刻蚀颗粒群运动轨迹精密控制方法与运动平台设计研究

The technology of the micro manufacturing industry is expanding the demands on high density, three-dimensional micro chips. Especially in multilayer micro chips and micro fluidic chips, the demand of the precision control of free shape geometry in nano-holes etching is becoming essential. In this proposal, a fundamental research was carry out by controlling the etchant particles to form desired complex geometry, and aim to design a correlated composite stage for this implementation. The challenges of this research are the diameter of these etched holes were scaled down to nanometre range, the control algorithm and the geometry forming process are difficult to be applied. Hence this research keen to discover the new approach for controlling nano-holes to form complex geometry from both mechanical and chemical ways.

随着电子信息产业的快速发展，芯片的高密度化，立体化趋势日趋明显。 比如三维芯片，微流控芯片封装中，对高深宽比的微纳级孔群、特别是轨迹可控的折线、曲线孔群加工的需求越来越多,相对应的制造难度也越来越大。中本项目拟研究刻蚀颗粒轨迹精密控制方法与宏微复合运动平台的实现技术。即围绕刻蚀颗粒运动轨迹与被加工对象相对精密运动生成、运动参数对加工质量影响，精密运动平台设计与控制等内容展开研究，实现受限微纳空间内对纳米催化颗粒的运动进行精确定向控制，创建刻蚀颗粒轨迹精密可控制的高深宽比孔群机械与化学结合的刻蚀加工新方法，对促进我国芯片封装装备产业的发展具有重要的理论与现实意义。

通过本项目的支持，主要进行了刻蚀颗粒轨迹精密控制方法与宏微复合运动平台的实现技术的相关研究。本项目提出了一种简便、低成本的等离子体刻蚀方法，证明了低频（40 kHz）等离子体刻蚀系统可用于制造表面光滑的聚苯乙烯（PS）纳米球的非密排单层阵列，且与高频系统相比，刻蚀速率几乎提高了一倍。而通过该方法可以将硅纳米线的纵横比显着提高到200倍以上；设计了能实现液体自发连续运输的倒锥形阶梯状支柱，该支柱可以以0.139 m / s的平均速度连续和自发地传输液滴，最大加速度为5g；设计了一个高精度的角位移微动平台，分辨率可达0.05度秒；设计了一种基于单网络ADP方法的宏微复合系统事件触发最优控制策略，针对具有动态扰动且相互联系的宏观-微型复合系统的事件触发的最优稳定问题。通过使用新颖的代价函数并把互连子系统视作为一个整体系统，将未知互连系统的稳定问题转化为具有相应标称系统最优性的控制问题。通过求解改进的Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB)方程，利用渐近逼近稳态的single critic神经网络，得到了最优控制。.本项目在研究过程中，将核心理论成果与实验研究结果进行了及时总结，共发表含录用学术论文3篇，其中 SCI 期刊论文3篇，其中top期刊SCI一区2篇，二区1篇，申请发明专利8项，获授权发明专利5项，高质量地完成了项目进度计划的研究任务。