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。     

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。     

BEPC同步辐射软X射线光刻光束线的总体设计特性

介绍我们为北京正负电子对撞机(Beijing Electron Position Collide,BEPC)同步辐射实验室建造的软X射线光刻光束线的总体设计思想,并说明其中的束线物理设计、反射镜扫描、调整机构、激光模拟光源、真空系统和电子学、微机控制等系统中的关键技术。此外,对束线中的关键器件之一的超薄铍窗(18μm厚)的耐压强度给出了与理论计算趋势相一致的实验结果。     

双能X射线图像融合技术研究

在真双能X射线检测系统中,两次采集到的图像存在一定空间位置上的偏移,且现有的图像融合算法存在融合后图像有噪声和伪影的问题。提出了一种配准融合、降噪和增强双能量X射线图像的组合方案。首先采用SIFT算法对低能X图像和高能X图像进行配准处理,消除高低能图像间的位置偏差。接着采用基于像素的小波变换融合高低能图像。最后,使用基于背景减法的降噪技术处理融合后的图像,采用基于灰度级分组的技术对降噪后的图像进行增强处理。实验结果表明,最终图像不仅包含来自高低能图像的互补信息,而且达到了无背景噪声和对比度增强的效果。与其他组合方案比较,该组合方案处理所得的图像表现出更好的对比度和清晰度,因此该组合方案提高无损检测的成效,处理后的图像更有助于工作人员观察和解读。     

硅片预对准机器人边缘信息采集处理方法

针对90 nm工艺、300 mm直径大尺寸硅片对制造设备的新要求,提出一种硅片边缘信息采集、处理方法,并在此基础上建立硅片预对准机器人视觉系统。该方法在小波阈值折衷去噪的基础上,利用最小二乘回归拟合和坐标加权平均的数值方法,通过对硅片边缘特征点的标定、过滤、综合和提取,有效地实现CCD采集信号向特征位置数据的转换,解决大尺寸硅片位置信息的获取和分析问题。重复定位精度测量试验结果表明,硅片预对准机器人视觉系统完成了硅片中心、缺口的检测定位,硅片预对准机器人对准精度达到了技术指标的要求,提高了整套硅片预对准系统的工作性能。     

用于晶圆键合的对准标记定位算法

对准标记精确定位是晶圆键合精度实现的关键,为了提高对准标记定位算法的精度、实时性及适应性,提出了一种基于边缘检测拟合定位的高精度对准标记定位算法.该方法结合分级金字塔模型对对准标记进行逐级定位,获得像素级的目标区域粗定位结果,根据目标区域粗定位结果,结合Canny检测器与改进的高斯拟合法,对对准标记的亚像素轮廓进行拟合...     

PMMA材料制作X射线组合透镜技术研究

给出了基于衍射理论的评价X射线聚焦组合透镜三维聚焦性能的理论方法.利用该理论方法分析得出X射线组合透镜的聚焦性能与透镜的工作波长、透镜材料、单元透镜数量及凹面半径等参数之间的关系.用LIGA技术中的软X射线光刻方法制作了PMMA材料X射线组合透镜.该组合透镜由40个平凹折射单元依次排列而成,相邻的两透镜单元彼此相切,凹面半径分别为200 μm,400 μm,500 μm,600 μm,700 μm.此外,X射线组合透镜的表面粗糙度测试结果表明,粗糙度均方根值小于50 nm.     

用于光纤对准的柔性铰链微位移机构

提出了一种新型的微位移机构。该机构用步进电机驱动 ,柔性铰链和弹性平板作为传动导向机构 ,可以实现纳米级的运动分辨率。该机构已经应用于光纤对准中的精密调整。     

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。     

A nano-scale alignment method for imprint lithography

A novel nano-scale alignment technique based on moiré signal for room-temperature imprint lithography in the submicron realm is proposed. The moiré signals generated by two pairs of quadruple gratings on mold and wafer are optically projected onto two photo-detector arrays, then the detected moiré signals are used to estimate the alignment errors in the x and y directions. The experiment results indicate that complex differential moiré signal is sensitive to relative displacement of the mold and wafer, and the alignment accuracy obtained in the x and y directions and in ϑ are ±20 nm, ±25 nm and ±1 μrad (3σ), respectively. They can meet the requirements of alignment accuracy for submicron imprint lithography.     

