數(shù)字無掩膜光刻技術(shù)及其大面積曝光方案研究.pdf

1、光刻技術(shù)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(lǐng)域的核心技術(shù)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(shù)研究起步較晚，生產(chǎn)技術(shù)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(shè)構(gòu)成了強大的威脅。在傳統(tǒng)的光刻技術(shù)領(lǐng)域，國外的技術(shù)積累和專利保護措施嚴格限制了國內(nèi)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，使得短期內(nèi)我國很難在該領(lǐng)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(guān)注，并被當作數(shù)字空間光調(diào)制器應(yīng)用于光刻領(lǐng)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(yīng)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(shù)，數(shù)字無掩膜光刻作為新興的無掩膜光刻技術(shù)，具有制造門檻低、技術(shù)壁壘少等優(yōu)勢，該技術(shù)為我國突

3、破國外光刻技術(shù)壟斷和發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的光刻技術(shù)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(shù)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(shè)計中涉及的關(guān)鍵技術(shù)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(shù)做了全面的介紹，包括應(yīng)用背景、技術(shù)流程以及各種光刻技術(shù)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(guān)鍵元器件“數(shù)字光調(diào)制器”的結(jié)構(gòu)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(shè)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(jié)合GPU及DMA技術(shù)，提出一種高效圖像傳輸及高速圖像處理的架構(gòu)，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