应用于微结构制造自治系统的第I类工艺缺陷诊断

在集成电路制造中,通常采用各电学参数的测试值来衡量和评价工艺效果。一种可能的工艺后果是,出现了测量结果偏离预定目标的第I类工艺缺陷。传统上的基于SPC的工艺控制技术,不含工艺诊断的内容,在寻找造成工艺失效的原因时,存在着巨大的困难。本文对集成电路制造过程中所涉及到的几类重要参数间的关系,进行了详细的分析,由此确定造成诊断问题困难的根本原因,在于测试现象与工艺故障因素之间是多对多的关系。通过正交化的方法,可以将测试参数转化成为一组广义参数。广义参数与故障因素之间存在着一对一的联系。这样就找到了一种有效的,从异常的广义参数值确定失效原因的工艺诊断方法。本文对第I类工艺诊断的技术进行了讨论。在集成电路制造自自治系统中,对于I类工艺缺陷的纠正过程,也就是工艺结果不断向工艺目标趋近的过程。     

应用于微结构制造自治系统的第Ⅱ类工艺缺陷诊断

集成电路制造过程结束后,对所关心的电特性参数进行测试,测试结果不可避免地存在着或大或小的波动起伏。电学参数方面的过大波动将带来成品率极大下降,造成第II类工艺故障。本文通过一个实例,详细地介绍了一个用于第II类工艺故障诊断的通用性方法。在对诊断实例进行详细分析的基础上,对于诊断方法本身的特点进行了进一步的讨论。基于正交变换的技术,可以将PCM测试参数转化为一组统计不相关的广义参数,作者特别注意到若干广义参数,它们在所有样本点上的测试值保持为常数。本文结束于对不变参数的初步讨论。     

一种基于基片集成波导的基片介电常数测量方法

设计制造微波毫米波微带集成电路必须首先获知介质基片的相对介电常数。然而传统基于介质填充波导的测量方法由于存在介质同波导壁之间的空气间隙和需要制作精确的介质样片，从而导致测量过程复杂，测量结果精度不高。利用基片集成波导的类波导特性及其导体介质之间的无缝隙特性，提出了一种快速准确地测量介质基片介电常数的方法。仿真和实际测试的结果验证了该方法的准确性和有效性。     

应用于微结构制造自治系统的结构描述语言

本文介绍一种微结构描述语言。借助于这种描述语言，包括集成电路、MEMS等在内的各类微、纳尺寸的器件，都能够得到描述并借此进入微结构制造自治系统。微结构制造自治系统是我所提出的一种概念性系统，意指具备一定的智能，能够应对多种制造过程突发情况的全自动化的集成电路无人制造系统。系统在获得特定加工对象的结构描述之后，可对结构进行分析，提取结构特征并自动生成加工制造工艺。本文结合一个CMOS结构实例，介绍了所定义的微结构描述语言的各项先进特性。这方面研究工作的重要意义在于，每个微结构器件，包括将要被发明的，可视为微结构描述语言所能够描述的对象集中的一个特例，从而得到统一的分析与处理。结构特征的分析，为接下来的工艺流程自动生成工作搜集和准备了必要的结构信息。     

控制器参数的可区分性分析及其在双馈风力发电系统的应用

电力系统中许多控制器的参数众多,所提出的可区分性是指在参数的优化整定过程中,能否唯一确定某个参数,也即最优解的唯一性．由于在大多数情况下,无法获得优化目标与控制器参数之间的解析关系,这时要靠解析方法分析可区分性就非常困难．为此,提出一种基于轨迹灵敏度的可区分性数值分析方法,揭示了控制器参数的可区分性与轨迹灵敏度之间的内在联系．提出通过分析参数灵敏度的大小得到影响控制器性能的主导参数,通过分析灵敏度曲线的相位确定不可区分的控制器参数．以双馈异步风力发电机组控制器为背景进行应用研究,算例结果验证了上述方法的有效性．     

基于模糊C-聚类分析的回采工艺选择及MATLAB实现

煤矿生产中,各个回采工作面的地质条件是影响回采工艺选择的决定性因素,工作面回采工艺选择的合理与否,直接关系到煤炭开采的效率.由于地质因素的不确定性和模糊性,导致了在回采工艺方式选择问题上的复杂性.快速发展的模糊数学为分析这类问题提供了一个很好的解决办法.这里采用模糊数学中C-均值聚类对已采工作面进行分类,并利用分类结果对未采工作面选择何种回采工艺做出预测,这种复杂的计算过程借助了MATLAB逻辑工具箱中的C-均值聚类函数(FCM)来完成,使大量数据的分析得以实现,大大提高了数据处理的效率.     

