[发明专利]基于大面积多台阶二元光学元件的激光直写方法

摘要

本发明公开了一种基于大面积多台阶二元光学元件的激光直写方法，其将2N次台阶数据文件处理成灰度值从G0＝0开始到G2N‑1＝2N‑1结束的灰度BMP图像，由曝光计量累积公式P＝P1+P2+…+Pn，Pn＝2n‑1*P1(n<＝N)分解灰度BMP图像，通过P1至Pn的单独或者互相累加组合，表示出所有2N次台阶曝光所需的曝光计量，对于一个2N次台阶结构，Y步进方向位置区域最多重叠N次曝光(P＝P1+P2+…+Pn)即实现全部台阶所需曝光计量的覆盖。本发明将各台阶的曝光计量分解成XY二维单元计量相叠加。本发明通过扫描同步脉冲触发曝光方式一方面使得曝光计量得到精确控制，另一方面光刻效率得到提高，所有数据全数字表达一次性写入，无需对准套刻，降低了中间环节带来的出错概率。

主权项

一种基于大面积多台阶二元光学元件的激光直写方法，其特征在于，所述方法包括：S1、将2N次台阶数据文件处理成灰度值从G0＝0开始到G2N‑1＝2N‑1结束的灰度BMP图像，其中0表示不刻蚀的台阶，2N‑1表示刻蚀深度最深的台阶；S2、由曝光计量累积公式P＝P1+P2+…+Pn，Pn＝2n‑1*P1(n<＝N)分解灰度BMP图像，通过P1至Pn的单独或者互相累加组合，表示出所有2N次台阶曝光所需的曝光计量，并将灰度BMP图像分为为若干L＝M*N列的二值BMP位图队列B1至Bm；S3、将B1图像宽度扩充至DMD窗口像素宽度，上载到SLM空间光调制器件内存中，通过FPGA程序设定SLM每接收一次显示信号，B1图像在DMD窗口高度方向做H＝2N‑1*D像素平移显示；S4、平台沿X方向匀速扫描运动，每当平台移动距离等于DMD上H像素在感光基板X方向成像尺寸大小时，触发一次SLM显示并同步触发激光器曝光，完成一个扫描行的曝光，X轴回到起始位置；S5、平台在Y方向做步进平移，移动量等于DMD中M列图像成像在感光基板Y方向的成像尺寸大小；S6、顺序载入二值BMP位图队列，依次降低H＝2N‑1*D中指数值，重复步骤S3至S5，直至DMD窗口移动量H＝20*D即H＝D；S7、再次设置DMD窗口高度方向做H＝2N‑1*D像素平移显示；S8、重复步骤S3至S7直至二值BMP位图队列全部上载光刻完毕；所述步骤S2具体包括：S21、按Pn＝2n‑1*P1分解为P1至Pn共n个单元曝光计量；S22、用P1至Pn的单独或者互相累加组合分解灰度BMP图像中每个像素的灰度值；S23、在灰度BMP图像中沿宽度方向从左向右选取L＝M*N列图像，记为列图像L1，生成一个与L1等像素大小的二值BMP位图记为B1，对列图像L1进行灰度值G1提取，将像素灰度值包含G1对应在二值BMP位图B1中相同位置的像素值置为1，其余位置像素值置为0；S24、将灰度BMP图像提取位置向右移动M列，再次选取L＝M*N列灰度BMP图像，记为列图像L2，生成一个与L2等像素大小的二值BMP位图记为B2，对列图像L2进行灰度值G2提取，将像素灰度值包含G2对应在二值BMP位图B2中相同位置的像素值置为1，其余位置像素值置为0；S25、将灰度BMP图像提取位置继续向右移动，直至完成列图像L2N‑1进行灰度值包括G2N‑1‑1的提取；S26、将灰度BMP图像分解位置往右移动M列，重复步骤S23与S25完成整个灰度BMP图像分解，得到二值BMP位图队列B1至Bm。