三维微纳结构的光刻及其表面形貌测量方法的研究

发布时间：2020-12-10 02:17

　　微纳结构在现代科学技术发展中占据着非常重要的地位,它具备体积小、重量轻以及易集成等优点,对于系统的微型化、节能以及稳定性的提升都有非常大的促进作用。在微系统的研究中,三维微纳结构器件以其独特的表面形貌以及功能特性受到了广泛的关注。然而,由于三维微纳结构特征尺寸极小,表面形貌复杂,其在制备过程中面临着诸多难题。为此,本文主要围绕三维微纳结构的高精度、高效率的加工与检测开展了如下相关研究。首先,在三维微纳结构的加工方面,我们在DMD无掩模光刻的基础之上提出了单像素灰度调控三维光刻方法。该方法比起传统的分层叠加曝光方法而言省略了不必要的切片操作,只需单次曝光,因此实现起来更加简单、高效。另外由于调控像素点数量足够多,因此该方法能实现很高的调控精度。在此方法基础之上,我们提出了基于灰度标定的非线性补偿方法,利用灰度与曝光深度之间的标定曲线,实现了高精度的三维微纳结构加工。这种方法能够有效避免光刻过程中的非线性效应给加工带来的不确定性,主要避免了因计算而引入的非线性误差。除此之外,在光刻胶的显影过程中,由于显影不均匀的影响,光刻胶上的微纳结构表面会存在一些微小的高低起伏变化,该变化会对器件的表面... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)四川省

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 三维微纳结构加工方法现状
        1.2.1 三维光刻方法及其分类
        1.2.2 基于DMD的三维光刻方法的国内外发展
    1.3 三维微纳结构测量方法及现状
        1.3.1 三维形貌测量方法分类
        1.3.2 白光干涉测量发展现状
    1.4 本文研究内容与章节安排
第2章 DMD无掩模单步灰度光刻理论
    2.1 引言
    2.2 DMD灰度调制机理
    2.3 DMD单步灰度光刻建模及非线性分析
    2.4 本章小结
第3章 DMD无掩模光刻系统
    3.1 引言
    3.2 DMD无掩模光刻系统
        3.2.1 均匀照明系统
        3.2.2 DMD投影物镜系统
        3.2.3 检焦系统
        3.2.4 DMD控制系统
    3.3 系统集成及测试
    3.4 本章小结
第4章 DMD无掩模灰度光刻实验及表面形貌优化
    4.1 引言
    4.2 DMD单步无掩模灰度光刻实验研究
        4.2.1 灰度光刻中的两种非线性效应
        4.2.2 非线性补偿及灰度掩模设计
        4.2.3 微光学元件制作
        4.2.4 球面微透镜的光学测试
    4.3 灰度光刻表面形貌优化及测试
    4.4 本章小结
第5章 基于白光干涉空间频域分析的表面形貌测量算法研究
    5.1 引言
    5.2 白光干涉空间频域分析原理
    5.3 2π模糊消除仿真分析
    5.4 2π模糊消除实验分析
    5.5 本章小结
第6章 白光干涉频域分析中的噪声处理
    6.1 引言
    6.2 基于空间调制度分析的白光干涉噪声处理方法
    6.3 空间调制度方法去噪仿真
    6.4 基于空间调制度方法进行噪声抑制的实验分析
    6.5 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 研究展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：2907904