含有TiO2的石英玻璃基材及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种含有TiO2的石英玻璃基材，其中，TiO2浓度为3~8质量%，OH浓度为50质量ppm以下，波长365nm下每1mm厚度的内部透射率T365为95%以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及含有TiO2的石英玻璃基材及其制造方法。
技术介绍
作为在各种衬底(例如Si、蓝宝石等单晶衬底，玻璃等非晶衬底)表面形成半导体器件、光波导路、微小光学元件(衍射光栅等)、生物芯片、微反应器等中尺寸为InnTlO μ m 的细微凹凸图案的方法，光印法一直受到关注，所述光印法中，在形成于衬底表面的光固化性树脂层上，按压表面具有凹凸图案的反转图案(转印图案)的压印模具，并使光固化性树脂固化，由此在衬底表面形成凹凸图案。对于光印法所使用的压印模具，要求光透射性、耐化学品性、对光照射引起的温度上升的尺寸稳定性。作为压印模具用基材，从光透射性、耐化学品性的观点考虑，经常使用石英玻璃。但是，石英玻璃在室温附近的热膨胀系数高至约500ppb/°C，缺乏尺寸稳定性。 因此，提出了含有TiO2的石英玻璃作为热膨胀系数低的石英系玻璃(专利文献1、2)。现有技术文献专利文献专利文献I:日本特开2006-306674号公报专利文献2:日本特开2008-303100号公报
技术实现思路
但是，含有TiO2的石英玻璃衬底的热膨胀系数随TiO2浓度、假想温度及OH等其它成分的浓度而变化。当OH浓度高时，容易产生结构弛豫，因此，在玻璃的外侧和内侧容易产生假想温度差，从而容易形成热膨胀系数的分布。另外，当OH浓度高时，OH浓度的分布也变大，从而容易形成热膨胀系数的分布。另一方面，当OH浓度低时，不仅不易具有OH浓度的分布，而且结构弛豫得到抑制， 因此，不易形成假想温度的分布，从而容易得到具有均匀的热膨胀系数的玻璃。另外，在OH浓度高的情况下，还产生容易在压印模具中生成裂纹的问题。因此，考虑降低含有TiO2的石英玻璃基材的OH浓度，但当降低OH浓度时，TiO2被还原，容易生成Ti3+。Ti3+在光印法中吸收所使用的紫外线(365nm)，因此，压印模具在波长 365nm下的内部透射率降低。另外，作为降低含有TiO2的石英玻璃基材的OH浓度的方法， 已知有提闻齒素浓度(特别是氣浓度)的方法，但当提闻齒素浓度时，存在进一步容易生成 Ti3+的问题
技术实现思路
本专利技术提供一种特别适于得到尺寸精度高、硬度充分高、难以生成裂纹、且紫外线 (365nm)的透射率充分高的压印模具的含TiO2石英玻璃基材及其制造方法。本专利技术的含有TiO2的石英玻璃基材中，TiO2浓度为3 8质量％，0H浓度为50质量 ppm以下,波长365nm下每Imm厚度的内部透射率T365为95%以上。本专利技术的含有TiO2的石英玻璃基材优选卤素浓度为1000质量ppm以下。本专利技术的含有TiO2的石英玻璃基材优选用于压印模具。本专利技术的含有TiO2的石英玻璃基材的制造方法，用于制造TiO2浓度为3 8质量％ 的含有TiO2的石英玻璃基材，其中，所述方法具有下述工序(a广(d)(a)将含有SiO2前体和TiO2前体的玻璃形成原料进行火焰水解或热分解而得到 TiO2-SiO2玻璃微粒，并使所述TiO2-SiO2玻璃微粒沉积而得到多孔TiO2-SiO2玻璃体的工序;(b)在减压下将所述多孔TiO2-SiO2玻璃体加热到100(Tl300°C而得到低OH化的多孔TiO2-SiO2玻璃体的工序；(c)在氧气气氛下或者在含有惰性气体和氧气的气氛下将所述低OH化的多孔 TiO2-SiO2玻璃体加热到致密化温度而得到TiO2-SiO2致密体的工序；(d)将所述TiO2-SiO2致密体加热到透明玻璃化温度而得到透明TiO2-SiO2玻璃体的工序。