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表面等离子体超分辨光刻间隙检测与调平技术研究

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表面等离子体超分辨光刻间隙检测与调平技术研究

作者：李军辉重庆大学

学位级别：硕士

随着半导体产业的高速发展,智能传感、人工智能、通讯网络、电子商务等领域的核心器件都趋于小型化和微型化,对制造工艺技术提出了更高的要求。传统的光刻技术受衍射极限的制约,最高分辨力只能达到所用光源波长的一半。近来,表面等离子... 详细信息

随着半导体产业的高速发展,智能传感、人工智能、通讯网络、电子商务等领域的核心器件都趋于小型化和微型化,对制造工艺技术提出了更高的要求。传统的光刻技术受衍射极限的制约,最高分辨力只能达到所用光源波长的一半。近来,表面等离子体（Surface Plasmon,SP）超分辨光刻成为突破“衍射极限”的新兴技术,但该技术的工作距短,且存在基片易污染片,图形易破坏,掩膜易损坏等问题。为解决这些问题,研究人员提出接近式SP光刻技术,但微纳尺度的间隙检测与调平是目前该领域的关键难题。针对这些问题,本文在“超分辨光刻装备研制”项目的资助下,围绕表面等离子体超分辨光刻进行间隙检测与调平技术研究,主要完成了以下工作:首先研究对比了几种下一代光刻技术,分析了SP超分辨光刻技术的优势以及开展相关研究的重要意义;针对接近式SP超分辨光刻研究中微纳尺度的间隙检测与调平难题,通过对比国内外间隙检测技术和精密调平方法,提出了针对SP超分辨光刻装置的干涉空间位相成像（Interferometric Spatial Phase Imaging,ISPI）间隙检测技术和三点调平方法。其次根据ISPI间隙检测原理和光刻调平技术,设计搭建了间隙检测与调平装置,并应用于SP超分辨光刻系统。整个SP超分辨光刻系统主要包括光源模块、间隙检测模块、光刻镜头模块、对准模块和承片台模块。根据三点调平算法,设计了相应的主动调平结构。根据光刻工作流程,采用LabVIEW图形化编程语言完成超分辨光刻控制软件系统,提供了良好的人机交互界面。最后设计加工了掩模器件,掩模器件上加工有ISPI间隙检测图形区,图形区包括角度校正光栅标记和间隙检测光栅标记。通过调试系统对入射光路进行校正,采用主频分析法进行间隙在线检测实验,理论检测精度达0.1μm。随后对系统稳定性进行测试并开展自动调平实验,实现了1μm的粗调平精度。

关键词：表面等离子体光刻间隙检测干涉空间位相成像三点调平

基于啁啾光栅的表面等离子体超分辨光刻间隙检测数值模拟与实验研究

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基于啁啾光栅的表面等离子体超分辨光刻间隙检测数值模拟与实验研...

作者：刘庆浩重庆大学

学位级别：硕士

随着集成电路技术趋于大规模集成化,对互连线条的特征尺寸和集成密度提出了更高要求,极大地推动着微纳米加工光刻技术的不断进步。由于传统投影光刻只有传输波参与成像,指数衰减的倏逝波在成像过程中丢失,导致其最高分辨力只有曝光波长... 详细信息

