掩模曝光DMD无掩模数字光刻更新

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用于PCB、HDI、IC载板的高精度多光束激光动态LDI技术

用于PCB、HDI、IC载板的高精度多光束激光动态LDI技术

用于PCB、HDI、IC载板的高精度多光束激光动态LDI技术杜卫冲;曲鲁杰【摘要】With smart phones and handheld computers, such as ultra-thin, ultra-fine electronic products are in huge numbers and widely accepted by the users world widely, the miniaturization of electronic products andhigh- density have become a necessity. The emergence of these new electronic products drives PCB, HDI and IC substrates to an ultra-precise direction. According Prismark forecasts to 2014, the line width and space (L/S)precision will be less than 10μm/10μm. This makes existing DMD direct imaging and other LDI equipment face high difficulty to meet the high-precision accuracy, speed and other performance requirements. This paper describes a new type of LDI system applied for the line width L/S less than 10 10μm/10μm precision, high-speed mass production application, so called multi-optical-engine laser dynamic imaging (MLDI)technology. This technology is based on space light modulator (DMD, digital micro-mirror array devices) for modulating laser image dynamically, where micro-lens arrays are integrated inside the optical engines to narrow the exposure spots (i.e., narrower line width of the pattern) while keeping the larger scanning area covered by whole DMD devices. The optical engine uses our proprietary, patent pending structures (i.e., DMD following by pairs of micro-lens layers and combining with a telecentric beam path, spatial filtering functions), so the DOF (depth of focus) of the image exposing extends to several hundred microns, evenover several millimeters, which can improve the practicality and stability of the system significantly. DMD multi-beam tilt scanning technology is also used to achieve a more sophisticated and high-density exposure graphics. Multiple optical engines are used to realize simultaneously exposure over large area, which, in total, ends up the new generation of high-precision mass production LDI equipments.%随着智能手机和掌上电脑等超薄、超精细电子产品的大量问世,并为用户广泛接受,其电子产品的小型化、高密度化已成为必然。

基于DMD的数字灰阶编码掩模的设计

基于DMD的数字灰阶编码掩模的设计

文 章 编 号 :6 3 2 5 2 0 )4~0 3 ~O 1 7 —1 5 (0 7 0 05 3
基于 D MD 的数 字灰 阶编码 掩 模 的设 计

( . 昌航空大学 , 1南 江西 南昌
鹭 , , 高益庆 一 ,
南昌 306 ) 3 0 3
3 06 ;. 30 32 无损检测技术教育部重点实验 室, 江西
i g n eitc u s a ei l e td. ma ea drss o recn b mpe n e m
Ke r s c dn — s DMD; o —ier pe dso t n ywo d :o ig- k; ma n n-n a ; r— itri l - o
D MD数字化掩模因其方形微镜像素的限制 , 只适合
采用 后 2种编 码方 式 . 由于 编 码 掩模 是 由一 系列 大小不 一 的离散 的二元 黑 白点组 成 的掩模 图 , 对 这 本身 就是 离散 像 素 的 D MD 来 说 , 现 起 来 非 常容 实
形成各种灰阶掩模 图形 , 然后再把浮雕传递到所需 基底 上 . 其基 本原 理 即通 过 调 制 掩模 的透 射 率 以调 制入射光强. 从原理上讲 , 只要合理地编制灰阶掩模 图形 , 这种方法就能制作任意浮雕结构 的微光学元 件 , 且无 需套 刻对 准 , 对准误 差 . 而 无
制的 , 曝光剂量的大小 由编码掩模上各单元 的透光
了一种利用空间光调制器 D MD设计编码掩模的新 方法 , 不仅能一次曝光形成掩模图形 , 还可对由非线 性 因素引起 的预畸变进 行 预透过率分布 , 来编制
灰 阶掩模图形 , 从而形成对抗蚀剂 的光强调制.
DM D ih i ra—i e lxbea de s o l n n .Pr— itrin d et h o —ie refc n tea r l whc e lt ,f il n ay frai me t s m e g edso t u o ten n l a fe t h e i o n i a

