【摘 要】
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在过去的几十年里,随着光学微纳加工技术的飞速开展,基于数字微镜器件（DMD,Digital Micromirror Device）的无掩模光刻工艺得到了人们广泛的关注。基于DMD的无掩模光刻技术由于具有无需掩模、较高的光刻效率以及成本低等优点,而被广泛应用于集成电路制造、药物传递、细胞载体、组织工程等众多领域。然而,数字微镜器件（DMD）固有的微观结构,即方形微镜,会产生像素化图案。这些像素化图案
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在过去的几十年里,随着光学微纳加工技术的飞速开展,基于数字微镜器件（DMD,Digital Micromirror Device）的无掩模光刻工艺得到了人们广泛的关注。基于DMD的无掩模光刻技术由于具有无需掩模、较高的光刻效率以及成本低等优点,而被广泛应用于集成电路制造、药物传递、细胞载体、组织工程等众多领域。然而,数字微镜器件（DMD）固有的微观结构,即方形微镜,会产生像素化图案。这些像素化图案会造成刻写微结构的位置偏差和边缘锯齿,降低刻写图形质量。低位置精度和粗糙锯齿边缘不能满足微器件高精度制造（例如衍射微光学）日益增长的要求。为了解决这个问题,可以用更高倍率的投影物镜来进行光刻,但这样会大大降低光刻效率。基于此,本研究针对前面所述的问题,提出了一种新的光刻方法——基于DMD的时空调制投影光刻技术（STPL）。该技术充分利用了高分辨率的压电平台（PZS）、DMD生成的灵活掩模图和可控光源,它可以平衡制造效率、分辨率、成本等多方面因素。根据前面所述的新方法,主要进行如下工作:（1）本文在传统的基于DMD的光刻系统中提出了一种新的STPL技术。研究中没有使用高倍率物镜或依赖昂贵的高分辨率DMD,而是创新性地将PZS的微动、DMD灵活的图案生成以及曝光时间结合在一起。弥补了DMD微镜本身带来的这种像素效果,使刻写线宽更加精确、线条位置更加精准、线条边缘更加流畅,对于静态曝光方式提升任意光刻图形的质量是十分有效的。通过能量模拟和重复实验,证明了使用该方法能够制备亚微米量级的微结构。（2）根据微结构制造精度受限于DMD固有的微观结构,无法实现高精度制造（例如衍射微光学）日益增长的要求这一问题。本文提出了一种新的STPL技术。利用这一技术,制作出了具有亚微米刻线心位置精度和线条边缘粗糙度大大降低的高保真衍射透镜--菲涅耳波带片。研究中用时空调制投影光刻技术（N=6）制作的波带片边缘锯齿降低至0.3μm;实际测量线宽与理想线宽误差仅在±0.1um之内;焦距为15mm,与设计焦距基本吻合。这些结果表明,STPL可以在实现高保真微器件的微制造领域发挥重要作用。
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