903479B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2006-07-20 TW TW095126546A patent/TW200716502A/zh unknown
- 2006-07-20 FR FR0606604A patent/FR2888839A1/fr active Pending
- 2006-07-21 CN CNA2006100992093A patent/CN1899996A/zh active Pending
- 2006-07-21 GB GB0614576A patent/GB2428674B8/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-07-21 JP JP2006198846A patent/JP4584879B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4584879B2 (ja) | 2010-11-24 |
| CN1899996A (zh) | 2007-01-24 |
| DE102005034785B3 (de) | 2007-01-25 |
| GB2428674A (en) | 2007-02-07 |
| GB2428674B (en) | 2008-07-09 |
| GB0614576D0 (en) | 2006-08-30 |
| TW200716502A (en) | 2007-05-01 |
| JP2007031272A (ja) | 2007-02-08 |
| US7566672B2 (en) | 2009-07-28 |
| GB2428674B8 (en) | 2008-11-26 |
| FI20060683A (fi) | 2007-01-22 |
| KR20070012234A (ko) | 2007-01-25 |
| FI20060683A0 (fi) | 2006-07-14 |
| US20070078048A1 (en) | 2007-04-05 |
| FR2888839A1 (fr) | 2007-01-26 |
| KR100903479B1 (ko) | 2009-06-18 |
| CH696116A5 (de) | 2006-12-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI339194B (fi) | ||
| JP3995641B2 (ja) | 光学ガラス、プレス成形用被成形ガラス体、光学素子およびその製造方法 | |
| TW200815302A (en) | Lead-free optical glass of the hard flint and lanthanum hard flint position | |
| TWI404694B (zh) | 於硬燧石玻璃位置的無鉛光學玻璃 | |
| KR101004990B1 (ko) | 광학 글라스 | |
| KR101707235B1 (ko) | 광학 유리 | |
| KR101267192B1 (ko) | 인산염 광학유리, 정밀 프레스 성형용 프리폼 및 그제조방법, 광학소자 및 그 제조방법 | |
| JP2005206433A (ja) | 光学ガラス、プレス成形用被成形ガラス体、光学素子およびその製造方法 | |
| JP4034589B2 (ja) | 光学ガラス | |
| JP5650371B2 (ja) | 光学ガラス | |
| JP2003300751A (ja) | 光学ガラス | |
| US8501649B2 (en) | Optical glass | |
| JP2008105869A (ja) | 光学ガラス | |
| US20070265155A1 (en) | UV transmitting glasses | |
| CN118702404A (zh) | 光学玻璃 | |
| WO2007061129A1 (ja) | 光学ガラス | |
| FI118896B (fi) | Lasikoostumus joka koostuu pelkästään oksideista jotka jo alhaisissa lämpötiloissa muodostavat haihtuvia fluorideja reaktiolla fluorin kanssa, ja sen käyttö | |
| JPWO2006064878A1 (ja) | ガラス組成物およびその製造方法 | |
| JP2024512815A (ja) | 高屈折率ケイホウ酸塩およびホウケイ酸塩ガラス | |
| WO2002061475A1 (fr) | Élément de guide d'onde optique et son procédé de préparation | |
| EP1275622B1 (en) | An optical glass for molding | |
| JP2021178771A (ja) | 低密度光学ガラス | |
| KR101148429B1 (ko) | 납과 비소를 포함하지 않는 광학 니오브 인산염 유리 | |
| CN111533446B (zh) | 光学玻璃、玻璃预制件、光学元件和光学仪器 | |
| EP3608297A1 (en) | Optical glass and optical element |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 118896 Country of ref document: FI |