DMD無掩膜光刻設(shè)備成為PCB板課件(PPT 24頁(yè))

1、2.1 DMD的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)DMD芯片是MEMS（Micro Electro Mechanical systems，微電子機(jī)械系統(tǒng)）技術(shù)下的產(chǎn)物的，在其芯片表面集成了數(shù)十萬乃至百萬個(gè)微反射鏡（Micromirror Pitch）。微反射鏡是其DMD芯片的物理像素，微反射鏡越多，DMD芯片所能的顯示的分辨率越高, 通過電控每個(gè)微反射鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)所需要的光圖形。DMD芯片分類波段：紫外 、近紅外、可見的芯片尺寸：0.95英寸、0.75英寸、0.45英寸、0.2英寸幀頻:高幀頻（20kHz）低幀頻(1k-3kHz)匹配不同的控制芯片，利用FPGA進(jìn)行可編程開發(fā)，形成各類驅(qū)動(dòng)。第1頁(yè)，共24頁(yè)。2.2基

2、于DMD的紫外高速數(shù)字光刻設(shè)備的特點(diǎn)相對(duì)于掩膜曝光系統(tǒng)：無掩膜無需加工不同結(jié)構(gòu)的掩模板，極大降低了生產(chǎn)成本，提高了工作效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性。相對(duì)于單光束掃描曝光系統(tǒng)：多光束掃描曝光DMD芯片上的每一個(gè)微反射鏡都可以等效的看作是一處獨(dú)立光源，其曝光過程相當(dāng)于多光束逐點(diǎn)曝光，通過匹配微反射鏡的開關(guān)頻率與樣品臺(tái)的運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)DMD的圖形滾動(dòng)曝光，提高了系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。第2頁(yè)，共24頁(yè)。目前的諸如PCB板的加工基本使用掩膜曝光設(shè)備。其價(jià)格低，但需加工掩膜版。掩模板制作復(fù)雜、周期長(zhǎng)、費(fèi)用昂貴，一旦完成無法修改，這些缺陷已經(jīng)嚴(yán)重限制了高端個(gè)性化PCB板的加工制作。數(shù)字印刷行業(yè)也面臨同樣轉(zhuǎn)型升級(jí)狀態(tài)，急需無掩

3、膜光刻設(shè)備來對(duì)其進(jìn)行更新?lián)Q代。而單點(diǎn)激光直寫無掩膜設(shè)備效率低下，不適合該行業(yè)需求。DMD無掩膜光刻設(shè)備成為PCB板、數(shù)字印刷行業(yè)發(fā)展的必然選擇。（工業(yè)）掩模曝光DMD無掩模數(shù)字光刻更 新2.3基于DMD的紫外高速數(shù)字光刻設(shè)備的應(yīng)用方向PCB板工業(yè)制造第3頁(yè)，共24頁(yè)。三維立體光刻（實(shí)驗(yàn)室）2005年，UC Berkeley的X. Zhang課題組，微投影立體光刻裝置，特征尺寸達(dá)到0.6um第4頁(yè)，共24頁(yè)。生物芯片制造高密度DNA芯片器官芯片微流控芯片第5頁(yè)，共24頁(yè)。生物3D打印打印多孔生物支架，生長(zhǎng)組織，進(jìn)行移植；打印立體微環(huán)境，進(jìn)行體外環(huán)境模擬；第6頁(yè)，共24頁(yè)。高速信號(hào)和電源完整性的P

4、CB仿真；高幀頻（20000Hz），實(shí)現(xiàn)灰度圖像DMD驅(qū)動(dòng)程序；基于網(wǎng)絡(luò)的接口通用協(xié)議的VHDL實(shí)現(xiàn)，如TCP/IP，UDP/IP。核心技術(shù)1DMD驅(qū)動(dòng)（國(guó)內(nèi)的DMD幀頻在2000以內(nèi)，效率低。國(guó)外DMD幀頻在15000以上，效率高。）DMD驅(qū)動(dòng)板2.3核心技術(shù)水平第7頁(yè)，共24頁(yè)。曝光光源能量分布實(shí)際測(cè)試圖利用特殊的衍射勻光光學(xué)元件和405nm激光，形成高均勻、高效照明光源激光照明系統(tǒng)投影物鏡豐富的投影光刻物鏡光學(xué)、光機(jī)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及成熟的精密裝調(diào)工藝，保證每一個(gè)投影光刻物鏡的成像質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn)物鏡：1X：分辨力10.8m，曝光面積21X10.5mm2數(shù)值孔徑NA=0.1核心技術(shù)2光學(xué)模塊（國(guó)內(nèi)同

