《机械工程学报》英文版2007年第20卷第3期目次、摘要预告

自找准纳米压印光刻技术范细秋张鸿海汪学方胡晓峰贾可刘胜(华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074)摘要:纳米压印术具有工艺简单、高效率和低成本等特点,能够获得的特征尺度越来越小,被认为是获得100nm以下图案最具前途的下一代方法之一,然而很少研究涉及它的另一个关键技术——压印模板与硅基片的套刻对准。对此,介绍一种自行研制的具有高精度自动对准的纳米压印样机,该对准系统基于莫尔信号,采用粗精光栅产生的莫尔信号分别控制宏微驱动器自动到达指定位置,宏微驱动器分别采用行程为300mm、步进精度为1μm的直线电动机和行程为50μm…     

自找准大行程粗精定位系统研究

针对MEMS及半导体制造工艺超高精度的对准要求,论述了在有多维微驱动器定位系统中,应用PID和FUZZY联合控制的方式解决定位中存在的速度调节与系统振荡的矛盾;在一套由光栅,驱动器及激光干涉仪构成的闭环超高精度自对准定位系统中,应用坐标变换方式解决多维定位系统中的干涉现象;以及在实际系统中,采用直线电机与微驱动器联合驱动的硬件构架,并配以上述控制策略,对定位系统进行粗定位和微定位,最终实现步进精度小于10nm,多层压印重复对准精度小于20nm,达到压印光刻为实现0.1μ或更小特尺坟而要求的30nm对准精度.     

空间精密位移信号软细分方法研究

为了解决高精度数控装备对位移传感器高分辨力反馈的需求,本文提出通过对空域信号特征的分析,从时空变换理论模型的角度去研究位移测量问题;利用光栅周期性栅线作为等空间位置触发位置采样建立空间序列模型;通过对光栅莫尔条纹信号自适应预测细分模型阶数与系数估计算法完成光栅莫尔条纹信号细分。实验结果证明此方法可以实现光栅莫尔条纹400倍细分,细分精度优于信号周期的±1%。此细分方法利用光栅刻划精度,信号细分精度与光栅信号波形质量无关,在不增加硬件的条件下实现光栅莫尔条纹精密细分,具有重要实际应用价值。     

下一代光刻技术——压印光刻

通过分析集成电路制造工艺中的核心环节--光刻技术,采用机械微复形原理的压印光刻技术可避免传统光学光刻的光学衍射限制,能够对最小到6 nm特征尺寸的图形进行复制.通过研究压印光刻原理,详细分析对比热压印及常温压印的工艺特点、复形面积、模具结构和阻蚀胶固化过程等,揭示出常温压印更适用于多层套刻的图形制作.针对基于紫外光固化的常温压印光刻工艺在压印过程中的关键技术:阻蚀胶成膜控制、对准、套刻、精确加载、留膜厚度控制、阻蚀胶固化控制等进行深入研究,提出释放保形软压印工艺,能够实现基于常温软模具压印的大面积亚100 nm级特征尺寸图形的复制.最后,以SIL-Ⅰ型分步式常温紫外光固化压印光刻机的研究为例,对其结构特性做出深入分析,估算出系统的精度等级;通过试验,对系统的压印复形精度做出评估.     

精密检测与定位技术的研究

介绍了透射式激光莫尔信号的特性 ,并建立了双光栅衍射的数学模型。在此基础上设计了一套以工业控制计算机为核心的精密检测定位装置 ,利用两组衍射光栅 ,取其透射零次激光莫尔信号的差信号为控制信号 ,由微机控制实现高精度位置检测及自动定位。系统采用的差动光栅技术 ,极大地提高了位置检测信号的灵敏度与定位精度 ,实验结果表明 ,精密定位装置可获得± 0 .15μm的定位精度 ,对精密加工工程领域具有重要的实用价值。     

基于时空转换原理的光栅莫尔信号数字细分

光栅测量的分辨率受限于光栅盘的刻划间距,需通过电子细分等方法提高其测量精度。文中借助时空转换原理,通过载波调制将表征光栅位移的莫尔信号相位加载到时间信号中。证明了通过对时间信号的周期测量实现光栅莫尔信号的40倍细分的方法可行性,并基于现场可编程门阵列(FPGA)平台设计了光栅莫尔信号的40倍细分集成化的功能电路;分别使用仿真与实际电路测试验证了细分方法的有效性。基于时空转换的数字细分系统具有可靠性高、易于集成以及低成本可定制化等优点。     

宽范围高对准精度纳米压印样机的研制

传统的光学光刻技术由于受光波波长和数值孔径等因素的限制难于制作特征尺度小于100nm的图案.与传统光刻相比,纳米压印光刻的分辨率不受光的衍射和散射等因素的限制,可突破传统光刻工艺的分辨率极限,因而被认为是一种获得100nm以下图案较好的下一代方法.介绍了自行研制的具有高定位和对准精度的纳米压印样机.利用该样机压印出的纳米级光栅、微凸点阵列、微透镜阵列等纳米结构和微器件的图形质量均匀性良好.该工艺为实现低成本、大批量复制纳米结构创造了条件,在半导体集成电路、微光学、生物和化学分析等微纳结构和器件的制作中有着广泛的应用前景.     

一种新型纳米光栅传感器的理论研究

为了开发结构简单，抗干扰能力强的纳米测量精度光栅传感器，对基于二次莫尔条纹信号的纳米测量精度光栅传感器的测量原理进行了理论分析，通过仿真计算，其测量分辨力可达到5．40〉（10^10-10m，测量精度可达到纳米级。此外，对指示光栅和标尺光栅不平行时对二次莫尔条纹信号质量的影响进行了理论分析和仿真计算。     

一种光栅莫尔信号数字锁相细分方法

为了保证和提高光栅传感器在动态测量过程中信号细分结果的准确性和实时性,本文提出一种新型的莫尔信号数字锁相细分方法.该方法采用开环结构,根据光栅莫尔信号的实时频率,利用小数分频方法完成对光栅莫尔信号的细分功能;开发了基于现场可编程门阵列(FPGA)的数字锁相细分电路,并对细分实现过程中的电路关键环节进行详细分析;使用自制...     

基于构造绝对值三角函数的光栅信号细分

为了进一步提高光栅传感器的测量精度,需要对信号进行细分,但光栅莫尔信号的细分精度取决于信号的质量。本文利用归一化并结合CORDIC的方法补偿了直流、幅值、相位等误差,利用补偿后的信号构造绝对值三角函数,实现一个完整周期信号的16倍细分,并通过MATLAB进行了仿真,验证了该方法的可行性。