肖啸[1]2003年在《厚层抗蚀剂成像特性研究》文中研究表明从二十世纪九十年代以来，微电子机械系统(MEMS)发展迅速，促进了其加工方法的不断完善和进步。近年来，作为制作优质大高宽比微结构的厚层抗蚀剂光刻术以其工艺简单、制作成本低等优点受到国际上广泛重视。随着MEMS的迅速发展，其结构愈来愈复杂，高深宽比的新型MEMS结构需要被设计和加工，迫切需要对厚胶光刻过程的模拟。但目前关于厚层抗蚀剂光刻方面的研究，主要局限于实验工艺的改进上，对其图形传递机理的研究做得很少，现有的曝光、显影模型均未考虑厚层抗蚀剂光刻成像的一些特殊属性，一定程度上制约了厚胶光刻术的深入发展和应用。本论文以抗蚀剂的曝光显影理论为基础，深入开展了厚层抗蚀剂的成像特性的研究，可为厚胶光刻实验提供指导依据。 在论文中，基于抗蚀剂的光化学和反应动力学理论，重点研究了一些非线性因素对厚层抗蚀剂光刻带来的影响。针对厚层抗蚀剂在曝光过程中折射率发生了变化以及曝光参数随抗蚀剂厚度变化的特点，改进了原有的曝光模型；针对厚层抗蚀剂显影参数随抗蚀剂厚度变化的特点以及在显影过程中出现的表面抑制效应现象，改进了原有的显影模型。建立了适用于厚层抗蚀剂光刻的成像新模型。 同时，在论文中还深入讨论了抗蚀剂折射率变化对光场计算带来的误差；模拟了后烘过程对驻波效应的改善作用，论证了采用适当的后烘工艺改善抗蚀剂光刻质量的作用；分析了驻波效应对厚层抗蚀剂显影轮廓的影响，提出了一个可以忽略驻波效应影响的抗蚀剂厚度条件值；最后还模拟和分析了厚层抗蚀剂显影轮廓特点并给出了实验结果。
刘世杰[2]2004年在《厚胶光刻技术研究》文中研究表明近年来，微机电系统(MEMS)的迅猛发展和广泛的应用推动了微细加工技术的不断改进和提高，厚层抗蚀剂光刻技术继承了IC加工技术的优点，工艺简单，成本低廉，而且可以直接制作微系统中的一些受力元件，因此该技术受到愈来愈广泛的重视和应用。 厚层抗蚀剂光刻是一种制作深浮雕结构的技术，所用的抗蚀剂厚度为2微米到上百个微米。在这种技术中，其实验工艺与传统的薄胶光刻工艺有所区别，影响厚胶光刻成像的因素也较为复杂。随着MEMS的应用发展，高深宽比、结构愈来愈复杂的新型MEMS需要被设计和加工，厚胶光刻过程的模拟成为降低MEMS研制成本和加快研制速度的必需手段。然而，已有的薄胶光刻模拟软件较少考虑到厚胶光刻的特殊性，导致厚胶成像模拟结果与实验结果相符得不很好。因此从理论上建立适于厚抗蚀剂光刻过程模拟新的理论模型对于研究厚胶光刻图形传递机理，发展厚胶光刻术有重要的意义。 光在胶内的衍射或散射是影响厚胶光刻质量的一个重要原因。本文基于基尔霍夫标量衍射理论和衍射角谱理论，建立了可较为真实地描述接触式＼接近式光刻中厚胶光场分布的有效方法，分析了掩膜的线宽、掩膜到抗蚀剂表面的距离以及抗蚀剂的厚度对光场分布的影响；曝光过程抗蚀剂内所形成的潜像是影响最终光刻图形质量的关键，如何确定曝光后厚层光致抗蚀剂内的PAC浓度，建立适合计算分析厚胶潜像的物理模型十分重要。基于抗蚀剂的光化学反应动力学理论，我们深入研究了曝光过程中的非线性因素(包括工艺及其稳定性)对厚胶光刻成像的影响。针对厚层抗蚀剂在曝光过程中介质折射率发生变化及曝光参数随抗蚀剂厚度变化的特点，考虑厚胶内光的衍射或散射，扩展了DILL模型曝光参数定义范围，提出适合于厚胶曝光过程模拟的增强DILL曝光模型；并开展了厚抗蚀剂曝光参数测量实验，用统计理论中的趋势面分析方法归纳演绎了曝光参数随抗蚀剂厚度和工艺条件的变化规律；最后，根据新的厚胶曝光模型和琳CK显影模型编制了厚胶光刻模拟软件，分析了抗蚀剂曝光后光刻图形的潜像分布，及厚抗蚀剂光刻图形的一些特点，为厚胶光刻实验研究提供指导性依据。关键词:厚层光致抗蚀剂，光刻，曝光，非线性，统计方法，模拟
