烘焙工艺条件对厚胶光刻面形的影响

采用厚层正性光刻胶AZ P4620进行光刻实验,考察了在前烘和坚膜阶段不同的工艺参数条件下的光刻胶浮雕面形的变化.实验表明,完全显影后光刻胶的浮雕面形受前烘工艺参数的影响很小,但其显影速率有一定差别;当坚膜烘焙后,不同前烘条件下的浮雕面形差别较大;当前烘条件相同时,坚膜参数的变化对光刻胶的浮雕面形影响较大.由此得出,在前烘阶段应采取较高温度、较短时间的烘焙,而在坚膜阶段应采取较低温度、较长时间的烘焙,这样可提高厚胶光刻面形的质量.     

光刻胶在二元光学元件制作工艺中的行为研究

采用大规模集成电路的多次掩模光刻和刻蚀技术制作二元光学元件阵列是较为传统和实用的制作方法,其工艺过程主要包括:利用光刻技术将设计的掩模版图形转印到有光刻胶的衬底表面;利用刻蚀技术将光刻胶的图形转移到衬底表面,形成所需的表面浮雕结构.在工艺中,光刻胶的行为和特性对衬底的最终图形有着极为重要的作用.光刻和刻蚀两道工序都要求实际图形与掩模版的图形达到很高的一致性,这样才能实现元件被高保真地制作到衬底上.在整个工艺过程中,由于不同光刻胶在甩胶、前烘、曝光、显影、坚膜、刻蚀或腐蚀等工艺中表现不同的行为特性:附着性、均匀性、边缘效应、分辨率、感光度、高温形变、耐刻蚀性等等,使得所制作的器件性能有较大的区别.本文详细研究了不同光刻胶在不同工艺过程中的行为.在二元光学元件的制作中,通过选用不同的光刻胶:在第一次光刻刻蚀台阶较深时,选择粘度系数较大,高感光度,耐刻蚀的厚胶;在套刻中,刻蚀台阶较浅时,选用高分辨率、高陡直度、耐高温的薄胶,最终制作出了性能良好的二元光学元件.(OD2)     

干湿结合法在CdZnTe衬底上制备折射型红外微透镜的研究

针对现有微透镜加工方法难以在红外探测器衬底材料CdZnTe上实现大孔径、深浮雕微透镜制备,提出了一种利用ICP-RIE干法刻蚀结合化学湿法腐蚀制备折射微透镜的方法,通过采用多次光刻套刻后分别对CdZnTe材料进行高刻蚀速率、低损伤的ICP-RIE刻蚀,制备出具有深浮雕结构的微透镜雏形,最后采用溴-乙醇溶液腐蚀成形,成功在CdZnTe衬底上制备了深度达60μm的连续深浮雕结构的微透镜线列,并对该微透镜的面形轮廓和光学性能进行了测试分析,在红外探测器的微光学元件领域有着巨大的应用前景。     

感应耦合等离子体干法刻蚀中光刻胶掩模的异常性

利用光刻胶作刻蚀掩模对半导体样品进行感应耦合等离子体干法刻蚀时发现光刻胶掩模在刻蚀后表面出现凸起和孔洞等异常现象,等离子体会透过部分孔洞对样品表面产生刻蚀损伤.利用探针式表面轮廓仪和激光共聚焦显微镜对这些异常现象进行了分析,认为是刻蚀时等离子体气氛中的紫外线对作为掩模的光刻胶进行了曝光作用而释放出一定量的氮气,从而在光刻胶内外形成了压强差而使光刻胶局部表面产生微凸起;当光刻胶的强度无法阻止内部氮气的膨胀时,则会发生类似爆炸的效果,在光刻胶表面形成孔洞状缺陷,导致掩模保护作用的失效.     

