基于多源数据融合的半导体晶片CMP抛光材料去除率预测

目的 对半导体晶片抛光过程中的工艺参数、耗材使用量、抛光垫状态参数等多源数据预处理后进行数据融合,建立材料去除率(MRR)预测模型,为实现半导体晶片抛光加工工艺的决策和处理奠定基础。方法 研究晶片抛光加工中的数据特点及数据融合需求,提取数据集中每个晶片加工过程中的统计特征并生成新数据集,同时引入邻域特征以应对晶片加工过程中动态因素对材料去除率的影响。提出基于深度自动编码器的多源数据融合及材料去除率预测方法。设计深度自动编码器参数,优化深度自动编码器的损失函数从而增强深度自动编码器对强相关性特征变量的重建。基于深度自动编码器进行多源传感器信号融合,降低数据维度。使用超参数搜索算法优化BP神经网络超参数,利用BP神经网络方法将融合后的数据进行半导体晶片抛光过程中的材料去除率预测。结果 采用PHM2016数据集对模型进行验证,均方误差MSE达到7.862,相关性R^(2)达到91.2%。结论 基于多源数据的融合模型能有效预测MRR,可以对半导体晶片CMP工艺过程的智能决策与控制起到良好的辅助作用。

GA-BP神经网络在抛光材料去除率预测中的应用

材料去除率(material removal rate,MRR)是抛光过程中调控工艺参数和评估加工效果的一项重要指标。为了有效地预测抛光过程中工件的材料去除率,建立了一种运用遗传算法(genetic algorithm,GA)与反向传播(back propagation,BP)神经网络相结合的MRR预测模型,利用GA的全局寻优能力对BP神经网络的初始权重和阈值进行优化。通过随机森林(random forest,RF)算法选择出对MRR预测结果影响显著的参数变量作为神经网络的输入,运用有关实验数据对网络模型进行训练与预测分析,并与同等条件下运用传统BP神经网络建立的预测模型进行对比分析。结果表明:GA-BP神经网络具有较高的预测精度。

带气吹卸除装置的搅拌罐式过滤机残余滤饼去除率的试验研究

针对搅拌罐式过滤机卸料后存在残余滤饼的问题,设计了一套带气吹卸除装置并进行试验,研究了不同喷嘴类型、喷嘴吹扫角度、喷嘴距离滤饼表面高度对残余滤饼去除率的影响。结果表明:在喷嘴类型选用槽缝式吹气喷嘴、喷嘴吹扫角度45°、喷嘴距离滤饼表面高度选择100 mm、气源压力0.3 MPa、吹扫时间15 min的条件下,残余滤饼去除率最高,该结果可为该装置的工业化应用提供参考。

动密封环研磨中材料去除率建模及仿真研究

液体火箭的寿命主要受发动机影响,涡轮泵又是发动机的心脏,所以涡轮泵性能至关重要,其平稳运行对火箭发动机的安全运行意义重大。影响涡轮泵稳定运行的核心问题包括轴承和密封的磨损、变形及失效等。文中围绕涡轮泵密封性中的重要组成部件——动密封环的研磨工艺进行研究。对动密封环研磨中材料去除率进行模型构建,研究其去除机理。对材料去除模型工艺参数进行仿真计算,对照研磨试验结果,把研磨加工压力、研磨转速、研磨时间工艺参数作为要素核心。所得的仿真结果可对研磨试验起到预测作用,以提高动密封环加工研磨效率。

基于轴承毛坯表面分析的磨削材料去除率模型与应用实验

目的 在轴承套圈磨削加工中,传统基于动力学模型建立的磨削材料去除率模型仅考虑了磨削工件-砂轮-机床三者的弹性变形,未考虑毛坯零件表面不规则变形对模型的影响,导致传统理论模型在实际磨削应用中的效果不佳。针对此问题,基于轴承套圈毛坯表面形状分析建立了新的磨削材料去除率模型,并进行了应用实验。方法 基于轴承套圈毛坯零件表面形状的工艺研究,针对粗磨阶段毛坯零件表面不规则形状和弹性变形对磨削加工及产品质量的影响,建立不同偏心圆数量的轴承套圈结构分析方法,并提出一种以分段函数形式的磨削材料去除率模型,该模型充分考虑了轴承套圈毛坯零件表面不规则变形和偏心圆形状对磨削材料去除的影响,可有效反映轴承套圈实际材料磨削去除过程。最后,通过大量实验对所建的分段函数形式的磨削材料去除率模型进行应用实验研究。结果 与传统磨削材料去除率模型GPSM相比,所建的以分段函数形式的磨削材料去除率模型MMRG的准确率提高了96%以上,该模型可有效在线量化分析毛坯表面不规则大小及偏心圆结构。结论 该模型对指导毛坯零件制造,保证磨削加工质量和磨削加工效率有着重要的理论指导意义。

