КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 21-79-00197
НазваниеРазработка метода и создание комплекса программ для моделирования формирования микро- и наноструктур фокусированным ионным пучком в многослойных мишенях
Руководитель Румянцев Александр Владимирович, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" , г Москва
Конкурс №60 - Конкурс 2021 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-711 - Методы наноструктурирования (нанолитография и сопутствующие процессы)
Ключевые слова Фокусированный ионный пучок, взаимодействие ионов с веществом, метод функций уровня, наноструктуры, метод Монте-Карло
Код ГРНТИ47.13.07, 29.35.43
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Метод фокусированного ионного пучка (ФИП) является важным примером использования заряженных частиц для наноструктурирования поверхностей. Одной из основных особенностей метода ФИП по сравнению с традиционными процессами литографии является возможность формирования объектов заданной формы на поверхности подложек из практически любого материала. Вместе с тем отклик образца на воздействие ФИП, в особенности при формировании структур с высоким аспектным отношением, зависит от целого комплекса сложных процессов взаимодействия высокоэнергетичных ионов с твердым телом. Основной объем исследований в этом направлении выполнялся для простейших структур, содержащих малое число точек остановки пучка в шаблоне распыления, на подложках, состоящих из одного сорта атомов. В то же время целый ряд задач, важных для современных технологий, требует создания рельефа поверхности бинарных материалов, а также их многослойных композиций. Для решения подобных задач, как правило, используется ресурсозатратный и не всегда эффективный метод «проб и ошибок». Особенно сложным и трудоемким является формирование рельефа заданной формы в многослойных мишенях с использованием шаблонов распыления, содержащих большое число точек остановки пучка. Для эффективного решения таких задач требуется новый метод моделирования, учитывающий изменения в химическом составе образца в ходе распыления, в том числе за счет переосаждения атомов, распыленных с разных слоев мишени. Для его разработки необходимо детальное изучение особенностей распыления не только простых веществ, но и бинарных материалов, а также проводимое на основе выявленных закономерностей компьютерное моделирование формирования структур. Для увеличения максимального числа точек в шаблонах структур, допустимого для моделирования, необходима оптимизация процедуры расчетов.
Проект нацелен на развитие высокоэффективных методов предсказания формы структур с высоким аспектным отношением с заданными геометрическими параметрами на подложках, содержащих слои различных технологически важных материалов. Разработанные метод моделирования и комплекс программ будут способствовать прецизионному формированию структур и существенным образом упростят процесс их получения. Для вычислений будет использоваться современный высокоэффективный метод функций уровня, хорошо зарекомендовавший себя при решении задач, связанных с расчетом эволюции поверхности при проведении технологических процессов микроэлектроники. Его использование позволит развить метод трехмерного моделирования распыления многослойных структур, основанный на вычислении потоков частиц. Такой подход, в отличие от, например, атомистических методов Монте-Карло и молекулярной динамики, дает возможность моделировать форму структур с реалистичными размерами, а запланированные оптимизации процедуры вычислений, связанные с использованием узкой расчетной полосы и введением дополнительных расчетных сеток вблизи точки остановки пучка, позволят расширить класс доступных для моделирования структур. В работе будет подробно рассматриваться актуальная для задач микроэлектроники система кремний-диоксид кремния (SiO2-Si). Развитые при этом методы могут быть обобщены на системы из большего числа слоев и будут реализованы в разработанном унифицированном комплексе компьютерных программ.
Для достижения цели проекта планируются комплексные исследования, включающие теоретический анализ процессов распыления материала образца фокусированным ионным пучком, компьютерное моделирование формируемых с помощью ФИП трехмерных структур, экспериментальное получение этих структур на электронно-ионном микроскопе Helios NanoLab 650, их характеризация методами растровой и просвечивающей электронной микроскопии и последующее сравнение полученных данных с результатами расчетов.
Выполнение задач проекта позволит получать требуемую форму структур с высоким аспектным отношением без многократных экспериментальных реализаций процесса распыления с варьируемыми параметрами шаблона и последующего анализ поперечных сечений методами электронной микроскопии. Разработанный комплекс программ откроет новые возможности для изучения процессов взаимодействия ускоренных ионов с веществом для ранее недоступных сложных конфигураций мишени и шаблонов распыления, и уточнения соответствующих моделей.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