TWI608997B - 奈米壓印模具用合成石英玻璃及其製造方法 - Google Patents

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Description

奈米壓印模具用合成石英玻璃及其製造方法
本發明係關於具有高氣體透過性之奈米壓印模具用合成石英玻璃及其製造方法。
近年來隨著半導體積體電路之高積體化，半導體元件製造時之微影製程之曝光光源朝短波長化進展，目前以使用ArF準分子雷射(193nm)之光微影為主流。今後，為實現更高積體化故有希望被視為朝向使用極紫外光(EUV：Extreme Ultraviolet)之光微影進行。然而，半間距32nm以下之半導體元件之製造中，奈米壓印技術亦與所謂光微影技術一起正受到矚目。
奈米壓印技術亦可期待應用於光波導、生物晶片、光記憶媒體等製造中，而多方面涉及。奈米壓印技術係將藉由電子束曝光技術或蝕刻技術所製作之刻印有微細圖型之模具(亦稱為模具、模印、模板等)壓抵於塗佈在基板上之樹脂材料(抗蝕劑)而轉印微細圖型之形狀之方法。半導體元件製造時，係將模具按壓於塗佈在矽等之 半導體晶圓表面之抗蝕劑而轉印微細圖型。
將模具按壓於塗佈在基板上之抗蝕劑而轉印微細圖型時，必須以使樹脂材料填充至及於微細圖型全部區域之細部之方式按壓模具。其理由係樹脂材料未遍佈而殘留氣泡時，模具上之微細圖型無法被轉印。
因此轉印步驟中，一般為了不殘留氣泡係在黏性較低之氣體環境，例如含氦之氣體環境中進行。
又，藉由緩慢地進行將模具按壓於樹脂材料之步驟雖可能抑制氣泡殘留，但半導體製造製程中有必要提高每單位時間之處理數之所謂處理量，成為對半導體製造製程中應用奈米壓印技術的障礙之一。
無氣泡殘留之另一方法係考慮以模具吸收氣泡內之氦氣並使其透過。然而，作為奈米壓印模具材料之一般使用之合成石英玻璃雖然光透過性、熱安定性、機械特性、加工特性等優異，但氦氣透過性低，認為對於處理量提高之助益較小。
因此，國際公開第2011/096368號(專利文獻1)中揭示於模具材料中使用氦氣透過性高之TiO2-SiO2玻璃。TiO2-SiO2玻璃具有與合成石英玻璃同等之光透過性、熱安定性抑或比其更優異之優點。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2011/096368號
然而，TiO2-SiO2玻璃有因紋理所致之模具凹凸造成之對微細圖型之不良影響或生產成本高等之問題。因此，殷切的期望開發出氦氣透過性高之合成石英玻璃。
本發明係鑑於上述情況而完成者，其目的係提供一種奈米壓印技術中，氦氣透過性高之合成石英玻璃及其製造方法。
本發明人等為解決上述課題而重複積極檢討之結果，發現具有300ppm以上之OH基濃度，且屬於氫分子之拉曼波峰為檢測界限以下之合成石英玻璃具有優異之氦氣透過性，適於奈米壓印模具，因而完成本發明。
亦即，本發明提供以下之奈米壓印模具用合成石英玻璃及其製造方法。
[1]一種奈米壓印模具用合成石英玻璃之製造方法，其特徵為對矽源原料以氧氫火焰進行火焰水解，於使生成之二氧化矽微粒子堆積在旋轉的石英玻璃靶材上時同時進行熔融玻璃化，獲得合成石英玻璃錠塊後，經成型、退火，再於溫度600℃以上、保持時間12小時以上、壓力5Pa以下進行脫氫處理。
[2]如[1]所記載之奈米壓印模具用合成石英玻璃之 製造方法，其中成型係在1,500~1,800℃下以1~10小時之熱軋成型進行，退火係在1,050~1,300℃下保持5小時以上後，以20℃/hr以下之緩冷速度冷卻至800~1,000℃之範圍而進行。
[3]一種奈米壓印模具用合成石英玻璃，其特徵為OH基濃度為300ppm以上，屬於氫分子之拉曼波峰為檢測界限以下。
[4]如[3]所記載之奈米壓印模具用合成石英玻璃，其中雙折射為8nm/cm以下。
[5]如[3]或[4]所記載之奈米壓印模具用合成石英玻璃，其中雙折射分佈為5nm/cm以下。
