JP6572688B2 - インプリントモールド用ガラス板、およびインプリントモールド用ガラス板の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、インプリントモールド用ガラス板、およびインプリントモールド用ガラス板の製造方法に関する。
フォトリソグラフィ法の代替技術として、インプリント法が注目されている（例えば特許文献１、２参照）。インプリント法は、モールドと基板との間に転写材を挟み、モールドの凹凸パターンを転写材に転写する技術である。フォトリソグラフィ法では露光に使用する光の波長により分解能が制限されるが、インプリント法ではモールドに刻まれたパターン通りにパターンを形成することができ、非常に微細なパターン形成が可能となる。またフォトリソグラフィ法と比較し高価な光学系装置が不要になり、低コストの装置で超高分解能のリソグラフィを行うことが期待できる。インプリント法は、半導体素子だけでなく、反射防止シート、バイオチップ、磁気記録媒体など様々な製品の製造に適用できる。
インプリント法は特に半導体集積回路用への展開が期待される。近年、半導体集積回路は微細化、集積化が進んでおり、その微細加工を実現するためのパターン転写技術としてフォトリソグラフィ装置の高精度化が進められてきた。しかし、パターンの微細化が進むにつれて装置を大型化せざるを得ないほか、高精度に制御する必要になるなど、装置価格が非常に高くなる課題があった。
これに対し、微細パターンを低コストで行うためにインプリント法があり、１０ナノメートル程度のパターンの転写が可能であるとされている。インプリント法は大容量記録媒体の記録ビット形成、半導体集積回路パターン形成等への応用が検討され、量産化に向けて検討が進められている。
ここで、インプリント技術を量産適応する上の課題の１つとして高スループット化がある。インプリント装置価格が安価でも、スループットが低い場合、製品コストが高くなり、従来のフォトリソグラフィ法で製造する製品と比較し、コストメリットが得られない。
また、パターンの転写工程において、モールドと基板との間に、気泡が巻き込まれやすい。巻き込まれた気泡は転写材に徐々に吸収され、気泡が消失する。転写工程では転写材が凹凸パターンと基板とで囲まれた空間に完全に充填するまで待機する必要がある。吸収しきれない気泡が存在したまま転写材を固化させた場合、パターン欠陥となるからである。
さらに、気泡の巻き込まれ量を少なくする技術として、パターンとは反対側の面に非貫通穴を有するモールドを湾曲させながら転写させる技術が開発されている。これはモールド中央部と転写材とをまず接触させ、この状態でモールド中央部からモールド外周部に転写材との接触部位を徐々に広げることで、気泡を外周に追い出し、気泡の取り込み量を低減させることができる。
インプリントモールドの製造には、一般的に、ガラス板が用いられる。このガラス板は、第１主表面と第２主表面とを有する。第１主表面の中央部には凹凸パターンが形成され、第２主表面の中央部には非貫通穴が形成される。
ガラス板は、例えば、第１主表面を下に向け、第２主表面を上に向けた状態で、上方のチャックに保持される。このとき、第２主表面がチャックの保持面に倣って変形し、その結果、第１主表面の凹凸パターンが歪む。
凹凸パターンの歪みは、ガラス板の外周面を挟圧することで矯正できる。ガラス板の外周面を挟圧することで、凹凸パターンは縮小される。凹凸パターンの縮小は可能であるが、凹凸パターンの拡大は困難である。
第２主表面がチャックの保持面に倣って変形することで、第１主表面の凹凸パターンが拡大されるガラス板が望まれていた。拡大した凹凸パターンを、ガラス板の外周面を挟圧することで縮小することができる。
尚、第２主表面が完全な平坦面であれば、凹凸パターンの矯正が不要であるが、完全な平坦面の作製は困難である。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、凹凸パターンの矯正に適した、インプリントモールド用ガラス板の提供を主な目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
一方の主表面の中央部に非貫通穴を有しており、
前記主表面の外周縁から５ｍｍ以上内側、且つ、前記非貫通穴の開口縁から５ｍｍ以上外側の測定領域において、前記主表面に対し垂直に光を照射することで測定した複屈折の進相軸と、前記進相軸の測定点と前記主表面の中心点とを結ぶ直線とのなす角の平均値が４５°よりも大きく９０°以下であり、
ＴｉＯ ２ を含有する石英ガラスで形成されており、