基于磨削去除率的无心磨削ERWC碳排放模型与实验

为准确量化无心磨削过程中的碳排放,提出一种新的无心磨削ERWC碳排放计算模型,该模型用基于功率信号的磨削材料去除率计算材料去除能耗、砂轮磨损碳排放等,相比以往基于经验公式计算得到的无心磨削碳排放,有效降低了与实际加工过程碳排放之间的误差。深入分析无心磨削碳排放的影响因素,提出建立无心磨削碳排放模型的方法;基于监测功率信号的无心磨削材料去除率模型,综合考虑能源消耗、资源消耗和废弃物对无心磨削碳排放的影响,建立无心磨削ERWC碳排放模型。将无心磨削ERWC碳排放等效模型用于企业工厂柱塞芯磨削加工实验表明,该无心磨削碳排放模型对无心磨削加工过程中的碳排放进行了准确量化,为后续优化磨削工艺参数、降低无心磨削加工过程中的碳排放打下了理论基础。

基于磨削热变形分析的切入式外圆磨削去除率的修正模型与实验研究

为解决切入式外圆磨削加工中磨削热变形引起的传统磨削去除率模型与实际磨削偏差较大的问题,基于磨削热变形机理分析,对传统切入式外圆磨削去除率模型进行了修正。通过分析切入式外圆磨削过程中砂轮与工件的磨削热变形量及热变形速率,确定了修正函数,建立了基于磨削热变形的切入式外圆磨削材料去除率修正模型,并通过磨削实验对模型进行了验证。结果表明,修正模型具有更高的准确性。

固结磨料研磨石英晶片材料去除率建模与试验研究

针对固结磨料研磨石英晶片材料去除率难以预测的问题,提出一种基于接触力学和广义回归神经网络(GRNN)的石英晶片材料去除率模型。首先根据脆/塑材料去除机理、磨粒块与晶片微观接触简化形式,采用微积分、力平衡原理等方法,建立了理想情况下的材料去除率模型。然后采用微单元法,进行了三因素四水平正交试验,并通过GRNN分析研磨液流量、研磨液浓度、研磨盘转速与材料去除率修正系数的映射关系,进一步完善了材料去除率模型。最后为验证材料去除率模型,设定研磨盘转速为20 r/min,研磨液浓度为5 wt.%,研磨液流量为36 ml/min,仿真并测量不同研磨压强以及相对速度下,晶片材料去除率预测值与实际值。结果表明:研磨压强和相对速度的增加使晶片材料去除加快,材料去除率模型预测值与实际值变化趋势相同,模型误差为8.57%。材料去除率模型基本满足固结磨料研磨工艺中石英晶片材料去除率预测需求。

AF1410超高强度钢扩孔参数对刀具寿命及材料去除率的影响

AF1410钢作为一种低合金超高强度钢被广泛应用于飞机起落架、军工兵器制造和船舶等结构件,是典型的航空难加工材料。通过对AF1410钢进行AdvantEdge仿真和扩孔正交试验,探究分析扩孔参数对轴向力、刀具寿命和材料去除率的影响。试验结果表明,轴向力随着主轴转速的增加而降低,随着进给速度的增加而增加;在仿真试验中,主轴转速对轴向力的影响大于进给速度,实际加工时由于冷却切削液降低了高温产生的热软化效应,使进给速度对轴向力的影响大于主轴转速;加工中刀具磨损严重,寿命短,为提高刀具寿命,可选择低进给速度、高主轴转速的参数组合;进给速度与材料去除率线性相关,在综合优先考虑轴向力与刀具寿命的情况下,进给速度40mm/min以及主轴转速800r/min为最佳工艺参数。在实际生产加工中,此项研究有利于提高AF1410钢的加工质量,降低生产成本。

