Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка программного комплекса для оптимизации технологии плазмохимического травления с использованием многопроцессорных вычислительных систем.

Сведения об участнике
ФИО
Смирнов Александр Валерьевич
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Информационные технологии и вычислительные системы
Раздел области наук
Информационные технологии
Тема
Разработка программного комплекса для оптимизации технологии плазмохимического травления с использованием многопроцессорных вычислительных систем.
Резюме
Данное программное обеспечение позволит сократить число дорогостоящих экспериментов, что позволит в разы снизить затраты на технологическую подготовку новых изделий, где используются процессы плазмохимического травления.
Учебным заведениям программное обеспечение будет полезно для ознакомления студентов с методами получения микроструктур с помощью плазмохимического травления.
Ключевые слова
МЭМС ТЕХНОЛОГИЯ, BOSH –ПРОЦЕСС, ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОЕ ТРАВЛЕНИЕ, МОДЕЛИРОВАНИЕ
Цели и задачи
Целью работы являлась разработка метода моделирования травления наноразмерных высокоаспектных канавок в кремнии в циклическом двухстадийном процессе (травление/пассивация) в плазме SF6/C4F8 с учётом влияния температуры подложки и эффекта заряда маски.
Введение

Микросистемная техника(МСТ)  – стремительно развивающаяся область приборостроения. Приборы МСТ, такие как гироскопы, акселерометры, датчики давления, СВЧ переключатели характеризуются малыми массогабаритными параметрами и низкой стоимостью. Критическая технология при производстве элементов МСТ – плазмохимическое глубинное травление(ПХТ) кремния. Именно эта технология определяет полученные геометрические размеры и точность изготовления микроприборов. Технология глубинного ПХТ позволяет получить элементы шириной порядка десятки микрон при глубине травления 100 мкм с точностью ± 0.1 микрон и наклоном стенок 90 º ± 0.1º. Эта технология достаточно сложна, так как  на профиль травления влияют большое количество параметров.

Методы и материалы

На первом этапе пользователю будет необходимо разработать или загрузить готовую топологию маски. Для этого предназначен модуль геометрического моделирования. При разработке модуля геометрического моделирования предлагаются использовать свободно распространённую библиотеку для геометрического моделирования Open Cascade. Генерация частиц таких как ионы и радикалы, и определение места их столкновения с поверхностью материала происходит в модуле генерации частиц. Частицы генерируются  по заданными пользователем параметрами (закону распределения, по углу вылета, по энергии и частоте появления), отслеживание движения частиц  от момента вылета до момента столкновения с поверхностью происходит с использованием алгоритма “k-d tree” поиска. Для увеличения скорости расчета предполагается использование графических ускорителей поддерживающих технологию CUDA.Модуль реакции на поверхностиреализует однослойную модель прилипания  Ленгмюра. На выходе модуля  получаются скорость травления в каждой точке поверхности. Модуль расчета эволюции поверхности отслеживает изменение профиля травления во времени и преобразует профиль в трехмерную модель. Модуль расчета электростатики  для расчета величины  заряда маски при условии использовании маски из диэлектрического материала. Модуль визуализации и измерения используется  для вывода трехмерной модели образца после моделирования. Вывода 2D профиля травления. Контролировать изменение критических размеров после моделирования.

 

Описание и обсуждение результатов

Проект разрабатывается на кафедре «Нано− и микроэлектроника» ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет» и на ФГУП ФНПЦ «ПО «СТАРТ» им. М.В. ПРОЦЕНКО»,  для программирования будет использован обычный персональный компьютер с установленной на него программой Visual Studio C++.  Для подтверждения  результата моделирования, будет проведено сравнение с экспериментальными данными, профиль травления будет получен на установке плазмохимического травления SI-500 на базе ФГУП ФНПЦ «ПО «СТАРТ» им. М.В. ПРОЦЕНКО». 

По сравнению с аналогичными ПО данный комплекс обладает рядом преимуществ:

  • конечный профиль травления представлен в режиме трехмерной модели;
  • скорость обработки данных существенно возрастает за счет использования многопроцессорной системы и графических ускорителей технологии CUDA;
  • учет дополнительных параметров влияющих на эволюцию профиля;
  • низкая цена.

к недостаткам можно отнести наличие мощного персонального компьютера, для оптимальной работы.

Основной отраслью, в которой могут быть использованы результаты работы над проектом, является полупроводниковая промышленность. Любое производство, где используется технология плазмохимического травления будет заинтересовано в приобретении данного ПО. С целью сократить огромные временные и финансовые затраты на проведения экспериментов.  

 

Используемые источники
Лучинин В.В., Мальцев П.П. Нано – и микросистемная техника № 1. М.: Новые технологии, 2012.
Распопов В.Я. Микромеханические приборы. Тула: ИПП Гриф и К, 2015
Григорьев Ю.Н., Горобчук А.Г. Эффекты неизотермичности в плазмохимиче-ском реакторе травления // Микроэлектроника. -1998. -Т.27. -№4

Information about the project
Surname Name
Smirnov Alexandr
Project title
Development of software for the optimization of the technology of plasma-chemical etching using a multiprocessor computer systems .
Summary of the project
Development of a method of etching high aspect modeling nanoscale grooves in silicon in a cyclic two-stage process (etching / passivation ) in SF6 / C4F8 plasma , taking into account the influence of the substrate temperature and the mask -charge effect.
Keywords
MEMS Technology , the BOSCH -processes , plasma etching , SIMULATION