用灰度曝光技术改善数字光刻图形轮廓

用灰度曝光技术改善数字光刻图形轮廓

(1Isi to nom t nO tsSc unU i ri, hn d 104 C ia .ntuefI r ai pi ,i a nv sy C eg u60 6 , hn ; t f o c h e t 2T entu pi n lc oisteC iee cdm Sine, hn d 2 9C ia) .h si to ts dEet nc,h hns a e yo c csC eg u6 0 , hn I t e fO c a r A f e 1 0
lhgah bet e I hspp r e to t ry l e ocr c teaert n s i orpyojci . nti ae,anw mehdwi ga e l t or t h br i swa t v h v s e ao
d v l p d h e e ai g m e h n s o h b ra in n h o r c i g r l s we e d s u s d i e eo e .T e g n r t c a i n m f t e a e rt s a d t e c r e t u e r ic s e n o n d t i T e smu a i n r s l f t e f b i ai n o i u a v l r s o t a h ma i g p t r ea l h i lt e u t o a rc t f cr l rwa e f t h w h t t e i g n a t n . o s h o c i e e q a i f rc re t n i c e r e e a h t e o e c r e t n a d t e a e r to sr d c d a o t u l y a t o r c i s la l b t r h n t a f r o r c i n h b ra i n i e u e b u t e o y t b o

无掩模光刻降低成本的下一代光刻技术

无掩模光刻降低成本的下一代光刻技术

无掩模光刻:降低成本的下一代光刻技术据国际市场调研公司VLSI报道,尽管浸入式光刻技术似乎为全球半导体工艺路线图又打开了一扇明亮的窗,但是昂贵的价格,又让人望而生畏。

据估计一台浸入式光刻机的价格在0.2~0.3亿美元以上,而一架波音737的飞机价格也仅为0.23亿美元。

因此一个显而易见的问题,有多少客户能买得起。

除了昂贵的价格之外,如果真要建一个能满足下一代技术45 nm/Φ300 mm芯片厂,估计要投资30-35亿美元。

其实,不仅浸入式光刻具有成本高的缺点,如今,随着器件特征尺寸的继续缩小,器件的开发成本都越来越高,已经到了阻碍新品继续开发的地步。

尤其在进入纳米尺度之后,采用光刻掩模已成为各种光刻技术方法中一项可决定其应用前景的关键技术,但同时,掩模成本在整个光刻成本中可占份额也不断攀升。

掩模的价格,也是呈直线上升态势,平均的价格如180nm的掩模,每套为26万美元,130 nm为87万美元,90 nm为150万美元,65nm为300万美元,45 nm为600万美元。

下表给出光刻尺寸在100 nm 以下各种光刻掩模成本的比较,由于掩模版价格日益高涨,全球掩模版厂商竞争更加激烈,2004年整个掩模行业艰难前行。

2004年10月同本凸版印刷(Toppan Printing)同意收购美围杜邦光掩模(Dupont photomasker),收购价近65亿美元。

表:光刻尺寸≤100nm的各种光刻掩模成本(来源:“无掩模光刻技术的前景”,电子工业专用设备,2005(8)1-3)因此,开发无掩模的电子束直接在硅片上的光刻技术成为潮流。

全球业界已经进行了至少10年以上的努力,但成效甚微。

一个主要原因,速度太慢,不能适用于工业化量产。

2005年1月国际半导体联盟International Sematech 主办全球无掩模大会(Maskless Meeting),会上光刻专家讨论了无掩模光刻技术的前景,推出了众多的无掩模光刻工具。

光刻机曝光技术的优化与创新

光刻机曝光技术的优化与创新

光刻机曝光技术的优化与创新随着半导体工艺的进步和电子设备的不断升级,光刻机作为重要的微电子制造工艺设备,也在不断完善和创新之中。

本文将重点探讨光刻机曝光技术的优化与创新。

一、光刻机曝光技术的发展概述1.1 光刻机曝光技术的基本原理光刻机曝光技术是指利用光源照射到掩膜上,然后通过投影和聚焦的方式将图案转移到硅片上的技术。

其基本原理是利用光源产生的光束通过掩膜上的透光区,经过透镜系统聚焦到硅片上,以形成所需的图案。

1.2 光刻机曝光技术的发展历史光刻机曝光技术自二十世纪六十年代问世以来,经历了多个阶段的发展,从传统的光学投影曝光到近场光刻、阵列式光刻,再到最近的纳米光刻技术。