三种微藻对不同氮源去除率及CO_(2)固定效率的研究

水体污染和气候变暖是当今世界面临的重要环境问题,微藻同时具有净化水体及固定CO_(2)的能力,为探讨藻类对三种混合氮源的去除率及对CO_(2)的固定速率,本研究以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)、绿球藻(Chlorococcum sphacosum GD)和普通小球藻(Chlorella vulgaris)为试验对象,接种于由尿素氮、硝态氮和铵态氮(质量浓度为247 mg/L)作为混合氮源的缺碳BG-11培养基中,在通入300mL/min的空气提供碳源的条件下研究微藻对不同氮源的去除率及CO_(2)的固定效率。结果表明,在混合氮源中,三种微藻对氮源的利用存在差异,铵态氮的吸收利用均受到抑制。斜生栅藻对尿素氮、硝态氮、铵态氮的去除率分别92.90%、79.28%、22.86%,对尿素氮的利用率最高;绿球藻分别为78.00%、80.10%和39.45%,普通小球藻分别为62.00%、81.04%、34.66%,绿球藻和普通小球藻均以对硝态氮的利用率最高。斜生栅藻、绿球藻和普通小球藻CO_(2)最大固定效率分别为0.125、0.142、和0.217g/(L·d),平均固碳速率分别为0.067、0.097和0.115g/(L·d),三种微藻固碳效率有所差异,普通小球藻固碳效率最高,其次为绿球藻,斜生栅藻最低。

空气净化器对车内挥发性有机物去除率的研究

文章简述了车内挥发性有机物(VOCs)危害,介绍了客车、乘用车空气质量和客车用空气净化器现行标准的情况。根据现有标准的缺点提出了延时评价法和对比评价法,分析两种方法的利弊及两种方法的测试结果,并对空气净化器进行了评价,为企业对空气净化器的选择提供了科学依据,倡导引领企业执行健康出行的理念。提出的延时评价法可以与车内空气质量的测试方法相结合,不需要单独进行空气净化器对VOCs去除率的检测试验,为企业节省时间和检测费用成本。

树脂酸降解菌对SBR反应器松香废水COD去除率的影响

文章应用SBR工艺处理松香废水,比较不添加树脂酸降解菌、添加游离降解菌和添加固定化降解菌3组反应器的COD去除率。结果表明,不添加降解菌的SBR反应器去除了废水中38.5%的COD;添加游离菌的反应器,COD降低了87.3%;添加了固定化菌株的反应器的COD去除率达到90.9%。可见,添加树脂酸降解菌提高了松香废水COD的处理效率;固定化增强了降解菌的适应能力,进一步提高了COD去除率。固定化树脂酸降解菌有望应用于生物处理松香废水。

SBR处理有机废水过程中DO与COD去除率关系的研究

通过利用模拟SBR反应器及制药废水SBR生化处理的实际工程测试,对有机废水的好氧生化处理过程进行研究,得出运行中废水中溶解氧与有机物去除率之间的关系,为SBR法处理实际废水在运行过程中提供简便监控方法。

Fenton试剂对废水中苯胺及COD的去除率影响因素的研究

Fenton氧化法是处理难生物降解的苯胺废水的有效方法。本文以苯胺去除率和COD去除率为指标,采用控制变量法探究Fe^(2+)投加量、H_2O_2投加量以及pH值等因素对Fenton试剂处理模拟苯胺废水的处理效果,分析Fenton试剂降解苯胺的机理。研究结果表明,对于浓度为10μg/mL的模拟苯胺废水,当0.5mol/L的FeSO_4溶液投加量为2.5mL、30%H_2O_2溶液投加量为1.5mL(Fe^(2+)与H_2O_2物质的量比约为10∶1),溶液pH值为3.0左右时,苯胺去除率可达到88%;在投加溶液稀释相同的倍数情况下,相应COD去除率可达到68%,为后续的生化处理提供有效条件。

TVS／TFS去除率在ATAD污泥稳定评价的应用

在ATAD(Autothermal Thermophilic Aerobic Digestion,自升温高温好氧消化)工艺污泥稳定评价中引入TFS．提出“TVS/ TFS去除率”的概念,得出“TVS/TFS去除率”可以代替“VS(g)去除率”而成为一种新的污泥稳定指标的结论;采用数学微分的方法分析了“TVS/TFS去除率”和“VS(g)去除率”的数据误差问题,进泥TS为60g/L,TVS/TS为56％的运行条件下,前者的最大数据误差仅为3．16％,远小于后者的误差最大值15．45％,即引入TFS解决了“VS(g)去除率”数据波动大的问题;TFS的引入还节约了污泥稳定研究所需的时间和工作量。

