高精度步进压印机热误差的建模分析

为了消除由紫外光曝光所引起的步进压印机的热误差，以提高压印机的套刻对准精度，运用逐步回归分析法选取了压印机上温度测量点的数量，将压印机上布置的温度传感器从15个减少到6个，并建立了压印机温度测量关键点处的温度与压头在x、z方向热误差关系的数学模型．实验结果与模型计算结果的对比分析表明，模型的热误差预测精度在x方向可以达到899／6，而在z方向可以达到939／6．应用表明，该方法是一种在压印机热误差建模中选择温度测量关键点的有效方法，可避免热误差建模过程中的变量耦合问题，从而提高了模型的精确性．     

超高精度定位系统及线性补偿研究

依据一个带有宏定位和微定位的超高精度定位系统设计，应用弹性力学理论进行精定位台的静、动参数的分析和估算，确定了系统的自然频率，并由此设计出双伺服环的控制系统。控制系统由2根循环滚珠丝杠构成宏定位，3个压电驱动器构成微定位。在系统软件中，采用Chebyshev数字滤波器进行去噪，使整个定位系统控制在200mm的行程中，其定位精度达到了8nm。对于由压电驱动器（PZT）的迟滞和非线性特性而产生的系统重复运动误差，系统采用EMM（Exact Model Matching)控制策略，最终实现正向和反向运行的误差量比补偿前降低5倍以上，使得正反向运动几乎落在同一曲线内，实现了对压印光刻工艺集成电路制造中的高精度定位要求。     

多层冷压印光刻中超高精度对正的研究

为满足多层冷压印光刻中套刻的超高精度要求,提出了基于斜纹结构光栅的对正技术.利用光电接收器件阵列组合接收光栅产生莫尔条纹的零级光,得到条纹平面内X、Y方向的对正误差信号.通过调整光栅副的间隙来提高误差信号的对比度.利用高对比度和灵敏度的误差信号作为控制系统的驱动信号,对承片台进行宏微两级驱动控制,并由激光干涉仪作为控制系统的反馈环节在驱动过程中进行全程监测,实现自动对正.最终使在X、Y方向上的重复对正精度达到了±20nm,满足了100nm特征尺寸压印光刻的对正精度要求.     

常温纳米压印软模具变形机理研究

通过对软模具变形的理论分析、数值模拟和实验验证的系统研究，以期揭示模具变形的机理、规律和关键影响因素，为探索减小模具变形策略和方法，提高纳米压印复型精度奠定理论基础，以实现高保真度纳米或亚纳米图型的转移．     

纳米压印光刻中的多步定位研究

在步进重复式压印光刻中，为了避免承片台支撑绞链结构间隙及微观姿态调整往返运动导致的表面材料不规则形变，建立了单调、无振荡、多步逼近目标位置的宏微两级驱动系统，并提出了径向基函数一比例、积分、微分（RBF-PID）及单调位置控制算法．控制结果证明，使用具有强鲁棒性的RBF-PID非线性控制模式，使得驱动过程呈现无超调、无振荡的单调过程，因此避免了由于系统微观振荡调节而引入的间隙误差和材料表面形变误差．此控制方式可使步进重复式压印系统的定位精唐左满足100mm行程驱动的前提下，达到小干10nm的定位枝术指标．     

曲面仿生复眼透镜微复型过程变形分析

针对大视场曲面仿生复眼透镜的制造难点,采用了一种基于气压辅助聚合物弹性体微复型的制造工艺,以实现大视场曲面微透镜阵列的快速、低成本制造。利用有限元软件(ABAQUS),对气压辅助微复型工艺过程中聚合物弹性体的大变形、曲面成型过程中微透镜的形变问题进行了仿真实验,得到了曲面成型过程中曲面轮廓对成型气压的依赖关系,以及不同纬度微透镜阵列的尺寸变化关系,并进行了相关工艺实验验证。结果表明,在气压辅助曲面成型过程中,成型曲面的轮廓为球面,其球面直径依赖于成型气压;曲面成型过程中,微透镜形变量沿曲面纬度方向基本一致,不同纬度上微透镜直径的增大率为9.45%～10.56%。由于在不同纬度处所制造的曲面复眼透镜的焦平面不同,因此曲面复眼透镜具有比平面微透镜阵列更大的视场。     

