厚膠光學(xué)光刻技術(shù)研究.pdf

1、厚膠光學(xué)光刻具有工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、與現(xiàn)有IC工藝流程兼容性好、制作成本低等優(yōu)點(diǎn)，是用來(lái)制作大深度微光學(xué)、微機(jī)械、微流道結(jié)構(gòu)元件的一種很重要的方法和手段，具有廣闊的應(yīng)用前景，因而是微細(xì)加工技術(shù)研究中十分活躍的領(lǐng)域。厚膠光刻是一個(gè)多參量的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，多種非線性畸變因素的存在，使得對(duì)其理論和實(shí)驗(yàn)的研究，與薄膠相比要復(fù)雜得多。本論文針對(duì)國(guó)內(nèi)外厚層光學(xué)光刻研究現(xiàn)狀，以研究制作高質(zhì)量大深度微結(jié)構(gòu)元件的相關(guān)理論和技術(shù)為目標(biāo)，以厚膠光刻過(guò)程的物理、化學(xué)機(jī)

2、理為基礎(chǔ)，從理論到實(shí)驗(yàn)工藝進(jìn)行了較深入的研究。 首先，針對(duì)厚膠光刻的特點(diǎn)，基于角譜理論，對(duì)抗蝕劑進(jìn)行分層處理，建立了衍射光場(chǎng)在厚層光刻膠中傳輸?shù)臉?biāo)量模型。考慮到各分層頻率間隔的變化和計(jì)算量的要求，提出了快速傅立葉的改進(jìn)算法。對(duì)于光刻圖形線寬較小、深寬比較大情形，由于橫向上的折射率非均勻分布對(duì)光場(chǎng)分布影響不可忽略，利用傅立葉模方法，建立了描述厚層光刻膠內(nèi)衍射光場(chǎng)形成過(guò)程的矢量模型。厚層光刻膠內(nèi)衍射光場(chǎng)傳輸?shù)奈锢砟Ｐ偷慕闇?zhǔn)確、快

3、速、有效的模擬厚層光刻膠光刻全過(guò)程打下了基礎(chǔ)。 然后，編寫了模擬厚膠光刻全過(guò)程的模擬計(jì)算軟件，該軟件包可以對(duì)光刻膠內(nèi)部衍射光場(chǎng)、光敏化合物空間分布、光刻膠顯影輪廓進(jìn)行二維以及三維模擬，這不僅有利于深入理解厚膠光刻過(guò)程機(jī)理，而且為光刻過(guò)程工藝的優(yōu)化提供了重要工具。在此基礎(chǔ)上，模擬分析了曝光波長(zhǎng)、空隙距離及光刻膠吸收系數(shù)對(duì)光刻膠面形質(zhì)量的影響。 接著，以AZ P4620光刻膠為研究對(duì)象，理論分析了曝光光強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響，并

4、實(shí)驗(yàn)上考察了曝光光強(qiáng)及前烘與堅(jiān)膜工藝參數(shù)對(duì)光刻面形輪廓的影響。利用SU-8制作出了微馬達(dá)的部分零件一微齒輪和微活塞，為以后進(jìn)一步深入制作大深度微結(jié)構(gòu)元件奠定了基礎(chǔ)。 最后，對(duì)厚膠光刻過(guò)程的非線性畸變的成因作了深入分析，為減小或消除這種非線性畸變對(duì)顯影后浮雕面形質(zhì)量的影響，基于模擬退火算法，提出了對(duì)所設(shè)計(jì)的編碼灰階掩模進(jìn)行優(yōu)化預(yù)校正的新方法，其校正后顯影輪廓面形質(zhì)量得到明顯改善，這對(duì)設(shè)計(jì)、制作高質(zhì)量的微結(jié)構(gòu)元件的有十分重要的意義。