基于严格电磁场模型的光学光刻仿真（英文）

光学光刻技术已广泛应用于微电子机械系统(MEMS)以及集成电路(IC)领域。由于光刻工艺设备的价格十分昂贵,因此利用光刻仿真这一技术来预期工艺结果并优化工艺中存在的问题就显得很有必要。研究了一种基于严格电磁场模型的求解方法——波导方法,并将此方法拓展应用于模拟MEMS领域中的厚胶曝光场景。通过这一模型,可以模拟光刻胶内部的光强分布,并进一步预测出显影后的光刻胶形貌。最后,针对某些特定掩模版结构,给出它们的仿真结果并验证其正确性。     

严格电磁场波导方法的三维厚胶光刻工艺仿真（英文）北大核心CSCD

无论是在微机电系统(MEMS)还是集成电路(IC)领域,SU-8厚胶光刻已经成为制造高深宽比结构的主流工艺。为了取代昂贵而耗时的光刻实验,一套能够良好预测显影形貌,从而为优化光刻制造提供有效帮助的光刻仿真软件就成为必要而有价值的工具。基于严格电磁场波导法的理论,给出一种针对SU-8光刻胶在紫外光下的三维光刻仿真模型。利用该模型,能很好地预测显影后的光刻胶内光强分布和立体形貌。并完成了一系列仿真和实验结果来验证模型的有效性。仿真结果给出横截面光强分布图和显影立体形貌模拟图形,并与相应的实验结果进行对照。结果验证了本文提出的仿真模型的正确性,并且表明三维混合模型在保证精确性的前提下,较之其他仿真算法运算速度更快。     

严格电磁场波导方法的三维厚胶光刻工艺仿真（英文）

无论是在微机电系统(MEMS)还是集成电路(IC)领域,SU-8厚胶光刻已经成为制造高深宽比结构的主流工艺。为了取代昂贵而耗时的光刻实验,一套能够良好预测显影形貌,从而为优化光刻制造提供有效帮助的光刻仿真软件就成为必要而有价值的工具。基于严格电磁场波导法的理论,给出一种针对SU-8光刻胶在紫外光下的三维光刻仿真模型。利用该模型,能很好地预测显影后的光刻胶内光强分布和立体形貌。并完成了一系列仿真和实验结果来验证模型的有效性。仿真结果给出横截面光强分布图和显影立体形貌模拟图形,并与相应的实验结果进行对照。结果验证了本文提出的仿真模型的正确性,并且表明三维混合模型在保证精确性的前提下,较之其他仿真算法运算速度更快。     

基于光刻胶三维形貌的光刻多参数联合优化方法

多参数联合优化是光刻分辨率增强技术的发展方向。提出了一种以光刻胶三维形貌差异为评价目标的光刻多参数联合优化方法。以多个深度位置的光刻胶图形误差为目标函数,对光源、掩模、投影物镜波前、离焦量和曝光剂量进行联合优化,提高了光刻胶图形三维形貌的质量。为获得较高的优化效率,采用自适应差分进化算法实现光源和掩模的优化,并针对其他参数的特点,采用不同优化方法进行优化。对密集线、含有交叉门的复杂掩模图形和静态随机存储器中的典型图形进行了仿真验证,可用焦深的最大值分别达到237nm、115nm和144.8nm,曝光宽容度的最大值分别达到18.5%、12.4%和16.4%。与基于空间像的光源掩模投影物镜联合优化技术相比,所提方法明显扩大了工艺窗口。     

高数值孔径光学光刻成像中的体效应

为有效控制成像线宽,研究了高数值孔径光学光刻中的体效应并提出一种光刻胶膜层优化方法,利用成像中的摇摆效应平衡体效应对成像线宽的影响.首先根据系统数值孔径和照明相干因子确定成像光入射角分布,相对所有入射光求出光刻胶底面单位体积吸收的能量平均值.然后用最小二乘法拟合得到能量平均值随光刻胶厚度变化的解析式并求能量平均值的导数.最后通过优化光刻胶膜层,使能量平均值的导数绝对值最小.按优化结果设计光刻胶膜层,利用商业光刻软件Prolith9.0得到成像线宽随光刻胶厚度的变化.结果表明,该方法能在30～40nm的光刻胶厚度范围,有效地减小由体效应引起的成像线宽的变化.     

