一种无掩模数字投影光刻的图形拼接方法技术

本发明专利技术是一种无掩模数字投影光刻的图形拼接方法，包括步骤：步骤S1：对待刻蚀图形进行分割，得到分割后的多帧子图形，且每帧子图形尺寸相同；步骤S2：设置模板尺寸与每帧子图形尺寸相同；步骤S3：将分割后的每帧子图形与所述模板相乘，得到子图形的边界拼接区域，用灰度调制模板调制边界拼接区域的灰度值，获得调制后的子图形；步骤S4：对调制后的子图形通过数字微镜显示逐帧曝光，实现数字微镜显示的调制后的子图形向基片复制转移的拼接。本发明专利技术能较好地解决大面积图形刻写时存在的拼接问题，改善了数字投影光刻图形刻蚀的质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无掩模光刻
，特别涉及一种适用于无掩模数字投影光刻的图形拼接方法。
技术介绍
随着微光、机、电等技术的迅猛发展，微细加工技术得到了迅速发展。微光学元件在通讯、军事、空间技术、超精加工、生物医学以及信息处理等领域中得到广泛应用。这使得科研人员对微光学相关的设计、制作及应用技术展开了广泛研究。微光学在设计理论与制作方法上已有了很大的发展，为了进一步扩大微光学元件的应用领域，对其制作方法也提出了更高的要求。因此，研究便捷、有效、实时、灵活的微光学元件的制作方法仍然是目前国内外微光学领域的一个极为重要的研究方向。相比之下，传统的光刻方法(即电子束光刻制作掩模，用有掩模的投影光刻或接近接触光刻进行复制)不能同时满足灵活、高效、低成本的要求。而基于数字微镜(数字微镜)的无掩模光刻技术正好应运而生，并且该方法可采用紫外光、深紫外光、甚至更短波长的极紫外光作为光源，因而具有很强的技术延伸性和工艺兼容性，更易在光刻实践中得到应用，具有广泛的应用前景。然而，由于这种光刻技术单次刻蚀的面积有限，而且环境震动干扰、工件台的位移精度等因素对图像的逐场曝光的精确位置造成巨大的影响，从而形成线条的错位、包裹、交叠等现象。特别是该技术若刻蚀大面积图形，要实现高精度的刻写质量存在很大的技术问题。这就需要通过图像拼接技术在投影曝光前对图形进行预处理。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的是为了满足数字微镜无掩模光刻特点的光刻技术发展的需要，解决大面积图形刻写存在的拼接问题，为此提供一种无掩模数字光刻的图形拼接方法。为了达成所述目的，本专利技术提供，所述方法的步骤包括步骤SI :对待刻蚀图形进行分割，得到分割后的多帧子图形，且每帧子图形尺寸相同；步骤S2 :设置模板尺寸与每帧子图形尺寸相同；步骤S3 :将分割后的每帧子图形与所述模板相乘，边界拼接区域的灰度值受到调制，不需要拼接的区域其灰度值保持原样，以此用灰度调制模板调制边界拼接区域的灰度值，获得调制后的子图形；步骤S4 :对调制后的子图形通过数字微镜显示逐帧曝光，实现数字微镜显示的调制后的子图形向基片复制转移的拼接。优选实施例所述待刻蚀图形的分割步骤如下步骤Sll :设定每帧子图形的大小为1024X768像素；步骤S12 :设定每帧子图形之间的重叠区域宽度；步骤S13 :针对步骤S12中设定的重叠区域宽度，判断待刻蚀图形是否能分割为1024X768像素的整数倍，如果能，则不进行边界填充，则分割结束；如果不能，则将待刻蚀图形边界填充灰度为0使得能被分割成1024X768像素的整数倍，然后重新分割。优选实施例所述调制后的子图形向基片复制转移的拼接，共有九种边界拼接情况，需要设计九种灰度调制模板，每个模板只在其周围相邻的重叠边界区域设定渐变灰度值。优选实施例调制后子图形的大小为1024X768像素。所述的图形拼接方法，还包括通过计算机控制数字微镜显示图形灰度调制状态，调制后的单帧子图形曝光时，如果调制后的单帧子图形不同位置点的灰度值不一样，则数字微镜相应位置的调制状态将发生改变。 优选实施例不同的调制后的子图形灰度值对应于数字微镜的各个响应状态，继而每帧数字微镜显示的调制后的子图形对应于基片位置图形刻写时，光刻胶被刻蚀程度与灰度值相对应。优选实施例所述用灰度调制模板调制边界拼接区域灰度值的步骤包括对边界拼接区域的灰度值由灰度调制模板的外侧到内侧灰度依次减小。优选实施例对于四次重叠边界拼接区域的灰度值设置有别于两次重叠的情况，灰度调制模板的外侧到内侧灰度依次减小；数字微镜两次显示的子图形拼接后，各边界拼接区域的灰度值和与四次重叠后各处的灰度值相等。优选实施例在数字微镜显示的调制后的子图形的边界拼接区域的位置处，经灰度调制模板调制的线条灰度或者被刻蚀的程度是渐变的，没有明显的跃变，从而实现数字微镜显示的子图形的拼接，使待刻蚀图形整体向基片的复制转移。本专利技术的基本原理根据数字微镜的特点，即数字微镜每次曝光的子图形大小为1024X768像素，对于待刻蚀图形需要分割大小为1024X768像素多帧子图形。