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简论高能聚焦质子束无掩模刻写实验和策略

收藏本文 2024-04-09 点赞:6928 浏览:22709 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:质子束刻写(proton beam writing, PBW)是近几年进展起来的利用高能聚焦质子束对光刻胶等抗蚀剂材料无掩模直接刻写微米甚至纳米尺度结构的一种技术。由于质子质量是电子的1840倍,MeV级能量的质子束穿透力强,空间发散度小,利用质子束刻写得到的结构具有高深宽比,侧壁垂直光滑等特点。本工作根据利用程序分别模拟计算了质子在不同的PBW所需各种材料中的投影射程、运动行迹,如PMMA、SU-8、HSQ等抗蚀剂,硅、二氧化硅、等衬底材料,为开展PBW实验提供重要的参考数据。利用上海运用物理探讨所的扫描和探针系统构建实验平台,自行搭建了样品制备平台和电镀平台等必须设备。探讨了PBW中所涉及的抗蚀剂厚胶层样品的旋转甩制、固化、显影等重要不足,结果表明:利用3000rpm转速旋转40s甩制,热板固化,可得到厚度为6gm的正型抗蚀剂均匀胶层样品;利用4000rpm转速旋转40s甩制,热板固化,可得到厚度为12μm的负型抗蚀剂均匀胶层样品。利用上海运用物理探讨所的PBW实验装置,在AR-P6510.12正型抗蚀剂胶层上刻写出微米尺度“海宝”图案、双矩形微结构;在AR-N4400-10负型抗蚀剂胶层上刻写出微米尺度平行线条和“十”字形、矩形等微结构,改善了该装置上PBW的实验策略和技术,并初步将抗蚀剂层的微结构转制成金属结构,为下一步探讨奠定了基础。同时,实验中质子束扫描方向的制约、质子束的不稳定性、剂量的精确测量等,对PBW效果有重要影响,需要进一步的探讨解决以获得更好的PBW结果。关键词:质子束刻写论文抗蚀剂论文旋转涂覆论文扫描核探针论文

    摘要5-6

    Abstract6-10

    第1章 引言10-13

    1.1 质子束刻写10-11

    1.1.1 PBW介绍10

    1.1.2 质子束和物质的相互作用特性10-11

    1.2 PBW运用前景11-12

    1.3 PBW探讨近况及进展走势12-13

    第2章 实验材料及模拟计算13-33

    2.1 SRIM程序介绍13

    2.2 抗蚀剂材料及模拟计算13-24

    2.2.1 PMMA14-17

    2.2.2 SU-817-19

    2.2.3 HSQ19-22

    2.2.4 PDMS22-24

    2.3 衬底材料24-31

    2.3.1 硅衬底25-27

    2.3.2 其它衬底材料27-31

    2.4 实验选用材料31-33

    2.4.1 AR-P6510.12正型光刻胶32

    2.4.2 AR-N4400.10负型光刻胶32-33

    第3章 PBW实验仪器平台33-47

    3.1 抗蚀剂制样平台33-35

    3.1.1 真空旋转涂层匀胶机33-34

    3.1.2 热板34-35

    3.2 刻写平台35-40

    3.2.1 SPM系统35-38

    3.2.2 PBW装置38-40

    3.2.3 扫描制约软件40

    3.3 样品观测平台40-43

    3.3.1 光学显微镜40-41

    3.3.2 扫描电子显微镜41-43

    3.4 电镀平台43-47

    3.4.1 装置及镀液43-45

    3.4.2 电镀测试45-47

    第4章 PBW实验流程47-57

    4.1 胶层制备流程47-48

    4.1.1 硅片衬底清洗47

    4.1.2 胶体旋转涂覆47

    4.1.3 烘烤47-48

    4.2 环境光影响测试48-49

    4.3 胶层厚度测试49-53

    4.3.1 AR-P6510.12厚度测试49-51

    4.3.2 AR-N4400-10厚度测试51-53

    4.4 胶层及显影53-57

    4.4.1 抗蚀剂辐照53

    4.4.2 抗蚀剂显影53-57

    第5章 微结构刻写57-65

    5.1 剂量制约测试57-59

    5.2 正型抗蚀剂微结构59-61

    5.2.1 “海宝”轮廓59

    5.2.2 双矩形微结构59-60

    5.2.3 微型圆孔60-61

    5.3 负型抗蚀剂微结构61-64

    5.4 图形转换64-65

    第6章 总结与展望65-66

    致谢66-67

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