基于光刻掩膜的光强梯度势阱设计及其光束指向控制应用验证

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作者 于锦锦 潘丽康 +5 位作者 杨旭 李自强 余航 谷亮 耿超 李新阳 《光电工程》 北大核心 2025年第6期25-33,共9页

随着光纤激光相控阵技术向更多阵列单元发展,阵列光束间的指向误差成为影响光束合成效果的关键因素。针对基于光强梯度势阱的光束指向控制方法中光强梯度势阱调制片的制备难题,提出并采用光刻掩膜工艺制备基于环形条纹组合图样的光强梯... 随着光纤激光相控阵技术向更多阵列单元发展,阵列光束间的指向误差成为影响光束合成效果的关键因素。针对基于光强梯度势阱的光束指向控制方法中光强梯度势阱调制片的制备难题,提出并采用光刻掩膜工艺制备基于环形条纹组合图样的光强梯度势阱调制片,实测光强透过率与设计值相符,归一化透过率的均方根误差为0.0166。基于随机并行梯度下降算法和自适应光纤准直器,通过仿真和实验手段实现扩展区域内光束指向误差的快速闭环校正,在平均光束指向误差约702.00μrad的初始条件下,校正后的指向残差均值小于10.00μrad。该研究为针对扩展目标的光束合成和激光指向控制提供重要参考。 展开更多

关键词 光束合成 光强梯度势阱 指向误差 光刻掩膜

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基于晶圆键合工艺的光刻掩膜版排版方法

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作者 尹卓 苏悦阳 +6 位作者 罗代艳 马莹 王刚 朱娜 刘力锋 吴汉明 张兴 《北京大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期823-832,共10页

晶圆-晶圆键合技术突破了传统晶圆平面工艺,但键合晶圆的光刻对准图形及其他辅助图形有特殊的位置摆放和形貌绘制要求,而传统方法进行光刻掩膜版排版费时费力且极易出错。针对该技术挑战,提出一种与传统排版方式不同的整体翻转式排版方... 晶圆-晶圆键合技术突破了传统晶圆平面工艺,但键合晶圆的光刻对准图形及其他辅助图形有特殊的位置摆放和形貌绘制要求,而传统方法进行光刻掩膜版排版费时费力且极易出错。针对该技术挑战,提出一种与传统排版方式不同的整体翻转式排版方法:在面对面晶圆-晶圆(两片)产品排版中,通过“替换-翻转”过程,可以快速有效地一次性解决辅助图形单元形貌和位置的对应翻转,大幅度减少键合产品排版的工作量,降低错误率,有效地缩短产品导入时间周期。 展开更多

关键词 晶圆键合 光刻掩膜版排版 3D-IC

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基于数字微镜器件的无掩膜光刻技术进展 被引量：6

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作者 张思琪 周思翰 +3 位作者 杨卓俊 许智 兰长勇 李春 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期12-30,共19页

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... 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、微流控器件、组织生物研究等领域。从数字无掩膜光刻原理出发,简要介绍了典型匀光照明系统结构与微缩投影系统结构,进而介绍了面向平面光刻的空间分辨率增强技术、灰度光刻技术以及三维微立体光刻技术的进展。最后,列举了几类典型的数字无掩膜光刻应用,并对其发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 无掩膜光刻 空间光调制器 数字微镜器件 分辨率增强 灰度光刻 微立体光刻

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基于无掩膜光刻法的纸基微流控芯片制备与验证研究 被引量：2

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作者 张严 朴林华 +2 位作者 佟嘉程 马炫霖 刘珺宇 《分析测试学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1163-1167,共5页

为了开发新的纸芯片制备技术制作高精度的纸基微流控芯片,该文提出了一种基于无掩膜光刻技术的新制备方法。以疏水图案的表面接触角和液体在微流控通道内的流动情况为评价标准,研究了曝光、显影等关键工艺对疏水区域疏水强度以及液体流... 为了开发新的纸芯片制备技术制作高精度的纸基微流控芯片,该文提出了一种基于无掩膜光刻技术的新制备方法。以疏水图案的表面接触角和液体在微流控通道内的流动情况为评价标准,研究了曝光、显影等关键工艺对疏水区域疏水强度以及液体流动情况的影响。研究结果表明,仅需2 s曝光时间制备的纸芯片疏水区域的接触角可达100.56°,亲疏水区域具有明显的区分,最小可实现的亲水通道和疏水屏障分别为(68±5)μm和(104±9)μm。将纸基芯片用于亚硝酸盐的检测,溶液浓度与显色区颜色强度之间呈良好的相关性,线性方程为Y=3.450X+34.83,r^(2)=0.9770。无掩模光刻法制备纸芯片无需制作掩膜版,减少了芯片制作的成本和时间,工艺简便,芯片精度高,为纸芯片制备和应用提供了有效手段。 展开更多

