数字光刻方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种数字光刻方法，包括以下步骤：包括以下步骤：S1：生成三维形貌数据；S2：沿着竖直方向将三维形貌数据分切成N层二维矢量图数据；S3：将二维矢量图数据转换成二维数字化像素图像；S4：将二维数字化像素图像分割成n条等间距的基础长条带图像数据；S5：根据分切层数N，分割的条数n，对分割后的基础长条带图像数据重组，形成新的长条带图像数据；以及S6：将新的长条带图像数据上载至成像设备进行逐条带扫描光刻。本发明专利技术的数字光刻方法能够方便地形成大尺寸微结构形貌的光学薄膜。本发明专利技术还涉及一种数字光刻系统。

【技术实现步骤摘要】
数字光刻方法及系统
本专利技术涉及光刻
，尤其涉及一种数字光刻方法及系统。
技术介绍
具有复杂微结构形貌的大尺寸光学薄膜制作是微纳制造领域的难点问题，主要原因是在满足幅面大的同时还要确保精度与效率，可选的加工手段不多。目前常用的方法有采用高精密金刚石车床来加工，该方法虽然可以做到纳米级的表面精度，但加工效率低，且一般都为规则周期图形，不能制作任意复杂形貌，难以做到米级幅面。也有采用激光直写光刻的方法，一种是通过控制单点激光束的能量进行垂直扫描或者偏转扫描对图形进行单点填充，从而达到不同的灰度等级实现三维形貌。该方案虽然对曝光计量做到了很好的控制，但是由于是单点填充模式，因此效率低下只适合做小幅面。另外一种激光直写是通过数字微镜进行灰度光刻，例如：中国专利申请号201410508288.3、201110276577.1。该类方法采用数字微镜做连续滚动显示，滚动方向每次移动一个像素，通过对同一位置滚动像素的累积曝光，从而实现不同灰度等级三维形貌。由于是单像素步距滚动，造成了该类方法效率低下，当做到米级幅面数据量庞大，原始形貌数据来源也是个问题。也有采用多套掩膜套刻实现微结构模板制作，但是该方法只能制作简单图形，并且需要多次对准套刻，幅面也难以做大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种数字光刻方法，以方便形成大尺寸微结构形貌的光学薄膜。本专利技术实施例提供一种数字光刻方法，包括以下步骤：S1：生成三维形貌数据；S2：沿着竖直方向将三维形貌数据分切成N层二维矢量图数据；S3：将二维矢量图数据转换成二维数字化像素图像；S4：将二维数字化像素图像分割成n条等间距的基础长条带图像数据；S5：根据分切层数N，分割的条数n，对分割后的基础长条带图像数据重组，形成新的长条带图像数据；以及S6：将新的长条带图像数据上载至成像设备进行逐条带扫描光刻。进一步地，在所述步骤S1中，该三维形貌数据通过三维造型软件生成，三维造型软件可以导出供计算机解析的通用三维数据格式。进一步地，所述步骤S2的具体内容为：先将三维形貌数据在竖直方向上根据工艺需求设置切片间距，切片间距可以是等间距，也可以是非等间距，然后再对三维形貌数据进行三维分层切片，形成N层二维矢量图数据。进一步地，所述步骤S3的具体内容为：利用填充因子对二维矢量图数进行像素化填充，从而形成二维数字化像素图像，其中，填充因子为单位毫米距离需要填充的像素数。进一步地，所述步骤S4的具体内容为：先对二维数字化像素图像设定水平方向上的分割像素宽度M，然后根据分割像素宽度M对二维数字化像素图像进行分割，得到n条宽度为M的基础长条带图像数据，其中，分割像素宽度M与分切层数N的乘积小于等于数字微镜的宽度W。进一步地，所述步骤S5的具体内容为：长条带图像数据重组遵循的规律为:选取第N层第y-(N-1)条的基础长条带图像数据，第N-1层第y-(N-2)条的基础长条带图像数据，第N-2层第y-(N-3)条的基础长条带图像数据，…，第1层第y条的基础长条带图像数据做数据拼接，当选取的基层长条带图像数据的序列号小于1或者大于n时，选择空白条带拼接，y按照1到n+N-1依次取值，获得n+N-1幅新的长条带图像数据。进一步地，所述步骤S6的具体内容为：将新的长条带图像数据上载至数字微镜控制板卡的内存中，通过运动平台扫描运动与数字微镜图像滚动同步匹配光刻，扫描完一条新的长条带图像数据之后，步进轴移动分割像素宽度M的距离，进行下一条新的长条带图像数据的扫描光刻。进一步地，在所述步骤S1之前还可以包括步骤：形成光刻胶板。进一步地，形成光刻胶板的具体内容包括：根据薄膜微结构深度要求，在基板上涂布相应厚度的光刻胶。本专利技术实施例还提供一种数字光刻系统，包括数据处理设备及成像设备，所述数据处理设备安装有三维造型软件，上述任意一项所述的光刻方法中的步骤S1～步骤S5在该数据处理设备中执行，所述数据处理设备将形成的新的长条带图像数据上载至所述成像设备，成像设备用于将接受到的新的长条带图像数据进行逐条带扫描光刻。本专利技术的数字光刻方法及系统能够方便地形成大尺寸微结构形貌的光学薄膜。附图说明图1是本专利技术的数字光刻方法的流程图。图2是图1中的分切数据重组示意图。图3是利用本专利技术的数字光刻方法对简单三维形貌分切示意图，以微镜为例。图4是图3中的分切层填充示意图。图5是图4中分切数据重组示意图。图6是对图5中的重组数据曝光示意图。图7是利用本专利技术的数字光刻方法对繁杂三维形貌分切示意图。