圆弧刃金刚石车刀研磨工艺参数研究

为了改进圆弧刃金刚石车刀的制造工艺,提高圆弧刃金刚石车刀的研磨质量,通过单因素实验法,对研磨膏颗粒粒度、车刀摆动速度、研磨盘转速、车刀进给量以及径向进给速度等圆弧刃金刚石车刀研磨过程中的重要影响参数进行实验分析。通过分析实验后圆弧刃金刚石车刀的轮廓度与切削刃刃口形貌,确定圆弧刃金刚石车刀制造的最佳工艺参数,分别是研磨膏粒度0.1μm,车刀摆动速度2°/s,研磨盘转速800 rpm,竖直进给量5μm,径向进给速度1 mm/s。并根据这些参数进行研磨实验,将圆弧刃金刚石车刀的圆弧轮廓度研磨到1.5μm。     

应用于微结构制造自治系统的流程自动生成

本文介绍计算机自动生成微结构制造流程的技术。微结构器件的种类繁多,不同器件的加工特点都不相同,即以中等复杂程度的CMOS结构而言,其制造流程就达到了几百个步骤之多,因此流程的生成技术是极具挑战性的。一个适用流程可按由简入繁的过程逐步形成。本文首先介绍了根据器件结构的特点,确定单元加工顺序的优先级方案;在单元加工顺序确定后,参照本文所定义的一个原型工艺库,可以将对单元的加工处理展开成局部的工艺步骤串;工艺步骤串连缀而成的初始工艺流程,经过一定的优化与适配工艺条件的之后,产生出在实践中能够直接使用的、详细的工艺流程卡。     

考虑工艺参数变化的安全时钟布线算法

在超深亚微米（VDSM）工艺下，由光刻工艺带来的光学邻近效应不可忽略，时钟偏差受到光学邻近效应等工艺参数变化的影响非常严重。提出了一种带缓冲器插入的安全时钟布线算法，来防止因光学邻近造成线宽变化对时钟系统的影响。该算法提出了“分支敏感因子”（BSF）的概念，通过构造特殊的树型拓扑结构和布线过程中的缓冲器插入等操作，达到总体布线长度和偏差灵敏度的平衡．实验结果表明，算法可以得到一个抗光学邻近效应工艺参数变化的可靠时钟布线树，时钟偏差被有效地控制在合理范围之内。     

制备血管支架表面涂层超声波喷涂工艺研究

本文从理论推导、流体力学仿真、喷雾粒径检测分析以及支架喷涂试验四个方面研究超声波喷涂技术并成功应用于血管支架喷涂工艺的优化.首先基于超声波雾化物理模型推导建立超声雾化粒径方程,其次利用计算流体动力学模拟超声雾化微观过程,定义超声雾化过程的三种雾化模式：亚雾化模式、理想雾化模式以及射流雾化模式,并建立了超声雾化临界振幅方程以及理想雾化模式下的雾化体积和功率方程.然后设计超声喷雾粒径检测实验,研究功率、气体压力、表面张力等工艺参数对雾化粒径的影响,结果表明超声波喷雾运动过程中少量粒子碰撞合并,但喷雾质量总体稳定,粒径尺寸在10m左右.在粒径尺寸分布方面,利用Rosin-Rammler分布拟合超声喷雾粒径均匀度指数在7.11～11.48之间,相比传统喷雾技术雾化均匀性、可控性大大提高.最后,在上述研究基础上制定血管支架超声喷涂工艺参数并进行了优化,消除了常见的血管支架涂层表面各种缺陷,为制备性能优良的血管支架表面涂层提供了理论和技术支撑.     

多目标跟踪的序贯分层抽样信任传播算法

多目标视觉跟踪除了具有单目标跟踪中观测模型与目标状态后验概率分布的非线性、非Gauss的困难外，目标数目可变、数量众多以及目标之间的相互作用（如遮挡、交错）使得跟踪问题更为困难。基于三个耦合的Markov随机场（MRFs）导出了描述多目标跟踪问题的动态Markov网络（DMN），然后提出序贯分层抽样信任传播算法在DMN中求解多目标状态。首先用三个耦合MRFs表示每一时刻目标的配置情况，即表示目标联合状态的连续随机场、表示目标存在与否的二值随机过程和表示相邻两个目标之间是否存在遮挡的二值随机过程；其次，引入两个鲁棒函数来消除其中的两个二值随机过程，从而得到与耦合MRFs等价的Markov网络；最后提出序贯分层抽样信任传播算法求解该图模型，从而得到目标联合状态的最大后验概率估计。提出的序贯分层抽样信任传播算法集成了自底向上通过学习得到的目标检测器信息和来自目标节点的信任信息，从而能获得较好的跟踪结果。进一步，其他底层视觉线索也可以很容易嵌入本文的多目标跟踪框架中。实验结果表明，在多种测试序列情况下，与其他多目标跟踪算法相比，本文的方法均可以获得较好的跟踪效果。     