段茜, 姚欣, 陈铭勇, 马延琴, 刘世杰[3]2006年在《用改进曝光模型模拟厚胶显影轮廓》文中指出考虑厚胶曝光过程中非线性因素的影响及其显影特点,用一套随抗蚀剂厚度发生变化的曝光参数改进的Dill曝光模型,仿真厚层抗蚀剂光刻过程,并比较新曝光模型与原有Dill模型模拟的结果差异。模拟显示,用新曝光模型获得的厚抗蚀剂显影轮廓与实验结果吻合较好;并对厚胶光刻成像机理进行了讨论。通过分析正性厚层抗蚀剂AZ4562的显影轮廓,给出其显影线宽及边墙陡度随显影时间的变化规律,提出应以获得最大边墙陡度作为优化显影时间的思想。对厚度5μm和15μm的抗蚀剂,经计算,可获得良好的抗蚀剂浮雕轮廓的优化显影时间分别为98s和208s。
刘驰[4]2005年在《DMD用于数字光刻成像研究》文中提出信息时代对器件的微型化、轻量化、集成化的迫切需求,极大地推动了微细加工技术的发展,以微光学、微电子、微机械为基础的MEMS和MOEMS技术已在航空航天、光纤通信、光互联、光计算等高科技诸多领域展现出十分广阔的应用前景,将对本世纪的军事、工业生产、以及人们的生活产生深远影响。源于VLSI的平面光刻工艺用于制作微光学、MEMS、MOEMS器件的叁维连续面型受到很大的局限。本文研究一种可制作微光学元件的DMD数字掩模光刻技术,应用数字化DMD显示器件建立数字光刻实验装置。根据DMD的周期结构的特点并考虑实际光刻系统的结构,建立一个可描述数字光刻成像过程的特殊的部分相干成像模型,并开展了数字灰度光刻制作微光学元件的实验研究。 论文中,分析研究DMD灰阶的产生方式。根据建立的基于DMD部分相干成像模型,对DMD单个微镜点成像,采用相干成像处理,对DMD阵列面成像采用非相干像强度迭加处理,并以数字光刻微透镜为例,进行计算模拟和分析。最后研究用数字光刻和生化酶化学湿法刻蚀卤化银明胶制作连续浮雕微光学元件工艺,实验制作了有较好面型的微透镜阵列。 DMD数字掩模光刻技术具有不需要常规掩模,方便曝光图形曝光量分布实时校正和不需要昂贵设备以及制作周期短等优点,为批量制作微光学元件提供了一条有效的新途径,对促进高性能的微电子、微光机电系统加工技术的发展有重要意义。
刘韧[5]2010年在《基于UV-LIGA光刻技术的曝光及后烘过程仿真研究》文中研究表明近年来,随着MEMS研究及其应用的快速发展,微细加工技术作为其中的一个重要组成部分,获得了长足的进步。UV-LIGA技术是现代微细加工中的热门技术之一,与使用X射线的LIGA技术相比,其光刻工艺中采用传统紫外光源,故其有着工艺简单,成本低廉的优势,可以进行大规模成批量的生产,因此受到广泛的关注和研究。光刻技术作为UV-LIGA中的关键一环,对其进行理论仿真研究一直都是热点。随着具有复杂高深宽比结构的MEMS器件获得越来越多的需求,采用计算机模拟的方法对光刻工艺仿真,可以降低研制成本,缩短研制周期,并对于提高微机电产品质量、指导实际加工过程等方面都有着极其重要的意义。UV-LIGA工艺主要采用接近式光刻,接近式曝光和后烘过程作为接近式光刻中的两个重要组成部分,首先应当考虑。曝光过程的研究主要集中对胶表面曝光图形和胶体深层曝光图形的预测两个方面。后烘过程则主要是对曝光过程的延续,也是胶体发生实质改变的一个重要步骤。而SU-8负性化学放大胶由于其优秀的性质也获得了微细加工领域的广泛关注,是UV-LIGA技术中主要使用的一种胶体。