软X射线投影光刻技术及其发展

软X射线投影光刻的研究近年来取得了突破性进展，所采用的新型光学系统由于无污染激光等离子光源及分辨率大视场投影光刻系统组成，该技术多采用无应力光学装调工艺、深亚纳米级的镜面加工和多层膜制备技术及低缺陷反射式掩摸技术，该技术还采用表面成像光刻胶技术并涉及到精密扫描机构等技术，本文介绍了这一技术的发展历史，关键技术以及研究进展。     

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。     

氟化镁场镜上的调制盘光刻技术

<正> 引言调制盘在红外搜索跟踪系统中起着主要作用,它既能提供运动目标的位置信息,又能滤去强烈的背景辐射,使系统信噪比大大提高。它的制造工艺采用光刻技术。光刻是一种复印图象同化学腐蚀相结合的综合性技术,它先采用照相复印的方法,将光刻母版上的图形精确地复印在涂有感光胶的金属层上,然后利用光刻胶的保护作用对金属层进行选择性化学腐蚀,从而在金属层上得到与光刻胶相应的图案,目前采用的光刻方法是接触曝光法。     

信息光学 光学记录、存储与器件

TP333.2 2006032252母盘刻录中信息符成形模拟与实验研究=Si mulation andexperi ment study on recording maskin mastering[刊,中]/宋洁(清华大学光盘国家工程研究中心.北京(100084)) ,陈垦…∥光电子·激光.—2006 ,17(3) .—265-268介绍了光刻胶的性能和反应机理,建立了光刻模型,讨论了曝光和显影对信息符的综合影响并对信息符形貌进行了仿真,着重分析刻录激光光斑能量分布对不同周期记录符的影响。以Shipley AZ-1350光刻胶和相应的显影液以及DVD母盘的生产为例,验证了仿真的正确性。图5参7(杨妹清)TP333.4 2006032253多阶光存储研…     

基于厚金属狭缝阵列的表面等离子激元光刻

提出一种利用厚金属狭缝阵列耦合激发表面等离子激元制作非周期图形的纳米光刻模型.采用时域有限差分电磁场模拟仿真软件研究了厚金属狭缝阵列中表面等离子激元的激发、模式选择以及光刻胶中的光场分布.结果表明,通过优化厚金属狭缝阵列结构参量和匹配介质参量可有效抑制表面等离子激元在光栅狭缝出口处的发散,增加表面等离子激元的穿透深度,...     

355nm激光曝光SU-8胶的XPS谱和FT-IR谱研究

SU-8光胶因具有良好的光刻性能,并可获得稳定的高深宽比而在微加工领域得到了广泛的应用。众多研究采用不同的光源对其进行了多种光刻研究,本文应用355nm激光对SU-8胶进行曝光,分别采用XPS谱和FT-IR谱分析了SU-8胶与激光相互作用过程中,355nm激光对SU-8胶的作用以及反应前后主要成分含量、分子结构的变化,初步探讨了SU-8胶中激光曝光能量与透入深度的关系。     

激光光刻中焦深概念的新探讨

焦深大小将直接影响激光光刻加工的最细线宽和线条的边缘倾角从而影响被加工器件性能.传统的几何光学焦深概念对有光刻胶存在时的激光光刻已不适用.本文导出了会聚的高斯光束用于激光光刻时在光刻胶内的光场近似分布形式,由此可判断出光刻胶对光刻线条的分辨率和焦深的影响,从而提出激光光刻时焦深的新概念和估算.     

Research on the optical field distribution and micro-fabrication model in convex-surface laser lithography

A system of convex-surface laser lithography with diode laser is established in this paper. Based on this system, a mathematical model of optical field distribution and lithography on the photoresist layer of convex-surface substrate with diode laser is presented. According to the lithography system and model, some numerical simulations are carried out. The simulation result shows that lithographic lines on convex-surface lithography are not symmetric about the optical axis of incident laser beam. Axis of lines at different vector radius on convex-surface substrate will offset from the wavefront normal of incident laser beam. The offset distance depends on the slopes of different equivalent slants. The simulative results of lithographic model agree well with the lithographic experimental data.     

