BR112016023227B1 - Método para produzir um núcleo de elemento computacional integrado e sistema para produção de um núcleo de elemento computacional integrado - Google Patents

Método para produzir um núcleo de elemento computacional integrado e sistema para produção de um núcleo de elemento computacional integrado Download PDF

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Abstract

método para produzir um núcleo de elemento computacional integrado e sistema para produção de núcleos de ele mento computacional integrados as modalidades divulgadas incluem um sistema e método para a produção de um núcleo de elemento computacional integrado (ice). em uma modalidade, o método compreende a evaporação térmica de um material para depositar o material sobre um substrato, em que o material é depositado para estabelecer uma forma do núcleo de ice. a forma do núcleo de ice define a transmissão, reflexão e intensidade eletromagnética absortiva em função do comprimento de onda do núcleo de ice. em uma modalidade, o método inclui a variação de intensidade e força do feixe de elétrons ou do feixe de íons para controlar a forma do núcleo de ice.

Description

CAMPO TÉCNICO
[0001] A presente divulgação refere-se genericamente à deposição de película fina e, mais particularmente, a sistemas e métodos para a deposição de elementos computacionais integrados (ICE) usando estágio de translação.
FUNDAMENTOS
[0002] Quando luz interage com a matéria, ela transporta para longe informações sobre as propriedades físicas e químicas da matéria. Uma propriedade da luz, como a intensidade, pode ser medida e interpretada para fornecer informações sobre a matéria com a qual a luz interagiu.
[0003] A computação óptica multivariada (MOC) é uma técnica espectroscópica preditiva poderosa que incorpora uma ponderação espectral de múltiplos comprimentos de onda diretamente para instrumentação analítica simplificada para fornecer uma medida de uma propriedade de interesse dentro de uma amostra de teste. Isto está em contraste com técnicas espectroscópicas preditivas tradicionais, onde um espectro de uma amostra de teste é primeiramente coletada e, em seguida, digitalizada e, pós-processada com um computador para correlacionar sinal espectral com concentração de analito. Os componentes da MOC requerem composições de fabricação exatas, deposições e processos para funcionar corretamente, o que pode ser muito demorado, caro e difícil de monitorar e gerenciar.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0004] Modalidades ilustrativas da presente invenção são descritas abaixo em detalhes com referência às figuras em anexo, que são incorporadas por referência neste documento e em que:
[0005] A FIG. 1 é um diagrama esquemático de um sistema para monitoramento de amostras de teste em um ambiente de recursos naturais empregando um dispositivo de análise óptica in situ de acordo com uma modalidade ilustrativa;
[0006] A FIG. 2 é um vista em cortes em elevação lateral de um Núcleo de ICE de acordo com uma modalidade ilustrativa;
[0007] A FIG. 3 é uma representação pictórica de um sistema de fabricação de Núcleo de ICE de acordo com uma modalidade ilustrativa;
[0008] A FIG. 4 é um diagrama de um sistema de fabricação de Núcleo de ICE de acordo com uma modalidade ilustrativa;
[0009] A FIG. 5 é uma representação pictórica de um sistema de fabricação de Núcleo de ICE de acordo com uma modalidade ilustrativa;
[0010] A FIG. 6 é um fluxograma de um processo para preparo para fabricação de Núcleos de ICE de acordo com uma modalidade ilustrativa;
[0011] FIG. 7 é um fluxograma de um processo para a preparação para a fabricação de Núcleos de ICE de acordo com uma modalidade ilustrativa; e
[0012] A FIG. 8 é um fluxograma de um processo para executar a fabricação de Núcleos de ICE de acordo com uma modalidade ilustrativa.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FIGURAS
[0013] As modalidades ilustrativas fornecem um sistema e método para a deposição de película fina incluindo o controle da geração ou fabricação de Núcleos de elementos computacionais integrados (ICE) para a detecção várias propriedades em uma amostra de teste. Como usado neste documento, os termos "fabricar" ou "fabricação" são definidos como fazer, produzir, gerar, fabricar, desenvolver e/ou criar Núcleos de ICE de acordo com as modalidades divulgadas. Os Núcleos de ICE são uma modalidade de um dispositivo, sistema ou componente de computação óptica multivariada para a análise de uma amostra de teste. A amostra de teste pode representar qualquer combinação de líquidos, gases, pastas, modificações, polímeros, materiais multifásicos, fluidos de hidrocarboneto, pós e sólidos. Os Núcleos de ICE podem ser utilizados em amostras de teste em várias fases, como sólidos, líquidos, gases, pastas, emulsões, pós e soluções multifásicas.
[0014] Os Núcleos de ICE também podem ser utilizados em qualquer modo óptico, como transmissão, reflexão, reflexão interna total, fluorescência, Rayman, dispersão de Raleigh, dispersão Brillion, fibra óptica, fibra óptica distribuída, e assim por diante. Os Núcleos de ICE podem ter a mesma precisão como espectrômetros ópticos de qualidade laboratorial sem o uso de espectros, espectrômetros ou filtros de entalhe convencionais. Em uma modalidade, os Núcleos de ICE podem realizar um cálculo específico / regressão para detectar e/ou quantificar um analito de interesse específico, ou característica, de uma dada amostra de teste. Os Núcleos de ICE podem ser utilizados de modo não destrutivo, não invasivo, in situ, e/ou em tempo real. Por exemplo, os Núcleos de ICE podem ser utilizados em ambientes agressivos, como em condições de fundo de poço de um poço de exploração. Além disso, os núcleos de ICE também podem ser utilizados em laboratórios, centros de equipamentos móveis, estações de trabalho improvisadas ou outros locais ou ambientes.
[0015] Em uma modalidade, os processos de deposição que controlam a função óptica dos Núcleos de ICE podem ser medidos e controlados em tempo real. Por exemplo, o sistema de fabricação do Núcleo de ICE podem utilizar sensores, como monitores de cristal, monitores ópticos, espectrômetros in-situ e elipsômetros in-situ. A função óptica do Núcleo de ICE pode ser definida como a intensidade eletromagnética (por exemplo, transmissão, absorção e reflexão) do Núcleo de ICE como uma função do comprimento de onda. Em uma modalidade, a deposição por feixe de elétrons assistido por íon pode ser utilizada para cada camada ou etapa do processo de deposição.
[0016] Além disso, as modalidades divulgadas podem incluir um sistema e método para a translação de uma posição de uma fonte térmica (por exemplo, silício ou dióxido de silício (sílica)) e/ou suporte de substrato que pode ser usado em conjunto ou separado do processo de deposição assistida por feixe de elétrons assistido por íons.
[0017] A FIG. 1 é um diagrama esquemático de um sistema 10 para monitoramento de amostras de teste em um ambiente de recursos naturais empregando um dispositivo de análise óptica in-situ de acordo com uma modalidade ilustrativa. Em uma modalidade, o sistema 10 pode ser utilizado para determinar várias propriedades das amostras de teste (por exemplo, petróleo bruto, água, misturas, líquidos, etc.), tanto no fundo de poço quanto no poço de perfuração, laboratório, oleoduto ou outro ambiente. O termo "fundo de poço" se refere a um poço ou fluxo conectado a um poço ou conectado a um ou mais reservatórios, cujos fluidos estão sujeitos a serem bombeados para a superfície em um poço. Na prática, vários reservatórios podem estar interligados por uma rede de fluxos, todos alimentando uma cabeça de poço. O termo oleoduto se refere a um duto empregado para transmitir petróleo de uma cabeça de poço do campo para um local remoto. Os dutos são empregados no fundo do poço e nos oleodutos. O termo "duto" inclui as dutos do furo e dutos do oleoduto. Os tubos do fundo de poço podem ser verticais, horizontais ou ter outras relações espaciais.
[0018] As propriedades determinadas podem ser utilizadas para análise, para determinar o fluxo de petróleo, para análise das misturas e dos materiais aplicáveis e outras determinações relevantes. Como usado neste documento, o termo "propriedade" se refere a características, composição, propriedades ou elementos contidos na amostra de teste (isto é, petróleo ou o que forma a composição de petróleo e que inclui, entre outros, composição e conteúdo SARA (saturados, asfaltenos, resinas, aromáticos), conteúdo em partículas sólidas, como sujeira, lama, incrustação e contaminantes similares, porosidade, pH, sólidos dissolvidos totais, teor iônico (isto é, composição e teor de íon H2O ), composição e teor de hidrocarboneto, composição e teor de gás C1-C6, CO2, H2S e propriedades PVT correlacionadas incluindo GOR (razão gás-óleo), ponto de bolha, densidade, forma das partículas, distribuição de partículas e viscosidade entre outras propriedades. Por exemplo, petróleo bruto pode incluir aromáticos, resinas, asfaltenos, e saturados.
