厚胶介质补偿紫外光斜入射光刻工艺的光强分布模拟方法提供了一种用于厚胶（ＳＵ－８胶）介质补偿紫外光斜入射光刻工艺的光强分布模拟方法，ａ、基于光学标量衍射理论的菲涅耳—基尔霍夫衍射积分方程，利用紫外光斜入射的旁轴近似技术来处理这个积分方程。同时，根据目前采用在掩模版和ＳＵ－８胶之间的空气间隙填充补偿介质来减小衍射问题的方法，推出了适合ＳＵ－８胶介质补偿紫外光斜入射光刻工艺的光强计算模型；ｂ、斜入射紫外光的光强计算模型中，综合考虑了空气／补偿介质、补偿介质／ＳＵ－８胶界面的反射与折射，ＳＵ－８胶／衬底界面的反射，以及紫外光在ＳＵ－８胶内的衰减等因素，可以快速、精确地模拟ＳＵ－８胶内部斜入射紫外光的光强分布。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供了一种用于厚胶(SU-8胶)介质补偿紫外光斜入射光刻工艺的光强分布模拟方法，属于厚胶光刻工艺过程计算机模拟领域。
技术介绍
在微电子机械系统(MEMS)的加工过程中，厚胶光刻技术有着广泛的应用，对器件的性能有着重要的影响。开发出合适的工艺模拟软件，快速精确地实现厚胶光刻工艺的模拟，这对于提高MEMS的设计和制造技术水平，缩短MEMS产品的设计周期，降低产品的开发成本，具有非常实用的意义。 光刻过程中，光刻胶中的光强分布对显影后的最终形貌有着决定性的影响。目前，光刻工艺中，常用的光强分布模拟方法主要有以下两种基于电磁矢量理论的时域有限差分法、有限元法、边界元法等和基于光学标量衍射理论的菲涅耳-基尔霍夫衍射积分方法。前者在理论上可以对光刻胶内部的光强分布进行精确模拟，但是需要对光刻胶进行细致的网格划分，随着网格数量的增加，其模拟时间将大为增加，影响了该方法的使用效率，因此基于电磁波理论的矢量方法只适用于模拟薄胶内部的光强分布。后者是基于标量衍射理论的传统光强分布模拟方法，该方法运算速度快，常用于模拟传统的垂直入射光刻过程的光强分布，但其精度不高，无法考虑空气/光刻胶界面的折射和反射，以及光刻胶/衬底界面的反射等物理现象，且适用范围受到菲涅耳近似处理的限制。因此，独立使用上面两种方法已无法满足SU-8胶(一种厚胶，实际应用中SU-8胶厚度为几个微米以上)紫外光斜入射光刻工艺的光强分布模拟的需要。同时，由于SU-8胶厚度不均匀、边珠效应等原因，掩模版与SU-8胶之间无法避免地会出现空气间隙，由于SU-8胶光刻过程所采用的紫外光波长(波长365nm)较长，衍射效应十分明显，对光刻精度影响很大。掩模版与SU-8胶之间的空气间隙导致难于加工高深宽比的SU-8胶微结构。为了解决这个问题，国内外学者广泛利用水(相对折射率＝1.33)和丙三醇(相对折射率＝1.47)等填充在掩模版与SU-8胶之间的空气间隙中，充当折射率补偿介质(以下简称补偿介质)，以减小空气间隙造成的衍射效应。与空气的相对折射率(相对折射率＝1.01)相比，这些补偿介质材料的相对折射率与SU-8胶的相对折射率(相对折射率＝1.67)更相近，可以有效地减小空气间隙造成的衍射效应，加工得到高深宽比的微结构。但是，目前还没有可以用于这种SU-8胶介质补偿倾斜紫外光光刻工艺的光强分布模拟方法。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供一种用于，解决了目前传统的基于标量衍射理论的光强分布模拟方法无法模拟SU-8胶介质补偿紫外光斜入射光刻工艺的光强分布的问题。同时，有效地平衡了基于电磁矢量理论和基于光学标量衍射理论的两种光强分布模拟方法的计算效率和计算精度的冲突。采用该光强模拟方法，可以快速、精确地模拟SU-8胶介质补偿紫外光斜入射光刻工艺过程中SU-8胶内部的光强分布。这对于实现SU-8胶介质补偿斜入射紫外光刻工艺过程模拟具有实用意义。 技术方案本专利技术利用紫外光斜入射的旁轴近似技术，以斜入射紫外光在SU-8胶中的传播方向为轴向，将SU-8胶中的计算网格到掩模孔上任意点的距离近似为该计算网格到掩模版的轴向距离。同时，由于掩模版与SU-8胶之间的空气间隙填充了折射率补偿介质，虽然补偿介质与SU-8胶的折射率很接近，但是在补偿介质/SU-8胶界面上，入射光仍然会发生折射，为了应用紫外光斜入射的旁轴近似技术并精确模拟斜入射紫外光在SU-8胶内的强度分布，我们首先假设掩模版下面的间隙中填满了SU-8胶，那么为了在变化后的系统中得到与在原来的补偿介质/SU-8胶界面所在位置处一样的波前分布，以确保进入原先那部分SU-8胶的波传播是完全相同的，必须将掩模版向上推移一定距离。