Tzc 구배를 유도하기 위한 실리카-티타니아 유리의 가열 처리

Tzc 구배를 유도하기 위한 실리카-티타니아 유리의 가열 처리{HEAT TREATING SILICA-TITANIA GLASS TO INDUCE A Tzc GRADIENT}

본 출원은 35 USC § 119 하에 2014년 2월 26일자로 출원된 미국 가출원 제61/944,646호의 우선권 주장 출원이며, 상기 가출원의 내용은 전부 참조로서 본 명세서에 병합된다.

본 개시내용은 유리 물품을 가열 처리하는 것에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시내용은 유리 물품에서, 제로 크로스오버 (zero crossover) 온도 (T _zc ) 구배를 형성하기 위해 유리 물품을 가열 처리하거나, 또는 제로 크로스오버 온도 (T _zc ) 구배를 변화시키는 방법에 관한 것이다.

EUVL (Extreme Ultra Violet Lithography)은 MPU/DRAM (Micro Processing Unit and Dynamic Random Access Memory) 집적 칩들의 생산에 있어 13nm 모드 및 그 초과를 위한 각광받는 첨단 기술이다. 현재, 이들 IC들 (Integrated Chips)을 만들어 내는 EUVL 스캐너들은 이러한 신기술을 입증하기 위해 소형 스케일에 대해 만들어 지고 있는 중이다. 반사 광학 요소들을 포함하는 광학 시스템들은 이들 스캐너들의 중요한 부분이다. EUVL 개발이 계속됨에 따라서, 사양들은 광학 시스템 부분들을 위해 계속해서 보다 엄격해진다.

EUVL 스캐너들에서, 광학 요소들은 강렬한 EUV (extreme ultra violet) 복사에 대해 노출된다. EUVL 시스템들에 사용된 EUV 복사의 일부 부분은 시스템들의 광학 요소들 상의 반사 코팅들에 의해 흡수되어, 이는 충돌 복사에 의해 광학 요소의 상부 표면의 가열을 초래한다. 이는 광학 요소의 표면이 상기 광학 요소의 벌크보다 뜨거워지도록 하여 광학 요소를 통한 온도 구배를 초래한다. 게다가, 반도체 웨이퍼들 상의 패턴을 이미징하기 위해, 광학 요소의 표면은 균일하게 가열되지 않으며, 그리고 복잡한 온도 구배가 광학 요소의 두께를 통하여, 나아가 복사를 받는 광학 요소 표면을 따라 형성된다. 이들 온도 구배들은 광학 요소의 왜곡을 초래하여, 그 다음으로 웨이퍼들 상에 형성되는 이미지의 스미어링 (smearing)을 일으킨다. EUVL 스캐너들의 투영 시스템들 내의 광학 요소들에서 사용된 재료들의 저 열 전도성, 이들의 큰 크기 및 진공 시의 동작 요건은 효율적인 열 이동 및 제거를 억제한다. 기대되는 바와 같이, 열 소실의 어려움은 추후 EUVL 개발의 요구들을 충족하기 위해 기대되는 증가된 파워 레벨들 및 증가된 광학 요소 크기들에 의해 악화될 것이다.

본 발명의 목적은 T _zc 구배를 유도하기 위한 실리카 티타니아 유리의 가열 처리를 제공하는 것에 있다.

본 개시내용의 실시예들에 따르면, 실리카 티타니아 (silica titania) 유리 물품에서 제로 크로스오버 온도 (T _zc ) 구배를 형성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 상기 유리 물품의 제 1 표면을 가열 장치의 제 1 가열 모듈의 표면과 접촉시키는 단계 및 상기 유리 물품의 제 2 표면을 상기 가열 장치의 제 2 가열 모듈의 표면과 접촉시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 유리 물품의 제 1 표면을 가열하기 위해 상기 제 1 가열 모듈의 온도를 제 1 온도로 상승시키는 단계, 상기 유리 물품의 제 2 표면을 가열하기 위해, 상기 제 2 가열 모듈의 온도를 제 2 온도로 상승시키는 단계 - 여기서 상기 제 1 온도는 상기 제 2 온도보다 큼 - 상기 유리 물품을 통해 열 구배를 형성하기 위해, 미리결정된 기간 (predetermined period of time) 동안, 상기 제 1 온도로 상기 제 1 가열 모듈을, 그리고 상기 제 2 온도로 상기 제 2 가열 모듈을 유지시키는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 유리 물품의 두께를 통해 T _zc 구배를 형성하기 위해 미리결정된 냉각률로 상기 유리 물품을 냉각시키는 단계를 포함한다.

