提高光刻胶陡直度的方法

光刻是利用光化学反应将临时电路图形从掩膜版转移到光刻胶膜上的工艺。影响光刻质量的因素包含光源、掩膜版与光刻胶三部分。其中,掩膜版与光源（光刻机）在日常生产中视为固定不变的因素。相比较而言,光刻胶受曝光条件、显影条件、烘干条件等诸多因素的影响,其性质会有明显变化。本文就光刻胶膜的陡直度（以下简称＂陡直度＂）进行了一系列研究和实验,其最终目的是找到现有条件下提高光刻线条陡直度的方法。     

EUV光刻技术进展

极紫外光刻(Extreme Ultraviolet Lithography),是以波长为10-14纳米的极紫外光作为光源,EUV技术最明显的特点是曝光波长一下子降到13.5nm,它能够把光刻技术扩展到32nm以下的特征尺寸。本文介绍了EUV的光刻原理和EUV光源的选择,以及EUV对掩膜版和光刻胶的技术要求,以及EUV的发展趋势。     

Fe2O3掩膜的制备研究

在制造半导体器件和集成电路时,为确定衬底材料上的图形,必须使用掩膜版。现有的掩膜材料主要有乳胶膜和铬膜。乳胶膜耐磨性差、易沾污且分辨率低;铬膜虽有较好的耐磨性,但铬作为一种金属反光很强,导致图形分辨率降低。另一方面,这两种膜都不透明,光刻时图形难以套准。Fe_2O_3膜是一种优良的掩膜材料,它具有很强的耐磨性和很高的分辨率,针孔少、透明、光刻时图形易对准。因此在70年代国内外就对Fe_2O_3膜进行了研     

AZ4903光刻胶在微电机定子绕组制作中的应用

为满足电磁型平面微电机对定子绕组线圈的高深宽比及厚度要求,提出一种利用AZ4903光刻胶制作电磁平面微电机定子绕组的方法。通过反复摸索,得到了该光刻胶的较理想的转速胶膜厚度、前烘时间温度的关系曲线及合适的曝光、显影时间。制作出了厚度为40μm、陡直度良好的定子绕组线圈。把利用该工艺制作的定子绕组和转子装配后形成了微电机,通过对该电机转速和输出力矩的测试结果表明,电机运转平稳、力矩波动小。     

凸球面基底超声波喷雾涂胶的研究

针对大尺寸曲面元件涂布光刻胶难的问题,提出一种超声波喷雾涂胶法用于解决这一难题。以凸球面基底为例,阐述了超声波喷雾涂胶装置在凸球面基底上涂布光刻胶的过程并且给出了光刻胶膜厚和主要操作参数之间关系的数学模型。然后根据该数学模型来控制喷涂参数,在口径为100 mm,曲率半径为120 mm的凸球面基底上进行光刻胶膜厚为5μm的涂布实验。从实验结果可以得出超声波喷雾涂胶法对大尺寸凸球面基底的光刻胶涂布具有一定的借鉴作用。     

红外微腔探测器中金属支撑柱的制备工艺研究

基于一般正胶光刻工艺的剥离工艺,所需胶膜的厚度要大大超过剥离薄膜的厚度,这样在剥离线宽小、厚度大的微腔结构探测器的金属互连柱图形时就会存在光刻分辨率低、剥离难的问题.本文重点研究了基于AZ5214E光刻胶图像反转性能的剥离工艺,对图像反转光刻所特有的反转烘、掩模曝光、泛曝光工艺条件进行了详细的对比实验.结果表明:当反转烘温度为96～98℃,第一次掩模曝光时间和泛曝光时间分别为8.1 s、8.4 s时,可以得到较好的光刻图形.通过电子束蒸发Ti,成功剥离出高2.40μm、面积3.0 μm×3.0 μm的Ti微互连柱.此工艺的优点在于分辨率高,胶膜与剥离薄膜的厚度比接近1时,也能剥离出所要图形,可以用于制备MEMS微腔器件中的微互连柱.     

