相移掩膜应用于显示技术光刻细线化的初步研究

对基于不改造应用于显示技术的曝光设备而提高光刻解像力进行研究。用半导体工艺模拟及器件模拟软件模拟分析了离焦量为0时,两种相位移掩膜和传统掩膜下4μm/2μm等间隔线的光强分布。并根据设备参数模拟分析离焦量为15、30μm时通过掩膜得到的光刻间距情况,最后实际比较测量了两种相位移掩膜在相同条件下各自曝光剂量范围和切面微观图。实验结果表明:自准直式边缘相移掩膜相比无铬相移掩膜在产能和良率方面更有优势。自准直式边缘相移掩膜更适合显示技术光刻细线化量产使用。     

影响PSM工艺产品良率因素的研究

文章围绕实际工作中遇到的0.13μm Logic产品的良率问题展开。主要通过分析比较相位移掩膜工艺和传统铬膜工艺的优缺点,找出可能导致产品良率低的主要因素。最后集中分析光阻膜厚与关键尺寸大小的关系图。当关键尺寸小到0.13μm以下时,前层图形的影响对光阻膜厚的选择至关重要,进而对良率也有相应的影响。通过针对光阻膜厚的选择建立理论模型,并设计相关实验进行验证,最后得到结论。在研究过程中会用到一些与光刻相关的先进机器设备和软件。硬件方面包括光阻涂布和显影机、扫描式曝光机、关键尺寸量测机、显影后检查硅片表面宏观缺陷的机器、检查硅片表面微观缺陷的机器等等,软件方面包括设计尺寸的检查软件、光学邻近效应修正软件等。     

基于多重曝光法的多波长FBG制备和实验研究

利用扫描曝光法,通过控制曝光前施加在光纤上的拉力,经过多次不同拉力状态下的光刻技术,实现了多波长光纤Bragg光栅(FBG)的制作。实验发现,多重曝光的子FBG位置和叠加程度对子FBG的谱形有很大的影响,只有当各层子FBG长度、位置完全重叠时,各波长光谱才不会受到短波振荡的影响;对载H增敏光纤,第n+1层子FBG的刻写,总会使前面n层子FBG的波长变大,反射率变强;而对掺Ge光敏光纤,多重曝光只将先制作的子FBG波长变大,而所有子FBG反射率都会变弱。通过合理设计曝光量,在载H单模光纤上制作了阻带谱形一致的四波长FBG。经实验测试,子FBG波长具有相同的温度系数和应变系数。     

随机间距稀疏三元循环相位掩膜矩阵可压缩成像

可压缩成像是一种新兴的基于压缩感知理论的新成像技术,其核心思想是如果空间场景是稀疏或可压缩,那么它可以用远少于经典的Nyquist采样数目的测量值捕获的足够信息重构原场景;构建合适的测量矩阵并易于使用物理实现压缩感知理论中对于图像的随机线性测量是可压缩成像理论实用化的关键之一。该文在研究Bernoulli和Circulant矩阵的基础上,提出一种新的随机间距稀疏三元循环相位掩膜矩阵。模拟实验结果表明,在可压缩双透镜成像系统单次曝光下,与Bernoulli和Bernoulli-Circulant相位掩膜矩阵相比,新相位掩膜矩阵的成像信噪比与之相当;但是该文提出的矩阵随机独立变元个数和非零元个数显著减少,易于数据存储与传输;更重要的是物理上更容易实现,重构时间是只有原来的约20%~50%。新的相位掩膜矩阵的研究对于可压缩成像理论的实际应用具有重要的意义。     

TFT-LCD黑Gap分析及改善研究

黑Gap是大尺寸TFT-LCD产品常见的一种不良,它直接影响产品品质,降低产品竞争力。本文分析了黑Gap的发生原因及机理,指出面板放在卡夹中受到与卡夹接触点较强外力挤压后发生形变,柱状隔垫物受损,不能及时恢复导致黑Gap的发生。实验表明管控面板在卡夹中的存放时间,限制面板进行加热或降低加热温度,减少加热时间;增加面板与卡夹接触面积,减小面板与卡夹的接触角;增加柱状隔垫物与面板接触密度及辅助柱状隔垫物顶面柱径大小均可有效改善黑Gap。通过导入以上措施,使得黑Gap发生率由改善前的8.58%降低至0.1%,大大提高了产品品质。     

高开口率TFT LCD的黑矩阵设计

提出了一种有效提高开口率的新型黑矩阵方式的设计思想。与传统黑矩阵相比， 在不增加工序和增大工艺难度的基础上， 提高了开口率。同时， 通过对黑矩阵尺寸的优化设计，得到了较好的视角特性。将这种方式的黑矩阵应用于 ４０９ｃｍ （１６１ 英寸） Ｓ Ｘ Ｇ Ａ（１ ２８０×３ Ｒ Ｇ Ｂ×１ ０２４）全彩色液晶显示屏， 可使开口率提高 ６％ 。     

