[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

本申请是申请日为2008年6月6日、申请号为200810098674.4、发明名称为“用于纳米压印模具的掺杂二氧化钛的石英玻璃”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及具有最小内部透射率分布和低热膨胀系数的纳米压印模具材料。

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工艺过程中使用更短波长的光源。使用ArF准分子激光（193nm）的光刻法是目前的主流。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能找到包括光波导、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），在基片上涂敷树脂材料，并把模具压到树脂膜上以将细微图形构型转移至树脂膜上。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为树脂材料。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。

对于纳米压印膜具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。

期待纳米压印光刻法可用于制造半间距为32nm或更低的半导体器件。然而，热纳米压印光刻法好象难以在高精确度下转移细微图形，因为模具的加热是靠与用于树脂材料的软化或固化相同的热，致使模具由于热膨胀而变形。

因此人们认为当把纳米压印光刻法用来制造半间距为32nm或更低的半导体器件时选择光纳米压印光刻法。在光纳米压印光刻法中，其中UV辐射是通过模具透射的，假若模具可吸收UV，模具的温度将发生变化。另外，由于光源或UV灯的热、纳米压印工艺过程中的温度变动以及其它因素，使模具经历温度的变化。在如半间距为32nm或更低的半导体器件的细微图形转移中，即使模具在纳米压印工艺过程中的轻微热膨胀都会导致定位精确度的显著下降。因此理想的是使模具材料具有对UV辐射的高透射率和耐性以及低热膨胀系数。

JP-A2006-306674公开了将在光纳米压印光刻法中使用的光源波长下具有高透射率和耐性的低热膨胀材料用作模具材料。

然而，细微图形更精确的转移，不仅要求使用在光源波长下具有高透射率和耐性的低热膨胀的材料作为模具，而且还要求控制模具在光源波长下的内部透射率分布。假若在模具的内部存在内部透射率分布，则在曝光时树脂的固化程度是变化的，使得纳米压印的性能不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用作纳米压印模具的掺杂二氧化钛的石英玻璃，其具有最小的内部透射率分布和低热膨胀。

本发明人已发现对365nm波长的UV辐射具有最高为10%的内部透射率分布的掺杂二氧化钛的石英玻璃适合作为用于可以高定位精确度转移细微图形的光纳米压印光刻法中的模具。

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，对365nm波长的UV辐射具有最高为10%的内部透射率分布。

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：对365nm波长的UV辐射至少为70%的内部透射率；5～10%重量的二氧化钛含量；最高为3%重量的二氧化钛浓度分布；最高为500ppm的氯浓度；最高为1000ppm的OH基团浓度；最高为5×10^-4的折射率分布；以及最高为30nm/cm的双折射。另外优选的是，掺杂二氧化钛的石英玻璃没有夹杂物。

掺杂二氧化钛的石英玻璃由于模具的透射率分布，使树脂在细微图形的转移操作过程中固化至不同程度的可能性为最小。因此适合用作纳米压印模具。

附图说明

图1是进行光学分析的石英玻璃基片的平面图。

具体实施方式