Диссертация (Информационная система поддержки принятия решений при проектировании процесса ультрафиолетовой литографии), страница 10

Фазовые переменные на макроуровне – это скоростинанесения слоев, потоки веществ формирования слоев, давления, диффузионныепотоки между слоями и т.д., а сами модели выражаются обыкновеннымидифференциальными уравнениями.На метауровне процесс формирования изделий микро- и наноэлектроникирассматривается как сложная система, взаимодействующая с факторамиокружения.Дляпостроенияматематическоймоделивданномслучаеиспользуются: теории автоматического управления и массового обслуживания,методы планирования эксперимента, математическая логика, теория множеств.Налюбомнаноэлектроникиуровнеметодомкмоделям процессаультрафиолетовойформированиялитографиимикро-ипредъявляютсятребования точности, экономичности и универсальности.

Под точностьюпонимают степень совпадения предсказанных на основе моделей значенийпараметров, с их истинными значениями. Проверить модель на точностьвозможно по тестовым ситуациям. Экономичность математической моделисвязана с затратами на ее использование. В САПР эти затраты связаны, в64частности,сосложностьюнеобходимойЭВМ,машиннымвременеминеобходимыми программными продуктами.

Универсальность математическоймодели предполагает ее использование для целого класса объектов. По характеруотображаемых свойств модели процесса ультрафиолетовой литографии делятсяна структурные и функциональные, которые в неявном виде иногда отражают иструктуру, позволяя анализировать выходные переменные в зависимости отструктуры.Рис. 1.4.4.

Структурная схема объекта проектированияНаглядное представление о структуре ТП УФЛ и взаимосвязи его элементовдает изображение в виде орграфа, на котором вершины обозначают элементы, адуги – их взаимосвязи, характеризуемые фазовыми переменными. На рис. 1.4.4контуром A( s ) выделен некоторая последовательность литографических операций,состоящая из подсистем Bi (s ) , i  1, 3 и элементов cij , i  1, 3 , i  1, N i ( N i – числоэлементов в подсистеме i ).

Дуги wi , i  1, 4 означают независимые переменные,из них w1 , w2 , w3 отображают входные переменные, а w4 – входнуюпеременную; дуги ui , i  1, 4 представляют переменные, характеризующиевнешнее состояние подсистем или внутреннее состояние системы, а дуги vi ,i  1, 9 – внутреннее состояние подсистем или внешнее состояние входящих влитографических процесс операций. Статически модель процесса формирования65микроэлектронных изделий посредством литографических операций может бытьвыражена, какWвых  F1 (Wвх , U вн ) ,(1.3.10)где Wвых – вектор выходных переменных; Wвх – вектор входных переменных; U вн– вектор внутренних переменных системы. ИлиF2 ( Wвх , Wвых , U вн )  0 .(1.3.11)Динамическая модель процесса формирования микроэлектронных изделийметодомультрафиолетовойлитографиивключаетпроизводныевекторовпеременных, т.е.,U ,U )  0.F3 ( W , Wвнвн(1.3.12)Если под полной моделью понимать общую дискретную модель процессаультрафиолетовойлитографии,полученнуюобъединениеммоделейегоэлементов, то математическая модель, аппроксимирующая полную модель приисключении внутренних переменных, составляет макромодель объекта.

Модель, вкоторой одни блоки отображаются полной моделью, а другие – макромоделью,называется многоуровневой. Если же в ней используются уравнения разного типа,то ее называют смешанной.По характеру переменных различают фазовые и факторные модели. Первыеиз них используют фазовые переменные. Если же, кроме того, фазовыепеременные рассматриваются в функции времени, то фазовые модели получаютназвание имитационных. Факторные модели оперируют с векторами параметров.Если искомые переменные в модели явно выражены через известные величины,то она носит название аналитической; если же для выражения значений искомыхпеременных необходимо решать систему уравнении, то модель называюталгоритмической.Математическая модель процесса ультрафиолетовой литографии можетбыть представлена как математическими соотношениями, так и графически в видеграфов или эквивалентных схем.Можно выделить два метод построения модели процесса ультрафиолетовой66литографии.Первыйизнихпредставляетсобойполучениеполнойматематической модели процесса формирования микро- и наноэлкетронныхизделий из заданных математических моделей входящих в процесс элементов.Этот метод инвариантен, а создаваемые с помощью него модели обладаютбольшой универсальностью и имеют междисциплинарную основу, включающуюнаиболее общие закономерности, что не всегда удобно.Второй метод предназначен для построения моделей элементов и всегопроцесса формирования микро- и наноэлкетронных изделий литографическимметодом, он предполагает использование неформальных (эвристических) приемовдля выбора вида математических соотношений.