본 개시내용의 또 다른 실시예에 따르면, 실리카 티타니아 유리 물품에서 제로 크로스오버 온도 (T _zc ) 구배를 형성하는 장치가 제공된다. 상기 장치는 상기 제 1 가열 모듈 내에 복수의 가열 요소들을 포함하는 제 1 가열 모듈 및 상기 제 2 가열 모듈 내에 복수의 가열 요소들을 포함하는 제 2 가열 모듈을 포함한다. 상기 장치는 유리 물품의 제 1 표면을 가열하기 위해 상기 제 1 가열 모듈의 온도를 제 1 온도로 상승시키고, 상기 유리 물품의 제 2 표면을 가열하기 위해 상기 제 2 가열 모듈의 온도를 제 2 온도로 상승시키도록 구성되고, 상기 제 1 온도는 상기 제 2 온도보다 크다.

추가적인 특징들 및 이점들은 다음 상세한 설명에서 설명될 것이며, 그리고 부분적으로 그 설명으로부터 기술 분야의 통상의 기술자에게 이의 없이 명백해질 것이거나, 또는 본 명세서에 기술된 실시예들을 실시함으로써 인지될 것이되, 다음의 상세한 설명, 청구항, 나아가 첨부된 도면을 포함하여, 그러할 것이다.

이해되어야 하는 바와 같이, 앞선 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 둘 다는 단지 예시적이며, 그리고 청구항들의 특성 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀을 제공하기 위한 것으로 의도된다. 첨부된 도면들은 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되며, 그리고 본 명세서의 일부에 병합되고 그 일부를 구성한다. 도면들은 하나 이상의 실시예 (들)을 예시하며, 그리고 설명과 함께, 다양한 실시예들의 원리들 및 동작을 설명하기 위한 기능을 한다.

본 개시내용은 전적으로 비-제한적인 예시에 의해서, 다음의 설명으로부터 그리고 첨부된 도면으로부터 보다 명확하게 이해될 것이며, 도면에서:
도 1a는 본 개시내용의 실시예에 따른 실리카 티타니아 유리를 예시하고;
도 1b는 본 개시내용의 실시예에 따른 실리카 티타니아 유리를 예시하고;
도 2는 본 개시내용의 실시예에 따른 실리카 티타니아 유리 물품을 예시하고;
도 3은 본 개시내용의 실시예에 따른 가열 장치를 예시하고;
도 4는 본 개시내용의 실시예에 따른 도 3의 가열 장치에 도 2의 실리카 티타니아 유리 물품을 설치하는 것을 예시하고;
도 5는 본 개시내용의 실시예에 따른 가열 장치에 실리카 티타니아 유리 물품을 설치하는 것을 예시하고;
도 6a는 본 개시내용의 실시예에 따른 가열 장치의 상부도이고;
도 6b는 본 개시내용의 실시예에 따른 가열 장치의 상부도이며; 그리고
도 7은 본 개시내용의 실시예에 따른 실리카 티타니아 유리 물품을 만드는 장치를 예시한다.

참조 부호는 본 실시예 (들)에 대해 상세하게 이루어질 것이고, 실시예들의 예시 (들)은 첨부된 도면들에서 예시된다. 가능할 때마다, 동일한 참조 번호들은 동일 또는 유사 부분들을 언급하기 위해 도면들을 통해 사용될 것이다.

단수형 (a," "an" 및 "the")은 별다른 사항이 없는 이상 복수 지시대상을 포함한다. 동일한 특징을 인용하는 모든 범위의 종점들은 인용된 종점을 독립적으로 결합시킬 수 있고 포함할 수 있다. 모든 참조 부호들은 참조로 본 명세서에 병합된다.

본 개시내용의 실시예들은 EUVL에서 사용되는 실리카-티타니아 유리 물품들 및 상기와 같은 실리카-티타니아 유리 물품들을 준비하는 방법들에 관한 것이다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 실리카 티타니아 유리들, 실리카-티타니아 유리들을 만드는 방법들, 및 EUVL에서의 이들의 사용을 관련하여 사용될 시에, 용어 "물품"은 임의의 치수의 유리, 마무리되든 또는 마무리되지 않든 간에, 상기와 같은 유리로 구성된 유리 기판들 또는 부분들, 및 EUVL 시스템에서 사용을 위한 마무리된 광학 요소들을 의미하고 포함한다. 또한 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어들 "거의 최종적인 형상 (near net shape)" 및 "거의 최종적인 형상의"는 특정 적용에 대한 실질적인 최종 형상으로 형성되지만, 최종 공정 단계들이 수행되지 않은 물품을 의미한다. 상기와 같은 최종 공정 단계들은 예를 들어, 최종 폴리싱 및/또는 유리 물품 상의 코팅들의 증착을 포함할 수 있다.