平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも内側の部分のＴｉＯ ２ 濃度の平均値が、平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも外側の部分のＴｉＯ ２ 濃度の平均値よりも小さい、インプリントモールド用ガラス板が提供される。
一方の主表面の中央部に非貫通穴を有しており、
前記主表面の外周縁から５ｍｍ以上内側、且つ、前記非貫通穴の開口縁から５ｍｍ以上外側の測定領域において、前記主表面に対し垂直に光を照射することで測定した複屈折の進相軸と、前記進相軸の測定点と前記主表面の中心点とを結ぶ直線とのなす角の平均値が４５°よりも大きく９０°以下であり、
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平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも内側の部分のＴｉＯ ２ 濃度の平均値が、平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも外側の部分のＴｉＯ ２ 濃度の平均値よりも小さい、インプリントモールド用ガラス板が提供される。
本発明の一態様によれば、凹凸パターンの矯正に適した、インプリントモールド用ガラス板が提供される。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。本明細書において、インプリントモールドを単にモールドとも呼ぶ。また、本明細書において、平面視とは、主表面に対し垂直な方向から見たことを意味する。
図１は、一実施形態によるガラス板を用いて作製されるモールドの平面図である。図２は、図１のII−II線に沿ったモールドの断面図である。図３は、図２に示すモールドの変形状態の断面図である。図４は、図３に示すモールドの変形解除状態の断面図である。
モールド１０は、図４に示すように基板１５との間に転写材１７を挟み、モールド１０の凹凸パターンを転写材１７に転写する。転写材１７の凹凸パターンは、モールド１０の凹凸パターンが略反転したものとなる。
モールド１０は、例えばガラスで形成される。ガラスは、ＳｉＯ２を９０質量％以上含む石英ガラスが好ましい。石英ガラスに占めるＳｉＯ２含有量の上限値は、１００質量％である。
石英ガラスは、一般的なソーダライムガラスに比べて、紫外線の透過率が高い。また、石英ガラスは、一般的なソーダライムガラスに比べて、熱膨張率が小さく、温度変化による凹凸パターンの寸法変化が小さい。
石英ガラスは、ＳｉＯ２の他に、ＴｉＯ２含んでよい。ＴｉＯ２含有量が多いほど、ガラス表面のＯＨ基の密度が大きく、ガラス表面と転写材１７との親和性が高い。よって、モールド１０と基板１５との間に巻き込まれた気泡の消失時間が短縮できる。
石英ガラスは、ＳｉＯ２を９０〜９５質量％、ＴｉＯ２を５〜１０質量％含んでよい。ＴｉＯ２含有量が５〜１０質量％であると、室温付近での熱膨張率が略ゼロであり、室温付近での寸法変化がほとんど生じない。
石英ガラスは、ＳｉＯ２およびＴｉＯ２以外の微量成分を含んでもよいが、微量成分を含まないことが好ましい。
モールド１０は、図２に示すように、第１主表面１１と、第２主表面１２とを有する。外力が作用していない自然状態で、第１主表面１１と第２主表面１２とは略平行とされる。
第１主表面１１の中央部には、周囲を段差で取り囲まれ周囲よりも突出するメサ（mesa）と呼ばれる突出面１３が形成されている。平面視において、突出面１３の形状は、例えば図１に示すように矩形である。突出面１３には、転写材１７に転写する凹凸パターンが形成されている。尚、平面視において、突出面１３の形状は、円形、楕円形、五角形以上の多角形などでもよい。
一方、第２主表面１２の中央部には、非貫通穴１４が形成されている。非貫通穴１４の形状は、例えば図１および図２に示すように円柱である。尚、非貫通穴１４の形状は、円錐台、角柱、角錐台などでもよい。
図１に示すように、平面視において、非貫通穴１４の開口縁１４ａの内側に、突出面１３が配される。また、平面視において、突出面１３の中心および非貫通穴１４の中心は、モールド１０の中心と一致している。
図２に示すように、モールド１０の非貫通穴１４が形成される部分は、その周辺部分に比べ薄いため、外力によって曲げ変形し易い。よって、図３に示すように、非貫通穴１４の中心線を中心に、突出面１３を基板１５に向けて凸に曲げ変形させることが可能である。この曲げ変形は、例えば、モールド１０の外周面や非貫通穴１４の内底面を押圧することにより実施される。非貫通穴１４の内底面は、非貫通穴１４内に形成されるガス室の気圧で押圧されてよい。
次に、図３〜図４を再度参照して、上記構成のモールド１０を用いたインプリント法について説明する。