基于DSM的产品协同开发流程优化方法研究

针对传统的按职能分工部门之间的壁垒造成产品开发过程中的信息传输迟滞，以及流程活动冗余造成的流程运行时间长的问题，从时间的维度进行产品开发活动的协同管理，建立流程活动间信息交互模型，以实现流程活动间信息传递的量化和无量纲化。根据流程活动间信息依赖关系，建立基于设计结构矩阵（Design Structure Matrix，DSM）的产品协同开发流程结构矩阵，用模糊聚类方法对流程进行优化，并建立了流程优化算法，通过实例验证该方法的可行性。     

东荣三矿综采工作面矿压规律研究

结合双鸭山分公司东荣三矿的实际条件,从矿压显现的时空关系及其相互作用规律出发,采用现场测试及数值模拟的实验方法,研究近距离煤层群开采过程中产生的应力场及位移场对回采工作面及其周边巷道的影响;从而确定煤层群开采过程中,采准巷道与工作面开采之间合理的时空关系及其巷道的合理支护方式。     

50 GHz宽带采样电路相位误差及其不确定度的精确鲁棒估计

在50GHz宽带采样示波器的内部采样电路SPICE仿真模型的基础上,分析了内部采样电路产生相位误差的原因;定义相位误差为NTN(nose-to-nose)校准方法所获得的采样电路冲击响应相位与电路真实冲击响应相位之间的偏差,并给出了相位误差的计算方法,得出在50GHz时仿真的默认采样电路模型的相位误差为7.03°;逐一改变模型的各个参数,研究这些参数与相位误差之间的关系,在各个参数不确定度均为10%的前提下,分别量化分析采样电路每个元件参数的变化对相位误差的影响;在此基础上按照使相位误差增大或减小的趋势同时改变全部元件参数,可获得相位误差的上限和下限.基于B类估计理论,将这些参数的影响加以综合,得出模型相位误差的不确定度为1.34°.这一结论在国际上尚属首次提出,可直接应用到大信号网络分析仪简称LSNAs(large signal network analyzers)的50GHz带宽的相位校准中,具有极高的实用价值.     

相转移法制备γ'-Fe4N纳米粒子的合成过程及生长机制

采用化学气相法合成了Fe/N多相纳米粒子, 揭示了合成参数对产物性质的影响，确定了最佳的合成工艺路线. 对生成的粒子进行第2次氮化，实现了纳米粒子的相转移，获得了均匀单相的γ'-Fe₄N纳米粒子. 分析了粒子的成核与生长机制，对相转移过程给出了合理解释. 此外，初步表征了相转变前后纳米粒子的形貌、粒径、物相、成分及磁学特性.     

光学邻近效应矫正(OPC)技术及其应用

随着集成电路设计和制造进入超深亚微米（VDSM）阶段,特征尺寸已经接近甚至小于光刻工艺中所使用的光波波长,因此光刻过程中,由于光的衍射和干涉现象,实际硅片上得到的光刻图形与掩膜版图形之间存在一定的变形和偏差,光刻中的这种误差直接影响电路性能和生产成品率.为尽量消除这种误差,一种有效的方法是光学邻近效应矫正（OPC）方法.目前由于OPC矫正处理时间过长,产生的文件大小呈指数级增长,使掩膜版的制造成本成倍地增加.文中首先针对OPC矫正技术进行了深入研究,提出了具有图形分类预处理功能的自适应OPC矫正技术,将芯片图形按其对性能的影响分为关键图形与一般图形,对两类图形采用不同的容差,提高了OPC处理效率.其次,提出并实现了图形分段分类的基于模型的OPC矫正算法,在保证矫正精度的同时提高了矫正的效率.提出了具有通用性、简洁性和全面性的OPC矫正规则,在此基础上实现了规则库的自动建立和规则库的查找与应用,实现了效率高、扩展性强的基于规则的掩膜版矫正算法.算法对规则数据进行有效地描述、存储和处理,提高了光刻矫正技术实际应用效率.第三,设计实现了高效、高精度的光学邻近效应矫正系统MR-OPC,系统综合应用了基于规则的OPC矫正技术和基于模型的OPC矫正技术,很好地解决了矫正精度和矫正效率之间的矛盾,取得了最佳的矫正优化结果.     