[0019] O sistema 10 pode incluir aparelhos localizados e em contato com o fluxo de petróleo bruto e cujos componentes estão localizados no fundo do poço ou em um oleoduto para determinar em tempo real as propriedades do petróleo que estão fluindo em dutos subterrâneos ou no oleoduto. Como resultado, os aparelhos do sistema 10 estão sujeitos a temperaturas e pressões extremas dos fluxos subterrâneos, mas ainda não empregam instrumentos espectroscópicos caros usados no sistema do estado da técnica mas, ao invés disso, os dispositivos de análise óptica robustos confiáveis, como Núcleos de ICE. Em outra modalidade, o sistema 10 pode ser utilizado para a análise em tempo não real de amostras de teste de uma instalação móvel ou doméstica, recipiente de amostras ou outra local ou recipiente após a recuperação da amostra de teste.
[0020] Em uma modalidade, o sistema 10 pode incluir um computador 12 que inclui um microprocessador 14, memória 16, que pode incluir uma ou mais memórias estáticas ou dinâmicas ou caches (por exemplo, unidade de disco rígido, ROM, RAM, etc.) para armazenar o programa de análise e o programa do sistema operacional e dados determinados entre outras informações como conhecido na técnica de análise espectral como entendido pelos versados na técnica. O computador 12 pode incluir um monitor 18, um teclado 20 e um mouse 22.
[0021] O microprocessador 14 pode ser ativado por circuito ou lógica para controlar a execução de um conjunto de instruções. O processador 14 pode ser um ou mais microprocessadores, processadores de sinais digitais, circuitos integrados de aplicação específica (ASIC), unidades centrais de processamento, ou outros dispositivos adequados para controlar um dispositivo eletrônico, incluindo um ou mais elementos de hardware e software, a execução de software, instruções, programas e aplicações, conversão e processamento de sinais e informações, e realização de outras tarefas afins. O processador 14 pode ter um chip único ou integrado a outros dispositivos de computação comunicação, exploração, ferramentas de fundo de poço.
[0022] A memória 16 pode ser um elemento de hardware, dispositivo ou mídia de gravação configurada para armazenar dados para posterior recuperação ou acesso em um momento posterior. A memória 16 pode ser memória estática ou dinâmica. A memória 16 pode incluir um disco rígido, memória de acesso aleatório, cache, unidade de mídia removível, armazenamento em massa, ou configuração adequada como armazenamento de dados, instruções e informações. Numa modalidade, a memória 16 e processador 14 podem ser integrados. A memória pode usar qualquer tipo de técnicas ou meios de armazenamento voláteis ou não voláteis.
[0023] Em uma modalidade, o computador pode estar localizado em local central remoto em relação ao restante do sistema 10 compreendendo detecção de propriedade óptica de petróleo e dispositivos de análise óptica 24 e 26. Enquanto dois dispositivos são mostrados, vários dispositivos são mostrados a título de ilustração e mais ou menos dispositivos podem ser usados na prática. Por exemplo, cada dispositivo de análise óptica 24 e 16 pode ser utilizado para detectar e analisar a luz que interagiu com a amostra ou mistura associada, como o petróleo com diferentes propriedades de interesse. Os dispositivos de análise óptica 24 e 26 podem medir múltiplas propriedades ou uma propriedade isolada, conforme necessário. Os dispositivos de análise óptica podem ser utilizados em combinação para apresentar um quadro global da condição do petróleo e do local.
[0024] Os dispositivos de análise óptica 24 e 26 são robustos e podem ser configurados para suportar temperaturas e pressões in-situ nos dutos e, assim, serem colocados para uso de curto prazo, longo prazo ou permanente. Os dispositivos de análise óptica 24 e 26 representam uma melhoria significativa em relação aos sistemas de análise atuais que não são robustos, não são automáticos e não são para uso relativamente a longo prazo. Os dispositivos de análise óptica 24 e 26 podem ser fabricados especificamente para testar e analisar uma ou mais propriedades de uma amostra de teste. Em outras modalidades, os dispositivos de análise óptica 24 e 26 podem ser fabricados para uso único, temporário ou descartável.
[0025] O número de dispositivos de análise óptica 24 e 26 é arbitrário e não se destina a transmitir nenhuma significado. O número de dispositivos de análise óptica 24 e 26 no sistema 10 depende das necessidades de um ou mais usuários, da análise necessária, do número de dutos/poços e do número de propriedades que estão sendo monitoradas. As comunicações no sistema 10 podem ocorrer em tempo real ou através de qualquer número de comunicações subsequentes, transferências de dados ou processos de sincronização. Um usuário pode iniciar também uma comunicação, teste, análise ou outro processo que usa o sistema 10.
[0026] É contemplado que o número de dispositivos de análise óptica 24 e 26, de um sistema 10 não se limita a medir as propriedades de uma amostra de teste em um local único. O computador 12 pode ser programado para se comunicar ou monitorar um grande número de dispositivos de análise óptica 24 e 26 associados e localizados em relação a vários locais diferentes. Assim, as propriedades de uma amostra de teste que flui de forma independente em local diferente podem ser monitoradas simultaneamente por um computador 12 que também pode ser programado para correlacionar um número de propriedades diferentes que estão sendo relacionadas a um problema de garantia de fluxo em um sistema de reservatório. O computador 12 pode representar um ou mais dispositivos, sistemas, equipamentos ou componentes de computação ou comunicação.
[0027] As comunicações no sistema 10 podem ocorrer diretamente ou através de uma ou mais redes incluindo, um rede de telefonia publicamente comutada , celular ou redes sem fio (por exemplo, 3G, 4G, LTE, PCS, GMSR, etc.), redes Ethernet e assim por diante. O computador 12 também pode estar acoplado a um dispositivo de saída de alarme 13, que pode fornecer um alarme sonoro, um alarme visual ou ambos.
[0028] Em uma modalidade, o computador 12 pode monitorar dutos, fluxos, reservatórios e poços de exploração para mostrar o petróleo e outras amostras de teste que fluem, estão armazenadas ou estão sendo recuperadas. Como resultado, os dispositivos de análise óptica podem monitorar várias propriedades instantâneas ou para a conveniência de um ou mais usuários. Como resultado, os problemas ou questões também podem ser monitorados, detectados e registrados com eficiência para tomar qualquer número de ações corretivas para um reservatório, fluxo, oleoduto ou assim por diante. Um ou mais limiares podem ser utilizados para propriedades distintas para executar uma análise mais minuciosa ou realizar testes diferentes.
[0029] Os dispositivos de análise óptica 24 e 26 podem ter um custo relativamente baixo e serem robustos e podem ser implementados em muitos mais locais e fluxos do que seria possível com outros sistemas. Em uma modalidade, o dispositivo de análise óptica 24 (descrito como um dispositivo representante) pode incluir uma fonte de luz 32, uma amostra de teste 34 que está sendo monitorada, um Núcleo de ICE 36 que opera um dispositivo de cálculo de regressão óptica, um detector 38 para detectar a luz refletida do Núcleo de ICE 36 e um detector 40 para detectar da luz transmitida pela Núcleo de ICE 36. O Núcleo de ICE 36 pode ser um dispositivo de cálculo óptico único que inclui múltiplas camadas especialmente dimensionadas, no formato e configuradas para determinar as propriedades da amostra de teste.
[0030] A FIG. 2 é um vista em cortes em elevação lateral de um núcleo de ICE 42 de acordo com uma modalidade ilustrativa. Na FIG. 2, o núcleo de ICE 42 podem incluir um número de camadas alternativas 44 e 46, respectivamente, de Nb2O5 e SiO2 (quartzo). Em uma modalidade, as camadas 44 e 46 podem ser depositadas sobre um substrato de vidro 48 como, entre outros, silício ou sílica. A outra camada da extremidade 50 das camadas de cálculo óptico pode ser exposta ao meio da instalação. O número de camadas e a espessura das camadas podem ser determinados e construídos a partir de atributos espectrais determinados de uma análise espectroscópica de uma propriedade de uma mistura da amostra usando um instrumento espectroscópico convencional. Em uma modalidade, a combinação de camadas corresponde à assinatura da propriedade de interesse de acordo com o padrão espectral dessa propriedade. As camadas do Núcleo de ICE 42 podem ser controladas automaticamente e depositadas para corresponder à assinatura da propriedade.