В этом случае возможны дваподхода–теоретическийиспользованиифизическихиэкспериментальный.закономерностей,Первыйоснованхарактеризующихнапроцессы,связанные с процессом формирования микро- и наноэлкетронных изделий. Припостроении модели вводят ряд допущений с учетом особенностей проектируемыхлитографических процессов и требуемой точности отображения зависимостей.Математические соотношения чаще всего представляются системами уравнений.Экспериментальный подход связан с проведением натурных испытаний на этапеотладки процесса ультрафиолетовой литографии или на его физических моделях.Сюдажеможноматематическихотнестимоделях.иПовычислительныйэкспериментэкспериментальнымданнымнаполныхметодамиаппроксимации, усреднения или статистической обработки строят макромодельпроцесса формирования изделий микро- и наноэлектроники литографическимметодом [13].671.5.Особенностиавтоматизированногопроектированиятехнологического процесса ультрафиолетовой литографииПроцесс проектирования литографических технологических процессовимеет ряд характерных особенностей:1.Процесс имеет итерационный характер.2.Решения принимаются на отдельных этапах в условиях неполной илинедостаточной информации, которая в этих случаях поступает или из внешнейсреды,иливырабатываетсяпроектировщикомвпроцессетворческойдеятельности.3.В процессе проектирования сочетаются процедуры алгоритмическогои эвристического характера.4.В проектной деятельности используются различные ресурсы, средикоторых одним из наиболее важных являются знания проектировщика.5.Цель проектирования устанавливается вне процесса проектирования иостается неизменной в течение этого процесса.6.Процесс проектирования производит информацию, которая можетбыть использована в микроэлектронном производстве производстве.Система поддержки принятия рациональных решений при проектированиипроцессаультрафиолетовойлитографиииграетрольмощногосредства,эффективное применение которого невозможно без разработки комплексаметодических указаний и инструкций, регламентирующих последовательностьэтапов и используемых на каждом этапе.

Поскольку на каждом этапеавтоматизированногоультрафиолетовойпроектированиялитографиитехнологическогоосуществляютсяразличныепроцессаоперациисматериальными и нематериальными (информационными) объектами, а такжевозникает проблема наиболее эффективного распределения этих операций вовремени и оптимального соотнесения в пространстве с целью экономии трудовыхи материальных ресурсов, то представляется целесообразной необходимостьразработки и отработки технологии автоматизированного проектированияультрафиолетовыхлитографическихпроцессоввмикроэлектронном68производстве.Процесс проектирования в ультрафиолетовой литографической технологииначинается со сбора информации о применяемых методиках улучшенияхарактеристического размера элементов, результатов выполненных научноисследовательских работ, сбора данных об испытаниях конкурирующихпроизводственных методов, условиях снабжения материалами и т.д. На основаниианализа требований к техническим характеристикам, условий эксплуатации,создаваемых изделий микро- и наноэлектроники составляется и корректируетсяисходное ТЗ на проектирование литографического процесса.Реализация методик автоматизированного проектирования технологическихпроцессов ультрафиолетовой литографии предъявляет к разрабатываемой системекомплекс следующих требований:—наличие автоматизированного рабочего места проектировщика;—наличие математической модели;—возможность формулировать ТЗ на проектирования в понятной формедля проектировщика;—обеспечение необходимой проектировщикам ясности и однозначностиформулировокцелипроектирования (лучшевсегоописатьвтерминаххарактеристик системы);—наличие средств, для эффективной корректировки задания напроектирование;—отсутствие жестких ограничений на структуру и объем входныхданных и формы носителей информации, на которых они хранятся;—возможностьоперативногоподключениякпрограммномуобеспечению системы новых модулей и исключение устаревших;—представлениевозможностейпроектировщикунаосновепромежуточных результатов принимать решение о выборе методов дляпродолжения проектной задачи, а также изменений значений отдельныхпараметров в используемом методе решения;—возможность в ходе выполнения проектных операций прослеживать69значенияосновныхпоказателейпроцессов,свидетельствующихоегоэффективности, и в зависимости от их значений корректировать вычислительныйпроцесс;—наличие актуальной базы знаний и базы материалов;—допустимость включения обучающих программ для повышенияквалификации проектировщика.70Постановка задачи исследованияНа основе вышеизложенного можно сформировать основные задачи,составляющие предмет исследования в работе:1.Выполнить комплекс обзорно-аналитических исследований в областиразработки систем поддержки принятия решений при проектировании процессаультрафиолетовой литографии.2.Произвести разработку теоретического подхода к решению задачи созданияэлементов автоматизированной системы поддержки принятиярешений припроектировании процесса ультрафиолетовой литографии.3.Выполнить математическое моделированиеизображения в ультрафиолетовой литографии.процессаформирования4.Разработать концептуальную модель ультрафиолетовой литографическойсистемы и выполнить её формализацию.5.Произвести морфологический анализ-синтез при поиске литографическихтехнологических решений с последующим созданием технических устройствформирования изображений на фотошаблоне.6.Выполнить разработку имитационных моделей, проблемно-ориентированныхалгоритмов и комплексно-интегрированных программных модулей, которые войдутв основу автоматизированной системы поддержки принятия решений припроектировании процесса ультрафиолетовой литографии.7.Произвести оценку достоверности и адекватности математических моделейоптимального управления процессом ультрафиолетовой литографии иэффективности использования разработанной системы поддержки принятиярешений посредством верификации теоретических положений и алгоритмов,изложенных в работе.71ГЛАВА 2.