复杂功能图案电子束加工版图的计算机辅助设计与实现

发布时间：2022-02-21 11:18

　　由于加工过程无需掩模、加工精度高和加工方法灵活等优点,电子束曝光成为了力、热、声、光、电等学科在纳米尺度开展研究的关键技术。随着纳米尺度下科学研究的推进,微纳结构所需集成的功能不断增加、几何形状复杂程度持续攀升,这对依赖于AutoCAD或者L-edit等软件进行的电子束曝光版图设计方法提出了挑战。因此,如何有效地设计和优化电子束曝光版图成为了微纳加工领域内一个重要的研究课题。基于上述电子束微纳加工中所面临的问题,本论文提出了使用计算机编程来辅助设计和生成曝光版图的方法来提高电子束高分辨加工的灵活性。本论文的主要研究内容如下:（1）“轮廓加工”作为一项全新的微纳加工工艺大幅提高了电子束曝光的图形加工效率。我们基于MATLAB平台开发出了一套提取数字图像的边缘特征并将其转换为版图的程序,并应用于“轮廓加工”中,提高版图设计效率和可靠性。该程序使用图像灰度化和自适应阈值分割算法预处理了数字图像,随后利用MATLAB bwboundaries函数追踪了图像边界,最后使用GDS工具箱生成了曝光版图。通过实验,我们证明了该方法生成的版图的有效性,且能与“轮廓加工”工艺良好兼容。进一步的实验则利用本... 

【文章来源】：湖南大学湖南省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 电子束微纳加工研究背景
        1.2.1 微纳加工技术
        1.2.2 光学光刻
        1.2.3 电子束曝光
    1.3 高分辨电子束直写技术研究挑战
    1.4 研究动机和工作内容
第2章 电子束曝光版图数据格式简介
    2.1 CIF文件简介
        2.1.1 CIF文件语法
        2.1.2 CIF版图简单编写示例
    2.2 GDSII文件简介
        2.2.1 GDSII的基本特征
        2.2.2 GDSII数据结构解析
    2.3 CIF与 GDSII在图形定义上的区别
    2.4 本章小结
第3章 复杂图案轮廓加工版图的生成及工艺实现
    3.1 研究背景
    3.2 边界追踪简介
        3.2.1 边缘检测
        3.2.2 边界追踪算法
        3.2.3 图像预处理
    3.3 版图生成程序设计
        3.3.1 图片读取及图片预处理
        3.3.2 边界追踪和数据优化
        3.3.3 数据归一化及版图生成
    3.4 实验部分
        3.4.1 电子束直写
        3.4.2 金属沉积
        3.4.3 剥离
        3.4.4 形貌与光学表征
        3.4.5 计算机平台
    3.5 实验结果与分析讨论
    3.6 本章小结
第4章 基于Al等离激元结构的电子束纳米全彩打印
    4.1 引言
    4.2 表面等离激元简介
        4.2.1 表面等离激元基本原理
        4.2.2 表面等离激元激发方法
    4.3 颜色理论与版图生成算法
        4.3.1 颜色理论
        4.3.2 纳米全彩打印版图生成
    4.4 实验部分
        4.4.1 电子束曝光
        4.4.2 金属沉积
        4.4.3 表征
        4.4.4 模拟
    4.5 结果与分析
    4.6 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
附录B GDSII数据块对应数据类型
附录C 第3章中涉及程序代码
    数字图像边界追踪及版图生成代码
        main函数
        edge_get函数
附录D 第4章涉及的程序代码
    彩色打印版图生成程序
        main函数
        color_contrast函数
        color_contrast_lab函数
        delta E2000 函数
        position_definer函数
        layoutmaker函数
        spectrum2rgb函数
    FP腔透射/反射光谱计算程序
        FP_calculate函数
        formula函数


【参考文献】：
期刊论文
[1]光学显微线条纹图像中心线提取[J]. 李海,张宪民,黄沿江,单译琳.  光学精密工程. 2017(05)
[2]EUV微影技术与7nm工艺[J]. 麦利.  集成电路应用. 2016(04)
[3]用于线纹显微图像的边缘检测算法[J]. 余金栋,张宪民.  光学精密工程. 2015(01)
[4]移动互联网:终端、网络与服务[J]. 罗军舟,吴文甲,杨明.  计算机学报. 2011(11)
[5]彩色与灰度图像间转换算法的研究[J]. 刘庆祥,蒋天发.  武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2003(03)
[6]集成电路版图（layout）设计方法与实例[J]. 程未,冯勇建,杨涵.  现代电子技术. 2003(03)



本文编号：3637144