每一次的技术更新,都在提高曝光分辨率、缩小图案尺寸方面取得了突破性进展。

二、光刻机曝光技术的优化2.1 曝光光源的优化曝光光源是光刻机曝光技术中的重要组成部分,对曝光效果有着直接的影响。

通过不断优化光源的波长、功率、稳定性等参数,可以提高光刻机的曝光效率和分辨率。

2.2 掩膜技术的优化掩膜是光刻机曝光技术中的关键组成部分,负责将图案转移到硅片上。

优化掩膜技术可以改善图案的精度和尺寸控制能力,提高曝光的可靠性和效率。

2.3 光刻胶技术的优化光刻胶是光刻制程中的重要材料,直接影响到图案的质量和精度。

通过改进光刻胶的配方、制备工艺和薄膜质量控制等手段,可以提高曝光的分辨率和稳定性。

三、光刻机曝光技术的创新3.1 多光束曝光技术多光束曝光技术是一种通过同时使用多束光来提高曝光速度和分辨率的创新技术。

利用这种技术可以同时处理多个图案,大幅度提高生产效率。

3.2 液体透镜技术液体透镜技术是近年来光刻机曝光技术的一项重要创新。

通过利用可调节的液体透镜对光束进行聚焦,可以快速调整焦距和聚焦深度,提高曝光分辨率和图案的复杂度。

3.3 基于人工智能算法的曝光优化借助人工智能算法,可以实现对曝光过程的优化控制和智能化管理。

通过实时监测和分析曝光数据,可以快速调整曝光参数,提高曝光效果和一致性。

基于DMD扫描光刻系统的光刻图形边缘平滑度优化研究

基于DMD扫描光刻系统的光刻图形边缘平滑度优化研究

基于DMD扫描光刻系统的光刻图形边缘平滑度优化研究光学精细加工技术近几年发展较快,在微结构表面加工领域具有广阔发展空间。

光学精细加工技术中,基于数字微反射镜器件(Digital Micro-mirror Device,DMD)的无掩膜扫描光刻技术能够生产微小的、轻量的、集成的三维微结构器件,在提高光刻效率和光刻精度的同时降低了光刻成本,因此DMD扫描光刻技术在军事、生物医药、信息处理等领域均有应用。

DMD扫描光刻系统中的数字微反射镜器件(DMD)帧频转换速度超过2万赫兹,能够完成高效率、连续滚动扫描光刻。

虽然DMD扫描光刻技术实现了高效率、高精度、低成本光刻工艺,但是光刻图形在滚动扫描方向以外刻线边缘有明显锯齿,降低了光刻图形质量和制备器件的性能。

本论文针对光刻图形在扫描方向以外刻线边缘有锯齿的问题,提出解决方案并进行相应工作,工作内容包括以下两部分:(1)针对DMD扫描光刻图形边缘有锯齿的问题,深入分析DMD扫描光刻原理,获得光刻图形刻线边缘有锯齿的原因:DMD微结构限制和单像素光照能量分布不均匀的影响。

对此依据扫描方向单像素光照能量延展累积使该方向能量匀化,最终该方向刻线流畅的现象,提出DMD微反射镜阵列成像在垂直扫描方向线性错位的方法,减小扫描方向以外刻线边缘锯齿。

理论上分析获得微反射镜阵列成像线性错位形式、表达式,Matlab软件仿真微反射镜阵列成像线性错位后“刻线”曝光效果。

仿真结果表明微反射镜阵列成像线性错位的方式,有效减小了刻线边缘锯齿,提高了刻线边缘平滑度。

同时该方式具有匀化光照能量的优势,提高了光照能量利用率。

(2)利用自由曲面光学透镜灵活调控光线空间分布和增加光线空间自由度的性质,用Matlab、Zemax软件设计并优化出自由曲面光学透镜模型,使其安装在DMD窗口表面1mm 位置附近,实现微反射镜阵列成像线性错位。

