薄膜沉积模拟方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及数据模拟分析技术领域，具体公开了一种薄膜沉积模拟方法、装置、电子设备及存储介质，其中，方法包括以下步骤：设定代表薄膜凝固情况的第一相场参量及代表输入蒸汽局部密度的第二相场参量；根据第一相场参量和第二相场参量建立用于模拟物理气相沉积的弹道沉积相场模型；根据第一相场参量耦合弹道沉积相场模型和固态薄膜的杨氏模量，以使弹道沉积相场模型与力学平衡方程耦合而建立薄膜沉积模型；根据薄膜沉积模型进行薄膜沉积模拟；该方法实现薄膜沉积过程的预测模拟，且能根据模拟结果反映薄膜沉积形态和应力分布特点。拟结果反映薄膜沉积形态和应力分布特点。拟结果反映薄膜沉积形态和应力分布特点。

【技术实现步骤摘要】
薄膜沉积模拟方法、装置、电子设备及存储介质


[0001]本申请涉及数据模拟分析
，具体而言，涉及一种薄膜沉积模拟方法、装置、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]对器件进行镀膜可以大大提升器件的性能表现，镀膜技术在各种工业领域、高精器件制造领域中都有着重要的应用。
[0003]物理气相沉积（physical vapor deposition，PVD）技术是沉积薄膜的重要技术手段。
[0004]为了正确研究和理解薄膜特性与气相沉积条件之间的联系，现有技术一般通过实验手段来了解不同材料在不同沉积条件下的薄膜形成过程，但实验需依赖昂贵的实验仪器并消耗大量实验耗材，若采用数字化模拟方式则需要充分考虑及相、晶粒和晶界的形成等互相关联的变化因素，现有技术缺少提供一种能准确描述关于材料特性和薄膜演变关系的模拟模型。
[0005]针对上述问题，目前尚未有有效的技术解决方案。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于提供一种薄膜沉积模拟方法、装置、电子设备及存储介质，实现薄膜沉积过程的预测模拟，且能根据模拟结果反映薄膜沉积形态和应力分布特点。
[0007]第一方面，本申请提供了一种薄膜沉积模拟方法，用于建立数字化薄膜模型以模拟薄膜沉积过程，所述方法包括以下步骤：设定代表薄膜凝固情况的第一相场参量及代表输入蒸汽局部密度的第二相场参量；根据所述第一相场参量和第二相场参量建立用于模拟物理气相沉积的弹道沉积相场模型；根据所述第一相场参量耦合所述弹道沉积相场模型和固态薄膜的杨氏模量，以使所述弹道沉积相场模型与力学平衡方程耦合而建立薄膜沉积模型；根据所述薄膜沉积模型进行薄膜沉积模拟。
[0008]本申请的薄膜沉积模拟方法耦合弹道沉积相场模型和固态薄膜的杨氏模量，使最终获取的薄膜沉积模型能反映薄膜的力学性能变化，能将薄膜模拟沉积过程中的相场变化和薄膜力学性能结合模拟，实现薄膜沉积过程的预测模拟。
[0009]所述的薄膜沉积模拟方法，其中，所述根据所述第一相场参量耦合所述弹道沉积相场模型和固态薄膜的杨氏模量，以使所述弹道沉积相场模型与力学平衡方程耦合而建立薄膜沉积模型的步骤包括：根据所述第一相场参量获取所述弹道沉积相场模型的局部固体密度参量，耦合所述局部固体密度参量和所述固态薄膜的杨氏模量，获取关于所述局部固体密度参量的杨氏
模量；根据所述关于所述局部固体密度参量的杨氏模量和预设的位移场获取应力方程；根据所述应力方程和所述力学平衡方程生成所述薄膜沉积模型。
[0010]所述的薄膜沉积模拟方法，其中，所述根据所述第一相场参量获取所述弹道沉积相场模型的局部固体密度参量的步骤包括：定义所述局部固体密度参量为f
d
，所述局部固体密度参量满足：f
d
=（f+f
max
）/2；f为所述第一相场参量，f
max
为所述第一相场参量的最大值。
[0011]在该示例的薄膜沉积模拟方法中，f
d
能表征对应区域中的固态薄膜的占比，即f
d
能充当相场中固相的体积分数。
[0012]所述的薄膜沉积模拟方法，其中，所述局部固体密度参量的杨氏模量具有残余模量系数。
[0013]在气相模量可以忽略的情况下，本申请的方法设置残余模量系数能使获取的薄膜沉积模型避免数值奇异性。
[0014]所述的薄膜沉积模拟方法，其中，所述根据所述薄膜沉积模型进行薄膜沉积模拟的步骤包括：根据反应条件及薄膜材质设定所述弹道沉积相场模型的现象学参数及所述固态薄膜的杨氏模量和泊松比；将所述弹道沉积相场模型的现象学参数及所述固态薄膜的杨氏模量和泊松比输入至所述薄膜沉积模型中，并利用所述薄膜沉积模型模拟薄膜沉积生成薄膜图像信息。
[0015]该示例的薄膜沉积模拟方法利用该沉积模型生成薄膜图像信息能直观地显示薄膜演变过程，便于用户了解材料特性与薄膜形成过程的关系，以进行实验或生产的控制调整。