关键词 无掩膜光刻 纸基微流控 微流控芯片 亚硝酸盐检测

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一种提高无掩膜光刻机图形质量的方法

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作者 李备 朴林华 +1 位作者 王育新 张严 《压电与声光》 CAS 北大核心 2021年第5期689-694,共6页

针对无掩膜光刻技术在进行大面积图形曝光时会出现曝光质量差,精度低,程序繁等问题,该文提出了一种改善无掩膜光刻机图形质量的方法。通过设置“L”型定位标记将图形尺寸进行精确定位,再通过单场图像格式重命名系统,解决大面积图形切割... 针对无掩膜光刻技术在进行大面积图形曝光时会出现曝光质量差,精度低,程序繁等问题,该文提出了一种改善无掩膜光刻机图形质量的方法。通过设置“L”型定位标记将图形尺寸进行精确定位,再通过单场图像格式重命名系统,解决大面积图形切割过程中的乱序问题,最后提出了一种寻找最佳曝光位置的方法,以提高单场图形的曝光质量。该文提出了一种减小大面积图形拼接误差的方法,以提高整体图形的拼接质量;同时还提出了一种二次光刻的对准方法及对准误差校正方法,该方法与已有的套刻方法有区别。通过实验进行验证和分析,结果表明,该方法能有效地提高大面积图形的曝光质量,x、y方向的拼接误差距离均缩小到1μm内,对准误差精度达到±0.3μm。该研究为后续的光刻工艺及湿法腐蚀工艺奠定了理论基础。 展开更多

关键词 无掩膜光刻 显微镜 曝光 切割 拼接误差

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激光光刻技术的研究与发展 被引量：12

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作者 邓常猛 耿永友 吴谊群 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期1223-1231,共9页

光刻技术作为制备半导体器件的关键技术之一将制约着半导体行业的发展和半导体器件的性能。随着半导体工业的发展,集成电路的特征尺寸越来越小,光刻技术将面临新的挑战。分析了激光光刻技术,包括投影式光刻和激光无掩膜光刻技术的研究现... 光刻技术作为制备半导体器件的关键技术之一将制约着半导体行业的发展和半导体器件的性能。随着半导体工业的发展,集成电路的特征尺寸越来越小,光刻技术将面临新的挑战。分析了激光光刻技术,包括投影式光刻和激光无掩膜光刻技术的研究现状,着重介绍了极紫外光刻(EUVL)作为下一代光刻技术的发展前景和技术难点、激光无掩膜光刻技术的发展,特别是激光近场扫描光刻、激光干涉光刻、激光非线性光刻等新技术的最新进展及其在高分辨率纳米加工领域的应用前景。 展开更多

关键词 投影式光刻 无掩膜光刻 发展趋势

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一种基于双向热膨胀流的MEMS陀螺研究

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作者 马炫霖 朴林华 刘珺宇 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第6期32-39,共8页

提出并验证了一种基于双向热膨胀流原理的MEMS陀螺,陀螺通过加热器的瞬时温度变化产生气流,进而导致热敏电阻的温变,并转换成相应的输出电压,最终实现对Z轴角速度的准确检测。为了进一步提高陀螺性能,降低交叉耦合,同时优化制备工艺,需... 提出并验证了一种基于双向热膨胀流原理的MEMS陀螺,陀螺通过加热器的瞬时温度变化产生气流,进而导致热敏电阻的温变,并转换成相应的输出电压,最终实现对Z轴角速度的准确检测。为了进一步提高陀螺性能,降低交叉耦合,同时优化制备工艺,需对所设计的陀螺结构进行优化设计。首先,需借助COMSOL Multiphysics仿真软件,针对敏感元件的位置分布、摆放方式以及单、双向热膨胀流等因素对灵敏度的影响展开深入探究。通过系统性的仿真分析,明确最优的敏感元件摆放位置范围,确定平行摆放方式为最佳选择。其次,从理论与仿真结果两方面论证,双向热膨胀流能够实现更高的输出灵敏度,并且在抑制耦合方面表现更为出色。最后基于以上研究,对该MEMS陀螺进行流片制备,并所对制作的基于双向热膨胀流的MEMS陀螺进行性能测试并分析陀螺的不足。测试结果表明,在加热器的驱动信号为2.5 V、50%占空比、10 Hz方波的情况下,该陀螺能够在±600°/s范围内检测角速率,灵敏度为3.04 mV/(°·s^(-1)),非线性度为7.09%。实验结果与数值模拟相符,该陀螺具有灵敏度高、抑制交叉耦合和工艺简单等特点,可用于电子设备、航天和医学仪器等领域。 展开更多

