JP5772827B2 - インプリントモールド用ＴｉＯ２含有石英ガラス基材およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材およびその製造方法に関する。

半導体デバイス、光導波路、微小光学素子（回折格子等）、バイオチップ、マイクロリアクタ等における寸法１ｎｍ〜１０μｍの微細な凹凸パターンを、各種基板（たとえばＳｉ、サファイア等の単結晶基板、ガラス等の非晶質基板）の表面に形成する方法として、基板の表面に形成された光硬化性樹脂の層に、凹凸パターンの反転パターン（転写パターン）を表面に有するインプリントモールドを押し付け、光硬化性樹脂を硬化させることによって、基板の表面に凹凸パターンを形成する光インプリント法が注目されている。

光インプリント法に用いられるインプリントモールドには、光透過性、耐薬品性、光照射による温度上昇に対する寸法安定性が求められる。インプリントモールド用基材としては、光透過性、耐薬品性の点から、石英ガラスがよく用いられる。しかし、石英ガラスは、室温付近における熱膨張係数が約５００ｐｐｂ／℃と高く、寸法安定性に欠ける。そこで、熱膨張係数の低い石英系ガラスとして、ＴｉＯ_２含有石英ガラスが提案されている（特許文献１、２）。

日本国特開２００６−３０６６７４号公報 国際公開第２００９／０３４９５４号

しかし、ＴｉＯ_２含有石英ガラスには、ストリエ（組成上の不均一（組成分布））が存在するため、インプリントモールド用基材であるＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の表面、特に側面の粗さやうねりを研磨によって小さくすることが難しい。
そして、発明者らの検討によりＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の側面の粗さやうねりが大きい場合、下記の問題が生じることがわかった。

（ｉ）ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の側面の粗さが大きいと、側面を研磨する際に用いた研磨砥粒等の微粒子が側面に付着しやすい。そして、ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の側面が擦れた際に、微粒子が発生する。該微粒子は、側面研磨後の表面研磨時に主表面に回り込み主表面にスクラッチを発生させる、バッチ式洗浄時に主表面に回り込み再付着する、といった不具合の原因となる。そして、該微粒子は、インプリント法によって基板の表面に転写された凹凸パターンにおける欠陥の原因となる。
（ii）ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の側面のうねりが大きいと、側面を研磨する際に用いた研磨砥粒（微粒子）が付着しやすく、（ｉ）と同じ問題が生じる。また、インプリント法によってインプリントモールドの反転パターン（転写パターン）を基板の表面に転写する際に、モールドの側面を治具等に当接させて位置あわせしようとしても、側面のうねりによって位置がずれてしまう。そのため、インプリント法によって基板の表面に転写された凹凸パターンの位置もずれてしまう。

そこで、本発明者らは、ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材における、ストリエによって生じる応力に着目し、本発明に至った。本発明は、インプリントモールドとして用いた際に、インプリント法によって基板の表面に転写される凹凸パターンの欠陥や位置ズレを抑制できるインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材およびその製造方法を提供する。

本発明のインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材は、主表面と側面とを有する、インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材であって、前記側面の算術平均粗さ（Ｒａ）が、１ｎｍ以下であり、前記側面の、１０μｍから１ｍｍの波長領域の凹凸の二乗平均平方根（ＭＳＦＲ＿ｒｍｓ）が、１０ｎｍ以下である。

本発明のインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材は、前記主表面と前記側面との間に介在する面取り面を有することが外周部のカケやチッピングを防止する目的から好ましく、該面取り面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、１ｎｍ以下であることが好ましい。
本発明のインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材中のＴｉＯ_２濃度は、３〜１２質量％であることが好ましい、

本発明のインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材においては、ストリエによって生じる応力の標準偏差（ｄｅｖ［σ］）が、０．０５ＭＰａ以下であることが好ましい。
本発明のインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材においては、ストリエによって生じる応力の最大値と最小値との差（Δσ）が、０．２３ＭＰａ以下であることが好ましい。
本発明のインプリントモールド用ＴｉＯ _２ 含有石英ガラス基材中のハロゲン濃度は、５０質量ｐｐｍ未満であることが好ましい。
本発明のインプリントモールド用ＴｉＯ _２ 含有石英ガラス基材においては、波長３００〜７００ｎｍの領域における厚さ１ｍｍあたりの内部透過率Ｔ _{３００〜７００} が、７０％以上であることが好ましく、波長４００〜７００ｎｍの領域における厚さ１ｍｍあたりの内部透過率Ｔ _{４００〜７００} が、８０％以上であることが好ましく、波長３００〜３０００ｎｍの領域における厚さ１ｍｍあたりの内部透過率Ｔ _{３００〜３０００} が、７０％以上であることが好ましい。

本発明の一つの態様によるインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の製造方法は、主表面と側面とを有する、インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材を製造する方法であって、ストリエによって生じる応力の標準偏差（ｄｅｖ［σ］）が０．０５ＭＰａ以下のＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の側面を研磨することによって、前記側面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１ｎｍ以下とし、前記側面の、１０μｍから１ｍｍの波長領域の凹凸の二乗平均平方根（ＭＳＦＲ＿ｒｍｓ）を１０ｎｍ以下とする。

本発明の別の態様によるインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の製造方法は、主表面と側面とを有する、インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材を製造する方法であって、ストリエによって生じる応力の最大値と最小値との差（Δσ）が０．２３ＭＰａ以下のＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の側面を研磨することによって、前記側面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１ｎｍ以下とし、前記側面の、１０μｍから１ｍｍの波長領域の凹凸の二乗平均平方根（ＭＳＦＲ＿ｒｍｓ）を１０ｎｍ以下とする。

本発明のインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の製造方法においては、研磨砥粒を含む研磨液を供給しながら、研磨用のブラシ毛が突設された研磨ブラシと前記ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材とを相対的に移動させて、前記ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の側面を研磨することが好ましい。
本発明のインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の製造方法においては、前記ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材が、前記主表面と前記側面との間に介在する面取り面を有する場合、ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の側面とともに面取り面を研磨することによって、前記面取り面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１ｎｍ以下とすることが好ましい。

本発明のインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材は、インプリントモールドとして用いた際に、インプリント法によって基板の表面に転写される凹凸パターンの欠陥や位置ズレを抑制できる。
本発明のインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の製造方法によれば、インプリントモールドとして用いた際に、インプリント法によって基板の表面に転写される凹凸パターンの欠陥や位置ズレを抑制できるインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材を製造できる。

