Υπολογιστική ανάλυση του ρόλου των παρεμποδιστών εγχάραξης στην τραχύτητα επιφανειών που εγχαράσσονται με πλάσμα

Διπλωματική Εργασία uoadl:2779468 70 Αναγνώσεις

Μονάδα:
Κατεύθυνση Τεχνολογίας Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων
Πληροφορική
Ημερομηνία κατάθεσης:
2018-08-07
Έτος εκπόνησης:
2018
Συγγραφέας:
Σκούρτη Βασιλική
Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Γεώργιος Κόκκορης, Συνεργαζόμενος Ερευνητής, Ινστιτούτο Νανοεπιστήμης & Νανοτεχνολογίας, ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος
Πρωτότυπος Τίτλος:
Υπολογιστική ανάλυση του ρόλου των παρεμποδιστών εγχάραξης στην τραχύτητα επιφανειών που εγχαράσσονται με πλάσμα
Γλώσσες εργασίας:
Αγγλικά
Ελληνικά
Μεταφρασμένος τίτλος:
Υπολογιστική ανάλυση του ρόλου των παρεμποδιστών εγχάραξης στην τραχύτητα επιφανειών που εγχαράσσονται με πλάσμα
Περίληψη:
Η εγχάραξη με πλάσμα αποτελεί μία από τις κύριες διεργασίες κατασκευής μικρο- και νανοδιατάξεων και τροποποίησης (αρχικά επίπεδων) επιφανειών. Οι μηχανισμοί εγχάραξης είναι η καθαρά χημική εγχάραξη, η ιονοβολή και η υποβοηθούμενη από ιόντα εγχάραξη. Κατά την εγχάραξη με πλάσμα, αναπόφευκτα δημιουργείται τραχύτητα στις πλευρικές επιφάνειες γραμμών ή οπών κατά τη μεταφορά σχήματος αλλά και στις αρχικά επίπεδες επιφάνειες. Ο λόγος της δημιουργίας τραχύτητας σε επιφάνεια είναι η αδυναμία ομοιόμορφης εγχάραξης σε κάθε σημείο της. Η τραχύτητα με την σειρά της, διαμορφώνει τις ιδιότητες της επιφάνειας και καθορίζει τη λειτουργία των διατάξεων: Για παράδειγμα, η τραχύτητα αρχικά επίπεδων επιφανειών επηρεάζει τις ιδιότητες διαβροχής τους και η πλευρική τραχύτητα γραμμών ή οπών επηρεάζει τη λειτουργία των σχετικών διατάξεων (π.χ. τρανζίστορ).
Η παρούσα εργασία εστιάζει στην τραχύτητα που δημιουργείται κατά την εγχάραξη με πλάσμα αρχικά επίπεδων επιφανειών. Ένας από τους μηχανισμούς δημιουργίας και εξέλιξης τραχύτητας που έχουν προταθεί στη βιβλιογραφία είναι η συμμετοχή στην εγχάραξη των λεγόμενων παρεμποδιστών εγχάραξης. Οι παρεμποδιστές είναι συστατικά που αποτίθενται στην επιφάνεια, λειτουργούν ως τοπικές μάσκες και δεν επιτρέπουν την ομοιόμορφη εγχάραξη της επιφάνειας. Ο στόχος της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη της επίδρασης των παρεμποδιστών εγχάραξης στην τραχύτητα που αναπτύσσεται κατά την εγχάραξη με πλάσμα. Για την επίτευξη του στόχου χρησιμοποιείται υπολογιστικό πλαίσιο Monte Carlo για την προσομοίωση της εξέλιξης της μορφολογίας εγχαρασσόμενων επιφανειών και υλοποείται μαθηματικός χαρακτηρισμός των (μορφολογιών των) επιφανειών με στατιστικά μεγέθη όπως η root mean square (rms) τραχύτητα, το μήκος συσχέτισης και η φασματκή πυκνότητα ισχύος.
Εξετάζονται δύο πηγές παρεμποδιστών εγχάραξης: Αυτοί του προέρχονται από τον κύριο όγκο του αντιδραστήρα και αυτοί που παράγονται τοπικά στην εγχαρασσόμενη επιφάνεια και επαναποτίθενται σε αυτήν (προϊόντα εγχάραξης). Γίνεται μελέτη τόσο περιπτώσεων ταυτόχρονης διαδικασίας εγχάραξης – απόθεσης όσο και περιπτώσεων σειριακής επαναλαμβανόμενης εγχάραξης και απόθεσης. Διερευνάται η επίδραση του συντελεστή προσκόλλησης και της επιλέκτικότητας εγχάραξης των παρεμποδιστών.
Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης φανερώνουν ότι μόνο όταν οι παρεμποδιστές προέρχονται από τον κύριο όγκο του αντιδραστήρα υπάρχει περιοδικότητα στην εγχαρασσόμενη επιφάνεια. Η άυξηση του συντελεστή προσκόλλησης των παρεμποδιστών οδηγεί σε μείωση της rms τραχύτητας όταν οι παρεμποδιστές προέρχονται από την επιφάνεια και αύξηση της rms τραχύτητας όταν οι παρεμποδιστές προέρχονται από τον κύριο όγκο του αντιδραστήρα. Η σειριακή επαναλαμβανόμενη διαδικασία εγχάξης απόθεσης δεν οδηγεί στα ίδια αποτελέσματα με την ταυτόχρονη εγχάραξη – απόθεση. Όσο το πλήθος εναλλαγών εγχάραξης – απόθεσης αυξάνει (η συχνότητα αυξάνει), οι τιμές των στατιστικών μεγεθών χαρακτηρισμού της επιφάνειας τείνουν σε αυτές της ταυτόχρονης εγχάραξης – απόθεσης, ωστόσο η rms τραχύτητα απαιτεί πολύ μεγαλύτερο πλήθος κύκλων γι αυτό. Τέλος, γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης με επιφάνειες που προκύπτουν από πειράματα εγχάραξης διαφορετικών υποστρωμάτων με πλάσμα διαφορετικών αερίων.
Κύρια θεματική κατηγορία:
Τεχνολογία – Πληροφορική
Λέξεις-κλειδιά:
εγχάραξη, τραχύτητα, πλάσμα, απόθεση, παρεμποδιστές, προσομοίωση, Monte Carlo
Ευρετήριο:
Ναι
Αρ. σελίδων ευρετηρίου:
11
Εικονογραφημένη:
Ναι
Αρ. βιβλιογραφικών αναφορών:
29
Αριθμός σελίδων:
157
Βασιλική Σκούρτη - διπλωματική εργασία.pdf (13 MB) Άνοιγμα σε νέο παράθυρο