LSPR接觸光刻探針的力學狀態(tài)分析及其實驗研究.pdf

1、隨著半導體工業(yè)的迅速發(fā)展，對半導體的特征尺寸提出越來越高的要求。光刻技術作為制造半導體器件的關鍵技術之一，光刻分辨率制約著半導體器件的特征尺寸及其性能，而傳統(tǒng)光刻技術的分辨率受到光學衍射極限的限制。為了突破光學衍射極限，人們找到了一種新的光刻技術，即局域表面等離子體共振（LSPR）接觸光刻。
　　本論文來源于某研究所國家重點實驗室開放課題“納米直寫實驗平臺研制”，該課題主要研究實現(xiàn)LSPR接觸光刻系統(tǒng)的機電部分，為了保障光刻質(zhì)量，

2、對關鍵器件探針在運動過程中的力學狀態(tài)提出苛刻的要求。本文通過理論分析、結構設計及調(diào)試實驗等，對如何保障光刻過程中探針的力學狀態(tài)進行研究。為了保證光刻質(zhì)量，系統(tǒng)對探針提出如下指標：（1）光刻掃描中探針偏角不得大于100μrad；（2）掃描中探針的跳動量不得超過20μrad；（3）探針尖部與光刻膠面的接觸壓強不能超過光刻膠面的最大承受極限220MPa。由于通光結構與工藝限制，探針被制作成一個單獨的實體，需要采用一個懸持結構，保證其力學姿態(tài)。

3、由于探針偏角指標、預壓量等與光刻膠面的接觸壓強形成矛盾，在金屬材料彈性模量、屈服強度約束下，懸持結構的設計成為難點，需要設計巧妙的鉸鏈結構才能滿足要求。
　　論文對探針工作過程中影響探針力學狀態(tài)的因素進行了分析，明確探針力學狀態(tài)主要受探針力學結構和外界因素的影響。并分析發(fā)現(xiàn)前期設計的懸持結構不合理，根據(jù)指標要求和實驗表現(xiàn)，從圓形鉸鏈的臂寬、鉸鏈厚度和探針高度等方面對探針力學結構進行了優(yōu)化設計。根據(jù)優(yōu)化后的探針力學結構，從理論上對可

4、能影響探針力學狀態(tài)的外界因素進行了分析。
　　論文工作完成了實驗中關鍵器件探針力學結構的優(yōu)化設計及其仿真分析，實驗平臺的搭建并對裝配誤差進行了分析計算，為后期實驗中由于安裝誤差造成的偏角提供誤差補償值，從而保證實驗結果的精確性。
　　最后，在搭建好的探針力學狀態(tài)實驗平臺基礎上，通過實驗對可能影響探針的力學狀態(tài)的外界因素進行了研究和分析，為后續(xù)實驗參數(shù)的設定提供統(tǒng)一標準。然后通過實驗分析了探針力學結構對探針力學狀態(tài)的影響，并驗