図１は、本発明のインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の一例を示す周縁付近の断面図である。 図２は、本発明のインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の他の例を示す周縁付近の断面図である。

＜ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材＞
図１は、本発明のインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の一例を示す周縁付近の断面図である。
インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材１０は、２つの主表面１２と、インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材１０の周縁に形成される側面１４と、主表面１２と側面１４との間に介在する２つの面取り面１６とを有する。

インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材１０は、外周部のカケ、チッピング抑制の点から、面取り面１６を有することが好ましいが、図２に示すように、必ずしも、面取り面を有さなくてもよい。

（側面の算術平均粗さ）
側面１４の算術平均粗さ（Ｒａ）は、１ｎｍ以下であり、０．７ｎｍ以下が好ましく、０．５ｎｍ以下がより好ましい。算術平均粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ以下であれば、側面１４を研磨する際に用いた研磨砥粒等の微粒子が側面１４に付着しにくい。また、側面にＰＶＡスポンジを用いた擦り洗浄を行うことによって主表面に不具合を生じることなく微粒子を除去することが可能である。
算術平均粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に規定される算術平均粗さ（Ｒａ）であり、１μｍ×１μｍの領域について原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて表面粗さを測定し、その結果から算出する。

（側面の凹凸の二乗平均平方根）
側面１４の、１０μｍから１ｍｍの波長領域の凹凸の二乗平均平方根（ＭＳＦＲ＿ｒｍｓ）は、１０ｎｍ以下であり、７ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以下がより好ましい。凹凸の二乗平均平方根（ＭＳＦＲ＿ｒｍｓ）は側面１４のうねりの指標であり、凹凸の二乗平均平方根（ＭＳＦＲ＿ｒｍｓ）が１０ｎｍ以下であれば、側面１４を研磨する際に用いた研磨砥粒等の微粒子が側面１４に付着しにくく、側面にＰＶＡスポンジを用いた擦り洗浄を行うことによって主表面に不具合を生じることなく微粒子を除去することが可能である。また、インプリントモールドとした際に、側面１４のうねりが原因となる位置ズレが生じにくい。

側面１４の、１０μｍから１ｍｍの波長領域の凹凸の二乗平均平方根（ＭＳＦＲ＿ｒｍｓ）は、０．１ｎｍ以上が好ましく、０．５ｎｍ以上がより好ましく、１ｎｍ以上がさらに好ましい。凹凸の二乗平均平方根（ＭＳＦＲ＿ｒｍｓ）が０．１ｎｍ以上であれば、接触面積が減少し、側面１４の帯電を抑制できる。そして、帯電による側面１４への微粒子の付着を抑制できる。

１０μｍから１ｍｍの波長領域の凹凸の二乗平均平方根（ＭＳＦＲ＿ｒｍｓ）は、２ｍｍ×２ｍｍの領域について非接触表面形状測定機（たとえば、ＺＹＧＯ社製、ＮｅｗＶｉｅｗ等）を用いて表面粗さを測定し、所定の空間領域（１０μｍ〜１ｍｍ）となるバンドパスフィルタをかけた結果から算出する。

（面取り面の算術平均粗さ）
面取り面１６の算術平均粗さ（Ｒａ）は、１ｎｍ以下が好ましく、０．７ｎｍ以下がより好ましく、０．５ｎｍ以下がさらに好ましい。算術平均粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ以下であれば、面取り面１６を研磨する際に用いた研磨砥粒等の微粒子が面取り面１６に付着しにくい。また、側面にＰＶＡスポンジを用いた擦り洗浄を行うことによって主表面に不具合を生じることなく微粒子を除去することが可能である。

（ＴｉＯ_２濃度）
インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材１０（１００質量％）中のＴｉＯ_２濃度は、３〜１２質量％が好ましい。インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材１０はインプリントモールド用基材として用いられるため、温度変化に対する寸法安定性が要求される。ＴｉＯ_２濃度が３〜１２質量％であれば、室温付近における熱膨張係数を小さくできる。室温付近における熱膨張係数をほぼゼロとするためには、ＴｉＯ_２濃度は、５〜９質量％がより好ましく、６〜８質量％がさらに好ましい。
ＴｉＯ_２濃度は、蛍光Ｘ線分析法において、ファンダメンタルパラメーター（ＦＰ）法を用いて測定する。

（Ｔｉ^３＋濃度）
インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材１０中のＴｉ^３＋濃度は、平均で、１００質量ｐｐｍ以下が好ましく、７０質量ｐｐｍ以下がより好ましく、２０質量ｐｐｍ以下がさらに好ましく、１０質量ｐｐｍ以下が特に好ましい。Ｔｉ^３＋濃度は、インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラスの着色、特に内部透過率Ｔ_{３００〜７００}に影響する。Ｔｉ^３＋濃度が１００質量ｐｐｍ以下であれば、茶色の着色が抑えられ、その結果、内部透過率Ｔ_{３００〜７００}の低下が抑えられ、透明性が良好となる。

Ｔｉ^３＋濃度は電子スピン共鳴（ＥＳＲ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｉｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）測定によって求める。測定条件は下記の通りである。周波数：９．４４ＧＨｚ付近（Ｘ−ｂａｎｄ）、
出力：４ｍＷ、
変調磁場：１００ＫＨｚ、０．２ｍＴ、
測定温度：室温、
ＥＳＲ種積分範囲：３３２〜３６８ｍＴ、
感度校正：一定量のＭｎ^２＋／ＭｇＯのピーク高さにて実施。

縦軸が信号強度であり、横軸が磁場強度（ｍＴ）であるＥＳＲ信号（微分形）において、インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラスは、ｇ_１＝１．９８８、ｇ_２＝１．９４６、ｇ_３＝１．９１５の異方性を有する形状を示す。ガラス中のＴｉ^３＋は、通常、ｇ＝１．９前後で観察されるため、これらをＴｉ^３＋由来の信号とする。Ｔｉ^３＋濃度は、二回積分後の強度を、濃度既知の標準試料の対応する２回積分後の強度と比較して求める。

インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラスにおける、Ｔｉ^３＋濃度の平均値に対するＴｉ^３＋濃度のばらつきの割合（ΔＴｉ^３＋／Ｔｉ^３＋）は、０．２以下が好ましく、０．１５以下がより好ましく、０．１以下がさらに好ましい。ΔＴｉ^３＋／Ｔｉ^３＋が０．２以下であれば、着色、吸収係数の分布等の特性の分布が小さくなる。