5、類產(chǎn)品以鹵素?zé)魹橹?，?guó)外同類產(chǎn)品以LED照明為主）第8頁(yè)，共24頁(yè)。形成灰度滾動(dòng)數(shù)據(jù)處理很存儲(chǔ)方式，利用掃描曝光方式提高設(shè)備工作效率。核心技術(shù)3數(shù)據(jù)處理（國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品形成固定數(shù)據(jù)，分塊存儲(chǔ)，國(guó)外同類產(chǎn)品形成滾動(dòng)數(shù)據(jù)，分塊存儲(chǔ)。）Video 1. : Number第9頁(yè)，共24頁(yè)。利用部分?jǐn)?shù)據(jù)預(yù)制模版來進(jìn)一步平衡照明的不均勻性。利用畸變補(bǔ)償方法，對(duì)數(shù)據(jù)預(yù)制處理，以抵消鏡頭畸變的影響，降低對(duì)鏡頭的質(zhì)量的要求。第10頁(yè)，共24頁(yè)。核心技術(shù)4 自動(dòng)調(diào)焦利用激光三角測(cè)量原理形成自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)，包括激光光源、光學(xué)系統(tǒng)和PSD。 調(diào)焦精度: 1um第11頁(yè)，共24頁(yè)。DMD驅(qū)動(dòng)方面：滾動(dòng)灰度光刻的DMD動(dòng)作方

6、法 許家林 孫強(qiáng) 發(fā)明專利201410508288.3授權(quán)照明方面:劉華;盧振武; 實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光光束勻化的微光學(xué)元件 中國(guó)發(fā)明專利 CN201110272797 （2013.04.17 授權(quán)公告日） 授權(quán)數(shù)字處理方面:一種用于數(shù)字光刻系統(tǒng)的光強(qiáng)不均勻性測(cè)量與校正方法 劉華;盧振武 （已提交）系統(tǒng)裝調(diào)方面:DMD光學(xué)系統(tǒng)光源位置的定位輔助裝置及光源位置裝調(diào)方法 劉華 譚向全 黨博石 發(fā)明專利201510263495用于定位DMD光刻系統(tǒng)中相機(jī)焦平面位置的新型分劃板 劉華 譚向全 黨博石 盧振武 發(fā)明專利201510316684.0所持專利和文章第12頁(yè)，共24頁(yè)。發(fā)表論文：Xiao-Duo W

7、ang HuaLiu*、 Zhen-WuLu Li-WeiSong Tai-shengWang Bo-Shi Dang Xiang-QianQuan Yun-PengLi Design of a spectrum-folded Hadamard transform spectrometer in near-infrared band Opt. Commu. 333. 80-83 (2014)Zheng Xiong Hua Liu* Xiangquan Tan Zhenwu Lu Cuixia Li Liwei Song Zhi Wang Diffraction analysis of digi

8、tal micromirror device in masklessphotolithography system J. Micro/Nanolith. MEMS MOEMS 13(4), 043016 (OctDec 2014)Xiangqian Quan, HuaLiu*, Zhenwu Lu, Xiangzi Chen, Xiaoduo Wang, Jialin Xu and Qun Gao. “Correction and analysis of noise in Hadamard transform spectrometer with digital micro-mirror dev

9、ice and double sub-gratings” J Optics Communications, Issue. 359 (2016).Xiangqian Quan, HuaLiu*, Zhenwu Lu, Yongqian Quan, Xiaoduo Wang, Hetuo Chen, and Heyang Bu. “Design of stray light suppressed digital micromirror device-based spectrometer with compound parabolic concentrato” J Optical Engineeri

10、ng, Vol. 54, Issue. 11 (2015).Xiaoduo Wang HuaLiu Larissa Juschkin YunpengLiJialinXuXi Freeform lens collimating spectrum-folded Hadamard transform near-infrared spectrometer Opt. Commu. 380 161-167 (2016)劉華，盧振武，熊崢、王堯、王鶴、黃劍波、譚向全 孫強(qiáng) 絕對(duì)式光柵尺母尺刻劃曝光系統(tǒng) 光學(xué) 精密工程 22（7）1814-1819 （2014）第13頁(yè)，共24頁(yè)。在國(guó)家重大專項(xiàng)項(xiàng)目的支持下，

