电子束曝光机图形发生器系统研究

电子束曝光机是半导体晶片的制造过程中制造掩膜片或自写硅片的非常重要的设备。电子束曝光机可以在非常小的区域内进行高精度的曝光,从而实现对芯片的精细图案及图形制作。它由电子源、电子光学系统、扫描系统、真空系统、恒温控制系统、电气控制系统、传送系统等部分组成。图形发生器是扫描系统的主要组成部分,是完成精细图形制作的关键部件。该文提出一套功能较为完备的新型电子束曝光机图形发生器的硬件设计方案。该方案采用创龙ZYNQ-7000、TMS320C6678数字信号处理器芯片作为核心单元,并由可编程逻辑器、标记检测控制电路、DAC转接电路、束闸控制电路、消像散器和对中电源、运动控制校正电路等曝光控制电路和构成。图形发生器产生电子束曝光机要曝光的各点X、Y坐标值,再将这些值经过高速度、高精度数模转换器(D/A)变换成对应的模拟量,驱动高精度偏转放大器以控制电子束沿X、Y方偏转,对承放在激光工作台上的掩模基片进行扫描曝光。同时,图形发生器根据不同的工作状态,还要驱动束闸部件,控制电子束接通或切断。数据处理能力强、速度快、接口方便等优势,克服了传统图形发生器单纯依靠软件完成、速度慢、精度低、工作不稳定的缺点。

基于多层感知机的失效模式预测方法研究

本文研究的工作基于生产线系统,通过预测和预处理其失效模式,来提高系统的可靠性。使用机器学习等技术来进行生产线故障的预测。针对由多个生产环节组成的高精度工艺成品的生产线,这种预测方法可以辅助提升生产线的稳定性。本文提出了一种基于多层感知机的生产线失效预测方法,以解决现有基于模型的失效预测方法在模型建立上的困难。通过该方法的应用,得到了预测准确率较高的结果,说明了生产线失效预测方法的有效性。

钛合金纳米薄膜压力传感器非线性及灵敏度研究

为了满足钛合金纳米薄膜压力传感器高精度测量要求,基于薄膜厚度、凸岛、电阻形状和排列位置对传感器非线性、灵敏度的影响分析,设计并优化了以钛合金薄膜为敏感元件的两种量程的压力传感器。结果表明,有无凸岛,传感器的最大应力均出现在膜片边缘处。增加凸岛后,最大应力降低,位置基本保持不变。增加凸岛或随着凸岛直径增大,非线性降低,灵敏度相应增加。理论上,为了保证传感器灵敏度不小于2.5 mV/V,2 MPa量程时,增加Φ2 mm凸岛后,非线性降低至0.05%,灵敏度约为2.67 mV/V。4 MPa量程时,增加Φ3 mm凸岛后,非线性降低至0.02%,灵敏度约为2.89 mV/V。制备了两种量程传感器并测试分析,2 MPa量程时,其灵敏度及非线性与理论值最大偏差分别为0.01 mV/V及0.01%。4 MPa量程时,其灵敏度及非线性与理论值最大偏差分别为0.16 mV/V及0.02%。本研究为钛合金纳米薄膜压力传感器关键参数设计提供重要依据。

薄膜氢气传感器改进型PID控温方法研究

为满足航天、航空、船舶等领域对氢气高精度测量的需求,针对电阻式薄膜氢气传感器的响应时间和测量精度易受温度波动影响的问题,该文提出了一种改进型数字PID控温方法,缩短了传感器温度进入稳态的时间,降低了超调幅度,提高了温度控制精度。试验结果表明,采用传统PID算法氢气传感器的调节时间为68 s,控温精度为±0.25℃,采用改进型PID算法其调节时间缩短至35 s,控温精度为±0.1℃,使氢气传感器响应时间缩短,信噪比得到提升,具备工程应用价值。

一种基于多目机器视觉技术的硅片搬运机构研究

在太阳电池生产过程中,传统的硅片搬运机构存在搬运效率低、容易产生硅片搭边不良、吸盘印不良的问题,且无法在线检测硅片搭边不良。研究了一种基于多目机器视觉技术的硅片搬运机构,在对传统硅片搬运机构的机械结构和动作流程分析的基础上,介绍了基于多目机器视觉技术的硅片搬运机构的动作流程、机械结构及特性,并重点分析了其使用多目机器视觉技术实现硅片位置检测及硅片搭边不良在线检测的原理,提出了该机构与传统的硅片搬运机构相比所具有的优势,其创新性在于引入了多目机器视觉技术和独特的动作流程,从而解决了硅片搬运过程中会产生吸盘印、划伤、隐裂等缺陷的问题。研究结果为多目机器视觉技术在光伏自动化设备中的应用开拓了思路,该新型硅片搬运机构在物理气相沉积(PVD)自动化设备的实际应用中,生产效率与良率均达到了全球领先水平。

