一种基于三维移动曝光提高光刻分辨率的系统及方法

本发明涉及dmd器件成像曝光，尤其涉及一种基于三维移动曝光提高光刻分辨率的系统及方法。

背景技术：

1、光刻技术是利用光化学反应原理和化学、物理刻蚀方法将掩模板上的图案传递到晶圆的工艺技术。近年来，光刻技术进步迅速，其光学器件的特征尺寸也不断减小，芯片的性能和集成度也不断提高。在经历了接触/接近、等倍投影、缩小步进投影、步进扫描投影等曝光方式的变革后的光刻技术的技术节点从1978年的1.5微米、1微米、0.5微米、90纳米、45纳米，一直到如今的22纳米。但仍有很多问题没有解决，如效率底下，灵活度差，工艺过程复杂，时间成本高等。

2、基于dmd数字光刻技术具有低成本，高效率，轻量化等特点，广受国内外学者关注。然而，dmd数字光刻技术在生成动态掩膜图的过程中会产生一个非整数像素误差，称之为dmd像素量化误差，导致光刻后的图形的轮廓边缘会出现锯齿结构。为解决上诉问题，国内外学者进行了相关的科研工作，韩国首尔庆和大学k kim等提出一种子图错位叠加曝光方式，在保持紫外线曝光面积的同时，采用振荡技术提高了平版印刷分辨率，由于像素之间的间隙被重叠图案填充，微结构的表面粗糙度得到了改善，但是平滑的表面粗糙度有限。南昌航空大学高益庆等通过设计掩模的特征尺寸为dmd像素的整数倍来降低dmd像素误差，但该方法受限于微结构切片层的设计和处理，使得加工的灵活度下降。东北师范大学刘华和郭书平等提出了基于时空协同曝光技术，该技术通过子图的不断重叠填充，使得曝光图案的平滑度提高，但是需要制作大量子图并且过程繁琐，效率低下。可见现有的提高光刻分辨率的技术很难满足目前在高精系统中的需求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于三维移动曝光提高光刻分辨率的系统及方法，以解决dmd数字光刻技术导致光刻后的图形的轮廓边缘会出现锯齿结构，影响分辨率的问题。

2、基于上述目的，本发明提供了一种基于三维移动曝光提高光刻分辨率的系统，包括紫外线光源、均光准直元件、dmd芯片、反射镜、投影物镜和三维移动平台，其中，紫外线光源用于提供紫外线光线；

3、所述均光准直元件用于将紫外线光线处理为均匀光束，打到dmd芯片上；

4、所述dmd芯片用于将均匀光束反射到反射镜；

5、所述反射镜用于将均匀光束投射入投影物镜中；

6、所述投影物镜用于将均匀光束聚焦至三维移动平台；

7、所述三维移动平台用于放置待光刻的工件，通过不间断的来回反复移动，对曝光图形的边缘进行不同程度的优化。

8、优选地，三维移动平台来回反复移动的路线由计算终端控制，控制过程包括：

9、确定三维移动平台移动位置；

10、确定工序数为n-1，将一个像素的长度平均分为n份，每份距离为n；

11、确定三维移动步长，设曝光在第m个工序中，x轴的步长为lx＝mn，y轴的步长为ly＝mn；

12、确定曝光时间，设不经过三维移动的图案最佳曝光时间为t，则三维移动曝光在相同步长反复移动的时间为t，t＝t/(n-1)；

13、在光刻过程的每个工序中，将三维平台的x，y轴同时分别向左和上方向移动(n-1)n,再回到初始点，重复该过程，时长为t。

14、优选地，三维移动平台为压电纳米移动平台。

15、优选地，紫外线光源为405纳米紫外光源。

16、本发明还提供一种基于三维移动曝光提高光刻分辨率的方法，包括以下步骤：

17、将dmd光刻系统调试到使紫外光源能够通过dmd光刻系统内的均光准直元件，并依次经过dmd芯片、反射镜和投影物镜，将所需曝光图形精准曝光在三维移动平台上；

18、将待光刻的工件放置在三维移动平台的精准曝光位置，开启三维移动平台并在光刻过程中，dmd芯片同步三维移动平台工作，使曝光图案在三维移动平台上进行不间断的来回反复移动，通过控制三维移动平台的移动路线，对对曝光图形的边缘进行不同程度的优化。