表面处理对液晶显示阵列基板中黑矩阵残留的影响

主要分析了黑矩阵残留程度与SiNx、SiON、SiOx等基底表面亲水特性的关系,研究了等离子体处理对基底表面亲水特性以及黑矩阵残留的影响。首先,通过原子力显微镜和扫描电子显微镜对黑矩阵在不同基底表面的残留颗粒大小、表面粗糙度进行了测试。然后,使用接触角测试仪对不同基底表面的亲水特性进行了表征,分析了表面亲水特性和黑矩阵残留程度的关系。最后,研究了等离子体处理条件对基底表面亲水特性的影响,提出了采用O2/He等离子体对基底表面进行改性来解决黑矩阵的残留问题。实验结果表明:基底表面的水接触角越小、亲水性越强,黑矩阵在基底表面的残留越少;O2/He等离子体表面处理使基底表面的水接触角从17°降低到3°,增强了基底表面的亲水特性,并且黑矩阵工艺之后基底表面的粗糙度从3.06nm降低到0.69nm,消除了黑矩阵的残留。     

TFT-LCD改善“斑点不良”的研究

在压力测试时,高分辨率TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)液晶面板会发生“斑点不良”。为了预防该不良的发生,本文分析了“斑点不良”的发生机理:压力测试时,隔垫物PS(Photo Spacer)发生滑动,将阵列基板上透光区域的配向膜-聚酰亚胺PI(Polyimide)划伤,而失去配向液晶能力,在暗态画面下,划痕处会发生漏光,形成斑点状。本文对不同尺寸及分辨率的液晶面板进行了压力测试,比较隔垫物挡墙、黑矩阵BM(Black Martrix)、隔垫物站位等不同因素对“斑点不良”的影响:隔垫物挡墙能有效阻挡隔垫物的滑动距离的23.6%,能有效降低“斑点不良”的漏光发生;当隔垫物滑动的距离未超出黑矩阵的遮挡范围时,不可见“斑点不良”或很轻微;站在金属块(Pillow)上的隔垫物比没有站在Pillow上的隔垫物滑动距离小约10%。最后以49in超高清UHD(Ultra High Definition)液晶面板为例,提出一种改善“斑点不良”的的设计方案:增加PS上下挡墙设计,降低PS滑动距离;增加BM宽度设计,保证PS边缘到BM边缘的距离大于PS滑动距离;降低PS的个数,增加PS的大小设计降低透过率损失。该方案客户验证无“斑点不良”发生且透过率下降1.2%,说明此设计方案能够有效地改善“斑点不良”。     

LCD黑矩阵的激光制造技术

本文提出了一种新型的LCD黑矩阵激光制造技术,设计了以高功率Q开关半导体泵浦的Nd:YAG固体激光器为主体的激光系统,采用激光背照射喷水辅助的方法制作了黑矩阵样品,有效解决了图形精度和残留物的问题.激光技术与现有的光刻技术相比具有多方面的优越性,很有可能成为现有光刻工艺的取代者.     

先进相移掩模(PSM)工艺技术

先进相移掩模(PSM)制造是极大规模集成电路生产中的关键工艺之一,当设计尺寸(CD)为0.18μm时,就必须在掩模关键层采用OPC(光学邻近校正)和PSM(相移技术),一般二元掩模由于图形边缘散射会降低整体的对比度,无法得到所需要的图形。通过相位移掩模(PSM)技术可以显著改善图形的对比度,提高图形分辨率。相移掩模是在一般二元掩模中增加了一层相移材料,通过数据处理、电子束曝光、制作二次曝光对准用的可识别标记、二次曝光、显影、刻蚀,并对相移、缺陷等进行分析和检测,确保能达到设计要求。     

液晶显示器模组黑态均匀性改善研究

随着显示行业发展,市场对液晶显示品质提出了更高的要求,特别是车载等领域,背光亮度几乎在10 000cd/m2以上,此时显示装置的细微缺陷可能被凸显进而影响画面显示品质。黑态均匀性是液晶显示模组显示画质的重要指标,为提升液晶显示模组黑态均匀性,改善显示画质,特对可能造成黑态漏光的相应结构及设计进行研究。从液晶面板受外力方向,针对机构干涉及柔性电路板(FPC)应力两方面的影响因素设计实验,确定出利于提升黑态均匀性的设计方法或管控标准。实验结果表明,通过对背光及铁框平整度的管控及缓冲胶带优化可减少机构干涉应力,通过对FPC结构及外形设计优化可减少FPC弯折应力,通过玻璃厚度减薄及增大下偏光片尺寸可提升液晶面板抗变形能力,从而将模组黑态均匀性提升到80%以上。     

