基于DMD扫描光刻系统的光刻图形边缘平滑度优化研究

发布时间：2020-08-25 04:16

【摘要】：光学精细加工技术近几年发展较快,在微结构表面加工领域具有广阔发展空间。光学精细加工技术中,基于数字微反射镜器件(Digital Micro-mirror Device,DMD)的无掩膜扫描光刻技术能够生产微小的、轻量的、集成的三维微结构器件,在提高光刻效率和光刻精度的同时降低了光刻成本,因此DMD扫描光刻技术在军事、生物医药、信息处理等领域均有应用。DMD扫描光刻系统中的数字微反射镜器件(DMD)帧频转换速度超过2万赫兹,能够完成高效率、连续滚动扫描光刻。虽然DMD扫描光刻技术实现了高效率、高精度、低成本光刻工艺,但是光刻图形在滚动扫描方向以外刻线边缘有明显锯齿,降低了光刻图形质量和制备器件的性能。本论文针对光刻图形在扫描方向以外刻线边缘有锯齿的问题,提出解决方案并进行相应工作,工作内容包括以下两部分:(1)针对DMD扫描光刻图形边缘有锯齿的问题,深入分析DMD扫描光刻原理,获得光刻图形刻线边缘有锯齿的原因:DMD微结构限制和单像素光照能量分布不均匀的影响。对此依据扫描方向单像素光照能量延展累积使该方向能量匀化,最终该方向刻线流畅的现象,提出DMD微反射镜阵列成像在垂直扫描方向线性错位的方法,减小扫描方向以外刻线边缘锯齿。理论上分析获得微反射镜阵列成像线性错位形式、表达式,Matlab软件仿真微反射镜阵列成像线性错位后“刻线”曝光效果。仿真结果表明微反射镜阵列成像线性错位的方式,有效减小了刻线边缘锯齿,提高了刻线边缘平滑度。同时该方式具有匀化光照能量的优势,提高了光照能量利用率。(2)利用自由曲面光学透镜灵活调控光线空间分布和增加光线空间自由度的性质,用Matlab、Zemax软件设计并优化出自由曲面光学透镜模型,使其安装在DMD窗口表面1mm位置附近,实现微反射镜阵列成像线性错位。软件仿真安装该透镜模型前后光刻图形“树”曝光效果,仿真结果表明:在不影响光刻效率和光刻图形尺寸的前提下,提高了光刻图形边缘平滑度。
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN305.7
【图文】：

3子束光刻技术进行介绍如下：线宽已达到 20nm 量级，当前刻蚀线宽也提高到 10nm是 0.02nm~0.05nm，所以光刻中的衍射现象很小，因此光刻技术具有避免使用昂贵掩膜版、提高光刻分辨率、电子设备却很昂贵，单点串行的过程导致工作效率不应用受到限制，目前电子束光刻技术仅在科学研究以技术在市场上开始应用。离子束来源于液态金属，通，进行高精度直写。离子束光刻技术可以采用有掩膜版版时的工作实质与电子束光刻基本相同，只是粒子束

光刻技术相较于粒子束光刻、干涉光刻、波带片光刻的区别是以数字空生成电子掩膜版，数字光刻系统简图如图 1.4 所示。光刻过程中，利用设计出图形，通过传输系统调制空间光调制器工作状态，进而调控空间束的空间位置，形成虚拟掩膜图形，数字智能控制掩膜图形，最终生成动态掩膜图形经过投影成像系统，成像在光刻基片上，生产出工艺器件代末，SLM 及其相关技术由瑞典公司提出，接下来 ASML 荷兰有限公司生产无掩膜光刻机。数字光刻技术是信息化、数字化与传统光刻技术字光刻空间光调制器分三种：液晶（LCDD）、等离子体（PDP）和数MD）[44]。本文主要研究基于 DMD 的无掩膜扫描光刻图形质量。电子掩膜版

D 无掩膜光刻技术的研究现状基于 DMD 的无掩膜扫描光刻技术能够制备阵列结构的器件，结构等，图 1.5 为 DMD 光刻器件图。DMD 光刻技术制备的器件光刻技术制备的器件结构，其质量、精度较高，该技术为微光机术需求，同时该技术制备微型元件的成本、效率、质量、尺寸等8]。（a）电子芯片 （b）3D 手模

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本文编号：2803260