[發明專利]DMD光刻系統中傾角及放大倍率的測量和校正方法

有效

• 申請號: 202010434655.5
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111580346B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 陳岐岱;劉華;孫洪波
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G01B11/26;G01M11/02
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉世純

本發明公開了一種DMD光刻系統中傾角及放大倍率的測量和校正方法，屬于光學技術領域，本發明根據測得的數據進行相應的計算，可補償平臺傾角和校正投影放大倍率，無需對掩模圖進行復雜的處理，只需要運用簡單的數學關系去計算平臺移動距離，即可實現傾角的補償，改善圖案錯位、模糊等現象，可使配置二維移動平臺的DMD無掩模光刻系統實現理想應用，達到制備大規模結構的目的。本發明的校正方法，不僅成本低，而且無需大面積的測試板面、大距離的移動以及高精度的測試儀器，只需要實驗室顯微鏡進行測量即可。此外，本發明減少了加工前期圖像處理的麻煩，適用于大多數的光刻系統，應用性比較廣。

技術領域

本發明屬于光學技術領域，提出了一種用于DMD光刻系統中傾角及放大倍率的測量和校正方法

背景技術

近年來，基于DMD的無掩模數字光刻技術在微納加工領域受到了廣泛的關注。與傳統的掩模光刻和激光直寫技術相比，它不僅提高了生產效率、節約了成本，而且可以實現亞微米級別的高分辨率。通過在DMD無掩模光刻系統中配置二維精密移動平臺，可以實現DMD加載圖形逐幀滾動翻轉與平臺移動同步配合的滾動掃描曝光和DMD加載圖形逐場切換與平臺移動同步配合的步進式投影曝光，除了可以進行靜態大面積曝光(如：步進式投影曝光)之外，還可以通過選擇高幀頻，大面積有效區域DMD，提供高速數據滾動，實現連續掃描曝光，甚至可以實現不同圖形的復雜組合。

但是該系統如果要實現理想應用，就要求DMD投影圖形與平臺的移動方向平行，且投影透鏡的放大倍率與平臺的移動速度或距離相匹配。但是，由于機械加工、裝調等影響，實際的傾角和放大倍率誤差超過了誤差允許范圍，就會影響到最后的加工精度。因而需要對傾角和放大倍率誤差進行校正，以改善圖案錯位、模糊等現象，實現高精度的加工效果。

發明內容

針對現有技術中存在的由于機械加工、裝調等影響，DMD數字無掩模光刻系統的實際傾角和放大倍率誤差超過了誤差允許范圍，會影響后序加工等問題，本發明提供了一種用于DMD光刻系統中傾角及放大倍率的測量和校正方法，根據測得的數據進行相應的計算，可補償平臺傾角和校正投影放大倍率，無需對掩模圖進行復雜的處理，只需要運用簡單的數學關系去計算平臺移動距離，即可實現傾角的補償，改善圖案錯位、模糊等現象，可使配置二維移動平臺的DMD無掩模光刻系統實現理想應用，達到制備大規模結構的目的。

本發明的技術方案是采用以下步驟實現：

DMD光刻系統中傾角及放大倍率的測量和校正方法，具體步驟如下：

步驟一：二維移動平臺的傾角測量：

首先，開啟DMD四邊的微鏡，投影成四邊形圖案進行第一次靜態曝光，然后二維移動平臺沿著y軸移動距離L，開啟DMD四角的微鏡，投影成四點圖案進行第二次靜態曝光；接著，選擇第一次曝光圖案右上角的像素和第二次曝光圖案左上角的像素，測出兩像素的距離a′；最后，利用公式(1)計算DMD投影圖案與二維移動平臺之間的傾角正切值tanθ，進而計算傾角的正、余弦值，以便進行角度補償；

tanθ≈a'/L (1)

所述L＝b＝βnH，其中，b為DMD投影的橫向理論尺寸，β為投影理論放大倍率(由于傾角和放大倍率誤差相對來說非常小，根據公式(1)可知對于b值的影響不至于影響到傾角的計算)，n為DMD橫向微鏡數量，H為DMD單個微鏡實際尺寸；

步驟二：二維移動平臺的角度補償：

利用傾角的正、余弦值和DMD投影橫、縱向理論尺寸b、a計算出二維精密移動平臺運動的距離，通過圖形之間的幾何拼接關系，結合相對運動原理(因為實際曝光過程DMD靜止)操作二維精密移動平臺x、y兩個方向的配合移動，最終使整體曝光圖案沿著DMD投影的橫、縱方向進行拼接；

步驟三：投影系統的投影實際放大倍率計算：