随着集成电路技术趋于大规模集成化,对互连线条的特征尺寸和集成密度提出了更高要求,极大地推动着微纳米加工光刻技术的不断进步。由于传统投影光刻只有传输波参与成像,指数衰减的倏逝波在成像过程中丢失,导致其最高分辨力只有曝光波长的一半。表面等离激元(Surface Plasmon,SP)具有短波长传输以及倏逝波耦合放大等特性,从而可以突破衍射极限,实现超分辨成像。然而在接近式SP光刻中掩模与基片之间的间隙远小于工作波长,对其进行高精度检测是接近式光刻中急需解决的难题。本文在“超分辨光刻装备研制”项目和国家自然基金的资助下,开展基于啁啾光栅的接近式SP超分辨光刻间隙检测技术的研究工作,深入研究了啁啾光栅的参数、法布里-珀罗效应和图像处理方法等因素对检测精度的影响。实际上,这些因素与干涉产生的莫尔条纹频率与相位紧密相连。因此,本论文将主要研究该技术在接近光刻中的检测及这些因素对检测的影响。本论文的主要研究工作:(1)介绍国内外典型的间隙检测技术,分析其优缺点的同时引出光学干涉测量,提出基于啁啾光栅间隙测量方法。确定了论文的研究目标和主要内容。(2)通过理论分析和公式推导,研究了啁啾光栅形成莫尔条纹的机理,以及啁啾光栅的结构参数对莫尔条纹的影响关系。根据接近式SP光刻中间隙测量范围、精度和实时性等要求,对啁啾光栅的结构参数进行优化设计,并给出相应的峰值频率和位相的提取方法。建立了间隙检测的数理模型,针对接近式光刻中的间隙测量,采用MATLAB数学软件进行模拟仿真,得到满足接近式SP光刻测量范围的光栅参数,在此基础上设计光路角度校正光栅,保证光路按照特定的角度入射光栅,并通过实验进行验证。(3)根据接近式光刻精度的要求,提出一种基于傅里叶加窗添零的频率和位相提取方法,研究了几种常见窗口对频谱泄漏抑制作用和添零对栏栅效应的效果。(4)在理论研究和数值仿真的基础上,搭建接近式SP光刻间隙实验系统,进行步进实验和重复性实验,初步实验结果表明:间隙测量精度可达到0.1μm;采用矫正二维光栅,使光纤激光以18.5°入射到二维啁啾光栅周期不变的方向(X-Z)上,以及垂直入射方向啁啾变化方向上,实验结果表明:X-Z方向上矫正角度<0.5°,在产生莫尔条纹的Y-Z方向,矫正角度小于0.01°。最后,根据出现的问题,对设计和实验进行改进。

关键词：接近式光刻间隙检测数值模拟啁啾光栅莫尔条纹

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电梯门间隙检测装置的研究与设计

电子制作 2021年第15期29卷 79-80,51页

作者：杨朝磊六盘水师范学院贵州六盘水553000

本文阐述了一种电梯门间隙检测装置的结构、硬件与软件设计。该装置采用激光位移传感器对电梯门门扇与门套之间的间隙进行检测,传感器信号经CC2530处理后无线传输至现场控制平板电脑(PAD)进行处理。与传统的人工检测方式相比,采用该装... 详细信息

本文阐述了一种电梯门间隙检测装置的结构、硬件与软件设计。该装置采用激光位移传感器对电梯门门扇与门套之间的间隙进行检测,传感器信号经CC2530处理后无线传输至现场控制平板电脑(PAD)进行处理。与传统的人工检测方式相比,采用该装置进行检测可提高工作效率,减少误差。经实际应用证明,该装置具有一定的实际应用价值。

关键词：电梯门间隙检测激光位移传感器 CC2530

基于小波变换、模糊控制的电解加工间隙检测与控制

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中国机械工程 2006年第11期17卷 1170-1173页

作者：王希赵东标云乃彰南京航空航天大学南京210016

在线采集真实电解加工过程中的电流信号,用对实测信号进行小波包分解和重构后的小波系数计算各频段的能量,构造一个由不同频段能量组成的特征向量,发现特征向量的低频分量占总能量的大部分,随着平衡间隙的减小,低频分量能量增大。设计... 详细信息

在线采集真实电解加工过程中的电流信号,用对实测信号进行小波包分解和重构后的小波系数计算各频段的能量,构造一个由不同频段能量组成的特征向量,发现特征向量的低频分量占总能量的大部分,随着平衡间隙的减小,低频分量能量增大。设计了一个二维模糊控制器,以进给速度的增量为模糊控制器输出,将间隙的误差转化为电流的误差及误差的变化,以此作为模糊控制器的二维输入向量,使加工维持在稳定的小间隙状态。创建了仿真模型,在MATLAB的SIMULINK模块中,通过对模糊控制器和电解加工系统组成的联合模型进行仿真试验来整定模糊控制器的3个增益参数,试验表明,采用此方法进行间隙控制具有较好的快速性、鲁棒性及总体效果。

