[發明專利]一種基于相位調制提高投影光刻分辨率的系統及方法

在審

• 申請號: 202011488603.2
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112596348A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 趙圓圓;段宣明;董賢子;鄭美玲
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 張金福

1.一種基于相位調制提高投影光刻分辨率的系統，其特征在于，包括激光器、相位調制器、DMD芯片、投影物鏡、上位機、光刻膠、襯底和位移臺；其中：

所述上位機用于控制所述相位調制器、DMD芯片、位移臺；

所述光刻膠涂覆于所述襯底上，所述襯底放置于所述位移臺上；

所述激光器產生入射平行光束，所述入射平行光束依次經過相位調制器、DMD芯片、投影物鏡，其中：

所述入射平行光束經過所述相位調制器調制，生成具有可編程像素化相位參數的平行光束；

所述具有可編程像素化相位參數的平行光束經過所述DMD芯片，生成可編程像素化數字掩模圖案；

所述可編程像素化數字掩模圖案經過所述投影物鏡，生成縮放的像素化數字掩模圖案并投影至所述光刻膠中進行曝光。

2.一種基于相位調制提高投影光刻分辨率的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：使用可編程的相位調制器對入射平行光束進行相位調制，生成具有可編程像素化相位參數的平行光束；

S2：將所生成的具有可編程像素化相位參數的平行光束入射至DMD芯片中，并通過上位機控制DMD芯片微鏡的開關，生成可編程像素化數字掩模圖案；

S3：使用投影物鏡對所生成的可編程像素化數字掩模圖案的像場進行縮放，將縮放后的像場投影至襯底上涂覆的光刻膠中進行曝光，最終獲得分辨率提高的曝光圖案。

3.根據權利要求2所述的一種基于相位調制提高投影光刻分辨率的方法，其特征在于，所述步驟S1中的可編程的相位調制器中設置有一個可獨立尋址和控制的像素陣列，所述像素陣列中每個像素對透射、反射或衍射的平行光束產生包括相位、灰度方向或開關狀態的調制，并進行m×n像素的相位編碼。

4.根據權利要求2所述的一種基于相位調制提高投影光刻分辨率的方法，其特征在于，所述步驟S1中的入射平行光束、所生成的具有可編程像素化相位參數的平行光束以及所述步驟S2中所生成的可編程像素化數字掩模圖案空間中像素點(m,n)上的光場分布均為：

A_m,n(x-md,y-nd)代表像素點(m,n)上光場的振幅，P_m,n(x-md,y-nd)代表像素點(m,n)上光場的相位，d代表像素尺寸；其中：

所述入射平行光束，每個像素點(m,n)的振幅A_m,n和相位P_m,n均相同；

所述具有可編程像素化相位參數的平行光束，每個像素點(m,n)的振幅A_m,n相同，相位P_m,n信息為：

式中ωt和ωt+π為位相因子，ω表示光波頻率，t表示沿傳播方向的時間因子，其中根據設計可編程像素化數字掩模圖案的需要，在特定像素點(m,n)選擇情況case1或case2；

所述可編程像素化數字掩模圖案，每個像素點(m,n)的歸一化振幅A_m,n為

其中根據設計可編程像素化數字掩模圖案的需要，在特定像素點(m,n)對所述步驟S2中DMD芯片微鏡進行“ON”或“OFF”控制，選擇情況case1或case2；

每個像素點(m,n)的相位P_m,n信息為：

式中ωt和ωt+π為位相因子，ω表示光波頻率，t表示沿傳播方向的時間因子，其中根據設計可編程像素化數字掩模圖案的需要，在特定像素點(m,n)選擇情況case1或case2，以確保相鄰像元產生的相位相差π。

5.根據權利要求2所述的一種基于相位調制提高投影光刻分辨率的方法，其特征在于，步驟S2中所生成的可編程像素化數字掩模圖案具有像素化的微型光束陣列，陣列最大像素為5000×5000，陣列間距d為0.5μm-5000μm。

6.根據權利要求2所述的一種基于相位調制提高投影光刻分辨率的方法，其特征在于，所述步驟S3中的投影物鏡為高倍率遠心鏡頭，其縮放比為1/0.5×-1/200×。