紫外压印光刻中阻蚀胶残膜刻蚀工艺

针对紫外（UV）压印光刻在压印工艺过程中会产生阻蚀胶残膜的技术特点，采用以O2为反应气体来清除阻蚀胶残膜的反应离子刻蚀（RIE）工艺方法，研究了不同的反应气体流量、反应腔室压力、射频功率等刻蚀参数对刻蚀速率和刻蚀各向异性的影响，得到了刻蚀速率和刻蚀各向异性随各刻蚀参数的变化趋势图．实验结果表明，减小反应气体压力和气体流速可以降低刻蚀速率，提高刻蚀各向异性．通过对刻蚀参数的优化配置，当射频功率在200W、反应气体流速在30mL／min、反应腔室压力为0．6Pa时，刻蚀速率可以稳定在265nm／min，各向异性值可以达到13，因此实现了对压印图质形的高质量转移．     

压印工作台的纳米级自找准定位研究

针对分步压印光刻工艺超高精度的对准要求,论述了一套由光栅、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．为了消除外界干扰引起的激光干涉仪误差对整个系统精度的影响,系统采用粗精两组光栅和相应两组光强传感器来实现工作台三维位置度的检测．驱动环节采用宏微两级,相对于粗精两组光栅检测进行驱动,实现了分步式压印光刻的多点定位找准和多层压印的对准要求．为了提高在驱动过程中的定位精度和抗干扰能力,系统采用了精确模型匹配(EMM)算法,最终实现了在压印光刻工艺中,步进精度小于10nm、多层压印重复对准精度小于20nm的超高定位精度要求,使系统的整体定位找准精度控制在8nm以内。     

大面纳米积压印揭开式脱模建模与模拟

大面积纳米压印是一种高效、低成本和批量化制造大面积微纳米结构的方法,已经被看作最具有工业化应用前景的微纳米制造方法之一.脱模是当前大面积纳米压印所面临的最大挑战性问题,是制约大尺寸晶圆级纳米压印进入工业化应用最大的瓶颈.＂揭开＂式脱模已经被认为是实现大面积纳米压印最为有效的一种脱模方法,本文开展了大面积纳米压印揭开式脱模理论建模和数值模拟的研究.基于应变能法,并结合脱模过程中能量的守恒,建立了＂揭开＂式脱模预估脱模力理论模型.以光栅图形垂直式脱模为例,建立了目前工业界广泛采用的气体辅助揭开式脱模在脱模过程中所需气压脱模力理论模型.利用ABAQUS工程模拟软件,揭示了模具材料特性、特征图形几何参数对于＂揭开＂式脱模影响规律.该研究为大面积纳米压印工艺奠定重要理论基础,并为晶圆级纳米压印工艺优化和压印装备开发与性能的改进提供理论基础和方向性指导.     

脑深部刺激电极的结构优化及其模拟分析

为了进一步揭示脑深部电刺激术中微脑电极的结构与电刺激参数之间的关联作用对神经活动的抑制机理,利用有限元方法,研究微脑电极刺激触点结构对其作用区域的刺激范围和刺激程度.分析结果表明,电极触点阵列,特别是触点长度和触点间距是微脑电极结构尺寸中的关键因素,也是对脑电极作用区域影响最大的结构尺寸.电极触点长度或触点间距的增加将会增大对脑部的刺激强度和刺激范围,同时触点长度2倍于触点间距将使得脑部的刺激更加平稳、有效.电极触点长度和触点间距不仅直接影响其作用位置,而且影响其对脑部作用区域的刺激强度和刺激范围的变化规律.研究结果为微脑电极的构建提供了新的设计依据.