[6]如[3]~[5]中任一項所記載之奈米壓印模具用合成石英玻璃，其中假想溫度為910℃以下。
[7]如[3]~[6]中任一項所記載之奈米壓印模具用合成石英玻璃，其中假想溫度分佈為10℃以下。
[8]一種奈米壓印模具用合成石英玻璃，其係以如[1]或[2]所記載之製造方法所得，且OH基濃度為300ppm以上，屬於氫分子之拉曼波峰為檢測界限以下。
[9]一種奈米壓印用模具，其係使用如[3]~[7]中任一項所記載之合成石英玻璃。
依據本發明，可獲得氦氣透過性優異之奈米壓印模具用合成石英玻璃。
1‧‧‧支撐台
2‧‧‧石英玻璃製靶材
3‧‧‧原料蒸發器
4‧‧‧矽源原料氣體
5‧‧‧惰性氣體
6‧‧‧氧氣
7‧‧‧燃燒器
8‧‧‧氧氣
9‧‧‧氫氣
10‧‧‧氫氣
11‧‧‧氧氣
12‧‧‧氧氫火焰
13‧‧‧二氧化矽微粒子
14‧‧‧合成石英玻璃錠塊
圖1係顯示合成石英玻璃之製造裝置之一例之概略圖。
圖2係顯示實施例及比較例所得之錠塊之樣品中之物性測定位置之平面圖。
以下針對本發明更詳細說明。
本發明之奈米壓印模具用合成石英玻璃之製造方法較好係藉由將含氫氣之可燃性氣體及含氧氣之助燃性氣體供給於設置在合成石英玻璃製造爐內之燃燒器中並燃燒，將矽源原料氣體供給於燃燒器前端所形成之氧氫火焰中，使矽源原料氣體氧化或火焰水解，藉此使氧化矽微粒子附著於裝設在燃燒器前端前方之靶材上，同時進行透明玻璃化，藉此製作合成石英玻璃錠塊之所謂的直接法。
具體而言，如圖1所示，於旋轉之支撐台1上安裝石英玻璃製靶材2，另一方面將氬氣等惰性氣體5導入於饋入於原料蒸發器3內之矽源原料氣體4中，使矽源原料氣體4之蒸氣隨著該惰性氣體5，且使於其中混合有氧氣6之混合氣體供給於石英玻璃製燃燒器7之中心噴嘴，並且於該燃燒器7中，進而以上述混合氣體為中心依序自內側至外側供給氧氣8、氫氣9、氫氣10、氧氣11，且自燃燒 器7將上述矽源原料氣體4、氧氫火焰12朝向靶材2噴出，使二氧化矽微粒子13堆積在靶材2上，同時經熔融透明玻璃化，可獲得合成石英玻璃錠塊14。
所得錠塊經熱軋成型而成型為特定形狀，藉由使成型後之錠塊進行退火處理可製造本發明之奈米壓印模具用合成石英玻璃。
另一方面，亦可採用藉由將含氫氣之可燃性 氣體與含氧氣之助燃性氣體供給於設置在合成石英玻璃製造爐內之燃燒器中並燃燒，而將矽源原料氣體供給於所形成之氧氫火焰中，生成二氧化矽微粒子，並吹附至旋轉中之石英製耐熱性基體上並堆積，於軸方向以一定速度拉伸擔體所得之多孔質二氧化矽燒結體在含惰性氣體之水蒸氣氣體環境下予以加熱，進行透明玻璃化，而製造合成石英玻璃錠塊之方法。
又，合成石英玻璃之製造爐可使用立式及橫式之任一種。
矽源原料氣體可使用習知之有機矽化合物等。具體而言，可使用四氯化矽、二甲基二氯矽烷、甲基三氯矽烷等氯系矽烷化合物，四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷等烷氧基矽烷等。
另一方面，作為可燃性氣體使用之氫視需要亦可另外併用一氧化碳、甲烷、丙烷等氣體者。
再者，欲將所製造之合成石英玻璃錠塊形成為微奈米壓印用構件所具有之特定形狀，較好在 1,500~1,800℃、更好在1,600~1,750℃進行1~10小時之熱軋成型。
經熱軋成型之合成石英玻璃可進行退火處理以使雙折射、雙折射分佈、假想溫度及假想溫度分佈成為所需範圍。
該情況下，欲使雙折射及雙折射分佈處於所需範圍，係在大氣中或氮氣等惰性氣體環境下，於退火溫度1,050~1,300℃之範圍內，較好保持5小時以上，更好保持10小時以上，最好保持15小時以上後，較好以20℃/hr以下，更好以10℃/hr以下，最好以5℃/hr以下之緩冷速度，冷卻至變形點溫度附近之800~1,000℃之範圍。
另外，欲使假想溫度及假想溫度分佈處於所需範圍，使1,025~860℃之緩冷速度較好為3℃/hr以下，更好為2℃/hr以下，最好為1℃/hr以下係為有效。再者，在860℃保持10小時以上亦更有效。
