摘要：竖直式喷淋头布气系统在半导体工艺腔室类设备中广为采用,其布气均匀性是决定半导体工艺均匀性的关键因素之一。以布气均匀性为驱动,对竖直式喷淋头布气系统进行优化设计。在优化策略设计中为解决传统参数优化方法优化喷淋头多孔板面时需要预先确定拓扑结构、人为缩小参数空间造成系统分辨率低的问题,提出描述喷淋头多孔板面等效阻抗模型,将喷淋头板面小孔结构和布局的优化问题转换为喷淋头板面对气体流动的阻抗特性优化问题,进而建立了高分辨率的喷淋头板面阻抗分布优化模型。优化的喷淋头板面阻抗分布使得喷淋头的布气不均匀性（在N2质量流量1.041 7×10^–4 kg/s、腔室压力266Pa典型工艺条件下）由0.36%降低至0.03%。采用CFD数值试验对优化的竖直式喷淋头布气系统在入口气体质量流量6.250 0×10^–5-1.666 7×10^–4 kg/s、腔室压力133-665 Pa的工艺范围内进行测试,结果表明：优化的喷淋头系统布气效果均优于对照的喷淋头系统,其布气不均匀性均好于0.35%。针对喷淋头板面小孔布局及结构,列举3种拓扑调整方案,并根据阻抗优化结果给出对应的优化的几何配置实例。

摘要：胶接装配具有结构简单、质量小、尺寸小、工艺性好等优点,但脱胶破坏等界面失效形式的出现对胶接结构的使用提出了挑战。内聚力模型可以有效表征粘接界面的损伤失效过程,其参数的准确获取对粘接结构的可靠性分析和设计具有重要意义。文中提出了一种基于数字图像相关技术、有限元模拟计算和智能优化算法相结合的内聚力模型参数反演识别方法。首先,采用数字图像相关技术获取双悬臂梁试件在拉伸断裂过程中的粘接区域位移场;其次,基于双线性内聚力模型,建立双悬臂梁试件拉伸断裂的有限元模型,并仿真获得双悬臂梁试件粘接界面开裂过程的位移场信息;最后,采用人工鱼群优化算法迭代试算双线性内聚力模型参数,直至有限元仿真的位移场与数字图像相关技术获取的位移场之间的误差最小。

摘要：为解决满足高强度与轻量化要求的复杂框架类设备支架仿真模型不够精确的难题,通过在有限元分析设计的基础上,利用静力加载试验方法找出结构强度的薄弱环节,再建立结构力学模型进行失效机理分析,提出改进方案.静力试验结果表明:新的设备支架未发生明显塑性变形,局部设计改进有效,满足了航空极限过载要求;仿真、试验与理论模型相结合的设计方法可实现以较少材料增量的方式提高产品强度,为框架类支架设计改进提供有效的方案.

摘要：针对选区激光熔化工艺中残余应力造成的变形缺陷问题,介绍了一种基于有限元仿真的选区激光熔化工艺的结构变形补偿设计优化方法.以螺旋桨结构成型为例,首先建立了宏观尺度上基于有限元方法的热-力耦合仿真模型,然后分析了成型零件中的残余应力与变形分布规律,并提出了利用变形场反馈调整零件设计的几何结构的方法,通过多次反馈迭代,实现了成型后零件变形几何与期望几何之间的形状误差逐步减小.数值试验结果表明:经过变形场反馈调整4次,成型后的螺旋桨结构相较于期望几何结构的最大形状误差下降了94%;同时也发现,设计迭代过程中,零件成型后的残余应力与实际变形基本不变.

摘要：传统Monte Carlo方法在模拟系统微观行为时较少考虑系统大尺度上的宏观状态,因而需要通过大量样本的抽样模拟,才能使模拟结果与系统宏观状态自洽,这使其在大空间、多元素的系统模拟方面计算代价令人难以接受。该文提出了一种宏观自洽的Monte Carlo方法。该方法首先在大尺度上通过宏观分析方法快速廉价地模拟系统宏观时空演变过程,得到各时刻、各空间位置系统元素的宏观统计信息及随机分布参数;然后在微观模拟时综合此时刻当地宏观信息,进而在保证一定模拟精度和信息量的前提下降低了微观模拟的复杂度。利用该Monte Carlo方法针对等离子辅助化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition,PECVD)清洗刻蚀工艺,模拟了氟活性原子通过2种台阶形结构倒置的喷淋头小孔的微观过程,分别得到了其壁面吸收率及出口存活率。研究结果定性判定大圆向上的台阶形小孔设计有利于氟活性原子通过。