図３に示すようにモールド１０の突出面１３を基板１５に向けて凸に曲げ変形させた状態で、モールド１０と基板１５とを接近させ、基板１５に予め塗布された液状の転写材１７に対しモールド１０の突出面１３を接触させる。
その後、転写材１７の固化前に、突出面１３を図３に示す変形状態から図４に示す変形解除状態に戻す。これにより、突出面１３は、その中央部から外周部に向けて徐々に転写材１７と接触する。モールド１０と基板１５との間の気体が逃げやすく、気体の閉じ込めが抑制できる。
転写材１７の固化後、転写材１７とモールド１０とが分離される。転写材１７を固化してなる凹凸層と基板１５とで構成される製品が得られる。製品の凹凸パターンは、モールド１０の凹凸パターンが略反転したものである。
図５は、一実施形態によるインプリントモールド用ガラス板の製造方法のフローチャートである。図６は、図５の非貫通穴形成工程のフローチャートである。図７は、図５の非貫通穴形成工程の完了後のガラス板の断面図である。図８は、図５の突出面形成工程の完了後のガラス板の断面図である。図８において、二点鎖線は突出面形成工程の開始前のガラス板の状態を示す。
インプリントモールド用ガラス板の製造方法は、図５に示すように、非貫通穴形成工程Ｓ１１と、突出面形成工程Ｓ１２とを有する。尚、図５では、非貫通穴形成工程Ｓ１１の後に突出面形成工程Ｓ１２が行われるが、その順序は逆でもよく、突出面形成工程Ｓ１２の後に非貫通穴形成工程Ｓ１１が行われてもよい。また、非貫通穴形成工程Ｓ１１の途中で、突出面形成工程Ｓ１２が行われてもよい。
非貫通穴形成工程Ｓ１１は、図７に示すようにガラス板２０の第２主表面２２の中央部に非貫通穴２４を形成する。非貫通穴形成工程Ｓ１１は、図６に示すように、研削工程Ｓ１３と、内側面研磨工程Ｓ１４と、内底面研磨工程Ｓ１５とを有する。尚、図６では、内側面研磨工程Ｓ１４の後に内底面研磨工程Ｓ１５が行われるが、その順序は逆でもよく、内底面研磨工程Ｓ１５の後に内側面研磨工程Ｓ１４が行われてもよい。また、内側面研磨工程Ｓ１４と内底面研磨工程Ｓ１５とが同時に行われてもよい。
研削工程Ｓ１３は、第２主表面２２を研削する。内側面研磨工程Ｓ１４は、研削工程Ｓ１３によって得られる非貫通穴２４の内側面を研磨する。内底面研磨工程Ｓ１５は、研削工程Ｓ１３によって得られる非貫通穴２４の内底面を研磨する。
突出面形成工程Ｓ１２は、図８に示すようにガラス板２０の第１主表面２１の外周部を掘り下げることで、第１主表面２１の中央部に周囲を段差で取り囲まれ周囲よりも突出したメサと呼ばれる突出面２３を形成する。第１主表面２１の外周部を掘り下げる方法としては、エッチングなどが用いられる。エッチングは、ドライエッチング、ウェットエッチングのいずれでもよい。
突出面形成工程Ｓ１２の後、第１主表面２１は、突出面２３と、突出面２３との間に段差を有する周辺面とを含む。周辺面は、突出面２３に対し平行とされる。
上記製造方法により得られるガラス板２０は、突出面２３に凹凸パターンを形成することで、モールド１０として用いられる。突出面２３に凹凸パターンを形成する方法としては、例えばエッチング法などが用いられる。エッチングのマスクパターンは、インプリント法、フォトリソグラフィ法のいずれによって作製されてもよい。
尚、本実施形態では、第１主表面２１に段差を形成し突出面２３を形成するが、第１主表面２１に段差を形成しなくてもよい。段差のない第１主表面２１の中央部に凹凸パターンが形成されてもよい。
図９は、一実施形態によるガラス板の非貫通穴形成前の状態を示す断面図である。図９において、矢印はガラス板に残留する応力の向きを示す。また、図９において、便宜上、ハッチングを省略する。図１０は、一実施形態によるガラス板の非貫通穴形成後の自然状態を示す断面図である。図１１は、一実施形態によるガラス板の非貫通穴形成後のチャックによる拘束状態を示す断面図である。図１０および図１１において、ガラス板の撓みを誇張して示す。
本実施形態では、図９に示すように、ガラス板２０の中心線ＣＬに直交する方向に、引張応力が残留しているガラス板２０を用いる。中心線ＣＬは、ガラス板２０の板厚方向に対し平行とされる。図９に示すガラス板２０は、平坦な第１主表面２１と、同じく平坦な第２主表面２２とを有する。
図１０に示すように、第２主表面２２の中央部に非貫通穴２４を形成すると、外力のない自然状態で、第２主表面２２が第１主表面２１とは反対側に凸（図１０において上に凸）になる。これは、第２主表面２２の外周部の外方への変位を制限していた第２主表面２２の中央部が、非貫通穴２４の形成によって消滅するためである。