[0016]所述的薄膜沉积模拟方法，其中，所述根据所述薄膜沉积模型进行薄膜沉积模拟的步骤还包括：利用所述薄膜沉积模型模拟薄膜沉积生成应力分布图像信息。
[0017]所述的薄膜沉积模拟方法，其中，所述弹道沉积相场模型包括关于所述第一相场参量的薄膜相控制方程和关于所述第二相场参量的蒸汽控制方程。
[0018]第二方面，本申请还提供了一种薄膜沉积模拟装置，用于建立数字化薄膜模型以模拟薄膜沉积过程，所述装置包括：设定模块，用于设定代表薄膜凝固情况的第一相场参量及代表输入蒸汽局部密度的第二相场参量；建模模块， 用于根据所述第一相场参量和第二相场参量建立用于模拟物理气相沉积的弹道沉积相场模型；耦合模块，用于根据所述第一相场参量耦合所述弹道沉积相场模型和固态薄膜的杨氏模量，以使所述弹道沉积相场模型与力学平衡方程耦合而建立薄膜沉积模型；模拟模块，用于根据所述薄膜沉积模型进行薄膜沉积模拟。
[0019]本申请的薄膜沉积模拟装置耦合弹道沉积相场模型和固态薄膜的杨氏模量，使最终获取的薄膜沉积模型能反映薄膜的力学性能变化，能将薄膜模拟沉积过程中的相场变化
和薄膜力学性能结合模拟，实现薄膜沉积过程的预测模拟。
[0020]第三方面，本申请还提供了一种电子设备，包括处理器以及存储器，所述存储器存储有计算机可读取指令，当所述计算机可读取指令由所述处理器执行时，运行如上述第一方面提供的所述方法中的步骤。
[0021]第四方面，本申请还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时运行如上述第一方面提供的所述方法中的步骤。
[0022]由上可知，本申请提供了一种薄膜沉积模拟方法、装置、电子设备及存储介质，其中，方法基于代表薄膜凝固情况的第一相场参量和固态薄膜的杨氏模量的关系耦合弹道沉积相场模型和固态薄膜的杨氏模量，使最终获取的薄膜沉积模型能反映薄膜的力学性能变化，能将薄膜模拟沉积过程中的相场变化和薄膜力学性能结合模拟，实现薄膜沉积过程的预测模拟，且能根据模拟结果反映薄膜沉积形态和应力分布特点。
附图说明
[0023]图1为本申请实施例提供的薄膜沉积模拟方法的流程图。
[0024]图2（a）为根据本申请实施例提供的薄膜沉积模拟方法获取的薄膜沉积模型的薄膜沉积过程中起始阶段的薄膜图像示意图。
[0025]图2（b）为根据本申请实施例提供的薄膜沉积模拟方法获取的薄膜沉积模型的薄膜沉积过程中第一中间阶段的薄膜图像示意图。
[0026]图2（c）为根据本申请实施例提供的薄膜沉积模拟方法获取的薄膜沉积模型的薄膜沉积过程中第二中间阶段的薄膜图像示意图。
[0027]图2（d）为根据本申请实施例提供的薄膜沉积模拟方法获取的薄膜沉积模型的薄膜沉积过程中结束阶段的薄膜图像示意图。
[0028]图3为与图2（d）的薄膜图像对应的应力分布示意图。
[0029]图4为本申请实施例提供的薄膜沉积模拟装置的结构示意图。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄膜沉积模拟方法，用于建立数字化薄膜模型以模拟薄膜沉积过程，其特征在于，所述方法包括以下步骤：设定代表薄膜凝固情况的第一相场参量及代表输入蒸汽局部密度的第二相场参量；根据所述第一相场参量和第二相场参量建立用于模拟物理气相沉积的弹道沉积相场模型；根据所述第一相场参量耦合所述弹道沉积相场模型和固态薄膜的杨氏模量，以使所述弹道沉积相场模型与力学平衡方程耦合而建立薄膜沉积模型；根据所述薄膜沉积模型进行薄膜沉积模拟。2.根据权利要求1所述的薄膜沉积模拟方法，其特征在于，所述根据所述第一相场参量耦合所述弹道沉积相场模型和固态薄膜的杨氏模量，以使所述弹道沉积相场模型与力学平衡方程耦合而建立薄膜沉积模型的步骤包括：根据所述第一相场参量获取所述弹道沉积相场模型的局部固体密度参量，耦合所述局部固体密度参量和所述固态薄膜的杨氏模量，获取关于所述局部固体密度参量的杨氏模量；根据所述关于所述局部固体密度参量的杨氏模量和预设的位移场获取应力方程；根据所述应力方程和所述力学平衡方程生成所述薄膜沉积模型。3.根据权利要求2所述的薄膜沉积模拟方法，其特征在于，所述根据所述第一相场参量获取所述弹道沉积相场模型的局部固体密度参量的步骤包括：定义所述局部固体密度参量为f
d
，所述局部固体密度参量满足：f
d
=（f+f
max
）/2；f为所述第一相场参量，f
max
为所述第一相场参量的最大值。4.根据权利要求2所述的薄膜沉积模拟方法，其特征在于，所述局部固体密度参量的杨氏模量具有残余模量系数。5.根据权利要求1所述的薄膜沉积模拟方法，其特征在于，所述根...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝经明，徐平，胡琅，胡强，卫红，杨振怀，郭可升，侯少毅，毕诗博，沈若尧，
申请(专利权)人：季华实验室，
类型：发明
国别省市：