[0031] O espectro de interesse de uma dada propriedade inclui tipicamente qualquer número de diferentes comprimentos de onda. O Núcleo de ICE 42 é fornecido apenas para fins ilustrativos. O número de camadas e as espessuras relativas do Núcleo de ICE não têm nenhuma correlação com qualquer propriedade da amostra à qual as modalidades ilustrativas são direcionadas, são dados para fins de compreensão apenas e não estão em escala. A espessura das camadas pode estar na ordem dos mícrons ou nanômetros.
[0032] As múltiplas camadas e substrato têm diferentes índices de refração complexos. Ao selecionar de forma apropriada os materiais do substrato e das camadas e a espessura e espaçamento da camada, o dispositivo de análise óptica pode ser fabricado para passar seletivamente frações predeterminadas de luz em comprimentos de onda diferentes. A cada comprimento de onda é dado um fator de ponderação ou carga predeterminado. A espessura e o espaçamento das camadas podem ser determinados usando uma variedade de métodos de aproximação do espectrógrafo da propriedade de interesse. As ponderações que as camadas do Núcleo de ICE 42 aplicam em cada comprimento de onda são configuradas para as ponderações de regressão descritas no que diz respeito a uma equação conhecida, ou dados ou assinatura espectral como são conhecidos na técnica. O Núcleo de ICE 42 processa o feixe de luz de entrada para o dispositivo de cálculo óptico ponderando opticamente o feixe de luz de entrada para as ponderações do vetor de regressão vetor carregado desejadas para cada comprimento de onda. A intensidade da luz de saída do Núcleo de ICE 42 é medida por um transdutor óptico. O transdutor óptico converte a intensidade da luz processada do Núcleo de ICE em um sinal que está diretamente relacionado e é proporcional à propriedade da amostra desejada. O sinal de saída do transdutor óptico representa a soma de todas as intensidades ponderadas dos comprimentos de onda transmitidos do Núcleo de ICE e é o produto do ponto do feixe de luz de entrada e o vetor de regressão do núcleo de ICE.
[0033] Estes comprimentos de onda podem ser ponderados proporcionalmente pela construção das camadas de dispositivo de análise óptica correspondentes. As camadas resultantes em conjunto podem produzir um dispositivo de análise óptica, como Núcleo de ICE 42 que gera modifica intensidade da luz do feixe de entrada. As intensidades da luz transmitida e refletida, medidas pelos detectores 38 e 40 e processadas pelo computador 12, representam o produto da luz de entrada e os vetores carregados daquela propriedade (por exemplo, resina). Por exemplo, o valor da intensidade do dispositivo de análise óptica de saída é proporcional à quantidade de resina no petróleo bruto que está sendo examinado. Deste modo, um Núcleo de ICE é produzido para cada propriedade a ser determinado na amostra de teste.
[0034] Esses núcleos de ICE representam dispositivos de reconhecimento de padrões e componentes que produzem padrões de saída característicos que representam uma assinatura dos elementos espectrais que definem a característica ou propriedade de interesse. A intensidade da saída de luz é uma medida da quantidade proporcional da característica na amostra de teste que está sendo avaliada. Em uma modalidade, as saídas de um número de núcleos de ICE na forma de sinais elétricos podem ser utilizadas para representar a característica ou propriedade de interesse na amostra de teste.
[0035] Há uma boa correlação entre a característica prevista, como aromáticos, por exemplo, e a quantidade medida da característica. Assim, um sistema e método foi descrito para determinar pelo menos uma característica da amostra de teste que pode incluir fazendo com que a amostra de teste produza luz que interage com a luz incidente; realizando um cálculo de regressão ou outro processamento na luz que interage com um dispositivo de análise óptica sensível à luz que interage ali incidente para produzir, pelo menos, um sinal de saída que manifesta o cálculo e pelo menos uma propriedade correspondente; e determinando pelo menos uma propriedade da amostra de teste a partir de pelo menos um sinal de saída.
[0036] A FIG. 3 é um diagrama de um sistema de fabricação de Núcleo de ICE 300 de acordo com uma modalidade ilustrativa. O sistema de fabricação de Núcleo de ICE 300 pode incluir qualquer número de componentes de hardware, software e firmware. Em uma modalidade, o sistema de fabricação do Núcleo de ICE 300 pode incluir um programa candidato 302, aplicação de iteração (ITER) 304, dados analíticos 306 e uma ferramenta de revestimento 308 que se comunica diretamente ou indiretamente através de uma ou mais redes. O sistema de fabricação de Núcleo de ICE 300 pode incluir qualquer número de módulos de software, aplicativos, ou lógica configurada para executar um conjunto de instruções aqui descritas.
[0037] Em uma modalidade, o sistema de fabricação do Núcleo de ICE 300 também pode incluir qualquer número de servidores, banco de dados, roteadores, terminais, ferramentas de fabricação de semicondutor, periféricos e assim por diante.
[0038] Em uma modalidade, o programa candidato 302 pode ser configurado para criar informações de filtro para os Núcleos de ICE. Por exemplo, o programa candidato 302 pode utilizar dados de concentração de analito e de substrato e índices complexos de material de informação refração (n, k), para determinar as propriedades de camada. A fabricação de vários Núcleos de ICE podem exigir restrições ópticas recém-obtidas para formular os materiais depositados nas diferentes camadas dos Núcleos de ICE, a espessura, tratamentos de camadas individuais e outras informações aplicáveis. As restrições ópticas podem ser enviados e recebidas automaticamente ou em resposta à interação do usuário.
[0039] ITER 304 pode ser um grupo de multiaplicativo de programas compilados que se comunica com a ferramenta de revestimento 308 e otimiza projetos de filtro com base no feedback do programa candidato 302. Por exemplo, o ITER 304 pode permitir a otimização e/ou a automação do processo de deposição, como o controle de pseudo-camada e modificação e/ou permissão de adições camada de folga necessária para produzir um filtro.
[0040] Os dados analíticos 306 podem ser dados adquiridos de vários locais dentro da câmara de fabricação. Os dados analíticos 306 podem ser adquiridos por monitores ópticos, espectrômetros, elipsômetros, termômetros, barômetros, sensores de gás, microbalanças de cristal de quartzo, termômetros ou outro equipamento de medição ou de monitoramento interno ou externo ao sistema de fabricação de núcleo de ICE 300. Os dados analíticos 306 podem ser modelados e processados em consistência com os objetivos de execução do filtro.
[0041] A ferramenta de revestimento 308 pode ser uma ferramenta de fabricação para controlar e depositar cada camada. Em uma modalidade, ferramenta de revestimento 308 é um sistema de deposição de deposição de película fina. A ferramenta de revestimento 308 pode ser configurada para realizar processos de deposição diferentes, como evaporação por indução térmica, evaporação por indução térmica assistida por íon, limpeza por polarização de RF, pulverização por magnetron e CVD aprimorado por plasma. A ferramenta de revestimento 308 pode incluir uma câmara de processo isolado configurada para aplicar um vácuo aos núcleos de ICE conforme eles são fabricados. Em uma modalidade, a ferramenta de revestimento 308 pode utilizar limites de desencadeamento e pode esperar por uma resposta.
[0042] A FIG. 4 é uma vista esquemática de um exemplo de um sistema de fabricação de núcleo de ICE 400 para a fabricação de núcleos de ICE de acordo com as modalidades reveladas. Por exemplo, em uma modalidade, o sistema de fabricação de núcleo de ICE 400 pode ser utilizado para realizar a deposição de película fina para a fabricação de núcleos de ICE. Qualquer número de deposição física de vapor (PVD) e a deposição de vapor química (CVD) pode ser utilizado. Em uma modalidade, o sistema de fabricação de núcleo de ICE 400 pode incluir uma câmara de vácuo 405, uma unidade planetária 410, um ou mais conjuntos planetários 415, um espectrômetro 416, sensores fechados 425, portas de elipsômetro 430, aquecedores de quartzo 440, uma fonte de íons 445, obturadores de fonte 450, uma ou mais fontes térmicas (por exemplo, fontes de feixe de elétrons 455, fontes de evaporação térmica, etc.) e um conjunto de monitor óptico 460. Em uma modalidade, o sistema de fabricação de núcleo de ICE 400 pode ser conectado a um ou mais dispositivos de computação para gerir os vários componentes e as camadas depositadas sobre um substrato.
