应用X射线光刻的微针阵列及掩模板补偿

提出了一种聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微针的微细加工工艺,该工艺基于PCT技术,结合X射线以及光刻掩模制作三维微结构。通过移动LIGA掩模板曝光来加工微立体PMMA结构,其加工形状取决于X光光刻掩模板吸收体的形状。实验显示,最终的结构形状并非完全与掩模板上吸收体的形状一致。如果不对X光光刻掩模板的吸收体形状进行补偿,即会使被加工的微结构侧面变形,从而影响微针的性能。分析了微针阵列侧面变形的原因,认为这种变形是由于显影时间与曝光量之间的非线性关系导致结构形状与曝光量分布不完全一致造成的。利用PCT方法制作的PMMA微针其长度为100～750μm,直径为30～150μm,针尖的直径最小可达100nm。通过对LIGA掩模板上的吸收体图形进行适当的补偿,使吸收体图形从中空的双直角三角形变为中空的半椭圆图形,增强了带沟道的微注射针阵列的强度。     

基于X-ray光刻的微针阵列及掩膜版补偿

提出了一种聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微针的微细加工工艺,即基于PCT技术,结合X射线以及光刻掩膜版制作三维微结构。通过移动LIGA掩膜版曝光的方法,可以加工微立体PMMA结构,其加工的形状取决于X光光刻掩膜版吸收体的形状。实验发现,最终的结构形状并非完全与掩膜版上吸收体的形状相一致。如果不对X光光刻掩膜版的吸收体形状进行补偿,将会导致被加工的微结构侧面变形,从而影响微针的性能。本文分析了引起微针阵列侧面的变形的原因,其中主要原因是由于显影时间与曝光量之间的非线性关系,导致结构形状与曝光量分布不完全一致,造成微针结构侧面变形。同时,通过对LIGA掩膜版上的吸收体图形进行适当的补偿,即将吸收体图形从中空的双直角三角形变为中空的半椭圆图形,这样使得带沟道的微注射针阵列的强度得到增强。     

大高宽比硬X射线波带片制作及聚焦测试

为得到同步辐射光源硬X射线波段(2keV)需要的高宽比高分辨率波带片,本文利用高加速电压(100kV)电子束光刻配合Si3N4镂空薄膜直写来减少背散射的方法,对硬X射线波带片制作技术进行了蒙特卡洛模拟和电子束光刻实验。模拟结果显示:Si_3N_4镂空薄膜衬底可以有效降低电子在抗蚀剂中传播时的背散射,进而改善高密度大高宽比容易引起的结构倒塌和粘连问题。通过调整电子束的曝光剂量,在500nm厚的镂空Si_3N_4薄膜衬底上制备出最外环宽度为150nm、金吸收体的厚度为1.6μm,高宽比大于10的硬X射线波带片。同时,引入随机支撑点结构,实现了波带片结构自支撑,提高了大高宽比波带片的稳定性。将利用该工艺制作的波带片在北京同步辐射装置X射线成像4W1A束线8keV能量下进行了聚焦测试,得到清晰的聚焦结果。     

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.     

大高宽比、高线密度X射线透射光栅的制作

利用电子束光刻、X射线光刻和微电镀技术,成功制作了面积为1 mm × 1 mm,周期为300 nm,金吸收体厚度为1 μm的用于X射线显微成像技术的透射光栅。首先利用电子束光刻和微电镀技术在Si3N4薄膜上制作周期为300 nm,厚度为250 nm的高线密度光栅掩模。然后利用X射线光刻和微电镀技术复制厚度为1 μm,占空比接近1：1,高宽比为7的X射线透射光栅。整个工艺流程充分利用了电子束光刻技术制作高分辨率图形和X射线光刻技术制作大高宽比结构的优点     

三维复杂微器件的微立体光刻成形

介绍了一种具有更高加工分辨率且可直接成形三维复杂微型器件的一次曝光型微立体光刻成形装置。重点给出了经薄膜晶体管阵列编址的液晶显示光阀表盘，即可控透光模板的构造、性能及其对微立体光刻成形装置层面加工分辨率和截面曝光尺寸的影响。为证明微立体光刻工艺在成形三维复杂微结构时的优越性，给出了所加工出的微机械部件、微型件浇铸模、微流体系统部件等实物的扫描电子显微照片及相关的加工参数。     

软X射线投影光刻原理装置的设计

首先介绍了投影光刻技术发展的历程、趋势和软X射线投影光刻技术的特性,其次介绍了软X射线投影光刻原理装置的研制工作.该装置由激光等离子体光源、掠入射椭球聚光镜、透射掩模、镀有多层膜的Schwarzchild微缩投影物镜、涂有光刻胶的硅片及相应的真空系统组成.0.1倍的Schwarzchild微缩投影物镜具有小于0.2μm的分辨率.     

同步辐射X射线光刻掩模镀金工艺的研究

介绍了利用北京正负对撞机(BEPC)同步辐射X射线光刻装置,进行LIGA工艺技术深结构光刻实验研究,详细论述了X射线光刻使用的掩模制备过程及掩模镀金工艺,在国内最早曝光出直径为400μm、厚为27～45μm的三维立体齿轮胶图形。     

使用平行束软X光透镜的深亚微米X射线光刻

使用本实验室研制的整体平行束软X光透镜作为准直器和电子枪软X光源相配,作成了平行束软X光源,用此平行束软X光源进行了深亚微米X射线光刻实验。刻出了1.0μm～0.2μm的线条。文中对实验装置和光刻结果作了简要的介绍。     

基于数字微镜器件的无掩膜光刻技术进展

基于空间光调制器的无掩膜光刻是光刻技术重要发展方向之一.近年来,随着数字微镜器件芯片集成度与性能的提高,数字微镜器件无掩膜光刻成为一种主要的数字光刻技术.由于可灰度调制的光反射式"数字掩膜"替代了传统光刻中使用的预制物理光掩膜版,该技术极大地简化了光刻制版流程,提高了光刻的灵活性,广泛应用于平面微纳器件、超材料、微流控...     

