本文關(guān)鍵詞：等離子體刻蝕的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

  更多相關(guān)文章： 等離子體刻蝕 代理模型 優(yōu)化設(shè)計(jì) 刻蝕速率 橫向刻蝕 元胞法

【摘要】：在芯片制備工藝過程中,應(yīng)用等離子體刻蝕技術(shù)形成需求的形貌是其中最為重要的一個(gè)過程之一。為了克服單靠實(shí)驗(yàn)手段獲取經(jīng)驗(yàn)的耗時(shí)長(zhǎng)、費(fèi)用高、對(duì)實(shí)驗(yàn)人員的經(jīng)驗(yàn)依賴強(qiáng)等缺點(diǎn),應(yīng)用數(shù)值方法模擬等離子體刻蝕過程是很有必要的,而且為了減少單純的試測(cè)方式帶來的盲目性,在基于數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上,對(duì)等離子體刻蝕形貌的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)具有一定的實(shí)用意義。本文通過應(yīng)用CFD軟件對(duì)混合氣體C4F8/AR刻蝕Si02過程進(jìn)行數(shù)值模擬,研究了宏觀腔室中工藝參數(shù)射頻功率、腔室氣壓、氣體比例、極板電壓和微觀器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)光刻膠厚度、光刻膠角度、槽口寬度對(duì)刻蝕結(jié)果評(píng)價(jià)指標(biāo)刻蝕速率和橫向刻蝕寬度的靈敏度。研究發(fā)現(xiàn),各個(gè)參數(shù)對(duì)刻蝕速率的影響是符合等離子體刻蝕技術(shù)的物理化學(xué)機(jī)理的,而且每一個(gè)參數(shù)對(duì)刻蝕速率和橫向刻蝕寬度的影響趨勢(shì)是不一樣的,甚至截然相反。本文選取了對(duì)刻蝕速率和橫向刻蝕寬度均有一定敏感性的宏微觀參數(shù)極板電壓、腔室氣壓、光刻膠角度和槽口寬度作為關(guān)鍵的設(shè)計(jì)變量,對(duì)二者進(jìn)行微觀尺度和宏微觀跨尺度的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過應(yīng)用全因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和最優(yōu)拉丁超立方試驗(yàn)方法選取樣本點(diǎn),建立近似模型,并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先,對(duì)刻蝕速率和橫向刻蝕寬度分別做單目標(biāo)優(yōu)化。基于響應(yīng)面方法,徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和Kriging模型,構(gòu)造了不同的代理模型,并針對(duì)性的采用遺傳算法、粒子群算法等對(duì)其構(gòu)造了優(yōu)化設(shè)計(jì)流程,加以優(yōu)化求解。在刻蝕速率的微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方面,將遺傳算法應(yīng)用于基于響應(yīng)面方法構(gòu)造的模型上,這種求解方法是高效的；在橫向刻蝕寬度的宏微觀跨尺度優(yōu)化方面,將粒子群算法應(yīng)用于Kriging模型上,這種求解方法是可靠的。其次,考慮到刻蝕工藝不單關(guān)心單目標(biāo),刻蝕速率和刻蝕剖面質(zhì)量都是非常重要的。因此,以刻蝕速率和橫向刻蝕寬度為目標(biāo)函數(shù),以微觀器件結(jié)構(gòu)參數(shù)為設(shè)計(jì)變量開展了針對(duì)上述兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究,求解發(fā)現(xiàn),徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)造的存檔微遺傳算法(AMGA)和第二代非劣排序遺傳算法(NSGA-II)是較優(yōu)的；并將上述多目標(biāo)優(yōu)化模型及求解算法拓展到宏微觀兩個(gè)尺度的優(yōu)化研究工作中,求解發(fā)現(xiàn),Kriging模型構(gòu)造的第二代非劣排序遺傳算法(NSGA-II)是較優(yōu)的。研究改善了刻蝕工藝參數(shù)及微結(jié)構(gòu)的參數(shù)。最后,基于元胞算法,初步發(fā)展了三維的等離子體刻蝕的剖面演化的數(shù)值模擬,并對(duì)槽內(nèi)電場(chǎng)、離子軌跡以及離子與被刻蝕表面的相互作用等內(nèi)容進(jìn)行了模擬仿真,結(jié)果可用于對(duì)器件表面形貌及粗糙度進(jìn)行評(píng)價(jià)。
【關(guān)鍵詞】：等離子體刻蝕 代理模型 優(yōu)化設(shè)計(jì) 刻蝕速率 橫向刻蝕 元胞法