[0043] Em uma modalidade, o sistema de fabricação de núcleo de ICE 400 pode ser configurado para controlar a deposição de um número de camadas e propriedades das camadas. Por exemplo, as propriedades das camadas que podem ser controladas podem incluir, pelo menos, um índice de refração, coeficiente de absorção óptica, espessura física e espessura óptica. Em uma modalidade, o sistema de fabricação de núcleo de ICE 400 pode utilizar um vetor de regressão para estabelecer as funções de transmissão, reflexão e absorção dos núcleos de ICE antes, durante e a após geração. O núcleo de ICE pode variar em espessura e camadas. Por exemplo, o núcleo de ICE pode variar entre cerca de 5 nm e cerca de 50 μm e pode ter entre cerca de 2 e cerca de 50 camadas. No entanto, em outras modalidades, a espessura pode ser aumentada e diminuída com base na aplicação, uma única camada podendo ser utilizada ou um número extremamente grande de camadas podendo ser utilizado com base em aplicações muito complexas do núcleo de ICE.
[0044] Em uma modalidade, a câmara de vácuo 405 pode ser um invólucro rígido em que o ar ou outros gases são removidos por uma bomba de vácuo (não mostrada). A câmara de vácuo 405 pode incluir qualquer número de portas permitindo que componentes distintos, tais como instrumentos, sensores, fontes, fontes de gás e assim por diante, tenham sejam fundamentados ou instalados dentro da câmara de vácuo 405 para utilização durante o processo de fabricação do núcleo de ICE. A câmara de vácuo 405 pode ser formada de metais, tais como aço inoxidável, alumínio, aço carbono ou bronze, cerâmica de alta densidade, vidro, acrílico e outros materiais adequados para os diferentes elementos e misturas depositados e utilizados dentro da câmara de vácuo 405. Em uma outra modalidade, uma nuvem de evaporação emitida dentro da câmara de vácuo 405 pode ser isolada para reforçar a uniformidade de deposição. O isolamento é realizado, mas não está limitado a, escudos de metal antes do conjunto planetário 415 com aberturas que permitem que a nuvem de evaporação passe para o conjunto planetário 415. A câmara de vácuo 405 pode também variar a pressão no interior da câmara de vácuo, conforme necessário para cada etapa do processo. A câmara de vácuo 405 pode introduzir qualquer número de gases reagentes ou de segundo plano durante o processo.
[0045] A câmara de vácuo 405 pode incluir qualquer número de suportes, portas, placas, interfaces ou assim por diante. A câmara de vácuo 405 pode incluir qualquer número de entradas e saídas elétrica, de gás, aspiração, descarte ou qualquer outro tipo de entradas e saídas. Por exemplo, os gases de segundo plano utilizados dentro da câmara de vácuo 405 podem ser variados em função da deposição ou outro processo sendo realizado sobre os substratos/núcleos de ICE. A câmara de vácuo 405 pode também incluir qualquer número de outros painéis de fixação, conjuntos ou assim por diante. Por exemplo, a câmara de vácuo 405 pode incluir pés de nivelamento para garantir que a câmara de vácuo 405 seja mantida nivelada, bem como qualquer número de periféricos, como teclados, visores, um mouse, touchscreen ou assim por diante.
[0046] Em uma modalidade, a unidade planetária 410 pode ser um dispositivo de movimento ou sistema para movimento do sistema planetário com pelo menos um conjunto planetário 415 mantendo substratos ou núcleos de ICE durante o processo de fabricação. O conjunto planetário 415 pode também ser referido como um rolo do substrato. A unidade planetária 410 pode representar um mecanismo planetário único ou multi componente. Em algumas modalidades, a unidade planetária 410 pode ser configurada para mover-se em três dimensões. Por exemplo, a unidade planetária 410 pode rodar e também sofrer inclinação para proporcionar movimento ao longo de três eixos diferentes. Em uma modalidade, a unidade planetária 410 pode incluir um ou mais motores e uma caixa de engrenagens, incluindo, por exemplo, uma engrenagem central ou "sol", que engata com um certo número de engrenagens circundantes ou planetárias. As engrenagens planetárias podem ser mantidas no lugar por uma gaiola ou transportador que fixa as engrenagens planetárias em órbita em relação uma a outra. Em uma modalidade, cada um dos planetas individuais dentro do conjunto planetário 415 é individualmente rotativo no seu respectivo eixo, bem como uma inclinação para proporcionar movimento ao longo de três eixos diferentes. O um ou mais motores podem girar suavemente o conjunto planetário. Por exemplo, os núcleos de ICE podem ser rodados à medida que cada nova camada é depositada para assegurar deposição uniforme. A unidade planetária 410 e o conjunto planetário 415 proporcionam estabilidade, rigidez de rotação e velocidades de rotação consistentes para utilização no processo de fabricação do núcleo de ICE.
[0047] Em uma modalidade, a unidade planetária 410 pode mover o conjunto planetário 415 e/ou os planetas individuais dentro do conjunto planetário 415 e os substratos/núcleos de ICE correspondentes durante a deposição para aumentar a uniformidade dos núcleos de ICE. Por exemplo, em uma modalidade, a fonte de íons 445 e as fontes de feixe de elétrons 455 também podem ser movidas durante a deposição ou outros processos (por exemplo, sistemas de acionamento planetários secundários). Por exemplo, uma distância entre o substrato anexado ao conjunto planetário 415 (ou outros tipos de suporte de substrato) e a fonte térmica (por exemplo, fontes de feixe de elétrons 455) pode ser variada durante a deposição para afetar a forma dos núcleos de ICE para melhora da uniformidade do material depositado. A rotação de um ou mais dentre o conjunto planetário 415, fonte de íons 445 e as fontes de feixe de elétrons 445 pode ser utilizada para maximizar a uniformidade, densidade e para compensar a natureza de fonte de ponto da pluma de evaporação a partir da fonte de feixe de elétrons 455. Como um exemplo, em uma modalidade, a fonte térmica pode se mover nas direções x, y e/ou z, em relação ao suporte do substrato, enquanto que o suporte do substrato mantém sua posição ou movimento normal. A direção x é um movimento de lado a lado, a direção y é um movimento da frente para trás e a direção z é um movimento para cima e para baixo. Em certas modalidades, os movimentos podem ser pré-determinados antes do processo de deposição para melhorar a uniformidade do núcleo de ICE.
[0048] Alternativamente, em algumas modalidades, a fonte térmica pode se mover nas direções x, y e/ou z em relação ao suporte do substrato, enquanto o suporte de substrato e/ou as seções controladas individualmente do suporte de substrato (por exemplo, um ou mais planetas no conjunto planetário 415) também podem mover-se nas direções x, y e/ou z, e também se inclinar em relação à fonte térmica para proporcionar uma camada de deposição mais uniforme. O movimento da fonte térmica e do suporte de substrato pode ser vantajoso uma vez que o sistema global pode ser menor, porque cada um teria apenas de mover uma parte (por exemplo, metade) da distância desejada. O movimento do suporte do substrato tal como o conjunto planetário 415 pode incluir o movimento do sistema planetário externo, enquanto mantém a posição normal ou o não movimento dos planetas individuais; movimento do sistema planetário externo e movimento dos planetas individuais; movimento dos planetas individuais enquanto não move o sistema planetário externo; e movimento apenas de certos planetas individuais, enquanto não move outros. Mais uma vez, cada um dos movimentos pode estar sob a direção x, y e/ou z, assim como inclinado, em relação à fonte térmica para proporcionar uma camada de deposição mais uniforme.
[0049] Ainda assim, em algumas modalidades, o suporte de substrato e/ou seções do suporte de substrato individualmente controladas podem se mover nas direções x, y e/ou z e também se inclinarem, em relação a uma fonte de movimento não-térmica. Além disso, em algumas modalidades, a fonte de íons 445 pode também ser movida para auxiliar na criação de uma camada de deposição uniforme.
[0050] Em certas modalidades, o sistema de fabricação de núcleo de ICE 400 pode pré-programado para controlar o movimento da fonte térmica e/ou o suporte de substrato com base nos resultados de um processo de tentativa e erro para determinar o movimento/posição ideais da fonte térmica e/ou do suporte de substrato que produz a maior percentagem de núcleos de ICE uniformes. Por exemplo, o processo de tentativa e erro pode incluir o movimento da fonte térmica em apenas uma direção em relação ao suporte de substrato e a avaliação da qualidade dos núcleos de ICE produzidos, e em seguida, deslocamento da fonte térmica em duas direções e a avaliação da qualidade dos núcleos de ICE produzidos e então o movimento da fonte térmica em três direções e avaliação da qualidade das amostras de ICE produzidas. Do mesmo modo, o processo de tentativa e erro também pode incluir apenas o movimento do suporte de substrato ou de uma porção do suporte de substrato em relação à fonte térmica em uma, duas ou três direções e também a avaliação da qualidade dos núcleos de ICE produzidos. Além disso, o processo de tentativa e erro também pode incluir o movimento da fonte térmica e do suporte de substrato um em relação ao outro e a avaliação da qualidade dos núcleos de ICE produzidos. Os movimentos exatos (por exemplo, tempo, distância, amplitude, frequência, etc.) podem ser ajustado durante o processo de tentativa e erro para determinar os movimentos ideais que rendem o maior percentual de núcleos de ICE uniformes.
