[发明专利]用于纳米压印模具的掺杂二氧化钛的石英玻璃

说明书

技术领域

本发明涉及用作纳米压印模的掺杂二氧化钛石英玻璃，该玻璃具 有低热膨胀系数。

背景技术

众所周知，半导体技术在向集成电路更高集成化方面已作出了显 著的进步。这一倾向促进了在半导体器件制造的光刻法方法中使用更 短波长的光源。使用ArF准分子激光(193nm)的光刻法是现代的主流。 期待向使用极紫外光(EUV)的光刻法的转换能进一步集成化。作为用 于制造半间距(half-pitch)为32nm或更低的半导体器件的技术，不仅 光刻法，而且纳米压印光刻法也被认为是有前途的。

期待纳米压印光刻法找到包括光波导、生物-芯片和光贮存介质的 各种应用。

纳米压印光刻法包括通过电子束光刻法和蚀刻技术置备其上具有 预定的细微图形的模具(也可称作压模或模板)，在基体上涂布树脂 材料，并把模具压到树脂膜上以将细微图形构型转移至树脂膜。具体 地，制造半导体器件是借助把模具压到涂布在半导体晶片表面上的例 如硅的抗蚀膜上、以转移细微图形。

通常纳米压印光刻法分成光纳米压印光刻法和热纳米压印光刻 法。光纳米压印光刻法使用可光固化的树脂作树脂材料。当使模具压 到树脂上时，用紫外光(UV)辐射照射使树脂固化，借此转移细微图 形。

另一方面，热纳米压印光刻法使用热塑性树脂作树脂材料。通过 将模具压到通过加热至高于玻璃化转变温度而软化的热塑性树脂上转 移细微图形。用另一种方法，通过将模具压到热固性树脂上的同时加 热至固化温度来转移细微图形。

对于纳米压印模所需要的性能包括防止模具在细微图形转移的过 程中破损的机械强度和与树脂不反应的化学稳定性。

热纳米压印光刻法必须使用加热以便软化热塑性树脂或固化热固 性树脂。其中使用的模具经历从室温到约200℃的温度变化，这取决 于所用树脂的类型。当模具是由具有热膨胀性的材料制成时，模具的 任何变形都可带来定位精确度的下降。因此用在热纳米压印光刻法中 的模具理想地是由从室温到约200℃很宽的温度范围内具有最低热膨 胀的材料制成。

在光纳米压印光刻法中，模具不经历在热纳米压印光刻法中发生 的温度变化。因此仅室温附近的热膨胀是关心的。然而，因为期待照 相纳米压印光刻法能用于具有32nm或更小的细微特征尺寸的半导体 装置的制造，因此需要更严格的定位精确度。为了能一次大面积转移， 这是光纳米压印光刻法的优点之一，模具必须由具有均匀的热膨胀性 和在室温附近低热膨胀性的材料制成。

JP-A 2006-306674公开了使用低热膨胀材料作为光纳米压印光刻 法中的模具材料。然而，细微图形的更精确转移，需要控制模具范围 内的线性热膨胀系数的分布。另外，热纳米压印光刻法需要在较宽的 温度范围内具有低热膨胀的模具材料。

发明的公开

本发明的目的在于提供一种在纳米压印光刻法中用作模具的掺杂 二氧化钛的石英玻璃，它在细微尺寸图形转移的过程中当温度变化时 经受最低程度的变形。

本发明人已发现在0℃和250℃之间具有-300～300ppb/℃范围内 的线性热膨胀系数的掺杂二氧化钛的石英玻璃适合作为用于纳米压印 光刻法中能转移细微尺寸图形的模具，因为玻璃模具在图形转移过程 中温度发生变化时经受最低程度的变形并且当玻璃在25℃下具有最 高为100ppb/℃的CTE分布时，在光和热纳米压印光刻法两种工艺中 以高定位精确度转移细微图形成为可能。

具体地，本发明提供用作纳米压印模具的掺杂二氧化钛的石英玻 璃，其在0℃和250℃之间具有-300～300ppb/℃的范围内的线性热膨 胀系数(CTE)和在25℃下最高为100ppb/℃的CTE分布。

在优选实施方案中，掺杂二氧化钛的石英玻璃满足下列参数中的 至少一种：以5～12％重量的二氧化钛浓度；最高为3％重量的二氧化钛 浓度分布；最高为1200℃的假想温度(fictive temperature)；最 高为500ppm的氯浓度；和最高为1000ppm的OH基团浓度。另外优选 的是，搀杂二氧化钛的石英玻璃无夹杂物和/或含氟。

掺杂二氧化钛的石英玻璃防止模具在细微尺寸图形转移过程中温 度发生变化时显著的变形。它使得通过纳米压印光刻法以高定位精确 度转移细微图形成为可能。

附图的简要说明

图1是石英玻璃锭的一个表面的平面图，表明一组进行CTE测量 的样品。