此外，施以退火處理之合成石英玻璃較好為實施熱處理以使氫分子濃度成為檢測界限以下。
該熱處理之溫度為600℃以上，較好為700℃以上，溫度之上限較好為1,000℃以下，更好為900℃以下，又更好為850℃以下。
且，保持時間為12小時以上，較好為25小時以上，更好為50小時以上，最好為75小時以上。
壓力為5Pa以下，較好為2.5Pa以下，更好為1Pa以下。
在減壓下經熱處理之合成石英玻璃藉由適當 之研削加工或切片加工而加工成特定尺寸後，使用氧化矽、氧化鋁、氧化鉬、碳化矽、金剛石、氧化鈰、膠體二氧化矽等研磨劑，利用兩面研磨機進行研磨，進而藉研削加工等可行成奈米壓印構件。
接著，針對本發明之合成石英玻璃加以說 明。本發明之合成石英玻璃係作為奈米壓印用模具使用者。
本發明中，合成石英玻璃中之OH基濃度為300ppm以上，更好為400ppm以上。其理由為OH基濃度少於300ppm時，合成石英玻璃之氦氣透過性低。OH基濃度與氦氣透過性之關係雖尚不明確，但認為OH基對於使氦氣透過之合成石英玻璃中之空隙具有良好作用者。且，就與抗蝕劑具有親和性方面，含300ppm以上之OH基濃度亦認為是有效。
又，OH基濃度之上限並無特別限制，但為1,500ppm以下。
OH基濃度可藉紅外線分光光度計測定。具體 而言，可藉傅立葉轉換紅外線分光光度計，由波數4522cm-1之吸光係數求得，且可使用下述式(1)作為換算式。但，T為測定樣品之厚度(cm)。
OH基濃度(ppm)={(於4522cm-1之吸光係數)/T}×4400(1)
本發明之合成石英玻璃之屬於氫分子之拉曼 波峰在檢測界限以下，亦即氫分子濃度為8.5×1015分子/cm3以下。
本發明中之拉曼分光測定係藉以下條件進行。
測定器：日本分光(股)製之NRS-2100
雷射：氬離子雷射輸出7.5W波長514nm
拉曼散射形式：垂直散射
測定形式：巨觀(macro)
測定波數區域：3900~4400cm-1
氫分子濃度係以Zhurmal Prikladonoi Spektroskopii Vol.46 No.6第987至991頁，1987年6月所示之方法算出。亦即，為由與SiO2有關之波數800cm-1之拉曼譜帶之強度及與石英玻璃中所含有之氫分子有關之4135cm-1之強度，求得石英玻璃中之氫分子濃度者，氫分子濃度C係由下述式(2)算出。
C=K(I4135/I800) (2)
式(2)中，
K：常數(1.22×1021)
I4135：4135cm-1之拉曼譜帶之面積強度
I800：800cm-1之拉曼譜帶之面積強度
為使合成石英玻璃中之氫分子濃度成為檢測界限以下，較好在減壓狀態下進行熱處理。
該熱處理之溫度為600℃以上，較好為700℃以上，溫度之上限較好為1,000℃以下，更好為900℃以下，又更好為850℃以下。
且，保持時間為12小時以上，較好為25小時以上，更好為50小時以上，最好為75小時以上。保持時間之上限並無特別限制，但考慮經濟性較好為300小時以下。
壓力為5Pa以下，較好為2.5Pa以下，更好為1Pa以下。壓力之下限並無特別限制，一般而言較好為0.01Pa以上。
本發明之奈米壓印模具用合成石英玻璃之雙 折射較好為8nm/cm以下，更好為5nm/cm以下，最好為2nm/cm以下，又最好為1nm/cm以下。另外，雙折射分佈較好為5nm/cm以下，更好為3nm/cm以下。雙折射大於8nm/cm時，雙折射分佈大於5nm/cm時，會有於合成石英玻璃製奈米壓印模具以製作之微細圖型變形之虞。又，雙折射之下限及雙折射分佈之下限並無特別限制，較好均為0.01nm/cm以上。
為使奈米壓印模具用合成石英玻璃之雙折射 在8nm/cm以下，雙折射分佈在5nm/cm以下，係在大氣中或氮氣等惰性氣體環境下，於退火溫度1,050~1,300℃之範圍內，較好保持5小時以上，更好保持10小時以上，最好保持15小時以上後，較好以20℃/hr以下，更好以10℃/hr以下，最好以5℃/hr以下之緩冷速度，冷卻至變形點溫度附近之800~1,000℃之範圍。藉此可抑制合成石英玻璃成型錠塊中之雙折射及雙折射分佈。再者，使雙折射更降低時，除了調整最高溫度與到達變形溫度附近之冷卻速度以外，有效的是以較好40℃/hr以下，更好 20℃/hr以下，最好10℃/hr以下緩冷至變形點溫度以下之100~300℃之溫度範圍。
