數(shù)字無掩膜光刻技術及其大面積曝光方案研究.pdf

1、光刻技術是集成電路制造、印刷電路板制造以及微機電元件制造等微納加工領域的核心技術之一。進入21世紀以來，隨著我國電子信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，集成電路的需求出現(xiàn)了井噴式的增長。由于我國光刻技術研究起步較晚，生產(chǎn)技術水平及規(guī)模遠遠滿足不了國內(nèi)的消費需求，大量的集成電路依賴進口來支撐，這已經(jīng)對國家信息安全、國防安全的建設構成了強大的威脅。在傳統(tǒng)的光刻技術領域，國外的技術積累和專利保護措施嚴格限制了國內(nèi)相關技術的發(fā)展，使得短期內(nèi)我國很難在該領域獲得

2、突破性的進展。
　　微光機電系統(tǒng)自出現(xiàn)以來一直受到廣泛的關注，并被當作數(shù)字空間光調(diào)制器應用于光刻領域。數(shù)字空間光調(diào)制器作為光刻系統(tǒng)中的圖形發(fā)生器，其能夠取代傳統(tǒng)光學光刻中的掩膜版，具有靈活、便捷、成本低以及生產(chǎn)效率高等特點，在微光學元器件生產(chǎn)、集成電路及PCB制造行業(yè)表現(xiàn)出了極其廣闊的應用前景。相比于電子束光刻、離子束光刻、紫外光刻等光刻技術，數(shù)字無掩膜光刻作為新興的無掩膜光刻技術，具有制造門檻低、技術壁壘少等優(yōu)勢，該技術為我國突

3、破國外光刻技術壟斷和發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權的光刻技術帶來了新的契機。雖然基于數(shù)字空間光調(diào)制器的無掩膜光刻技術具有靈活性高、成本低、效率高等優(yōu)點，但是系統(tǒng)中通常存在數(shù)據(jù)處理速度低以及大面積光刻對接困難等問題。因此本文以數(shù)字無掩膜光刻系統(tǒng)為研究方向，對系統(tǒng)設計中涉及的關鍵技術進行分析，并針對光刻系統(tǒng)中存在大面積曝光問題提出了新的解決方案。
　　本文首先對光刻技術做了全面的介紹，包括應用背景、技術流程以及各種光刻技術的方法原理和優(yōu)缺點。然

4、后，對數(shù)字無掩膜光刻系統(tǒng)中的關鍵元器件“數(shù)字光調(diào)制器”的結構特點、電氣特性以及灰度調(diào)制的實現(xiàn)原理進行了詳細的介紹。接著對數(shù)字無掩膜光刻系統(tǒng)中光源選擇、均光處理方案及投影物鏡的設計進行了研究，并針對數(shù)字光刻系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)的圖像處理速度慢及數(shù)據(jù)傳輸效率低的問題，結合GPU及DMA技術，提出一種高效圖像傳輸及高速圖像處理的架構，且在本地搭建CUDA開發(fā)環(huán)境，利用光刻圖像處理中常用的角點檢測算法對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理性能進行驗證。最后，針對數(shù)字無掩膜