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电容薄膜真空规是一种真空度的传感器,在刻蚀、离子注入等半导体工艺设备中应用广泛。目前这种传感器还主要依赖于国外厂商的产品。本文基于国家科技重大专项课题“刻蚀工艺真空规研发及中试”,围绕着电容薄膜真空规的检测技术方面,分别对电容薄膜真空规的传感器物理结构、检测电路、软件补偿算法等方面进行了相关研究就分析,并设计完成了检测电路以及智能补偿算法,本文的主要研究内容如下: 1.对电容薄膜真空规的物理结构进行了研究和分析,首先分析了电容薄膜真空规的基本原理,计算了可变电容的电容值变化范围;接着推导了电容薄膜真空规气压-电容变化曲线的解析式,其结果表明电容薄膜真空规的气压-电容曲线(P-C曲线)是一条上翘的非线性曲线;随后,采用数值仿真的方法研究了薄膜真空规的物理结构对P-C曲线的影响,同时分析了物理结构对真空规的测量范围、灵敏度、线性度等性能参数的影响;最后对真空规的温度影响作了分析和计算;这一部分的研究和分析是后续电路和算法研究的基础,并对真空规的物理传感器部分的设计有一定指导意义; 2.对真空规的检测电路进行了研究和设计;首先介绍了本课题设计的真空规的双电容结构,这种结构的优点是能够对温漂起到补偿作用;然后基于双电容结构,提出了二极管桥电路的电容检测电路方案,该电路方案不仅可以检测差分电容值,还能对真空规的非线性进行一定的补偿;之后根据电路方案的模块划分,对各模块的电路进行了分析和设计;最后完成了电路的PCB设计、测试样板的装配,并对电路进行了测试;测试结果表明该电路电容检测精度和稳定性都满足课题指标要求,检测电路是电容薄膜真空规的关键组成部分,这部分的研究为后续的工程实现打下了基础; 3.研究了电容薄膜真空规的软件补偿算法;首先分析了软件补偿算法对真空规进行非线性和温度漂移补偿的基本原理。然后对薄膜真空规的电容建立了简单模型,得到了仿真所需的数据;在此基础上建立了人工神经网络模型和支持向量回归机的补偿模型,采用python编程语言实现了算法模型,并对模型进行调参和测试;测试结果表明这两种模型在仿真数据上的表现较好,其中效果最好的是高斯径向基核的支持向量回归机模型;最后,采用了传统的拟合和插值的算法进行实验,对实验算法的性能做了对比,分析了各个算法的优劣和适用性;这为电容薄膜真空规的非线性和温度的补偿提供了新方法,为后续的智能检测的软件实现提供了理论基础。