基于DMD的扫描光刻系统图案生成质量优化方案的研究

发布时间：2020-08-25 08:15

【摘要】：近年来,随着光学精细加工技术的迅猛发展,基于数字微镜器件(Digital Micromirror Device,DMD)的无掩膜扫描光刻技术,在提高生产效率和降低生产成本方面被认为是继单点激光直写技术之后的一种新的无掩膜光刻技术,在未来的光刻工艺领域中有着广阔的应用远景。尤其是随着DMD驱动技术的提高,可以实现2万以上的高帧频切换,使得高效、连续滚动的扫描曝光刻写方式得以实现。因此,DMD扫描光刻技术在印刷电路板、芯片制造、微流控加工、生物检测、药物传递、细胞载体、组织工程等领域得到了广泛的应用。虽然基于DMD的扫描光刻技术具有刻蚀灵活性强、刻蚀成本低以及刻蚀效率高等优点,但是光刻系统通常由于元件设计难度和系统装调等问题致使光刻工艺由于光刻系统照明的不均匀性而导致刻写出的光刻图形的刻线宽度不一致;同时,DMD扫描光刻在垂直于扫描方向(横向)的分辨率受限于DMD微镜尺寸的限制而难以提高,导致扫描方向(纵向)以外其他方向的刻写线条边缘锯齿严重。因此,本文围绕DMD扫描光刻系统图案的生成质量开展了相应的研究,并针对以上所述的问题提出了相应的解决方案:(1)本文针对DMD扫描光刻工艺中由于系统照明的非均匀性而导致刻写出的光刻图形的刻线宽度不一致的问题,利用DMD的工作特性,通过计算机软件模拟、分区域逐步刻写和光刻图形线宽测试相结合的方法,形成了理想的能量补偿电子掩膜版,使全刻写区域的曝光能量在滚动曝光过程中累计达到平衡,实现了全刻写区域光刻图形刻线宽度的一致性。(2)DMD扫描光刻在垂直于扫描方向(横向)的分辨率由于受限于DMD微镜尺寸而难以提高,导致扫描方向(纵向)以外其他方向的刻写线条边缘锯齿严重。针对这一问题,采用子图错位叠加曝光与扫描平台运动相互配合的方式来提高光刻图形的分辨率。软件模拟仿真的结果表明此种方法可以有效改善刻写图形的线条边缘的流畅性。最后利用实验室DMD扫描光刻系统进行了光刻实验,验证了DMD子图错位扫描叠加曝光技术在减小光刻图形边缘锯齿和提高边缘结构平滑度方面的优越性。
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN305.7
【图文】：

干涉光刻,基片,技术,光刻技术

(b) 入射角相等的两束光图 1.1 干涉光刻技术的优势在于它是无掩膜光刻技术，并不需要制作掩膜版要求也不是很高，而且干涉光刻技术的光刻分辨率通常的缺陷，例如，难以精确地调控干涉条纹的光强，同时的叠加，所以最终只能获得与预期结果比较近似的形状构则还是很困难的。刻技术传统光刻技术有所不同,也和电子束、离子束等光刻技术制器是用来区别数字光刻技术与传统光刻技术的主要元，通过计算机编程软件控制空间光调制器进而对入射光生虚拟的数字光图像，进而取代了传统光刻技术中的掩把这些虚拟的数字光图像投影到放置于工件平台上的

示意图,光刻系统,数字扫描,空间光调制器

东北师范大学硕士学位论文(PDP）和数字微反射镜器件(DMD)是光刻系统常用到的空间光调制器。其中，DMD种可以大批量生产的纯数字化的空间光调制器，而且它的应用范围非常广阔。因此数的科学研究人员对数字光刻技术的研究通常所使用的空间光调制器都采用D。[36-38]基于 DMD 的数字光刻系统通常由照明系统、数字微镜器件、投影镜头以械平台等构成，如图 1.2 所示。图像生成器DMD 控制器

多余的,溶剂,基片,涂胶

1.3 光刻工艺的流程制作一个完整的光刻工艺产品常常需要经历基片的清洁、基片涂胶、胶膜前烘、基片曝光、胶膜后烘、显影、坚膜、基片刻蚀以及去胶等步骤。（1）基片的清洁这是光刻流程的第一步，主要是对基片表面进行污渍的清洁和水分的干燥。通常是使用沾有丙酮溶液的脱脂棉擦洗光刻基片双侧的表面，除掉基片表面的有机或无机污染物，在有必要的情况下可以在基片表面添加 HMDS 等化学物质来提高光刻胶与晶片之间的粘附性。（2）基片涂胶这是光刻流程的第二步，该步骤的目的就是在基片表面建立一层薄厚均匀的、没有任何瑕疵的光刻胶膜层。涂胶的方法有旋转涂胶法[45]、喷涂法、刮涂法等。实验中最常用的方法是旋转涂胶法，如图 1.3 所示，该方法将涂有光刻胶的衬底进行高速旋转，在离心及液体表面拉力的作用之下，在基片表面形成薄厚一致的光刻胶膜层。根据研究的需要，调控涂胶机的旋转速度和旋转时间，可以将基片表面的光刻胶厚度控制在一定的范围内。

【参考文献】