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1986年德国教授W.Ehrfeld首先开发的LIGA技术(lithographic、 Galvanformug、Abformug)实现了深度X射线光刻、电铸成型和塑料铸模技术的完美结合,被认为是最有,前途的三维微细加工技术之一,有着广阔的应用前景。然而,昂贵的同步辐射X光源和制作复杂的X光掩模,且与IC工艺不兼容,使得LIGA技术的推广应用并不容易,于是人们竭力寻找低成本、易实现的替代或派生技术。UV-LIGA(Ultra-Violet LIGA)技术作为LIGA技术的一种派生工艺,它是利用常规的紫外光源、光刻设备和掩模,以较为低廉的价格制作高深宽比的微结构。紫外光刻是UV-LIGA技术的关键工艺之一,由于衍射效应的存在影响紫外光刻的微结构图形的精度,同时光刻过程中各工艺环节如掩模制作、光刻胶制备、显影等也会对加工图形的形状带来误差。本文以正胶AZ9260为对象对紫外光刻工艺图形的加工误差进行深入的实验研究。论文的主要工作包括:
1.掩模设计与紫外光刻正交实验掩模图形选择,设计不同尺寸的方形、直线和圆等典型图形,每种图形之间具有不同的间隔。根据紫外光刻工艺过程所涉及的各可控因素和实验目标,选取合适的参数水平值,完成实验表头设计,用标准正交表组织和实施光刻正交实验。引入田口方法,利用信噪比统一测度的思想对实验的加工误差进行直观和方差分析,给出各加工工艺参数对光刻胶图形加工误差的影响及其显著性程度,得出特定厚度下加工不同尺寸特定光刻胶模型的最适工艺参数组合。
2.光刻胶模型轮廓边缘提取算法研究由于光刻胶模型的电镜照片常常出现图像边界区分度较低,且一般的边缘提取算法会使得图形边缘上反映误差的锯齿边、毛刺等有用信息被当作噪声过滤掉。本研究自行开发了一种结合数学形态学的改进的Canny算法。首先,选取数学形态学对图像进行预处理,在有效去除噪声的同时,又可以保留有用的信息;然后,针对数学形态学处理会削弱边缘的情况,采用适当的图像增强算法以增加图像对比度;最后,使用自适应改进的Canny算子提取图像边缘。实践证明,与常用的几种算法提取结果比较,这种改进的Canny算法能得到较好的结果。
3.光刻胶模型图形加工误差的表征和量化目前,光刻胶模型的加工误差的表征还没有一个全面而统一的标准。本文实验研究以方形宽度、直线线宽和圆的直径为代表的特征尺寸,直线的不直线度和方形角部圆化程度作为光刻胶模型的加工误差表征,并采用最小二乘法实现了它们的量化特征。