微納結構在現代科學技術發展中占據著非常重要的地位,它具備體積小、重量輕以及易集成等優點,對于系統的微型化、節能以及穩定性的提升都有非常大的促進作用。在微系統的研究中,三維微納結構器件以其獨特的表面形貌以及功能特性受到了廣泛的關注。然而,由于三維微納結構特征尺寸極小,表面形貌復雜,其在制備過程中面臨著諸多難題。為此,本文主要圍繞三維微納結構的高精度、高效率的加工與檢測開展了如下相關研究。首先,在三維微納結構的加工方面,我們在DMD無掩模光刻的基礎之上提出了單像素灰度調控三維光刻方法。該方法比起傳統的分層疊加曝光方法而言省略了不必要的切片操作,只需單次曝光,因此實現起來更加簡單、高效。另外由于調控像素點數量足夠多,因此該方法能實現很高的調控精度。在此方法基礎之上,我們提出了基于灰度標定的非線性補償方法,利用灰度與曝光深度之間的標定曲線,實現了高精度的三維微納結構加工。這種方法能夠有效避免光刻過程中的非線性效應給加工帶來的不確定性,主要避免了因計算而引入的非線性誤差。除此之外,在光刻膠的顯影過程中,由于顯影不均勻的影響,光刻膠上的微納結構表面會存在一些微小的高低起伏變化,該變化會對器件的表面... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院光電技術研究所)四川省

【文章頁數】：122 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 三維微納結構加工方法現狀
        1.2.1 三維光刻方法及其分類
        1.2.2 基于DMD的三維光刻方法的國內外發展
    1.3 三維微納結構測量方法及現狀
        1.3.1 三維形貌測量方法分類
        1.3.2 白光干涉測量發展現狀
    1.4 本文研究內容與章節安排
第2章 DMD無掩模單步灰度光刻理論
    2.1 引言
    2.2 DMD灰度調制機理
    2.3 DMD單步灰度光刻建模及非線性分析
    2.4 本章小結
第3章 DMD無掩模光刻系統
    3.1 引言
    3.2 DMD無掩模光刻系統
        3.2.1 均勻照明系統
        3.2.2 DMD投影物鏡系統
        3.2.3 檢焦系統
        3.2.4 DMD控制系統
    3.3 系統集成及測試
    3.4 本章小結
第4章 DMD無掩模灰度光刻實驗及表面形貌優化
    4.1 引言
    4.2 DMD單步無掩模灰度光刻實驗研究
        4.2.1 灰度光刻中的兩種非線性效應
        4.2.2 非線性補償及灰度掩模設計
        4.2.3 微光學元件制作
        4.2.4 球面微透鏡的光學測試
    4.3 灰度光刻表面形貌優化及測試
    4.4 本章小結
第5章 基于白光干涉空間頻域分析的表面形貌測量算法研究
    5.1 引言
    5.2 白光干涉空間頻域分析原理
    5.3 2π模糊消除仿真分析
    5.4 2π模糊消除實驗分析
    5.5 本章小結
第6章 白光干涉頻域分析中的噪聲處理
    6.1 引言
    6.2 基于空間調制度分析的白光干涉噪聲處理方法
    6.3 空間調制度方法去噪仿真
    6.4 基于空間調制度方法進行噪聲抑制的實驗分析
    6.5 本章小結
第7章 總結與展望
    7.1 全文總結
    7.2 研究展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學位期間發表的學術論文與研究成果



本文編號：2907904