雙折射之測定係使用雙折射測定裝置(例 如，UNIOPT公司製之雙折射測定裝置(ABR-10A))測定。以各測定點中之雙折射測定值中之最大值設為本發明之雙折射值，將最大值與最小值之差設為雙折射分佈。
本發明之奈米壓印模具用合成石英玻璃之假 想溫度較好為910℃以下，更好為900℃以下，最好為890℃以下。此處，本發明中之假想溫度係指在奈米壓印模具用合成石英玻璃內之各點測定假想溫度時之最大值。 且，本發明之假想溫度分佈較好為10℃以下，更好為5℃以下。此處，本發明之所謂假想溫度分佈係在奈米壓印模具用合成石英玻璃內之各點測定假想溫度時之最大值與最小值之差。假想溫度高於910℃時及假想溫度分佈大於10℃時，作為奈米壓印模具用使用時會產生難以耐久性之虞。
為使奈米壓印模具用合成石英玻璃之假想溫 度為910℃以下，假想溫度分佈為10℃以下，有效的是1,025~860℃之緩冷速度較好為3℃/hr以下，更好為2℃/hr以下，最好為1℃/hr以下。再者，在860℃下保持10小時以上亦更為有效。又，假想溫度可藉J.Non-Cryst.Solids 185 191(1995)記載之方法測定。
[實施例]
以下列舉實施例及比較例具體說明本發明，但本發明並不受限於下述實施例。
[實施例1] 〈錠塊製造步驟〉
將甲基三氯矽烷2,800g/hr供給於圖1所示之石英玻璃製燃燒器中，且藉由由氧13Nm3/hr及氫28Nm3/hr所成之氧氫火焰進行火焰水解，生成二氧化矽微粒子，使其堆積在旋轉中之石英玻璃靶材上同時熔融玻璃化，獲得140mm ×350mm之合成石英玻璃錠塊。
〈成型步驟〉
為了去除附著於合成石英玻璃錠塊表面之未熔融二氧化矽(煤灰)，以圓筒研削機研削表面後，浸漬於50質量%之氫氟酸溶液中3小時以洗淨表面後，在純水槽內沖洗，且在無塵室(clean booth)內乾燥。
在電氣爐將該經表面處理之合成石英玻璃錠塊設置在內側固定高純度碳片之高純度碳製模材之中，以溫度1,780℃、在氬氣環境下加熱40分鐘，作成160mm×160mm×210mmL之合成石英玻璃成型塊。再者，將該合成石英玻璃成型塊細斷成厚度50mm。又，經細斷之合成石英玻璃成型塊之氫分子濃度在中心部為6×1018分子/cm3，於外周部為3×1018分子/cm3。
〈退火步驟〉
將經細斷之厚度50mm之合成石英玻璃成型塊以160×160mm面正對爐內加熱器之方式配置在大氣爐內。
在1,145℃保持15小時後，以5℃/hr之緩冷速度冷卻至1,025℃後，以1℃/hr之緩冷速度冷卻至860℃。在860℃保持10小時後，以10℃/hr之緩冷速度冷卻至150℃，關掉大氣爐電源使其自然冷卻。
〈脫氫減壓加熱步驟〉
將施以退火處理之合成石英玻璃成型塊設置在真空加熱爐內，於800℃、0.8Pa保持75小時，施以脫氫處理。
〈基板製作步驟〉
將施以脫氫減壓加工之合成石英玻璃成型塊切片成厚度6.8mm，經包裹。將基板端面進行研磨加工後，使用氧化鈰研磨劑進行粗研磨。接著，使用軟質麂皮製之研磨布，於研磨劑中使用SiO2濃度40質量%之膠體二氧化矽水分散液作為研磨劑進行精密研磨。研磨結束後經洗淨．乾燥，製作152.4mm×152.4mm×6.35mm之研磨基板。
〈物性測定步驟〉
測定所製作之研磨基板之圖2所示之各點中之OH基濃度、氫分子濃度、雙折射及假想溫度。最大值、最小值及分佈值(最大值-最小值)示於表1。
〈氣體透過性試驗〉
