[發明專利]一種基于大面積超分辨激光直寫系統的圖形刻寫方法

有效

• 申請號: 201710150037.6
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN107145038B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 王闖;張浩然;劉前
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 湯財寶

本發明提供一種基于大面積超分辨激光直寫系統的圖形刻寫方法，通過將源圖形文件進行一定角度順時針或逆時針旋轉，并沿周期性邊界裁剪校正，進而輸出多個已分割并編號的單幀刻寫圖形，用以整合掃描方向和步進方向刻寫效果的差異，使得最終刻寫出的大面積微納結構在笛卡爾坐標系的X/Y方向均具有良好的均勻性，大幅度提高了光柵掃描步進式激光直寫系統在多種材料上的刻寫質量和成品率。通過本發明，使得利用激光直寫系統進行器件制備、材料研究的成功率和精確性得到顯著提升。

技術領域

本發明涉及激光直寫領域，更具體地，涉及一種基于大面積超分辨激光直寫系統的圖形刻寫方法。

背景技術

激光直寫是利用強度可變的激光束對基片表面的抗蝕材料實施變劑量曝光，顯影后在抗蝕層表面形成所要求的浮雕輪廓。激光直寫的基本工作原理是由計算機控制高精度的激光束掃描，在光刻膠上直接曝光寫出所設計的任意圖形，從而把設計圖形直接轉移到掩膜上。

激光直寫技術在半導體器件、光電子器件以及微電子機械器件的制造過程中有著重要的位置，主流的激光直寫微納加工方法有三種：電子束光刻、聚焦離子束光刻、激光束光刻。由于用于電子束光刻、聚焦離子束光刻的設備都比較昂貴，并且需要在嚴苛的真空環境下制造，且生產效率較低，不適合大面積批量化的器件制備。因此目前應用最為廣泛的還是激光束直寫光刻，且日益成為人們關注的重點。

大面積激光直寫系統中普遍采用的技術方案是利用振鏡或多面旋轉棱鏡帶動光束進行光柵掃描步進式移動，實現單幀或小范圍刻寫，在此基礎上借助直線電機實現大面積拼接。但由于高速掃描的“拖尾效應”、掃描軸與步進軸的速度差異以及幀與幀之間拼接等因素的影響，該方法往往很難在大范圍刻寫時保持良好的均勻性，故而降低了該方法制備器件、研究材料的成功率和精確性。

發明內容

本發明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的基于大面積超分辨激光直寫系統的圖形刻寫方法，解決了現有技術中由高速掃描的“拖尾效應”、掃描軸與步進軸的速度差異、以及幀間拼接等因素帶來的掃描方向和步進方向的刻寫效果的差異。

根據本發明的一個方面，提供一種圖形刻寫方法，包括：

S1、旋轉源圖形文件并分割成多個可用于單幀刻寫的單幀圖形文件；

S2、將所有的單幀圖形文件導入到大面積超分辨激光直寫系統中進行刻寫并拼接。

作為優選的，所述步驟S1具體包括：將原圖形文件逆時針或順時針旋轉，再進行邊緣的剪裁和校正，并分割輸出多個可用于單幀刻寫的單幀圖形文件。

作為優選的，所述步驟S1中，源圖形文件旋轉角度為-45°～45°。

作為優選的，所述步驟S1中，還包括對分割的單幀圖像文件按照位置關系進行對應編號。

作為優選的，所述步驟S1中，進行邊緣的剪裁和校正時，針對非周期結構，根據源圖形文件的原始尺寸分割；針對周期結構，將圖像進行比例縮放，再進行分割。

作為優選的，在步驟S2中，所述激光直寫系統的激光脈沖為1～300mW，激光脈寬為10～20000ns。

作為優選的，所述步驟S2具體包括：以二維振鏡或多面轉鏡為掃描模塊，通過光柵掃描步進式刻寫模式在刻寫材料上刻寫，并通過氣浮式直線電機實現拼接。

作為優選的，所述刻寫材料為光刻膠、金屬薄膜或無極相變材料制成的，且以玻璃或硅為基底的單層或多層薄膜。

本發明提出一種基于大面積超分辨激光直寫系統的圖形刻寫方法，通過將源圖形文件進行一定角度順時針或逆時針旋轉并沿周期性邊界裁剪校正，進而輸出多個已分割并編號的單幀刻寫圖形，用以整合掃描方向和步進方向刻寫效果的差異，使得最終刻寫出的大面積微納結構在笛卡爾坐標系的X/Y方向均具有良好的均勻性，大幅度提高了光柵掃描步進式激光直寫系統在多種材料上的刻寫質量和成品率。