또한 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "제로 크로스오버 온도 (T _zc )"는 실질적으로 균일한 조성물의 재료의 볼륨의 열 팽창 계수가 제로인 온도를 의미한다. 비-균일한 볼륨을 참조할 시에, T _zc 는 그 볼륨에 대한 평균 T _zc 를 의미한다. 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 수직 축은 z 축으로 표기되며, 수평 축들은 x 및 y 축들로 표기된다. 본 명세서에서 이루어진 수직 및 수평 축들에 대한 참조들은 이에 따라서 이해되어야 한다.

EUVL 시스템들은 EUV 광이 하나의 반사 요소로부터 또 다른 것으로 바운싱되는 반사 시스템들이다. 예시적인 EUVL 시스템은 한 쌍의 콘덴서 미러들 (condenser mirrors), 마스크와 같은 물체, 및 복수의 투영 미러들을 포함할 수 있다. 앞서 말한 광학 요소들 모두는 통상적으로 다층 코팅, 예를 들어 입사 광을 반사시키기 위해 물품 상에 증착된 Mo/Si 코팅을 가진다. 광학 요소들 중 적어도 일부는 NY, Corning, 코닝 사에서 상업적으로 구입가능한 ULE? (Ultra Low Expansion) 유리와 같은 저 열 팽창 계수 (CTE)를 가진 유리로 형성될 수 있다.

도 1a는 실리카 티타니아 유리 (10)를 예시하고, 이때 상기 실리카 티타니아 유리는 균일한 티타니아 농도, 이로써, 유리 (10)를 통하여 균일한 T _zc 를 가진다. 균일한 T _zc 를 가진 유리 (10)는 종래의 방법들에 따라서 형성될 수 있다. 도 1b는 복수의 층들 T _zc 1 내지 T _zc 5를 가진 실리카 티타니아 유리 (12)를 예시하고, 각각의 층은 서로 다른 티타니아 농도 및 서로 다른 T _zc 를 가진다. 예시적인 유리 (12)가 서로 다른 T _zc 의 5 개의 층들을 가진 것으로 도시되었지만, 본 개시 내용의 실시예들에 따른 유리는 서로 다른 T _zc 를 가진 적어도 2 개의 층을 가질 수 있다. 유리 (12)는 본 명세서에 기술된 방법을 사용하여 복수의 층들 T _zc 1 내지 T _zc 5로 형성될 수 있거나, 또는 실리카 및 티타니아 농도들이 제어 및 변화되어 서로 다른 티타니아 농도들 이로써 서로 다른 T _zc 를 가진 유리 (12)의 층들을 형성하는 방법들을 사용하여 형성될 수 있다. 본 개시내용의 목적을 위해서, 도 1a에 도시된 바와 같은 일련의 층들은 유리 (12)의 두께를 통하여 수직 T _zc 구배로 지칭될 것이다. 본 개시내용의 실시예에 따라서, T _zc 는, 층 T _zc 1이 최고 티타니아 농도 및 T _zc 를 가지고 T _zc 5가 최저 티타니아 농도 및 T _zc 를 가지도록, 층 T _zc 1로부터 T _zc 5로 감소될 수 있다. 대안적으로, T _zc 는, 층 T _zc 1이 최저 티타니아 농도 및 T _zc 를 가지고 T _zc 5가 최고 티타니아 농도 및 T _zc 를 가지도록, 층 T _zc 1로부터 T _zc 5로 증가될 수 있다.

도 2는 곡선 표면 (15)을 가지도록 가공된, 예시적인 거의 최종적인 형상의 실리카 티타니아 유리 물품 (14)을 예시한다. 유리 물품 (14)은 도 1a에 도시된 유리 (10) 또는 도 1b에 도시된 유리 (12)로 형성될 수 있다. 도 1a에 도시된 유리 (10)로 형성되는 경우, 유리 물품 (14)은 유리 물품 (14)을 통하여 균일한 조성물 및 T _zc 를 가질 것이다. 도 1b에 도시된 유리 (12)로 형성되는 경우, 유리 물품 (14)은 유리 (12)의 조성물 및 T _zc 구배들을 가질 것이다. 표면 (15)은 EUVL 시스템에 EUV 복사의 부딪침을 위한 표면을 제공하기 위해 형상화된다. 상기와 같이, 유리 물품 (14)의 최종 공정 동안, 반사 재료들은 반사 코팅을 형성하기 위해 표면 (15) 상에 증착될 수 있다.