压印对正系统中标记图像几何畸变的校正

在综合分析了多种线性及非线性畸变后,建立了三次多项式图像系统畸变模型。采用基于控制点偏差目标函数最小优化法进行畸变模型的求解,并通过计算自标定偏差均方差与互标定偏差均方差对标定结果进行了评定。结果表明,模型求解误差为0.22 μm,通过校正标记图像几何畸变引入的定位误差由2.5 μm降低到0.25 μm,可实现压印对正系统中标记图像几何畸变的校正,实现精确定位。     

微缩投影系统的计算机辅助装调

为了解决主次镜结构的微缩投影系统在计算机辅助装调过程中的补偿器耦合问题,实现补偿器的合理筛选,介绍了一种基于光学系统敏感矩阵奇异值分解的计算机辅助装调算法。建立了微缩投影系统装调模型,针对算法和模型开展了计算机辅助装调实验。用光学软件CODE V建立了光学系统模型,采用零位补偿器检测获得了非球面元件面形;基于灵敏度矩阵的分析结果指导微缩投影系统优化,并将优化后的结构参数作为系统光机结构机械装配和定位的基准。新建立的系统装调模型更接近实际装调过程,能更有效地指导装调,解决了补偿器间的耦合问题,加快了装调过程的收敛。最后,基于自行研发的高精度干涉仪完成了计算机辅助装调实验。实验显示系统波像差由46.39nmRMS收敛至20.73nmRMS,验证了装调算法和模型的准确性。     

2．16米天文望远镜光学系统的调整

叙述了 2 .1 6米天文望远镜卡焦及折轴光学系统的调整原理与具体步骤。调整后用恒星在卡焦光学系统焦面拍摄了刀口阴影图 ,加入熔石英像场改正镜后 [1] ,还拍摄了全视场的恒星星团照片 ,全视场底片线尺寸为 30 cm× 30 cm。结果显示 ,在全视场内从中心到边、角所有的星像都很圆 ,对其线大小测定 ,暗星直径为 0 .1 8mm～ 0 .2 0 mm。     

离轴三反系统的无应力装调

为了解决离轴三反光学系统装调过程中由于连接、紧固、温度变化等产生的应力导致反射镜面形和系统像质恶化的问题,提出了无应力结构设计和装调方法。采用内外框结合的方法设计反射镜组件,同时设置柔性变形环节,增加应力源与镜面间传递距离来削弱应力对反射镜面形的影响。系统框架采用非固定的定位方式,使用3个高精度钢球和相应的锥形孔、V型槽和平面底座约束框架的六自由度,通过两个基准立方镜和莱卡经纬仪监视框架的微位移,数显千分表监视反射镜六维调整架的移动和复位。经初装调和计算机辅助精装调后,系统全视场平均波像差均方根(RMS)值达到0.068λ;修垫、连接后为0.070λ,在奈奎斯特频率处的全视场平均调制传递函数(MTF)为0.720,均满足设计指标,得到的结果证明了装调方法的可行性。     

基于激光准直的直线度误差自动测量系统

文中介绍了基于激光准直原理的直线度误差自动检测方法,详细分析了激光器.传感器信号处理电路和数据采集处理系统的设计,软件设计时结合了直线度误差的两类测量方法和两种评定方法进行了开发,具有运算速度快、适合直线度误差测量仪器多等特点.     

适用于强阵风干扰下的捷联惯导自对准算法

对于处于起竖状态的车载武器来说,在强阵风的干扰下会产生较大摇晃,由于其捷联惯导系统(SINS)的重心较高,SINS的测量值很容易受到晃动所带来的角运动和线运动干扰,SINS难以快速地实现自对准,针对该问题,提出了强阵风干扰下SINS自对准算法。该算法利用惯性坐标系下的姿态更新来实时地反映载体在晃动干扰下的姿态变化,以消除角运动干扰的影响;利用武器存在零速摇晃中心的特点,通过获取加速度计在零速摇晃中心的等效输出来消除线运动干扰的影响,然后结合姿态的最优估计实现初始对准。仿真结果表明,该算法不需要进行粗对准,能够在强阵风干扰下快速地实现自对准。     

工业机器人单目视觉对准技术研究

针对工业机器人精确对准问题,提出了一种基于单目视觉的工业机器人对准技术。该技术把工业机器人与单目视觉测量技术相结合,根据特制的手眼标定板,快速建立单目视觉测量系统与机器人上对准轴之间的手眼关系和对准的基准位姿;在对准环节,通过单目视觉系统获取工件目标的姿态,然后根据已有的手眼关系和基准位姿,求解在机器人基坐标系下机器人末端的对准轴的位置调整量,迭代调整机器人末端位姿,从而实现了机械人末端的对准轴与工件目标的精确对准。实验结果表明:在测量距离约是150mm处,对准平均精度优于0.2°。     

离轴照明Schwarzschild投影物镜的计算机辅助装调方法

介绍计算机辅助装调方法在离轴照明EUVL光学系统中的应用,阐述了一种基于奇异值分解(SVD)的牛顿迭代法来求解失调量。利用该方法对敏感矩阵进行分解,从中分析得到影响不同像差的结构参数的敏感性,并筛选出补偿器,求出相应失调量的大小。在此基础上进行多次模拟装调,证明各种情况都是收敛的,可以实现精密装调的目的。