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Desenvolvimento de processo litográfico tri-dimensional para aplicação em microóptica integrada.

Catelli, Ricardo Tardelli

Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola Politécnica 2010-07-21

Acesso online. A biblioteca também possui exemplares impressos.

  • Título:
    Desenvolvimento de processo litográfico tri-dimensional para aplicação em microóptica integrada.
  • Autor: Catelli, Ricardo Tardelli
  • Orientador: Seabra, Antonio Carlos
  • Assuntos: Efeito De Proximidade; Elementos Microópticos; Resiste Su-8; Litografia 3d; Litografia Por Feixe De Elétrons; Óptica Integrada; Su-8 Resist; Proximity Effect; Microoptical Elements; Integrated Optics; Electron Beam Lithography; Three-Dimensional Lithography
  • Notas: Dissertação (Mestrado)
  • Notas Locais: Programa Engenharia Elétrica
  • Descrição: O presente trabalho tem como objetivo desenvolver um processo de fabricação de elementos micro-ópticos utilizando-se litografia por feixe de elétrons, empregando o resiste SU-8, negativo e amplificado quimicamente, sobre substrato de Si. Para tanto, é realizado o estudo dos parâmetros do efeito de proximidade a, b e h para se modelar e controlar os efeitos do espalhamento dos elétrons no resiste e no substrato, e se altera o processamento convencional do SU-8 para se obter um processo com baixo contraste. A determinação dos parâmetros do efeito de proximidade para o sistema de escrita direta e amostra SU-8 / Si é feita experimentalmente e por simulação de Monte Carlo. Particularmente, verifica-se a dependência dos mesmos com a profundidade do resiste. Primeiramente utilizando o software PROXY, obtêm-se a, b e h da observação de padrões de teste revelados. Chega-se a 4m para o parâmetro () que mede o retroespalhamento dos elétrons pelo substrato e 0,7 para a relação (h) entre a intensidade destes com aquela dos elétrons diretamente espalhados pelo resiste (alcance dado por a). Ainda, com esses dados, estima-se o diâmetro do feixe do microscópio eletrônico de varredura a partir da equação de aproximação de espalhamento direto para pequenos ângulos (a = 128nm na superfície do resiste) e se determina a resolução lateral do processo (a = 800nm na interface resiste/ substrato, para um filme de 2,4m). Em seguida, usa-se o software CASINO para se calcular os parâmetros de proximidade a partir da curva de densidade de energia dissipada no resiste obtida pela simulação da trajetória de espalhamento dos elétrons. Confrontam-se, finalmente, os valores obtidos pelos dois métodos. Em relação ao processamento do resiste SU-8, são determinadas as condições experimentais para a fabricação de estruturas tridimensionais por litografia de feixe de elétrons. Especificamente, busca-se desenvolver um processo com características (espessura, contraste, sensibilidade e rugosidade) adequadas para a fabricação de micro-dispositivos ópticos. Inicia-se com o levantamento das curvas de contraste e da sensibilidade do SU-8 para determinadas temperaturas de aquecimento pós-exposição. Obtém-se contraste abaixo de 1 para aquecimento pós-exposição abaixo da temperatura de transição vítrea do resiste, mantendo-se sensibilidade elevada (2C/cm2). Em seguida, mede-se a rugosidade da superfície do filme revelado para diferentes doses de exposição. Para finalizar, submete-se a amostra a um processo de cura e escoamento térmico, para melhorar a dureza e a rugosidade do resiste a ser utilizado como dispositivo final Consegue-se um valor de rugosidade (40nm) inferior a 20 vezes o comprimento de onda de diodo laser de eletrônica de consumo. Por fim, é produzido um dispositivo com perfil discretizado em 16 níveis como prova de conceito.
  • DOI: 10.11606/D.3.2010.tde-21102010-112508
  • Editor: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola Politécnica
  • Data de criação/publicação: 2010-07-21
  • Formato: Adobe PDF
  • Idioma: Português
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