Компьютерное моделирование технологических систем и процессов


    Исторически при разработке ионно-плазменных устройств первоначально создавалась физическая модель, и для “измерения данных”, влияющих на функционирование конструкции, проводились лабораторные испытания. В последние годы прогресс в вычислительной технике и вычислительной механике сделали возможным создание и расчет двумерных и трехмерных численных моделей ионно-плазменных устройств, что позволило “измерять данные”, полученные на основе вычислительных экспериментов.

    Применение методов компьютерного моделирования позволяет лучше понять основы функционирования ионно-плазменных устройств, исследовать различные конфигурации систем при изменяющихся физических условиях без их разрушения и проведения дорогостоящих комплексных экспериментов. Кроме того, компьютерное моделирование значительно сокращает время и затраты на проведение предварительных исследований, разработку и оптимизацию конструкций реальных систем.

    Следует отметить, что вычислительные и экспериментальные методы не взаимоисключающие подходы при техническом конструировании и отлично дополняют друг друга. Компьютерное моделирование не устраняет необходимости в изготовлении и испытании прототипов, но это может значительно сократить количество и разнообразие таких испытаний, также как расширить их эффективность.

    В лаборатории ионно-плазменных систем и технологий проводятся работы в области разработки моделей и программного обеспечения для расчета и проектирования ионно-лучевых и ионно-плазменных систем и процессов ионно-плазменного нанесения тонких пленок.

    В лаборатории разработано и используется ряд программных пакетов для моделирования ионно-плазменных устройств и процессов:

  • Моделирование электрических и магнитных полей с целью оптимизации магнитных систем ионно-лучевых и ионно-плазменных устройств;
  • Расчет соленоидов (электромагнитов);
  • Моделирование зоны эрозии мишени магнетронов;
  • Расчет профилей распределения скорости нанесения для протяженных и аксиальных магнетронов, магнетронов с несколькими зонами распыления при различной геометрии камеры и способах перемещения подложек;
  • Расчет компонентного состава нанесенных пленок при распылении мозаичных мишеней;
  • Моделирование процессов реактивного магнетронного распыления;
  • Расчет несбалансированных магнетронных распылительных систем (оценки уровня несбалансированности, распределения плотности ионного тока).

  • Разработанные программные модули используется в связке с пакетами систем автоматизированного двух- и трехмерного проектирования и черчения AutoCAD, Inventor, Solid Works и т.д., что позволяет осуществить сквозное проектирование и оптимизацию конструкций ионно-плазменных устройств. На конечном этапе системы автоматизированного проектирования используются для подготовки всего необходимого для изготовления конструкции пакета конструкторской документации.




    Программный комплекс “DEPOSITION”

    Назначение
    Программный комплекс Deposition предназначен для расчета распределения скорости нанесения и толщины наносимых слоев при магнетронном распылении для различных конфигураций зон распыления магнетронных распылительных систем и систем перемещения подложек.

    Достоинства
  • Быстрый расчет профилей распределения скорости нанесения для протяженных и аксиальных магнетронов, магнетронов с несколькими зонами распыления при различной геометрии камеры и способах перемещения подложек.
  • Наличие большинства используемых в научных исследованиях и промышленности основных конфигураций процессов магнетронного распыления и возможность их расширения по запросу заказчика.


  • Состав компьютерной программы
    Комплекс включает в себя математические модели следующих вариантов процесса нанесения:
  • Стационарное распыление с использованием аксиальной или протяженной магнетронной распылительной системы;
  • Магнетронное нанесение на рулонные или крупногабаритные подложки при линейном перемещении в зоне нанесения;
  • Магнетронное нанесение на подложки, расположенные на вращающемся барабанном подложкодержателе при расположении магнетрона внутри и снаружи подложкодержателя;
  • Магнетронное нанесение на вращающиеся подложки, и подложки расположенные на подложкодержателе планетарного типа;
  • Модель прогнозирования элементного состава нанесенных пленок при распылении мозаичных мишеней с произвольным расположением вставок из других материалов;

  • В состав программы входят базы данных физических свойств распыляемых материалов.

    Компьютерная программа «Deposition» зарегистрирована в Национальном центре интеллектуальной собственности (свидетельство №736 от 19.02.2015 г.).

    Диалоговые окна, представляемые пользователю в зависимости от используемой расчетной модели











    Результаты расчета траектории движения точки на подложке и распределения скорости нанесения при использования модуля “Планетарное вращение положки”