11、進(jìn)行了大量的DMD光刻基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，研制了原理樣機(jī)，驗(yàn)證了原理和技術(shù)方案的可行性。確立了光刻機(jī)的總體方案，采用DMD數(shù)字微鏡為圖形發(fā)生器，形成動(dòng)態(tài)掩模并進(jìn)行曝光。2.4 數(shù)字光刻設(shè)備DMD幀頻：20kz/s 數(shù)據(jù)接口：千兆網(wǎng)接口照明光源：紫外激光中心波長(zhǎng)405um 6w光學(xué)鏡頭：放大倍率1倍， 數(shù)值孔徑0.085 （或者10倍顯微鏡頭）曝光方式：掃描曝光，掃描述度：150mm-200mm/s平臺(tái)運(yùn)動(dòng)范圍：X軸400mm、Y軸500mm、 Z軸50mm以內(nèi)調(diào)焦精度：+-1um（PSD自動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)）制作線寬/距達(dá)：15m、精度2m、重復(fù)精度3m（根據(jù)鏡頭和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的參數(shù)可改變）指標(biāo)第14頁(yè)，共24頁(yè)。

12、內(nèi)部光刻頭的結(jié)構(gòu)第15頁(yè)，共24頁(yè)。光刻軟件操作控制界面第16頁(yè)，共24頁(yè)。部分光刻結(jié)果PCB板的光刻制作結(jié)果第17頁(yè)，共24頁(yè)。各種形狀的二維圖形光刻結(jié)果第18頁(yè)，共24頁(yè)。10um線寬的光柵光刻結(jié)果第19頁(yè)，共24頁(yè)。5um和1um線寬的光柵光刻結(jié)果第20頁(yè)，共24頁(yè)。用于水凈化的微流控芯片模版 玻璃衍射原件第21頁(yè)，共24頁(yè)。生物3D打印就是能夠在數(shù)字三維模型驅(qū)動(dòng)下，按照增材制造原理定位裝配生物材料（如醫(yī)用高分子材料、無機(jī)材料、水凝膠材料）或活細(xì)胞單元，制造醫(yī)療器械、組織工程支架和組織器官等制品。這一技術(shù)概念最早是由美國(guó)Clemson university、University of M

13、issouri、Drexel University等大學(xué)的教授在2000年左右提出，2003年Mironv V和Boland T在Trends in Biotechnology雜志系統(tǒng)提出“器官3D打印”這一概念。2002年左右，清華大學(xué)顏永年教授率先在國(guó)內(nèi)開展3D生物打印技術(shù)研究。目前國(guó)內(nèi)外的生物3D打印技術(shù)還處在初級(jí)研究階段，尤其在打印設(shè)備和工藝方面，并沒有成熟的生產(chǎn)廠家。各個(gè)科研院所仍然以自行搭建設(shè)備為主。第22頁(yè)，共24頁(yè)。生物3D打印設(shè)備種類擠壓打印機(jī)雙光子飛秒激光打印機(jī)DMD數(shù)字打印機(jī)第23頁(yè)，共24頁(yè)。DMD數(shù)字打印機(jī)特點(diǎn)由于可以快速打印大面積尺寸的立體結(jié)構(gòu)，同時(shí)分辨率高（5um

14、-50um），在生物打印中具有很大的優(yōu)勢(shì)，占據(jù)著比較廣闊的打印空間。打印的適用方向高分辨率的生物多空支架（形成微型血管結(jié)構(gòu)，為細(xì)胞的生長(zhǎng)提供充分的營(yíng)養(yǎng)和氧氣，提高其成活率和生長(zhǎng)率。從而可以快速的形成可供移植的組織和器官。器官芯片（Organ on trip），器官芯片是基于微加工技術(shù)制備出的模擬人體特定器官的復(fù)雜微結(jié)構(gòu)、微環(huán)境和生理功能的微流控芯片仿生系統(tǒng)，也叫微生理系統(tǒng)（microphysiological system）或芯片人體（human-on-a-chip）。國(guó)內(nèi)外狀況目前國(guó)內(nèi)從事相關(guān)研究的科研院所比較少，不夠成熟，有浙大、華西醫(yī)科大學(xué)、中科院物理研究所等。他們都是以擠壓和激光打印技術(shù)為主，