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模拟与仿真
模拟与仿真

  1. MAPS

MAPS Multi-physics Analysis of Plasma Sources)是一款针对等离子体工艺腔室仿真的软件,它是由大连理工大学等离子体仿真及实验课题组(PSEG历经四年(2011.01-2014.12),在国家重大科技专项“等离子体工艺腔室的多场耦合仿真”的支持下研制而成的。MAPS软件使用C语言开发完成,支持Windows平台。

    MAPS程序针对等离子体刻蚀、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)及物理气相沉积(PVD)工艺中常用的容性耦合等离子体(CCP)和感应耦合等离子体(ICP)两种放电腔室,建立包含中性气体流场和热场、电磁场、等离子体及化学反应过程的较当前商业软件与科研软件更为完善的多场耦合模型。整个模型分为五个模块:初始化模块、中性气体流场热场模块、化学反应模块、电磁场模块和等离子体输运模块,各模块之间是可以相互耦合的。初始化模块用来设定气体、电源及腔室的参数;中性气体流场热场模块用来确定中性气体的流动和传热过程;化学反应模块用来描述放电过程中可能发生的各种反应过程;电磁场模块用来确定放电过程中产生的电磁场及静电场;等离子体输运模块用来确定电子和多种离子的运动行为。

MAPS 程序面向三种不同的等离子体工艺腔室,包括容性耦合等离子体(Capacitively Coupled PlasmaCCP)腔室、感性耦合等离子体(Inductively Coupled PlasmaICP)腔室,及容性耦合等离子体磁控溅射腔室或物理气相沉积(Physics vapor depositionPVD )腔室。

MAPS 程序包含不同的模拟方法,包括流体力学(Fluid)模拟方法、流体力学/蒙特卡洛(Fluid/MC)混合模拟方法、粒子/蒙特卡洛(PIC/MC)模拟方法及基于整体模型(Global modelGM)的模拟方法。

与这些工艺腔室和模拟方法相对应的求解器分别为:

面向CCP腔室的一维和二维Fliud求解器,它适用于PECVD工艺腔室的仿真,可以模拟等离子体状态参数,如中性气体及离子数密度、电子温度、电磁场的空间分布等。该求解器包括了中低频放电下的静电模型和甚高频放电下的电磁模型。

面向CCP腔室的一维和二维PIC/MC求解器,它适用于刻蚀工艺和PVD腔室的仿真。该求解器既可以计算 等离子体宏观状态参数,如中性气体及离子数密度、电子温度、电磁场的空间分布等,又可以模拟电子的动力学过程,如电子的加热机制及电子能量分布函数(EEDF)以及入射到电极上的离子能量分布(IEDF)等。但与Fluid求解器相比,计算速度较慢。

面向ICP腔室的二维FluidFluid/MC求解器,它同时适用于刻蚀和PECVD腔室的仿真。该求解器即可以模拟出等离子体宏观状态参数(密度、温度)和电场的空间分布,又可以模拟电子的动力学过程,如电子的加热机制及电子能量分布函数(EEDF)。

面向ICP腔室的GM求解器,它适用于ICP腔室放电参数的整体分析,其最大的优点是计算速度快,但不能给出等离子体状态参数及电磁场的空间分布。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                        MAPS 流程图及其基于实验诊断的验证

 

此外,MAPS软件还为国内IC装备制造企业提供仿真服务。如针对北京北方微电子基地设备工艺研究中心的蓝宝石衬底刻蚀工艺和大型腔室的等离子体清洗工艺,开展了相应的仿真模拟,研究了腔室结构对等离子体特征参量的影响。针对沈阳拓荆有限公司的8英寸和12英寸的PECVD设备,研究了不同腔室材料及结构,尤其是绝缘介质的属性对放电过程的影响。这些研究成果,为腔室的优化设计提供了参考依据,缩短了设备的研制过程,降低了设备的研发费用。

以集成电路为代表的半导体产业是信息产业的核心和基础产业,也是中国的战略性基础产业。为此,国家于2014年专门成立了集成电路产业投资基金,用以助推国内半导体产业的发展。MAPS软件是国内首款面向等离子体刻蚀工艺和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的多物理场过程分析与仿真软件。在当前微电子与芯片刻蚀产业日益受到重视的大背景下,MAPS软件的研发无疑具有重要意义。

 

  刀片式服务器

PSEG课题组拥有戴尔刀片式服务器两组:

 

                 

机群1配置表:

货物名称

品牌

型号

配置

数量

刀片式服务器机柜

Dell

PowerEdge M1000e

Dell PowerEdge M1000e模块化刀片式盘柜,10U机箱, 外置DVD-ROM光驱,冗余电源(6x2360W)

1

刀片式服务器

Dell

PowerEdge M610

双英特尔至强 E5630 2.53 GHz12 MB高速缓存,5.86 GT/s QPITurboHT4C /24GB内存 (6x4GB) /146GB 10K RPM,6Gbps SAS 2.5 英寸热插拔硬盘 

16

管理节点

Dell

PowerEdge R410

双英特尔至强 E5630 2.53 GHz12 MB高速缓存,5.86 GT/s QPITurboHT4C /24GB内存 (6x4GB) / 600GB 3.5英寸15K RPM 6Gbps SAS热插拔硬盘/DVDROM/滑轨

1

存储节点

Dell

PowerVault MD1000

PowerVault MD1000机架安装模块化磁盘盘柜,3USASSATA II, 10*600GB 3.5" 15K RPM,  6Gbps SAS 硬盘

1

显示器

Dell

E170S

17英寸显示器

1

交换机

Dell

PowerConnect M6220

PowerConnect M6220托管千兆以太网交换机 - 冗余

2

UPS

山特

山特3KS

山特3KS后备在线式电源

1

 

机群2配置表:

货物名称

品牌

型号

配置

数量

刀片式服务器

Dell

PowerEdge  M620

双英特尔至强处理器 E5-2620 (2.00GHz, 15M 缓存, 7.2GT/s QPI, Turbo, 6, 95W) /24GB内存 (6x4GB), /300GB 10K RPM 系列 - 附加 SCSI 6Gbps 2.5英寸热插拔硬盘 /Broadcom 5719 四端口 1GBE Mezz / Broadcom 57810-k 双端口 10Gb KR Blade 网络子卡

16

以太网交换机

Dell

PowerConnect M6348

48端口千兆受管以太网交换机

2

管理节点

Dell

PowerEdge R620

双英特尔至强处理器 E5-2630 (2.30GHz, 15M 缓存, 7.2GT/s QPI, Turbo, 6C, 95W) /24GB内存  (6x4GB), /600GB 2.5英寸10K RPM 6Gbps SAS热插拔硬盘 /Broadcom 5720 DP 1GB网络接口卡 /DVD ROM,  SATA, 内置 /双个, 热插拔, 冗余电源 (1+1), 750W/导轨

1

存储节点

Dell

PowerVault MD1200

10600GB 3.5" 15K RPM, 6Gbps SAS 硬盘/冗余电源/快速滑轨

1

UPS

 

 

15K后备在线式电源,30分钟

1

集群环境

 

 

Linux操作系统,作业调度管理软件、集群管理软件,提供以下编译器:Intel  ifortIntel c++gccgfortranf77;支持运行pfg90编译器;支持运行MATLAB软件;提供并行开发环境:mpichmpich2openmpi;提供数学库:blasgotolapackfftwscalapack

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设备以及服务提供商:大连翰林数码网络科技有限公司