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术方式及功效，以下结合附图及实施例，对本专利技术的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。请参阅图1，本专利技术提供一种数字光刻方法，包括以下步骤：步骤S1：生成三维形貌数据。具体地，该三维形貌数据通过三维造型软件生成，该三维造型软件可以导出供计算机解析的通用三维数据格式，例如：STL、3DS、STP、IGS、OBJ等。优选地，该三维形貌数据与薄膜微结构尺寸一致。步骤S2：沿着竖直方向将三维形貌数据分切成N层二维矢量图数据。具体地，先将三维形貌数据在竖直方向上根据工艺需求设置切片间距，切片间距可以是等间距，也可以是非等间距，然后再对三维形貌数据进行三维分层切片，形成N层二维矢量图数据。步骤S3：将二维矢量图数据转换成二维数字化像素图像。具体地，利用填充因子对二维矢量图数进行像素化填充，从而形成二维数字化像素图像，其中，填充因子为单位毫米距离需要填充的像素数。步骤S4：将二维数字化像素图像分割成n条等间距的基础长条带图像数据，该n条等间距基础长条带图像数据沿水平方向间隔排布。具体地，先对二维数字化像素图像设定水平方向上的分割像素宽度M，然后根据分割像素宽度M对二维数字化像素图像进行分割，得到n条宽度为M的基础长条带图像数据，其中，分割像素宽度M与分切层数N的乘积小于等于数字微镜的宽度W。步骤S5：根据分切层数N，分割的条数n，对分割后的基础长条带图像数据重组，形成新的长条带图像数据，新的长条带图像数据重组遵循的规律为:选取第N层第y-(N-1)条的基础长条带图像数据，第N-1层第y-(N-2)条的基础长条带图像数据，第N-2层第y-(N-3)条的基础长条带图像数据，…，第1层第y条的基础长条带图像数据做数据拼接，当选取的基层长条带图像数据的序列号小于1或者大于n时，选择空白条带拼接，y按照1到n+N-1依次取值，获得n+N-1幅拼接后的图像，也即获取的n+N-1幅新的长条带图像数据。具体地，以分切层数N为3为例进行说明，如图2所示，y取值为1，即选取两条与分切条带同样尺寸的空白条带，第1层第1条的基础长条带图像数据，三条带依次排列做水平方向数据拼接，形成新条带S1；y取值为2，即选取一条与分切条带同样尺寸的空白条带，第1层第2条的基础长条带图像数据，第2层第1条的基础长条带图像数据，三条带依次排列做水平方向数据拼接，形成新条带S2；y取值为3，即选取第3层第1条的基础长条带图像数据，第2层第2条的基础长条带图像数据，第1层第3条的基础长条带图像数据，三条带依次排列做水平方向数据拼接，形成新条带S3；y取值为4，即选取第3层第2条的基础长条带图像数据，第2层第3条的基础长条带图像数据，第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字光刻方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：生成三维形貌数据；S2：沿着竖直方向将三维形貌数据分切成N层二维矢量图数据；S3：将二维矢量图数据转换成二维数字化像素图像；S4：将二维数字化像素图像分割成n条等间距的基础长条带图像数据；S5：根据分切层数N，分割的条数n，对分割后的基础长条带图像数据重组，形成新的长条带图像数据；以及S6：将新的长条带图像数据上载至成像设备进行逐条带扫描光刻。

【技术特征摘要】
1.一种数字光刻方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：生成三维形貌数据；S2：沿着竖直方向将三维形貌数据分切成N层二维矢量图数据；S3：将二维矢量图数据转换成二维数字化像素图像；S4：将二维数字化像素图像分割成n条等间距的基础长条带图像数据；S5：根据分切层数N，分割的条数n，对分割后的基础长条带图像数据重组，形成新的长条带图像数据；以及S6：将新的长条带图像数据上载至成像设备进行逐条带扫描光刻。2.根据权利要求1所述的数字光刻方法，其特征在于，在所述步骤S1中，该三维形貌数据通过三维造型软件生成，三维造型软件可以导出供计算机解析的通用三维数据格式。3.根据权利要求1所述的数字光刻方法，其特征在于，所述步骤S2的具体内容为：先将三维形貌数据在竖直方向上根据工艺需求设置切片间距，切片间距可以是等间距，也可以是非等间距，然后再对三维形貌数据进行三维分层切片，形成N层二维矢量图数据。4.根据权利要求1所述的数字光刻方法，其特征在于，所述步骤S3的具体内容为：利用填充因子对二维矢量图数进行像素化填充，从而形成二维数字化像素图像，其中，填充因子为单位毫米距离需要填充的像素数。5.根据权利要求1所述的数字光刻方法，其特征在于，所述步骤S4的具体内容为：先对二维数字化像素图像设定水平方向上的分割像素宽度M，然后根据分割像素宽度M对二维数字化像素图像进行分割，得到n条宽度为M的基础长条带图像数据，其中，分割像素宽度M与分切层数N的乘积小于等于数字微镜的宽度W。...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱鹏飞，张瑾，朱鸣，浦东林，邵仁锦，陈林森，
申请(专利权)人：苏州苏大维格光电科技股份有限公司，苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32