[发明专利]一种基于相位调制提高投影光刻分辨率的系统及方法

权利要求书

1.一种基于相位调制提高投影光刻分辨率的系统，其特征在于，包括激光器、相位调制器、DMD芯片、投影物镜、上位机、光刻胶、衬底和位移台；其中：

所述上位机用于控制所述相位调制器、DMD芯片、位移台；

所述光刻胶涂覆于所述衬底上，所述衬底放置于所述位移台上；

所述激光器产生入射平行光束，所述入射平行光束依次经过相位调制器、DMD芯片、投影物镜，其中：

所述入射平行光束经过所述相位调制器调制，生成具有可编程像素化相位参数的平行光束；

所述具有可编程像素化相位参数的平行光束经过所述DMD芯片，生成可编程像素化数字掩模图案；

所述可编程像素化数字掩模图案经过所述投影物镜，生成缩放的像素化数字掩模图案并投影至所述光刻胶中进行曝光。

2.一种基于相位调制提高投影光刻分辨率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：使用可编程的相位调制器对入射平行光束进行相位调制，生成具有可编程像素化相位参数的平行光束；

S2：将所生成的具有可编程像素化相位参数的平行光束入射至DMD芯片中，并通过上位机控制DMD芯片微镜的开关，生成可编程像素化数字掩模图案；

S3：使用投影物镜对所生成的可编程像素化数字掩模图案的像场进行缩放，将缩放后的像场投影至衬底上涂覆的光刻胶中进行曝光，最终获得分辨率提高的曝光图案。

3.根据权利要求2所述的一种基于相位调制提高投影光刻分辨率的方法，其特征在于，所述步骤S1中的可编程的相位调制器中设置有一个可独立寻址和控制的像素阵列，所述像素阵列中每个像素对透射、反射或衍射的平行光束产生包括相位、灰度方向或开关状态的调制，并进行m×n像素的相位编码。

4.根据权利要求2所述的一种基于相位调制提高投影光刻分辨率的方法，其特征在于，所述步骤S1中的入射平行光束、所生成的具有可编程像素化相位参数的平行光束以及所述步骤S2中所生成的可编程像素化数字掩模图案空间中像素点(m,n)上的光场分布均为：

A_m,n(x-md,y-nd)代表像素点(m,n)上光场的振幅，P_m,n(x-md,y-nd)代表像素点(m,n)上光场的相位，d代表像素尺寸；其中：

所述入射平行光束，每个像素点(m,n)的振幅A_m,n和相位P_m,n均相同；

所述具有可编程像素化相位参数的平行光束，每个像素点(m,n)的振幅A_m,n相同，相位P_m,n信息为：

式中ωt和ωt+π为位相因子，ω表示光波频率，t表示沿传播方向的时间因子，其中根据设计可编程像素化数字掩模图案的需要，在特定像素点(m,n)选择情况case1或case2；

所述可编程像素化数字掩模图案，每个像素点(m,n)的归一化振幅A_m,n为

其中根据设计可编程像素化数字掩模图案的需要，在特定像素点(m,n)对所述步骤S2中DMD芯片微镜进行“ON”或“OFF”控制，选择情况case1或case2；

每个像素点(m,n)的相位P_m,n信息为：

式中ωt和ωt+π为位相因子，ω表示光波频率，t表示沿传播方向的时间因子，其中根据设计可编程像素化数字掩模图案的需要，在特定像素点(m,n)选择情况case1或case2，以确保相邻像元产生的相位相差π。

5.根据权利要求2所述的一种基于相位调制提高投影光刻分辨率的方法，其特征在于，步骤S2中所生成的可编程像素化数字掩模图案具有像素化的微型光束阵列，阵列最大像素为5000×5000，阵列间距d为0.5μm-5000μm。

6.根据权利要求2所述的一种基于相位调制提高投影光刻分辨率的方法，其特征在于，所述步骤S3中的投影物镜为高倍率远心镜头，其缩放比为1/0.5×-1/200×。