図１１に示すように、第１主表面２１を下に向け、第２主表面２２を上に向けた状態で、上方のチャック３０にガラス板２０を保持させると、第２主表面２２がチャック３０の保持面３１に倣って変形する。その結果、第１主表面２１は、第２主表面２２とは反対側に凸（図１１において下に凸）に変形し、中心線ＣＬに直交する方向に引き伸ばされる。よって、第１主表面２１に形成される凹凸パターンを拡大できる。
拡大された凹凸パターンは、ガラス板２０の外周面を挟圧することで縮小することができる。よって、凹凸パターンの矯正が可能であり、凹凸パターンの矯正に適したガラス板２０が得られる。
尚、第２主表面２２が完全な平坦面であれば、凹凸パターンの矯正が不要であるが、完全な平坦面の作製は困難である。
ガラス板２０板の作製には、ガラス板２０の応力分布と、非貫通穴２４の形成とを利用する。よって、ガラス板２０の作製に曲面加工を利用する場合に比べて、加工精度の緩和が可能である。
ところで、ガラス板２０の応力分布は、非貫通穴２４の形成の前後で、同じ傾向を示す。そのため、非貫通穴２４の形成後のガラス板２０の応力分布を調べることで、非貫通穴２４の形成前のガラス板２０の応力分布の傾向がわかる。
ガラス板２０の応力分布は、市販の複屈折測定装置によって確認できる。ガラス板２０に残留する応力によって、複屈折が生じるためである。複屈折は、応力の異方性によって生じる。
複屈折測定装置は、ガラス板２０の主表面に対し垂直に光を照射し、直交する２つの直線偏波の位相差を検出することにより、進相軸とリタデーションとを測定する。測定に用いる光の波長は、例えば６３３ｎｍである。光源としては例えばＨｅ−Ｎｅレーザが、測定法としては例えば光ヘテロダイン干渉法が用いられる。
進相軸とは、光の進む速さが最も速い軸であり、屈折率が最も小さい軸である。一方、遅相軸は、光の進む速さが最も遅い軸であり、屈折率が最も大きい軸である。通常、進相軸と遅相軸とは直交する。リタデーションは、進相軸と遅相軸との光路差（ｎｍ）である。リタデーション（ｎｍ）をガラス板２０の板厚（ｃｍ）で割ることで、１ｃｍ当たりのリタデーションを算出できる。
図１２は、一実施形態によるガラス板の複屈折の測定部位に作用する応力と、進相軸との関係の一例を示す図である。図１２に示すように、ガラス板２０の複屈折の測定部位２０Ｓに対し、縦方向には引張応力が作用し、横方向には圧縮応力が作用していることがある。この場合、進相軸ＦＡは、圧縮応力に対し平行となり、引張応力に対し垂直となる。応力の異方性はリタデーションによって表され、応力の異方性が大きいほどリタデーションが大きい。
図１３は、一実施形態によるガラス板の複屈折の測定点と、進相軸との関係の一例を示す図である。複屈折の測定点ＳＰにおける進相軸ＦＡと、測定点ＳＰと第２主表面２２の中心点ＣＰとを結ぶ直線ＳＬとのなす角θが４５°よりも大きい場合、測定点ＳＰにおいて、図９に示すようにガラス板２０の中心線ＣＬに直交する方向に引張応力が残留していると推定できる。
ここで、なす角θは、進相軸ＦＡが直線ＳＬに対し平行な場合を０°、進相軸ＦＡが直線ＳＬに対し垂直な場合を９０°とする。なす角θは、測定点ＳＰを中心とする直線ＳＬに対する進相軸ＦＡの回転の大きさを表し、回転の方向を表さない。よって、なす角θの最小値は０°、なす角θの最大値は９０°である。回転の方向に関係なく、なす角θが４５°よりも大きければ、図９に示すようにガラス板２０の中心線ＣＬに直交する方向に引張応力が残留していると推定できる。尚、上記なす角θの測定値は、測定に用いる光の波長には略依存しない。
非貫通穴２４の形成後に、ガラス板２０の測定領域ＳＡにおいて、上記なす角θの平均値θａｖｅが４５°よりも大きく９０°以下である。測定領域ＳＡは、非貫通穴２４を形成する第２主表面２２の外周縁２２ａから５ｍｍ以上内側、且つ、非貫通穴２４の開口縁２４ａから５ｍｍ以上外側の領域である。非貫通穴２４およびその近傍は、加工歪の影響を受けやすいので、測定領域ＳＡから除く。また、第２主表面２２の外周縁２２ａ近傍も同様に加工歪の影響を受けやすいので、測定領域ＳＡから除く。平均値θａｖｅを採用するのは、上記なす角θが４５°よりも小さい測定点が少数存在しても、上記なす角θが４５°よりも大きい測定点が多数存在すれば、後述の効果が得られるからである。
非貫通穴２４の形成後に、測定領域ＳＡにおいて上記なす角θの平均値θａｖｅが４５°よりも大きく９０°以下であれば、外力のない自然状態で、図１０に示すように第２主表面２２を第１主表面２１とは反対側に凸にできる。よって、凹凸パターンの矯正に適したガラス板２０が得られる。非貫通穴２４の形成後に、測定領域ＳＡにおいて上記なす角θの平均値θａｖｅは、好ましくは５０°以上、より好ましくは６０°以上である。