Imprinting a needle array on a polycarbonate substrate

A micro-needle array was fabricated on a polycarbonate (PC) substrate using an electroformed-Ni mold with a conical concave pattern. The diameter and length of each needle were 50 μm and 135 μm, respectively. The needle array pattern of the electroformed-Ni mold was produced by combining a grayscale mask for X-ray lithography with Ni electroforming technology. The X-ray grayscale mask was composed of Si absorbers and a SU-8 membrane. Each Si absorber had a three-dimensional cone shape rather than a rectangular shape. Threedimensional Si structures were formed to etch an active Si layer in a silicon-on-insulator wafer using a taperedtrench etching technology. Beamline BL-4 in the TERAS synchrotron radiation facility at AIST was used for the Xray lithography experiments. X-rays that penetrated the X-ray grayscale mask irradiated a polymethylmethacrylate (PMMA) sheet. Pt was deposited on the PMMA structure after developing, and Ni was electroformed on it. The electroformed-Ni object was processed by grinding to complete a Ni mold. Finally, the micro-needle array was fabricated by thermal-imprinting on a 0.5-mm thick PC sheet with the electroformed Ni mold.     

用于无模光刻的连续浮雕谐衍射透镜阵列设计

为了获得实时调焦写入以及高的系统分辨力和衍射效率,提出了一种基于连续浮雕谐衍射透镜阵列的无模光刻方法。该方法采用连续浮雕谐衍射透镜阵列作为无模光刻的物镜阵列,在兼顾系统分辨力和衍射效率基础上,由同一衍射透镜阵列实现聚焦写入和检焦;同时利用谐衍射透镜的深浮雕特性调制透镜的环带宽度,降低透镜的制作难度。在分析谐衍射透镜特点以及考虑激光直写制作工艺对连续深浮雕衍射聚焦特性影响的基础上,设计、制作并测试了设计波长为441.6nm,F数为7.5的连续浮雕谐衍射透镜阵列。测试结果表明,该阵列同时具有聚焦写入和检焦功能,且对写入激光和检焦激光的衍射效率均优于70%,有望改善无模光刻的制作质量。     

LIGA技术基础研究

阐述了LIGA技术的组成及特点.对LIGA工艺掩膜、X射线光刻、电铸及塑铸等进行了工艺原理分析.用一次成型法制作了以聚酰亚胺为衬基、以Au为吸收体的X射线光刻掩膜.简单介绍了这种掩膜的制作工艺过程,并用这种掩膜在北京电子对撞机国家实验室进行了同步辐射X射线光刻,得到了深度为500μm,深宽比达8.3的PMMA材料的微型电磁马达联轴器结构.给出掩膜和X射线光刻照片.同时,对Au、Ni等金属材料的厚膜电铸进行了工艺研究.     

栅状阵列器件激光视觉检测系统及共面性评价方法

应用激光线结构光传感器 ,将视觉检测成功应用于栅状阵列器件的共面性测量中 ,建立了测量系统数学模型 ,提出了以三点法为基础的共面性评价方法 ,并对BGA芯片进行了相应的试验研究 ,取得了满意的结果。     

Advanced thin film technology for ultrahigh resolution X-ray microscopy

Further progress in the spatial resolution of X-ray microscopes is currently impaired by fundamental limitations in the production of X-ray diffractive lenses. Here, we demonstrate how advanced thin film technologies can be applied to boost the fabrication and characterization of ultrahigh resolution X-ray optics. Specifically, Fresnel zone plates were fabricated by combining electron-beam lithography with atomic layer deposition and focused ion beam induced deposition. They were tested in a scanning transmission X-ray microscope at 1.2 keV photon energy using line pair structures of a sample prepared by metalorganic vapor phase epitaxy. For the first time in X-ray microscopy, features below 10 nm in width were resolved.     

大面积软X射线自支撑金透射光栅的研制

针对等离子体诊断及空间环境探测等领域对软X射线透射光栅的需要,采用全息光刻和微电镀技术制作了自支撑软X射线金透射光栅.在基底与光刻胶之间增加减反膜层以降低高反射基底引起的驻波效应对掩模槽形的影响,使用全息光刻技术获得了侧壁陡直的光栅掩模.然后,在掩模顶部镀保护层并使用反应离子刻蚀获得电镀掩模,通过改变保护层厚度来调节电...     

The accurate alignment of energy-dispersive X-ray detectors for quantitative microanalysis

Modern collimator design for energy-dispersive X-ray detectors requires very accurate positioning of the crystal/collimator assembly in order to achieve the maximum solid angle of collection for the irradiated volume on the specimen. Thus it is important to have a method of checking the alignment of the detector when mounted on the microscope and under vacuum. This paper describes a number of techniques, principally X-ray mapping, for performing such an alignment check. These techniques are applicable to windowless detectors as well as to those with integral windows which will support atmospheric pressure. Methods of obtaining the non-standard modes of microscope operation suitable for this task are described, and some suggestions are made for ways of moving the crystal/collimator assembly and monitoring this movement while it is in progress.