DMD無(wú)掩膜光刻技術(shù)解析

光刻是指利用光學(xué)復(fù)制的方法把圖形印制在光敏記錄材料上，然后通過(guò)刻蝕的方法將圖形轉(zhuǎn)移到晶圓片上來(lái)制作電子電路的技術(shù)。其中光刻系統(tǒng)被稱(chēng)為光刻機(jī)，帶有圖形的石英板稱(chēng)為掩膜，光敏記錄材料被稱(chēng)為光刻膠或抗蝕劑。具體光刻流程如下圖所示

光刻技術(shù)是集成電路制造、印刷電路板制造以及微機(jī)電元件制造等微納加工領(lǐng)域的核心技術(shù)之一。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著電子信息產(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(zhǎng)。使的對(duì)掩膜的需求急劇增加，目前制作掩膜的主要技術(shù)是電子束直寫(xiě)，但該制作效率非常低下，并且成本也不容小覷，在這種背景下人們把目光轉(zhuǎn)移到了無(wú)掩膜光刻技術(shù)。

備受關(guān)注的無(wú)掩膜光刻技術(shù)大概可以分為兩類(lèi)：

1）帶電粒子無(wú)掩膜光刻；例如電子束直寫(xiě)和離子束光刻技術(shù)等。

2）光學(xué)無(wú)掩膜技術(shù)；例如DMD無(wú)掩膜光刻技術(shù)、激光直寫(xiě)、干涉光刻技術(shù)、衍射光學(xué)元件光刻技術(shù)等。

其中DMD無(wú)掩膜光刻技術(shù)是從傳統(tǒng)光學(xué)光刻技術(shù)衍生出的一種新技術(shù)，因?yàn)槠淦毓獬上竦姆绞脚c傳統(tǒng)投影光刻基本相似，區(qū)別在于使用數(shù)字DMD代替?zhèn)鹘y(tǒng)的掩膜，其主要原理是通過(guò)計(jì)算機(jī)將所需的光刻圖案通過(guò)軟件輸入到DMD芯片中，并根據(jù)圖像中的黑白像素的分布來(lái)改變DMD芯片微鏡的轉(zhuǎn)角，并通過(guò)準(zhǔn)直光源照射到DMD芯片上形成與所需圖形一致的光圖像投射到基片表面，并通過(guò)控制樣品臺(tái)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)大面積的微結(jié)構(gòu)制備。設(shè)備原理圖圖下圖所示。相對(duì)于傳統(tǒng)的光刻設(shè)備，DMD無(wú)掩膜光刻機(jī)無(wú)需掩膜，節(jié)約了生產(chǎn)成本和周期并可以根據(jù)自己的需求靈活設(shè)計(jì)掩膜。相對(duì)于激光直寫(xiě)設(shè)備，DMD芯片上的每一個(gè)微鏡都可以等效看成一束獨(dú)立光源，其曝光的過(guò)程相當(dāng)于多光束多點(diǎn)同時(shí)曝光可極大提高生產(chǎn)效率特別是對(duì)于結(jié)構(gòu)繁瑣的圖形。

該設(shè)備光源采用波長(zhǎng)為365nm的紫外LED，相比于激光或者汞燈，LED光源具有更長(zhǎng)的使用壽命穩(wěn)定性。LED光源的使用壽命可達(dá)到10000小時(shí)。采用10倍物鏡單次曝光面積達(dá)到1mm?0.6mm，并在1s內(nèi)完成曝光。若配備電動(dòng)平移臺(tái)，可完成套刻和光刻拼接，拼接面積可達(dá)25mm*25mm，拼接誤差優(yōu)于0.5μm并且擁有自動(dòng)聚焦和對(duì)準(zhǔn)功能。

應(yīng)用案例：