도 3은 유리 물품에 T _zc 구배를 전하거나 또는 유리 물품의 T _zc 구배를 변화시키기 위해 사용될 수 있는 가열 장치 (20)를 예시한다. 가열 장치 (20)는 상부 모듈 (22) 내의 가열 요소들 (24)을 가진 상부 모듈 (22), 및 하부 모듈 (26) 내의 가열 요소들 (28)을 가진 하부 모듈 (26)을 포함한다. 가열 장치 (20)가 사용될 시에, 상부 모듈 (22)은 제 1 미리결정된 온도 T1로 가열되며, 그리고 하부 모듈 (26)은 제 2 미리결정된 온도 T2로 가열되고, 이때 T1은 T2보다 크다 (T1 > T2). 대안적으로, 하부 모듈 (26)은 제 1 미리결정된 온도 T1로 가열되며, 그리고 상부 모듈 (22)은 제 2 미리결정된 온도 T2로 가열되고, 이때 T1은 T2보다 크다 (T1 > T2).

도 4는, 거의 최종적인 형상의 유리 물품 (14)이 가열 장치 (20)의 상부 모듈 (22)과 하부 모듈 (26) 사이에 위치된 예시이다. 도시된 바와 같이, 가열 장치 (20)는 가열 오븐 (40)에 위치될 수 있고, 이때 하부 모듈 (26)은 스탠드 (42) 상에 위치된다. 상부 모듈 (22) 및 하부 모듈 (26)은 유리 물품 (14)의 형상에 대응하기 위해 형상화된다. 예를 들어, 상부 모듈 (22)의 표면은 유리 물품 (14)의 표면 (15)과 같이 실질적으로 유사한 곡선 형상을 가진다. 이들 형상들은 상부 모듈 (22) 및 하부 모듈 (26)이 유리 물품 (14)과의 접촉을 용이하게 하여, 유리 물품 (14)의 T _zc 구배를 변화시키거나, 또는 유리 물품 (14)에 T _zc 구배를 전한다. 이용될 시에, 노 (40)는 거의 최종적인 형상의 유리 물품 (14)의 어닐링 온도보다 낮은 선택 온도로 가열 장치 (20) 및 거의 최종적인 형상의 유리 물품 (14) 둘 다를 가열하기 위해 사용된다. 본 개시내용의 실시예들에 따라서, 노 (40)에서의 온도는 유리 물품 (14)의 어닐링 온도 미만의 약 50 ℃ 내지 약 150 ℃로 증가된다. 가열 요소들 (24 및 28)은 또한 모듈들 (22 및 26)이 유리 물품 (14)과 접촉하는 표면들에서 유리 물품 (14)을 가열하기 위해 사용된다. 노 (40)의 온도와 유사하게, 가열 요소들 (24 및 28)은 유리 물품 (14)의 어닐링 온도 미만의 약 50 ℃ 내지 약 150 ℃의 온도로 가열될 수 있다.

도 5는 가열 장치 (20)와 유사한 장치의 상부 모듈 (52)과 하부 모듈 (54) 사이에 위치된, 또 다른 예시적인 거의 최종적인 형상의 유리 물품 (50)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 유리 물품 (50)은 상부 표면 (51) 및 하부 표면 (55)을 가진다. 상부 모듈 (52)은 표면 (52a)을 가지며, 그리고 하부 모듈 (54)은 표면 (54a)을 가진다. 상부 모듈 (52) 및 하부 모듈 (54)은 유리 물품 (50)의 형상에 대응하기 위해 형상화된다. 예를 들어, 상부 모듈 (52)의 표면 (52a)은 유리 물품 (50)의 상부 표면 (51)과 같이 실질적으로 유사한 곡선 형상을 가지며, 그리고 하부 모듈 (54)의 표면 (54a)은 유리 물품 (50)의 곡선 하부 표면 (55)을 수용하기 위해 곡선화된다. 이들 형상들은 상부 모듈 (52) 및 하부 모듈 (54)이 유리 물품 (50)과의 접촉을 용이하게 하여, 유리 물품 (50)의 T _zc 구배를 변화시키거나, 또는 유리 물품 (50)에 T _zc 구배를 전한다. 유리 물품 (50)을 가열함은 상기에서 도 4와 관련하여 논의된 바와 같이 유리 물품 (14)의 가열에 대응한다.