本文就SU-8胶接近式光刻曝光工艺中的曝光和后烘机理展开研究,以期获得能够完整地反映UV-LIGA工艺中SU-8曝光后烘过程的理论模型。不论是曝光过程还是后烘过程,无法用单一的学科理论进行解释,需要交叉学科知识的支持,这正是MEMS领域研究的特点之一。本文以国家自然科学基金(NO.60473133)“基于准LIGA技术的MEMS制造误差修正方法计算机仿真研究”为基础而展开研究,对接近式紫外光刻工艺的曝光及后烘过程中涉及的理论进行深入研究,克服了光刻技术中交叉学科应用带来的难点,对曝光及后烘工艺实质进行深层分析,提出了能充分反映工艺过程的理论模型。对于胶表面曝光,本文以纯光学标量衍射理论为基础,结合课题组的研究,提出用模拟退火算法结合波前分割法对光场影响最大掩模范围进行灰阶编码掩模矫正。通过在一定范围内对二元灰阶编码掩模的面元网格进行局部搜索优化,最终得到光学临近矫正后的掩模编码及其矫正光场。此外,在深度曝光过程仿真方面,以Dill曝光模型为代表的光化学曝光模型更能反映其主要实质。本文以Dill经典曝光模型为基础,对该模型在时间轴和深度轴方向进行扩展,形成了更为完整的曝光仿真理论。在时间轴模型的扩展方面,分析了SU-8光刻胶的组成及其曝光交联化学反应过程,建立了适合于SU-8胶的光交联反应动力学模型。而在深度轴上,以复折射率扩展下的基尔霍夫衍射公式为基础,利用光束传播法的思想分阶段计算某曝光时刻下胶体内部的光场分布。本文在深度轴上建立的光学模型解决了接近式光刻中光束传播路线上折射率跳变问题,且对标量衍射理论在微不均匀介质的应用上进行扩展。最后,通过复折射率分布作为纽带,将两个轴上的模型耦合起来,形成了能够反映SU-8曝光实质的新型光化学曝光模型。在后烘仿真方面,本文从SU-8后烘反应过程中的光聚合反应入手,分析了SU-8后烘过程中的主要机理,并以Ferguson后烘反应动力学模型为基础,并加入光致酸的扩散模型,形成新的后烘反应-扩散模型。本文着重介绍了Vrentas-Duda渗透剂-高分子聚合物体系自由体积扩散理论,通过对Vrentas-Duda扩散系数公式按SU-8后烘扩散过程的需要进行简化,结合Ferguson后烘反应动力学模型,最终形成了可以描述SU-8后烘过程中光致酸-环氧交联链扩散体系的后烘反应-第二类扩散模型。实验结果表明,本文建立的曝光后烘耦合模型可以一定程度上反映加工图形轮廓,是完整而有效的微细加工过程模拟理论。
唐雄贵[6]2006年在《厚胶光学光刻技术研究》文中研究指明厚胶光学光刻具有工艺相对简单、与现有IC工艺流程兼容性好、制作成本低等优点，是用来制作大深度微光学、微机械、微流道结构元件的一种很重要的方法和手段，具有广阔的应用前景，因而是微细加工技术研究中十分活跃的领域。厚胶光刻是一个多参量的动态变化过程，多种非线性畸变因素的存在，使得对其理论和实验的研究，与薄胶相比要复杂得多。本论文针对国内外厚层光学光刻研究现状，以研究制作高质量大深度微结构元件的相关理论和技术为目标，以厚胶光刻过程的物理、化学机理为基础，从理论到实验工艺进行了较深入的研究。 首先，针对厚胶光刻的特点，基于角谱理论，对抗蚀剂进行分层处理，建立了衍射光场在厚层光刻胶中传输的标量模型。考虑到各分层频率间隔的变化和计算量的要求，提出了快速傅立叶的改进算法。对于光刻图形线宽较小、深宽比较大情形，由于横向上的折射率非均匀分布对光场分布影响不可忽略，利用傅立叶模方法，建立了描述厚层光刻胶内衍射光场形成过程的矢量模型。厚层光刻胶内衍射光场传输的物理模型的建立为准确、快速、有效的模拟厚层光刻胶光刻全过程打下了基础。 然后，编写了模拟厚胶光刻全过程的模拟计算软件，该软件包可以对光刻胶内部衍射光场、光敏化合物空间分布、光刻胶显影轮廓进行二维以及叁维模拟，这不仅有利于深入理解厚胶光刻过程机理，而且为光刻过程工艺的优化提供了重要工具。在此基础上，模拟分析了曝光波长、空隙距离及光刻胶吸收系数对光刻胶面形质量的影响。 接着，以AZ P4620光刻胶为研究对象，理论分析了曝光光强对反应速率的