BP网络学习能力与泛化能力满足的不确定关系式

分析BP网络过拟合出现时网络学习能力及泛化能力与其他影响因素之间的内在联系, 引入复相关系数描述样本复杂性程度; 遵循计算不确定性原理和神经网络结构设计的最简原则, 类比信息传递过程中的一般测不准关系式, 建立了BP网络过拟合出现时, 反映网络学习能力的训练样本集的训练相对误差与表征泛化能力的网络对检验样本集的测试相对误差之间满足的不确定关系式; 通过模拟多种不同类型函数的BP网络过拟合数值模拟实验, 确定了关系式中过拟合参数q的取值范围一般为7×10^−3~7×10^−2; 依据不确定关系式, 导出了在用复相关系数描述样本复杂性和满足给定逼近误差要求下, 网络具有较佳泛化能力的隐节点数的计算公式, 并验证了其合理性; 指出BP网络应用于给定样本集的训练过程中, 为改进泛化能力的训练最佳停止方法.     

基于挑战——响应的安全协议分析

安全协议的本质是协议主体采用密码学方法通过挑战一响应来对协议其他方的存在做出判断，同时完成一些数据如会话密钥的协商．大部分国内外现有的分析方法或者采用状态检测等定理证明技术，或者采用认证逻辑等推理技术，存在着分析能力与可操作性之间的矛盾．为了解决这个问题，文中提出一种新的安全协议保密性和关联性的分析方法，该方法基于线空间模型理论给出了协议保密目标和认证目标的形式化定义，采用认证逻辑作为基础分析手段．保密性分析被分解为显式泄密和隐性泄密两种情况，其中隐性泄密分析依赖于关联性的判断，而关联性的分析被总结为Strand的存在关系和参数一致性分析的问题．新的分析方法既具有线空间模型的分析能力，又具有认证逻辑的易用性．     

铝锂合金高速铣削表面完整性实验研究

铝锂合金密度低、比强度高、比刚度高等优良特性使得其成为新一代航空航天飞行器的主要结构材料.飞机蒙皮作为维持飞机外形的主要结构件,在飞机起飞降落过程中承受舱内外压差变化所引起的交变载荷作用,因此对于蒙皮结构零件的疲劳强度要求十分苛刻.零件的疲劳裂纹萌生往往是从表面的微观缺陷开始,并且表层以及亚表层的力学状态将影响裂纹萌生以及扩展速度.表面完整性包括表面的几何轮廓、显微硬度、金相组织、残余应力等,这些因素综合影响着零件的疲劳性能.与此同时,表面完整性表征参数与被加工材料属性、热处理状态以及加工工艺等具有密切的联系.研究了铝锂合金的机械铣削加工工艺对于其表面完整性的影响.传统蒙皮结构加工往往采用化学铣削的方法进行,占用厂房面积大,污染严重,废液处理费用高等,不符合现代可持续绿色制造的理念.目前对于铝锂合金的超塑成形工艺研究较多却鲜见有相关铝锂合金切削表面完整方面的相关研究.研究在干切情况与液氮冷却情况下切削三要素以及上一道滚压工艺对于表面完整性的影响,通过正交试验的方法全面考察了工艺参数对于表面形貌各个指标、表层亚表层金相组织以及残余应力的影响权重,并且验证了其显著性.比较了干切与液氮低温切削情况下表面形貌以及残余应力状态的异同点,验证了液氮冷却切削对于铝锂合金表面完整性提升的有效性,为提高铝锂合金疲劳性能提供了实验依据.     

功能驱动的超材料结构数字化设计与3D打印

本文提出了一种以功能驱动的超材料结构数字化设计新方法,以实现电磁波传播方向90°偏折的伊顿(Eaton)透镜为典型应用目标,研究了其介电常数理论分布模型的数字化离散方法,获得了三维90°伊顿透镜介电常数离散化分布工程模型;通过理论计算建立起超材料单胞结构几何参数(木堆单胞结构柱宽ω与单胞尺寸a)与其等效介电常数之间的映射关系,从而实现三维90°伊顿透镜的工程模型向结构模型的转化;以光固化树脂(介电常数为3)、混合液体介质(介电常数从2.2到40)为原材料,采用光固化3D打印工艺,实现了液固耦合的三维90°伊顿透镜宏/微结构一体化制造;通过仿真和实验测试表明,所实现的三维伊顿透镜能够调控入射电磁波的传播方向,实现入射电磁波的90°偏折,且在12～18 GHz频段范围内具有宽频特性.本文所提出的数字化设计方法与3D打印工艺相结合,为实现面向电磁波传播调控的新型电磁波器件提供了一种途径.