台輝光科技股份有限公司

計畫名稱
平行化低壓電漿流體模型與計算流體力學求解器的耦合開發

主要營業項目
研究發展服務業、其它顧問服務業、資訊軟體批發業、資訊軟體零售業、資訊軟體服務業、軟體出版業、機械設備製造業、機械器具零售業

計畫緣起

半導體製程有六成以上在低壓低溫電漿腔體中進行,如欲發展本土高階半導體製程設備,必須瞭解電漿腔體內的電漿物理化學與熱流場相互作用的複雜現象,才能掌握改良設計控制鍍膜或蝕刻的速率與均勻性的高階技術,多重物理間耦合且具平行計算效益的低溫電漿模擬軟體,將有助於相關設備業者建立自主研發能力。
電漿領域涵蓋電磁學、電漿物理、電漿化學以及流體力學,在改善製程設備及提升製程良率上,電漿模擬軟體的重要性逐漸取代了傳統慣用的實驗方法。而要開發電漿模擬軟體,除了需要擁有上述基礎科學的知識之外,還需要應用到高階數值方法、平行計算加速等知識,是技術門檻極高的一個專業領域,目前全球只有少數電漿相關模擬軟體,且各有不同功能限制的缺陷,仍無法完全應付產業界的實際需求。
台輝光科技提出的解決之道,就是開發一個多重物理平行計算整合平台RAPIT®,成功整合各種時間/空間/能量尺度的物理特性,讓計算速度不再受限於各個解析模組間的整合障礙,使得平行計算效能獲得充份發揮,加速程式的計算速度,達到縮短產品設計週期的目標。

計畫重點

1.熱流場模組與電漿模組之間的強耦合計算:目前市售電漿模擬軟體來自合併不同公司的研發人員,因開發環境、程式語言、資料輸入輸出與資料庫設計有極大差異,若要採用不同的模擬軟體做耦合計算,僅能透過手動方式或利用script 方式進行弱耦合計算,遇到需要多重物理間進行強耦合計算的複雜物理或工程問題時,目前市售電漿科學計算模擬軟體都因欠缺共通性的整合平台而無法完成這個重要效應。 台輝光科技研發一個能夠完成多重物理間耦合且具平行計算效益的模擬軟體整合平台RAPIT®,透過此整合平台可輕易完成多重物理間的強耦合計算。
2.混合流體模型與電子蒙地卡羅碰撞電漿模擬軟體:目前市售商用電漿模擬軟體主要是以假設連續流體且熱平衡的電漿流體模型為主,特色是計算速度相較於kinetic-based的粒子法(快速許多,但因這些市售電漿流體模型模擬軟體並未考慮到電子的非平衡kinetic效應,使得模擬結果相較於實驗結果,常有相當大的差距。因此本計畫擬增加蒙地卡羅碰撞法來處理電子的非平衡kinetic效應,輔以離子與中性氣體的電漿流體模型軟體,達成既準確又可快速計算的電漿模擬軟體。

計畫創新

1.熱流場模組與電漿模組之間的強耦合計算:台輝光科技研發完成多重物理間耦合且具平行計算效益的模擬軟體整合平台RAPIT®,透過此整合平台可輕易完成多重物理間的強耦合計算。
2.混合流體模型與電子蒙地卡羅碰撞電漿模擬軟體:目前市售商用電漿模擬軟體主要是以假設連續流體且熱平衡的電漿流體模型為主,未考慮到電子的非平衡kinetic效應,即non-Maxwellian EEDF,使得模擬結果與實驗結果相較,常發生相當大的差距。因此本計畫擬增加電子蒙地卡羅碰撞法來處理電子的非平衡kinetic效應,輔以離子與中性氣體的電漿流體模型,再透過具平行計算效益的多重物理模擬整合平台RAPIT®,將成為既準確又可快速運算的電漿模擬軟體。

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