多光束无掩模光刻系统

介绍了一种多光束无掩模光刻系统,该系统利用空间光调制器数字微反射镜(DMD)对405 nm的激光光束进行调制,控制波带片阵列及纳米透镜阵列聚焦,利用聚焦点阵配合纳米移动平台进行扫描光刻。介绍了该无掩模光刻实验系统结构及工作原理,并给出了多光束光刻的实验结果。实验表明:利用普通蓝紫光源和聚焦元件阵列可实现分辨率为400 nm的多光束并行光刻。     

数字灰度光刻成像物镜设计

为了研究数字灰度光刻成像系统中栅格效应对像质的影响.在成像系统优化参量已有的研究基础上,综合考虑工作效率、光刻准确度、加工制造成本等因素,设计了一种能够有效消除数字灰度光刻成像栅格效应的光刻物镜.此光刻物镜技术指标为,数值孔径NA＝0.3,工作波长λ＝442 nm,倍率10×,分辨率R≤1.2 μm,焦深4 μm,且镜片数量少,光学加工、光学校装公差要求低.结果表明,该镜头完全满足数字灰度光刻高质量成像的需要.     

极紫外投影光刻掩模衍射简化模型的研究

建立一个计算极紫外投影光刻掩模衍射场的简化模型,在该简化模型中通过对入射光场进行追迹推导衍射场分布的解析表达式.简化模型中的掩模包括多层膜结构和吸收层结构两部分.多层膜结构的衍射近似为镜面反射.吸收层结构的衍射利用薄掩模修正模型进行分析,即将吸收层等效为位于某等效面上的薄掩模,引入边界点脉冲描述边界衍射效应,通过确定等...     

厚胶接近式光刻中掩模优化研究（英）

随着光刻胶厚度的不断增大,制作的光刻图形畸变愈发严重,这极大的影响了微结构器件的性能与应用。针对高深宽比柱状微结构在光刻胶厚度方向上畸变的特点,提出了双面曝光和亮衬线、灰阶掩模相结合的办法,利用遗传算法对失真影响最大的区域进行搜索,光刻胶内部各层的衍射光场分布作为评价函数,对光刻过程引起的畸变进行优化。仿真结果显示,优化后光刻胶各层面型质量得到极大的改善,特征尺寸和边墙角等参数与理论值吻合得更好。优化算法具有很好的灵活性,因此在用于更厚光刻胶、更复杂掩模图形的优化上,具有重要的指导意义。     

厚胶接近式光刻中掩模优化研究（英）

随着光刻胶厚度的不断增大,制作的光刻图形畸变愈发严重,这极大的影响了微结构器件的性能与应用。针对高深宽比柱状微结构在光刻胶厚度方向上畸变的特点,提出了双面曝光和亮衬线、灰阶掩模相结合的办法,利用遗传算法对失真影响最大的区域进行搜索,光刻胶内部各层的衍射光场分布作为评价函数,对光刻过程引起的畸变进行优化。仿真结果显示,优化后光刻胶各层面型质量得到极大的改善,特征尺寸和边墙角等参数与理论值吻合得更好。优化算法具有很好的灵活性,因此在用于更厚光刻胶、更复杂掩模图形的优化上,具有重要的指导意义。     

厚胶光刻非线性畸变的校正

利用厚胶光刻技术制作大深度微结构元件是一种有效的途径,但厚胶光刻过程中的非线性畸变对光刻面形质量的严重影响限制了该技术的应用,基于此,提出了一种对掩模透射率函数进行校正的方法。分析空间像形成及其在光刻胶内传递、曝光、显影等过程中非线性因素的影响,利用模拟退火算法对掩模透射率函数进行校正,以提高光刻面形质量,并以凹面柱透镜为例,给出了校正前后的显影轮廓模拟结果,其校正后浮雕面形的体积偏差仅为2.63%。该方法在有效改善面形质量的同时,并没有引起掩模的设计、制作难度及费用增加,这对于设计、制作高质量的微结构元件有重要意义。     

基于衍射谱分析的全芯片光源掩模联合优化关键图形筛选

提出了一种全芯片光源掩模联合优化的关键图形筛选方法,用图形的主要频率表征图形的特征,用主要频率的位置和轮廓信息描述主要频率在频域上的分布特征。设计了相应的主要频率提取方法、覆盖规则、聚类方法以及关键图形筛选方法,实现了全芯片光源掩模联合优化的关键图形筛选。采用荷兰ASML公司的商用计算光刻软件Tachyon进行了仿真验证,与ASML公司同类技术的对比结果表明,本方法获得的工艺窗口优于ASML Tachyon方法。     

基于半隐式离散化的局部水平集掩模优化

提出一种面向光刻掩模优化框架基于半隐式离散化的数值技术方法,对框架中稳定时间相关模型中的扩散项、非扩散项分别进行隐式、显式的离散化,从而克服基于梯度下降的显式离散化方法中迭代步长受到抑制的稳定性约束要求.此外,选择对掩模图形的边缘与高频成分相对应的受监控像素点进行局部优化,而不是优化所有的掩模像素点,来降低计算复杂度....     

