本文關鍵詞：等離子體刻蝕的多目標優(yōu)化設計研究

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

【摘要】：在芯片制備工藝過程中,應用等離子體刻蝕技術形成需求的形貌是其中最為重要的一個過程之一。為了克服單靠實驗手段獲取經(jīng)驗的耗時長、費用高、對實驗人員的經(jīng)驗依賴強等缺點,應用數(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方式帶來的盲目性,在基于數(shù)值模擬的基礎上,對等離子體刻蝕形貌的評價指標進行優(yōu)化設計具有一定的實用意義。本文通過應用CFD軟件對混合氣體C4F8/AR刻蝕Si02過程進行數(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構參數(shù)光刻膠厚度、光刻膠角度、槽口寬度對刻蝕結果評價指標刻蝕速率和橫向刻蝕寬度的靈敏度。研究發(fā)現(xiàn),各個參數(shù)對刻蝕速率的影響是符合等離子體刻蝕技術的物理化學機理的,而且每一個參數(shù)對刻蝕速率和橫向刻蝕寬度的影響趨勢是不一樣的,甚至截然相反。本文選取了對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鍵的設計變量,對二者進行微觀尺度和宏微觀跨尺度的多目標優(yōu)化設計。通過應用全因子試驗設計方法和最優(yōu)拉丁超立方試驗方法選取樣本點,建立近似模型,并進行優(yōu)化設計。首先,對刻蝕速率和橫向刻蝕寬度分別做單目標優(yōu)化�；陧憫娣椒�,徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡模型和Kriging模型,構造了不同的代理模型,并針對性的采用遺傳算法、粒子群算法等對其構造了優(yōu)化設計流程,加以優(yōu)化求解。在刻蝕速率的微觀結構參數(shù)的優(yōu)化設計方面,將遺傳算法應用于基于響應面方法構造的模型上,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心單目標,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函數(shù),以微觀器件結構參數(shù)為設計變量開展了針對上述兩個目標函數(shù)的多目標優(yōu)化設計研究,求解發(fā)現(xiàn),徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡模型構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；并將上述多目標優(yōu)化模型及求解算法拓展到宏微觀兩個尺度的優(yōu)化研究工作中,求解發(fā)現(xiàn),Kriging模型構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)及微結構的參數(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,并對槽內(nèi)電場、離子軌跡以及離子與被刻蝕表面的相互作用等內(nèi)容進行了模擬仿真,結果可用于對器件表面形貌及粗糙度進行評價。
【關鍵詞】：等離子體刻蝕 代理模型 優(yōu)化設計 刻蝕速率 橫向刻蝕 元胞法
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 微觀刻蝕結果分析16-17
• 1.3 刻蝕結果評價指標及其影響因素17-19
• 1.4 等離子體刻蝕過程及其優(yōu)化概述19-20
• 1.5 本文主要研究內(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)絡模型22-23
• 2.1.2 響應面模型23-24
• 2.1.3 Kriging代理模型24
• 2.2 常用取樣方法24-27
• 2.2.1 全因子設計方法25
• 2.2.2 交試驗設計方法25-26
• 2.2.3 拉丁超立方和最優(yōu)拉丁超立方設計方法26-27
• 2.3 多目標優(yōu)化方法理論概述27-30
• 2.3.1 多目標粒子群算法28
• 2.3.2 多目標禁忌搜索算法28-29
• 2.3.3 多目標遺傳算法29-30
• 3 等離子體刻蝕單目標優(yōu)化研究30-41
• 3.1 微觀參數(shù)單目標優(yōu)化設計30-35
• 3.1.1 微觀參數(shù)分析30-32
• 3.1.2 優(yōu)化設計過程32-34
• 3.1.3 刻蝕指標的優(yōu)化結果分析34-35
• 3.2 宏微觀參數(shù)跨尺度單目標優(yōu)化設計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 刻蝕指標的優(yōu)化結果分析39
• 3.3 本章小結39-41
• 4 等離子體刻蝕多目標優(yōu)化研究41-56
• 4.1 微觀參數(shù)多目標優(yōu)化設計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)化結果分析及驗證44-46
• 4.2 宏微觀參數(shù)跨尺度多目標優(yōu)化設計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)化結果分析49-54
• 4.3 對比分析54
• 4.4 本章小結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 入射粒子的運動軌跡57-59
• 5.3 刻蝕表面形貌的擬合59-63
• 5.3.1 最小二乘多項式的擬合59-60
• 5.3.2 坐標旋轉方式60-63
• 5.4 粒子與表面的相互作用63-66
• 5.4.1 曲面直線交點計算63-64
• 5.4.2 曲面上某點法線方向矢量計算64-65
• 5.4.3 基于法向量的反射向量計算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68-70
• 結論70-72
• 參考文獻72-76
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況76-77
• 致謝77-78

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 閻軍;楊明強;嚴培;;等離子硅刻蝕及其工藝參數(shù)的多尺度優(yōu)化[J];計算機輔助工程;2014年05期

2 楊定宇;蔣孟衡;;電感耦合等離子體源的研究進展[J];微細加工技術;2007年04期

3 戴忠玲;毛明;王友年;;等離子體刻蝕工藝的物理基礎[J];物理;2006年08期

4 劉仲陽,孫官清,張大忠,陳劍宣,鐘光武;電子回旋共振等離子體源的特性[J];核技術;2000年10期

5 王維彪,金長春,趙海峰,王永珍,殷秀華,范希武,梁靜秋,姚勁松;干法刻蝕和濕法刻蝕制備硅微尖的比較[J];發(fā)光學報;1998年03期

6 李曉明;;干法刻蝕技術的進展[J];半導體情報;1987年04期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王帥;雙頻容性耦合等離子體物理特性的混合模擬[D];大連理工大學;2008年

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本文編號：955106