[發(fā)明專利]用于納米壓印模具的摻雜二氧化鈦的石英玻璃

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810098675.9
• 申請日: 2008-06-06
• 公開（公告）號: CN101333069A
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 每田繁;大塚久利
• 申請（專利權(quán)）人: 信越化學(xué)工業(yè)株式會社
• 主分類號: C03C3/06
• 分類號: C03C3/06;C03C3/078;G03F7/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 李帆

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用作納米壓印模的摻雜二氧化鈦石英玻璃，該玻璃具 有低熱膨脹系數(shù)。

背景技術(shù)

眾所周知，半導(dǎo)體技術(shù)在向集成電路更高集成化方面已作出了顯 著的進(jìn)步。這一傾向促進(jìn)了在半導(dǎo)體器件制造的光刻法方法中使用更 短波長的光源。使用ArF準(zhǔn)分子激光(193nm)的光刻法是現(xiàn)代的主流。 期待向使用極紫外光(EUV)的光刻法的轉(zhuǎn)換能進(jìn)一步集成化。作為用 于制造半間距(half-pitch)為32nm或更低的半導(dǎo)體器件的技術(shù)，不僅 光刻法，而且納米壓印光刻法也被認(rèn)為是有前途的。

期待納米壓印光刻法找到包括光波導(dǎo)、生物-芯片和光貯存介質(zhì)的 各種應(yīng)用。

納米壓印光刻法包括通過電子束光刻法和蝕刻技術(shù)置備其上具有 預(yù)定的細(xì)微圖形的模具(也可稱作壓模或模板)，在基體上涂布樹脂 材料，并把模具壓到樹脂膜上以將細(xì)微圖形構(gòu)型轉(zhuǎn)移至樹脂膜。具體 地，制造半導(dǎo)體器件是借助把模具壓到涂布在半導(dǎo)體晶片表面上的例 如硅的抗蝕膜上、以轉(zhuǎn)移細(xì)微圖形。

通常納米壓印光刻法分成光納米壓印光刻法和熱納米壓印光刻 法。光納米壓印光刻法使用可光固化的樹脂作樹脂材料。當(dāng)使模具壓 到樹脂上時，用紫外光(UV)輻射照射使樹脂固化，借此轉(zhuǎn)移細(xì)微圖 形。

另一方面，熱納米壓印光刻法使用熱塑性樹脂作樹脂材料。通過 將模具壓到通過加熱至高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度而軟化的熱塑性樹脂上轉(zhuǎn) 移細(xì)微圖形。用另一種方法，通過將模具壓到熱固性樹脂上的同時加 熱至固化溫度來轉(zhuǎn)移細(xì)微圖形。

對于納米壓印模所需要的性能包括防止模具在細(xì)微圖形轉(zhuǎn)移的過 程中破損的機(jī)械強(qiáng)度和與樹脂不反應(yīng)的化學(xué)穩(wěn)定性。

熱納米壓印光刻法必須使用加熱以便軟化熱塑性樹脂或固化熱固 性樹脂。其中使用的模具經(jīng)歷從室溫到約200℃的溫度變化，這取決 于所用樹脂的類型。當(dāng)模具是由具有熱膨脹性的材料制成時，模具的 任何變形都可帶來定位精確度的下降。因此用在熱納米壓印光刻法中 的模具理想地是由從室溫到約200℃很寬的溫度范圍內(nèi)具有最低熱膨 脹的材料制成。

在光納米壓印光刻法中，模具不經(jīng)歷在熱納米壓印光刻法中發(fā)生 的溫度變化。因此僅室溫附近的熱膨脹是關(guān)心的。然而，因為期待照 相納米壓印光刻法能用于具有32nm或更小的細(xì)微特征尺寸的半導(dǎo)體 裝置的制造，因此需要更嚴(yán)格的定位精確度。為了能一次大面積轉(zhuǎn)移， 這是光納米壓印光刻法的優(yōu)點之一，模具必須由具有均勻的熱膨脹性 和在室溫附近低熱膨脹性的材料制成。

JP-A?2006-306674公開了使用低熱膨脹材料作為光納米壓印光刻 法中的模具材料。然而，細(xì)微圖形的更精確轉(zhuǎn)移，需要控制模具范圍 內(nèi)的線性熱膨脹系數(shù)的分布。另外，熱納米壓印光刻法需要在較寬的 溫度范圍內(nèi)具有低熱膨脹的模具材料。

發(fā)明的公開

本發(fā)明的目的在于提供一種在納米壓印光刻法中用作模具的摻雜 二氧化鈦的石英玻璃，它在細(xì)微尺寸圖形轉(zhuǎn)移的過程中當(dāng)溫度變化時 經(jīng)受最低程度的變形。

本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)在0℃和250℃之間具有-300～300ppb/℃范圍內(nèi) 的線性熱膨脹系數(shù)的摻雜二氧化鈦的石英玻璃適合作為用于納米壓印 光刻法中能轉(zhuǎn)移細(xì)微尺寸圖形的模具，因為玻璃模具在圖形轉(zhuǎn)移過程 中溫度發(fā)生變化時經(jīng)受最低程度的變形并且當(dāng)玻璃在25℃下具有最 高為100ppb/℃的CTE分布時，在光和熱納米壓印光刻法兩種工藝中 以高定位精確度轉(zhuǎn)移細(xì)微圖形成為可能。

具體地，本發(fā)明提供用作納米壓印模具的摻雜二氧化鈦的石英玻 璃，其在0℃和250℃之間具有-300～300ppb/℃的范圍內(nèi)的線性熱膨 脹系數(shù)(CTE)和在25℃下最高為100ppb/℃的CTE分布。

在優(yōu)選實施方案中，摻雜二氧化鈦的石英玻璃滿足下列參數(shù)中的 至少一種：以5～12％重量的二氧化鈦濃度；最高為3％重量的二氧化鈦 濃度分布；最高為1200℃的假想溫度(fictive?temperature)；最 高為500ppm的氯濃度；和最高為1000ppm的OH基團(tuán)濃度。另外優(yōu)選 的是，攙雜二氧化鈦的石英玻璃無夾雜物和/或含氟。

摻雜二氧化鈦的石英玻璃防止模具在細(xì)微尺寸圖形轉(zhuǎn)移過程中溫 度發(fā)生變化時顯著的變形。它使得通過納米壓印光刻法以高定位精確 度轉(zhuǎn)移細(xì)微圖形成為可能。

附圖的簡要說明

圖1是石英玻璃錠的一個表面的平面圖，表明一組進(jìn)行CTE測量 的樣品。