[發明專利]滾動灰度光刻的DMD動作方法

有效

• 申請號: 201410508288.3
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN104298077A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 許家林;孫強
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 張偉

技術領域

本發明涉及光刻領域和印刷領域，特別涉及一種用于驅動空間光調制器數字微鏡陣列(Digital?Micro-Mirror?Device)的滾動灰度光刻的DMD動作方法。

背景技術

目前，公知的DMD的驅動算法中，較為常見的是利用位平面成灰度圖像的驅動算法，例如基于DMD的投影儀。目前有滾動掃描光刻的報道，但是掃描后所成的圖像是2值圖案，而不是灰度圖案。灰度圖案能夠提高光刻膠的曝光后圖案的尺寸精度。

背景知識：

DMD的二值圖案顯示過程：DMD顯示一幅二值圖案的過程包括：將數據線Load進入DMD的微鏡的寄存器中，每個微鏡對應一個bit的數據，1024*768的微鏡寄存器的數量為1024*768，使用2組16位數據寬度的總線采用400MHz的DDR方法將數據載入，載入一幅二值圖案的時間為30.72μs。載入完成后，發送全局Reset命令，經過4μs的動作時間之后，DMD可以按照寄存器的數值顯示一幅圖案。

DMD灰度成像的時序方法：顯示一幅8位灰度圖像，采用的方法是分時顯示8幅圖案，這八幅圖案是灰度圖像的8個位平面圖像，并且每一幅圖案顯示的時間是2ⁿ個單位時間t。

位平面圖像：8位灰度圖像的每個像素點的數值是一個8比特的數值，將每個像素的8比特數值的最高位取出來，組成一幅新的圖案，就是一個最高位的位平面圖案。同理，可以取出其他位中的2值數據，組成其他的7個位平面。8位灰度圖像一共有8個位平面。

人眼看到的DMD顯示的圖像的灰度：在時間t中，t足夠短，小于50ms時，在微鏡在時間t里反射光源的光，灰度為100％，微鏡在50％的時間里反射光源的光，人眼看到的灰度為50％。把時間等分成255份，就可以有256種反射光的時間的占空比，形成256個灰度等級。

目前可以檢索到DMD顯示灰度圖案的微鏡動作時序，但是對于滾動顯示灰度圖案的時序，如果采用非滾動圖案的時序有兩個缺點：

1、刻蝕的速度慢，不能連續曝光，需要曝光一次，光刻頭相對于光刻膠移動一整幅DMD畫面。例如，使用0.7XGA的DMD來進行光刻，DMD的像素為1024*768，曝光一次，圖像需要移動768行，機械動作的時間太長；采用本發明的時序方法，可以移動的同時曝光，極大的提高工作效率。

2、采用整幅圖案顯示灰度圖像的方法由于在刻蝕時，機械停止才能刻蝕，在兩幅圖案之間存在機械的定位精度影響拼接精度的問題，而本發明中，機械連續勻速運動，相鄰兩幅圖案不存在圖案拼接的問題。

發明內容

本發明要解決現有技術中的技術問題，提供一種可使得光刻機能夠連續光刻，并且刻蝕的圖案是8位灰度圖案的，滾動灰度光刻的DMD動作方法。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案具體如下：

一種滾動灰度光刻的DMD動作方法，包括以下步驟：

在光刻過程中，DMD相對于光刻膠每移動一列，微鏡狀態存儲RAM中只增加一行新的數據，并且其他的數據只做移動；

使用DMD的255個像素對光刻膠的一個像素進行255次曝光來實現256級灰度；每次曝光的時間長度相等。

在上述技術方案中，光刻膠上的每一個像素對應的255個DMD像素采用的編碼方式是：將灰度值按照低位在前的方式寫成8位二進制碼，在將第i位的數值Q替換成2^i-1個Q，共255位二值數據。

在上述技術方案中，對于8位灰度使用8個RAM存儲塊來存儲DMD的動態狀態，最終使用每個塊的部分內容來合成最終的DMD顯示狀態；

在上述技術方案中，每個塊的更新方法為：按照先進先出的原則將最早的1列元素丟棄，加入新的1列元素到隊尾。

在上述技術方案中，RAM塊的數據來源為：新一列數據按照位的權重，按照位平面分別加入到對應的塊中。

在上述技術方案中，使用1024x768的DMD實現n位灰度滾動光刻，該算法的RAM存儲塊的大小為

本發明具有以下的有益效果：