基于数字光刻投影系统的快速微加工技术

设计一种经济有效的微流体芯片加工方法,可以快速地在聚二甲基硅氧烷（PDMS）表面加工出不同尺寸的微流路。 利用商用数字投影仪的成像原理,对其进行简单的改装,得到成缩小像的数字光刻投影系统（DLPS）,并利用该系统在PDMS表面加工微流路;同时通过荷叶效应和毛细吸附效应两组实验,对DLPS的加工性能进行了验证和应用。 该DLPS可在PDMS表面加工微结构,最小稳定加工精度可达40 m,通过模仿荷叶效应获得的材料表面,其疏水角增加到1233。 该DLPS系统可用于快速加工微流体芯片,当流路尺寸要求不是很严格时,低成本和高效率等优点使该系统完全适合在普通实验室开展微流体技术的研究。     

掩模分形提高光刻边缘锐度的研究

针对电寻址空间光调制器制作灰度掩模过程中,精缩透镜的低通滤波特性导致灰度掩模边缘锐度下降的问题,提出了掩模分形技术。对一幅高频灰阶掩模图形,按固定的或可变的低频采样。低频掩模的每个周期中,只包含原掩模图形多个周期中的一个抽样。通过实时掩模技术,将多个低频掩模按顺序曝光,从而恢复出原高频掩模图形。制作二元光栅时,分形掩模技术可使透镜造成的高频能量相对损失由35、23％降低至6．09％,同时,可将部分低频能量搬迁至中高频,较好地改善了灰阶掩模图形的边缘锐度。分形掩模还可以变多灰阶复杂掩模为简单的二元掩模,简化掩模的设计与实现,同时消除屏幕刷新率对掩模制作的影响。     

消除数字光刻像素栅格衍射影响的研究

提出用优化成像系统设计参量的方法有效消除基于数字微镜阵列的栅格结构及其衍射对微结构成像质量的影响.模拟结果表明,当照明光源的波长为0.365 μm,系统的数值孔径为0.3左右,缩小倍率为10～20×时,栅格像的可见度在0.1以下,DMD的栅格结构对成像质量的影响大幅降低;对微透镜的成像分析发现,合理的成像系统结构参量能有效地减少栅格的影响.如果结合DMD显示图形的可编程特点,优化图形的结构或灰度,则能在像面获得较理想的曝光量分布,达到快速加工二维和三维微结构的目的.实验结果证实了优化系统参量可有效消除DMD栅格的影响.     

部分相干分数域滤波改善光刻分辨率新方法

基于部分相干成像和分数傅里叶变换,提出在投影光刻系统中,利用分数域滤波改善光刻图形质量的新方法.理论和模拟分析表明:在曝光成像系统中的适当位置加入分数域滤波器,能增强滤波操作的灵活性和效果,可更有效地改善光刻图形质量,为提高曝光系统的分辨力提供一种新的有效选择.     

随机间距稀疏三元Toeplitz矩阵相位掩模压缩成像

压缩成像是一种基于压缩传感(CS)理论的新成像方法,其优点是可以用比传统的Nyquist采样定理所需测量数目少得多的测量值重建原稀疏或可压缩图像。在研究Bernoulli和Toeplitz测量矩阵的基础上,提出一种新的随机间距稀疏三元Toeplitz相位掩模矩阵。实验结果表明,在可压缩双透镜成像系统中,与Bernoulli和Bernoulli-Toeplitz相位掩模矩阵相比,新相位掩模矩阵的成像信噪比与之相当。但是随机独立变元个数和非零元个数显著减少,在数据存储与传输时更具优势,物理上更易实现,甚至重建时间是只有它们的21%～66%。     

高温超导滤波器的光刻工艺

根据高温超导薄膜的特点,详细讨论了制备高温超导滤波器的光刻技术及在制备的各环节中需注意的问题,实验结果表明:此种方法提高了制备的成功率。     

高光谱成像的土壤剖面水分含量反演及制图

传统土壤水分的获取方法仅可获得离散的土壤水分点位数据,难以获得剖面上精细且连续的水分含量分布图。研究了野外条件下利用近红外高光谱（882～1 709 nm）成像反演剖面土壤水分含量（SMC）,并实现精细制图的可行性。研究剖面位于江苏省东台市,我们利用近红外高光谱成像仪对剖面进行了5天原位连续观测,共采集了280个土样用于烘干法测定SMC。原始高光谱图像经数字量化值（DN）校正、黑白校正、拼接、几何校正、剪切和掩膜等一系列预处理后,提取各采样点的平均光谱反射率。提取光谱（Raw）经吸光度[LOG₁₀(1/R)],Savitzky-Golay平滑（SG）、一阶微分（FD）、二阶微分（SD）、多元散射校正（MSC）和标准正态变量（SNV）转换后,采用偏最小二乘回归（PLSR）和最小二乘支持向量机（LS-SVM）方法建立SMC预测模型,并对比分析不同光谱预处理方法与建模方法组合条件下SMC的预测精度。结果表明,光谱反射率随SMC增加逐渐降低,不同光谱预处理方法的预测精度有所差异,除MSC方法外,同一光谱预处理方法的LS-SVM模型预测精度均高于PLSR模型,并且基于LOG₁₀(1/R)光谱的LS-SVM模型对SMC预测精度最高,其建模集的决定系数（R2_c）和均方根误差（RMSE_c）分别为0.96和0.65%,预测集的决定系数（R2_p）、均方根误差（RMSE_p）和相对分析误差（RPD_p）分别为0.88,1.05%和2.88。利用最优模型进行剖面SMC的高空间分辨率精细制图,通过比较SMC反演图中提取的预测值与实测值关系发现预测精度较高（R2: 0.85～0.95, RMSE: 0.94%～1.02%）,且两者在剖面中的变化趋势基本一致,说明SMC反演图不仅能很好地反映出土壤水分在整个剖面中毫米级的含量分布信息,也可反映出同一位置处不同天数间的含量差异。因此,利用近红外高光谱成像结合优化的预测模型,能够实现土壤剖面SMC的定量预测及精细制图,有助于快速、有效监测田间剖面土壤水分状况。     