[0051] Além disso, em algumas modalidades, o sistema de fabricação de núcleo de ICE 400 pode ser configurado para parar/bloquear ou reduzir a pluma de fonte térmica enquanto move o suporte de substrato e/ou a fonte térmica. Isto pode ocorrer por um movimento particular ou durante todos os movimentos. O movimento pode ser sutil, rápido em uma fase linear e/ou girado em torno de um eixo. Além disso, o movimento pode seguir um movimento aleatório, movimento sinusoidal, movimento trapezoidal e outros tipos de dimensões.
[0052] Alternativamente ou adicionalmente a ser pré-programado com base no processo de tentativa e erro descrito acima, em algumas modalidades, o sistema de fabricação de núcleo de ICE 400 pode ser configurado para controlar e regular automaticamente o movimento do suporte de substrato e/ou o suporte de substrato durante o processo de deposição com base em medições em tempo real, obtidos usando um ou mais dos vários componentes e sensores do sistema de fabricação do núcleo de ICE 400.
[0053] Por exemplo em uma modalidade, o sistema de fabricação de núcleo de ICE 400 pode incluir um trocador de vidro de teste 420 para manter no lugar um chip de teste do monitor óptico 435 para realização de análises em tempo real usando o espectrômetro de 416, os elipsômetros 430 e o conjunto de monitor óptico 460. Em uma modalidade, o conjunto de monitor óptico 460 pode ser configurado para avaliar o desempenho do núcleo de ICE in situ. Por exemplo, o conjunto de monitor óptico 460 pode utilizar qualquer número de comprimentos de onda para medir a transmitância, reflectância e a absorção dos núcleos de ICE durante uma ou mais das etapas de fabricação no interior da câmara de vácuo 405. O espectrômetro 416 pode ser configurado para realizar a análise de espectro completo e as caracterizações de câmara em tempo real. Por exemplo, o espectrômetro 416 pode ser configurado para controlar a reflectância e transmitância de camadas durante a deposição de película fina com base na análise do chip de teste do monitor óptico 435. A câmara de vácuo 405 pode ser configurada para permitir o monitoramento óptico individual ou combinações de monitoramento óptico individual. Por exemplo, as medições feitas com elipsômetro 430 podem ser feitas sobre um chip de monitoramento óptico diferente 435 daquele do sistema de monitamento óptico 460. Em alternativa, o sistema de monitoramento óptico e o espectro completo do espectrômetro de medição 416 pode ser configurado para monitorar o chip de teste do monitor óptico 435 diferente.
[0054] O trocador de vidro de teste 420 pode ser utilizado para facilitar opticamente a medição de propriedades de camada do chip de teste do monitor óptico 435. Em uma modalidade, o trocador de vidro de teste 420 pode ser fixado em posição. Em outra modalidade, o trocador de vidro de teste 420 pode se conectar ou se mover juntamente com a unidade planetária 410 e o conjunto planetário 415. O trocador de vidro de teste 420 no chip de teste do monitor óptico 435 está configurado para receber cada uma das camadas ou tratamentos introduzidos na câmara de vácuo 405 para monitorar em tempo real o processo de deposição.
[0055] As portas de elipsômetro 430 são configuradas para receber um ou mais elipsômetros (não mostrados), para investigar as propriedades dielétricas (índice de refração complexo ou função dielétrica) de películas finas. Os elipsômetros podem ser utilizados para caracterizar a composição, a rugosidade, a espessura (profundidade), a natureza cristalina, a concentração de dopante, condutividade elétrica e outras propriedades do material. Os elipsômetros são muito sensíveis à alteração na resposta óptica da radiação incidente que interage com o material sendo investigado, como o chip de teste do monitor óptico 435.
[0056] Os aquecedores de quartzo 440 podem representar qualquer número de dispositivos de aquecimento, componentes ou elementos. Em uma modalidade, os cristais de quartzo podem ser lâmpadas incandescentes preenchidas com gás halogênio altamente pressurizado e outros elementos utilizados para proteger um filamento e aumentar a longevidade. As lâmpadas podem ser feitas de um vidro de quartzo por causa de seu ponto de fusão mais quente do que o vidro normal, daí o nome aquecedores de quartzo 440. Os aquecedores de quartzo 440 podem emitir energia infravermelha e podem ser particularmente eficazes no sistema de núcleo de ICE 400, devido à sua resposta rápida para aquecimento e alta densidade de potência. Os aquecedores de quartzo 440 também podem ser utilizados para direcionar a radiação em um padrão uniforme e concentrado. Em uma modalidade, os aquecedores de quartzo 440 podem controlar a temperatura do substrato no interior da câmara de vácuo 405 em tempo real para assegurar a deposição correta dos materiais, bem como outras etapas do processo impostas sobre os substratos conectados ao conjunto planetário 415.
[0057] Em uma modalidade, a fonte de íons 445 pode ser um dispositivo eletromagnético que é utilizado para criar partículas carregadas. Os íons de origem (ou seja, Íons de gálio) gerados pela fonte de íon 445 podem ser focados de maneira ampla ou restrita sobre os substratos e os núcleos de ICE utilizando uma ou mais lentes eletrostáticas. A fonte de íons 445 pode ser utilizada para auxiliar a deposição térmica. A fonte de íons 445 pode oferecer a vantagem de taxas extremamente elevadas de deposição combinadas com o índice desejado real e de refração imaginária (n e k), redução da tensão de cristal e melhoria da adesão de película em comparação com a deposição térmica sozinha. A fonte de íons 445 também pode reduzir os tempos de deposição totais por tanto quanto um fator de 30. A utilização da fonte de íons 445 pode ajudar a controlar a densidade e a estrutura cristalina do material depositado sobre o substrato. Por exemplo, qualquer número de tensões e espaços vazios pode ser evitado, assim como uma fraca aderência ao substrato, quebra das películas e variação das propriedades ópticas também podem ser evitados pela utilização da fonte de íons 445. O feixe de íons emitido pela fonte de íons 445 permite que os elétrons de material de depósito se mobilizem, aumentando assim a densidade resultante (e também o índice de refração real) e a aderência do material.
[0058] Os valores de n e k de cada camada do núcleo de ICE podem ser considerados parâmetros críticos. A fonte de íons 445 pode variar a intensidade ou força em tempo real como um controle de fina sintonia em tempo real altamente preciso e independente para obter as propriedades ópticas desejadas de cada camada do núcleo de ICE.
[0059] As fontes de feixe de elétrons 455 e os obturadores de fonte 450 podem ser utilizados para realizar deposição de vapor física por feixe de elétrons (electron beam physical vapor deposition, EBPVD). Em uma modalidade, as fontes de feixe de elétrons proporcionam um sistema para elevar as temperaturas de um material de deposição no interior das fontes de feixe de elétrons (por exemplo, um recipiente de metal ou cerâmica ou de outro tipo) para distribuição para dentro da câmara de vácuo 405. Por exemplo, um feixe de elétrons de alta energia pode ser utilizado para excitar um material de deposição que é liberado através dos obturadores de fonte 450 que controlam a taxa de dispersão e o padrão dentro da câmara de vácuo 405. Em uma modalidade, os obturadores de fonte 450 podem fornecer um regulador para controle dos materiais de deposição liberados a partir das fontes de feixe de elétrons 455. Em adição a deposição de feixe de elétrons, o sistema de fabricação de núcleo de ICE 400 pode ser configurado para realizar deposição de aquecimento resistivo, deposição de fonte eletromagnética e a deposição de aquecimento indutivo.
[0060] Em uma modalidade, a fonte de íons 445 e as fontes de feixe de elétrons 455 podem ajustar pelo menos um parâmetro dentre direção, energia, intensidade e outros parâmetros direcionados para um substrato montado no conjunto planetário 415 para controlar a deposição e portanto a forma de transmissão dos núcleos de ICE. O monitoramento em tempo real do substrato utilizando os vários sensores e dispositivos de medição da câmara de vácuo 405 pode ser utilizados para compensar pequenas derivações e movimentos e para manter uma forma de transmissão desejada que pode ser associada a um projeto alvo. A utilização de deposição de feixe de elétrons e deposição de feixe de elétrons assistida por íons como descrito neste documento é única para a fabricação de núcleos de ICE.