同様に、非貫通穴２４の形成前に、測定領域ＳＡにおいて上記なす角θの平均値θａｖｅは、例えば４５°よりも大きく９０°以下である。非貫通穴２４の形成前に、測定領域ＳＡにおいて上記なす角θの平均値θａｖｅは、好ましくは５０°以上、より好ましくは６０°以上である。
非貫通穴２４の形成後に、測定領域ＳＡにおいて１ｃｍ当たりのリタデーションＲｅの最大値Ｒｅｍａｘは、例えば２ｎｍ以上である。この場合、ガラス板２０に残留する応力が十分に大きい。非貫通穴２４の形成後に、測定領域ＳＡにおいて１ｃｍ当たりのリタデーションＲｅの最大値Ｒｅｍａｘは、好ましくは３ｎｍ以上、より好ましくは５ｎｍ以上である。また、非貫通穴２４の形成後に、測定領域ＳＡにおいて１ｃｍ当たりのリタデーションＲｅの最大値Ｒｅｍａｘは、好ましくは１５ｎｍ以下である。
同様に、非貫通穴２４の形成前に、測定領域ＳＡにおいて１ｃｍ当たりのリタデーションＲｅの最大値Ｒｅｍａｘは、例えば２ｎｍ以上、好ましくは３ｎｍ以上、より好ましくは５ｎｍ以上である。また、非貫通穴２４の形成前に、測定領域ＳＡにおいて１ｃｍ当たりのリタデーションＲｅの最大値Ｒｅｍａｘは、好ましくは１５ｎｍ以下である。
図９に示す応力分布は、例えば図１４に示す熱膨張率分布によって実現できる。図１４は、一実施形態によるガラス板の熱膨張率分布を示す図である。図１４において、縦軸は熱膨張率、横軸は中心線ＣＬ（図９等参照）からの距離を表す。図１４では、ガラス板２０の中心線ＣＬからの距離が近い位置ほど、熱膨張率が大きい。
ガラス板２０はガラスの歪点よりも高温で成形されるため、成形時には応力が生じていない。成形後、室温までの冷却過程で、図９に示す応力分布が生じる。ガラス板２０の中心線ＣＬからの距離が近い位置ほど、熱膨張率が大きく、冷却収縮が大きいためである。
そこで、平面視において非貫通穴２４の開口縁２４ａよりも内側の部分（以下、単に「内側部分」とも呼ぶ）における熱膨張率の平均値が、平面視において非貫通穴２４の開口縁２４ａよりも外側の部分（以下、単に「外側部分」とも呼ぶ）における熱膨張率の平均値よりも大きくてもよい。熱膨張率は、２３℃における熱膨張率で代表する。ここで、平均値を採用するのは、熱膨張率の大小関係が局所的に逆転していても、平均的に逆転していなければ、後述の効果が得られるからである。熱膨張率はガラス組成から換算できるので、熱膨張率の代わりにガラス組成を測定してもよい。熱膨張率は、非貫通穴２４の形成の前後で当然に変化しない。
内側部分における熱膨張率の平均値が、外側部分における熱膨張率の平均値よりも大きければ、外力のない自然状態で、図１０に示すように第２主表面２２を第１主表面２１とは反対側に凸にできる。よって、凹凸パターンの矯正に適したガラス板２０が得られる。内側部分における熱膨張率の平均値は、外側部分における熱膨張率の平均値よりも０．０１ｐｐｂ／℃以上大きいことが好ましく、０．０５ｐｐｂ／℃以上大きいことがより好ましい。また、内側部分における熱膨張率の平均値と、外側部分における熱膨張率の平均値との差の大きさは、１０ｐｐｂ／℃以下であることが好ましい。
図１４に示す熱膨張率分布は、例えば図１５に示すＴｉＯ２濃度分布によって実現できる。図１５は、一実施形態によるガラス板のＴｉＯ２濃度分布を示す図である。図１５において、縦軸はＴｉＯ２濃度、横軸は中心線ＣＬ（図９等参照）からの距離を表す。
ＴｉＯ２を含有する石英ガラスは、例えばＶＡＤ（Vapor-phase Axial Depositon）法によって作製される。ＶＡＤ法は、回転する石英棒の下方から珪素塩化物やチタン塩化物を酸素ガスや水素ガスと一緒に吹き付け、ガスバーナの火炎によって加水分解反応を生じさせることで、石英棒の下方に多孔質プリフォームを形成する方法である。多孔質プリフォームは、石英棒と共に引き上げられ、焼成炉で透明ガラス化された後、金型で成形される。ＶＡＤ法では、珪素塩化物の濃度やチタン塩化物の濃度を制御することにより、ＴｉＯ２濃度分布を制御できる。尚、ＴｉＯ２を含有する石英ガラスの製法は、ＶＡＤ法に限定されず、例えば直接法、プラズマ法などでもよい。
図１５では、ガラス板２０の中心線ＣＬからの距離が近い位置ほど、ＴｉＯ２濃度が小さく、その分、ＳｉＯ２濃度が大きい。図１５に示すＴｉＯ２濃度分布の場合、図１４に示す熱膨張率分布が得られ、その結果、図９に示す応力分布が得られる。
そこで、内側部分におけるＴｉＯ２濃度の平均値が、外側部分におけるＴｉＯ２濃度の平均値よりも小さくてもよい。ここで、平均値を採用するのは、ＴｉＯ２濃度の大小関係が局所的に逆転していても、平均的に逆転していなければ、後述の効果が得られるからである。ＴｉＯ２濃度は、非貫通穴２４の形成の前後で当然に変化しない。
