直角坐标激光直写的动态曝光模型

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1、第16卷第8期2008年8月光学精密工程()pticsandPrecisionEngineeringVol-16No．8Aug．20()8文章编号1004—924X(2008)08—1354一07直角坐标激光直写的动态曝光模型张山，谭久彬，王雷，金占雷(哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所，黑龙江哈尔滨150001)摘要：在兼顾胶层的光吸收特性、直写光束的高斯分布特征以及直写光束与胶层相对运动的情况下，建立了直角坐标激光直写的动态曝光模型以有效预测线条的线宽和侧壁角。仿真实验表明：以恒值高斯光强曝光时，该模型与等效仿真条件下的DiI

2、l曝光模型仿真结果完全一致。进一步证明了该模型的有效性和正确性，解决了目前在激光直写中存在的只能预测线宽或在忽略光刻胶吸收作用的情况下粗略估计直写线条轮廓的问题。同时，基于该模型分别分析了直写光功率和直写速度对线条轮廓的影响机理，为优化激光直写工艺的加工参量提供了一种有效的分析途径。关键词：激光直写光刻；曝光量分布；D川曝光模型；线条轮廓中图分类号：TN305．7文献标识码：ADynamicexposuremodeloflaserdirectwritinginCartesiancoordinateZHANGShan，TANJiu-bi

3、n，WANGLei，JINZhan—lei(J”sfif“fPo厂L雎f，’口一户r掣fi5io卵op￡if口Z&EZPffronicJ订s￡r“聊P卵￡E行gi”PP，．i行g，Hnr6i行J刀sfif“fPo，TPf^九oZ(’gy，Hnr6i钉150001，C^i卵Ⅱ)Abstract：AnewdynamicexposuremodelwasproposedtopredictthelaserdirectwritingqualityinCartesiancoordinateexactly．Byconsideringtheeffect

4、ofphotoresistabsorbingbeamenergy，theGaussiandistributionofwritingbeamandthedynamicexposureprocess，numericalsimulationresultsindicatethatwhentheincidentlaserbeamisshapeofconstantGauss，theresultsobtainedbypro—posedmodelagreewellwjththatbyDillmodelunderequivalentconditions

5、。Themode】makesuptheshortcomingsofthetraditionalmodelsandcanbetakenasanappropriatesolutiontothedynamicex—posureprocess．Basedonthemodel，theinfluencesofthedirectwritingpowerandvelocityontheprofileofwritinglinearealsoanalyzed，whichcanbeconsider．edasaneffectanalysismethodfor

6、opti—mizingtheparametersoflaserdirectwriting．Keywords：laserdirectwritingphotolithography；exposuredosedistribution；Dillexposuremodel；lineDrofile收稿日期：2008一01一07；修订日期：2008一02—25．基金项目：国家自然科学基金资助项目(No．50675052)第8期张山，等：直角坐标激光直写的动态曝光模型1355引言激光直写是制作衍射光学元件及其掩模的主要技术之一，其基本原理是用计算机控

7、制高精度激光束扫描基片表面的光刻胶进行变剂量曝光从而直写出所设计的任意图形，显影后在光刻胶表面形成所要求的轮廓，再通过刻蚀将图形转移到基片上。曝光作为光刻工艺过程的一个重要环节，对最终光刻图形的质量有很大的影响。在投影光刻中，光刻胶上表面光强分布一定，曝光时光束与光刻胶没有相对运动，目前已有的DilI曝光模型可较好地描述其曝光过程[1’2]。而在激光直写中，直写光束与光刻胶做相对运动，比投影光刻曝光更为复杂，精确描述其曝光过程也更为困难。针对呈高斯分布的激光直写光束形成的曝光量分布，国内外学者进行了一些研究：沈亦兵在忽略光刻胶吸收作用

8、及直写光束与光刻胶相对运动的情况下，建立了光刻胶内光强分布模型L3]，可粗略估计直写线条的线宽和侧壁角；Jose’Ramo’n考虑了直写光束的高斯分布特征以及直写光束与胶层的相对运动，给出了光刻胶表面的曝光量分布n]，可