数字掩模技术

数字掩模技术的核心器件是数字微镜芯片,它具有较高的分辨率和灰度等级等优点。利用计算机辅助设计绘制的掩模图形经IO口输入到数字微镜芯片中的SRAM,从而控制无数多个微小镜片的翻转,实现掩模图形的数字化输出。结合高倍精缩投影系统,可快速实现图形转印。为进一步说明该技术的可行性,进行了实验验证。由于实验条件的限制,文中仅实现了2.2μm最小线宽的制作。利用该技术成功制作了5×5达曼光栅、8台阶闪耀光栅和菲涅尔透镜。

数字掩模灰度细分技术研究

数字掩模技术是一种很有发展前途的衍射微光学元件制作技术。实际制作时,由于感光材料具有感光非线性,实际可利用的灰度数目将小于256。即使256级灰度全部可用,也无法实现曝光量的精细控制以达到一般的加工要求。文中提出了2种灰度细分的方法,即多SLM组合调制和彩色等效灰度技术。从理论上分析了2种方法均能实现灰度的细分,从而达到曝光量的精细控制。

数字掩模投影光刻的极限分辨率研究

研究了一种基于数字微镜器件(DMD)的数字掩模投影光刻(DMPL)技术,以400 nm飞秒激光作为光源,结合高缩放比投影系统,来缩小光刻胶与光子束的反应区域,通过调控不同DMD像素投影光场强度分布,将投影光刻的线宽分辨率推进至亚微米尺度,实现了具有跨尺度加工能力(单次曝光面积在百微米以上,曝光精度在百纳米)的DMPL技术,同时详细对比分析了DMPL中存在的几何和物理光学模型,阐明了像素个数与加工结构尺寸的关系,并进一步基于物理光学模型分析了DMPL中极限分辨率的关键科学问题。

基于DMD数字掩模的光引发表面ATRP制备聚乙二醇聚合物刷微图案

以基于数字微镜器件(DMD)的数字掩模技术为基础,以三(2-苯基吡啶)合铱(Ir(ppy)3)为光氧化还原催化剂,以低聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯为单体,通过光引发表面原子转移自由基聚合(ATRP)在硅片表面实现了复杂图案形状聚乙二醇(PEG)聚合物刷微图案的快速制备(小于10 min)。原子力显微镜(AFM)和光学显微镜测试结果表明该方法能够实现最小10μm图形线宽的PEG聚合物刷微图案,且聚合物刷厚度和图形精度受到催化剂浓度、单体浓度的影响。综合考量聚合物刷厚度与图形精度,优选的催化剂浓度为1. 22 mmol/L,单体浓度为1. 22 mol/L。激光共聚焦显微镜表征异硫氰酸荧光素(FITC)染色牛血清蛋白在PEG聚合物刷微图案表面的吸附结果表明,所得PEG聚合物刷微图案能够在硅片表面实现不同区域的非特异性抗蛋白吸附反差。

基于RFID的数字化掩模制造

介绍了中微掩模智能化生产系统,提出了利用RFID技术实现对掩模版制造流程的智能化管理。利用智能化生产系统提高了和客户之间的交互性,利用智能货柜系统实现了掩模版私有云制造。依托现有智能生产管理系统,提出了集成电路全产业链智能制造的概念。

用于衍射微光学元件制备的无掩模光刻技术

提出了一种新的基于数字微镜的无掩模光刻技术,将以往的模拟掩模发展为数字掩模,为大规模、快速、灵活制作衍射微光学元件开辟了一条新的道路;重点研究了数字掩模技术的实现原理,并进行了验证。

步进投影数字光刻技术研究

随着微纳加工技术的不断发展,其对光刻技术提出了新的要求,步进投影数字光刻技术作为光刻技术的重要分支,在光刻发展的过程中,扮演着不可替代的角色。主要介绍步进投影数字光刻技术的原理及组成,详细阐述关键技术单元,如数字掩模投影成像技术、照明均匀化处理技术、CCD同轴调焦及对准技术等,并利用该技术进行了分辨率测试和灰度图形曝光实验。实验结果表明该技术在微细加工领域达到国内先进水平。

臭氧接触反应器气液两相流数字图像处理方法与实验分析

在单相数字粒子图像测速度(PIV)技术的基础上,研究气液两相流动的PIV图像处理方法,采用数字掩模技术对不同相的流动信息进行标记、识别、提取与计算,编辑了相应的软件。运用改进后的PIV方法对臭氧接触反应器中气-液体两相流动进行了测试与分析。结果表明,臭氧接触反应器中液相轴向流速分布是决定反应器内水力特性的主导因素;进气流量直接影响反应器内液气两相的流速分布;随进气流量的提高,液气两相的轴向速度和横向速度均增大,同时反应器流动结构与流程分布会发生较大变化。

基于系统标定的相衬显微数字全息方法

提出一种基于系统标定的相衬显微数字全息方法。对相衬显微数字全息原理进行了理论分析,表明用两个分别位于记录面和像面的数字相位掩模,在不影响重建像放大倍率的情况下,可以消除由显微物镜引入的相位弯曲。给出了相位掩模的数学模型,并提出通过系统标定来构建所需相位掩模的方法。其基本思路是,通过预先拍摄成像物镜加入前后的两幅参考数字全息图,结合滤波还原和最小二乘拟合等数字处理方法,提取全息记录系统的参数,用于构建数字相位掩模。利用该技术对最大宽度不超过0.09 mm的小水珠进行了不同放大倍率的相衬显微成像实验,验证了该技术的有效性和方便性。

一种制作凹形聚二甲基硅氧烷微透镜阵列的方法

提出一种制作凹形聚二甲基硅氧烷(PDMS)微透镜阵列的方法。用数字微镜器件(DMD)代替物理掩模,建立数字灰阶无掩模光刻系统,在光刻胶上制作正方形基底凸形微透镜阵列,以此阵列为母板,采用复制方法,制作了高填充因子的正方形基底凹形PDMS微透镜阵列。实验和测试结果表明:数字灰阶无掩模光刻系统制作的微透镜阵列表面光滑,形貌良好;复制的PDMS微透镜阵列边缘清晰,表面光滑,焦面光斑光强均匀。为制作凹形微透镜阵列提供了一条制作简单、效率高、成本低、可大规模制作的新途径。

飞秒激光快速制备大面积二维微纳结构

采用数字微镜器件(DMD)无掩模光刻技术,以飞秒激光为光源,结合大面积拼接的方法快速制备了具有较高分辨率和毫米尺寸的大面积微纳结构。提出以单子场投影线扫描的方式进一步改善由于光场能量分布不均匀引起的结构边缘粗糙的问题,极大地降低了线条的边缘粗糙度,有效地控制了结构的精度。本研究以半导体领域常用的正性光刻胶为主要研究对象,实现了面积为7.4 mm 2的1μm等间距线阵列和面积为38.7 mm 2的10μm等间距线阵列结构的快速制备。本研究为大面积微纳结构制备提供了一种新方法,所制备结构可应用于气液流动、药物输运及晶体生长等领域。