连续微浮雕面形控制的新方法

建立了抗蚀剂表面曝光量分布与抗蚀剂内部PAC浓度分布之间的关系,通过分析抗蚀剂内部PAC浓度分布特点,发现了抗蚀剂显影过程中的壁垒效应。在此基础上,提出一种新颖的微浮雕面形控制方法——等PAC浓度曲线面形控制技术。该方法克服了抗蚀剂显影模型精度以及显影不稳定性对浮雕面形的影响,使光刻胶上微结构浮雕深度超过100μm,面形均方根误差小于1μm。     

光刻胶灰化技术用于同步辐射闪耀光栅制作

在分析光刻胶光栅浮雕图形缺陷成因的基础上,首次将光刻胶灰化工艺引入到全息－离子束刻蚀制作闪耀光栅工艺中,并成功地为国家同步辐射实验室光化学站制作了１２００１／ｍｍ,闪耀波长为１３０ｎｍ的锯齿槽形光栅。测试结果表明光刻胶灰化处理对制作大面积优质的光刻胶光栅非常有效和实用。     

SU-8光刻胶氧刻蚀的研究

采用氧气反应离子刻蚀(RIE)SU-8光刻胶,以获得三维SU-8微结构(如斜面)。实验采用套刻、溅射、湿法腐蚀、电镀等技术实现光刻胶上镍掩膜图形化。分别研究氧气气压、射频(RF)功率、氧气流量对刻蚀速率的影响,并对实验结果进行了理论分析,在此基础上可进一步优化刻蚀工艺以获得更高的刻蚀速率。     

Cl2/Ar感应耦合等离子体刻蚀Si工艺研究

采用Cl2/Ar感应耦合等离子体（ICP）对单晶硅进行了刻蚀,工艺中用光刻胶作掩膜。研究了气体组分、ICP功率和RF功率等工艺参数对硅刻蚀速率和硅与光刻胶刻蚀选择比的影响,同时还研究了不同工艺条件对侧壁形貌的影响。结果表明,由于物理刻蚀机制和化学刻蚀机制的相对强度受到混合气体中Cl2和Ar比例的影响,硅刻蚀速率随着Ar组分的增加而降低,同时选择比也随之降低。硅刻蚀速率随着ICP功率的增大先增大继而减小,选择比则成上升趋势。硅刻蚀速率和选择比均随RF功率的增大单调增大。在Cl2/Ar混合气体的刻蚀过程中,离子辅助溅射是决定硅刻蚀效果的重要因素。同时,文中还研究分析了刻蚀工艺对于微槽效应和刻蚀侧壁形貌的影响,结果表明,通过提高ICP功率可以有效减小微槽和平滑侧壁。进一步研究了SiO2掩膜下,压强改变对于硅刻蚀形貌的影响,发现通过降低压强,可以明显地抑制杂草的产生。     

散热结构拓扑优化目标函数适用性讨论

利用光刻胶作刻蚀掩模对半导体样品进行感应耦合等离子体干法刻蚀时发现光刻胶掩模在刻蚀后表面出现凸起和孔洞等异常现象, 等离子体会透过部分孔洞对样品表面产生刻蚀损伤。利用探针式表面轮廓仪和激光共聚焦显微镜对这些异常现象进行了分析, 认为是刻蚀时等离子体气氛中的紫外线对作为掩模的光刻胶进行了曝光作用而释放出一定量的氮气, 从而在光刻胶内外形成了压强差而使光刻胶局部表面产生微凸起; 当光刻胶的强度无法阻止内部氮气的膨胀时, 则会发生类似爆炸的效果, 在光刻胶表面形成孔洞状缺陷, 导致掩模保护作用的失效。     

InP微透镜的设计与制作北大核心

高速光电探测器采用芯片背面带微透镜的背入射结构,利用微透镜对光的汇聚提高芯片与光纤的耦合效率。软件模拟发现,光敏面直径为30μm的芯片采用背入射结构时,其等效光敏面直径大于50μm,并且透镜拱高为8～15μm时,能更好实现对光的汇聚。对于InP微透镜的制作,首先要制作出透镜形状的光刻胶胶型,然后通过电感耦合等离子体（ICP）刻蚀将光刻胶图形转移到InP衬底上。光刻胶坚膜温度与坚膜时间对光刻胶形成透镜形状有很大影响。通过优化条件,150℃坚膜3 min的光刻胶呈规则透镜形状,并且表面光滑无褶皱。通过调节反应离子刻蚀（RIE）功率和ICP功率找到了合适的InP刻蚀速率,调节Cl2和BCl3的体积流量比改变了InP和光刻胶的刻蚀选择比,从而制作出不同拱高的微透镜。     

Technique for lifting off thick film print fired on alumina

A technique for lifting off thick film DP 9596 print fired on alumina substrate is reported. The positive photoresist is used as a relief mask. Various applications of the technique are also pointed out.     