도 6a는 상부 모듈 (22) 내의 가열 요소들 (24) 및 하부 모듈 (26) 내의 가열 요소들 (28)의 구성의 예시적인 실시예들을 도시한 가열 장치 (20)의 상부도이다. 상부 모듈 (22) 및 하부 모듈 (26)은 예시의 용이함을 위해 흑색 실선으로만 나타난다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 가열 요소들 (24 및 28)은 선형적일 수 있다. 다시 말하면, 개별적인 가열 요소들 (24 및 28)은 모듈들 중 하나의 에지 또는 벽에 근접한 위치로부터 동일 모듈의 또 다른 에지 또는 벽을 향해 뻗어나갈 수 있다. 개별적인 가열 요소들 (24 및 28)은 적어도 하나의 다른 가열 요소 (24 및 28)로부터 미리결정된 거리만큼 분리될 수 있다. 선형 가열 요소들 (24 및 28)이 동등한 거리들만큼 분리되는 것으로 도 6a에서 도시되었지만, 선형 가열 요소들 (24 및 28)은 임의의 구성 또는 패턴으로 모듈들 (22 및 26)에서 구성될 수 있다. 도 6a에 도시된 바와 같은 선형 가열 요소들 (24 및 28)의 구성은 수직 T _zc 구배를 유리 물품에 전하거나, 또는 유리 물품의 T _zc 구배를 변화시키기 위해 사용된다. 예시로서 도 5의 유리 물품을 사용하면, 수직 T _zc 구배는 유리 물품 (50)의 상부 표면 (51)으로부터 유리 물품 (50)의 하부 표면 (55)으로 뻗어나갈 수 있다.

도 6b는 상부 모듈 (22) 내의 가열 요소들 (24) 및 하부 모듈 (26) 내의 가열 요소들 (28)의 구성의 예시적인 실시예들을 도시한 가열 장치 (20)의 상부도이다. 상부 모듈 (22) 및 하부 모듈 (26)은 예시의 용이함을 위해 흑색 실선으로만 나타난다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 가열 요소들 (24 및 28)은 원형일 수 있다. 다시 말하면, 가열 요소들은 모듈들 (22 및 26)의 중심점 주위의 인접 링들로 구성될 수 있다. 개별적인 가열 요소들 (24 및 28)은 적어도 하나의 다른 가열 요소 (24 및 28)로부터 미리결정된 거리만큼 분리된다. 원형 가열 요소들 (24 및 28)이 동등한 거리들만큼 분리되는 것으로 도 6b에서 도시되었지만, 원형 가열 요소들 (24 및 28)은 임의의 구성 또는 패턴으로 모듈들 (22 및 26)에서 구성될 수 있다. 도 6b에 도시된 바와 같은 원형 가열 요소들 (24 및 28)의 구성은 수평 T _zc 구배를 유리 물품에게 전하거나, 또는 유리 물품의 T _zc 구배를 변화시키기 위해 사용된다. 수평 T _zc 구배는 유리 물품의 중심으로부터 유리 물품의 에지로 뻗어나간다. 수평 T _zc 구배를 가진 유리 물품은 서로 다른 T _zc 를 가진 원형 세그먼트들을 가지고, 이때 원형 세그먼트들은 유리 물품의 중심으로부터 유리 물품의 에지로 뻗어나간다. 수평 T _zc 구배를 유리 물품에 전하거나, 또는 유리 물품의 T _zc 구배를 변화시키기 위해, 가열 요소들 (24 및 28) 각각은 독립적으로 제어가능하고, 그 결과 상부 모듈 (22) 내의 가열 요소들 (24) 각각은 서로 다른 온도들로 설정될 수 있고, 하부 모듈 (26) 내의 가열 요소들 (28) 각각은 서로 다른 온도들로 설정될 수 있다.

본 개시내용의 실시예들에 따라서, 본 명세서에서 개시된 가열 장치들은 거의 최종적인 형상의 유리 물품들에서 온도 프로파일을 형성한다. 가열 장치들로 유리 물품들을 가열 처리함으로써, T _zc 구배는 유리 물품들에 형성될 수 있다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 모듈들 (22 및 26) 내의 가열 요소들 (24 및 28)의 구성은 미리결정된 T _zc 구배의 형성과 상관관계가 있는 다양한 온도 프로파일들을 형성하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 유리 물품들을 가열 처리하는 시간 및 모듈들 (22 및 26)에 공급된 파워는 유리 물품들에 미리결정된 T _zc 구배를 부과하기 위하여 제어될 수 있다.