软件仿真安装该透镜模型前后光刻图形“树”曝光效果,仿真结果表明:在不影响光刻效率和光刻图形尺寸的前提下,提高了光刻图形边缘平滑度。

DMD光刻和电沉积结合制备金微阵列电极的结构优化与性能检测

DMD光刻和电沉积结合制备金微阵列电极的结构优化与性能检测

DMD光刻和电沉积结合制备金微阵列电极的结构优化与性能检测DMD光刻和电沉积技术是一种常用于制备金微阵列电极的方法。

其中,DMD光刻技术用于制备精密的光掩膜,通过光掩膜对电沉积过程进行精确控制,达到所需的电极结构。

本文将围绕DMD光刻和电沉积结合制备金微阵列电极的结构优化和性能测试展开,通过1200字以上的论述和说明来全面阐述相关内容。

首先,本文将介绍DMD光刻和电沉积技术的原理。

DMD光刻是一种基于光掩膜的高精度光刻技术,通过控制DMD器件上的微小反射镜单元,能够精确调整光掩膜的光学透过度。

电沉积技术是一种通过在金属底板(基片)上电解沉积金属材料的方法,通过控制沉积电流和沉积时间,能够制备出具有精确定义的电极结构。

接下来,本文将讨论DMD光刻和电沉积技术在金微阵列电极制备中的结构优化。

结构优化包括两个方面:第一,光刻图案的设计和优化;第二,沉积条件的优化。

在光刻图案设计和优化方面,可以通过调整DMD光刻机上的反射镜单元的排列,来控制光的透过度和反射度,从而实现不同形状和尺寸的电极结构。

在沉积条件的优化方面,可以通过调整沉积电流和沉积时间,控制金属材料的沉积速率和均匀性,从而获得更加均匀和精确的电极形态。

最后,本文将介绍金微阵列电极的性能检测方法。

性能检测包括电化学性能测试和表面形貌分析两个方面。

电化学性能测试可以通过电化学工作站等设备,测量电极的循环伏安曲线、电化学阻抗等参数,评估电极的电化学性能。

表面形貌分析可以通过扫描电子显微镜等设备,观察电极表面的形貌和粗糙度,评估电极的表面形态。

通过这些性能检测方法,可以评估金微阵列电极的电化学性能和表面形态,进一步优化电极结构和沉积条件。

综上所述,DMD光刻和电沉积技术结合制备金微阵列电极是一种常用的方法。

通过结构优化和性能检测,可以制备出具有精确形态和优良性能的电极。

本文通过详细的论述和说明,全面阐述了DMD光刻和电沉积结合制备金微阵列电极的结构优化和性能测试过程,为相关研究提供了参考和指导。

步进投影数字光刻机在中科院光电所研制成功

步进投影数字光刻机在中科院光电所研制成功

作者: 何坤尧 周鹏浩
作者机构: 中国科学院光电技术研究所
出版物刊名: 科技创新与品牌
页码: 29-29页
主题词: 光电技术 光刻机 投影 中国科学院成都分院 中科院 科技成果鉴定 完成情况 研发成果
摘要:近日,由中国科学院光电技术研究所与南昌航空大学研制的“步进投影数字光刻机”,顺利通过中国科学院成都分院主持的科技成果鉴定。

专家们对项目的研发成果和完成情况给予了充分的肯定及高度评价,一致认为,该项目采用数字微镜阵列(DMD)技术,实现了图形与灰度等级均可实时编辑的数字掩模,研制成功了首台实用的微米级步进缩小投影无掩模版数字化光刻设备。