内側部分におけるＴｉＯ２濃度の平均値が、外側部分におけるＴｉＯ２濃度の平均値よりも小さければ、外力のない自然状態で、図１０に示すように第２主表面２２を第１主表面２１とは反対側に凸にできる。よって、凹凸パターンの矯正に適したガラス板２０が得られる。内側部分におけるＴｉＯ２濃度の平均値は、外側部分におけるＴｉＯ２濃度の平均値よりも０．００５質量％以上小さいことが好ましく、０．０１質量％以上小さいことがより好ましい。また、内側部分におけるＴｉＯ２濃度の平均値と、外側部分におけるＴｉＯ２濃度の平均値との差の大きさは、０．５質量％以下であることが好ましい。
尚、ＴｉＯ２以外の成分の濃度分布によっても、図１４に示すガラス板の熱膨張率分布は実現できる。この場合、ガラス板２０の中心線ＣＬからの距離が近い位置ほど、所望の成分濃度が大きくてもよいし、所望の成分濃度が小さくてもよい。
また、図９に示す応力分布は、例えば図１６に示すＯＨ基濃度分布によっても実現できる。図１６は、一実施形態によるガラス板のＯＨ基濃度分布を示す図である。図１６において、縦軸はＯＨ基濃度、横軸は中心線ＣＬ（図９等参照）からの距離を表す。
ＯＨ基を含有する石英ガラスは、例えばＶＡＤ法によって作製される。ＶＡＤ法では、多孔質プリフォームを透明ガラス化させる際に、その雰囲気や温度、時間などを制御することで、ＯＨ基濃度分布を制御できる。ＯＨ基は、石英ガラスからの脱水によって減少する。
図１６では、ガラス板２０の中心線ＣＬからの距離が近い位置ほど、ＯＨ基濃度が大きい。本発明者の知見によれば、図１６に示すＯＨ基濃度分布の場合、図９に示す応力分布が得られる。
そこで、内側部分におけるＯＨ基濃度の平均値が、外側部分におけるＯＨ基濃度の平均値よりも大きくてもよい。ここで、平均値を採用するのは、ＯＨ基濃度の大小関係が局所的に逆転していても、平均的に逆転していなければ、後述の効果が得られるからである。ＯＨ基濃度は、非貫通穴２４の形成の前後で略変化しない。
内側部分におけるＯＨ基濃度の平均値が、外側部分におけるＯＨ基濃度の平均値よりも大きければ、外力のない自然状態で、図１０に示すように第２主表面２２を第１主表面２１とは反対側に凸にできる。よって、凹凸パターンの矯正に適したガラス板２０が得られる。内側部分におけるＯＨ基濃度の平均値は、外側部分におけるＯＨ基濃度の平均値よりも５質量ｐｐｍ以上大きいことが好ましく、１０質量ｐｐｍ以上大きいことがより好ましい。また、内側部分におけるＯＨ基濃度の平均値と、外側部分におけるＯＨ基濃度の平均値との差の大きさは、５００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。
試験例１〜５では、ＶＡＤ法により作製された石英ガラス板を用意し、その第１主表面および第２主表面の両方を平坦に研磨した後、第２主表面の中央部に円柱状の非貫通穴を形成し、続いて、外力のない自然状態での第２主表面の形状などを確認した。石英ガラス板の大きさは縦１５２ｍｍ、横１５２ｍｍ、厚さ６．３５ｍｍとし、非貫通穴の大きさは直径６４ｍｍ、深さ５．２５ｍｍとした。尚、便宜上、ガラス板の第１主表面の中央部には、突出面や凹凸パターンを形成しなかった。突出面や凹凸パターンの形成の有無によって、結果の傾向は変わらない。
試験例１、３〜５では、石英ガラス板のＴｉＯ２濃度を制御することにより、石英ガラス板の応力場を制御した。試験例１、３〜５では、石英ガラス板におけるＯＨ基濃度は均一とした。一方、試験例２では、石英ガラス板のＯＨ基濃度を制御することにより、石英ガラス板の応力場を制御した。試験例２では、石英ガラス板におけるＴｉＯ２濃度は略ゼロで均一であった。試験例１〜３が実施例、試験例４〜５が比較例である。
測定領域ＳＡにおける直線ＳＬと進相軸ＦＡとのなす角θ、および測定領域ＳＡにおける１ｃｍ当たりのリタデーションＲｅは、ユニオプト社製の複屈折測定装置（商品名ＡＢＲ１０Ａ）により測定した。これらの測定は、縦方向および横方向にそれぞれ１０ｍｍピッチで行った。これらの測定結果に基づき、主表面の外周縁から５ｍｍ以上内側、且つ、非貫通穴の開口縁から５ｍｍ以上外側の領域において、なす角θの平均値θａｖｅと、1ｃｍ当たりのリタデーションＲｅの最大値Ｒｅｍａｘとを算出した。これらの算出は、非貫通穴の形成後だけではなく、非貫通穴の形成前にも行った。
ＴｉＯ２濃度Ｃ（質量％）は、蛍光Ｘ線元素分析装置によって測定した。ＴｉＯ２濃度Ｃの測定は、平面視でガラス板を１４×１４の区画に均等に区切り、区画毎に行った。そうして、内側部分におけるＴｉＯ２濃度Ｃの平均値Ｃ１ａｖｅと、外側部分におけるＴｉＯ２濃度Ｃの平均値Ｃ２ａｖｅとを算出し、その差ΔＣ（ΔＣ＝Ｃ１ａｖｅ−Ｃ２ａｖｅ）を算出した。
１９６個の区画のうち内側部分と外側部分の境界線に重なる区画は、区画の中心が内側部分に存在する場合は内側部分の区画として扱い、区画の中心が外側部分に存在する場合は外側部分の区画として扱う。区画の中心が境界線上に存在する場合、その区画の数値はΔＣの算出には用いない。