ΔＴｉ^３＋／Ｔｉ^３＋は下記の方法によって求める。
測定はサンプル主表面の中心点を通る任意のライン上で端から端まで１０ｍｍおきに行う。Ｔｉ^３＋濃度の最大値と最小値の差をΔＴｉ^３＋とし、Ｔｉ^３＋濃度の平均値で除することでΔＴｉ^３＋／Ｔｉ^３＋を求める。

（ＯＨ濃度）
インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材１０中のＯＨ濃度は、６００質量ｐｐｍ未満が好ましく、４００質量ｐｐｍ以下がより好ましく、２００質量ｐｐｍ以下がさらに好ましく、１００質量ｐｐｍ以下が特に好ましい。ＯＨ濃度が６００質量ｐｐｍ未満であれば、ＯＨ基に起因する吸収による近赤外域における光透過率の低下が抑えられ、Ｔ_{３００〜３０００}が８０％未満となりにくい。

ＯＨ濃度は下記の方法によって求める。
赤外分光光度計による測定を行い、波長２．７μｍでの吸収ピークからＯＨ濃度を求める（Ｊ．Ｐ．Ｗｉｌｌｉａｍｓ ｅｔ．ａｌ．、Ｃｅｒａｍｉｃ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ、５５（５）、５２４、１９７６）。該方法による検出限界は０．１質量ｐｐｍである。

（ハロゲン濃度）
インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材１０中のハロゲン濃度は、５０質量ｐｐｍ未満が好ましく、２０質量ｐｐｍ以下がより好ましく、１質量ｐｐｍ以下がさらに好ましく、０．１質量ｐｐｍ以下が特に好ましい。ハロゲン濃度が５０質量ｐｐｍ未満であれば、Ｔｉ^３＋濃度が増加しにくくなるため、茶色の着色が起こりにくくなる。その結果、Ｔ_{３００〜７００}の低下が抑えられ、透明性が損なわれない。

ハロゲン濃度は下記の方法によって求める。
塩素濃度は、サンプルを水酸化ナトリウム溶液に加熱溶解し、陽イオン除去フィルタでろ過した溶解液について、イオンクロマトグラフ分析法にて塩素イオン濃度を定量分析することによって求める。
フッ素濃度は、フッ素イオン電極法によって求める。具体的には、日本化学会誌、１９７２（２）、３５０に記載された方法にしたがって、サンプルを無水炭酸ナトリウムに加熱融解し、得られた融液に蒸留水および塩酸（体積比で１：１）を加えて試料液を調製し、試料液の起電力をフッ素イオン選択性電極および比較電極としてラジオメータトレーディング社製Ｎｏ．９４５−２２０およびＮｏ．９４５−４６８をそれぞれ用いてラジオメータによって測定し、フッ素イオン標準溶液を用いてあらかじめ作成した検量線に基づいて、フッ素濃度を求める。

（内部透過率）
インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材１０の、波長３００〜７００ｎｍの領域における厚さ１ｍｍあたりの内部透過率Ｔ_{３００〜７００}は、７０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましく、８５％以上がさらに好ましい。光インプリント法では、紫外光照射によって光硬化性樹脂を硬化させるため、紫外光透過率が高い方が好ましい。

インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材１０の、波長４００〜７００ｎｍの領域における厚さ１ｍｍあたりの内部透過率Ｔ_{４００〜７００}は、８０％以上が好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％以上がさらに好ましい。Ｔ_{４００〜７００}が８０％以上であれば、可視光が吸収されにくく、顕微鏡、目視等による検査の際に、泡、脈理等の内部欠点の有無を判別しやすくなり、検査や評価において不具合が生じにくい。

インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材１０の、波長３００〜３０００ｎｍの領域における厚さ１ｍｍあたりの内部透過率Ｔ_{３００〜３０００}は、７０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましく、８５％以上がさらに好ましい。Ｔ_{３００〜３０００}が７０％以上であれば、紫外光透過率が高く、また、可視光域から近赤外光域における光吸収が抑えられ、光吸収による温度上昇が抑えられる。

内部透過率は下記の方法によって求める。
分光光度計を用いて、サンプル（鏡面研磨されたインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材）の透過率を測定する。厚さ１ｍｍあたりの内部透過率は、同じ程度の鏡面研磨を施した厚さの異なるサンプル、たとえば、厚さ２ｍｍのサンプルと厚さ１ｍｍのサンプルの透過率を測定し、透過率を吸光度に変換した後、厚さ２ｍｍのサンプルの吸光度から厚さ１ｍｍのサンプルの吸光度を引くことで、厚さ１ｍｍあたりの吸光度を求め、再度透過率に変換することで求める。

別の方法としては、まず、サンプルと同じ程度の鏡面研磨を施した厚さ１ｍｍ程度の石英ガラスを用意する。該石英ガラスの吸収のない波長、たとえば２０００ｎｍ付近の波長での石英ガラスの透過率減少分を表面・裏面の反射損とする。透過率減少分を吸光度に変換し、表面・裏面の反射損の吸光度とする。
内部透過率の測定波長域における厚さ１ｍｍのサンプルの透過率を吸光度に変換し、前記石英ガラスの波長２０００ｎｍ付近での吸光度を引く。吸光度の差を再度透過率に変換して内部透過率とする。

（応力）
インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材１０の、ストリエによって生じる応力の標準偏差（ｄｅｖ［σ］）は、０．０５ＭＰａ以下が好ましく、０．０４ＭＰａ以下がより好ましく、０．０３ＭＰａ以下がさらに好ましい。通常、後述するスート法で製造されるガラス体は、３方向ストリエフリーといわれ、ストリエが見られないが、スート法で製造されるガラス体であってもドーパント（ＴｉＯ_２等）を含む場合には、ストリエが見られる可能性がある。ストリエが存在すると、研磨しても粗さやうねりの小さい表面が得られにくい。また、同様の理由から、インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材１０の、ストリエによって生じる応力における最大値と最小値との差（Δσ）は、０．２３ＭＰａ以下が好ましく、０．２ＭＰａ以下がより好ましく、０．１５ＭＰａ以下がさらに好ましい。