7740玻璃湿法腐蚀凹槽及槽内光刻图形的研究

用玻璃腐蚀工艺制作MEMS器件，腐蚀非常困难．通过对PYREX7740玻璃在Buffer溶液中腐蚀速率的研究发现，PYREX7740玻璃腐蚀1μm的槽需要25min．而作为掩膜的光刻胶在腐蚀液中只能保持10min不浮胶．为此，中详细介绍了运用一次光刻．多次坚膜．多次腐蚀的工艺．来达到对PYREX7740玻璃进行深腐蚀的方法．实验结果表明．光刻胶厚度、坚膜时间、坚膜次数和坚膜温度都与光刻胶的浮胶有关．最后给出了不同条件下凹槽深度与所需的曝光和显影时间的关系，槽越深需要的曝光和显影时间越长，这对于用PYREX7740玻璃制作MEMS器件具有重要意义。     

紫外光刻中部分相干光的传播及衍射效应

基于Hopkins公式,研究了接近式紫外光刻中扩展准单色光源经柯勒照明系统传播到掩模表面上任两点的复相干度,并建立相应的基于部分相干光理论的光刻模型.应用部分相干光的传播理论,研究掩模平面到光刻胶表面任意两点互强度的传播,进而得到光刻胶表面的光强分布.以此为基础,分析了由于掩模与光刻胶之间光的衍射效应而产生的光刻微结构的图形失真.给出了理论模型的计算模拟结果,并用实验对该理论模型的计算结果进行了验证.     

应用于22nm及以下节点的极紫外光刻胶研究进展

极紫外光刻(EUVL)是最有希望用于22 nm及以下节点的下一代光刻技术,光刻胶的性能与工艺是其关键技术之一。EUV光刻胶应同时满足高分辨率、低线边缘粗糙度和高灵敏度的要求。回顾了应用于22 nm及以下技术节点的EUV光刻胶的发展现状和面临的挑战,介绍了EUVL对光刻胶的基本要求以及分辨率、线边缘粗糙度(LER)和灵敏度之间的平衡关系,阐述了LER的形成机理尤其是LER的降低,从产酸剂、吸收增强、分子尺寸的缩小、酸扩增、酸的各向异性扩散等材料设计方面总结了可能的光刻胶性能改进方案,探讨了EUV光刻胶未来的主要研究方向。     

水溶液显影环氧乙烷光刻胶的显影条件及机理探索

光刻胶是微纳米加工领域关键的材料之一,主要用于图形转移和蚀刻过程中对基材的保护. 基于水性溶液的光刻工艺可以减少污染,是未来材料发展和工艺改进的方向之一. 本论文针对同一种光刻胶(KMPR),对比有机溶剂和碱性显影液的显影效果,得到最佳水溶液显影液 KOH显影液,探索并得到其显影的较佳浓度范围,通过实验验证和解释温度和浓度的影响.     

生物芯片碳微电极的C-MEMS工艺研究

采用C-MEMS(carbon-microeletromechanic system)新型工艺制备碳微电极,将光刻胶经光刻、热解而得到导电碳微电极图形.利用国产BP212光刻胶及进口SU-8光刻胶高温热解分别得到方块电阻为120 Ω/□的平面碳微电极和厚度约为7 μm的柱状三维电极.该工艺与金属微电极制备方法相比,具有工艺简单、成本低、可重复性强,设计灵活的优势,所制备得到的碳微电极具有良好的电学性能,满足使用要求.     

基于晶圆键合工艺的光刻掩膜版排版方法

晶圆–晶圆键合技术突破了传统晶圆平面工艺, 但键合晶圆的光刻对准图形及其他辅助图形有特殊的位置摆放和形貌绘制要求, 而传统方法进行光刻掩膜版排版费时费力且极易出错。针对该技术挑战, 提出一种与传统排版方式不同的整体翻转式排版方法: 在面对面晶圆–晶圆(两片)产品排版中, 通过“替换–翻转”过程, 可以快速有效地一次性解决辅助图形单元形貌和位置的对应翻转, 大幅度减少键合产品排版的工作量, 降低错误率, 有效地缩短产品导入时间周期。     

光刻图形转移技术

通过对预烘、光刻胶旋涂、软烘焙、对准曝光、后烘、显影、坚膜的光刻工艺过程分析,主要介绍了光刻工艺中容易出现的问题及解决方法,并通过实验和分析得出了可靠的技术方案.     