基于BP神经网络的确定性剪切增稠抛光材料去除率模型

目的通过训练不同实验参数条件下的确定性剪切增稠抛光的实验数据,建立基于BP神经网络的确定性剪切增稠抛光材料去除率模型,为实现抛光点材料的确定去除控制提供基础。方法以BK7平面玻璃为抛光对象展开确定性剪切增稠抛光正交实验,根据正交实验分析结果,比较抛光头转速、抛光头与工件之间的间隙以及抛光液浓度三个因素,对抛光点材料去除率影响的权重,确定BP神经网络的输入参量。根据经验公式初步确定网络隐含层节点个数,并综合比较不同隐含层节点数目下的模型性能来确定整体网络结构,使用训练集实验数据训练网络模型,建立抛光点的材料去除率模型。结果模型预测结果与实验结果对比表明,所建立的峰值去除率BP神经网络预测模型输出结果与实验结果之间的相对误差在6.8%以内,验证了所建立材料去除率模型的准确性。结论传统理论模型难以精确描述确定性剪切增稠抛光的工艺参数与抛光区域材料峰值去除率之间复杂的非线性映射关系,而BP神经网络的自学习自适应能力能够克服这种问题,为确定性剪切增稠抛光去除率模型的建立提供新的思路。

不同洗涤方法对果蔬中农药残留去除率的研究

建立了果蔬洗涤剂对农药残留去除率的测定方法。用喷洒法分别污染果蔬,经乙腈提取,固相萃取(SPE)富集净化后,再用气相色谱-质谱法(GC-MS)测定农药残留。此方法简单易操作,可用于评价各类厨房用洗涤剂去除农药的效果。

超声波铣削加工材料去除率的理论模型

超声波铣削加工适于硬脆材料复杂型腔的加工,加工中影响材料去除率的因素很多,为了优化加工参数以及更好地控制加工过程,研究了各种加工参数对材料去除率的影响规律。分析了工具的高频振动、旋转以及机床进给三种运动综合作用下超声波铣削加工的材料去除机理,在传统超声波加工机理以及材料去除率模型的基础上,基于压痕断裂理论,建立了超声波铣削加工材料去除率理论模型。该模型可用于仿真实验研究及预测超声波铣削加工中的材料去除率。

分散剂对铜CMP材料去除率和表面粗糙度影响的实验研究

使用5种分散剂,SiO2水溶胶为磨料、H2O2为氧化剂,分别进行抛光实验。结果表明:二乙烯三胺和吡啶2种分散剂相对较好,二乙烯三胺(质量分数0.05%)对铜的材料去除率达到570.20nm/min,表面粗糙度为Ra1.0760nm,吡啶(质量分数0.75%)的材料去除率为373.69nm/min,表面粗糙度为Ra1.5776nm;二乙烯三胺提高了抛光液的碱性并增强了对铜金属的腐蚀作用是材料去除率提高的主要原因,其多胺基的极性吸附和与胶体分子羟基的化学键作用提高了抛光液磨粒胶体表面的zeta电位,较大的分子链有效地提高了磨料粒子间的空间排斥力,故较好的纳米磨料粒子分散性使抛光表面粗糙度降低。

超声波磁流变复合抛光中几种工艺参数对材料去除率的影响

提出了一种光学抛光的新方法——超声波磁流变复合抛光。介绍了该抛光方法的基本原理和实验装置,进行了超声波磁流变复合抛光实验,采用轮廓仪实测了光学玻璃超声波磁流变抛光材料去除轮廓曲线。通过该项工艺实验,研究了五种工艺参数(磁场强度、超声振幅、抛光工具头与工件的间隙、抛光工具头转速、工件转速)对光学玻璃材料去除率的影响。在一定实验条件下,获得的材料去除率为0.139μm/min,并获得了超声波磁流变复合抛光工艺参数与材料去除率的关系曲线,得出了光学玻璃超声波磁流变复合抛光的材料去除规律。