计算机控制数字微镜图形灰度调制状态，因此单帧子图形曝光时，如果不同位置点的灰度值不一样，则数字微镜阵列相应位置的调制状态将发生改变。即不同的图形灰度值，数字微镜相应状态与之一一对应，继而对应位置子图形刻写在基片时，光刻胶被刻蚀程度不一样。基于此原理，设计边界拼接灰度调制模板。本专利技术的特点与优势(I)本专利技术充分利用了数字微镜灵活、高效、成本低、无需掩模版等特点，提出了待刻蚀图形有效的分割方法。(2)本专利技术基于光刻胶对数字微镜图形灰度的响应，设计了对应的边界灰度调制模板。针对拼接区域的差异，设置了不同的灰度值。(3)本专利技术将待刻写的图形进行分割，然后与设计好的模板相乘，对每帧子图形的边界灰度值进行有效调制，逐场曝光的同时实现子图形的拼接。实践表明，本专利技术能较好地解决大面积图形曝光时存在的畸变、错位、包裹等问题图形拼接问题，改善数字投影光刻图形刻蚀的质量。附图说明图I是本专利技术适用于数字微镜无掩模数字投影光刻图形拼接方法流程图；图2a至图2d分别是数字微镜无掩模数字投影光刻大面积曝光图形拼接存在的几种典型错误示意图；图3是待刻蚀图形分割示意图；图4是模板设计示意图。图5是边界拼接灰度模板调制示意图。 图6a至图6c是待刻蚀图形分割示意图。图7是拼接结果图片。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。如图I中示出，本专利技术提供的一种适用于数字微镜无掩模数字光刻的图形拼接方法，待刻蚀图形分割、模板设计、子图形受对应模板调制、调制后子图形逐帧曝光。其中，在实际的刻写操作前，将待刻蚀图形分割为多帧大小为1024X768像素的多帧子图形，然后每个子图形与设计好的对应模板相乘，实现子图形的预处理。数字微镜无掩模数字投影光刻大面积图形曝光时，由于数字微镜只能显示大小为1024X768像素图形特点的限制，而待刻蚀图形尺寸的通常大于1024X768像素，不能一次性整体直接转移复制至基片上，需要对待刻蚀图形分割为数字微镜可显示的大小为1024X768像素的多帧子图形，设计合理的灰度调制模板对分割后的子图形进行处理，最后通过数字微镜显示的调制后的多帧子图形逐帧曝光以拼接的方式转移至基片，完成待刻蚀图形整体向基片的复制转移。所述方法包括步骤SI :首先对待刻蚀图形进行分割，得到分割后的多帧子图形，且每帧子图形尺寸相同，其大小为1024X768像素；(图形分割具体实施方法见下文所述)待刻蚀图形通常不是(一般是大于)1024 X 768像素大小，而数字微镜只能显示1024 X 768像素大小的子图形，所以需要分割(填充)。步骤S2 :设计分割后的子图形相应的灰度调制模板，其大小与分割后的多帧子图形尺寸相同，即1024X768像素；(模板设计的具体方法见下文所述)。步骤S3 :将分割后的多帧子图形与所述对应模板相乘，使得数字微镜显示的子图形边界拼接区域的灰度值分布为由外侧到内侧依次减小；四次重叠边界拼接区域的灰度值设置有别于两次重叠的情况，但灰度值的大小由外侧到内侧灰度依次减小；两次数字微镜显示的子图形拼接后，各边界拼接区域的灰度值和与四本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无掩模数字投影光刻的图形拼接方法，其特征在于所述方法包括步骤 步骤SI :对待刻蚀图形进行分割，得到分割后的多帧子图形，且每帧子图形尺寸相同； 步骤S2 :设置模板尺寸与每帧子图形尺寸相同； 步骤S3 :将分割后的每帧子图形与所述模板相乘，边界拼接区域的灰度值受到调制，不需要拼接的区域其灰度值保持原样，以此用灰度调制模板调制边界拼接区域的灰度值，获得调制后的子图形； 步骤S4 :对调制后的子图形通过数字微镜显示逐帧曝光，实现数字微镜显示的调制后的子图形向基片复制转移的拼接。2.如权利要求I所述的图形拼接方法，其特征在于所述待刻蚀图形的分割步骤如下 步骤Sll :设定每帧子图形的大小为1024X768像素； 步骤S12 :设定每帧子图形之间的重叠区域宽度(edge)； 步骤S13 :针对步骤S12中设定的重叠区域宽度(edge)，判断待刻蚀图形是否能分割为1024X768像素的整数倍，如果能，则不进行边界填充，则分割结束；如果不能，则将待刻蚀图形边界填充灰度为0使得能被分割成1024X768像素的整数倍，然后重新分割。3.如权利要求I所述的图形拼接方法，其特征在于所述调制后的子图形向基片复制转移的拼接，共有九种边界拼接情况，需要设计九种灰度调制模板，每个模板只在其周围相邻的重叠边界区域设定渐...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱江平，胡松，陈铭勇，唐燕，何渝，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：