面向IC等微纳器件的扫描超声显微成像系统
发表时间:2018-03-27 11:25:44
一、成果简介
超声显微系统是采用高频率超声信号来对微纳器件进行高分辨率成像检测，主要由GHz信号高速采集卡、亚微米级精密扫描机构、百兆级带宽的相控阵超声发射接收器和高速图像处理板卡及高频探头等组成。本项目实现了微纳器件的高效率、高精度三维成像和检测：包括快速扫描模式、自回归反卷积、多层同时扫描、智能识别等关键技术。
获取薄层材料对聚焦声场不同位置的回波信号,利用二维时空变换方法产生多频率、多角度反射系数谱，建立多层反射系数谱定征理论,通过多参数拟合残差控制方法控制材料特性参数的拟合求解精度，从而实现对薄层材料厚度、密度、声速、声衰减和杨氏模量的无损精确测量。
主要创新点：
1、实现了基于自回归反卷积的多层扫描同时成像技术，并结合多层多参数测量原理成功实现了IC等微纳结构的三维成像。
2、提出视觉注意力模型和局域模板特征匹配算法，实现了三维微缺陷的自动识别。
3、提出了针对超薄多层结构的T-H矩阵超声反射谱求解理论，去除随频率增长的指数项因子，兼顾了模型的简洁性与求解的稳定性。
4、建立了多层反射系数谱递归模型，探究了时-空域与频-角度域之间的变换关系，提出了利用二维谱拟合同时测量多参数的新方法。
性能描述：
测量范围： 300 × 300 mm
测量层数：≥70层
同时测量参数：5
横向分辨率：2.5 μm
纵向分辨率：5.0 μm
穿透深度：10 mm
扫描效率：提高近30%
三维成像效率：提高50%
缺陷识别精度：99%
重要论文及获奖
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8. Zhu W, Zhu Z, Shi Y, et al. Design, modeling, analysis and testing of a novel piezo-actuated XY compliant mechanism for large workspace nano-positioning[J]. SMART MATERIALS AND STRUCTURES. 2016, 25(11503311).