紫外深度光刻的计算机模拟及误差修正

摘要

深度光刻是LIGA工艺的核心技术之一，是获得高精度大高宽比微结构的关键工艺。随着LIGA技术在微电子机械系统加工工艺中的广泛应用，尤其是在生物科学技术领域的广泛应用，深度光刻技术也越来越成为研究应用的热点。然而对于深度光刻的研究，系统的理论模拟分析并不多。本文对接近式深度光刻进行了深入模拟研究。论文的主要工作可以分为以下几个部分： 1．深度光刻模拟模型本文建立了一个可以用于计算机模拟的接近式光刻模型，与传统的模拟模型相比较，该模型有四点不同：(1)照明不是作为平面波近似来处理，而是采用了相干和非相干结合的方式模拟光源发出的光；(2)在该模型中，光刻胶被分成很多层，在计算每一层的曝光剂量时，该层光刻胶上面的所有光刻胶被计入到光刻模型中。这样就可以计算整个光刻胶内的光强分布；(3)该模型中不仅考虑了光刻胶厚度方向光强的指数衰减并且考虑了光束在光刻胶中的衍射传播； (4)相比于传统的部分相干理论模拟具有速度快的优点。 2．紫外深度光刻模拟模拟分析了由于紫外光的衍射效应、曝光剂量、光源波长以及蝇眼透镜分布造成的光刻结果影响。由于衍射效应的影响对深度光刻特定层面的矫正将成为必要；为了得到侧壁比较陡直的微结构，实验前根据模拟曲线选择恰当的曝光计量将是关键；同时在光刻厚度较大时应选择吸收系数较小的紫外光源；光刻机光源系统中的蝇眼透镜分布也是影响光刻深度以及侧壁陡直度的重要因素。 3．深度光刻特定层面校正对深度紫外光刻中由于衍射效应造成的光刻胶层面的光刻图形畸变进行了深入的研究，并建立了基于模型区域的校正理论，该校正系统采用了分类分区域的思想将掩模图形按其畸变的特点进行了分类，在校正过程中对不同的类别分别建立校正区域，在每一校正区域内进行校正优化处理和校正评价，这种基于模型的分类分区域评价思想，使得校正过程中评价函数的有效和实时，该校正方法不仅降低了校正的复杂性，同时提高了校正的效率。

目录

文摘

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第1章序言

1.1微电子机械系统

1.1.1 MEMS起源

1.1.2 MEMS的最新进展

1.1.3 MEMS工艺方法

1.2 LIGA技术

1.2.1标准LIGA工艺流程

1.2.2牺牲层技术

1.2.3 LIGA技术的优点及不足

1.3深度光刻

1.3.1光刻分类

1.3.2紫外深度光刻

1.3.3深度光刻模拟研究现状

1.3.4光刻误差修正理论研究现状

1.4本文完成的主要工作

参考文献

第2章接近式光刻模拟理论基础与模型

2.1接近式光刻模型

2.2深度光刻光传播理论基础

2.2.1经典光学传播理论(光的标量衍射理论)

2.2.2部分相干光传播理论

2.3多点光源阵列衍射光场非相干叠加模型

2.3.1模型建立

2.3.2接近式光刻计算机模拟

2.3.3与霍普金斯理论模型比较

2.4本章小结

参考文献

第3章深度光刻计算机模拟及精度研究

3.1光吸收的朗伯定律

3.2接触式深度光刻衍射吸收模拟模型

3.3深度光刻计算机模拟

3.4深度光刻精度影响

3.4.1曝光计量影响

3.4.2光源波长对深度光刻的影响

3.4.3光源阵列影响

3.5本章小结

参考文献

第4章SU-8紫外深度光刻特定层面误差校正

4.1校正系统理论基础

4.1.2图形分类优化算法实现

4.1.3分类分区域评价函数

4.1.4校正目标图形的优化方法

4.2校正实例

4.3本章小结

参考文献

第5章论文总结

5.1深度光刻模拟模型

5.2深度光刻误差分析及模拟

5.3紫外深度光刻特定层面误差修正

攻读硕士期间发表的论文

致谢