弯月面涂胶及其胶厚均匀性的测量

为实现大面积基片的均匀涂胶,设计组装了一台小型弯月面涂胶样机,实验了200mm×200mm基片的涂胶。利用白光干涉光谱仪扫描测量了弯月面涂胶的胶厚分布,其胶厚均匀性峰谷值偏差低于5%。对弯月面涂胶系统引起的均匀度偏差做了初步分析研究,并对比了测试系统与经校准的台阶仪胶厚测量结果,偏差小于0.8%。     

凹球面涂布光刻胶均匀性研究

通过对离心法在凹球面上涂布光刻胶过程进行分析,阐明了离心状态下光刻胶在凹球面基底上的流动机理,结合试验提出影响凹球面涂布光刻胶膜厚均匀性的主要因素有胶液粘度、旋涂速度、旋涂时间,列举了以上因素引起的各种现象,并进行了理论分析。引用凹球面旋涂光刻胶的膜厚公式,建立了膜厚与速度关系数学模型;利用流体力学原理解释了有限圆形空间中流体速度对膜层均匀性的影响,从而解决了大曲率凹球面上制备微细图形结构的关键工艺问题,对非球面上制备微细图形具有借鉴作用。     

全息光栅掩模应力控制研究

通过干涉法并应用Stoney公式计算的结果，对SiO2基底上光刻胶薄膜的应力进行了研究。采用干涉显微镜在同一样品、不同直径上多点测量的方法，初步得出光刻胶薄膜膜厚均匀性的分布规律。发现在匀胶转速相同的前提下，光刻胶薄膜应力值随加速度的降低而减小，光刻胶薄膜的均匀性随加速度的增加而变好。在4000rpm的低转速时，光刻胶薄膜样品的膜厚均匀性好。因此，在全息光栅匀胶工艺中，要选择适当的转速的加速度，以得到应力较小和均匀性较好的光刻胶薄膜。     

厚胶光刻非线性畸变的校正

利用厚胶光刻技术制作大深度微结构元件是一种有效的途径,但厚胶光刻过程中的非线性畸变对光刻面形质量的严重影响限制了该技术的应用,基于此,提出了一种对掩模透射率函数进行校正的方法。分析空间像形成及其在光刻胶内传递、曝光、显影等过程中非线性因素的影响,利用模拟退火算法对掩模透射率函数进行校正,以提高光刻面形质量,并以凹面柱透镜为例,给出了校正前后的显影轮廓模拟结果,其校正后浮雕面形的体积偏差仅为2.63%。该方法在有效改善面形质量的同时,并没有引起掩模的设计、制作难度及费用增加,这对于设计、制作高质量的微结构元件有重要意义。     

太赫兹金属双光栅超厚胶光刻工艺

介绍了制备某太赫兹频率真空辐射光栅的超厚胶光刻工艺,针对工艺中的难点(大厚度和高深宽比)展开了深入分析。实验分析了基片处理、涂胶、前烘、曝光、后烘、显影等工艺过程对光刻的影响,通过优化工艺参数,解决了胶膜脱落、开裂,不同胶层间的结合,光栅沟槽间的光刻胶残留等问题,成功制备了厚度为700μm、深宽比为14的侧壁陡直、表面平整的双光栅结构胶膜。     

厚胶接近式光刻中掩模优化研究（英）

随着光刻胶厚度的不断增大,制作的光刻图形畸变愈发严重,这极大的影响了微结构器件的性能与应用。针对高深宽比柱状微结构在光刻胶厚度方向上畸变的特点,提出了双面曝光和亮衬线、灰阶掩模相结合的办法,利用遗传算法对失真影响最大的区域进行搜索,光刻胶内部各层的衍射光场分布作为评价函数,对光刻过程引起的畸变进行优化。仿真结果显示,优化后光刻胶各层面型质量得到极大的改善,特征尺寸和边墙角等参数与理论值吻合得更好。优化算法具有很好的灵活性,因此在用于更厚光刻胶、更复杂掩模图形的优化上,具有重要的指导意义。     

