CN114895534A - 一种双slm协同调制提高数字光刻图形边缘平滑度的方法 - Google Patents

一种双slm协同调制提高数字光刻图形边缘平滑度的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双SLM协同调制提高数字光刻边缘平滑度的方法，首先以SLM单像素尺寸为离散采样周期，对待曝光连续二维图形进行离散采样，形成一幅二维离散图形，再将其拆分为多幅独立的二维离散子图，依次将所有二维离散子图同时分配给分配给SLM1和SLM2显示，通过计算机控制SLM1和SLM2分别按预先设定好的曝光时间依次同时投影二维离散子图在涂覆光刻胶的基底上同一位置进行叠加曝光，最终可在光刻胶上形成光刻图形；本发明所述的方法通过两个SLM协同调制来实现多幅二维离散子图叠加曝光，可有效改善因SLM固有结构特征引入的图形边缘锯齿现象，从而获得高分辨率的数字光刻制作。

Description

一种双SLM协同调制提高数字光刻图形边缘平滑度的方法
技术领域
本发明涉及提高数字光刻图形边缘平滑度技术领域，尤其涉及一种双SLM协同调制提高数字光刻图形边缘平滑度的方法。
背景技术
基于SLM的无掩模数字光刻在制作成本、效率、灵活性、产业化等方面具有巨大优势，被广泛应用于微结构制作、表面等离子体光学和生物应用等领域。但是受SLM固有方形微观结构的影响，投影到光刻胶上曝光的图形是经过SLM量化后的离散图形，光刻图形会出现边缘锯齿等缺陷，严重影响数字光刻质量。现有的技术主要从以下两方面来改善光刻图形边缘锯齿问题，提高光刻图形的边缘平滑度：一是增大精缩投影物镜的倍率，但是随着投影物镜精缩倍率的增大，一次曝光面积变小，从而导致加工效率下降；二是联合单个SLM和高精度压电平台，通过平台扫描、单个SLM灵活显示和曝光时间的联动来完成曝光过程，但是平台多次扫描过程会导致加工效率下降，而且对压电平台精度的高要求会导致其价格急剧上升，从而增加数字光刻制作成本。因此，针对现有技术在加工效率和加工成本等方面的不足，本发明提出一种双SLM协同调制方法，改善数字光刻图形边缘锯齿问题，用以提高数字光刻图形边缘平滑度。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的技术问题，提供一种双SLM协同调制提高数字光刻图形边缘平滑度的方法。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种双SLM协同调制提高数字光刻图形边缘平滑度的方法，该方法包括以下步骤：
(1)以SLM单像素尺寸为离散采样周期，对待曝光连续二维图形进行离散采样，形成一幅二维离散图形；
(2)将步骤(1)中得到的二维离散图形拆分为N幅独立的二维离散子图M1(i,j)、M2(i,j)、...、MN(i,j)；
(3)在平行于基底平面上错位配置SLM1和SLM2，且错位距离不大于一个像素；
(4)依次将步骤(2)中的N幅二维离散子图同时分配给SLM1和SLM2显示，通过计算机控制SLM1和SLM2分别按预先设定好的曝光时间依次同时投影二维离散子图在涂覆光刻胶的基底上同一位置进行叠加曝光；
(5)经显影、定影、后烘等工艺后最终可在光刻胶上形成光刻图形。
优选的，所述步骤(2)中的二维离散图形按照任意形状拆分成二维离散子图，任意两幅独立的二维离散子图互不重叠，拆分后的所有二维离散子图可以重组成所述二维离散图形。
优选的，所述步骤(3)中的错位是指两个SLM投影到基底上的二维离散图形的位置没有一一对应在基底的相同的位置上。
优选的，所述步骤(5)中的所述光刻胶包括用于光刻制作的正性或负性胶。
本发明有益效果：
本发明通过两个SLM错位投影的图形，协同调制曝光剂量，可以获得小于一个SLM像素的图形边缘锯齿，充分利用SLM快速、准确投影图形的优势，避免了压电平台的多次重复扫描引入的重复定位误差和导致的加工效率下降；通过将二维离散图形拆分成多个二维离散子图分别进行曝光，可以精确控制曝光区域，避免数字光刻图形出现畸变；无静态掩模可大大减少掩模制作的费用，从而有效降低了数字光刻的制作成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明的待曝光连续二维图形拆分成N幅二维离散子图示意；
图2为本发明的双SLM协同调制错位叠加曝光提高数字光刻边缘平滑度示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
参照图1-图2，本发明的优选实施例，一种双SLM协同调制提高数字光刻图形边缘平滑度的方法，该方法包括以下步骤：