19、优选地，控制三维移动平台的移动路线，包括：

20、确定三维移动平台移动位置；

21、确定工序，将一个像素的长度平均分为n份，每份距离为n；

22、确定三维移动步长，设曝光在第m个过程中，x轴的步长为lx＝mn，y轴的步长为ly＝mn；

23、确定曝光时间，设不经过三维移动的图案最佳曝光时间为t，则三维移动曝光在相同步长反复移动的时间为t，t＝t/(n-1)；

24、在光刻过程的每个工序中，将三维平台的x，y轴同时分别向左和上方向移动(n-1)n,再回到初始点，重复该过程，时长为t。

25、优选地，确定三维移动平台移动位置包括使曝光图形的x，y轴与三维移动平台的x，y轴平行。

26、优选地，一个像素的长度为7.56微米。

27、本发明的有益效果：本发明将三维移动平台与dmd协同工作，产生一种基于三维移动曝光提高光刻分辨率的系统及方法，该系统和方法无需提高投影物镜的倍率，过程简单，通过光刻中三维移动平台的纳米级距离的反复微移动填补dmd像素间隙，从而消减dmd像素量化误差，实现提高曝光图形轮廓的边缘平滑度，提高分辨率，并且通过三维移动平台不同的移动距离和不同的移动路线达到不同程度的优化结果。与子图叠加光刻相比，整个过程更加便捷灵活，与普通的非子图叠加光刻相比，曝光后图形轮廓的边缘光滑度要更加平滑。

技术特征：

1.一种基于三维移动曝光提高光刻分辨率的系统，其特征在于，包括紫外线光源、均光准直元件、dmd芯片、反射镜、投影物镜和三维移动平台，其中，紫外线光源用于提供紫外线光线；

2.根据权利要求1所述的基于三维移动曝光提高光刻分辨率的系统，其特征在于，所述三维移动平台来回反复移动的路线由计算终端控制，控制过程包括：

3.根据权利要求1所述的基于三维移动曝光提高光刻分辨率的系统，其特征在于，所述三维移动平台为压电纳米移动平台。

4.根据权利要求1所述的基于三维移动曝光提高光刻分辨率的系统，其特征在于，所述紫外线光源为405纳米紫外光源。

5.一种基于三维移动曝光提高光刻分辨率的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的基于三维移动曝光提高光刻分辨率的方法，其特征在于，所述控制三维移动平台的移动路线，包括：

7.根据权利要求6所述的基于三维移动曝光提高光刻分辨率的方法，其特征在于，所述确定三维移动平台移动位置包括使曝光图形的x，y轴与三维移动平台的x，y轴平行。

8.根据权利要求6所述的基于三维移动曝光提高光刻分辨率的方法，其特征在于，所述一个像素的长度为7.56微米。

技术总结
本发明涉及DMD器件成像曝光技术领域，尤其涉及一种基于三维移动曝光提高光刻分辨率的系统及方法，通过光刻中三维移动平台的纳米级距离的反复微移动填补DMD像素间隙，从而消减DMD像素量化误差，实现提高曝光图形轮廓的边缘平滑度，提高分辨率，并且通过三维移动平台不同的移动距离和不同的移动路线达到不同程度的优化结果。与子图叠加光刻相比，整个过程更加便捷灵活，与普通的非子图叠加光刻相比，曝光后图形轮廓的边缘光滑度要更加平滑。

技术研发人员：黄胜洲,任博文,唐远卓,田照伟,蒋铖玮,吴东杰,李懿
受保护的技术使用者：安徽工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15