[發(fā)明專利]離焦數(shù)字三維微流場熒光測試儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910219223.6
• 申請日: 2009-12-01
• 公開（公告）號: CN101710131A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發(fā)明（設計）人: 魏正英;杜軍;熊孝東;盧秉恒
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01P5/22
• 分類號: G01P5/22
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種三維微流場可視化測量裝置，特別涉及一種適用于納米壓印工藝中抗蝕劑的離焦數(shù)字三維微流場熒光測試儀。

背景技術(shù)

超大規(guī)模集成電路的快速發(fā)展要求制作在單位面積上的特征越來越小，壓印光刻技術(shù)為大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)提供了一種經(jīng)濟的方案。納米壓印工藝制造微納米器件具有低成本、高分辨率、高效率、可并行操作等顯著優(yōu)點，然而，在納米壓印工藝中抗蝕劑流動填充過程對最終壓印成型質(zhì)量、壓印效率有直接影響，掌握抗蝕劑流動填充機理，并精確控制該過程、準確預測抗蝕劑流動和填充過程對提高壓印成型質(zhì)量、優(yōu)化壓印模具結(jié)構(gòu)有重要意義。

目前，對納米壓印工藝中抗蝕劑填充過程的研究多集中在數(shù)值計算分析方面，且多是針對熱壓印工藝。在實驗研究方面，主要采用了光學觀測法和電容觀測法，這兩種方法均可監(jiān)測到抗蝕劑在模具凹槽內(nèi)的填充飽和度，但就認識抗蝕劑流動填充機理而言，仍顯不足。為此，希望能借助微流場可視化技術(shù)來獲知抗蝕劑的流動特性，但現(xiàn)有較為成熟的測量技術(shù)亦存在不足之處，如micro-PIV(micro?Particle?Image?Velocimetry)技術(shù)主要應用于二維微流場測量；micro-PTV(micro?Particle?Tracking?Velocimetry)技術(shù)可用于三維微流場測量，但其裝置需三個CCD，且CCD之間有嚴格的位置要求，CCD數(shù)量的增多也增加了設備成本；DHPIV(Digital?holographic?particle?imagevelocimetry)是基于兩幀記錄時間間隔Δt已知的全息數(shù)字記錄重建的兩個粒子分布空間場的信息，采用三維互相關方法和技術(shù)，取得粒子的位移場、速度場，然該方法觀測空間小，目前僅限于1cm³，分辨率有限，且其觀測系統(tǒng)易受環(huán)境因素影響，其應用仍處于實驗室階段。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、經(jīng)濟的離焦數(shù)字三維微流場熒光測試儀，在降低了系統(tǒng)成本同時，滿足高分辨率測量的要求。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：包括倒置的熒光顯微鏡，在熒光顯微鏡入口光路中設置有物鏡，熒光顯微鏡的側(cè)面接口連接有冷CCD，且在熒光顯微鏡與物鏡之間設置有針孔掩膜板，物鏡的上端設置有圓環(huán)形的顯微鏡載物臺，顯微鏡載物臺上設置有帶有入口和出口的微流體器件，該微流體器件的上端設置有作為激發(fā)光源的單色儀，單色儀的激發(fā)光波照射微流體器件后發(fā)射出更長波長的發(fā)射光波，發(fā)射光波及由微流體器件壁面上反射的雜散光波經(jīng)顯微鏡載物臺進入物鏡。

本發(fā)明的熒光顯微鏡主體光路中還安裝有長通濾光片；針孔掩膜板為三針孔式掩膜板，且三個針孔中心點呈等邊三角形分布，三角形中心與針孔掩模板中心重合。

本發(fā)明采用示蹤微球熒光成像與針孔成像相結(jié)合，實現(xiàn)了對微流體器件內(nèi)流場的三維可視化測量，其裝置結(jié)構(gòu)簡單緊湊，使用單CCD成像減低了成本，實現(xiàn)了對微流體器件內(nèi)流場的三維可視化測量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是離焦概念的二維圖形表示；

圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖。

具體實施方式

正面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。

參見圖1，本發(fā)明包括倒置的熒光顯微鏡7，在熒光顯微鏡7入口光路中設置有物鏡9，熒光顯微鏡7的側(cè)面接口連接有冷CCD6，且在熒光顯微鏡7與物鏡9之間設置有三針孔式掩膜板5，熒光顯微鏡7主體光路中還安裝有長通濾光片8，物鏡9的上端設置有圓環(huán)形的顯微鏡載物臺4，顯微鏡載物臺4上設置有帶有入口3和出口10的微流體器件2，該微流體器件2的上端設置有作為激發(fā)光源的單色儀1，單色儀1的激發(fā)光波12經(jīng)微流體器件2照射后發(fā)射出更長波長的發(fā)射光波11，發(fā)射光波11及由微流體器件2壁面上反射的雜散光波經(jīng)顯微鏡載物臺4進入物鏡9。

當播撒有熒光微球的工作流體流經(jīng)微流體器件2的入口3和出口10時，調(diào)整位于微流體器件正上方的單色儀1的輸出光波，使其波長與熒光微球激發(fā)波長相對應，熒光微球受激發(fā)光波12照射后，發(fā)射出更長波長的發(fā)射光波11，發(fā)射光波11及由微流體器件壁面上反射的雜散光波進入物鏡9，來自熒光微球的發(fā)射光波及雜散光穿過針孔掩膜板5，經(jīng)長通濾光片8對雜散光進行濾除，最終，熒光微球的熒光信號經(jīng)熒光顯微鏡7主體光路后到達高靈敏度冷CCD6靶面上，CCD將采集到的熒光微球的熒光信號記錄。

本發(fā)明針對紫外納米壓印工藝的特點，基于離焦數(shù)字測試原理，搭建離焦數(shù)字三維微流場熒光測試儀，離焦數(shù)字系統(tǒng)工作原理可以通過用二維成像系統(tǒng)原理圖來描述，如圖2所示。