设备功能完整,工艺兼容性强,总体集成技术具有创新性,达到国际先进水平,并具有广泛的应用前景。

SLM无掩模光刻技术的研究

SLM无掩模光刻技术的研究

SLM无掩模光刻技术的研究一、本文概述随着微电子技术的快速发展,光刻技术作为半导体制造中的核心技术之一,其重要性日益凸显。

其中,无掩模光刻技术以其灵活性和高效性,成为了当前研究的热点。

本文旨在深入研究和探讨SLM(空间光调制器)无掩模光刻技术的原理、发展现状以及未来趋势。

本文将简要介绍光刻技术的基本原理和发展历程,引出无掩模光刻技术的概念。

在此基础上,重点阐述SLM无掩模光刻技术的基本原理,包括SLM的工作原理、光场调控方式以及其在无掩模光刻中的应用。

本文将详细分析SLM无掩模光刻技术的关键技术问题,如光源选择、光场调控精度、系统稳定性等,并探讨解决这些问题的可能途径。

同时,对SLM无掩模光刻技术的性能进行评估,包括分辨率、生产效率、成本等方面,以全面展示其优势和挑战。

本文将展望SLM无掩模光刻技术的发展趋势,探讨其在未来微电子制造领域的应用前景。

对SLM无掩模光刻技术的进一步发展提出建议,以期为该领域的研究和应用提供参考。

通过本文的研究,我们期望能够为SLM无掩模光刻技术的进一步发展和应用提供有益的指导和建议,推动微电子制造技术的进步。

二、SLM无掩模光刻技术原理SLM无掩模光刻技术,全称为空间光调制器无掩模光刻技术,是一种先进的微纳加工技术,它摒弃了传统的光刻技术中必须依赖物理掩模(掩膜)的步骤,从而大大提高了制造效率与灵活性。

