等離子體刻蝕的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、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、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SiO2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

2、、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

3、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?；陧憫?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

4、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)系單目標(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