본 개시내용의 실시예들에 따라서, 방법은 공지된 T _zc 또는 T _zc 구배를 가진 유리로부터 거의 최종적인 형상의 유리 물품을 형성하기 위해 제공된다. 형성되면, 거의 최종적인 형상의 유리 물품은 도 3 및 4에 예시된 장치들의 모듈들의 적당한 면들과 접촉하여 위치될 수 있다. 제 1 가열 모듈의 온도는 유리 물품의 제 1 표면을 가열하기 위해 제 1 온도로 상승될 수 있으며, 그리고 제 2 가열 모듈의 온도는 유리 물품의 제 2 표면을 가열하기 위해 제 2 온도로 상승될 수 있다. 상술된 바와 같이, 제 1 온도는 제 2 온도보다 크다.

방법은 유리 물품을 통하여 열 구배를 형성하기 위해 미리결정된 기간 동안, 제 1 온도로 제 1 가열 모듈을, 그리고 제 2 온도로 제 2 가열 모듈을 유지시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 기간은 약 5.0 시간 내지 약 300 시간일 수 있다. 추가적으로, 방법은 또한 유리 물품의 두께를 통해 T _zc 구배를 형성하기 위해 미리결정된 냉각률로 유리 물품을 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 냉각률은 시간당 약 1.0 ℃ 내지 약 50 ℃일 수 있다.

거의 최종적인 형상의 유리 물품을 만들기 위해 사용된 유리는 직접적으로 형성될 수 있거나, 또는 유리 모재로부터 추출될 수 있다. 상기에서 언급된 바와 같이, 실리카-티타니아 유리는 도 1a에 도시된 유리 (10)와 같은 균일한 T _zc 를 가질 수 있거나, 또는 도 1b에 도시된 유리 (12)와 같은 T _zc 구배를 가질 수 있다. 그러나, 균일한 T _zc 을 가진 유리 (10)가 종래의 방법들을 사용하여 형성될 수 있기 때문에, 상기와 같은 유리 (10)를 만드는 것은 덜 복잡하고 덜 비용이 든다. 또한, 덜 복합한 방법들의 결과로서, 유리 물품 (14) 또는 유리 물품 (50)을 형성하기에 충분히 큰 치수들을 가진 유리 (10)의 모재들이 만들어질 수 있다. 또한, 여러 서로 다른 유리 물품들이 추출될 수 있는 유리 (10)의 큰 모재들이 형성될 수 있다. 본 명세서에 기술된 방법들은 서로 다른 T _zc 구배들을 가진 유리 물품들의 단일 유리 모재로 형성됨을 용이하게 한다.

유리는 실리카-티타니아 수트 (soot)를 사용하여 형성될 수 있고, 실리카-티타니아 수트는 다음 것 중 어느 하나이다: (a) 한 단계에서 수집 및 통합됨 (consolidated) (직접적인 방법); 또는 (b) 제 1 단계에서 수집되고 제 2 단계에서 통합됨 (간접적 또는 수트-대-유리 방법). 직접적인 공정은 미국 특허 제8,541,325호, RE41220 및 제7,589,040호에 기술되어 있으며, 그리고 간접적인 공정은 미국 특허 제6,487,879호에 기술되어 있고, 이들의 명세서들은 전부다 참조로서 병합된다. 직접적인 공정에서, 실리카 티타니아 수트의 증착과 실리카 티타니아 수트의 통합 사이의 시간은 약 3 초 미만일 수 있다. 간접적인 공정에서, 실리카 티타니아 수트는 우선 용기 (vessel)에서 증착되며, 그리고 수트 증착이 완료된 이후에 실리카 티타니아 유리에 통합된다. 미국 특허 제RE40,586호 및 미국 특허 출원 제2011-0207593호에 기술된 장치들 역시 사용될 수 있으며, 이들 명세서들은 전부다 참조로서 병합된다.