[0061] Em uma modalidade, os valores de transmissão dos núcleos de ICE pode variar como uma função do comprimento de onda utilizado para realizar os processos de fabricação. Os vários processos são distintos de outros processos de semicondutores utilizados para filtros de interferência, de corte ou de entalhe que limitam a informação para aquele extraível em relação à largura de banda no espectro óptico. Em uma modalidade, os núcleos de ICE podem ser utilizados para derivar a informação que está em uma resolução maior do que a largura de banda utilizada para realizar as leituras com os núcleos de ICE. A resolução aumentada em comparação com a largura de banda torna os núcleos de ICE e os processos de fabricação únicos.
[0062] Os vários componentes e sensores do sistema de fabricação de núcleo de ICE 400 podem medir métricas de desempenho para estabelecer a transmissão, reflexão e funções de absorção do núcleo de ICE durante o processo de fabricação. Por exemplo, a fonte de íons 445 e as fontes de feixe de elétrons 455 podem ser ativamente geridas e controladas para afetar a transmissão, reflexão e função de absorção dos núcleos de ICE.
[0063] De acordo com as modalidades descritas, a utilização assistida do sistema de processo de deposição de feixe de elétrons pode ser usada em conjunto com ou separada do sistema e método divulgados para realizar a translação de uma posição de uma fonte térmica e/ou um suporte de substrato como descrito anteriormente.
[0064] Em uma modalidade, a variabilidade de lote para lote das deposições de camada e outros processos podem ser rastreados e registrados em uma ou mais bases de dados. Como um resultado, os tempos, temperaturas, tensão, corrente, composições, intensidades, distâncias, velocidades, umidade e outros fatores exatos utilizados pelo sistema de fabricação de núcleo de ICE 400 podem ser duplicados em toda uma série de outros sistemas de núcleo de ICE, seja localmente ou remotamente localizado para fornecer resultados consistentes. Variâncias dos componentes individuais poderão ser gravadas e duplicadas, se necessário.
[0065] Voltando agora à FIG. 6, um fluxograma de um processo para preparação para a fabricação de núcleos de ICE é apresentado de acordo com uma modalidade ilustrativa. Em uma modalidade, os processos da FIG. 6-8 podem ser implementados por um ou mais componentes de um sistema de fabricação de núcleo de ICE, dispositivo ou equipamento, tal como, mas não limitado a, o sistema de fabricação de núcleo de ICE 300 representado na FIG. 5.
[0066] Em uma modalidade, o processo começa pela execução de estudos de concepção destinados a selecionar os núcleos de ICE candidatos relevantes para o analito alvo (etapa 602). Por exemplo, em uma modalidade, o programa candidato 302, como representado na FIG. 5, recebe dados espectrais ópticos relacionados a e contendo as informações necessárias sobre a substância o analito para o qual o núcleo de ICE está sendo concebido e fabricado. Os analitos alvo típicos incluem metano, etano, propano e outros produtos químicos orgânicos e inorgânicos relevantes para a pesquisa de reservatórios de hidrocarbonetos. O programa candidato 302 também recebe informações ópticas de material constante (índices de refração reais e imaginários) do substrato e dos materiais utilizados para fabricar as camadas individuais 44 e 46 do núcleo de ICE 42. Estudos de projeto de candidato (etapa 602) executam rotinas para gerar diversos projetos de núcleo de ICE candidato. Os estudos de projeto de candidato também podem ordenar os diversos projetos de candidatos com base em uma Figura de Mérito (FOM), tais como Erro Padrão de Calibração (SEC) ou Erro Quadrático Médio (MSE) entre a função óptica calculada do Núcleo de ICE candidato e a carga desejada vetor de regressão.
[0067] Em uma modalidade, o projeto do núcleo de ICE alvo pode ser selecionado para o projeto de candidato por um perito, cientista ou sistema automatizado com base em cálculos detalhados apresentados pelo estudo de projeto (etapa 602). O sistema, então, prepara folhas de dados para criar um projeto alvo relativo a informações descobertas do analito alvo (etapa 604). As folhas de dados incluem as informações necessárias a serem passadas para o sistema de fabricação 300 a fim de permitir que o processo de fabricação seja iniciado, automatizado e otimizado. As folhas de dados podem conter o, mas não estão limitadas ao, ou combinações do, projeto alvo; parâmetros de controle de sistema planetário, feixe de elétrons, feixe de íons; e monitoramento óptico, parâmetros do elipsômetro e do espectrômetro.
[0068] Em seguida, o processo atualiza o arquivo executável e executa e coordena o processo de otimização, analítico e de revestimento (etapa 606). O processo pode determinar os parâmetros, configurações e condições iniciais que podem ser utilizados na inicialização. Em uma modalidade, o processo pode alternar dados associados com o projeto alvo através de um ou mais aplicativos para determinar os parâmetros do processo de optimização, analítico e de revestimento.
[0069] Em seguida, o processo inicia cada camada com base em um arquivo fornecido a partir do ITER e cria disparadores para permitir a aquisição de dados analíticos (etapa 608). Durante a etapa 608, uma ou mais camadas podem ser depositadas sobre o substrato ou no processo de núcleo de ICE. Em uma modalidade, o sistema pode voltar à etapa 606 para que cada camada num processo interativo inicie cada camada.
[0070] Finalmente, o sistema adquire os dados, processa-os e verifica que os dados são consistentes, e comunica os resultados para o ITER (etapa 610). Os dados podem ser adquiridos utilizando qualquer número de sensores, tais como espectrômetros, elipsômetros, câmaras, temperaturas, pressão e assim por diante. Em uma modalidade, o processo pode regressar novamente à etapa 606 com base nos dados adquiridos. Por exemplo, pode ser exigido que o sistema realize a deposição de material adicional com base nos dados adquiridos.
[0071] A FIG. 7 é um fluxograma de um processo para a preparação para a fabricação de Núcleos de ICE de acordo com uma modalidade ilustrativa. O processo da FIG. 7 pode ser realizado para os parâmetros (ou seja, '0' arquivo de camada (layer file)) e configurações iniciais para os diferentes componentes do sistema.
[0072] Em uma modalidade, o sistema primeiramente deposita o arquivo executável em um diretório de câmara (etapa 702). Durante a etapa 702, o arquivo do espectrômetro da primeira camada é depositado em um diretório do espectrômetro fazendo com que o início do processo da primeira camada. O sistema então atualiza o arquivo executável para incluir as mais recentes constantes ópticas, salva os fatores de ferramentas em uma nova folha no arquivo executável, deposita os dados de monitoramento óptico em uma folha do arquivo executável e gera uma folha de resultados e adiciona a folha de resultados ao arquivo executável (etapa 704).
[0073] Em seguida, o sistema deposita o arquivo executável em uma função analítica e uma árvore de decisão executa no arquivo executável para determinar que processo executar (etapa 706). A função analítica pode determinar as propriedades do núcleo de ICE que são necessárias para atender o projeto alvo. O sistema regista o arquivo executável e envia o arquivo executável para um diretório do processo (etapa 708). Em uma modalidade, o arquivo executável pode ser levado a melhorar o SEC alvo. O sistema opera no arquivo de camada no diretório do processo para otimizar a espessura da camada a fim de encontrar soluções de minimização e melhorar o SEC alvo (etapa 710). O sistema também indexa o número da camada do nome do arquivo da camada e, em seguida, deposita o arquivo de camada no diretório da câmara (etapa 710).
[0074] O sistema então analisa o arquivo recém depositado no diretório do processo com base nos resultados de revestimento existentes. São relatados o monitoramento óptico de comprimentos de onda, constantes, fatores de ferramentas, giros, espessura da camada seguinte, espessura máxima da camada, e valores iniciais. Os dados são reunidos e relatados para o sistema de fabricação como um arquivo de entrada indicando as instruções para prosseguir com a fabricação (etapa 712). Em uma modalidade, o arquivo recém depositado é analisado em relação a SEC e delta/B. As constantes ópticas a serem usadas em cálculos de ovonic memory switch (OMS) também podem ser relatados. Durante a etapa 712 uma decisão pode ser tomada em relação ao uso de OMS ou pode ser feito um monitoramento de vibrações.
[0075] Finalmente, o sistema carrega o arquivo de entrada no sistema de fabricação para iniciar o processo de fabricação de ICE para as camadas até a conclusão (etapa 714). Em uma modalidade, o arquivo de entrada é o Hfile.
[0076] A FIG. 8 é um fluxograma de um processo para executar a fabricação de núcleos de ICE de acordo com uma modalidade ilustrativa. Em uma modalidade, o processo pode começar pelo início da fabricação no sistema e quando o revestimento ou camada estiver completa, moção do sistema para uma posição analítica predeterminada (etapa 802). O sistema, como descrito anteriormente, pode representar um sistema de controle de ciclo fechado.
