显影与坚膜显影与孥膜过程是将经过曝光工艺后

发布者:admin 发布时间:2019-10-29 08:40 浏览次数:

  显影与坚膜显影与孥膜过程显影是将经过曝光工艺后的基扳放在显影液中 使光刻胶中发生光化学反应的部分去掉 使没有曝光的光刻胶留下来 显影的方式叉分为喷淋法和浸入法 …。在显影工艺中最基本得条件是选择合适的温度和时闻。本实验采用的方式是浸入法 显影液是浓度为 溶液显影时间为 。在显影过程中 还需要用蒸馏水

  显影与坚膜显影与孥膜过程显影是将经过曝光工艺后的基扳放在显影液中 使光刻胶中发生光化学反应的部分去掉 使没有曝光的光刻胶留下来 显影的方式叉分为喷淋法和浸入法 …。在显影工艺中最基本得条件是选择合适的温度和时闻。本实验采用的方式是浸入法 显影液是浓度为 溶液显影时间为 。在显影过程中 还需要用蒸馏水冲洗显影完成的基片 目的是除去残留在基片上的显影液。蒸馏水不能用自来水代替 因为水中含有的颗粒及离子会损坏光刻胶膜。孥膜就是把显影后的基片放在一定的温度下来除去残留的溶剂以及水分 从而使胶膜更唪固 进而提升光刻胶与基板表面的粘附以及抗蚀性能。颦膜的时间及温度都需要恰当的选择。时间太短胶膜就不坚固 抗蚀性就减弱 时间太长胶膜会变脆 温度如果太高会影响胶膜的抗蚀能力。实验中孥膜在烘烤箱内进行 温度在 左右 时问大约 分钟。如图 就是显影后的胶膜形状 显影后胶膜形状此时可以利用普通显微镜或原子力显微镜等设备对基片表面进行测试 把以上试验中的参数与所得结果 己录下来 检查以上实验中是否存在失误的地方。首先先用普通显微镜进行观察 检查基片表面上的图案是否有明显缺陷 如果与设计目标不一致或者有明显缺陷 就需要重新制作。如果图案与设计的目标图案相符合 并且没有明显缺陷 那么可以使用原子力显微镜进行精确地测量。如果结果良好并符合设计的需要则可进行后续的实验步骤。 显影时删的选择取四片滁好胶的基片 首先在相同的显影液浓度 、温度 对基片进行曝光 曝光时 数字掩模与工件台的相对移动速度为然后分别对不同的显影时 进行比较 显影时问分别为 如图所示。…… 显影显影 显影 由上到下随着显影时『自 的增加 显影的深度逐渐增大 面形曲线由圆弧形逐渐变为正弦形曲线。面形最好的是 中面形由于显影时间过短 深度没有达到要求 面形的矢高比较小 曲率半径过大。这种情况可以通过增加显影液的浓度或者温度的方式柬达到面形要求。 中的面形曲线由于显影时间过睦类似于抛物线形。而且腔膜已经显影完毕露出了基片表面 曲率半径、矢高以及宽度都不符合要求。解决的方式可以采取降低显影液的浓度或者来温度的方式柬弥补不足。所以 为了得到理想的微透镜面形 选择合适的显影时间是必要的。从上图中可以看出 在显影时『日 时微透镜阵列的面形最为理想所以选择显影时间为 显影液浓度的选择首先在相同的温度对四片涂好胶的基片分别进行曝光 曝光时间都为 数字掩模与工件台的相对移动速度为 然后分别对不同的显影液浓度进行比较 显影时问都为 。显影液浓度分别为 。如图所示。…… 微透镜阵列的面形随显影液浓度不同的变化上图中从上到下 随着显影液浓度的增加微透镜阵列的面形的变化情况。 显影液浓度为 此时的面形较为理想 但是曲率半径太大 矢高较小 显影不够充分 不能满足要求。此时可以适当增加显影的时间或者显影液的温度 或者在曝光时适当延氏曝光时间 以此柬弥补显影时间过短的缺陷 显影液浓度为 矢高、曲率半径和宽度都达到了目标要求说明显影时间和显影液的温度搭配得当。随着显影液浓度的继续增加 微透镜阵列的面形开始变形 所示所制作的微透镜阵列的单个微透镜的宽度变小 露出了基板表面 面形类似于抛物线形 曲率半径和矢高变小。此时可以适当减少显影时间来控制微透镜的面形。通过对比发现 显影液浓度为 时微透镜阵列的面形最好 所以选择显影液浓度为 显影液温度的确定首先选取五片涂好胶的基片分别进行曝光曝光时问都为 数字掩模与工件台的相对移动速度为 在相同的显影液浓度 然后分别在不同的显影液温度下对曝光的基片进行显影显影时间都为 显影液温度逐渐增加 分别为 。