도 7에 예시된 장치는 약 0.20 미터 내지 약 2.0 미터, 또는 그 초과의 직경, 및 약 10 cm 내지 약 30 cm의 범위의 두께를 가진 실리카 티타니아 유리를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 형성되는 장치 및 유리의 크기는 사용된 버너들의 수에 영향을 미칠 것이다. 예시로서 도 7 및 직접적인 방법을 사용하면, 실리카 전구체 (48)의 소스 (46) 및 티타니아 전구체 (60)의 소스 (58)가 제공된다. 실리카 전구체 (48) 및 티타니아 전구체 (60)는 실론세인들 (siloxanes), 알콕시드들 (alkoxides), 및 4 염화물들 (tetrachlorides)일 수 있다. 예를 들어, 실리카 전구체는 OMCTS (octamethylcyclotetrasiloxane)일 수 있으며, 그리고 티타니아 전구체는 Ti (OPri) ₄ (titanium isopropoxide)일 수 있다. 소스들 (46, 58)은 기화기들, 증발 탱크들, 또는 전구체들 (48, 60)을 증기 형태로 변환시키기에 적합한 다른 장비일 수 있다. 질소와 같은 캐리어 가스 (carrier gas) (50)는 소스 (46)의 베이스에서 또는 그 근방에서 도입된다. 캐리어 가스 (50)는 실리카 전구체 (48)의 증기들을 반출하고 (entrain), 분배 시스템 (54)를 통하여 혼합 매니폴드 (56)로 간다. 캐리어 가스의 바이패스 스트림 (by-pass stream)은 증기와 같은 실리카 전구체 스트림의 포화를 방지하기 위해 52에서 도입된다. 한 스트림의 불활성 가스 (62), 예컨대, 질소는 증기들의 포화를 방지하기 위해 증기와 같은 티타니아 전구체와 접촉을 할 수 있다. 불활성 캐리어 가스 (64), 예컨대, 질소는 티타니아 전구체 (60) 증기들을 반출하며, 그리고 상기 증기들을 분배 시스템 (66)을 통하여 혼합 매니폴드 (56)로 운반하고, 이때 이들은 실리카 전구체 (48) 증기들과 혼합된다. 대안적으로, 티타니아 전구체 (60) 및 실리카 전구체 (48)는 액체 형태로 혼합 매니폴드 (56)로 전달될 수 있다. 혼합 매니폴드 (56)에서의 혼합물은 가열 흄 관들 (fume lines) (68)을 통해 노 크라운 (crown) (72) 상에 장착된 버너들 (70)로 간다. 이러한 예시에서, 2 개의 버너들 (70))이 도시된다. 그러나, 2 개 초과의 버너들이 증착 캐비티 (74)에 걸쳐서 양호한 가열 제어 및 재료의 분배를 허용하기 위해 사용될 수 있다. 노 (76)는 회전 및 진동 능력들을 가질 수 있으며, 그리고 크라운 (72)을 지지하는 고정 벽 (stationary wall) (78)을 포함할 수 있다. 격납 (containment) 용기 (80)는 고정 벽 (78) 내에 배치된다. 격납 용기 (80)는, 회전을 위해 지지되고 또한 진동 테이블 (84)로의 그의 부착을 통해 진동하는 베이스 (82)를 포함한다. 격납 용기 (80)는 기류 벽 (86)에 의해 둘러싸이고, 이때 상기 기류 벽은 진동 테이블 (84) 상에 장착된다. 모션 수용 실 (motion accommodating seal) (88)은 고정 벽 (78)과 격납 용기 (80) 사이에서 형성된다. 증착 캐비티 (74)는 고정 벽 (78)의 상부에서 형성된 복수의 드래프트 포트들 (draft ports) (94)에 의해 통풍된다. 드래프트 포트들 (94)은 주위 압력에 대해 증착 캐비티 (74)에 부압을 생성하는 도관 재료 (ducting)에 의해 적합한 배기 시스템 (미도시)에 연결된다. 연료 (93) 및 산소 (95)는 예비 혼합 챔버 (97)에서 예비혼합되고, 그 후에, 흄 관들 (99)을 통하여 버너들 (70)로 이송된다. 버너들 (70)은 증착 캐비티 (74)를 가열시키는 화염을 만들어 내기 위해 연료/산소 혼합을 점화시킨다. 버너들 (70) 내로 주입된 증기와 같은 반응물들은 이들이 반응하여 티타니아-도핑된 실리카 입자들를 형성하는 버너들 (70)에서 빠져나간다. 수트는 102에 도시된 바와 같이, 아래쪽으로 안내되어 평면 표면 (100) 상에 증착된다. 평면 표면 (100)은 격납 용기 (80)의 라이너 (liner) (104)를 깨끗한 컬릿 (cullet) (106)으로 충전함으로써 제공될 수 있지만, 유리 판과 같은 평면 표면을 제공하는 다른 수단 역시 사용될 수 있다. 수트가 증착될 시에, 격납 용기 (80), 및 나아가 평면 표면 (100)은 도핑된 실리카 유리의 균질성을 개선시키기 위해 베이스 (82)를 통하여 회전 및 진동된다. 수트가 증착하는 동안, 노 (76)는 주위 공기를 끌어당긴다. 증착 캐비티 (74)의 온도는 모니터링되고, 격납 용기 (80)의 수직 위치를 조정함으로써, 원하는 공정 온도들로 유지된다. 직접적인 공정에서, 온도는, 실리카 티타니아 입자들이 실질적으로 동시에 유리에 형성 및 통합되도록 통합 온도로 유지된다. 상기와 같은 시간이 약 3.0 초 미만일 수 있으며, 그리고 통상적으로 약 2.0 초 미만이다. 유리가 통합된 이후에, 이는 본 명세서에 기술된 어닐링 사이클에 따라 동일한 노에서 어닐링될 수 있거나, 또는 유리는 노로부터 제거될 수 있고 후속 시간에서 어닐링될 수 있다.