將抗蝕劑以點狀塗佈於經研磨之矽晶圓上。此時，僅矽晶圓中央部之部分不進行抗蝕劑(MUR-XR01，丸善石油化學公司製)之塗布。自上部接近所製作之合成石英玻璃研磨基板，使矽晶圓與合成石英玻璃研磨基板之間之距離維持為一定之方式予以保持，於未進行抗蝕劑塗佈之矽晶圓-合成石英玻璃研磨基板中央部產生直徑約100μm之氣泡，測量直至該氣泡消滅之時間。測量之氣泡消滅時間示於表1。又，氣體透過性試驗係在填充氦氣之腔室內進行。
[實施例2] 〈脫氫減壓加熱步驟〉
脫氫減壓加熱步驟中，使厚度50mm之合成石英玻璃成型塊在真空加熱爐內，於600℃、2.5Pa保持12小時，施以脫氫處理。
脫氫減壓加熱步驟以外之步驟係與實施例1相同。物性測定結果及氣體透過性試驗之結果示於表1。
[實施例3] 〈錠塊製造步驟〉
將甲基三氯矽烷2,650g/hr供給於圖1所示之石英玻璃製燃燒器中，藉由由氧10Nm3/hr及氫23Nm3/hr所成之氧氫 火焰進行火焰水解，生成二氧化矽微粒子，使其堆積在旋轉中之石英玻璃靶材上同時熔融玻璃化，獲得140mm ×350mm之合成石英玻璃錠塊。
錠塊製造步驟以外之步驟均與實施例1相同。物性測定結果及氣體透過性試驗之結果示於表1。
[比較例1] 〈脫氫減壓加熱步驟〉
脫氫減壓加熱步驟中，使厚度50mm之合成石英玻璃成型塊在真空加熱爐內，於400℃、1.0Pa、保持25小時，施以脫氫處理。
脫氫減壓加熱步驟以外之步驟係與實施例1相同。物性測定結果及氣體透過性試驗之結果示於表1。
[比較例2] 〈錠塊製造步驟〉
將甲基三氯矽烷1,000g/hr供給於以氫氣5Nm3/hr、氧氣6Nm3/hr導入於石英製多重管燃燒器中而形成之氧氫火焰中，生成二氧化矽微粒子。使其吹附於以20rpm旋轉之石英製耐熱性基體上且堆積，於軸方向以一定速度拉伸擔體，獲得300mm ×1,000mm之多孔質二氧化矽燒結體。將多孔質二氧化矽燒結體設置在真空加熱爐內，將爐內壓設為0.3Pa以下，以10℃/hr之升溫速度自室溫升溫至1,250℃且保持10小時後，以3℃/min之升溫速度升溫 至1,500℃進行透明玻璃化，獲得140mm ×350mm之合成石英玻璃。
錠塊製造步驟以外之步驟與實施例1相同。物性測定結果及氣體透過性試驗之結果示於表1。
[比較例3] 〈錠塊製造步驟〉
將甲基三氯矽烷1,000g/hr供給於將氫氣5Nm3/hr、氧氣6Nm3/hr導入於石英製多重管燃燒器中而形成之氧氫火焰中，生成二氧化矽微粒子。將其吹附於以20rpm旋轉之石英製耐熱性基體上並堆積，於軸方向以一定速度拉伸擔體，獲得300mm ×1,000mm之多孔質二氧化矽燒結體。使多孔質二氧化矽燒結體在氦氣95體積%、水蒸氣5體積%之環境下，以10℃/hr之升溫速度自室溫升溫至1,250℃且保持10小時後，以3℃/min之升溫速度升溫至1,500℃進行透明玻璃化，獲得140mm ×350mm之合成石英玻璃。
錠塊製造步驟以外之步驟與實施例1相同。物性測定結果及氣體透過性試驗之結果示於表1。

Claims (8)

  1. 一種奈米壓印模具用合成石英玻璃之製造方法，其特徵為對矽源原料以氧氫火焰進行火焰水解，使生成之二氧化矽微粒子堆積在旋轉的石英玻璃靶材上時同時進行熔融玻璃化，獲得合成石英玻璃錠塊後，經成型、退火，再於溫度600℃以上、保持時間12小時以上、壓力5Pa以下進行脫氫處理。
  2. 如請求項1之奈米壓印模具用合成石英玻璃之製造方法，其中成型係在1,500~1,800℃下以1~10小時之熱軋成型進行，退火係在1,050~1,300℃下保持5小時以上後，以20℃/hr以下之緩冷速度冷卻至800~1,000℃之範圍而進行。
  3. 一種奈米壓印模具用合成石英玻璃，其特徵為由請求項1或2之奈米壓印模具用合成石英玻璃之製造方法所製得，且OH基濃度為300ppm以上，屬於氫分子之拉曼波峰為檢測界限以下。
  4. 如請求項3之奈米壓印模具用合成石英玻璃，其中雙折射為8nm/cm以下。
  5. 如請求項3或4之奈米壓印模具用合成石英玻璃，其中雙折射分佈為5nm/cm以下。
  6. 如請求項3或4之奈米壓印模具用合成石英玻璃，其中假想溫度為910℃以下。