结果如图所示。 显影液温度为 很明显由于显影液温度比较低 显影深度不够 导致微透镜的矢高和曲率半径都不能满足要求。解决的方式可以适当的延长显影的时间 或者增加显影液的浓度 也可以在显影之前增加曝光的时『自 或者曝光量。 的面形较差所制作的微透镜的曲率半径太小 宽度变窄 面形不理想。可以通过减少显影的时间 或者降低显影液的浓度 也可以在显影之前缩短曝光的时间来控制微透镜阵列的面形。所以适当的显影液温度也是制作微透镜阵列时的关键的因素 选择合适的显影温度可以得到较为理想的面形。通过对比分析 确定最佳显影液温度为 刻蚀刻蚀是使光刻胶膜的微结构图案转移到基片表面的过程。刻蚀工艺要求光刻胶保护的表面没有损伤、线条清晰、图案边缘整齐图案的失真小等。刻蚀的方法又包括两种 干法刻蚀和湿法刻蚀。下法刻蚀又分为离子刻蚀、等离子体刻蚀以及反应离子刻蚀。离子束刘蚀是将离子束发射到材料表面 离子将自身的能量转移到材料原子上 从而使材料中的原子发生溅射 最终使材料被蚀掉定厚度的过程。这种方法具有报强的方向性 基底的面形对于肯『 分区域的刻蚀速度影响很大 使刻蚀的呵形变化很大”。””’。反应离子刻蚀是在刻蚀丁艺 沱入反应气体 利用气体跟光刻胶及硅基片的反应柬彳 到相同的刻蚀速度。本文巾采 刻蚀如图 所示就是 刘蚀系统的原理结构示意图 利用 进行捌蚀的基本原理如下 采刖射频源以及电感耦合源在进行刻蚀的腔体内激励等离于的物理轰击跟活性粒子的化学效应的共同作用对光刻胶和基板材料进行选择性刻蚀“ 从而把光刻胶的上微结构图案按一定的比例转移到玻璃基底上。与传统的离子刻蚀技术相比有报多优点。比如”’”… 用于刻蚀的具体参数利用计算机进行实时自动控制 从而减少外界干扰因素 有利于刻蚀参数稳定 通过调节 的功率来对反应腔中的离予浓度进行控制 从而使反应刻蚀得到擐佳匹配效果 利用液态氯对需要 蚀的基片进行冷却 温度的大小能够实时控制并调节 这对选择比的控制非常重要。 刻蚀气流方向从上向下 和电场的方向相同 这对提高刻蚀的均匀性非常有利。 刻蚀系统原理图首先需要选择合适的刻蚀气体来对基底材料进行刻蚀这样在亥性的时候可以提供高效的活性反应粒子 以及它们的氧化物等基底材斟所使用的刻蚀气体必须能够提供氟离子 比如 等活性气体。本实验中选择三氟甲烷气体来刻蚀熔石英玻璃 刻蚀反应如下 气体气体 其刻蚀的速率主要取决于氟离子的浓度和能量 为了使反应不断进行下去 刻蚀过程中将氟离子和二氧化硅反应生成的挥发性气体抽捧 这样就使反应不断的进行下去。在同种刻蚀条件下 相对于硅或锗的刻蚀速率而言 熔石英的刻蚀速率要小很多因此在对熔石英进行刻蚀时应当使氟离了的浓度和能量较大。此外 在刻蚀过程中适当的加入惰性气体 可以改善刻蚀的均匀性、加快反应室的散热速度 并且也能增强其物理溅射的效果。刻蚀选择比指的是被刻蚀材料与抗蚀剂的刻蚀速率的比值。它卡要取决于参加化学反应的活性物质的组分。在刻蚀深度比较人的情况下 在刻蚀选掸比应当尽量高且稳定 这样宵平 卜始哥阮蚀剂刻蚀速率的稳定性殷减少到蚀的时问。再种气体的流特比与剥蚀腔的 “需要合理匹配 会坩划蚀材料的剥蚀述车在刻蚀实验中通过反复阔整各个最佳工艺参数为 岂参数以此束实现其最优的组合 相应的温度为一 射频功率为功率即刻蚀的面形随着时间的变化曲线示意图崮 刻蚀表面随着时间的变化关系曲线年 刻蚀后的【。 实物幽从图 中可以观察到 随着时间的增加 基板被刻蚀的深度逐渐增大 时刻时间还很短时 微透镜的形状还没有显现 这说明此时还没有达到要求 时刻由于腐蚀的时间太长 基板的形状己经遭到损坏 同样也是不能满足要求的形状。因此 在刻蚀工艺过程当中 必须精确控制好刻蚀的强度和时间的长短。在图 中比较理想的形状是时间 。时刻的形状图中右边是刻蚀后的工件实物图。