摘要：当前,装配环节对精密机电产品装配精度和性能稳定性的保障作用正日益凸显。针对现有的以几何量控制为主的装配理论与方法,不能保障精密产品的装配精度及其性能稳定性的问题,提出均匀性装配的概念,指出均匀性装配是连接结构应力对称均匀分布的各种装配方法、工艺和装备技术的总称,详细阐述了均匀性装配的内涵体系、主要特征、连接结构类型和关键技术等,并从面向均匀性装配的精密机电产品设计、面向均匀性装配的工艺规划与设计、面向均匀性装配的测量与检测、面向均匀性装配的工艺装备、面向均匀性装配的辅助装调,以及面向均匀性装配的补偿策略等六个方面,详细论述了均匀性装配的主要研究方向。最后,总结了均匀性装配对精密机电产品装配支撑作用和意义。

摘要：提高精度是机械制造学科永恒的追求目标之一,随着精密机电产品不断追求更高精度,装配精度分析的精确性要求也在不断提高,在此背景下,提出综合考虑表面形貌与受力变形的装配精度分析方法。首先,以非理想表面模型为基础,通过小位移旋量模型以及基函数线性叠加方法分别对定位/定向误差、形状误差进行建模;并基于共轭梯度-快速傅里叶变换算法,建立不同类型非理想配合表面的接触变形计算方法;然后,以改进多面体模型进行装配偏差累积计算,实现了综合考虑表面形貌与受力变形的装配精度分析;最后,通过实例,对比分析了是否采用非理想表面模型以及是否考虑受力变形条件下装配精度分析的结果差异。数值研究结果表明,所提方法能够提高装配精度分析的准确性,从而为精密机械产品精度设计提供更为准确的指导。

摘要：等离子辅助化学气相沉积(PECVD)腔室的气流分布、温度分布是影响薄膜沉积工艺均匀性以及沉积速率的重要原因之一。本文对PECVD腔室气流建立连续流体和传热模型,研究了腔室内流场和温度分布特性;讨论了四种不同稳流室结构的PECVD腔室,在加热盘恒温400℃、质量流量5000 sccm、抽气口压力133 Pa的工艺条件下12英寸晶圆片附近上方流速、压力、温度分布情况;选择了其中一种稳流室结构作了多种质量流量(20～5000 sccm)入口条件下的流场分析。仿真研究发现:在抽气口位置偏置的情况下,四种不同稳流室结构的腔室内热流场并未出现明显偏置,这表明抽气口偏置对工艺均匀性没有明显影响。加热盘附近上方2 mm处温度场大面均匀、稳定,且随入口质量流量变化波动很小,表现出良好的稳定性;气压分布呈现中心高边缘低的抛物线特征,流速呈现中心低边缘高的线性特征,且晶圆片附近以及喷淋头(Showerhead)入口压力和流速均随着入口质量流量的增加而升高。研究结果对PECVD腔室结构设计及工艺控制具有重要意义。

摘要：反应腔室晶片表面温度分布是影响薄膜沉积均匀性的重要因素。本文以载有晶片的典型化学气相沉积反应腔室为研究对象,考虑了晶片与加热盘之间的微小间隙导致的低压下流固接触面的温度跳跃现象,建立了腔室温度仿真模型。通过模型和实验研究了腔室气压和气体流量对晶片表面温度分布的影响,并研究了温度分布轮廓的调节方法及传热结构设计。研究结果表明,晶圆表面平均温度随气压的增加而增加,随气体流量的增加而降低,晶片从中心到边缘温度分布轮廓存在下降的趋势。通过在加热盘和晶片之间加入阻抗介质,可以有效调节晶片表面温度分布轮廓。本文最后通过仿真手段,得到了能使晶片表面温度均匀分布的阻抗介质表面形状。本文的研究结果对指导腔室结构设计和工艺控制具有重要意义。

摘要：容性耦合等离子体射频放电广泛应用于IC制造中的薄膜沉积、刻蚀工艺中,等离子体中的电子密度和平均电子温度直接影响离化及激发反应速率,其在放电腔室中径向分布的均匀性严重影响刻蚀和薄膜沉积的均匀性。以某12寸腔体为研究对象,采用Comsol软件仿真研究了功率电极电压、腔室气压和极板间距对等离子体的电子密度和平均电子温度的影响规律。仿真研究发现:在研究的气压、电压、极板间距范围内,电子密度和平均电子温度随电压的增加而增加,其均匀性随电压的增加而变差;电子密度随气压的增加而增加,平均电子温度随气压的增加而降低,电子密度的均匀性随气压的增加而改善,电子温度的均匀性随气压的增加先变差再变好;电子密度随极板间距的增加而增加,平均电子温度随极板的增加而降低,电子密度和平均电子温度的均匀性随极板间距的增加而变好。研究结果对指导等离子体参与的IC工艺腔室结构设计及工艺控制具有重要意义。