MOCVD襯底承載盤高速旋轉振動補償預測技術.pdf

1、MOCVD（金屬有機化學氣相沉積）設備是寬禁帶GaN基半導體材料研究和生產(chǎn)的關鍵高端設備，其決定整個 LED產(chǎn)業(yè)外延和芯片水平。作為MOCVD設備中核心的部件之一的襯底承載系統(tǒng)由承載襯底外延片、進行金屬有機化學氣相沉積反應的托盤，以及驅動托盤旋轉的轉軸組成。但是由于襯底承載系統(tǒng)所處的環(huán)境中受到熱、流場、濃度場及其材料本構等耦合影響，容易發(fā)生振動或顫振，這使得生產(chǎn)的外延片容易發(fā)生沉積不勻的現(xiàn)象從而導致產(chǎn)品合格率下降。本論文以“MOCVD襯

2、底承載盤高速旋轉振動補償預測技術”為題，通過對控制系統(tǒng)進行預測補償，提高襯底承載盤運轉穩(wěn)定性，使外延片均勻生長提高產(chǎn)品合格率。論文主要研究包括襯底承載盤高速旋轉動力學建模、襯底承載盤高速旋轉振動影響因素提取、襯底承載盤高速旋轉振動補償預測建模，這對促進智能化制造的發(fā)展與應用，具有重要的價值和意義。
　　論文從分析襯底承載盤高速旋轉動力學過程入手，得到襯底承載盤高速旋轉振動影響因素，科學提取襯底承載盤高速旋轉振動影響因素、振動影響因

3、素權重評價方法和振動補償是研究的關鍵技術。論文的主要工作包括：
　　一、開展襯底承載盤高速旋轉動力學分析研究，指出影響襯底承載盤高速旋轉振動的因素非常復雜、多樣，必須對影響因素進行提取。討論襯底承載盤高速旋轉振動力學模型的有限元仿真及求解，得出承載盤高速旋轉振動與作用力、材料結構參數(shù)、反應腔體結構參數(shù)等因素之間的關系。若將所有的振動影響因素作為后續(xù)預測模型的輸入將會形成非常復雜的系統(tǒng)結構，所以必須對襯底承載盤高速旋轉振動的影響因素

4、進行提取。
　　二、采用PCA與灰色關聯(lián)分析法提取襯底承載盤高速旋轉振動的影響因素。利用PCA分析法降維的思想，將復雜的眾多因素轉化為少數(shù)幾個綜合因素，減少因素之間的相互影響，從而影響因素的提取更加簡化且客觀合理。以振動影響因素作為決策的方案集X，其相關屬性作為方案的屬性集C，由PCA分析法賦予的權重w作為各個屬性權重，將設備的成品率作為振動影響因素的評價指標(理想方案)，成品率的變化程度隨某影響因素的變化越明顯，則該因素越有影響

5、性。利用灰色關聯(lián)分析方法計算影響因素的加權灰色關聯(lián)度 r，當 r越大即意味著該方案與理想方案關聯(lián)程度越大，即該因素影響性越大。
　　三、提出襯底承載盤高速旋轉振動補償預測PTS-FNN建模方法，結合聚類分析與模糊神經(jīng)網(wǎng)絡建模方法的優(yōu)點。該方法由可能性 c均值聚類算法 PCM、Takagi-Sugeno(T-S)型模糊神經(jīng)網(wǎng)絡建模方法有效結合，TS-FNN模型是一種具有學習能力強、逼近非線性函數(shù)映射能力好的建模方法。TS-FNN前件