红外器件钝化膜专用磁控溅射系统镀膜工艺研究

为研究工艺参数对碲镉汞红外器件单层钝化膜工艺影响规律,采用红外器件钝化膜专用磁控溅射系统设备作为实验载体,通过仿真优化指导设计磁控溅射阴极靶,加快实现磁控溅射靶的制备;并采用仿真与实验相结合的方法研究靶基距、靶偏置角度等工艺参数对镀膜均匀性的影响规律,获得较优的一组工艺参数值,为钝化膜工艺形成稳定、均匀性较好的膜层提供理论指导,为进一步研究双层钝化膜层奠定基础。

电子束曝光机子系统光柱控制器设计

为了提高电子束曝光机光柱控制器稳定性和控制精度,通过多年研究提出了一套功能较为完备的新型光柱控制的硬件设计方案,通过对电子束聚焦、对中、偏转、扫描曝光等参数精准控制,将图形发生器产生各项数字信号变换成对应的模拟量,稳定地控制电子束对承放在激光工作台上的掩模基片进行扫描曝光,从而达到高质量生产。

碳化硅基器件碳膜保护层的制备与研究

碳膜沉积工艺是集成电路碳化硅器件制造过程中一道关键工艺,通过在碳化硅表面沉积碳膜,有效防止碳化硅器件在高温退火后的表面荒化,避免器件失效。通过磁控溅射法在碳化硅基底上制备碳膜,探索不同的参数对碳膜的影响,得到了表面光滑、均匀性小于2%的碳膜。通过表征,证实碳膜与碳化硅基底有很好的结合力,在实际生产中沉积的碳膜对碳化硅器件起到了保护作用,有效地保证了产品良率。

离子束表面加工设备及工艺研究

本文介绍了一种用于红外芯片金属化与刻蚀工艺的离子束表面加工设备。通过实验探索不同工艺角度下薄膜沉积速率与均匀性及刻蚀速率与均匀性的影响,结果表明薄膜沉积均匀性与刻蚀均匀性均优于3%。同时经过产线流片,红外芯片表面薄膜均匀性良好、一致性高,芯片电路图案刻蚀陡直性高、损伤低,满足红外芯片金属化与刻蚀工艺需求。

靶通道选择器研究与优化设计

针对目前对多靶磁控溅射设备功率切换的高要求,设计了一套可以有效抗电磁干扰的靶通道选择器。该新型靶通道选用钨触点高压陶瓷继电器实现通道的切换,通过I/O信号控制通道的切换,规避串口通讯抗电磁干扰能力弱的问题,并成功应用于磁控溅射镀膜机上,经过用户的长期使用,证明了该设备的稳定性和可靠性,这一突破实现了靶通道选择器的自主可控。

200 mm SiC外延炉及同质外延工艺研究

目前SiC产业正由150 mm(6英寸)向200 mm(8英寸)转型,为满足行业对大尺寸、高质量SiC同质外延片的迫切需求,采用自主研制的200 mmSiC外延生长设备在国产衬底上成功制备出150 mm、200 mm 4H-SiC同质外延片,并开发了适用于150 mm及200 mm的同质外延工艺,其中外延生长速率可大于60μm/h,在满足高速外延的同时,外延片质量优异,其中150 mm、200 mm SiC外延片厚度均匀性都可控制在1.5%以内,浓度均匀性均小于3%,致命缺陷密度小于0.3颗/cm2,外延表面粗糙度均方根Ra小于0.15 nm,各核心工艺指标均处于行业先进水平。

通信基站用油光互补能源系统的研究

设计了一种通信基站用油光互补能源系统,其采用光伏发电系统和柴油机互补发电、蓄电池储能的模式,将其应用于缅甸的10个通信基站,并对该能源系统实际工况下的运行数据进行分析。分析结果显示:1)在系统实际运行中,最大功率点跟踪光伏控制器的转换效率可达98%;2)油光互补能源系统的10年平均平准化度电成本(LCOE)仅为采用单一柴油机发电系统时的40.1%;3)与单一柴油机发电系统相比,该能源系统可节省91%的月柴油消耗量。油光互补能源系统实现了对缺电地区通信基站的低成本能源供应,性价比高,实用性强,可在中国西部地区及东南亚国家的通信基站领域大力推广应用。

半导体装备工程化批产脉动生产线技术应用与研究

国产半导体装备在国家政策及国内市场的双重推动下迎来了新发展机遇,未来设备交货能力将成为半导体工艺设备厂商竞争的重点,为进一步提高设备出货及市场交货能力,加强企业竞争力,通过脉动生产线技术应用,使得国产半导体装备工程化批产能力建设进一步得到加强,目前该生产线年产能180台套装备,其中200 mm(8英寸)立式炉、150 mm(6英寸)SiC外延设备等半导体装备已实现研转批工程化批产生产。该技术在半导体设备制造过程中具有重要的应用价值,可以有效提高生产效率和产品质量。然而,目前该技术在实际应用中还存在一些问题,需要进一步研究和改进。希望本文的研究成果对相关领域的研究者和实践者有所启示和借鉴。