의도된 적용에서 유리 물품 상에 발생된 열 부하에 기반하여, 유리 물품의 벌크에 생성될 온도 구배는 실리카 티타니아 유리의 열 전도성, 열 제거 디바이스들의 설치 및 성능, 및 주변 환경의 인식을 사용함으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, Corning Code 7972 ULE? 유리는 실온에서 공개된 1.31 W/ (m·℃) 열 전도성을 가지며, 그리고 온도가 증가함에 따라 적당히 증가한다. 계산된 온도 구배를 사용하면, 온도 구배에 의해 일어난 유리의 왜곡들을 최소화시킬 T _zc 구배가 얻어질 수 있다.

표 I은 유리의 두께를 통해 T _zc 구배를 예시하고, 이때 ε _i 은 유리를 형성하는 공정의 자연 결과 또는 유리를 형성하는 공정에 대한 의도적인 변경들의 결과인 티타니아 농도 변화를 나타낸다. 표 II는 EUVL 시스템에서 광학 요소로서 사용될 시에 유리의 온도 프로파일의 예시를 예시한다. 표에 도시된 바와 같이, 유리는 EUV 복사를 받는 표면이 약 37 ℃의 표면 온도를 가지고 상기 복사를 받는 표면으로부터 가장 먼 표면이 약 35 ℃의 온도를 가지는, 간단한 선형 프로파일을 가진다. 표 III은 표 I에 예시된 바와 같이 균일한 T _zc 의 유리 물품과 비교할 시에, 부딪히는 복사의 결과로서 형성된 온도 프로파일로 인해 유리의 왜곡을 감소시킬 유리의 두께를 통하여 Tzc 구배를 예시한다. 표들 I, II, 및 III에서의 프로파일들은 단지 예시 목적을 위한 것일 뿐, 이해되어야 하는 바와 같이, 각각의 특정 적용 필요성에 대해 왜곡들을 최소화시킬 T _zc 프로파일의 상세한 형상은 유리 물품에 대한 특정 동작 조건들에 기반하여 결정된다.

표 II에서의 온도 프로파일과 같은 유리 물품의 의도된 적용의 온도 프로파일을 결정함으로써, 표 III에 도시된 것과 같은 유리 물품에 대한 적당한 T _zc 구배가 결정될 수 있으며, 그리고 본 명세서에 기술된 방법들에 따른 적절한 가열 처리가 결정될 수 있다. 상기에서 언급된 바와 같이, 본 개시내용의 실시예들은, 제 1 T _zc 구배를 가진 유리로 형성된 유리 물품들에서 의도된 적용으로 유리 왜곡을 최소화시키기 위해 균일한 T _zc 를 가진 유리로 형성된 유리 물품들에서의 T _zc 구배의 형성, 이뿐 아니라 제 2 T _zc 구배로의 변화를 허용한다.

본 개시내용의 실시예들은 유리 물품에 T _zc 구배를 형성하는 방법들 및 장치를 제공한다. 본 명세서에 기술된 실시예들은 거의 최종적인 형상의 유리 물품의 형상 이후에 T _zc 구배의 통합을 제공한다. 더욱이, 거의 최종적인 형상의 유리 물품이 형성되는 유리는 균일한 조성물 및 균일한 T _zc 를 가질 수 있다. 다시 말하면, 거의 최종적인 형상의 유리 물품이 형성되는 유리는 조성물 변화들 및/또는 T _zc 구배를 포함할 필요는 없다. 상기와 같이, 보다 작은 유리 물품들이 추출될 수 있는 유리의 큰 치수 모재들이 형성될 수 있으며, 그리고 다양한 T _zc 구배들을 가진 복수의 유리 물품들이 형성될 수 있다.

본 개시내용이 제한된 수의 실시예들을 기술하였지만, 본 개시내용의 이익을 가진 기술 분야의 통상의 기술자는 다른 실시예들이 본 명세서에서 개시된 바와 같이 권리 범위로부터 벗어남 없이 고안될 수 있음을 인지할 것이다. 이에 따라서, 권리 범위는 단지 첨부된 청구항들에 의해서만 제한되어야 한다.