SLM無掩模光刻技術(shù)的研究.pdf

1、近年來，空間光調(diào)制器(SLM)無掩模光刻技術(shù)受到微電子及相關(guān)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。SLM作為無掩模光學光刻系統(tǒng)的圖形發(fā)生器，可便捷、靈活、并行、低成本和高速地產(chǎn)生曝光圖形，在小批量高精度掩模制作和微光學器件生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，在高分辨集成電路制作上也表現(xiàn)出極其誘人的應(yīng)用前景。目前，發(fā)展SLM光刻技術(shù)已成為國際光刻系統(tǒng)制造領(lǐng)域的一個重要研究內(nèi)容，基于SLM的無掩模光刻系統(tǒng)有望成為下一代微納加工的一個重要工具。為滿足我國對納米加工技術(shù)日益增長的

2、應(yīng)用需求，促進我國微電子和MOEMS技術(shù)的快速發(fā)展，本論文以開展SLM光刻成像理論和研制SLM無掩模光刻系統(tǒng)為目標，對作為數(shù)字圖形發(fā)生器應(yīng)用于無掩模光刻中的MEMS微鏡的光學特性、成像特性、基于SLM的無掩模光刻成像質(zhì)量及相關(guān)問題進行了深入、系統(tǒng)的理論研究和實驗探索。研究內(nèi)容包括： 1.系統(tǒng)地闡述和總結(jié)部分相干成像和抗蝕劑曝光顯影理論，針對用于無掩模光刻的幾種空間光調(diào)制器的特點進行了深入細致地研究。通過數(shù)學建模以分析傾斜型、活塞

3、型和數(shù)字微反鏡的光學特性，通過比較它們作為光刻系統(tǒng)的數(shù)字掩模的成像效果的差異，總結(jié)各種MEMS微鏡的光刻成像特點，進而建立適于描述無掩模光刻成像的理論模型、數(shù)字灰度成像計算機仿真算法，并編寫光學光刻過程的計算仿真軟件。為SLM無掩模光刻成像分析、作為數(shù)字掩模的MEMS器件參數(shù)確定和無掩模光刻成像光路設(shè)計提供理論依據(jù)。 2．分析集成電路制作對SLM無掩模光刻成像特性和質(zhì)量的要求，探索提高SLM光刻分辨率的有效途徑。研究表明，SLM

4、用于光刻系統(tǒng)中，在線寬調(diào)制、線邊緣和線條位置定位、改善成像質(zhì)量方面比傳統(tǒng)掩模有特色、更靈活。針對SLM光刻成像對離焦量較為敏感問題，提出通過微鏡的排列方式改善成像系統(tǒng)焦深，探討光學鄰近效應(yīng)校正技術(shù)改善SLM成像質(zhì)量的可行性，并發(fā)展了用優(yōu)化偏轉(zhuǎn)微鏡的偏轉(zhuǎn)量來改善光刻圖形質(zhì)量的牛頓一拉普森算法。 3．探討數(shù)字灰度光刻技術(shù)，采用DMD搭建數(shù)字灰度光刻系統(tǒng)，開展數(shù)字灰度光刻制作微光學器件的理論和實驗研究，提出用DMD灰度曝光裝置制作微光

5、學器件曝光方式及改善器件加工質(zhì)量的方法，包括衍射柵格消除、數(shù)據(jù)傳輸量、邊緣畸變校正等問題。針對脈寬調(diào)制編碼方法對連續(xù)對稱圖形易引起周期性的表面起伏問題，采用通過調(diào)整照明源相干性技術(shù)或預(yù)優(yōu)化SLM掩模圖形技術(shù)來加以校正；通過成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和曝光顯影工藝的優(yōu)化，制作出多種面形的微光學元件，為快速，方便地制作微結(jié)構(gòu)元件提供了一種新思路。 4．目前，納米加工技術(shù)和表面等離子激元(SPP)技術(shù)是學界國際上關(guān)注的熱點，而探索無掩模超衍射極限納