厚胶接近式光刻中掩模优化研究（英文）

随着光刻胶厚度的不断增大,制作的光刻图形畸变愈发严重,这极大的影响了微结构器件的性能与应用。针对高深宽比柱状微结构在光刻胶厚度方向上畸变的特点,提出了双面曝光和亮衬线、灰阶掩模相结合的办法,利用遗传算法对失真影响最大的区域进行搜索,光刻胶内部各层的衍射光场分布作为评价函数,对光刻过程引起的畸变进行优化。仿真结果显示,优化后光刻胶各层面型质量得到极大的改善,特征尺寸和边墙角等参数与理论值吻合得更好。优化算法具有很好的灵活性,因此在用于更厚光刻胶、更复杂掩模图形的优化上,具有重要的指导意义。     

高质量光刻胶微小透镜阵列的制作

本文对光刻胶熔融法制作微小透镜阵列的机理进行了进一步深入的理论和实验研究,特别是提出和研究了非球面表面的形成问题。对微小透镜,特别是非球面形成过程的参数控制,例如对光刻胶小圆柱的高度、熔融光刻胶和基片的接触角的控制进行了较详细的讨论。我们制出了具有较好性能的微小透镜列阵,并给出了测量结果以及实物和成象照片。最后,给出了一种建议采用的实时控制高质量微小透镜列阵形成的装置方案。     

多台阶器件结构深层表面光刻工艺优化

针对多台阶器件结构深层表面光刻工艺中存在的问题,对不同台阶高度分别测量了台阶表面及台阶底部沉积的光刻胶厚度,并对台阶高度与光刻胶厚度的关系进行数值描述与分析.基于Beer定律对薄光刻胶光吸收系数的描述,分析了通过实验得到的不同曝光时间下光刻胶的光强透过率曲线,解释了随着曝光时间的增加光刻胶光强透过率发生变化的原因,同时认为光刻胶光吸收系数与光刻胶厚度密切相关.在此基础上,确定了台阶底部堆积光刻胶完全曝光所需时间.优化平面光刻工艺,在不同台阶高度的深台阶表面及底部同时制作出窄线条的高质量图形.     

连续微光学元件在光刻胶上的面形控制

介绍了连续微光学元件在光刻胶上的面形控制方法。分析了光刻胶及显影液在制人和二元和连续元件中所存在差别;导出具有倒易关系的浮雕深度表达式和适用的范围,并以此指导面形的控制,对光刻胶进行适当的发行以适应连续微光学元件的制作。本文还给出实验验证,制作了多种质量优良的微光学元件,并对典型元件的面形进行了评价。     

Effect of substrate curvature on thickness distribution of polydimethylsiloxane thin film in spin coating process

The polymer spin coating is critical in flexible electronic manufaction and micro-electro-mechanical system(MEMS)devices due to its simple operation, and uniformly coated layers. Some researchers focus on the effects of spin coating parameters such as wafer rotating speed, the viscosity of the coating liquid and solvent evaporation on final film thickness.In this work, the influence of substrate curvature on film thickness distribution is considered. A new parameter which represents the edge bead effect ratio(re) is proposed to investigate the influence factor of edge bead effect. Several operation parameters including the curvature of the substrate and the wafer-spin speed are taken into account to study the effects on the film thickness uniformity and edge-bead ratio. The morphologies and film thickness values of the spin-coated PDMS films under various substrate curvatures and coating speeds are measured with laser confocal microscopy. According to the results, both the convex and concave substrate will help to reduce the edge-bead effect significantly and thin film with better surface morphology can be obtained at high spin speed. Additionally, the relationship between the edge-bead ratio and the thin film thickness is like parabolic curve instead of linear dependence. This work may contribute to the mass production of flexible electronic devices.     

Formation of holographic diffraction gratings in photoresist

The exposure-development process for the fabrication of holographic diffraction gratings for integrated optics in the positive photoresist Shipley AZ-1350 is theoretically and experimentally investigated. An analysis of the light intensity distribution is carried out, taking into account the reflectivity at the photoresist-substrate interface and the attenuation in the photoresist for two holographic exposure arrangements. The influence of the exposure energy, the development time for a fixed concentration of the developer and the initial photoresist thickness are described. Various grating profiles are calculated for photoresist films, coated on matched and reflective substrates. Scanning electron micrographs demonstrate very good agreement between the actual and calculated gratings profiles.     