[0077] Em seguida, o sistema envia disparadores para um motor de sequenciamento que é parte do ITER e inicia um ciclo de análise (etapa 804). Durante o ciclo de análise da etapa 804, um número de eventos de disparo e eventos completos pode ser executado através de uma sequência predeterminada e do software de sequenciamento correspondente. Em coordenação com os espectrômetros e elipsômetros, os dados podem ser adquiridos, analisados e acumulados em um arquivo de camada (isto é, E_layer_X - onde X é o número da camada) e apresentados ao diretor do espectrômetro para o sequenciamento através das aplicações ITER.
[0078] O sistema então atualiza as constantes ópticas mais recentes a partir da execução anterior para o arquivo executável, apresenta as alterações dos fatores de ferramentas mais recentes para o arquivo executável, atualiza os dados de monitoramento óptico para a folha correspondente no arquivo executável, atualiza uma folha de resultados com o resultado da camada (isto é, camada X), e move o arquivo completo para o diretório analítico (etapa 806).
[0079] O sistema deposita o arquivo executável em uma função analítica e uma árvore de decisão executa no arquivo executável para determinar que processo executar (etapa 808). O sistema então realiza um processo de análise para observar a espessura dos resultados do revestimento em relação aos objetivos alvo e determina a adequação e as escolhas para a etapa seguinte a serem tomadas no processo (etapa 810). Em uma modalidade, as escolhas incluem a criação ou não criação de uma pseudocamada onde o nome do arquivo seria indexado. Se selecionado, o arquivo executável pode ser adequadamente modificado para suportar a criação da pseudocamada e movido para o diretório da câmara. Em outra modalidade, o arquivo executável pode ser movido para o diretório do processo para atividades posteriores, conforme determinado pela árvore de decisão utilizada na etapa 808.
[0080] Na modalidade retratada, o sistema realiza um processo de análise para observar a espessura do resultado do revestimento em relação aos objetivos alvo para determinar a melhor solução que é gravada no arquivo de camada, indexado, e depositado no diretório da câmara (etapa 810). Em uma modalidade, no diretório do processo, o projeto alvo que é relatado nos resultados da atividade de revestimento é apresentado para a revisão do operador. O arquivo do projeto e o número do projeto da atividade do processo também podem ser relatados. A computação paralela pode ser implementada e a ferramenta de otimização pode operar com o relatório detalhado fornecido. Cada camada pode ser otimizada para encontrar soluções de minimização (agindo em ambos os sentidos) e para melhorar ainda mais o erro padrão de calibração (SEC) em relação aos objetivos alvo. Se o erro de decodificação for grande e uma solução não puder ser acomodada (por exemplo, um erro de revestimento fora de 15% do SEC alvo do projeto inicial), então outros cálculos poderão ser executados. As soluções podem ser investigadas por meio de que as camadas 'soltas' podem ser adicionadas ao original projetado para encontrar soluções que possam resultar na fabricação de um núcleo de ICE que permaneça dentro da faixa alvo do SEC escolhido ou do projeto alvo (por exemplo, dentro de 15%). Cada otimização através do processo de camada 'solta' pode começar pela remoção de quaisquer camadas adicionadas anteriormente e uma nova investigação de possivelmente milhares de escolhas de projeto alternativas. As escolhas de projeto potenciais são analisadas usando as camadas fixas existentes e sementes de entrada predeterminada no processo. As soluções podem ser descobertas e a melhor solução pode ser selecionada e gravada no arquivo, o número de camadas do nome do arquivo resultante é indexado, e o arquivo é depositado no diretório da câmara.
[0081] O sistema então analisa o arquivo recém depositado no diretório do processo com base nos resultados de revestimento existentes. São relatados o monitoramento óptico de comprimentos de onda, constantes, fatores de ferramentas, giros, espessura da camada seguinte, espessura máxima da camada, e valores iniciais. Os dados são reunidos e relatados para o sistema de fabricação como um arquivo de entrada indicando as instruções para prosseguir com a fabricação (etapa 812). Finalmente, o sistema carrega o arquivo de entrada para iniciar o processo de fabricação do núcleo de ICE para as camadas até a conclusão (etapa 814).
[0082] A descrição detalhada anterior é de um pequeno número de modalidades para a implementação das invenções reivindicadas e não se destina a limitar o escopo das reivindicações anexas. Por exemplo, embora o sistema de fabricação do núcleo de ICE 400 ilustre o uso de suportes de substrato do tipo de sistema planetário, outros tipos de suportes de substrato podem ser empregados de acordo com as modalidades divulgadas. Como exemplos não limitantes, os suportes de substrato podem ser uma placa ou os planetas em si poderiam ser o substrato. Da mesma forma, embora o sistema de fabricação do núcleo de ICE 400 ilustre duas fontes térmicas e dois sistemas planetários, o sistema de fabricação de núcleo de ICE 400 pode ter qualquer quantidade de fontes térmicas e qualquer quantidade de suportes de substrato.
[0083] Além disso, embora o sistema e método divulgados para transladar a fonte térmica e/ou o suporte de substrato sejam descritos juntamente com um sistema de feixe de elétrons assistido por íons (isto é, sistema de fabricação do núcleo de ICE 400) e com o método, o sistema e método divulgados para a translação da fonte térmica e/ou do suporte de substrato não estão limitados a este tipo específico de sistema de deposição. Por exemplo, o sistema e método divulgados para transladar a fonte térmica e/ou o suporte de substrato podem ser aplicados a outros sistemas, tais como, mas não limitado a, sistemas de magnetron reativos, que usam um cilindro rotativo, onde o cilindro prende o substrato que gira ao redor de um eixo e um sistema de magnetron reativo (isto é, outro tipo de fonte térmica) se move em relação ao cilindro. Neste tipo de sistema, a fonte térmica pode ser movida em relação ao substrato de uma forma semelhante, conforme descrito acima, para melhorar a uniformidade dos núcleos de ICE. Da mesma forma, o sistema e método divulgados para transladar a fonte térmica e/ou o suporte de substrato podem ser aplicados, também, aos processos de deposição de camada atômica (ALD) e deposição de camada forte.
[0084] Em adição às modalidades descritas acima, muitos exemplos de combinações específicas fazem parte do escopo da divulgação, alguns dos quais são detalhados abaixo.
[0085] Exemplo 1. Um método para produção de um núcleo de elemento computacional integrado (ICE), o método incluindo a evaporação térmica de um material para depositar o material sobre um substrato, em que o material é depositado para estabelecer uma forma do núcleo de ICE, em que a forma define a transmissão, reflexão e intensidade eletromagnética absortiva em função do comprimento de onda.
[0086] Exemplo 2. O método, de acordo com o Exemplo 1, em que o núcleo de ICE é um elemento óptico multivariado para determinar as características de líquidos, gases, sólidos, pastas fluidas, lamas, polímeros, materiais multifase, fluidos de hidrocarboneto e pós.
[0087] Exemplo 3. O método, de acordo com o Exemplo 1 ou 2, que compreende ainda: aplicação de um controle de temperatura ao substrato para controlar uma temperatura do substrato.
[0088] Exemplo 4. O método, de acordo com qualquer um dos Exemplos 1-3, que compreende ainda: controle de pelo menos uma característica do material depositado utilizado uma métrica de desempenho para estabelecer as funções de transmissão, reflexão e absorção do núcleo de ICE.
[0089] Exemplo 5. O método, de acordo com o Exemplo 4, que compreende ainda: controle de parâmetros relacionados à evaporação térmica e deposição para controlar as funções de transmissão, reflexão e absorção dos núcleos de ICE.
[0090] Exemplo 6. O método, de acordo com qualquer um dos Exemplos 1-5, em que a evaporação térmica é realizada utilizando uma deposição de feixe eletrônico.
[0091] Exemplo 7. O método, de acordo com qualquer um dos Exemplos 1-6, em que a evaporação térmica é realizada utilizando pelo menos um dentre uma deposição de feixe eletrônico, aquecimento resistivo, uma fonte eletromagnética e aquecimento indutivo.
[0092] Exemplo 8. O método, de acordo com qualquer um dos Exemplos 1-7, em que o substrato é submetido a uma fonte de feixe de íons.
[0093] Exemplo 9. O método, de acordo com qualquer um dos Exemplos 1-8, que compreende ainda: variação das intensidades e força do feixe de elétrons ou do feixe de íons para controlar a forma do núcleo de ICE.
[0094] Exemplo 10. O método, de acordo com qualquer um dos Exemplos 1-9, que compreende ainda: moção do material de deposição em relação ao substrato durante a deposição do material, em que o movimento do substrato é realizado por um mecanismo planetário de único ou de múltiplos componentes.