在镜像投影曝光机上使用相移掩膜提高解像力的初步研究

实现高PPI(单位面积像素个数),需要更细的线宽和更窄的间距,这往往受到光刻设备解像力的限制,本文对基于不改造镜像投影曝光设备而提高光刻解像力进行研究。用半导体工艺模拟以及器件模拟软件模拟分析了离焦量为0时,相位移掩膜和传统掩膜下2.5μm等间隔线的光强分布。根据设备参数模拟分析离焦量为15、30μm时通过掩膜得到的光刻间距情况,最后,实际比较测量了相同条件下各自曝光剂量范围和切面坡度角。实验结果表明:相位移掩膜能使镜像投影曝光机分辨力以下间距(线宽)的工艺容限增大1倍,并使相应曝光量下间距(线宽)的分布更集中,从而增加细线化的稳定性。使用相位移掩膜能提高镜像投影曝光机的解像力。     

薄膜晶体管液晶显示器阵列工艺最终关键尺寸测试方法研究

最终关键尺寸是评价薄膜晶体管液晶显示器产品性能的一项重要参数。本文研究了在光源照度变化的条件下得到准确的最终关键尺寸的方法。通过大量的实验测试、数据分析,并配合扫描电子显微镜(SEM)图片,确定最终关键尺寸合适的测试条件和方法。基于上述分析,选取测量值稳定的光照强度区间中心点的光照强度作为标准样品参照值,选取此时样品测试图片作为标准图片。测试结果与SEM结果进行对比,得到不同膜层测量值和真实值之间的补偿值。并通过不同尺寸产品的数据收集和分析来验证补偿值的可靠性。通过上述方法,可以极大地缩短最终关键尺寸测量的校正周期,并为今后新产品开发提供可靠的测试标准。     

TFT-LCD发绿的研究及改善

TFT-LCD(Thin film transistor-liquid crystal display)行业中,在对屏进行切割、搬运过程中,容易造成屏边缘破损。当破损位置刚好位于屏点银胶位置时,银胶会通过破损进入,与黑矩阵(Black matrix,BM)接触,使黑矩阵带电形成干扰电场,从而使液晶偏转异常而产生发绿不良。切割工艺中,增加辅胶涂覆可以使切割后的空白条更稳定,从而减少搬运过程中摩擦、碰撞导致的屏边缘破损,从而降低不良发生率,导入后不良发生率由5.6%下降到1.5%。屏单侧点银胶是一种具有可行性的不良改善临时措施,但不具有量产导入性。通过对比相似产品银胶点位设计及产线工艺条件调查,得出当银胶点距离屏边缘≥4mm时,可有效防止发绿不良的发生。在点银胶侧BM区域进行挖槽,使银胶与BM隔离开,可彻底避免静电由银胶导入黑矩阵。黑矩阵挖槽设计导入后,发绿不良降低为0%,不良彻底解决。     

矩孔衍射的焦移及ABCD矩阵表示

本文研究了一会聚、单色球面波经矩孔衍射后的焦移现象;给出了二个计算焦移的解析公式,它们可分别用于大菲涅耳数和小菲涅耳数的情况;最后给出了描写矩形硬边光阑焦移特性的ABCD矩阵。     

Placement of scattering bars in binary and attenuated phase shift mask for damascene trench patterning

Scattering bars have been very effective technique to increase the common lithography process window for patterns with design rules 0.18 μm and below. This paper studies the placement of scattering bars in binary and attenuated phase shift mask in damascene trench patterning. Different partial coherence values are used to compare the scattering bar effect in binary and 8% attenuated phase shift mask. At low partial coherence (σ) the trench size has been found more sensitive to scattering bar parameters than at high σ. Scattering bar separation is found more effective than size to affect the trench critical dimension (CD). At low partial coherence a deep valley or ‘V’ shaped CD trend is found in scattering bar separation versus CD curve. CD dip is more using APSM as compared to binary mask. The process latitude is poor at valley as compared to top. Also, 3 sigma CD variation and range is higher at valley as compared to other separations of the scattering bars.     

基于电反馈方法的窄线宽半导体激光器

窄线宽半导体激光器广泛应用于雷达和传感等领域,因此窄线宽激光器的研究具有十分重要的意义。设计采用了电反馈的结构,从激光器发射出来的光经过一个专门设计的频率鉴别器,来稳定激光器的中心波长。光电探测器将频率鉴别器发射出来的光转化成电流,与激光器内部探测器的电信号比较,比较之后的差值反馈到激光器将激光器的线宽锁定在环路带宽范围内;从而将激光器线宽由原始的0.5nm降低到0.08nm。