応力は下記の方法によって求める。
まず、複屈折顕微鏡を用いて１ｍｍ×１ｍｍ程度の領域を測定することでサンプルのレタデーションを求め、下式（１）から応力のプロファイルを求める。
Δ＝Ｃ×Ｆ×ｎ×ｄ ・・・（１）。
ここで、Δは、レタデーションであり、Ｃは、光弾性定数であり、Ｆは、応力であり、ｎは屈折率であり、ｄは、サンプルの厚さである。
ついで、応力のプロファイルから、応力の標準偏差（ｄｅｖ［σ］）、応力における最大値と最小値との差（Δσ）を求める。
具体的には、インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材１０からスライスによってサンプルを切り取り、さらに研磨を行うことによって、３０ｍｍ×３０ｍｍ×０．５ｍｍの板状のサンプルを得る。複屈折顕微鏡にて、サンプルの３０ｍｍ×３０ｍｍの面にヘリウムネオンレーザ光を垂直にあて、脈理が充分に観察可能な倍率に拡大して、面内のレタデーション分布を調べ、応力分布に換算する。脈理のピッチが細かい場合は、サンプルの厚さを薄くする必要がある。

（熱膨張係数）
インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材１０の、１５〜３５℃における熱膨張係数Ｃ_{１５〜３５}は、０±２００ｐｐｂ／℃の範囲内にあることが好ましい。インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材１０は、インプリントモールド用基材として用いられるため、温度変化に対する寸法安定性、より具体的には、インプリント法の際に、該モールドが経験し得る温度領域における温度変化に対する寸法安定性に優れることが要求される。ここで、インプリントモールドが経験し得る温度領域は、インプリント法の種類によって異なる。光インプリント法では、紫外光照射によって光硬化性樹脂を硬化させるため、該モールドが経験し得る温度領域は基本的には室温付近である。ただし、紫外光照射によって該モールドの温度が局所的に上昇する場合がある。紫外光照射による局所的な温度上昇を考慮して、該モールドが経験し得る温度領域を１５〜３５℃とする。Ｃ_{１５〜３５}は、０±１００ｐｐｂ／℃の範囲内にあることがより好ましく、０±５０ｐｐｂ／℃の範囲内にあることがさらに好ましく、０±３０ｐｐｂ／℃の範囲内にあることが特に好ましい。

インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材１０の、２２℃における熱膨張係数Ｃ_２２は、０±３０ｐｐｂ／℃であることが好ましく、０±１０ｐｐｂ／℃であることがより好ましく、０±５ｐｐｂ／℃であることがさらに好ましい。Ｃ_２２が０±３０ｐｐｂ／℃の範囲であれば、値の正負にかかわらず、温度変化による寸法変化を無視できる。

２２℃における熱膨張係数のように少ない測定点数で精度よく測定するためには、レーザヘテロダイン干渉式熱膨張計（たとえば、ユニオプト社製、ＣＴＥ−０１等）を用いて、その温度の前後１〜３℃の温度変化によるサンプルの寸法変化を測定し、その平均の熱膨張係数をその中間の温度における熱膨張係数とする。

（仮想温度分布）
インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材１０は、転写パターンを形成する側の主表面から深さ１０μｍまでの領域における仮想温度分布が±３０℃以内のものが好ましく、該仮想温度分布が±２０℃以内のものがより好ましく、該仮想温度分布が±１０℃以内のものがさらに好ましい。該仮想温度分布が±３０℃以内であれば、インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材１０の主表面にエッチングによって転写パターンを形成する際のエッチング速度のばらつきが抑えられる。

仮想温度は下記の方法によって求める。
（ｉ）仮想温度が未知のサンプルを用意する。該サンプルは、鏡面研磨されたインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材１０である。
（ii）仮想温度が既知で、かつ前記サンプルと組成が同じガラス体であって、仮想温度が異なる複数種類のガラス体を用意する。該ガラス体の表面は、鏡面研磨しておく。
（iii）赤外分光計（Ｎｉｋｏｌｅｔ社製Ｍａｇｎａ７６０）を用いて、前記（ii）のガラス体の表面の赤外反射スペクトルを取得する。反射スペクトルは、２５６回以上スキャンさせた平均値とする。得られた赤外反射スペクトルにおいて、約１１２０ｃｍ^−１付近に観察されるピークがガラスのＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合による伸縮振動に起因するピークであり、ピーク位置は仮想温度に依存する。仮想温度が異なる複数種類のガラス体について得られた該ピーク位置と仮想温度との関係を示す検量線を作成する。
（iv）前記（ｉ）のサンプルについて、前記（iii）と同じ条件にて赤外反射スペクトルを取得する。得られた赤外反射スペクトルにおいて、約１１２０ｃｍ^−１付近に観察されるＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合による伸縮振動に起因するピークの位置を正確に求める。該ピーク位置を検量線に照らし合わせて、仮想温度を求める。

また、表面から深さ１０μｍまでの領域における仮想温度分布は、下記のようにして求める。
まず、前記の方法で表面の仮想温度を求める、ついで、１０質量％フッ酸溶液に３０秒間〜１分間浸漬し、前後の質量減少量を求める。質量減少量から下式（２）によって、エッチングされた深さを求める。
（エッチングされた深さ）＝（質量減少量）／（（密度）×（表面積）） ・・・（２）。
また、前記の方法でエッチングして現れた表面の仮想温度を求め、その深さにおける仮想温度とする。その後、再度１０質量％フッ酸溶液に３０秒間〜１分間浸漬し、深さと仮想温度を求める。これを繰り返して１０μｍを超える直前までの操作によって得られた仮想温度の値の中で最大値と最小値を決定しその差を、表面から深さ１０μｍまでの領域における仮想温度分布とする。

（作用効果）
以上説明したインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材１０にあっては、側面１４の算術平均粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ以下であり、側面１４の、１０μｍから１ｍｍの波長領域の凹凸の二乗平均平方根（ＭＳＦＲ＿ｒｍｓ）が１０ｎｍ以下であるため、側面１４を研磨する際に用いた研磨砥粒等の微粒子が側面に付着しにくい。また、側面にＰＶＡスポンジを用いた擦り洗浄を行うことによって主表面に不具合を生じることなく微粒子を除去することが可能である。その結果、インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材１０の側面１４が擦れた際に微粒子が発生しにくくなり、側面研磨後の主表面研磨時に主表面に回り込み主表面にスクラッチを発生させる、バッチ式洗浄時に主表面に回り込み再付着する、といった不具合の発生を抑制できることによって、インプリント法によって基板の表面に転写される凹凸パターンにおける、微粒子、スクラッチが原因となって生じる欠陥が抑えられる。また、前記二乗平均平方根（ＭＳＦＲ＿ｒｍｓ）が１０ｎｍ以下であるため、インプリントモールドとした際に、側面１４のうねりが原因となる位置ズレが生じにくい。その結果、インプリント法によって基板の表面に転写される凹凸パターンの位置ズレも抑えられる。