Optimum design of photoresist thickness for 90-nm critical dimension based on ArF laser lithography

In this work,a 90-nm critical dimension(CD) technological process in an ArF laser lithography system is simulated,and the swing curves of the CD linewidth changing with photoresist thickness are obtained in the absence and presence of bottom antireflection coating(BARC).By analysing the simulation result,it can be found that in the absence of BARC the CD swing curve effect is much bigger than that in the presence of BARC.So,the BARC should be needed for the 90-nm CD manufacture.The optimum resist thickness for 90-nm CD in the presence of BARC is obtained,and the optimizing process in this work can be used for reference in practice.     

光溅射镀膜均匀性的优化模拟

为了改善脉冲激光溅射沉积大面积薄膜的均匀性,发展了基片离轴旋转的扫描技术.根据基片离轴旋转的基本原理和等离子体羽空间余弦分布规律,建立了径向膜厚分布公式.数值模拟了各种因素对基片离轴旋转扫描沉积薄膜均匀性的影响.分析表明,优化粒子束中心与基片中心偏置距离、溅射点与基片的距离是改善基片离轴旋转扫描镀膜均匀性的主要途径.同时也考虑了电机转速、镀膜时间和激光重频的影响.通过参量优化,当均匀度要求在95％时,计算得到薄膜的最大半径超过40 mm.     

提高极紫外光谱纯度的多层膜设计及制备

极紫外光刻是实现22nm技术节点的候选技术。极紫外光刻使用的是波长为13.5nm的极紫外光,但在160～240nm波段,极紫外光刻中的激光等离子体光源光谱强度、光刻胶敏感度以及多层膜的反射率均比较高,光刻胶在此波段的曝光会降低光刻系统的光刻质量。从理论和实验两方面验证了在传统Mo/Si多层膜上镀制SiC单层膜可对极紫外光刻中的带外波段进行有效抑制。通过使用X射线衍射仪、椭偏仪以及真空紫外(VUV)分光光度计来确定薄膜厚度、薄膜的光学常数以及多层膜的反射率,设计并制备了[Mo/Si]40SiC多层膜。结果表明,在极紫外波段的反射率减少5%的前提下,带外波段的反射率减少到原来的1/5。     

球面旋涂光刻胶膜厚分布的数学模型

提出了球面旋涂微米级厚度光刻胶膜层薄化率公式及径向位置演变公式,并得到了膜厚分布的演变公式。与平面涂胶相比,球面涂胶离心力及重力分量是在不断的变化。根据平面旋涂运动方程及球面面形特征,给出了球面旋涂运动方程;结合流体层流的表面条件及不可压缩流体的质量连续方程,推导出了膜厚h及径向位置r对时间t的演变公式,并得到了在径向位置r处初始厚度为h0的膜厚演变的数学模型。通过对模型参数的分析可知,球面旋涂光刻胶应采用主从轴偏心旋涂,旋涂时工件的开口应朝向侧面(旋转轴水平)。     

一种基于SU8聚合物的基因测序芯片

基因测序技术极大地推动了生物学和医学研究的发展. 结合了焦磷酸测序 原理及阵列式微反应池芯片的高通量测序仪在从头测序和宏基因组测序方面有着不可替代的作用. 本文首次提出并研制了一种基于SU8聚合物的基因测序芯片. 选择了高传输效率、 低耦合损耗的光纤面板作为基片, 通过改善SU8均匀性及释放应力, 在光纤面板上成功制备出百万数量级阵列式微反应池; 设计并制作侧壁镀膜装置, 实现了SU8阵列式微反应池侧壁选择性光学薄膜蒸镀, 有效地提高了微反应池的光学隔离度, 将相邻微反应池之间的光串扰率平均值从25%降低到了1%, 满足了高通量焦磷酸测序对测序芯片独立并行传输弱光信号的要求. 基于SU8聚合物的基因测序芯片制备工艺简单、成本低廉, 具有良好的应用前景. 关键词： DNA测序 SU8 微反应池 光纤面板