关键词 热膨胀流陀螺 有限元分析 MEMS工艺 无掩膜光刻

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基于图案化取向的液晶面内偏振分束器

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作者 方欣宇 赵家辉 +5 位作者 喻箫 贾奇麟 田璟琦 王子烨 杨吉丹 李炳祥 《液晶与显示》 北大核心 2025年第6期827-835,共9页

传统光学分束器受限于固定几何结构与静态工作模式,难以满足动态可重构光子系统的需求。为实现激光光束的偏振可控分束,本研究构建了基于液晶折射率梯度分布的可编程光学器件。通过建立液晶平面等效折射率模型,采用数控微镜阵芯片(digit... 传统光学分束器受限于固定几何结构与静态工作模式,难以满足动态可重构光子系统的需求。为实现激光光束的偏振可控分束,本研究构建了基于液晶折射率梯度分布的可编程光学器件。通过建立液晶平面等效折射率模型,采用数控微镜阵芯片(digital micromirror device,DMD)的数字掩膜光刻技术制备具有30°、45°、60°、90°取向角的三角形图案化液晶盒,系统地建立了取向角度与有效折射率的映射关系。实验发现,当取向角度从30°增至90°时,对应区域的有效折射率呈现单调递增趋势;在水平线偏振光入射条件下,非寻常光(e光)的折射角随入射角线性增长(15°~75°),证实了液晶介质中斯涅尔定律的适用性;在偏振态从水平向竖直连续调控过程中,e光与寻常光(o光)的强度比呈现规律性演变,并于46°偏振角时达到1∶1平衡态;圆偏振光入射时可激发对称双光束,揭示了双折射相位差对分束行为的调控机制。本工作通过图案化液晶器件的折射率梯度分布设计实现了偏振编码的光束分束,其动态可调特性为新型可重构光子器件的开发提供了理论依据与技术路径。 展开更多

关键词 液晶光控取向 数字掩膜光刻 偏振分束 等效折射率 斯涅尔定律

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大焦深数字灰度光刻物镜设计 被引量：2

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作者 胡思熠 许忠保 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期464-468,共5页

为了提高数字灰度光刻系统的焦深,研究了基于点扩散函数稳定性的光瞳编码优化方法,在此基础上综合考虑系统的成像对比度和分辨率,利用工程计算软件MAPLE和光学设计软件ZEMAX设计了一种分辨率为1μm的含有5区相位型光瞳滤波器的长焦深数... 为了提高数字灰度光刻系统的焦深,研究了基于点扩散函数稳定性的光瞳编码优化方法,在此基础上综合考虑系统的成像对比度和分辨率,利用工程计算软件MAPLE和光学设计软件ZEMAX设计了一种分辨率为1μm的含有5区相位型光瞳滤波器的长焦深数字灰度光刻系统。结果表明,系统调制传递函数表现出离焦不变性,在保证像方分辨率的前提下,系统的焦深被延拓到原有焦深的2.5倍以上,且在整个焦深空间内系统性能与焦点处保持一致,从而提高了光刻系统的工艺容限。所得实验结果与理论分析一致,说明了设计的可行性。 展开更多

关键词 光学设计 长焦深 相位型光瞳滤波器 无掩膜光刻

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基于SF_(6)/Ar的电感耦合等离子体干法刻蚀β-Ga_(2)O_(3)薄膜

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作者 曾祥余 马奎 杨发顺 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第7期624-628,共5页

使用SF_(6)/Ar混合气体作为刻蚀气体,采用电感耦合等离子体(ICP)刻蚀方法,研究了不同激励功率和偏置功率对Ga_(2)O_(3)薄膜刻蚀速率的影响以及不同刻蚀时间对表面粗糙度的影响,并观察了光刻胶的损伤情况以调整刻蚀工艺参数。实验结果表... 使用SF_(6)/Ar混合气体作为刻蚀气体,采用电感耦合等离子体(ICP)刻蚀方法,研究了不同激励功率和偏置功率对Ga_(2)O_(3)薄膜刻蚀速率的影响以及不同刻蚀时间对表面粗糙度的影响,并观察了光刻胶的损伤情况以调整刻蚀工艺参数。实验结果表明,适度地增大激励功率和偏置功率可以提高刻蚀速率;合适的刻蚀时间可以在得到低粗糙度表面的同时不会过度损伤光刻胶掩膜。通过优化工艺参数,在激励功率为600 W、偏置功率为150 W、刻蚀时间为17 min下,可得到30 nm/min的Ga_(2)O_(3)薄膜刻蚀速率,刻蚀表面的垂直度高、粗糙度低,同时光刻胶掩膜形貌完好。 展开更多