＜インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の製造方法＞
本発明のインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の製造方法は、（Ｉ）ストリエによって生じる応力の標準偏差（ｄｅｖ［σ］）が０．０５ＭＰａ以下、および／または（II）ストリエによって生じる応力の最大値と最小値との差（Δσ）が０．２３ＭＰａ以下の、未研磨のＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の側面を研磨することによって、側面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１ｎｍ以下とし、側面の、１０μｍから１ｍｍの波長領域の凹凸の二乗平均平方根（ＭＳＦＲ＿ｒｍｓ）を１０ｎｍ以下とする方法である。

ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材が面取り面を有する場合は、未研磨のＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の側面とともに面取り面を研磨することによって、面取り面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１ｎｍ以下とすることが好ましい。

以下、本発明の製造方法の具体例を詳細に説明する。
インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材（以下、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス基材とも記す。）の製造方法としては、下記工程（ａ）〜（ｆ）を有する方法が挙げられる。

（ａ）スート法によってＳｉＯ_２前駆体およびＴｉＯ_２前駆体を含むガラス形成原料から得られるＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス微粒子を、堆積させて多孔質ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を得る工程。
（ｂ）前記多孔質ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を緻密化温度まで昇温してＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２緻密体を得る工程。
（ｃ）前記ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２緻密体を透明ガラス化温度まで昇温して透明ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を得る工程。
（ｄ）必要に応じて前記透明ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を軟化点以上に加熱して成形し、成形ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を得る工程。
（ｅ）前記工程（ｃ）で得られた透明ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体または前記工程（ｄ）で得られた成形ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体をアニール処理する工程。
（ｆ）前記工程（ｅ）で得られたＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体に、切断、切削、研磨等の機械加工を行うことにより、所定の形状を有するＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス基材を得る工程。

（工程（ａ））
スート法によって、ガラス形成原料であるＳｉＯ_２前駆体およびＴｉＯ_２前駆体を火炎加水分解または熱分解させて得られるＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス微粒子（スート）を、ある一定速度で、軸を中心として回転する堆積用基材に堆積、成長させて多孔質ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を形成させる。
スート法としては、ＭＣＶＤ法、ＯＶＤ法、ＶＡＤ法等が挙げられ、大量生産性に優れる、堆積用基材の大きさ等の製造条件を調整することによって大面積の面内において組成の均一なガラス体が得られる、等の点から、ＶＡＤ法が好ましい。

ガラス形成原料としては、ガス化可能な原料が挙げられる。
ＳｉＯ_２前駆体としては、ハロゲン化ケイ素化合物、アルコキシシランが挙げられる。
ＴｉＯ_２前駆体としては、ハロゲン化チタン化合物、アルコキシチタンが挙げられる。

ハロゲン化ケイ素化合物としては、塩化物（ＳｉＣｌ_４、ＳｉＨＣｌ_３、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ＳｉＨ_３Ｃｌ等）、フッ化物（ＳｉＦ_４、ＳｉＨＦ_３、ＳｉＨ_２Ｆ_２等）、臭化物（ＳｉＢｒ_４、ＳｉＨＢｒ_３等）、ヨウ化物（ＳｉＩ_４等）が挙げられる。
アルコキシシランとしては、下式（３）で表わされる化合物が挙げられる。
Ｒ_ｎＳｉ（ＯＲ）_４−ｎ ・・・（３）。
ただし、Ｒは、炭素数１〜４のアルキル基であり、ｎは、０〜３の整数であり、複数のＲにおいて、一部のＲが異なっていてもよい。

ハロゲン化チタン化合物としては、ＴｉＣｌ_４、ＴｉＢｒ_４等が挙げられる。
アルコキシチタンとしては、下式（４）で表わされる化合物が挙げられる。
Ｒ_ｎＴｉ（ＯＲ）_４−ｎ ・・・（４）。
ただし、Ｒは、炭素数１〜４のアルキル基であり、ｎは０〜３の整数であり、複数のＲにおいて、一部のＲが異なっていてもよい。

また、ＳｉＯ_２前駆体およびＴｉＯ_２前駆体として、シリコンチタンダブルアルコキシド等のＳｉおよびＴｉを含む化合物を用いてもよい。
堆積用基材としては、石英ガラス製の種棒（たとえば、日本国特公昭６３−２４９３７号公報に記載された種棒）が挙げられる。また、棒状に限らず、板状の堆積用基材を用いてもよい。

（工程（ｂ））
工程（ａ）で得られた多孔質ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を不活性ガス雰囲気中または減圧雰囲気下で緻密化温度まで昇温して、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２緻密体を得る。
緻密化温度とは、光学顕微鏡で空隙が確認できなくなるまで多孔質ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を緻密化できる温度を意味する。
緻密化温度は、１２５０〜１５５０℃が好ましく、１３５０〜１４５０℃がより好ましい。
不活性ガスとしては、ヘリウムが好ましい。
雰囲気の圧力は、１００００〜２０００００Ｐａが好ましい。本明細書におけるＰａは、ゲージ圧ではなく絶対圧を意味する。

工程（ｂ）においては、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２緻密体の均質性が上がる点から、多孔質ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を減圧下（好ましくは１３０００Ｐａ以下、より好ましくは１３００Ｐａ以下）に置いた後、ついで不活性ガスを導入して所定の圧力の不活性ガス雰囲気とすることが好ましい。
また、工程（ｂ）においては、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２緻密体の均質性が上がる点から、多孔質ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を不活性ガス雰囲気下、室温または緻密化温度未満の温度にて保持した後に、緻密化温度まで昇温することが好ましい。

（工程（ｃ））
工程（ｂ）で得られたＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２緻密体を、透明ガラス化温度まで昇温して、透明ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を得る。
透明ガラス化温度とは、光学顕微鏡で結晶が確認できなくなり、透明なガラスが得られる温度を意味する。
透明ガラス化温度は、１３５０〜１７５０℃が好ましく、１４００〜１７００℃がより好ましい。
雰囲気としては、不活性ガス（ヘリウム、アルゴン等）の１００％の雰囲気、または不活性ガス（ヘリウム、アルゴン等）を主成分とする雰囲気が好ましい。
雰囲気の圧力は、減圧または常圧が好ましい。減圧の場合は１３０００Ｐａ以下が好ましい。