如图 所示 是实验制作的比较理想的微透镜阵列的显微图片 微透镜阵列的尺寸为 实验结果加工完成柱面微透镜阵列之后采用非接触式表面形貌检测仪柬测量其表面轮廓 井与理想曲面进行比较 以此来验证数字掩模移动制作方法的精度。如图 表示微透镜加工结果 殴计轮廓曲线的比较圈。由图可以看出掩模移动法可以精确制作微透镜阵列 其制作精度可以控制在一 之内丽形误差小于 造成这此加工误差的朦刚可 沫自十平台水平度、平台移动精度、平台移动的直线性以及光螈的不均匀性锋。半径 实际制作结果与理论曲线的比较挥暮她龇陡愫第四章柱面微透镜阵列性能测试 微透镜阵列的均匀性测试微透镜阵列各个单元之间光学性能的一致性是评价其质量的一个关键的指标。对微透镜阵列性能的检测方法有很多种 例如相移剪切干涉仪、 直接检测等。本文采用的测试微透镜阵列均匀性的实验装置的基本原理如图 所示。计尊机圈 微透镜阵列均匀性的测试原理图 实验中调节微透镜阵列、会聚透镜‰和扩束准直系统三者之的位置 使它们的光轴重合在一起 并且和光源发出的激光束处于同一水平面。然后被扩柬和准直后的光束会垂直入射到有聚光作用的微透镜阵列上 在它后部的共焦平面上就会产生焦线阵列。然后把 和微透镜阵列之问的距离固定为 并且适当调整透镜 使光线阵列在 照相机上成放大倒立的实像 如图 所示 就是对应的光线阵列的强度峰。图 微透镜阵列的光线强度凹从表 中可以计算得出 光线阵列的强度峰均值为 误差仅为 可见微透镜阵列的整体均匀性比较理想。各个光强分枷曲线之『日 存在的误差柬自于光源的不均匀性 也可能是由于在光刻过程中工件台移动的直线性、光刻胶的不均匀性、曝光量分佰的不均匀性导致的误差。可卧通过控制以上这些影响因素来提高微透镜阵列的均匀性。髀。 光线阵列的愠度尘墼光强 微透镜阵列成像质量的测试 波像差 为了更好的评价所制作的微透镜阵列的光学性能 我们采用麦克尔逊干涉仪来对微透镜阵列的成像质量进行测试 如图 所示 就是麦克尔逊二 涉仪的原理图和实物图。在对微透镜阵列进行测试前 先对干涉仪调节 使得在接收屏上能够得到一组等厚干涉条纹 如图 所示 然后把要进行测试的微透镜阵列置于反射镜 的前方 微透镜阵列的平面正对着反射镜 使得微透镜的焦点正好在 平面上。 激光器发出的光垂直入射到半反半透晶体上后分为两束光 其中一泵光被晶体的后表面反射并经过微透镜阵列聚焦于反射镜地面上 然后又被 。反射沿着原光路返回。因为微透镜阵列存在着波像差 所以被反射回来的平面波会发生形变 而另一束光在通过半透半反晶体后到达反射镜 平面 再被 反射后也沿原光路返回 被反射回的两束光波在半透半反品体的后表面上叠加形成干涉圈样 如图 无微透镜阵刊时的干涉削样有微透镜阵列时的干涉幽样从圈 对比后可以看如槊将微透镜阵列放在麦免尔逊干涉仪上 就会使十涉仪广’ 的条纹发 一川部分所对应们光栏差坚小于条纹婀边所对应的光枉箍。这就足说柱面微透镜中问的曲率半径要比其边缘的曲率半径人。这是由。曝光量时州或者显影时『日 太短所致 可以采用延长曝光或者显影时间 也可以增加显影液的浓度或者温度来解决。 微透镜焦距的测量对于柱面微透镜 有一个折射面是平的 另一个折射两为凸面。这说明 。由此可得。焦距 ’的公式如下 叉因为可得 这说明微透镜的后焦距和厚度 无关 恒大于零。其中一个主点在微透镜的内部 而另一个圭点和微透镜的顶点相重合。入射光由透镜的左平面处入射 因为微透镜的物方主点位于距离透镜顶点为三分之一透镜厚度处 而像方主点在透镜的右凸面顶点处 因此微透镜的后截距就是微透镜的像方焦距。实验中采用焦距仪柬测量柱面微透镜的焦距 如图 所示就是焦距仪的原理示意图 它主要包括测量显微镜、透镜夹持器以及平行光管三部分。平行光管包括平行光管物镜和分划板 分划板位于平行光管物镜的焦平面上。其中平行光管物镜的焦距


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