此时掩模版下紫外光的传播方向一致，这样就可以进行SU-8胶中斜入射紫外光的光强分布模拟。满足以下两个条件的方法即该视为该SU-8胶介质补偿紫外光斜入射光刻工艺的光强分布模拟方法； a、基于光学标量衍射理论的菲涅耳-基尔霍夫衍射积分方程，利用紫外光斜入射的旁轴近似技术来处理这个积分方程。同时，根据目前采用在掩模版和SU-8胶之间的空气间隙填充补偿介质来减小衍射问题的方法，推出了适合SU-8胶介质补偿紫外光斜入射光刻工艺的光强计算模型； b、斜入射紫外光的光强计算模型中，综合考虑了空气/补偿介质、补偿介质/SU-8胶界面的反射与折射，SU-8胶/衬底界面的反射，以及紫外光在SU-8胶内的衰减等因素，可以快速、精确地模拟SU-8胶内部斜入射紫外光的光强分布。 包括步骤如下 a、根据工艺条件，输入掩模孔尺寸左右边界坐标、入射光角度、入射光的波长、补偿介质材料及介质补偿的间隙厚度、SU-8胶厚度、SU-8胶相对折射率、补偿介质相对折射率、衬底相对折射率。将需要进行光强分布模拟的SU-8胶区域细分成小正方形网格组成的阵列，并采用二维矩阵来代表这个阵列； b、根据介质补偿的间隙厚度，补偿介质和SU-8胶的相对折射率，确定掩模版向上推移的高度； c、考虑斜入射紫外光在空气/补偿介质、补偿介质/SU-8胶界面的反射与折射、SU-8胶/衬底界面的反射、以及斜入射紫外光在SU-8胶内的衰减，得到SU-8胶内部任意一个网格处的光强值的计算模型； d、重复利用上面的SU-8胶内部任意一个网格处的光强值的计算模型计算SU-8胶中每一网格处的光强值，最终得到SU-8胶内部斜入射紫外光光强分布的模拟结果。 纵观本专利技术的技术实现过程，专利技术了一种用于SU-8胶介质补偿紫外光斜入射光刻工艺的光强分布模拟方法，可以快速、精确地模拟SU-8胶介质补偿紫外光斜入射光刻工艺过程中SU-8胶内部的光强分布。 本专利技术不同于已有的光刻工艺的光强模拟方法，解决了目前传统的基于标量衍射理论的光强分布模拟方法无法模拟SU-8胶介质补偿紫外光斜入射光刻工艺的光强分布的问题。同时，解决了斜入射紫外光在空气/补偿介质、补偿介质/SU-8胶界面的反射与折射，以及在SU-8胶/衬底界面的反射等一系列问题。本专利技术提出的SU-8胶介质补偿紫外光斜入射光刻工艺的光强分布模拟方法主要具有以下特征一、基于光学标量衍射理论的菲涅耳-基尔霍夫衍射积分方程，利用紫外光斜入射的旁轴近似技术来处理这个积分方程。同时，根据目前采用在掩模版和SU-8胶之间的空气间隙填充补偿介质来减小衍射问题的方法，推出了适合SU-8胶介质补偿紫外光斜入射光刻工艺的光强计算模型。二、斜入射紫外光的光强计算模型中，综合考虑了空气/补偿介质、补偿介质/SU-8胶界面的反射与折射，SU-8胶/衬底界面的反射，以及紫外光在SU-8胶内的衰减等因素，可以高精度地模拟SU-8胶介质补偿紫外光斜入射光刻工艺的光强分布。由于使用了紫外光斜入射的旁轴近似处理技术，避免了复杂的积分运算带来的一系列问题，并且综合考虑了光刻过程中的反射与折射、SU-8胶对紫外光的吸收等因素，本专利技术具有较高的模拟精度以及较快的模拟速度。 满足以上两个条件的方法即该视为该SU-8胶介质补偿紫外光斜入射光刻工艺的光强分布模拟方法。 有益效果本专利技术解决了目前传统的基于标量衍射理论的光强分布模拟方法无法模拟SU-8胶介质补偿紫外光斜入射光刻工艺的光强分布的问题。采用紫外光斜入射的旁轴近似技术处理并简化了本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种厚胶介质补偿紫外光斜入射光刻工艺的光强分布模拟方法，其特征在于：满足以下两个条件的方法即该视为该ＳＵ－８胶介质补偿紫外光斜入射光刻工艺的光强分布模拟方法； ａ、基于光学标量衍射理论的菲涅耳－基尔霍夫衍射积分方程，利用紫外光斜入射的旁轴近似技术来处理这个积分方程。同时，根据目前采用在掩模版和ＳＵ－８胶之间的空气间隙填充补偿介质来减小衍射问题的方法，推出了适合ＳＵ－８胶介质补偿紫外光斜入射光刻工艺的光强计算模型； ｂ、斜入射紫外光的光强计算模型中，综合考虑了空气／补偿介质、补偿介质／ＳＵ－８胶界面的反射与折射，ＳＵ－８胶／衬底界面的反射，以及紫外光在ＳＵ－８胶内的衰减等因素，可以快速、精确地模拟ＳＵ－８胶内部斜入射紫外光的光强分布。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周再发，黄庆安，朱真，李伟华，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。