新型URE-2000S型紫外单、双面深度光刻机研制

重点介绍新近开发的用于单、双面深度曝光的URE-2000S新型紫外光刻设备的技术背景、工作原理、结构组成、技术措施以及总体性能。该设备采用了国内首创的CCD图像底面对准技术、单曝光头实现双面对准曝光,具有双面套刻对准精度高、操作简单、工作高效等优点。实验表明,该设备总体性能处于国产双面光刻的先进水平,接近国外同类产品水平。     

双面光刻技术

普通的光刻技术是在硅片的一面利用光刻胶的保护作用,对SiO_2进行选择性化学腐蚀,从而在SiO_2层上得到与光刻掩模版相应的图形.双面光刻技术则是在硅片的上下两面同时刻蚀对准的图形,我厂在将单面光刻机改装成双面光刻机上已做出样片,并能投入小批量的     

一种应用于双面光刻机中的楔形误差补偿技术

楔形误差补偿技术是双面光刻机中的关键技术之一,它使基片表面和掩模电路图形表面形成2个平行平面,提供给对准工作台进行对准操作。对涉及该技术的气浮轴承设计、小孔截流技术、材料的选择、加工及处理等作了详细的论述。     

石英音叉微细加工若干问题探讨

采用基于半导体工艺的光刻、化学腐蚀等微细加工方法在石英晶体基片上批量制作石英音叉。化学腐蚀石英音叉时，叉指的一个侧面中央有棱角，腐蚀速率先慢后快有利于棱角的消除，但去掉棱角的主要方法是增加腐蚀时问；实验探索了能够耐受长时问腐蚀液浸泡的Cr／Au掩模的制作方法和工艺，成功地腐蚀出石英音叉样品；选用黑白反相的十字套准标记进行石英音叉图形的双面光刻套准可以减小人为对准误差，腐蚀出的双面音叉图形的套准精度可小于3μm。石英晶体结构的三角对称性和Cr／Au掩模的耐腐蚀性是限制微细加工制作石英音叉达到理想形状的关键。     

玻璃基片双面光刻对准工艺流程的研究

介绍了双面光刻对准原理及技术新发展,表明了不变焦对准的技术优势.针对玻璃基片设计了十字加方框的对准图样,经重新调焦,利用基片透明属性透过基片标记观测掩模标记实现对准,不再采用静态存储的掩模数字图像作为精对准基准,规避了可能由物镜侧移带来的对准误差.最后提供了几种常用的对准标记图样,并为了加工操作的便利引入了辅助搜索线.     

DSP实现双面光刻底面对准系统中的图像采集与处理

在简述双面光刻对准系统原理的基础上,着重论述了如何利用DSP进行图像采集与处理,以实现底面曝光的高精度对准。     

双转子平面微电机定子制作工艺研究

为减小平面微电机轴向尺寸，解决轴向单边拉力问题，制作了双转子平面微电机。定子采用平面结构，双面各呈辐射状均布平面线圈，正、反面相对应的线圈由穿过基底的引线相连。采用以准许LIGA技术为基础的制作方法。在双面线圈定子制作工艺中，通过设计适当的工艺步骤，并控制甩胶、前烘与曝光条件，在已腐蚀出引线通孔的衬底上完成双面光刻并电铸孔引线的工艺过程。定子直径为23mm，孔引线边长500μm，深约400μm，线圈线宽100μm，高度35μm。装配后的电机测试结果表明电机运行平稳，力矩波动小。     

双面光刻机运动控制系统设计分析

针对双面光刻机运动控制需求,提出模块化的设计方案,重点分析了对准工作台PID 调节方法,实现了高动态响应、高精度运动控制。     

用于力敏传感器研制的简易双面光刻装置

利用原有的单面光刻设备，附加简单的真空吸会光刻附件，可以对图形尺寸较大的硅杯式力敏传感器进行双面光刻，实验表明利用这一装置研制的4×4触觉传感阵列，光刻精度满足要求。     

全自对准槽栅IGBT设计

本文设计了一种全自对准的楷栅IGBT(绝缘栅双极晶体管)结构，其工艺简单，全套工艺只有两块光刻版，且两次光刻之间没有套刻关系，避免了套刻误差，提高了工艺成品率。同时，降低了制版费用和制造成本。我们设计了一种独特的IGBT多重沟道短路结构，有效地防止器件闩锁。用氧化层硬掩模和先进的硅化物工艺实现全自对准的多晶硅反刻和金属连接，可使元胞尺寸缩小到2μm甚至更小；增加了IGBT芯片单位面积的元胞密度和沟道宽度，提高了电流。用砷(As)掺杂代替磷(P)，可有效提高源区表面浓度，实现浅结工艺。     

标记非对称变形导致的对准误差修正方法及其在套刻测量中的应用

硅片对准标记经过光刻工艺后产生的非对称变形会导致对准测量误差,目前普遍采用工艺验证的方法修正此对准测量误差,但该方法存在一定的工艺适应性问题。针对该对准测量误差,提出了一种新的修正方法,即利用非对称变形对准标记在不同照明波长和偏振态情况下的对准位置差异,修正对准标记非对称变形导致的对准误差,提高了对准的工艺适应性。并将该方法拓展应用于套刻测量误差修正,提高了套刻测量的工艺适应性。     