佚名[7]2006年在《半导体技术》文中研究指明O471.12006010424分子束外延生长的(GaAs1-xSbx/InyGa1-yAs)/GaAs量子阱光致发光谱研究/徐晓华,牛智川,倪海桥,徐应强,张纬,贺正宏,韩勤,吴荣汉,江德生(中国科学院半导体研究所超晶格与微结构国家重点实验室)//物理
秦江[8]2006年在《SU-8胶紫外光刻理论与实验研究》文中指出随着微机电系统的迅速发展，基于SU-8胶的UV-LIGA技术得到更加广泛的应用。本课题研究了SU-8胶紫外光刻理论和工艺实验，并对SU-8胶微结构的尺寸及其公差进行了定量研究。 通过对硅模具工艺、背板生长工艺和无背板生长工艺叁种工艺路线进行比较分析，我们认为无背板生长工艺较其他两种工艺路线更适合于微流控芯片热压模具制作的需要。无背板生长法是利用SU-8光刻胶，通过低成本的UV-LIGA技术，直接在金属基板上电铸镍图形来实现的。在整个无背板生长工艺中，SU-8胶紫外光刻工艺作为微电铸的前序工艺，其工艺参数的优化和光刻精度直接影响微电铸模具的质量和精度。本文首先分析了各工艺参数的影响因素，然后通过实验和仿真分析确定各工艺参数的最优化结果，最终建立了SU-8胶紫外光刻的标准工艺流程。在该标准工艺流程的基础上，通过后序工艺微电铸已成功制作出高质量的微热压模具和微注塑模具。 本文根据菲涅耳衍射理论建立了紫外曝光模型和尺寸公差模型。用MATLAB软件对SU-8微结构的尺寸及其公差进行数值模拟，针对数值模拟结果进行了SU-8胶紫外光刻的实验研究。数值模拟结果与实验结果进行比较，变化趋势基本一致。因此，可以用本文的模型来预测SU-8微结构的尺寸及其公差。在紫外曝光模型的基础上，本文根据溶胀原理建立了显影模型，分析了SU-8胶在显影过程中的溶胀趋势。最后总结了紫外曝光模型和显影模型对实验的指导作用。 紫外曝光模型对实验的指导作用： (1) 模拟结果表明微通道的顶部线宽小于掩模的特征线宽。在设计掩模时，掩模的特征线宽要略大于所需要微通道的线宽。 (2) 根据SU-8胶的厚度确定曝光剂量的大小。 (3) 间隙量对线宽变化影响较大，因此在工艺过程中尽可能让SU-8胶的表面平整，减小间隙量。 (4) 预测微通道横截面的形状，根据数值模拟结果，优化工艺参数，使微通道的侧壁更加陡直。 显影模型对实验的指导作用： 定量地分析SU-8胶微结构在显影过程中因为溶胀而发生的尺寸变化，预测SU-8胶在显影过程中的溶胀趋势。
参考文献：
[1]. 厚层抗蚀剂成像特性研究[D]. 肖啸. 四川大学. 2003
[2]. 厚胶光刻技术研究[D]. 刘世杰. 四川大学. 2004
[3]. 用改进曝光模型模拟厚胶显影轮廓[J]. 段茜, 姚欣, 陈铭勇, 马延琴, 刘世杰. 光电工程. 2006
[4]. DMD用于数字光刻成像研究[D]. 刘驰. 四川大学. 2005
[5]. 基于UV-LIGA光刻技术的曝光及后烘过程仿真研究[D]. 刘韧. 中国科学技术大学. 2010
[6]. 厚胶光学光刻技术研究[D]. 唐雄贵. 四川大学. 2006
[7]. 半导体技术[J]. 佚名. 中国无线电电子学文摘. 2006
[8]. SU-8胶紫外光刻理论与实验研究[D]. 秦江. 大连理工大学. 2006