２３℃における熱膨張率ＣＴＥ（ｐｐｂ／℃）は、特許５７４２８３３号公報に記載の下記式（１）を用いて、ＴｉＯ２濃度Ｃから換算した。
非貫通穴の形成後、外力のない自然状態での第２主表面の形状は、Corning Tropel社製のFM200を用いて測定した。以下、第２主表面が第１主表面とは反対側に凸に湾曲している場合を単に「凸」、第２主表面が第１主表面とは反対側に凹に湾曲している場合を単に「凹」と表現する。
試験結果を表１に示す。
以上、インプリントモールド用ガラス板の実施形態などについて説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。
ＯＨ基濃度は、例えばフーリエ変換赤外分光計によって測定できる。ＯＨ基濃度の平均値は、ＴｉＯ２濃度の平均値や熱膨張率の平均値と同様にして算出する。
１０ モールド
１１ 第１主表面
１２ 第２主表面
１３ 突出面
１４ 非貫通穴
１５ 基板
１７ 転写材
２０ ガラス板
２１ 第１主表面
２２ 第２主表面
２３ 突出面
２４ 非貫通穴
２４ａ 開口縁
ＳＡ 測定領域
ＳＰ 測定点
ＦＡ 進相軸
θ なす角
１１ 第１主表面
１２ 第２主表面
１３ 突出面
１４ 非貫通穴
１５ 基板
１７ 転写材
２０ ガラス板
２１ 第１主表面
２２ 第２主表面
２３ 突出面
２４ 非貫通穴
２４ａ 開口縁
ＳＡ 測定領域
ＳＰ 測定点
ＦＡ 進相軸
θ なす角
Claims (12)
- 一方の主表面の中央部に非貫通穴を有しており、
前記主表面の外周縁から５ｍｍ以上内側、且つ、前記非貫通穴の開口縁から５ｍｍ以上外側の測定領域において、前記主表面に対し垂直に光を照射することで測定した複屈折の進相軸と、前記進相軸の測定点と前記主表面の中心点とを結ぶ直線とのなす角の平均値が４５°よりも大きく９０°以下であり、
ＴｉＯ ２ を含有する石英ガラスで形成されており、
平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも内側の部分のＴｉＯ ２ 濃度の平均値が、平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも外側の部分のＴｉＯ ２ 濃度の平均値よりも小さい、インプリントモールド用ガラス板。 - 一方の主表面の中央部に非貫通穴を有しており、
前記主表面の外周縁から５ｍｍ以上内側、且つ、前記非貫通穴の開口縁から５ｍｍ以上外側の測定領域において、前記主表面に対し垂直に光を照射することで測定した複屈折の進相軸と、前記進相軸の測定点と前記主表面の中心点とを結ぶ直線とのなす角の平均値が４５°よりも大きく９０°以下であり、
ＯＨ基を含有する石英ガラスで形成されており、
平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも内側の部分のＯＨ基濃度の平均値が、平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも外側の部分のＯＨ基濃度の平均値よりも大きい、インプリントモールド用ガラス板。 - 一方の主表面の中央部に非貫通穴を有しており、
前記主表面の外周縁から５ｍｍ以上内側、且つ、前記非貫通穴の開口縁から５ｍｍ以上外側の測定領域において、前記主表面に対し垂直に光を照射することで測定した複屈折の進相軸と、前記進相軸の測定点と前記主表面の中心点とを結ぶ直線とのなす角の平均値が４５°よりも大きく９０°以下であり、
ＴｉＯ ２ とＯＨ基を含有する石英ガラスで形成されており、
平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも内側の部分のＴｉＯ ２ 濃度の平均値が、平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも外側の部分のＴｉＯ ２ 濃度の平均値よりも小さく、
平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも内側の部分のＯＨ基濃度の平均値が、平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも外側の部分のＯＨ基濃度の平均値よりも大きい、インプリントモールド用ガラス板。 - 前記測定領域において、前記主表面に対し垂直に波長６３３ｎｍの光を照射することで測定した１ｃｍ当たりのリタデーションの最大値が２ｎｍ／ｃｍ以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のインプリントモールド用ガラス板。