SLM无掩模光刻技术的基本原理主要涉及到空间光调制器、光源、投影物镜和涂有感光材料的基底等关键组件。

空间光调制器是该技术的核心,它能够对入射的光波前进行动态调制,将所需的图案信息编码到光波中。

空间光调制器通常由像素阵列构成,每个像素能够独立控制光波的振幅、相位或偏振状态,从而实现对光波的精确调制。

这种调制能力使得SLM无掩模光刻技术能够在无需更换物理掩模的情况下,快速切换和生成不同的图案。

光源则提供了进行光刻所需的能量。

常用的光源包括可见光、紫外光甚至是深紫外光,其波长决定了光刻的分辨率和加工精度。

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二、数字光刻设备研制以及关键技术
➢计算机将所需的光刻图案通过图形生成器输入到DMD芯片中,根据图形中黑 白像素的分布来改变DMD 中微反射镜的转角,并通过准直光源照射DMD表面 形成与所需图形一致的光图像,利用相应的光刻镜头将该图像投影到基片表面 并通过控制样品台的扫描运动,实现任意形状的大面积微结构制备。
➢投影物镜
➢曝光光源能量分布实际测试图
➢利用特殊的衍射匀光光学元 件和405nm激光,形成高均 匀、高效照明光源
➢丰富的投影光刻物镜光学、光机设 计经验以及成熟的精密装调工艺, 保证每一个投影光刻物镜的成像质 量。 ➢标准物镜: ➢1X:分辨力10.8μm,曝光面积21X10.5mm2
➢数值孔径NA=0.1
(2013.04.17 授权公告日) 授权
数字处理方面: 一种用于数字光刻系统的光强不均匀性测量与校正方法 刘华;卢振武 (已提交)
系统装调方面: DMD光学系统光源位置的定位辅助装置及光源位置装调方法 刘华 谭向全 党博石 发明专利
201510263495 用于定位DMD光刻系统中相机焦平面位置的新型分划板 刘华 谭向全 党博石 卢振武 发明专
利201510316684.0
发表论文:
Xiao-Duo Wang HuaLiu*、 Zhen-WuLu Li-WeiSong Tai-shengWang Bo-Shi Dang XiangQianQuan Yun-PengLi Design of a spectrum-folded Hadamard transform spectrometer in nearinfrared band Opt. Commu. 333. 80-83 (2014)
➢核心技术3——数据处理
(国内同类产品形成固定数据,分块存储,国外同类产品形成滚动数据,分块存储。)
形成灰度滚动数据处理很存储方式,利用扫描曝光方式提高 设备工作效率。
A
DMD
B
DMD
C
DMD
平台扫描方向
平台扫描方向
平台扫描方向
1
2
1
21
321
1
2
F
DMD
E
DMD
D
DMD
……
平台扫描方向
5 555
核心技术4 自动调焦
利用激光三角测量原理形成自动调焦系统,包括激光光 源、光学系统和PSD。
调焦精度: 1um
➢所持专利和文章
DMD驱动方面: 滚动灰度光刻的DMD动作方法 许家林 孙强 发明专利201410508288.3授权
照明方面: 刘华;卢振武; 实现半导体激光光束匀化的微光学元件 中国发明专利 CN201110272797
DAD2000
➢DMD驱动板
0.7'' DMD
高速信号和电源完整性的PCB仿真; 高帧频(20000Hz),实现灰度图像DMD驱动程序; 基于网络的接口通用协议的VHDL实现,如TCP/IP,UDP/IP。
➢核心技术2——光学模块
(国内同类产品以卤素灯为主,国外同类产品以LED照明为主)
➢激光照明系统
➢掩模曝光
➢更 新
➢DMD无掩模数 字光刻
➢三维立体光刻(实验室)
➢2005年,UC Berkeley 的X. Zhang课题组,微投 影立体光刻装置,特征尺 寸达到0.6um
➢生物芯片制造
高密度DNA芯片 器官芯片 微流控芯支架,生长 组织,进行移植; 打印立体微环境,进行体 外环境模拟;
相对于单光束扫描曝光系统:多光束扫描曝光
DMD芯片上的每一个微反射镜都可以等效的看作是一处独 立光源,其曝光过程相当于多光束逐点曝光,通过匹配微 反射镜的开关频率与样品台的运行速度,实现DMD的图形 滚动曝光,提高了系统的生产效率。
2.3基于DMD的紫外高速数字光刻设备的应用方向
➢PCB板工业制造
目前的诸如PCB板的加工基本使用掩膜曝光设备。其价格低,但需加工掩 膜版。掩模板制作复杂、周期长、费用昂贵,一旦完成无法修改,这些缺陷 已经严重限制了高端个性化PCB板的加工制作。数字印刷行业也面临同样 转型升级状态,急需无掩膜光刻设备来对其进行更新换代。而单点激光直写 无掩膜设备效率低下,不适合该行业需求。DMD无掩膜光刻设备成为PCB 板、数字印刷行业发展的必然选择。(工业)
2.1 DMD的结构特点
DMD芯片是MEMS(Micro Electro Mechanical systems,微电子机械系统)技术 下的产物的,在其芯片表面集成了数十万乃至百万个微反射镜(Micromirror Pitch)。 微反射镜是其DMD芯片的物理像素,微反射镜越多,DMD芯片所能的显示的分辨率 越高, 通过电控每个微反射镜的转动来实现所需要的光图形。
2.3核心技术水平
➢核心技术1——DMD驱动
(国内的DMD帧频在2000以内,效率低。国外DMD帧频在15000以上,效
率高。)
接口
FPGA
内存
TI 芯片组
GigaEthernet Fiber
Camera Link LVDS PAL USB2.0
Virtex5/Kintex7
DDR SDRAM
DDC4100
DMD芯片分类
波段:紫外 、近红外、可见的芯片 尺寸:0.95英寸、0.75英寸、0.45英寸、0.2英寸 帧频:高帧频(20kHz)低帧频(1k-3kHz) 匹配不同的控制芯片,利用FPGA进行可编程开发,形成各类驱动。
2.2基于DMD的紫外高速数字光刻设备的特点
相对于掩膜曝光系统:无掩膜
无需加工不同结构的掩模板,极大降低了生产成本,提高 了工作效率和系统稳定性。
Zheng Xiong Hua Liu* Xiangquan Tan Zhenwu Lu Cuixia Li Liwei Song Zhi Wang Diffraction analysis of digital micromirror device in masklessphotolithography system J. Micro/Nanolith. MEMS MOEMS 13(4), 043016 (Oct–Dec 2014)
5
……
平台扫描方向
4 543
4
平台扫描方向
3 432
3
➢Video 1. : Number
利用部分数据预制模版来进一步平衡照明的不均匀性。

差值Dn
逐行关闭像素
关闭像素的 灰度值和Gn Gn≥Dn & Gn≤3Dn/2
校正后的均匀度 是否大于95%

结束
利用畸变补偿方法,对数据预制处理,以抵消镜头畸变的影响, 降低对镜头的质量的要求。
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