电子束光刻“自主可控”EDA软件HNU-EBL

为模拟和优化电子束光刻（Electron Beam Lithography,EBL）工艺过程,提高电子束光刻版图加工质量,依托湖南大学（Hunan University,HNU）开发了一套电子束光刻的“自主可控”国产电子设计自动化（Electronic Design Automation,EDA）软件HNU-EBL.该软件实现了以下主要功能：1）基于Monte Carlo方法计算电子束在光刻胶和衬底中的散射过程与运动轨迹;2）基于多高斯加指数函数模型计算拟合出电子束散射的点扩散函数;3）基于GDSII光刻版图文件矩阵化,进行邻近效应、雾效应等校正计算,优化电子束曝光剂量;4）基于卷积计算,计算出给定曝光剂量下的能量沉积密度,并计算出边缘放置误差等光刻加工质量关键指标.基于该软件,通过异或门（Exclusive OR,XOR）集成电路的光刻版图算例,计算在聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl Methacrylate,PMMA）光刻胶和硅衬底中10 kV电子束的光刻工艺过程.通过对比电子束邻近效应校正前后的显影版图,验证了该软件的有效性.在完全相同的计算硬件和算例条件下,与主流同类进口EDA软件进行了对比,证实了在同等精度下,本软件具有更高的计算效率.已建立http：//www.ebeam.com.cn网站,将HNU-EBL软件免费授权给EBL用户使用.     

软紫外光压印光刻的模具制造研究

在软紫外光压印光刻中,提出以光刻胶为母版材料翻制聚二甲基硅氧烷软模具的工艺方法,并把图型母版材料对软模具制造过程的影响进行了实验研究.研究表明,软模具图型质量仅和浇铸过程的充型压力有关,在0.05 Pa的真空压力下充型,光刻胶母版图型强度足够抵抗充型压力,所翻制的软模具复型精度为(97.24±0.60)%,复型精度方差为0.376%,在翻制软模具50次后,光刻胶母版图型无明显扭曲变形和缺损、污物.因此,采用光刻胶作为母版图型材料,不仅可以满足工艺精度的要求,而且可以提高生产率、降低生产成本.     

准分子激光光刻AZ1350SF正胶的实验研究

80年代,准分子激光一出现,世界上各先进国家就开展了准分子激光光刻的研究工作。目前,美、日等国准分子激光光刻水平已低于0.4μm的分辨率。他们研究中采用准分子激光多为KrF和XeCl激光,光致抗蚀剂有MP2400,PMMA,PMGI和NOVOLAK等,XeCl激光暴光时采用的是重氮型光刻胶AZ2400。我们采用XeCl准分子激光(波长为308nm)对美国正胶AZ1350SF进行光刻研究,研究中获得一些重要实验结果。     

碳纳米管操纵中的微观摩擦问题

为了充分掌握纳米操纵中的微观摩擦规律,消除微观摩擦对纳米操纵的不利影响,该文利用原子力显微镜(AFM)的超微探针作为操纵工具,对具有优异力学和电学特性的碳纳米管在不同的表面状况下进行了剪切和操纵。实验中发现,当基底的表面成分和表面形貌不同的时候,操纵过程中的微观摩擦力会有明显的变化。从与光刻技术相结合的操纵实验中可以看出,光刻后残留的光刻胶会大大增加碳纳米管与基底间的微观摩擦力,并加剧操纵工具——AFM针尖的污染与磨损。     

Pyrex玻璃金属化凹坑的湿法腐蚀

为在Pyrex玻璃基片上湿法腐蚀出易于金属化（如电镀等）的深凹坑（或凹槽）,选用HF：HNO3：H2O为腐蚀液,分别以Cr/Au（30nm/300nm,溅射）加光刻胶（15μm）和Cr/Pt（30nm/300nm,溅射）加光刻胶（15μm）作为掩膜进行腐蚀实验。实验发现在Cr/Pt/光刻胶掩膜下,Pyrex玻璃的腐蚀凹坑横向钻蚀小（钻深比1.34：1）,侧壁倾斜光滑,并在凹坑（深约28μm）内成功地电镀了焊盘。该实验结果对要求高深宽比沟槽的微流体器件的制造也有一定参考意义。     

铜膜电阻温度传感器研制中的几个关键技术分析

本文分析讨论研制钢膜电阻温度传感器的几个关键技术和工艺,并说明光刻版的设计要与实验室的工艺条件相适应;蒸发源的纯度、镀膜室的真空度和基片的温度对镀膜的质量有重要影响;镀膜厚度对器件互换性有重大影响,光刻时要防止到蚀过量和刻蚀不足等.文中还公开了作者在这些方面的做法和体会.     

阳离子水性聚氨酯乳液合成与性能

以聚醚(N-220)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)为主要原料合成了阳离子水性聚氨酯乳液,采用红外光谱测试乳液胶膜,讨论了预聚物的R比值、N-甲基二乙醇胺用量以及中和度等反应条件对产品性能的影响。结果表明,当R比值为2.9、N-甲基二乙醇胺用量为6.0%、中和度为85%~100%时,合成的阳离子水性聚氨酯具有较佳的稳定性,其涂膜具有较好的机械性能和耐水性。