激光直写光刻中线条轮廓的分析

考虑了光刻胶对光吸收作用,在已有描述胶层内光场分布模型的基础上,较为准确地推导出光刻胶层内不同深度位置的光场分布.使用迭代方法计算得到了胶层内曝光量空间分布曲线,分析了不同曝光量下胶层内的线条轮廓,为直写光刻中曝光量的选择提供了依据.实验结果分析与理论分析的结果一致.     

基于数字微反射镜灰度光刻的成像模型

在深入探讨DMD(Digital Mirror Device)灰度图形传递的特点基础上，把曝光量分布作为分析数字光刻成像的物理量，建立了数字灰度光刻的成像模型.以制作微米量级微透镜为例，通过模拟分析，讨论了数字光刻过程中DMD的工作方式、成像系统参量对抗蚀剂曝光量分布的影响，揭示了数字灰度光刻成像机理，为开展数字光刻实验研究提供了理论根据.     

激光光刻中的超分辨现象研究

激光光刻是加工微光学及二元光学掩模的主要手段。光刻的最细线宽对所加工的二元微器件性能起决定作用。本文导出了会聚的高斯光束用于激光光刻时在光刻胶内的光场近似上此可判断出能光刻线条的分辨力。若入射高斯光束受到振中相位调制时,胶层内的光强分布将发生变化,从而影响曝光线条的线宽和质量。计算看出：当入射光中心环受到遮拦时,可以得到超光刻物镜极限分辨的线条宽度（０．６μｍ）,但此时对曝光能量控制要求很高。在激     

TE0导模干涉刻写周期可调亚波长光栅理论研究

通过棱镜耦合激发非对称金属包覆介质波导结构中的TE₀导波模式, 利用两束TE₀模的干涉从理论上实现了周期可调的亚波长光栅刻写. 分析了TE₀模式的色散关系, 刻写亚波长光栅的周期与激发光源、棱镜折射率、光刻胶薄膜厚度及折射率之间的关系. 用有限元方法数值模拟了金属薄膜、光刻胶薄膜和空气多层结构中TE₀导模的干涉场分布. 研究发现, 激发光源波长越短, TE₀ 模干涉刻写的亚波长光栅周期越小; 光刻胶越厚, 刻写的亚波长光栅周期越小; 高折射率光刻胶有利于更小周期亚波长光栅的刻写. 相较于表面等离子体干涉光刻, 基于TE₀ 模的干涉可在厚光刻胶条件下通过改变激发光源、棱镜折射率、光刻胶材料折射率、特别是光刻胶薄膜的厚度等多种方式实现对亚波长光栅周期的有效调控.     

Nano-image profiles transferred by near field phase-shifting lithography precisely simulated by finite element method and fabricated

The operating frequency of the SAW filters is limited by the gap width but not the line width. The narrow gap width is required for the high operating frequency SAW filters. Therefore, in this study, high precision nano-image profiles transferred by near field phase-shifting mask (NFPSM) lithography at various exposure-energy-intensities (EEIs) are simulated by the finite element method (FEM). The transferred energy-intensity distribution (TEID) in the photoresist during the NFPSM process (at the wavelength of 248 nm) can be accurately simulated by the FEM. The TEID at the interface between the mask and the photoresist is also simulated. The fabricated pattern widths clearly match the simulation results. The study of the simulated image profiles shows that they are dependent on the EEI. The greater the EEI is, the narrower the width and the shorter the height of the image profile. The nano-linewidth of 60 nm is simulated and fabricated. The fabricated nano-imaging profile precisely fits the simulation results. Therefore, any expected nano-image profile can easily be fabricated by way of the simulation.     

基于角谱理论的厚层光刻胶衍射光场研究

为快速、准确地获得厚层光刻胶内部衍射光场的分布，利用角谱理论的思想，考虑入射光通过掩模后在光刻胶面的反射、透射和光刻胶曝光过程中其折射率及吸收系数在深度方向上的变化，建立了衍射光场在厚层光刻胶中传输的理论模型。为减小计算量，对快速傅里叶算法进行了改进。该方法数值计算速度快，计算结果准确，并适用于光在折射率渐变的其它介质中的传播。最后，对厚层光刻胶中光场分布进行了数值模拟；计算模拟表明，对于厚层光刻胶，其表面的反射、透射和折射率及吸收系数在深度方向变化对衍射光场分布有明显的影响。