MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
■001000017358095
■00520260202103643
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798314874202
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32092568
■035    ▼a(MiAaPQ)umichrackham006028
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a620.11
■1001  ▼aPenley,  Daniel  G.
■24510▼aProcess  Control  for  Spatial  Atomic  Layer  Deposition
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  Michigan▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a152  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-11,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Dasgupta,  Neil  P.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  Michigan,  2025.
■520    ▼aWithin  the  semiconductor  industry,  interfacial  engineering  at  the  nanoscale  has  been  developed  to  manufacture  transistors  with  feature  sizes  on  the  order  of  single  nanometers.  As  an  integral  technique  for  these  advances,  atomic  layer  deposition  (ALD)  is  a  thin-film  deposition  technique  that  boasts  sub-nanometer  control  of  the  thickness  and  chemical  composition  of  the  deposited  materials.  However,  it  is  challenging  to  translate  the  vacuum  chambers  and  long  process  times  of  ALD  processes  into  the  manufacturing  lines  of  large-scale  applications,  such  as  displays,  batteries,  solar  cells,  and  catalysts.  As  a  variation  of  conventional  ALD,  spatial  atomic  layer  deposition  (SALD)  maintains  the  same  precise  deposition  control  while  being  a  faster  and  more  scalable  technique.  While  many  SALD  system  designs  have  been  reported,  few  have  demonstrated  deposition  on  large,  complex  geometries,  which  are  required  for  many  applications.  To  help  advance  SALD  into  these  large-scale  commercial  applications,  this  dissertation  investigates  the  effects  of  process  control  on  SALD  systems  through  a  mechatronic  experimental  system  and  a  computational  model  to  form  the  elements  of  a  digital  twin.The  first  focus  of  this  thesis  is  the  design  and  implementation  of  a  novel,  mechatronic  SALD  system  to  enable  studies  on  the  impact  of  process  parameters  on  the  deposited  thin  film.  Sensors  and  actuators  are  used  to  actively  maintain  the  gap  size  and  parallel  alignment  during  the  deposition  process  through  multiple-axis  tilt  and  closed-loop  feedback.  Digital  control  of  geometric  process  variables  with  active  monitoring  is  facilitated  with  a  custom  software  control  package  and  user  interface.  SALD  of  titanium  dioxide  (TiO2)  thin  films  is  performed  to  validate  self-limiting  deposition  with  the  system.  A  novel  multi-axis  printing  methodology  is  introduced  using  x-y  position  control  to  define  a  customized  motion  path,  which  reduced  variations  in  the  film  thickness  from  8%  to  2%.As  the  second  focus,  a  3D  computational  model  that  incorporates  laminar-flow  fluid  mechanics  and  transport  of  diluted  species  is  developed  to  provide  insight  into  the  velocity  streamlines  and  partial-pressure  distributions  within  the  process  region  of  a  close-proximity  SALD  system.  The  outputs  of  this  transport  model  are  used  as  the  inputs  to  a  surface  reaction  model  that  simulates  the  self-limiting  chemical  reactions.  These  coupled  models  allow  for  prediction  of  the  film  thickness  profiles  as  they  evolve  in  time,  based  on  a  relative  depositor/substrate  motion  path.  Experimental  validation  and  model  parameterization  are  performed  using  our  mechatronic  SALD  system,  which  enables  the  direct  comparison  of  the  simulated  and  experimentally  measured  geometry  of  deposited  TiO2  films.  Characteristic  features  in  the  film  geometry  are  identified,  and  the  model  is  used  to  reveal  their  physical  and  chemical  origins.  The  influence  of  custom  motion  paths  on  the  film  geometry  is  also  experimentally  and  computationally  investigated.As  the  third  focus,  a  reduced-order  COMSOL  Multiphysics®  model  is  introduced  that  can  predict  the  location  of  precursors  in  the  process  region.  The  model  is  used  to  validate  the  precursor  location  and  consequential  process  quality  during  deposition.  This  can  be  of  particular  importance  for  substrate  surfaces  that  are  highly  irregular  or  for  manufacturing  conditions  where  external  factors  such  as  temperature  and  ambient  air  speeds  could  change  dynamically.  The  development  of  the  model  is  discussed,  and  an  initial  experimental  validation  of  the  model  is  demonstrated.Overall,  this  thesis  focuses  on  understanding  and  improving  the  process  control  of  SALD  so  that  nanoscale  interfacial  engineering  can  be  implemented  for  a  wide  range  industries  and  applications.
■590    ▼aSchool  code:  0127.
■650  4▼aMaterials  science
■650  4▼aMechanical  engineering
■650  4▼aEngineering
■650  4▼aNanotechnology
■653    ▼aSpatial  atomic  layer  deposition
■653    ▼aNanomanufacturing
■653    ▼aMechatronics
■653    ▼aComputational  model
■653    ▼aThin  films
■690    ▼a0548
■690    ▼a0794
■690    ▼a0652
■690    ▼a0537
■71020▼aUniversity  of  Michigan▼bMechanical  Engineering.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-11B.
■790    ▼a0127
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17358095▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서