压阻式微差压传感器倾角误差分析与研究

针对压阻式微差压传感器在不同姿态位置下倾角误差大的问题,设计了符合灵敏度要求的4种量程的微差压传感器,结果发现,单岛膜结构在硅岛边缘形成了应力集中,双岛膜结构在两岛之间中心位置形成了应力集中,均有助于提高灵敏度。通过单隔离膜片微量充油封装设计减少对倾角误差的影响,结果表明,传感器零点输出与倾角角度近似线性关系。差压量程越小,倾角误差越大。其中,2 kPa时倾角误差不超过0.94%。本研究为微差压传感器设计及其倾角误差分析提供了依据。

Pd-Ni合金氢气传感器抗干扰性能提升研究

设计了一种Pd_(90)Ni_(10)薄膜电阻型氢气传感器,在Pd_(90)Ni_(10)薄膜表面覆盖一层保护膜以提高传感器在不同环境气体中的抗干扰性能。首先,研究了HfO_(2)、聚四氟乙烯(PTFE)、SiO_(2)、Al_(2)O_(3)4种不同材料对传感器抗干扰性能的提升影响,试验发现Al_(2)O_(3)保护膜对提升传感器抗干扰性能的效果最佳。其次,对Al_(2)O_(3)保护膜的厚度进行了优化,将Pd_(90)Ni_(10)薄膜氢气传感器的抗干扰性能进一步提升。最后,对传感器的零点电阻稳定性、氢气响应重复性、梯度响应等性能进行测试,得到了适用于Pd_(90)Ni_(10)薄膜氢气传感器的保护膜优化条件,使传感器的抗干扰等性能得到了提升。

国产集成电路装备验证线标准体系研究与设计

本文针对国内开展集成电路装备验证线技术研究、项目试点“靶场”建设等实际需求,详细分析了集成电路装备验证线的组成结构及其标准体系架构。依据国内外相关标准体系建设的现状,设计了涵盖通用基础、研制生产、产品、检测及评价等4个方面的技术标准体系,并针对每个方面进行深入剖析,提出部分标准的技术框架。本标准体系设计填补了国内尚无8英寸装备验证线标准体系的空白,可为国产装备验证评估提供依据与参考。

材料改性型离子注入机设计及试验研究

一种用于材料改性型离子注入机采用长寿命、大束流的微波离子源作为离子产生系统,离子经多孔三电极引出系统引出,通过加速获得所需的能量进入单元磁四极透镜的真空管道中,当带正电荷的离子束通过四极透镜时受到磁场力的作用,在X平面内受到会聚力,Y平面内受到散焦力,因此圆形的离子束通过透镜后变成长条形的离子束,通过调节打到靶上的束斑在Y方向的尺寸,控制注入的扫描范围。注入时离子束静止不动,工件随靶盘旋转实现均匀扫描注入。在金属材料中注入氮离子(N^(+))之后,氮离子作为间隙原子存在,产生较强的表面应力,对金属表面有强化作用,因而增加了注入层的硬度。离子注入能引起表面层组分与结构的改变,大量的注入杂质聚集在因离子轰击产生的位错线周围,形成柯氏气团,起钉扎位错作用,使表面强化,提高了表面的硬度,从而提高耐磨性。用该装置对刀具进行N^(+)注入,试验及生产数据表明材料表面的硬度和耐磨性得到明显提高。

氮化铝高温隧道烧结炉截面加热单元温度均匀性研究

建立氮化铝高温隧道烧结炉体截面加热单元仿真模型,针对加热器不同分布情况对温度场的影响进行分析计算,结果表明,在基片载盘两侧与上部布置发热体时基片载盘截面具有更好的加热均匀性。该加热器分布方式在实际研制设备上也取得了较好的截面温度均匀性。

炉管设备高精度温控系统研究

炉管设备是目前半导体扩散、氧化、退火等工艺的主要设备,其温度控制的精度、温度场的均匀性等是设备的关键性能指标。为了满足炉管设备对温度控制的要求,设计了多段独立控制的加热系统,并采用串级控温方式对炉体内温进行精准控制;通过在调节PID参数进行动态调整,提升内温的动态跟随性能;通过在调节SP上限进行动态调整,达到了不过冲的性能;开发了设备控制软件并对温度控制性能进行了测试。结果表明,该温度控制系统可以满足快速升温、温度不过冲、温度控制的精度、恒温区均匀性以及动态跟随性能等均符合工艺技术要求,已在炉管设备上成功应用。

SiC外延炉模块化集成制造技术探索与研究

SiC外延炉是半导体行业中的一项重要设备,其主要作用是在衬底上生长出高品质、大面积、无杂质的SiC外延薄膜。简要介绍了SiC外延炉模块化集成制造技术,并通过实施模块化集成制造技术方案,解决了设备生产周期长的问题,有效地降低了制造成本。