抗蚀剂AZ4562曝光参数的变化趋势分析

针对厚胶曝光参数随不同光刻胶厚度及工艺条件变化的特点,在原有Dill曝光模型基础上,建立了适合于描述厚胶曝光过程的增强Dill模型,并将统计分析的趋势面法引入到厚胶曝光参数变化规律的研究中,给出了厚胶AZ4562曝光参数随胶厚及工艺条件的变化趋势,为开展厚胶光刻实验研究和曝光过程模拟提供指导性依据。     

厚层抗蚀剂曝光模型及其参数测量

针对厚层抗蚀剂曝光过程中存在诸非线性因素的影响，更新Dill曝光参数的定义，建立了适合描述厚层抗蚀剂曝光过程的增强Dill模型．光刻过程模拟的准确性与曝光参数的测量精度有很大关系，为此，建立了实时曝光监测实验装置，测量了不同工艺条件、不同厚度抗蚀剂的曝光透过率曲线，并演绎计算出曝光参数随抗蚀剂厚度和工艺条件的变化规律．最后给出了采用增强Dill模型进行曝光过程的模拟和实验结果的分析．     

极坐标激光直写技术制作微结构

简述了极坐标激光直写技术原理,并利用该技术研究了在铬板、光刻胶版表面制作微 结构的工艺,制作了光栅、非涅耳透镜、曲面衍射透镜、平面连续微结构衍射透镜掩模以及基于MEMS技术的微型太阳敏感器光学掩模。     

GaAs(100)面光栅皱折的形成

使用光致抗蚀剂的全息干涉曝光、显影方法在GaAs(100)面衬底上形成光致抗蚀剂光栅图形.采用选择化学腐蚀将光致抗蚀剂光栅浮雕图形转换到GaAs(100)面衬底上.已成功地在GaAs(100)面衬底上制作了周期为0.33微米的光栅皱折.在GaAs(100)面上的光栅皱折具有良好的V-形沟槽轮廓.     

用于圆片级封装的金凸点研制

介绍了电镀法进行圆片级封装中金凸点制作的工艺流程,并对影响凸点成型的主要工艺因素进行了研究.凸点下金属化层(UBM,under bump metallization)溅射、厚胶光刻和厚金电镀是其中的工艺难点,通过大量的实验研究,确定了TiW/Au的UBM体系,得到了优化的厚胶光刻工艺.同时,研制了用于圆片级封装金凸点制作的垂直喷镀设备,选用不同的电镀液体系和光刻胶体系,对电镀参数进行了控制和研究.对制作的金凸点与国外同类产品的基本特性进行了对比,表明其已经达到可应用水平.     

Experimental study on ultrasonic stress relief for cured SU-8 photoresist layer

The purpose of this work is to reduce the internal stress in cured SU-8 photoresist layer by ultrasonic stress relief technology. The stress relief mechanism of SU-8 photoresist layer was presented. Based on improved Stoney’s formula, a theoretical calculation model for SU-8 internal stress was proposed. Profile method was used to measure the curvature radius of substrate. The effect of ultrasonic stress relief on SU-8 layers was studied by experiments. Meanwhile, some important factors, such as amplitude of vibration, power input and relief time, have been discussed. The values of internal stress before and after the ultrasonic stress relief process were compared. The experimental results show that the internal stress in cured SU-8 layers can be effectively reduced if the proper experimental parameters are chosen.     

Photolithography of thick photoresist coating for electrically controlled liquid crystal photonic bandgap fibre devices

Thick photoresist coating for electrode patterning in an anisotropically etched V-groove is investigated for electrically controlled liquid crystal photonic bandgap fibre devices. The photoresist step coverage at the convex corners is compared with and without soft baking after photoresist spin coating. Two-step UV exposure is applied to achieve a complete exposure for the thick photoresist layer at the bottom of the V-groove, and minimise the reduction in resolution and image distortion. The resolution reduction of the different open window width for electrode pattern transfer is also experimentally found.     

用等离子体蚀刻法提高浮雕全息光栅的衍射效率

本文提出了用等离子体蚀刻法提高浮雕全息光栅衍射效率的原理和方法.从光致抗蚀剂层蚀刻到Si_3N_4薄膜层的光栅衍射效率已达31.2％,比原版光致抗蚀剂层母光栅的衍射效率提高了2.5倍。这种方法可制作优质的浮雕薄膜光栅。