[0095] Exemplo 11. O método, de acordo com qualquer um dos Exemplos 1-10, que compreende ainda: compensação das variações das condições e parâmetros do primeiro sistema de produção para realizar a produção de núcleos de ICE em um ou mais outros sistemas de produção.
[0096] Exemplo 12. O método, de acordo com qualquer um dos Exemplos 1-11, que compreende ainda: variação de um nível de vácuo em uma câmara que engloba o substrato; variação dos gases de fundo na câmara; variação de uma distância entre o substrato e uma fonte do material.
[0097] Exemplo 13. O método, de acordo com o Exemplo 12, em que a variação dos gases de fundo inclui a introdução de um ou mais gases.
[0098] Exemplo 14. O método, de acordo com qualquer um dos Exemplos 1-13, que compreende ainda: mascaramento de uma nuvem de evaporação para aumentar a uniformidade de deposição.
[0099] Exemplo 15. O método, de acordo com qualquer um dos Exemplos 1-14, que compreende ainda: monitoramento dos parâmetros do substrato utilizando sensores.
[0100] Exemplo 16. O método, de acordo com o Exemplo 15, em que o sensor inclui monitores de cristal, monitores ópticos, espectrômetros in-situ e elipsômetros in-situ.
[0101] Exemplo 17. O método, de acordo com qualquer um dos Exemplos 1-16, que compreende ainda: avaliação do desempenho do núcleo de ICE in situ; ajuste da deposição do material em resposta ao desempenho do núcleo de ICE.
[0102] Exemplo 18. O método, de acordo com qualquer um dos Exemplos 1-17, que compreende ainda: controle da deposição de uma pluralidade de camadas e propriedades da pluralidade de camadas, em que as propriedades da pluralidade de camadas inclui pelo menos o índice de refração, coeficiente de absorção óptica, espessura física e espessura óptica.
[0103] Exemplo 19. O método, de acordo com qualquer um dos Exemplos 1-18, em que uma espessura do núcleo de ICE é de 20 nm a 50 μm, e em que um número de camadas do núcleo de ICE é de 2 a 50.
[0104] Exemplo 20. Um sistema para produção de núcleos de ICE, o sistema incluindo: uma prensa de substrato localizada em uma câmara de vácuo; e uma fonte de material para a deposição sobre um substrato da prensa de substrato para formar os núcleos de ICE, em que o material é depositado para estabelecer uma forma de transmissão do núcleo de ICE.
[0105] Exemplo 21. O sistema, de acordo com o Exemplo 20, em que a prensa de substrato gira.
[0106] Exemplo 22. O sistema, de acordo com o Exemplo 20 ou 21, em que o núcleo de ICE é um elemento óptico multivariado para determinar as propriedades de líquidos, gases, sólidos, pastas fluidas, lamas, polímeros, materiais multifase, fluidos de hidrocarboneto e pós.
[0107] Exemplo 23. O sistema, de acordo com qualquer um dos Exemplos 20-22, em que a fonte de evaporação é aquecida utilizando um feixe eletrônico que aquece o material para a deposição sobre o substrato, e em que a temperatura do substrato é controlada em tempo real.
[0108] Exemplo 24. O sistema, de acordo com qualquer um dos Exemplos 20-23, em que a fonte de evaporação controla pelo menos uma característica do material depositado utilizando um vetor de regressão para estabelecer as funções de transmissão, reflexão e absorção do núcleo de ICE.
[0109] Exemplo 25. O sistema, de acordo com o Exemplo 24, caracterizado pelo fato de que a fonte de evaporação varia a intensidade e a força de um feixe de íons focado no substrato e do feixe eletrônico em tempo real para ajustar uma espessura de camada e um índice de refração do núcleo de ICE.
[0110] Exemplo 26. O sistema, de acordo com qualquer um dos Exemplos 20-25, que compreende ainda: um sistema de processamento que utiliza um vetor de regressão entre o sistema e um ou mais outros sistemas para garantir parâmetros e condições semelhantes para a produção de núcleos de ICE.
[0111] Exemplo 27. O sistema, de acordo com o Exemplo 26, em que o sistema de processamento ajusta os parâmetros e condições do um ou mais outros sistemas.
[0112] Exemplo 28. O sistema, de acordo com o Exemplo 26, que compreende ainda: lógica de controle para a variação das intensidades e força do feixe de elétrons e do feixe de íons para controlar a forma de transmissão do núcleo de ICE.
[0113] Exemplo 29. O sistema, de acordo com qualquer um dos Exemplos 20-28, em que o núcleo de ICE é utilizado para derivar informações relacionadas a um líquido que tenha uma maior resolução do que uma largura de banda utilizada pelo núcleo de ICE. As reivindicações seguintes apresentam um certo número das modalidades da invenção divulgada com maior particularidade.

Claims (14)

1. Método para produzir um núcleo de elemento computacional integrado, o método caracterizado pelo fato de compreender: - evaporar termicamente um material utilizando uma fonte de feixe de elétrons (455) para depositar o material sobre um substrato (48), sendo que o material é depositado para estabelecer uma forma do núcleo (42) de elemento computacional integrado (ICE), sendo que a forma define a transmissão, reflexão e intensidade eletromagnética absortiva em função do comprimento de onda; - avaliar o desempenho do núcleo (42) de ICE IN SITU através de um arranjo de monitor óptico (460) - ajustar a deposição do material em resposta ao desempenho do núcleo (42) de ICE; e - variar uma intensidade ou uma força de um feixe de elétrons produzido por uma fonte de feixe de elétrons (455) através da variação dos parâmetros da fonte de feixe de elétrons (455) para controlar a forma do núcleo (42) de ICE.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda: - aplicar um controle de temperatura ao substrato (48) para controlar uma temperatura do substrato (48).
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda: - controlar pelo menos uma característica do material depositado utilizado uma métrica de desempenho para estabelecer as funções de transmissão, reflexão e absorção do núcleo (42) de ICE.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o substrato (48) ser submetido a uma fonte de feixe de íons (445).
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de compreender ainda: variar as intensidades ou força do feixe de íons para controlar a forma do núcleo (42) de ICE.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda: - compensar as variações das condições e parâmetros para a produção de um núcleo (42) de ICE para realizar a produção de um ou mais outros núcleos (42) de ICE.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda: - variar um nível de vácuo em uma câmara (405) que engloba o substrato (48); - variar os gases de fundo na câmara (405); - variar uma distância entre o substrato (48) e uma fonte do material.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda: - mascarar uma nuvem de evaporação para aumentar a uniformidade de deposição.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda: - monitorar parâmetros do substrato (48) utilizando sensores, sendo que os sensores incluem monitores de cristal, monitores ópticos (460), espectrômetros INSITU e elipsômetros IN-SITU.
10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda: - controlar a deposição de uma pluralidade de camadas (44, 46) e propriedades da pluralidade de camadas (44, 46), sendo que as propriedades da pluralidade de camadas (44, 46) inclui pelo menos o índice de refração, coeficiente de absorção óptica, espessura física e espessura óptica.
11. Sistema para produção de um núcleo de elemento computacional integrado, conforme definido na reivindicação 1, o sistema caracterizado pelo fato de compreender: - uma prensa de substrato (415) localizada dentro de uma câmara de vácuo; - uma fonte de material para deposição sobre um substrato da prensa de substrato (415) para formar os núcleos (42) de ICE, sendo que o material é depositado para estabelecer uma forma de transmissão do núcleo (42) de ICE;- uma fonte de feixe eletrônico utilizada para aquecer o material para a deposição sobre o substrato (48), a fonte de feixe de elétrons (455) configurada para variar uma intensidade ou uma força do feixe de elétrons em tempo-real através da variação dos parâmetros da fonte de feixe de elétrons (455) para ajustar uma espessura de camada e um índice de refração do núcleo (42) de ICE; e - um arranjo de monitor óptico (460) configurado para avaliar o desempenho do núcleo (42) de ICE.
12. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de pelo menos uma característica do material depositado ser controlada pela fonte de material para deposição, utilizando um vetor de regressão para estabelecer as funções de transmissão, reflexão e absorção do núcleo de ICE.
13. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma fonte de feixe de íons (445) configurada para variar uma intensidade ou uma força de um feixe de íons (445) focado no substrato (48) em tempo real para ajustar uma espessura de camada e um índice de refração do núcleo (42) de ICE.
14. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de compreender ainda: - uma lógica de controle para a variação das intensidades e força do feixe de elétrons e do feixe de íons para controlar a forma de transmissão do núcleo (42) de ICE.
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