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN305.7
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-22
• 1.1 研究意義和背景11-12
• 1.2 等離子體刻蝕概述12-17
• 1.2.1 等離子體刻蝕步驟13-14
• 1.2.2 基于CFD的等離子體刻蝕模擬模型14-16
• 1.2.3 微觀刻蝕結(jié)果分析16-17
• 1.3 刻蝕結(jié)果評(píng)價(jià)指標(biāo)及其影響因素17-19
• 1.4 等離子體刻蝕過程及其優(yōu)化概述19-20
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容和工作20-22
• 2 基于代理模型的優(yōu)化理論22-30
• 2.1 常用代理模型理論22-24
• 2.1.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型22-23
• 2.1.2 響應(yīng)面模型23-24
• 2.1.3 Kriging代理模型24
• 2.2 常用取樣方法24-27
• 2.2.1 全因子設(shè)計(jì)方法25
• 2.2.2 交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法25-26
• 2.2.3 拉丁超立方和最優(yōu)拉丁超立方設(shè)計(jì)方法26-27
• 2.3 多目標(biāo)優(yōu)化方法理論概述27-30
• 2.3.1 多目標(biāo)粒子群算法28
• 2.3.2 多目標(biāo)禁忌搜索算法28-29
• 2.3.3 多目標(biāo)遺傳算法29-30
• 3 等離子體刻蝕單目標(biāo)優(yōu)化研究30-41
• 3.1 微觀參數(shù)單目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)30-35
• 3.1.1 微觀參數(shù)分析30-32
• 3.1.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)過程32-34
• 3.1.3 刻蝕指標(biāo)的優(yōu)化結(jié)果分析34-35
• 3.2 宏微觀參數(shù)跨尺度單目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)35-39
• 3.2.1 參數(shù)靈敏度分析35-36
• 3.2.2 優(yōu)化過程36-39
• 3.2.3 刻蝕指標(biāo)的優(yōu)化結(jié)果分析39
• 3.3 本章小結(jié)39-41
• 4 等離子體刻蝕多目標(biāo)優(yōu)化研究41-56
• 4.1 微觀參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)42-46
• 4.1.1 優(yōu)化問題定義43
• 4.1.2 優(yōu)化過程介紹43-44
• 4.1.3 優(yōu)化結(jié)果分析及驗(yàn)證44-46
• 4.2 宏微觀參數(shù)跨尺度多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)46-54
• 4.2.1 參數(shù)靈敏度分析46-48
• 4.2.2 優(yōu)化模型和優(yōu)化過程48-49
• 4.2.3 優(yōu)化結(jié)果分析49-54
• 4.3 對(duì)比分析54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 5 基于元胞法的刻蝕剖面演化三維模擬56-70
• 5.1 三維元胞代表體元的定義56-57
• 5.2 入射粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡57-59
• 5.3 刻蝕表面形貌的擬合59-63
• 5.3.1 最小二乘多項(xiàng)式的擬合59-60
• 5.3.2 坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)方式60-63
• 5.4 粒子與表面的相互作用63-66
• 5.4.1 曲面直線交點(diǎn)計(jì)算63-64
• 5.4.2 曲面上某點(diǎn)法線方向矢量計(jì)算64-65
• 5.4.3 基于法向量的反射向量計(jì)算65-66
• 5.5 三維模擬刻蝕剖面演化算例66-68
• 5.5.1 刻蝕形貌可視化模型介紹66-67
• 5.5.2 算例展示67-68
• 5.6 本章小結(jié)68-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況76-77
• 致謝77-78

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：955106