用于光刻胶刻蚀过程模拟的二维动态CA模型

针对光刻工艺模拟,首次建立了光刻胶刻蚀过程模拟的2-D动态元胞自动机(CA)模型,通过制定规则来确定模拟过程中不断更新的表面元胞,使得模拟只需要计算表面元胞的刻蚀过程.模型既有稳定性好的优点,又有运算速度快的优点.采用一些公认的光刻速率分布测试函数非常有效地模拟了光刻过程,模型在刻蚀速率变化非常大的区域也非常稳定.     

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)     

基于光刻版的无留膜紫外纳米压印技术研究

针对纳米压印光刻技术中压印脱模后的留膜去除问题,提出了一种基于光刻版的无留膜紫外纳米压印技术.采用传统的光刻版作为紫外压印模版,由于模版上铬层的遮蔽作用.使得铬层下面的光刻胶不被曝光,从而可以轻易地被去除.实验结果表明,该技术综合了压印与光刻各自的优点,可以获得无留膜厚度的压印图形,省去了压印后的留膜刻蚀工艺.从而避免了由于留膜厚度不均匀所带来的过刻蚀或欠刻蚀的问题.     

100%填充因子的硅微透镜阵列的制作

本文成功制作出了表面光滑且具有100%填充因子的硅微阵列阵列结构。制作流程包括：旋涂光刻胶,热熔融和反应离子可是转移。首先,在硅衬底上旋涂SU-8光刻胶,并光刻显影;其次,热熔融和热处理光刻胶阵列得到光刻胶微透镜阵列;最后,反应离子刻蚀转移形成硅微透镜阵列。实验表明,通过调节反应离子刻蚀气体SF6和O2的量分别到60sccm和50sccm,就可以得到无间距的硅微透镜阵列。在此种情况下,光刻胶和硅衬底的刻蚀速率比值为1:1.44。单个微透镜底端尺寸为30.1微米,高度为3微米,焦距在15.4微米到16.6微米之间。     

SU-8胶深紫外光刻模拟

综合了SU-8胶光刻过程中衍射、反射、折射、吸收率随光刻胶深度的变化及交联显影等各种效应,考虑了折射及吸收系数随时间的变化,建立了SU-8化学放大胶的光刻模型.模拟结果显示,该模型比现有的模拟方法结果更精确,与实验结果符合较好,可以在实际应用中对SU-8光刻胶的二维模拟结果进行有效预测.     

SU-8胶深紫外光刻模拟

综合了SU-8胶光刻过程中衍射、反射、折射、吸收率随光刻胶深度的变化及交联显影等各种效应,考虑了折射及吸收系数随时间的变化,建立了SU-8化学放大胶的光刻模型.模拟结果显示,该模型比现有的模拟方法结果更精确,与实验结果符合较好,可以在实际应用中对SU-8光刻胶的二维模拟结果进行有效预测.     

ICP刻蚀对光刻胶掩模及刻蚀图形侧壁的影响

采用AZ1500光刻胶作为掩模对GaAs和InP进行ICP刻蚀,研究了刻蚀参数对光刻胶掩模及刻蚀图形侧壁的影响。结果表明,光刻胶的碳化变性与等离子体的轰击相关,压强、ICP功率和RF功率的增加以及Cl2比例的减小都会加速光刻胶的碳化变性,Cl2/Ar比Cl2/BCl3更易使光刻胶发生变性。对于GaAs样品刻蚀,刻蚀气体中Cl2含量越高,刻蚀图形侧壁的横向刻蚀越严重。Cl2/BCl3对GaAs的刻蚀速率比Cl2/Ar慢,但刻蚀后样品的表面粗糙度比Cl2/Ar小。刻蚀InP时的刻蚀速率比GaAs样品慢,且存在图形侧壁倾斜现象。该工作有助于推动在器件制备工艺中以光刻胶作为掩模进行ICP刻蚀,从而提高器件制备效率。     

高分辨率SiNx纳米压印模板的快速制备工艺

纳米压印技术是近年来国际新兴的纳米光刻技术,具有高分辨率、高效率和低成本等优点。本文结合电子束光刻技术和干法刻蚀技术开发了简洁的纳米压印SiNx光栅模板制造工艺。为提高工艺效率,引进高灵敏度的化学放大胶NEB-22胶（负性胶）作为电子光刻胶,用电子束光刻技术在NEB-22上刻出光栅图形,再利用其作为掩膜,经反应离子刻蚀后,将光栅图形转移到氮化硅上,得到所需模板。文中详细研究了NEB-22胶的电子束光刻特性及其干法刻蚀特性,指出了它作为电子束光刻胶的优点及它相对于铬掩膜而言作为干法刻蚀掩膜的不足。     