Imaging of Flow Patterns with Fluorescent Molecular Rotors

Molecular rotors are a group of fluorescent molecules that form twisted intramolecular charge transfer states (TICT) upon photoexcitation. Some classes of molecular rotors, among them those that are built on the benzylidene malononitrile motif, return to the ground state either by nonradiative intramolecular rotation or by fluorescence emission. In low-viscosity solvents, intramolecular rotation dominates, and the fluorescence quantum yield is low. Higher solvent viscosities reduce the intramolecular rotation rate, thus increasing the quantum yield. We recently described a different mechanism whereby the fluorescence quantum yield of the molecular rotor also depends on the shear stress of the solvent. In this study, we examined a possible application for shear-sensitive molecular rotors for imaging flow patterns in fluidic chambers. Flow chambers with different geometries were constructed from polycarbonate or acrylic. Solutions of molecular rotors in ethylene glycol were injected into the chamber under controlled flow rates. LED-induced fluorescence (LIF) images of the flow chambers were taken with a digital camera, and the intensity difference between flow and no-flow images was visualized and compared to computed fluid dynamics (CFD) simulations. Intensity differences were detectable with average flow rates as low as 0.1 mm/s, and an exponential association between flow rate and intensity increase was found. Furthermore, a good qualitative match to computed fluid dynamics simulations was seen. On the other hand, prolonged exposure to light reduced the emission intensity. With its high sensitivity and high spatial and temporal resolution, imaging of flow patterns with molecular rotors may become a useful tool in microfluidics, flow measurement, and control.     

提高波带片成像分辨率方法探讨

采用波带片组合及加大位相匹配因子的方法，可以进一步提高波带片的成像分辨率，文中对这两种方法的工作原理进行讨论，并以实际计算结果加以验证。     

Distance-Coefficient-Based Imaging Accuracy Improving Method Based on the Lamb Wave

An imaging accuracy improving method is established, within which a distance coefficient including location information between sparse array configuration and the location of defect is proposed to select higher signalto-noise ratio data from all experimental data and then to use these selected data for elliptical imaging. The relationships among imaging accuracy, distance coefficient and residual direct wave are investigated, and then the residual direct wave is introduced to make the engineering application more convenient. The effectiveness of the proposed method is evaluated experimentally by sparse transducer array of a rectangle, and the results reveal that selecting experimental data of smaller distance coefficient can effectively improve imaging accuracy.Moreover, the direct wave difference increases with the decrease of the distance coefficient, which implies that the imaging accuracy can be effectively improved by using the experimental data of the larger direct wave difference.     

Within-Subject Reproducibility of Visual Activation Patterns With Functional Magnetic Resonance Imaging Using Multislice Echo Planar Imaging

Within-subject reproducibility of visual brain activation using multislice echo planar functional magnetic resonance imaging (fMRI) was tested. Ten healthy subjects underwent fMRI with visual stimulation on three occasions: two studies in one scanning session (without repositioning); and a third study 1 h to 2 weeks later. Following a three-dimensional matching procedure, activation was measured and compared between sessions on a voxel-by-voxel basis. Data were filtered to full-width-at-half-maximum of 4.0 × 4.0 × 5.0 mm and a conservative Bonferroni-corrected significance threshold was applied to correlation maps. For reproducibility, change in centre of mass of the activated volume, a ratio of the number of pixels and a ratio of the number of overlapping pixels was calculated. Further, reproducibility was tested varying significance thresholds and at different filter widths. Average changes in centre of mass of the activated volume were 2.63 and 3.96 mm between Studies 1 and 2 and 1 and 3, respectively. The reproducibility of the number of activated voxels was 90% and 88% (Studies 1 and 2 and 1 and 3). The ratio of overlapping pixels was 74% between Studies 1 and 2 and 64% between Studies 1 and 3. Varying the significance threshold showed that at a certain range, the overlap reached a maximum, and increasing the filter widths increased reproducibility. It is concluded that fMRI with visual stimulation can be used to measure brain activity with reasonably good reproducibility on a routine clinical system equipped with echo planar imaging. Difficulties remain in separating the contribution of motion, repositioning errors, and true physiological changes.