（工程（ｄ））
工程（ｃ）で得られた透明ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を、型に入れて軟化点以上の温度に加熱して所望の形状に成形し、成形ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を得る。
成形温度は、１５００〜１８００℃が好ましい。成形温度が１５００℃以上であれば、透明ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体の粘度が低くなり、自重変形しやすい。また、ＳｉＯ_２の結晶相であるクリストバライトの成長またはＴｉＯ_２の結晶相であるルチルもしくはアナターゼの成長が抑えられ、いわゆる失透が生じにくい。成形温度が１８００℃以下であれば、ＳｉＯ_２の昇華が抑えられる。

工程（ｄ）は、複数回繰り返してもよい。たとえば、透明ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を型に入れて軟化点以上の温度に加熱した後、得られた成形ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を別の型に入れて軟化点以上の温度に加熱する２段階の成形を実施してもよい。
また、工程（ｃ）および工程（ｄ）を連続的に、または同時に行ってもよい。
また、工程（ｃ）で得られた透明ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体が充分に大きい場合は、つぎの工程（ｄ）を行わずに工程（ｃ）で得られた透明ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を所定の寸法に切り出すことで、成形ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体としてもよい。
工程（ｄ）の代わりにまたは工程（ｄ）の後、工程（ｅ）よりも前に、下記の工程（ｄ'）を行ってもよい。

（工程（ｄ'））
（ｄ'）前記工程（ｃ）で得られた透明ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体または前記工程（ｄ）で得られた成形ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を、Ｔ_１＋４００℃以上の温度で２０時間以上加熱する工程。
Ｔ_１は、工程（ｅ）で得られるＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体の徐冷点（℃）である。徐冷点とは、ガラスの粘性ηが１０１３ｄＰａ・ｓとなる温度を意味する。徐冷点は、下記のように求める。
ＪＩＳ Ｒ ３１０３−２：２００１に準拠する方法でビームベンディング法によりガラスの粘性を測定し、粘性ηが１０１３ｄＰａ・ｓとなる温度を徐冷点とする。

工程（ｄ'）を行うことによって、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体におけるストリエが軽減される。
ストリエとは、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体の組成上の不均一（組成分布）である。ストリエを有するＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体にはＴｉＯ_２濃度の異なる部位が存在することになる。ＴｉＯ_２濃度が高い部位は、熱膨張係数（ＣＴＥ）が負になるため、工程（ｅ）における降温過程の際に、ＴｉＯ_２濃度が高い部位が膨張する傾向がある。この際、ＴｉＯ_２濃度が高い部位に隣接してＴｉＯ_２濃度が低い部位が存在すると、ＴｉＯ_２濃度が高い部位の膨張が妨げられて圧縮応力が加わることとなる。その結果、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体には応力の分布が生じることとなる。本明細書において、このような応力の分布のことを「ストリエによって生じる応力の分布」という。

なお、工程（ａ）における堆積用基材の回転速度を上げることでも、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体の組成上の不均一を少なくすることができる。回転速度は５ｒｐｍ以上が好ましく、より好ましくは２０ｒｐｍ以上、さらに好ましくは５０ｒｐｍ以上、もっとも好ましくは１００ｒｐｍ以上である。

インプリントモールド用基材として用いられるＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体に、ストリエによって生じる応力の分布が存在すると、表面を研磨する際に、加工レートに差が生じて、研磨後の表面の粗さやうねりに影響が及ぶこととなる。
工程（ｄ）または（ｄ'）を行うことによって、ついで行われる工程（ｅ）を経て製造されるＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体におけるストリエによって生じる応力の分布が、インプリントモールド用基材として用いる上で問題とならないレベルまで低減される。

工程（ｄ'）における加熱温度は、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体における発泡や昇華が抑えられる点から、Ｔ_１＋６００℃未満が好ましく、Ｔ_１＋５５０℃未満がより好ましく、Ｔ_１＋５００℃未満がさらに好ましい。すなわち、工程（ｄ'）における加熱温度は、Ｔ_１＋４００℃以上Ｔ_１＋６００℃未満が好ましく、Ｔ_１＋４００℃以上Ｔ_１＋５５０℃未満がより好ましく、Ｔ_１＋４５０℃以上Ｔ_１＋５００℃未満がさらに好ましい。

工程（ｄ'）における加熱時間は、ストリエの軽減の効果とＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体の歩留まりとのバランス、コストの抑制等の点から、２４０時間以下が好ましく、１５０時間以下がより好ましい。また、該加熱時間は、ストリエの軽減の効果の点から、２４時間超が好ましく、４８時間超がより好ましく、９６時間超がさらに好ましい。

工程（ｄ'）および工程（ｅ）を連続的に、または同時に行ってもよい。
また、工程（ｃ）およびまたは工程（ｄ）と、工程（ｄ'）とを連続的に、または同時に行ってもよい。

（工程（ｅ））
工程（ｃ）で得られた透明ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体、工程（ｄ）で得られた成形ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体、または工程（ｄ’）で得られたＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を、１１００℃以上の温度に昇温した後、１００℃／ｈｒ以下の平均降温速度で７００℃以下の温度まで降温するアニール処理を行い、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体の仮想温度を制御する。

工程（ｃ）または工程（ｄ）と、工程（ｅ）とを連続的に、または同時に行う場合は、工程（ｃ）または工程（ｄ）における１１００℃以上の温度からの降温過程において、得られる透明ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体または成形ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を、１１００℃から７００℃まで１００℃／ｈｒ以下の平均降温速度で降温するアニール処理を行い、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体の仮想温度を制御する。

平均降温速度は、１０℃／ｈｒ以下がより好ましく、５℃／ｈｒ以下がさらに好ましく、２．５℃／ｈｒ以下が特に好ましい。
また、７００℃以下の温度まで降温した後は放冷できる。なお、雰囲気は特に限定されない。

工程（ｅ）で得られるＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体から、異物、泡等のインクルージョンを排除するためには、工程（ａ）〜（ｄ）（特に工程（ａ））においてコンタミネーションを抑制すること、さらに工程（ｂ）〜（ｄ）の温度条件を正確にコントロールすることが肝要である。