石英玻璃刻蚀浅锥孔阵列的工艺研究

介绍了石英玻璃刻蚀浅锥孔的制备方法。通过紫外接触式光刻系统在石英玻璃上形成光刻胶浅锥孔阵列图案,用电感耦合反应离子刻蚀机(ICP-RIE)进行刻蚀。研究了光刻参数和蚀刻参数(气体流量、气体成分、腔压、ICP功率和偏置功率)对石英玻璃的刻蚀性能、表面轮廓、蚀刻速率和侧壁倾角的影响。结果表明:刻蚀气体种类对石英浅锥孔阵列刻蚀效果有显著影响,CF₄和Ar的组合气体所刻蚀的石英锥孔阵列的效果最佳,随着CF₄气体流量比的增加,石英刻蚀倾角先降低后又小幅增加,当刻蚀气体(CF₄∶Ar)流量比在5∶3时,石英刻蚀速率为0.154μm/min,光刻胶刻蚀速率为0.12μm/min,得到的石英浅锥孔倾角最倾斜。在其他刻蚀参数一定的情况下,ICP功率由600W升高至800W,石英刻蚀速率大幅降低,聚合物的沉积成为刻蚀工艺的主导;刻蚀石英的粗糙度R_q随着ICP功率的降低明显增加;RF功率升高时刻蚀石英的速率增加,R_q值增加后又降低,当RF功率升高至200W时,光刻胶发生碳化现象。可为石英玻璃微器件的制备提供工艺参考。     

一种激光直写式光刻光路系统

针对曲面栅网器件的光刻工艺,提出了一种可动态调焦的激光直写式光刻系统,该系统将紫外激光器的光束经过整形扩束、动态z向调焦、x/y振镜、聚焦等单元使器件上相应位置涂覆的光刻胶直接感光,再经过显影、刻蚀等工艺直接制作出相应器件. 它可以应用到一些精度要求不太高的平面或非平面器件的光刻加工工艺, 取代传统的使用掩模版的光刻工艺或其它的加工工艺.     

应用三维线算法的SU-8胶光刻过程模拟

采用二维法向量作为分量,加权求和近似得到三维网格点上的单位法向量,将经典的二维线算法改进为三维形式。综合SU-8胶光刻过程中衍射、吸收率随光刻胶深度的变化及交联显影等各种效应,应用该三维线算法对SU-8化学放大胶进行光刻过程三维建模。该模型对被加工表面演化过程的模拟较为精确,可在实际应用中对SU-8胶的光刻模拟结果进行有效预测。     

IGCT器件的光刻技术

主要介绍了集成门极换流晶闸管(IGCT)的光刻技术.IGCT器件的光刻次数多,精度要求高,如何保证光刻质量是关键.根据IGCT光刻的特点,从光刻机的性能、光刻胶的选用以及刻蚀工艺改进着手,进行了大量的研究工作,较好地保证了IGCT的光刻质量,使芯片梳条废条率低于万分之二,促成了IGCT器件的研制成功.     

对胶体球光刻中单层胶体晶体曝光特性的研究

对胶体球光刻中单层胶体晶体(MCC)的曝光特性进行了研究。利用磁控溅射的方法在蓝宝石衬底上生长SiO2薄膜并旋涂光刻胶,通过固液界面自组装的方法在光刻胶上制备了单层胶体晶体。胶体球光刻利用单层胶体晶体作为微透镜阵列,通过紫外曝光的方法在光刻胶上制备微孔阵列。光刻胶上图形的周期性与胶体球的直径有关,并且大直径的胶体球的聚光性能要强于小直径胶体球,在曝光过程中随着曝光时间的增加,由于曝光量的增加以及光刻胶的漂白现象,光刻胶上微孔的尺寸也在增加。最后以曝光后的光刻胶为掩膜,将感应耦合等离子体刻蚀技术(ICP)以及湿法腐蚀相结合,制备出了图形化蓝宝石(PSS)衬底。     

