[發明專利]基于數字微鏡器件無掩膜光刻的旋轉式曝光系統及方法

在審

• 申請號: 201711041925.0
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107908077A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 李木軍;季超;朱俊杰;邱金峰
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司11260
• 代理人: 鄭立明,付久春

技術領域

本發明涉及光學領域，尤其涉及一種基于數字微鏡器件DMD無掩膜光刻的旋轉式曝光系統及方法。

背景技術

光刻技術是近年的研究熱點，是半導體加工領域的核心技術之一。隨著掩膜尺寸的縮小，如何降低光學掩膜制作和加工成本一直困擾著研究人員，無掩膜光刻技術開始進入人們視野。

無掩膜光刻技術如電子束直寫、激光直寫等精度高但設備昂貴，基于數字微鏡器件(DMD)的無掩膜光刻技術受到微納加工及相關領域的普遍關注。DMD具有靈活、并行和高速等優點，它替代傳統的光學掩膜，降低了傳統掩膜在制作和加工方面的困難和成本，簡化了傳統光刻技術的繁瑣工藝流程，提高了光刻系統的加工效率。

現有基于DMD無掩膜光刻技術一次加工面積有限。采用輥壓的方法雖然可以實現大面積連續壓印，但是作為輥壓過程中核心部件的輥壓模具，往往采用超精密機床直接加工，工藝復雜且成本昂貴。因此，發明人發現如何低成本制造出符合要求的輥壓模具是需要解決的問題。

發明內容

基于現有技術所存在的問題，本發明的目的是提供一種基于數字微鏡器件無掩膜光刻的旋轉式曝光系統及方法，能以較低的成本，實現輥壓模具的低成本制造。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明實施方式通過一種基于數字微鏡器件無掩膜光刻的旋轉式曝光系統，包括：

執行機構、控制系統和光學系統；其中，

所述執行機構包括：旋轉運動機構和直線進給機構；所述旋轉運動機構設置在所述直線進給機構上，所述旋轉運動機構上設有能安裝輥壓模具毛坯及剛性柱面基底的承接單元，所述執行機構能帶動所安裝的輥壓模具進行旋轉分運動和直線進給分運動；

所述控制系統與所述執行機構通信連接，能控制所述執行機構帶動所安裝的輥壓模具進行旋轉分運動和直線進給分運動；

所述光學系統包括：計算機、DMD數字掩膜、照明子系統、調焦子系統和投影成像子系統；其中，所述計算機分別與所述DMD數字掩膜和調焦子系統通信連接，所述DMD數字掩膜、調焦子系統和投影成像子系統依次設在所述照明子系統的光路上，所述投影成像子系統的曝光輸出端對應照射于所述執行機構的剛性柱面基底所需曝光區域上。

本發明實施方式還提供一種基于數字微鏡器件無掩膜光刻的旋轉式曝光方法，用于在輥壓模具毛坯的剛性柱面基底上加工棱條微結構，采用本發明的旋轉式曝光系統，包括以下步驟：

先在所述系統的執行機構的剛性柱面基底上涂覆一層光刻膠，進行烘干操作后在剛性柱面基底表面形成一層干膜，完成輥壓模具毛坯制作；

前準備階段：將所述輥壓模具毛坯安裝在所述執行機構的旋轉運動機構上，將所述系統的光學系統的DMD數字掩膜設為一幀圖形，圖形只允許正中間有一條狹縫透過UV紫外光；

驅動所述執行機構的直線進給機構使得剛性柱面基底邊緣運動到狹縫正下方，剛性柱面基底運動方向應與狹縫方向保持平行，完成輥壓模具加工前準備工作；

加工階段：所述執行機構的直線進給機構帶動剛性柱面基底按照所述控制系統程序設定的速度V緩慢前進，同時，UV紫外光透過狹縫均勻照射在剛性柱面基底的棱線L1上，在經過一個行程后，棱線L1上所有區域均被曝光，此時，所述執行機構的旋轉運動機構按照所述控制系統程序設定轉動相應的角度，同時，直線進給機構按照程序設定反轉，帶動剛性柱面基底做速度相同的回程運動，開始棱線L2的加工；

按照上述流程循環至棱線Ln，則在剛性柱面基底的上均勻曝光n條棱線區域，經過顯影、后烘處理，在剛性柱面基底表面會出現均勻分布的棱條微結構，即完成輥壓模具上微結構的制作。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明實施例提供的基于數字微鏡器件無掩膜光刻的旋轉式曝光系統，其有益效果為：

該旋轉式曝光裝置能以較低的成本，通過精確控制剛性柱面基底做分運動為旋轉和平移的組合運動，配合輸入DMD掩膜圖形的同步變換，在柱面上加工出一系列微結構(不同的分運動參數組合得到的微結構型面也不相同)，經過后續顯影，后烘，電鑄工藝處理，從而實現輥壓模具上微結構的低成本制造。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發明實施例提供的旋轉式曝光系統整體示意圖；

圖2為本發明實施例提供的旋轉式曝光原理示意圖；