  7. 如請求項3或4之奈米壓印模具用合成石英玻璃，其中假想溫度分佈為10℃以下。
  8. 一種奈米壓印用模具，其係使用如請求項3至7中任一項之合成石英玻璃。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2532508A4 (en) * 2010-02-03 2014-01-08 Asahi Glass Co Ltd METHOD FOR PRODUCING AN ARTICLE WITH A FINISHED SURFACE STRUCTURE
JP6107701B2 (ja) 2014-02-21 2017-04-05 信越化学工業株式会社 合成石英ガラスの熱処理方法及び合成石英ガラス基板の製造方法
CN113165960A (zh) * 2019-05-07 2021-07-23 爱发科成膜株式会社 石英蚀刻方法及蚀刻基板
EP4015468A1 (de) 2020-12-16 2022-06-22 Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG Verfahren zur herstellung von synthetischem quarzglas

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW580486B (en) * 1998-11-04 2004-03-21 Shinetsu Quartz Prod Preform for optical fiber and methods for manufacturing core glass and optical fiber
TW200909375A (en) * 2007-06-06 2009-03-01 Shinetsu Chemical Co Titania-doped quartz glass for nanoimprint molds

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3303918B2 (ja) * 1990-05-14 2002-07-22 東ソー・クォーツ株式会社 合成石英ガラス及びその製法
DE19841932A1 (de) * 1998-09-14 2000-03-16 Heraeus Quarzglas Optisches Bauteil aus Quarzglas und Verfahren für seine Herstellung
WO2002085808A1 (fr) * 2001-04-19 2002-10-31 Nikon Corporation Element en verre de silice et aligneur de projection
DE10159961C2 (de) * 2001-12-06 2003-12-24 Heraeus Quarzglas Quarzglasrohling für ein optisches Bauteil sowie Verfahren zur Herstellung und Verwendung desselben
US7506521B2 (en) * 2004-12-29 2009-03-24 Corning Incorporated High transmission synthetic silica glass and method of making same
US7506522B2 (en) * 2004-12-29 2009-03-24 Corning Incorporated High refractive index homogeneity fused silica glass and method of making same