O2/SF6混合气体对光刻胶的离子刻蚀研究

以O2＋SF6为刻蚀气体,在一定压力下使用RIE刻蚀机刻蚀光刻胶。通过改变功率、O2流量和SF6流量,研究以上因素的改变对光刻胶灰化速率的影响。实验结果表明：单组分O2存在下,O2流量的增加不会影响光刻胶的灰化速率。设备Plasma功率以及气体比率变化对灰化率有显著影响,并通过光谱分析对光刻胶的灰化反应机理进行了初步研究。     

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。     

RIE工艺参数对4H-SiC刻蚀速率和表面粗糙度的影响

基于4H-SiC材料的微机电系统(MEMS)器件(如压力传感器、微波功率半导体器件等)在制造过程中,需要利用干法刻蚀技术对4H-SiC材料进行微加工.增加刻蚀速率可以提高加工效率,但是调节刻蚀工艺参数在改变4H-SiC材料刻蚀速率的同时,也会对刻蚀表面粗糙度产生影响,进而影响器件的性能.为了提高SiC材料的刻蚀速率并降低刻蚀表面粗糙度,满足4H-SiC MEMS器件研制的需求,本文通过优化光刻工艺参数(曝光模式、曝光时间、显影时间)获得了良好的光刻图形形貌,改善了刻蚀掩模的剥离效果.实验中采用SF6和O2作为刻蚀气体,镍作为刻蚀掩模,分析了4H-SiC反应离子刻蚀工艺参数(刻蚀气体含量、腔体压强、射频功率)对4H-SiC刻蚀速率和表面粗糙度的影响.实验结果表明,通过优化干法刻蚀工艺参数可以获得原子级平整的刻蚀表面.当SF6的流量为330 mL/min,O2流量为30 mL/min,腔体压强为4 Pa,射频功率为300 W时,4H-SiC材料的刻蚀速率可达到292.3 nm/min,表面均方根粗糙度为0.56 nm.采用优化的刻蚀工艺参数可以实现4H-SiC材料的高速率、高表面质量加工.     

ITO玻璃光刻工艺的研究

将光刻胶涂敷在带有ITO薄膜的玻璃表面上，利用紫外光对其进行光刻，通过金相显微镜观察刻蚀后的ITO表面形貌，定性地讨论各个工艺的不同对刻蚀后的电极的影响，得到最佳清洗工艺为：洗涤剂棉球擦洗，然后分别用丙酮、蒸馏水超声清洗两次，烘干；对于正性光刻胶RZJ-390PG，最佳实验效果的曝光时间为5min最佳显影时间为2min；最佳刻蚀时间为6min，为OLED得到精细阳极奠定了基础。     

集成电路和微电子机械系统加工过程中的光刻工艺模拟

基于3D元胞自动机方法实现了影像成形、曝光、后烘和光刻胶刻蚀过程等集成电路和微电子机械系统加工过程中的光刻过程模拟模块的集成.模拟结果与已有实验结果一致,表明基于3D元胞自动机方法的后烘和光刻胶刻蚀模拟模块的有效性,这对于实现集成电路和微电子机械系统的器件级的工艺模拟具有一定的实用性.     

集成电路和微电子机械系统加工过程中的光刻工艺模拟

基于3D元胞自动机方法实现了影像成形、曝光、后烘和光刻胶刻蚀过程等集成电路和微电子机械系统加工过程中的光刻过程模拟模块的集成.模拟结果与已有实验结果一致,表明基于3D元胞自动机方法的后烘和光刻胶刻蚀模拟模块的有效性,这对于实现集成电路和微电子机械系统的器件级的工艺模拟具有一定的实用性.     

EPG 535光刻胶氧离子刻蚀工艺的研究

采用反应离子刻蚀(RIE)技术,对EPG 535光刻胶和碲锌镉(CZT)基体刻蚀工艺进行研究,采用原子力显微镜(AFM)法测试CZT基体刻蚀前后的表面质量,探讨了EPG 535光刻胶刻蚀速率和CZT基体表面粗糙度的影响因素。结果表明,当RF功率为60 W、氧气气压为1.30 Pa、氧气流量为40 cm3/min,光刻胶达到最大刻蚀速率;随着RF功率降低,刻蚀后CZT基体的表面粗糙度降低。实验优化的刻蚀参数为:RF功率40 W、氧气气压1.30 Pa、氧气流量40 cm3/min。