- 平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも内側の部分の２３℃における熱膨張率の平均値が、平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも外側の部分の２３℃における熱膨張率の平均値よりも大きい、請求項１〜４のいずれか１項に記載のインプリントモールド用ガラス板。
- 前記主表面とは反対側の主表面の中央部に凹凸パターンを有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のインプリントモールド用ガラス板。
- ガラス板の一方の主表面の中央部に非貫通穴を形成する非貫通穴形成工程を有しており、
前記非貫通穴形成工程の後に、前記主表面の外周縁から５ｍｍ以上内側、且つ、前記非貫通穴の開口縁から５ｍｍ以上外側の測定領域において、前記主表面に対し垂直に光を照射することで測定した複屈折の進相軸と、前記進相軸の測定点と前記主表面の中心点とを結ぶ直線とのなす角の平均値が４５°よりも大きく９０°以下であり、
前記ガラス板は、ＴｉＯ ２ を含有する石英ガラスで形成されており、
平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも内側の部分のＴｉＯ ２ 濃度の平均値が、平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも外側の部分のＴｉＯ ２ 濃度の平均値よりも小さい、インプリントモールド用ガラス板の製造方法。 - ガラス板の一方の主表面の中央部に非貫通穴を形成する非貫通穴形成工程を有しており、
前記非貫通穴形成工程の後に、前記主表面の外周縁から５ｍｍ以上内側、且つ、前記非貫通穴の開口縁から５ｍｍ以上外側の測定領域において、前記主表面に対し垂直に光を照射することで測定した複屈折の進相軸と、前記進相軸の測定点と前記主表面の中心点とを結ぶ直線とのなす角の平均値が４５°よりも大きく９０°以下であり、
前記ガラス板は、ＯＨ基を含有する石英ガラスで形成されており、
平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも内側の部分のＯＨ濃度の平均値が、平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも外側の部分のＯＨ濃度の平均値よりも大きい、インプリントモールド用ガラス板の製造方法。 - ガラス板の一方の主表面の中央部に非貫通穴を形成する非貫通穴形成工程を有しており、
前記非貫通穴形成工程の後に、前記主表面の外周縁から５ｍｍ以上内側、且つ、前記非貫通穴の開口縁から５ｍｍ以上外側の測定領域において、前記主表面に対し垂直に光を照射することで測定した複屈折の進相軸と、前記進相軸の測定点と前記主表面の中心点とを結ぶ直線とのなす角の平均値が４５°よりも大きく９０°以下であり、
前記ガラス板は、ＴｉＯ ２ とＯＨ基を含有する石英ガラスで形成されており、
平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも内側の部分のＴｉＯ ２ 濃度の平均値が、平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも外側の部分のＴｉＯ ２ 濃度の平均値よりも小さく、
平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも内側の部分のＯＨ濃度の平均値が、平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも外側の部分のＯＨ濃度の平均値よりも大きい、インプリントモールド用ガラス板の製造方法。 - 前記測定領域において、前記主表面に対し垂直に波長６３３ｎｍの光を照射することで測定した１ｃｍ当たりのリタデーションの最大値が２ｎｍ／ｃｍ以上である、請求項７〜９のいずれか１項に記載のインプリントモールド用ガラス板の製造方法。
- 平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも内側の部分の２３℃における熱膨張率の平均値が、平面視において前記非貫通穴の開口縁よりも外側の部分の２３℃における熱膨張率の平均値よりも大きい、請求項７〜１０のいずれか１項に記載のインプリントモールド用ガラス板の製造方法。
- 前記主表面とは反対側の主表面の中央部に凹凸パターンを形成する工程を有する、請求項７〜１１のいずれか１項に記載のインプリントモールド用ガラス板の製造方法。
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