准分子激光微细加工光路变换研究

准分子激光微细加工技术以其较高的精度,较低成本及较快加工速度在微机械加工领域受到了极大的重视.它利用准分子激光波长短、光子能量高、脉宽窄、脉冲功率密度高的特点,其光子能量甚至高于某些材料的化学键而可以实现冷加工,并且波长短,聚焦光点小,所以加工精度高.但这毕竟不是一种成熟的技术,在很多方面还需要进行进一步的研究. 由于掩模投影成像法的加工为并行加工,加工速度快,加工精度高,可一次成形,为了能够控制加工的精度,必须要求激光光束均匀一致.而由于各种材料都有一定的刻蚀阈值,如果能量利用率过低,就会使准分子激光加工的范围变小.光束辐照强度分布均匀性与光能利用率,这是在光路调整中需要考虑的最为重要的两点. 采用均束器后,准分子激光光束的发散角对均束效果有较大的影响.而真正的光路调整需要综合考虑均束效果、能量利用率.由于光束经过均束器后发散角变大,必须采用场镜压缩发散角.由于准分子激光光束尤其是经过了复眼均束器后的准分子激光束已经远离纯几何光线或高斯光束的传播规律,场镜的尺寸选择不能依据传统的几何光学算法.我们按照发散角原则来对场镜参数进行计算,结合实验测量,最终得到了比较好的结果.(PE7)     

锡磨盘定偏心平面研抛中材料去除模拟

本文使用超精密平面研磨机及锡磨盘进行超光滑表面的抛光研究,平面抛光中,锡磨盘表面的形貌和加工状况直接影响被加工工件的表面平面度。本文基于Ｐｒｅｓｔｏｎ方程,建立了在定偏心抛光条件下,被加工材料的去除模型,。针对锡盘开有同心圆等沟槽的表面加工状况,提出了一种计算材料有效去除的算法,计算了工件的表面去除误差,对抛光后工件表面形貌提出理论预测。     

微纳尺度操作的系统设计

微纳尺度操作是当前先进制造技术领域的一个重要发展方向。为了实现在亚微米及纳米尺度下进行实时观测下的操纵,设计了一种基于SEM的微纳操作系统,本系统由数字式环境扫描电子显微镜系统、精密工件台、微纳操作机构和计算机系统组成,采用数字式环境扫描电子显微镜作为微纳操作的观测器,在SEM的样本室内安装微纳操作臂,计算机系统控制微纳操作臂,使其在SEM的实时观测下对放置在精密工件台上的样本进行操纵。实验结果证明本系统能够适于在各种环境下进行微纳尺度操作,具有很强的实用性。     

基于单片机彩色液晶实时显示系统设计

本文介绍了一种应用于电子束曝光机系统中的实时显示系统。详细描述了基于89C52单片机系统和彩色液晶显示器的电子束扫描信号数据采集系统的结构和控制过程。应用本系统不仅可以实现实时显示图形发生器产生的电子束曝光扫描图形,而且可以通过对显示图象的观察来诊断图形发生器输出的主场扫描D/A,工件台位置偏差补偿(LBC)和旋转场D/A等信号的实际工作状况。     

小型微纳米图形电子束曝光制作系统(英文)

为了满足科学实验过程中对制作半导体器件和微纳米结构的需要,同时避免受到昂贵的工业级电子束曝光(electron beam lithography,EBL)机的条件制约,构建了一种基于普通扫描电子显微镜(scanning electron microsco-py,SEM)的桌面级小型电子束曝光系统.建立了以浮点DSP为控制核心的高速图形发生器硬件系统.利用线性计算方法实现了电子束曝光场的增益、旋转和位移的校正算法.在本曝光系统中应用了新型压电陶瓷电机驱动的精密位移台来实现纳米级定位.利用此位移台所具有的纳米定位能力,采用标记追逐法实现了电子束曝光场尺寸和形状的校准.电子束曝光实验结果表明,场拼接及套刻精度误差小于100 nm.为了测试曝光分辨率,在PMMA抗蚀剂上完成了宽度为30 nm的密集线条曝光实验.利用此系统,在负胶SU8和双层PMMA胶表面进行了曝光实验;并通过电子束拼接和套刻工艺实现了氮化物相变存储器微电极的电子束曝光工艺.     

超光滑高精度微晶玻璃的平面抛光工艺

介绍了一种新型的定偏心式的锡磨盘的超精密平面抛光工艺。在建立了平面材料去除和抛光轨迹的数学模型的基础上,对微晶玻璃进行工艺实验。通过调整影响其精度的工艺装备及工艺参数,能够获得平面度为０．０４～０．０６μｍ ／３０ｍ ｍ ,表面粗糙度为Ｒａ０．３０ｍ ｍ 。     

准分子激光微细加工微锥体的旋转抛磨加工法

介绍了一种采用准分子激光进行微细加工微锥体技术的新方法，并利用该方法在有机玻璃上制作质谱分离芯片电喷尖的实验。该方法借鉴了传统机械加工中车削的概念，但实质上依靠非接触的激光冷加工技术实现，是一种以准分子激光刻蚀（加工）与激光辐射方向垂直的旋转轴（工件）的抛磨加工法。该方法可主要用于圆柱体，圆锥体等轴对称三维微细结构的精密加工及微器件表面质量的优化。解决了对于微小器件表面进行抛光的难题，简化了利用准分子激光对轴对称工件的加工过程，提高了加工精度。     

透射电子显微镜透镜稳流电源的研究

本文以物镜磁透镜稳流电源为例,介绍了透射电子显微镜透镜稳流电源的结构和工作原理.透镜稳流电源由前置高精度稳压电源模块、数模转换器、低漂移电压比较放大器、高精度恒温基准电压源、电流输出前置驱动、电流输出功率模块、基准电阻、输出电流检测模块等组成.通过检测基准电阻两端的电压并将其反馈到电压比较放大器形成对输出电流的闭环控制.达到对电流稳定度的要求.透镜稳流电源受计算机的控制,能接收稳流电流参数,并将电源的工作状态发送给计算机.实验结果表明该透镜稳流电源完全达到了设计指标,可以满足透射电子显微镜各级磁透镜的要求.     

高速大扫描范围原子力显微镜系统的设计

针对目前高速扫描型原子力显微镜(AFM)主要是限于物检测且扫描速度和扫描范围均有待提高,提出了一种高速原子力显微镜结构设计方案。在压电陶瓷致动器驱动的柔性铰链结构式位移台的基础上,构建了AFM大范围扫描器,使原子力显微镜在x-y扫描方向的运动范围达到了100μm×100μm。通过傅里叶频谱分析,计算获得了AFM扫描器常用的三角波驱动信号和正弦波驱动信号的高次谐波特性及其对AFM高速扫描成像的影响程度。为了消除在扫描运动过程中的机械自激振荡,提出了将正弦波信号作为高速扫描的驱动信号,行扫速度达到50line/s。在正弦波驱动的基础上提出了一种基于位置采样的图像获取方法,有效地减小了AFM扫描器的非线性误差造成的图像畸变现象。