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。

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。

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。

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。

金刚石离子注入射程及损伤的模拟研究

离子注入法作为改善半导体材料表层电学性能的有效方法,被应用于金刚石基半导体器件的制造过程中。使用SRIM软件模拟并研究了Ar+、N+、B+、P+、As+等离子在不同能量(20~300 keV)和不同入射角度(0°~40°)下注入金刚石时的射程,及其对金刚石造成的损伤,结果表明,离子的种类、能量和注入角度均是影响离子射程和造成靶材损伤的重要因素,且各有其影响规律。通过改变这些参数,能够精准控制注入离子在金刚石中的射程和靶材损伤程度,为相关科研生产工作提供指导。

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。

基于图论与排队论的人员疏散优化模型研究

以办公楼火灾事故为场景,着重对人员疏散运动时间进行优化,主要考虑缩短应急疏散过程中的人员反应时间及疏散运动时间,通过选择图论理论对疏散最短路径进行优选,对壅滞时间的优化则选用排队论理论,提出了防止人群排队壅滞的安全判据,构建了一个基于图论与排队论的疏散优化模型。以某办公楼建筑为例进行疏散模拟,研究了其在火灾场景下的出口宽度,疏散通道长度,分支入口数、宽度以及人员移动速度等对疏散时间的影响。结果表明,建立的基于图论与排队论的疏散模型,对于合理设计疏散路线和优化建筑物的出口和通道结构具有一定的实用价值。

引入时间叠加的高斯液氨泄漏扩散模拟及人员疏散研究

针对现有高斯模型进行液氨泄漏扩散模拟时未考虑气体空间叠加效应的问题,提出了改进的引入了时间叠加因素的高斯扩散模型。以某工业园区用氨单位为实例,模拟毒气泄漏扩散情形,分析液氨泄漏后的浓度分布,在此基础上划分事故影响范围,结合周边实际情况,建立了风险矩阵和人口密度矩阵,进行区域社会风险分析,验证了模拟的准确性,根据高斯扩散浓度范围及区域社会风险分析结果,确定了疏散区域及最佳疏散路径,可为工业园区的应急疏散提供决策支撑。

薄膜型钯-铬合金氢气传感器技术研究

文中介绍了采用Pd-Cr合金作为氢敏材料,利用MEMS加工技术制备薄膜型氢气传感器。测试了传感器对0～4%浓度范围氢气的敏感特性,结果显示,传感器对0～4%氢气浓度具有良好的线性输出特性,并表现出较高的响应灵敏度和较好的响应重复性。

钯铬合金电阻氢气传感器研究

采用钯铬合金作为氢敏材料，利用离子柬技术制备薄膜式氢气传感器。测试了传感器对0-4%浓度范围氢气的敏感特性，结果显示，传感器对0-4％氢气浓度具有良好的线性输出特性，并表现出较高的响应灵敏度和较好的响应重复性，传感器响应信号相对强度随着温度升高减小，传感器响应时间随着温度升高而减小。

考虑声光刺激对人员生理心理扰动的应急疏散研究

为深入研究应急疏散中声光刺激对人员生理和心理扰动的影响,提出从微观方面监测人员疏散过程生理指标变化的方法。运用试验生成系统(E-Prime)软件模拟火灾环境,记录被测人员在无刺激、声刺激、光刺激和声光刺激条件下的应急反应过程,分析人员反应速率及反应倾向性;探究被测人员在各情景下的心率、心电和血压等生理指标变化情况,通过研究这些指标的变动规律,剖析其与被测者心理活动的关系。结果表明,声光刺激对应急疏散下人员反应速率及反应倾向性影响显著,会引起心率、心电图和血压等生理数据波动;还会使人员产生紧张、恐慌情绪,并加重恐慌心理下出现的从众行为。

基于红外技术的气液两相流空隙率测量技术研究

气液两相流流型识别是气液两相流参数检测中需解决的关键技术之一。采用自主设计的气液两相流信号源发生装置,产生泡状流、弹状流及环状流等流型,满足气液两相流的标定需要。基于红外检测技术实现对气液两相流各种流型条件下截面空隙率的测量,并对采集数据处理求解实现流型识别。试验结果表明:红外检测技术能够实现气液两相流各种流型的识别,并测量出对应的空隙率,满足工程应用需要。

定向金属氮化法制备AlN／Al陶瓷基复合材料研究进展

介绍了氮化铝的结构和性能,并回顾了国内外采用定向金属氮化法制备AlN/Al陶瓷基复合材料的研究成果.详细探讨了合金成分和预形体对AlN/Al陶瓷基复合材料显微结构和生长的影响。指出工艺和显微结构优化、新型复合材料开发是定向金属氮化法制备AlN陶瓷材料的发展方向。

PECVD制备氮化硅薄膜的研究

采用PECVD法制备了氮化硅薄膜,探讨了沉积参数对氮化硅薄膜折射率的影响和衬底温度对氮化硅薄膜形貌和成分的影响规律。结果表明,不同的NH3流量可改变反应腔体内的氮硅比,对氮化硅的折射率,即减反射性能影响较大;衬底温度是影响氮化硅薄膜形貌和成分的主要因素;在衬底温度达到400℃时,形成了白色团状或岛状的氮化硅膜。