润滑薄膜测量的双色光干涉强度调制技术

光干涉技术是润滑薄膜厚度测量最有效的方法之一。双色光干涉法在保证较大膜厚测量范围及高测量分辨力的同时,避免了繁琐的干涉级次人工计数。传统的双色光干涉测量依赖于严格的静态标定和观测者。本文提出使用双色光干涉强度调制技术对微纳米润滑薄膜进行测量。通过干涉图像中红、绿分量强度值的线性叠加得到调制信号,根据信号特性分析得到特征位置膜厚,进而由干涉强度得到任一点膜厚。为验证所提出测量方法的正确,对静态球-盘赫兹接触表面间隙进行了测量,与经典理论有很好的一致性。结果表明:选用合适的红绿双色光波长,测量量程可达2μm。     

基于接触电阻法测量润滑油膜厚度的方法研究

提出了一种基于接触电阻法测量润滑油膜厚度的方法，研制了一台可实时测量接触电阻以评价润滑膜厚的旋转摩擦试验机，分析了边界润滑与混合润滑区域中油膜厚度与接触电阻的相关性。该装置实现了在高精度加载与速度控制下，获得确定工况下的润滑状态，通过精密电路设计实时测量接触区内部接触电阻，并与相同工况下光干涉法测得的润滑膜厚进行对应，获得了接触电阻-润滑膜厚对应关系，拟合曲线相关系数为0.98,剩余标准差为4.56 nm。为在实际工况中表征润滑状态提供了技术支撑和数据支持。     

纳米尺寸膜厚标准样片的椭偏分析

针对膜厚标准样片的高精度测量问题,基于光谱型椭偏仪测量系统,提出对膜厚标准样片逐层分析的方法。利用相应的匹配算法,对比硅上二氧化硅模厚标准样片的等效结构模型和四相结构模型,实现对薄膜样片的厚度表征和椭偏分析。其次,通过对样片进行为期12周的测量考核,完成对薄膜样片表层分子吸附机理的分析。实验结果表明:针对研制的标称值为2～1 000 nm硅上二氧化硅膜厚标准样片,中间层的厚度存在先递减后递增的趋势。其中,在标称值为50～500 nm范围内,等效结构模型与四相结构模型测量结果的绝对误差在±0.2 nm以内,因此,可以采用等效结构模型的方法开展仪器的校准工作。另外,提出通过加热实现对标准样片解吸附的方案,有效解决超薄膜样片的储存问题。     

基于FPGA的金属膜厚检测系统

根据多频电涡流检测原理,设计了基于FPGA的检测系统,实现了涡流传感器的多频激励和阻抗分析,发现传感器的峰值特征频率与被测金属膜厚相关,进而从峰值特征频率捡取金属的膜厚信息.通过对多层铝箔进行测量实验,并采用保形拟插值对实验数据进行拟合,得到满意的测试结果.系统基于FPGA架构,可实现对金属膜厚度的实时、在线测量.     

改进遗传算法在CMP终点检测的应用

提出了一种基于反射法的化学机械抛光(CMP)在线终点判定方法。首先通过改进的单纯形混合遗传算法(GA),对SiO₂薄膜的膜厚与折射率进行了拟合,再以200～1200nm波段内反射率平均值作为特征值,得到了不同膜厚条件下的反射率平均值参照表。以实时反射率与预设膜厚反射率的差方和、特征值大小及其变化趋势这2个条件作为CMP终点判定条件。实验结果表明:混合算法拟合膜厚平均相对误差小于0.21%,折射率平均相对误差小于1.07%;特征值计算速度快,满足在线动态抛光的时间要求。     

双光谱法实现光刻工艺中的胶厚检测

提出了一种光刻胶厚度测量方法,即双光谱法.采用AZ4620正型光刻胶甩胶于平面玻璃基片,以椭偏仪测量的结果为基准.通过双光谱法的测量,检测经过基片的出射光相对入射光强度的变化,达到测量胶厚的目的,结果偏差在2%以内.与传统的膜厚检测方法相比,有计算方法简便,可操作性强等优点.针对光刻胶有曝光的特性,双光谱法更适合于胶厚检测.     

基于改进HMM和Pearson相似度分析的滚动轴承自适应寿命预测方法

基于数据驱动思想,提出了一种相同工况下的滚动轴承寿命预测方法。针对轴承全寿命监测数据,根据K-means聚类算法划分轴承运行状态空间,考虑到隐马尔科夫模型主链为状态链的不足,对状态转移矩阵重新定义,将主链改进为寿命链,建立了基于改进HMM的全寿命状态驻留时间模型;将观测轴承数据、实时与建模数据进行Pearson相似度分析,构造寿命比例调节系数,实现寿命模型参数的动态修正和观测轴承寿命的自适应预测。采用美国辛辛那提大学实验中心轴承试验数据开展了应用研究,通过一组轴承全寿命数据实现了对其它轴承不同阶段及全寿命的预测,与传统的隐马尔科夫模型、灰色模型预测等方法预测结果相比,所提算法兼具较好的预测准确性和模型的泛化性。     

超微量液体容积双波长参比测量方法研究

为克服静力称重法受蒸发量影响大的不足,同时适应在线测量的需要,基于Lambert-Beer定律,研究了520nm和730nm双波长超微液体容量光度吸收测量法,通过稀溶液浓度与吸光度之间的线性关系可以计算出待测超微量液体容积。设计了双波长参比光度吸收法的测量系统,采用与静力称重测量系统比对试验的方式对这种方法进行了验证,1μL和5μL微量液体试验数据表明:双波长参比光度吸收法和静力称重法测量结果具有良好的一致性,均符合ISO 8655的技术要求。与静力称重法方法相比,双波长参比光度吸收法对测量环境要求低,易于实现在线测量,而且可以有效减少液体蒸发对测量结果的影响。     

摆针法测微型轴承摩擦力矩

介绍了一种用摆针法测量微型轴承摩擦力矩的新方法,分析了系统的测试原理以及计算摩擦力矩的算法.详细介绍了该测试系统的结构以及工作原理,该测量方法利用数字图像处理来解决测量微型轴承摩擦力矩的问题,具有结构简单、精度高等特点.     

纳米尺度氧化铪薄膜膜厚标准物质的研制

研制了氧化铪(HfO_2)层厚度名义值分别为1nm、5nm、10nm的3种氧化铪薄膜膜厚标准物质,采用溯源至SI长度和角度基准的纳米薄膜厚度校准装置为标准物质候选物定值。研究建立了具有普适性的四层拟合模型,基于该模型对不同厚度的氧化铪薄膜的测量曲线进行了拟合,这是拟合结果准确可靠的基础。氧化铪薄膜膜厚标准物质具有良好的均匀性和稳定性,氧化铪层膜厚量值不确定度为0.04～0.06nm(k=2)。通过国际比对证明了掠入射X射线反射法测量纳米尺度膜厚的准确性,量值与国际等效,故标准物质量值准确可靠。