SU-8膠深紫外光刻模擬.pdf

1、隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，微型化與集成化是器件發(fā)展的兩大趨勢，MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))是其中一個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域，采用SU-8膠的UV光刻技術(shù)是制造MEMS的重要微細(xì)加工技術(shù)。傳統(tǒng)的光刻膠已無法滿足高深寬比要求的器件微結(jié)構(gòu)。SU-8光刻膠克服了普通光刻膠光刻深寬比不足的問題，同時(shí)克服了LIGA技術(shù)中X 射線光源極為昂貴的問題，直接采用SU-8光刻膠來制備深寬比高的微結(jié)構(gòu)與微零件是微加工領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)。 SU-8膠高深寬比結(jié)構(gòu)制造的過程中

2、需要對尺寸等特征進(jìn)行嚴(yán)格的控制?，F(xiàn)在的制造方法通常是通過大量的重復(fù)性實(shí)驗(yàn)來得到對于某特定器件尺寸和結(jié)構(gòu)的最佳工藝條件，這種方法的主要缺點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)成本較大，得到最佳試驗(yàn)條件困難，不同掩模圖形或工藝條件差異較大等，同時(shí)，試驗(yàn)方式難于對光刻過程機(jī)理的準(zhǔn)確理解。對包括光刻在內(nèi)的工藝過程模擬則很好地彌補(bǔ)了試驗(yàn)的不足，同時(shí)也方便了設(shè)計(jì)者對于設(shè)計(jì)的審查與改進(jìn)，從而成為制造者與設(shè)計(jì)者之間的橋梁。 本文中對現(xiàn)有的光刻建模方法以及模型進(jìn)行了總結(jié)，同

3、時(shí)也對已有的SU-8膠UV光刻二維模擬程序進(jìn)行了仔細(xì)研究，在其基礎(chǔ)上添加了非常重要的新模塊——影像成型。影像成型是光刻時(shí)最為重要的步驟之一，厚膠中光強(qiáng)的分布對于最后光刻膠的形貌有極大的影響。該模塊使得整個(gè)模型的精度有了較大的提高。模塊以薄膠的成型為基礎(chǔ)，添加了衍射與折射效應(yīng)。并從厚膠本身的特點(diǎn)考慮，將光吸收系數(shù)的變化與光致酸的生成耦合起來，對原有的曝光模塊中的DillABC模型進(jìn)行了修正。 模型數(shù)值求解方法的選取對于最后的結(jié)果有

4、著重要影響。本文從計(jì)算速度以及計(jì)算精度兩方面綜合考慮，對于曝光模型提出了自己的算法；對原有的后烘算法進(jìn)行了改進(jìn)，將酸的擴(kuò)散以及酸的催化反應(yīng)耦合考慮，并用更加精確的數(shù)值方法對酸的擴(kuò)散進(jìn)行求解，以滿足整個(gè)程序計(jì)算的需求。同時(shí)考慮到現(xiàn)實(shí)使用中整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)算速度，在不影響最后結(jié)果精度的情況下將溶脹模型舍去。 在C++編程時(shí)，對每個(gè)模塊分立編程，并對每段程序的輸入輸出接口進(jìn)行嚴(yán)格設(shè)置。用MATLAB對于每個(gè)模塊中關(guān)鍵變量的濃度分布進(jìn)行畫圖

5、分析，以保證每個(gè)模型的正確性。結(jié)合現(xiàn)有資料以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求解不同型號SU-8膠的模型參數(shù)，對于整個(gè)系統(tǒng)反復(fù)調(diào)試，保證整個(gè)系統(tǒng)順利運(yùn)行。文中給出了整個(gè)系統(tǒng)的編程思想和每個(gè)模塊的流程圖。 由于影像成型對于最后光刻膠形貌影響的重要性，所以本文對此模塊中光強(qiáng)分布的結(jié)果單獨(dú)進(jìn)行了分析。討論了每種光學(xué)效應(yīng)對于光強(qiáng)分布結(jié)果的影響；同時(shí)也將每個(gè)工藝參數(shù)對于光強(qiáng)分布結(jié)果的影響進(jìn)行了對比討論，驗(yàn)證了影像成型模型的正確性，為曝光時(shí)工藝參數(shù)的選取提供了一