JP4487783B2 (ja) * 2005-01-25 2010-06-23 旭硝子株式会社 ＴｉＯ２を含有するシリカガラスの製造方法およびＴｉＯ２を含有するシリカガラスを用いたＥＵＶリソグラフィ用光学部材
US7928026B2 (en) * 2005-06-30 2011-04-19 Corning Incorporated Synthetic silica material with low fluence-dependent-transmission and method of making the same
JP4831328B2 (ja) * 2005-08-11 2011-12-07 信越化学工業株式会社 エキシマレーザ用合成石英ガラス基板の製造方法
WO2007086617A1 (en) * 2006-01-30 2007-08-02 Asahi Glass Co., Ltd. Synthetic quartz glass with fast axes of birefringence distributed in concentric-circle tangent directions and process for producing the same
JP4925753B2 (ja) * 2006-07-11 2012-05-09 株式会社細川洋行 充填方法および包装体
US7592063B2 (en) * 2006-09-05 2009-09-22 Asahi Glass Company, Limited Quartz glass substrate and process for its production
JP5042714B2 (ja) * 2007-06-06 2012-10-03 信越化学工業株式会社 ナノインプリントモールド用チタニアドープ石英ガラス
JP5202141B2 (ja) * 2008-07-07 2013-06-05 信越化学工業株式会社 チタニアドープ石英ガラス部材及びその製造方法
US9067814B2 (en) * 2009-01-19 2015-06-30 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Method of producing synthetic quartz glass for excimer laser
KR20120104970A (ko) * 2009-12-04 2012-09-24 아사히 가라스 가부시키가이샤 임프린트 몰드용 석영계 유리 기재의 제조 방법 및 임프린트 몰드의 제조 방법
JP5476982B2 (ja) * 2009-12-25 2014-04-23 信越化学工業株式会社 チタニアドープ石英ガラスの選定方法
EP2532508A4 (en) 2010-02-03 2014-01-08 Asahi Glass Co Ltd METHOD FOR PRODUCING AN ARTICLE WITH A FINISHED SURFACE STRUCTURE

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW580486B (en) * 1998-11-04 2004-03-21 Shinetsu Quartz Prod Preform for optical fiber and methods for manufacturing core glass and optical fiber
TW200909375A (en) * 2007-06-06 2009-03-01 Shinetsu Chemical Co Titania-doped quartz glass for nanoimprint molds

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