なお、上述の工程（ａ）〜（ｅ）は、工程（ａ）においてスート法を採用した場合のＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体の製造方法を示す例である。工程（ａ）において直接法を採用した場合は、工程（ｂ）および工程（ｃ）を行わずに直接、透明ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を得ることができる。直接法は、ガラス形成原料であるＳｉＯ_２前駆体およびＴｉＯ_２前駆体を、１８００〜２０００℃の酸水素火炎中で加水分解・酸化させて得られるＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス微粒子を透明ガラス化温度で堆積させて直接、透明ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を得る方法である。直接法による工程（ａ）に引き続いて、工程（ｄ）、工程（ｅ）を順次行えばよい。また、直接法による工程（ａ）で得られた透明ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を所定の寸法に切り出すことで、成形ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体とした後、工程（ｅ）を行ってもよい。直接法による工程（ａ）で得られる透明ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体はＨ_２やＯＨを含んだものとなる。直接法における火炎温度やガス濃度を調整することで、透明ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体のＯＨ濃度を調整できる。さらに、直接法による工程（ａ）で得られた透明ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を、真空中、減圧雰囲気、または常圧の場合、Ｈ_２濃度が１０００体積ｐｐｍ以下、かつＯ_２濃度が１８体積％以下である雰囲気で、７００〜１８００℃の温度で、１０分〜９０日間保持することによって脱ガスを行う方法によっても、透明ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体のＯＨ濃度を調整できる。

（工程（ｆ））
工程（ｅ）で得られたＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体に、切断、切削、研磨等の機械加工を行うことにより、所定の形状を有するＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス基材を得る。本発明においては、少なくとも研磨を行う。
研磨工程はその研磨面の仕上がり状況に応じて２回以上の工程に分けて行うことが好ましい。最終研磨工程においては、研磨剤としてコロイダルシリカを用いることが好ましい。

本発明においては、側面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１ｎｍ以下とし、側面の、１０μｍから１ｍｍの波長領域の凹凸の二乗平均平方根（ＭＳＦＲ＿ｒｍｓ）を１０ｎｍ以下としやすい点から、研磨砥粒を含む研磨液を供給しながら、研磨用のブラシ毛が突設された研磨ブラシとＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体とを相対的に移動させて、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体の側面を研磨することが好ましい。研磨砥粒としては、昭和電工製 ＳＨＯＲＯＸ Ａ-１０（ＫＴ）、研磨用ブラシ毛としては、素材：ＰＰ（ポリプロピレン） ブラシ径：Φ０．５ 形状：波が挙げられる。

（作用効果）
以上説明した本発明のインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の製造方法にあっては、（Ｉ）ストリエによって生じる応力の標準偏差（ｄｅｖ［σ］）が０．０５ＭＰａ以下、および／または（II）ストリエによって生じる応力の最大値と最小値との差（Δσ）が０．２３ＭＰａ以下、すなわちストリエの小さいＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の側面を研磨しているため、側面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１ｎｍ以下とし、側面の、１０μｍから１ｍｍの波長領域の凹凸の二乗平均平方根（ＭＳＦＲ＿ｒｍｓ）を１０ｎｍ以下とすることができる。
また、研磨砥粒を含む研磨液を供給しながら、研磨用のブラシ毛が突設された研磨ブラシとＴｉＯ_２含有石英ガラス基材とを相対的に移動させて、ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の側面を研磨することによって、側面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１ｎｍ以下とし、側面の、１０μｍから１ｍｍの波長領域の凹凸の二乗平均平方根（ＭＳＦＲ＿ｒｍｓ）を１０ｎｍ以下とすることができる。

＜インプリントモールド＞
インプリントモールドは、本発明のインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の主表面に、エッチングによって転写パターンを形成することによって製造できる。
転写パターンは、目的とする微細な凹凸パターンの反転パターンであり、複数の微細な凸部および／または凹部からなる。
エッチング方法としては、ドライエッチングが好ましく、具体的には、ＳＦ_６による反応性イオンエッチングが好ましい。

以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
例１、２は実施例であり、例３は比較例である。

〔例１〕
（工程（ａ））
ガラス形成原料であるＴｉＣｌ_４およびＳｉＣｌ_４を、それぞれガス化させた後に混合し、酸水素火炎中で加熱加水分解（火炎加水分解）させることで得られるＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス微粒子を堆積用基材に堆積、成長させて、多孔質ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を形成した。
得られた多孔質ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体はそのままではハンドリングしにくいため、堆積用基材に堆積させたままの状態で、大気中、１２００℃にて４時間保持した後、堆積用基材から外した。

（工程（ｂ））
得られた多孔質ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を、減圧下にて１４５０℃で４時間保持して、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２緻密体を得た。

（工程（ｃ））
得られたＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２緻密体を、カーボン型に入れて１６８０℃にて４時間保持することによって透明ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を得た。

（工程（ｄ））
得られた透明ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を、再度カーボン型に入れて、１７００℃にて４時間保持することによって成形ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を得た。

（工程（ｅ））
得られた成形ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を、そのまま炉内で１０００℃まで１０℃／ｈｒで冷却した後、１０００℃で３時間保持し、９５０℃まで１０℃／ｈｒで冷却した後、９５０℃で７２時間保持し、９００℃まで５℃／ｈｒで冷却した後、９００℃で７２時間保持した後、７００℃まで１００℃／ｈｒで冷却し、その後室温まで放冷してＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を得た。

（評価）
得られたＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体について、ＴｉＯ_２濃度、Ｔｉ^３＋濃度、ΔＴｉ^３＋／Ｔｉ^３＋、ＯＨ濃度、ハロゲン濃度、内部透過率、応力、熱膨張係数を、上述の方法にて求めた。結果を表１および表２に示す。なお、工程（ｅ）で得られたＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２についてのデータは、後述の工程（ｆ）における切断、切削、研磨等によって変化することはない。

（工程（ｆ））
得られたＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス体を、内周刃スライサーを用いて縦約１５３．０ｍｍ×横約１５３．０ｍｍ×厚さ約６．７５ｍｍの板状に切断し、未研磨のＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス板を作製した。
該ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス板に、市販のＮＣ面取り機を用い、＃１２０のダイアモンド砥石によって、縦、横の外形寸法が約１５２ｍｍで面取り幅が０．２〜０．４ｍｍになるように、面取り加工を施した。２０Ｂ両面ラップ機（スピードファム社製）を用い、研磨材である＃４００のＳｉＣによって、厚さが約６．５０ｍｍになるまで、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス板の主表面を研磨した。

研磨砥粒（酸化セリウム）を含む研磨液を供給しながら、円盤状の板に研磨用のブラシ毛が突設された研磨ブラシとＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス板とを相対的に移動させて、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス板の側面および面取り面を研磨した。具体的には、日本国特許第２５８５７２７号公報に記載の研磨装置を用い、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス板の側面および面取り面に対して全面均一にブラシ毛が当接し、圧力が加わるようにして、側面および面取り面を研磨した。