关键词：小波包变换电解加工间隙检测间隙控制模糊控制电流仿真

基于力信号和智能控制的电解加工间隙检测与控制

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东南大学学报（自然科学版） 2005年第5期35卷 719-723页

作者：王希赵东标云乃彰南京航空航天大学机电学院南京210016

采集真实电解加工过程中阴极表面上的力信号,利用小波变换对采集的信号进行降噪处理,得到一条随着间隙减小而光滑增大的力信号趋势曲线.用这些力间隙数据对训练一个BP神经网络,通过训练好的网络和在线测得的力实现间隙的在线预报,并设... 详细信息

采集真实电解加工过程中阴极表面上的力信号,利用小波变换对采集的信号进行降噪处理,得到一条随着间隙减小而光滑增大的力信号趋势曲线.用这些力间隙数据对训练一个BP神经网络,通过训练好的网络和在线测得的力实现间隙的在线预报,并设计了一个模糊控制器.利用上述从试验中获得的间隙力关系训练另一个BP神经网络,实现间隙向力信号的映射,把间隙的误差转化为力的误差及误差的变化信号,以此作为模糊控制器的输入,以加工电压的增量作为模糊控制器输出,实现对间隙的控制.在M atlab的simulink模块中建立了由神经网络、模糊控制器和电解加工系统联合组成的智能控制系统的仿真模型,进行了仿真试验,试验结果表明对间隙的控制效果满意,特别是快速性和鲁棒性好.

关键词：电解加工间隙检测力信号智能控制小波变换

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基于计算机视觉纤维带铺放间隙检测系统研究

基于计算机视觉纤维带铺放间隙检测系统研究

作者：季晓丽武汉理工大学

学位级别：硕士

纤维带自动铺放技术是一种被广泛使用的复合材料制造成型技术,在纤维带铺放过程中控制精度是非常重要的。大量实验证明：纤维带以一定铺放角度非均匀连续、有间隙或重叠地布满芯模表面时,所生产出的产品各向力学性能都受到影响;研究纤... 详细信息

纤维带自动铺放技术是一种被广泛使用的复合材料制造成型技术,在纤维带铺放过程中控制精度是非常重要的。大量实验证明：纤维带以一定铺放角度非均匀连续、有间隙或重叠地布满芯模表面时,所生产出的产品各向力学性能都受到影响;研究纤维带铺放时的均匀性,连续性,调整相邻铺放带间间隙或重叠量以提高产品质量,保证复合材料成型后达到预期的强度和型面。本课题是基于复合材料铺放成型精度控制要求而产生的,如果能将精度控制过程自动化,就能提高生产效率和产品质量,降低生产成本和节约资金。随着计算机视觉、数字图像技术的发展,使得基于计算机平台与图像处理技术的纤维带铺放精度自动控制成为可能。基于计算机视觉检测系统具有快速、精确、非接触测量等优点,在某些应用场合可以代替传统的人工目测。本课题采用了相机和视觉控制器获取图像信息,由视觉处理器进行图像预处理,通过PC机分析实现对纤维带铺放间隙的检测和识别。检测系统采用了DirectShow技术,视觉控制器控制相机对纤维带铺放过程进行图像采集。图像处理技术是实现本系统的关键技术。为了提高图像质量,本文通过有效的图像预处理方法,包括直方图均衡增强图像;中值滤波滤除噪声,消除噪声影响;Canny算子检测边缘,取不同的阈值进行Canny边缘检测抑制无用信息,突出真正的边缘特征;Hough变换提取直线像素数据。研究了间隙检测算法,运用最小二乘法直线拟合,由于计算量大改进成旋转投影求间隙。使用摄像头选取有畸变非线性标定模型进行实验标定,分别基于OpenCV和Matlab的两种标定实现,比较二者标定结果,分析误差成因。摄像头标定建立了图像的像素距离与实际物理距离的关系,并且估算了摄像头畸变而导致的误差。最后,利用MFC和OpenCV类库,编写了检测系统程序。本课题对于利用计算机视觉自动检测纤维带铺放间隙进行了有意义的探索。