基于改进Gerchberg-Saxton算法的全息双面光刻方法

针对目前双面微器件加工方法步骤繁琐、效率低的问题，提出基于改进Gerchberg-Saxton(GS)算法的全息双面光刻方法，使用单个光源在玻璃基底的上下表面同时曝光，进行双面图形的制作。该方法通过计算不同轴向位置图案对应的组合全息图，并将其加载到空间光调制器（LCOS-SLM）上，对入射光场进行调制，从而在目标空间内实现双面图形重现。采用改进GS算法对距离焦面2 mm处的图案A与距离焦面4.06 mm处的图案B进行全息图计算与仿真重建。搭建实验装置，对3 mm厚透明石英玻璃基底的上下表面同时曝光，且对光场生成过程中的散斑、杂散光及串扰问题做出分析并提出解决方案，最终实现60μm线宽双层图案曝光，验证了所提方法进行双面光刻的可行性。所提方法使用单张全息图和单个光源，通过单次曝光即可在目标体积内生成多层任意图形，极大地简化了双面图形制作的步骤。     

基于双掩模光刻机的真空复印机构与工艺研究

介绍了双面光刻机的类型、工作原理及特点,研究分析了双掩模光刻机的曝光方式,提出了一种通过改进曝光模式、提高双掩模光刻机曝光分辨率及基片曝光线条均匀性的方法,并通过生产线工艺验证及数据分析,得出通过该工艺曝光模式,满足生产线实际工艺要求。     

一种提高无掩膜光刻机图形质量的方法

针对无掩膜光刻技术在进行大面积图形曝光时会出现曝光质量差,精度低,程序繁等问题,该文提出了一种改善无掩膜光刻机图形质量的方法。通过设置“L”型定位标记将图形尺寸进行精确定位,再通过单场图像格式重命名系统,解决大面积图形切割过程中的乱序问题,最后提出了一种寻找最佳曝光位置的方法,以提高单场图形的曝光质量。该文提出了一种减小大面积图形拼接误差的方法,以提高整体图形的拼接质量;同时还提出了一种二次光刻的对准方法及对准误差校正方法,该方法与已有的套刻方法有区别。通过实验进行验证和分析,结果表明,该方法能有效地提高大面积图形的曝光质量,x、y方向的拼接误差距离均缩小到1 μm内,对准误差精度达到±0.3 μm。该研究为后续的光刻工艺及湿法腐蚀工艺奠定了理论基础。     

几种双面对准原理的分析与比较

根据国内外双面对准曝光机中双面对准曝光技术及工艺的发展 ,系统地对目前国内外典型的几种双面对准原理进行了比较与分析。     

一种双天线辅助的两段连续式对准以及误差分析

针对低精度微惯性测量单元/全球导航卫星系统 (IMU/GNSS)松组合导航系统中初始方位难以精确得到和行进间航向容易发散的问题,该文设计了一种双天线辅助的两段连续式对准方法。首先分析了初始方位误差对航向精度的影响;其次,由于GNSS测向系统精度高、无姿态漂移误差的特点,基于双天线基线矢量推导了一种最小二乘算法的测姿模型,进行初始对准;最后针对行进间对准,研究扩展了基于航向差值的1维量测以抑制航向发散。设计试验探讨了双天线基线矢量对初始对准与行进间航向精度的影响,改进方法可以使得初始方位误差优于0.7°,行进间航向能够更准确地被跟踪。针对目标的初始对准与行进间对准,双天线可提供辅助信息,其效果优于单天线IMU/GNSS的组合,且方法计算量适中。     

一种双天线辅助的两段连续式对准以及误差分析

针对低精度微惯性测量单元/全球导航卫星系统(IMU/GNSS)松组合导航系统中初始方位难以精确得到和行进间航向容易发散的问题,该文设计了一种双天线辅助的两段连续式对准方法.首先分析了初始方位误差对航向精度的影响;其次,由于GNSS测向系统精度高、无姿态漂移误差的特点,基于双天线基线矢量推导了一种最小二乘算法的测姿模型,进行初始对准;最后针对行进间对准,研究扩展了基于航向差值的1维量测以抑制航向发散.设计试验探讨了双天线基线矢量对初始对准与行进间航向精度的影响,改进方法可以使得初始方位误差优于0.7°,行进间航向能够更准确地被跟踪.针对目标的初始对准与行进间对准,双天线可提供辅助信息,其效果优于单天线IMU/GNSS的组合,且方法计算量适中.     

一种新型接触式双面对版曝光机

本文介绍一种新型双面对版曝光机。该机由传统的单面曝光机改装而成，结构简单，工作原理新颖，操作简便，能方便地在任意中间工序实现晶片定向和双面图形对准曝光。双面图形对准偏差可控制在±１０μｍ以内。本文并分析比较了各种双面对版曝光设备和技术特点。     

一种850nm单片集成光接收机前端

采用0.5μm GaAs PHEMT工艺和台面光刻互连工艺研制了一种850nm光接收机前端单片电路,包括金属-半导体-金属光探测器和跨阻前置放大器。探测器光敏面积约2000μm2,电容小于0.15pF,4V偏压下的暗电流小于14nA。跨阻前置放大器-3dB带宽接近10GHz,跨阻增益约43dBΩ。光接收机前端在输入2.5Gb/s非归零伪随机二进制序列调制的850nm光信号下得到较为清晰的输出眼图。     

槽栅IGBT 硅化物自对准技术研究

本文设计了一种全自对准的槽栅IGBT（绝缘栅双极晶体管）结构，其工艺简单，全套工艺只有两张光刻版，是现有IGBT工艺中最少的，而且现金闪光刻之间没有套刻关系，避免了套刻误差，提高了工艺成品率。同时，降低了制版费用和制造成本。设计了一种独特的IGBT多重沟道短路结构，有效的防止闩锁。用氧化层硬掩膜和先进的硅化物工艺实现金属接触全自对准，可使元包尺寸减小到2μm甚至更小，增加了IGBT芯片单位面积的元包密度和沟道宽度，提高了电流，使器件导通电阻低于0.23mΩ/cm^2。用砷（As）掺杂代替磷（P），可有效提高源区表面浓度，实现浅结工艺。