(1)以SLM单像素尺寸为离散采样周期，对待曝光连续二维图形进行离散采样，形成一幅二维离散图形；
(2)将步骤(1)中得到的二维离散图形拆分为N幅独立的二维离散子图M1(i,j)、M2(i,j)、...、MN(i,j)；
(3)在平行于基底平面上错位配置SLM1和SLM2，且错位距离不大于一个像素；优选的，所述SLM1和所述SLM2均包括数字微镜器件(DMD)、液晶(LCD)、硅基液晶(LCOS)等空间光调制器，具体的，图2中SLM1和SLM2错位为1/2像素距离；
(4)依次将步骤(2)中的N幅二维离散子图同时分配给SLM1和SLM2显示，通过计算机控制SLM1和SLM2分别按预先设定好的曝光时间依次同时投影二维离散子图在涂覆光刻胶的基底上同一位置进行叠加曝光；
具体的，将第一幅二维离散子图M1(i,j)同时分配给SLM1和SLM2显示，通过计算机控制SLM1和SLM2分别按预先设定好的曝光时间同时投影M1(i,j)在涂覆光刻胶的基底上进行第一次叠加曝光，可实现区域1边缘平滑效果；将第二幅二维离散子图M2(i,j)同时分配给SLM1和SLM2显示，通过计算机控制SLM1和SLM2分别按预先设定好的曝光时间同时投影M2(i,j)在涂覆光刻胶的基底上同一位置进行第二次叠加曝光，可实现区域2边缘平滑效果；以此类推；将第N幅二维离散子图MN(i,j)同时分配给SLM1和SLM2显示，通过计算机控制SLM1和SLM2分别按预先设定好的曝光时间同时投影MN(i,j)在涂覆光刻胶的基底上同一位置进行第N次叠加曝光，可实现区域N边缘平滑效果；
(5)经显影、定影、后烘等工艺后最终可在光刻胶上形成光刻图形；
具体的，经过N次叠加曝光后，再经显影、定影、后烘等工艺，最终可在光刻胶上形成边缘平滑度更高的光刻图形。
作为本发明的优选实施例，其还可具有以下附加技术特征：
本实施例中，所述步骤(2)中的二维离散图形按照任意形状拆分成二维离散子图，任意两幅独立的二维离散子图互不重叠，拆分后的所有二维离散子图可以重组成所述二维离散图形。
本实施例中，所述步骤(3)中的错位是指两个SLM投影到基底上的二维离散图形的位置没有一一对应在基底的相同的位置上。
本实施例中，所述步骤(5)中的所述光刻胶包括用于光刻制作的正性或负性胶。
本发明通过两个SLM错位投影的图形，协同调制曝光剂量，可以获得小于一个SLM像素的图形边缘锯齿，充分利用SLM快速、准确投影图形的优势，避免了压电平台的多次重复扫描引入的重复定位误差和导致的加工效率下降；通过将二维离散图形拆分成多个二维离散子图分别进行曝光，可以精确控制曝光区域，避免数字光刻图形出现畸变；无静态掩模可大大减少掩模制作的费用，从而有效降低了数字光刻的制作成本。
在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种双SLM协同调制提高数字光刻图形边缘平滑度的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)以SLM单像素尺寸为离散采样周期，对待曝光连续二维图形进行离散采样，形成一幅二维离散图形；
(2)将步骤(1)得到的二维离散图形拆分为N幅独立的二维离散子图M1(i,j)、M2(i,j)、...、MN(i,j)；
(3)在平行于基底平面上错位配置SLM1和SLM2，且错位距离不大于一个像素；
(4)依次将步骤(2)中的N幅二维离散子图同时分配给SLM1和SLM2显示，通过计算机控制SLM1和SLM2分别按预先设定好的曝光时间依次同时投影二维离散子图在涂覆光刻胶的基底上同一位置进行叠加曝光；
(5)经显影、定影、后烘等工艺后最终可在光刻胶上形成光刻图形。
2.根据权利要求1所述的一种双SLM协同调制提高数字光刻图形边缘平滑度的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的二维离散图形按照任意形状拆分成二维离散子图，任意两幅独立的二维离散子图互不重叠，拆分后的所有二维离散子图可以重组成所述二维离散图形。
3.根据权利要求1所述的一种双SLM协同调制提高数字光刻图形边缘平滑度的方法，其特征在于：所述步骤(3)中的错位是指两个SLM投影到基底上的二维离散图形的位置没有一一对应在基底的相同的位置上。
4.根据权利要求1所述的一种双SLM协同调制提高数字光刻图形边缘平滑度的方法，其特征在于：所述步骤(5)中的所述光刻胶包括用于光刻制作的正性或负性胶。
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