关键词：计算机视觉图像处理摄像头标定间隙检测

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电火花加工间隙的检测与识别方法

机床与液压 2009年第2期37卷 79-82页

作者：沈蓉刘永红蔡宝平中国石油大学(华东)机电学院山东东营257061

简要介绍了电火花间隙放电的状态分类和特征,电火花加工间隙常见检测方法以及检测间隙电压(电流)的常见电路。对放电状态的识别方法进行了总结,主要包括传统识别方法和智能识别方法(模糊法、神经网络法、模糊神经法、小波分析法等),指... 详细信息

简要介绍了电火花间隙放电的状态分类和特征,电火花加工间隙常见检测方法以及检测间隙电压(电流)的常见电路。对放电状态的识别方法进行了总结,主要包括传统识别方法和智能识别方法(模糊法、神经网络法、模糊神经法、小波分析法等),指出了其优缺点。对放电间隙检测与识别技术的发展方向进行了展望。

关键词：电火花加工间隙电压(电流)法间隙检测放电状态识别

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基于机器视觉的电解加工对刀间隙检测

基于机器视觉的电解加工对刀间隙检测

作者：冯恩娟南京农业大学

学位级别：硕士

机器视觉技术具有非接触、自动化、客观性、高精度等优点,并可与自动控制、网络通讯等技术结合使用来更有效的提高工业生产及制造的效率和自动化水平,在世界范围内被深入地研究,并获得了广泛应用。本文基于电解加工对刀间隙的控制需... 详细信息

机器视觉技术具有非接触、自动化、客观性、高精度等优点,并可与自动控制、网络通讯等技术结合使用来更有效的提高工业生产及制造的效率和自动化水平,在世界范围内被深入地研究,并获得了广泛应用。本文基于电解加工对刀间隙的控制需求,将机器视觉技术用于电解加工对刀间隙的检测,构建了基于机器视觉的电解加工对刀间隙检测系统。在研究了机器视觉系统的组成及其硬件设备的性能参数和选择方法的基础上,根据课题的需要,设计并搭建了电解间隙图像采集硬件系统,通过设置背景,调整光源和摄像头,可以应用该硬件系统采集到理想的试验图像。在分析间隙图像和相关图像处理算法的基础上,选择了合适的图像处理方法,编写了间隙距离检测函数,实现了图像中间隙像素距离的检测。针对机器视觉系统的非线性畸变,对图像进行了矫正,明显的改善了图像的畸变程度。通过系统标定,把检测到的间隙像素尺寸简单有效转换成为以毫米为单位的实际尺寸。基于VC++6.0环境,开发了电解间隙检测的软件系统,实现了所使用的算法和功能。为检验所搭建系统的性能和效果,分别对数控电解车削加工时使用线状阴极加工回转件和数控多轴电解加工时用球头阴极加工曲面的对刀间隙进行了检测试验,结果数据表明,检测结果与实际尺寸基本一致,达到了预期目标。

关键词：机器视觉电解加工图像处理间隙检测

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一种新型的电火花加工间隙伺服检测方法

现代制造工程 2006年第5期 92-94页

作者：迟关心狄士春况火根哈尔滨工业大学哈尔滨150001

电火花加工的间隙平均电压是伺服控制的重要依据,是保证电火花加工稳定、高效的关键。在分析传统的间隙检测方法的基础上,提出了一种新型的间隙检测方法———间隙脉宽电压数字平均法。并且应用该方法实现了稳定的伺服控制,提高了加工... 详细信息

电火花加工的间隙平均电压是伺服控制的重要依据,是保证电火花加工稳定、高效的关键。在分析传统的间隙检测方法的基础上,提出了一种新型的间隙检测方法———间隙脉宽电压数字平均法。并且应用该方法实现了稳定的伺服控制,提高了加工效率。

关键词：电火花加工间隙检测伺服控制脉宽电压数字平均