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高精度微光学器件激光直写光刻系统研究

作　者: 杨特育
导　师: 李志扬
学　校: 华中师范大学
专　业: 电路与系统
关键词: MOEMS 激光直写系统 光刻 交流伺服电机 ISA PCI
分类号: TN249
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 207次
引　用: 1次
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内容摘要


近年来，集微光学、微电子、微机械装置于一体的MEMS和MOEMS技术迅猛发展，推动了微细加工技术的不断改进和提高，其中激光直写光刻技术因其控制灵活，不需要掩模，加工周期短，加工精度高，受到越来越多的关注。本论文研制了一套高精度激光直写光刻系统，它采用带17位增量式编码器的松下MINAS A系列交流伺服马达，同时还采用基于高精密滚珠丝杆和超精密线性滑轨导向的X-Y运动平台，可以实现约30nm的运动控制灵敏度。论文针对该系统开发了一套基于ISA总线的三维运动控制卡，它采用8253计数器来控制马达运行速度和行程，同时采用8255接口芯片来控制马达运行方向，实现马达限位保护。进一步论文采用PCI9052芯片实现了三维运动控制卡从ISA总线到PCI总线的升级。软件方面，在Visual C++开发环境下开发了控制软件界面，实现了直线和曲线运动控制，进一步还采用WinDriver开发了PCI设备驱动程序以及相关应用程序。通过感光胶片和SU-8光刻胶的光刻实验，表明上述激光直写光刻系统完全能够满足光刻精度的要求，并且具有控制简单，行程轨迹精确、响应速度快、性能稳定等特点，适用于许多微光学器件加工领域。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章 绪论  8-24
  1.1 微光机电系统的历史概况  8-9
  1.2 微光机电系统的组成要素  9
  1.3 微光机电技术(MOEMS)在光通信领域的典型应用  9-11
  1.4 微光机电系统的制造工艺  11-15
    1.4.1 掩模成像光刻制造技术  11-14
    1.4.2 无掩模光刻技术  14-15
  1.5 国内外激光直写系统发展现状  15-18
  1.6 交流伺服系统概述  18-22
    1.6.1 交流伺服系统的特点  18-19
    1.6.2 交流伺服系统数字化控制的优点  19-20
    1.6.3 全数字交流伺服系统的组成  20-22
  1.7 论文的主要内容和章节安排  22-24
第二章 高精度激光直写光刻系统总体设计  24-33
  2.1 高精度激光直写光刻系统的总体设计方案  24-26
  2.2 松下 MINASA系列交流伺服系统  26-33
    2.2.1 性能特点  26-29
    2.2.2 工作原理  29-30
    2.2.3 驱动信号连接和参数设置  30-33
第三章 激光直写光刻系统控制电路的硬件设计  33-65
  3.1 控制电路功能要求  33
  3.2 三维运动控制卡总体设计  33-34
  3.3 单元电路模块设计  34-42
    3.3.1 PC接口及地址译码模块的设计  34-36
    3.3.2 时钟产生模块  36-37
    3.3.3 方向信号产生模块  37-38
    3.3.4 脉冲信号产生模块  38-40
    3.3.5 保护电路  40-42
  3.4 ISA总线到PCI总线转换电路设计  42-65
    3.4.1 PCI总线概述  42-43
    3.4.2 PCI局部总线的特点  43-45
    3.4.3 PCI总线的体系结构  45-46
    3.4.4 PCI局部总线的信号定义及其命令  46-49
    3.4.5 PCI总线的配置空间  49-50
    3.4.6 PCI接口芯片的选择  50-54
    3.4.7 PCI总线接口设计  54-55
    3.4.8 PCI9052的复位和 EEPROM的初始化  55
    3.4.9 PCI9052配置寄存器的配置  55-61
    3.4.10 局部总线 ISA接口模式数据传输操作  61-65
第四章 基于 ISA接口的控制电路和 PCI接口卡软件设计  65-74
  4.1 基于 ISA接口的控制电路软件设计  65-68
  4.2 PCI设备驱动程序和应用程序的开发  68-74
    4.2.1 WDM设备驱动程序概述  68-70
    4.2.2 WDM设备驱动程序开发工具 WinDriver功能简介  70
    4.2.3 用户模式驱动程序的开发流程  70-72
    4.2.4 应用程序的开发  72-74
第五章 系统实验调试  74-79
  5.1 系统的硬件调试  74-75
  5.2 激光直写系统光刻实验  75-79
    5.2.1 感光胶片刻蚀实验  75-76
    5.2.2 SU-8光刻胶光刻实验  76-79
第六章 结论与展望  79-80
参考文献  80-84
附录 1:运动控制卡实物图  84
附录 2:激光直写光刻系统机械装置图  84-85
在校期间发表的论文  85-86
致谢  86

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 激光技术、微波激射技术 > 激光的应用
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