在本专利技术的制造方法中，含有TiO2的石英玻璃基材优选OH浓度为50质量ppm以下。另外，在本专利技术的制造方法中，含有TiO2的石英玻璃基材优选卤素浓度为1000质量ppm以下。另外，在本专利技术的制造方法中，含有TiO2的石英玻璃基材优选Ti3+为4质量ppm以下。通过本专利技术的含有TiO2的石英玻璃基材，能够得到尺寸精度高、硬度充分高、难以生成裂纹、且紫外线(365nm)的透射率充分高的压印模具。通过本专利技术的含有TiO2的石英玻璃基材的制造方法，可以制造能够得到尺寸精度高、硬度充分高、难以生成裂纹、且紫外线(365nm)的透射率充分高的压印模具的含有TiO2 的石英玻璃基材。另外，也可以用于其它光学构件。附图说明图I是表示含有TiO2的石英玻璃基材的TiO2浓度与硬度的关系的图表。具体实施方式<含有TiO2的石英玻璃基材>(TiO2 浓度)含有TiO2的石英玻璃基材(100质量％)中的TiO2浓度为3 8质量％，优选4 7. 5 质量％，更优选5 7质量％。在含有TiO2的石英玻璃基材作为压印模具用基材使用的情况下，要求对温度变化的尺寸稳定性及硬度。如果TiO2浓度为3质量％以上，则可以缩小室温附近的热膨胀系数。如果TiO2浓度为8质量％以下，则硬度充分变高。在X射线荧光分析法中，TiO2浓度使用基本参数法(FP法)进行测定。(Ti3+ 浓度)含有TiO2的石英玻璃基材中的Ti3+浓度平均优选4质量ppm以下，更优选3质量ppm以下，进一步优选2质量ppm以下,特别优选I质量ppm以下。Ti3+浓度最优选O. 5质量ppm以下。Ti3+浓度影响含有TiO2的石英玻璃的着色，特别是影响内部透射率T365。当 Ti3+浓度在4质量ppm以下时，抑制了棕色的着色，结果抑制了内部透射率T365的降低，从而透明性良好。Ti3+浓度通过电子自旋共振(ESR :Electron Spin Resonance)测定求得。测定条件如下述。频率9. 44GHz附近(X波段)，输出4mW，调制磁场100KHz、0.2mT,测定温度室温，ESR 种积分范围332 368mT，灵敏度校准以一定量的Mn2+/Mg0的峰值高度实施。在纵轴为信号强度、横轴为磁场强度(mT)的ESR信号(微分形式)中，含有TiO2 的石英玻璃呈现具有gfl. 988、g2=l. 946、g3=l. 915的各向异性的形状。玻璃中的Ti3+通常在g=l. 9前后被观察到，因此，将g=l. 9前后设为来自Ti3+的信号。通过将二次积分后的强度与浓度已知的标准样品所对应的二次积分后的强度进行比较而求得Ti3+浓度。(0H 浓度)含有TiO2的石英玻璃基材中的OH浓度为50质量ppm以下，优选45质量ppm以下，更优选40质量ppm以下。如果OH浓度为50质量ppm以下，则在作为由含有TiO2的石英玻璃基材构成的压印模具而使用的情况下，可以抑制裂纹的产生。OH浓度通过下述方法求得。进行红外分光光度计的测定，从波长2. 7μπι处的吸收峰求出 OH 浓度(J. P. Wiiliams 等，Ceramic Bulletin, 55 (5), 524,1976)。该方法的检测极限为O. I质量ppm。(卤素浓度)含有TiO2的石英玻璃基材中的卤素浓度优选1000质量ppm以下，更优选500质量ppm以下,进一步优选200质量ppm以下。如果卤素浓度为1000质量ppm以下,则Ti3+ 浓度难以増加，因此，难以引起棕色的着色。结果，抑制了 T365的降低，从而不损坏透明性。卤素浓度通过下述方法求得。氯、溴、碘浓度如下求得即，将样品在氢氧化钠溶液中加热溶解，对用阳离子除去过滤器过滤后的溶解液，以离子色谱分析法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫坂顺子，小池章夫，
申请(专利权)人：旭硝子株式会社，
类型：
国别省市：