Submicron-scale pattern generation via maskless digital photolithography

DMD(Digital Micromirror Device) 기반의 마스크리스(maskless) 포토리소그래피(photolithography)는 저비용의 차세대 리소그래피 기술로 평가되지만, 지금까지는 1 마이크로미터 이상의 패턴 제작에만 사용되어왔다. 본 연구팀은 화소 크기가 작은 DMD 칩에 고배율 대물 렌즈를 조합하여, 마이크로미터 이하 크기의 구조물 제작이 가능한 노광 장비를 제작하였다. 또한 패턴 설계의 유연성을 추가적으로 높일 수 있는 방법인 ‘패턴 틸팅’ 및 ‘그레이스케일 노광’ 기술을 제안하였고, 다양한 구조와 주기를 갖는 광자결정(photonic crystal) 띠가장자리(band-edge) 레이저 소자 제작을 통해 그 유효성을 검증하였다.

Maskless photolithography based on the digital micromirror device (DMD), a two-dimensional micromirror array, is considered the next-generation low-cost lithographic technology. However, the DMD-based digital photolithography has been implemented only for micrometre-scale pattern generation, whereas sophisticated photonic devices require the feature sizes of approximately 100 nm. In this study, a high-magnification objective lens (200×) is adopted for a custom-built digital photolithography system to generate submicron-scale patterns. Techniques augmenting the digital photolithography, pattern tilting and greyscale exposure, are also improvised. Photonic crystal band-edge lasers of various lattice structures and periods are demonstrated as quality-assessment testbeds. 

Authors: Minsu Kang, Changhyun Han, and Heonsu Jeon* (서울대)

Journal: Optica 7 (12) 1788-1795 (2020)

Publication date: 20 December 2020

Link: http://doi.org/10.1364/OPTICA.406304