[發明專利]采用DMD與液晶調制的曲面光刻方法

有效

• 申請號: 201911417378.0
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111077741B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 孫秀輝;尹韶云;江海波;陳建軍;楊正;杜凱
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

本發明涉及采用DMD與液晶調制的曲面光刻方法，屬于光刻技術領域。采用DMD作為數字灰度掩模調制器，對入射光的振幅進行調制，同時加入液晶作為相位調制器，對入射光的相位進行調制，從而將入射的平面波轉化為特定波前的光束，然后再經過投影鏡頭，最終成像在曲面的光刻膠基底上，從而實現曲面光刻。由于引入DMD和液晶聯合對光束進行調制，增加了系統的設計自由度，從而實現高效、高精度曲面光刻。為曲面微結構器件的廣泛應用奠定一定的基礎。

技術領域

本發明屬于光刻技術領域，涉及采用DMD與液晶調制的曲面光刻方法。

背景技術

光刻技術目前仍然是整個半導體制造、微納結構器件制造的基礎工藝技術。被廣泛的應用于半導體微納制造、現代工業等領域。

目前的光刻工藝主要包括：接觸式光刻、接近式光刻以及投影光刻三種方式。

接觸式光刻具有設備簡單、速度快、產量高的優勢，但由于在曝光過程中，掩膜板與光刻膠直接接觸，光刻膠很容易對掩膜板造成污染，影響圖形質量并降低了掩模板重復利用率；

接近式光刻是在接觸式光刻的基礎上進行改進，使得掩膜板與光刻膠之間存在很小的間隙，這從一定程度上改善了上述掩膜板利用率的問題，但由于存在間隙，系統衍射效應比較明顯，影響最終光刻的分辨率及精度；

而投影式光刻是采用投影鏡頭，將掩膜的圖形投影至光刻膠上進行曝光。由于掩膜與光刻膠表面并不接觸，因此避免了接觸式光刻的掩膜板污染問題。另外，可以通過投影鏡頭精確縮小成像系統，能夠有效提高分辨率，是目前的主流應用。

而在此基礎上發展起來的基于DMD的無掩膜光刻技術，采用DMD(數字微鏡)代替了傳統的掩膜板，將代加工的圖形數字化，然后經過鏡頭投影到光刻膠上完成曝光。由于采用DMD(數字微鏡)代替了傳統的掩膜板，因此加工效率得到提高。

隨著各類光刻技術的發展，目前傳統的平面微結構的元件的加工與應用都已經比較成熟。而隨著現代工業、國防、仿生、虛擬現實等領域的發展，傳統的平面基底的微光學元件已經不能滿足實際的應用，因此曲面微結構元件得到人們的廣泛關注。與傳統的平面微結構元件不同，曲面微結構光學元件是指在曲面光刻膠基底上具有微結構的一類光學元件，由于其光學參數具有更多的自由度，因此在實際應用中往往具有更大的視場角、更靈敏的動態捕捉和更高的空間利用率等優點。

雖然有諸多優點，但是曲面微結構的光學元件的加工仍然是目前亟待解決的問題。目前一般采用曲面壓印、金剛石單點加工等方式，效率低，成本高，不適合批量加工。而傳統的DMD無掩膜光刻也并不能直接在曲面上實現高精度的光刻。

基于目前的現狀，本發明專利提出一種采用DMD和液晶聯合調制的無掩膜曲面光刻技術。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種采用DMD與液晶調制的曲面光刻方法。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

采用DMD與液晶調制的曲面光刻方法，光源部分產生一個均勻照射的平行光束，DMD和液晶同時對入射的波前進行調制，最終通過投影鏡頭將圖形投影到曲面目標面上；

首先根據需要加工的曲面微結構，將其分解為曲面的面型參數和微結構的參數；然后表示為光束的空間強度分布函數：U(x,y,z)，其中，z＝z(x,y)即為曲面的面型表達式。

假設DMD對光束的振幅調制函數為：C(x_i,y_j)，根據非衍射受限系統的光傳輸理論和菲涅耳近似，得到投影鏡頭出瞳面上的光場分布：