１次ポリシュとして、２０Ｂ両面ポリシュ機を用い、研磨材である平均粒径１．５ｕｍの酸化セリウムを主成分とするスラリによって、主表面を約５０μｍ研磨した。
２次ポリシュとして、２０Ｂ両面ポリシュ機を用い、研磨材である平均粒径１．０ｕｍの酸化セリウムを主成分とするスラリによって、主表面を約１０μｍ研磨した。
３次ポリシュとして、別の研磨機を用いて最終研磨を行った。最終研磨においては、研磨剤としてコロイダルシリカ（フジミコーポレーション製、コンポール２０）を用いた。
研磨後のＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス板を、第一槽目を硫酸と過酸化水素水の熱溶液、第三槽目を中性界面活性剤溶液とした多段式自動洗浄機を用いて洗浄した。

（評価）
得られたＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス基材について、仮想温度分布、側面の算術平均粗さ、凹凸の二乗平均平方根、面取り面の算術平均粗さを、上述の方法にて求めた。結果を表３に示す。

また、得られたＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス基材を、クリーンルーム内でポリメチルメタクリレート製の収納ケースに収納し、米軍規格ＭＩＬ（Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）のＭＩＬ−ＳＴＤ−８１０Ｆに準拠した収納ケースの振動試験を行う。
振動試験後、収納ケースをクリーンルーム内で開封し、取り出したＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス基材について、欠陥検査装置（レーザーテック社製、Ｍ１３２０）を用いて主表面における付着異物による欠陥個数を測定し、下記の基準にて評価する。結果を表３に示す。
Ａ：振動試験前後で欠陥個数にほとんど差は認められない。
Ｂ：振動試験前に比べ振動試験後の欠陥個数が明らかに増加した。

〔例２〕
工程（ｆ）のＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス板の側面および面取り面の研磨をロール状の支持体に外周方向に向けてブラシが突設された研磨ブラシを用い、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス板を主表面に垂直な軸を回転軸として回転させ、回転させたロール状ブラシに接触させることによって行う以外は、例１と同様にしてＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス基材を得る。結果を表１〜３に示す。

〔例３〕
ガラス体の作製方法において、工程（ｅ）を実施しないこと以外は、例１と同様にしてＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２ガラス基材を得る。結果を表１〜３に示す。

本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、様々な修正や変更を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
本出願は、２０１０年７月１２日出願の、日本特許出願２０１０−１５７８１１に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

本発明のインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材は、半導体デバイス、光導波路、微小光学素子（回折格子等）、バイオチップ、マイクロリアクタ等における寸法１ｎｍ〜１０μｍの微細な凹凸パターンを形成する目的で用いられるインプリントモールドの材料として有用である。

１０ インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材
１２ 主表面
１４ 側面
１６ 面取り面

Claims (13)

1. 主表面と側面とを有する、インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材であって、
   前記側面の算術平均粗さ（Ｒａ）が、１ｎｍ以下であり、
   前記側面の、１０μｍから１ｍｍの波長領域の凹凸の二乗平均平方根（ＭＳＦＲ＿ｒｍｓ）が、１０ｎｍ以下である、インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材。
2. 前記主表面と前記側面との間に介在する面取り面を有し、
   前記面取り面の算術平均粗さ（Ｒａ）が、１ｎｍ以下である、請求項１に記載のインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材。
3. ＴｉＯ_２濃度が、３〜１２質量％である、請求項１または２に記載のインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材。
4. ストリエによって生じる応力の標準偏差（ｄｅｖ［σ］）が、０．０５ＭＰａ以下である、請求項１〜３のいずれかに記載のインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材。
5. ストリエによって生じる応力の最大値と最小値との差（Δσ）が、０．２３ＭＰａ以下である、請求項１〜４のいずれかに記載のインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材。
6. ハロゲン濃度が、５０質量ｐｐｍ未満である、請求項１〜５のいずれかに記載のインプリントモールド用ＴｉＯ _２ 含有石英ガラス基材。
7. 波長３００〜７００ｎｍの領域における厚さ１ｍｍあたりの内部透過率Ｔ _{３００〜７００} が、７０％以上である、請求項１〜６のいずれかに記載のインプリントモールド用ＴｉＯ _２ 含有石英ガラス基材。
8. 波長３００〜３０００ｎｍの領域における厚さ１ｍｍあたりの内部透過率Ｔ _{３００〜３０００} が、７０％以上である、請求項１〜７のいずれかに記載のインプリントモールド用ＴｉＯ _２ 含有石英ガラス基材。
9. 波長４００〜７００ｎｍの領域における厚さ１ｍｍあたりの内部透過率Ｔ _{４００〜７００} が、８０％以上である、請求項１〜８のいずれかに記載のインプリントモールド用ＴｉＯ _２ 含有石英ガラス基材。
10. 主表面と側面とを有する、インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材を製造する方法であって、
    ストリエによって生じる応力の標準偏差（ｄｅｖ［σ］）が０．０５ＭＰａ以下のＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の側面を研磨することによって、
    前記側面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１ｎｍ以下とし、
    前記側面の、１０μｍから１ｍｍの波長領域の凹凸の二乗平均平方根（ＭＳＦＲ＿ｒｍｓ）を１０ｎｍ以下とする、インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の製造方法。
11. 主表面と側面とを有する、インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材を製造する方法であって、
    ストリエによって生じる応力の最大値と最小値との差（Δσ）が０．２３ＭＰａ以下のＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の側面を研磨することによって、
    前記側面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１ｎｍ以下とし、
    前記側面の、１０μｍから１ｍｍの波長領域の凹凸の二乗平均平方根（ＭＳＦＲ＿ｒｍｓ）を１０ｎｍ以下とする、インプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の製造方法。
12. 研磨砥粒を含む研磨液を供給しながら、研磨用のブラシ毛が突設された研磨ブラシと前記ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材とを相対的に移動させて、前記ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の側面を研磨する、請求項１０または１１に記載のインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の製造方法。
13. 前記ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材が、前記主表面と前記側面との間に介在する面取り面を有し、
    ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の側面とともに面取り面を研磨することによって、
    前記面取り面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１ｎｍ以下とする、請求項１０〜１２のいずれかに記載のインプリントモールド用ＴｉＯ_２含有石英ガラス基材の製造方法。

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