关键词 电感耦合等离子体(ICP)刻蚀 Ga_(2)O_(3)薄膜 刻蚀速率 光刻胶掩膜 低粗糙度表面

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基于卷积神经网络判定方法的激光微透镜阵列微米级加工工艺

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作者 姚宇超 周锐 +2 位作者 严星 王振忠 高娜 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期43-52,共10页

在MLA曝光工艺中,曝光点的数量庞大,通过高倍率显微镜配合人工目检来判定曝光质量耗时耗力,造成工艺成本偏高。为了解决这个问题,设计了一种便于检测的圆环形图案并引入深度学习中的目标检测Yolov5模型,一定程度上能够取代人工目检,完... 在MLA曝光工艺中,曝光点的数量庞大,通过高倍率显微镜配合人工目检来判定曝光质量耗时耗力,造成工艺成本偏高。为了解决这个问题,设计了一种便于检测的圆环形图案并引入深度学习中的目标检测Yolov5模型,一定程度上能够取代人工目检,完成对曝光质量的快速判定。基于上述方法,分析了不同光刻胶厚度之下,线能量密度的最优区间与光刻胶的剖面倾角。并在同等线能量密度下通过圆度判定曝光图案失真情况。在本研究的MLA曝光工艺中,选取光刻胶厚度、激光曝光功率以及加工平台移动速度作为自变量,评价曝光合格率、光刻胶剖面倾角以及曝光圆度等加工质量参数具有重要的工程意义。 展开更多

关键词 无掩膜光刻 微透镜阵列 曝光合格率 目标检测

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数字微镜器件制造精度误差对紫外光调制特性的影响 被引量：1

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作者 袁晓峰 浦东林 +1 位作者 申溯 陈林森 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期788-792,共5页

数字微镜器件(DMD)的能量利用率对于提高无掩膜激光直写系统的效率十分重要。对DMD在相干光照明下的相位调制特性进行数值和实验分析,发现同种型号DMD在出射0级光垂直于微镜表面角度入射情况下的衍射图样,其光能量分布各不相同,有0级光... 数字微镜器件(DMD)的能量利用率对于提高无掩膜激光直写系统的效率十分重要。对DMD在相干光照明下的相位调制特性进行数值和实验分析,发现同种型号DMD在出射0级光垂直于微镜表面角度入射情况下的衍射图样,其光能量分布各不相同,有0级光强占总光强27.2%的情况,也有零0级光强占总光强13.1%的情况,理论计算表明,DMD的微镜偏转角存在±1°的误差可以使DMD衍射0级的衍射效率在极大和极小之间变化。这一结论对于选择高能量利用效率的DMD有重要参考价值。 展开更多

关键词 光学器件 数字微镜器件(DMD) 无掩膜光刻系统 相位调制 闪耀光栅

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用于头盔显示液晶像源的透镜薄膜设计与制备

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作者 袁烨 冯奇斌 吕国强 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期182-187,共6页

LED已经成为头盔液晶显示的主流背光光源,为了提升LED主视角亮度,减小背光模块的体积,对双自由曲面透镜进行了扁平化设计,形成透镜薄膜,仿真结果表明光线透过透镜薄膜后,存在中心亮度升高、光斑缩小的问题。采用反馈优化方法修改了双自... LED已经成为头盔液晶显示的主流背光光源,为了提升LED主视角亮度,减小背光模块的体积,对双自由曲面透镜进行了扁平化设计,形成透镜薄膜,仿真结果表明光线透过透镜薄膜后,存在中心亮度升高、光斑缩小的问题。采用反馈优化方法修改了双自由曲面透镜设计时的能量分布,并重新设计了透镜薄膜,仿真结果表明优化后的光斑尺寸从2.3 mm增加到7.1 mm。采用无掩模直写光刻技术制备了两层透镜薄膜,分别包含一个扁平化后的自由曲面。对包含和不包含透镜薄膜的背光模块进行了测试,测试结果表明:包含透镜薄膜的背光模块平均亮度比不包含的提升了18.1%,设计的透镜薄膜可有效提升LED背光亮度,减小背光模块体积。 展开更多

关键词 透镜薄膜 LED背光 无掩膜光刻

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