Three-Dimensional Plasma Etching Simulation using Advanced Ray Tracing and Level Set Techniques

Ertl, Otmar; Selberherr, S.

doi:10.1149/1.3183702

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“…This implementation was improved for silicon dioxide etching by including a Monte Carlo module that considers different species [302]. Finally, Ertl et al presented a SFM-based RIE simulator of silicon coupled with a Monte Carlo module for flux calculation [260,303,304].…”

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confidence: 99%

Study, Modelling and Implementation of the Level Set Method Used in Micromachining Processes

Álvaro¹

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"Sí com lo taur se'n va fuyt pel desert quantés sobrat per son semblant qui·l força, ne torna may fins ha cobrada força per destruir aquell qui l'ha desert: tot enaxí·m cové lunyar de vós, car vostre gest mon esforç ha confús: no tornaré fins del tot haja fus la gran pahor qui·m toll ser delitós." Ausiàs March, 1397 - †1459 Per a Marc AgradecimientosSin duda, todo el trabajo que hay detrás de esta tesis ha sido posible gracias a la colaboración y dedicación de muchos. Todos ellos merecen ser agradecidos por haber contribuido a su manera en la culminación de este trabajo.Agradecer sinceramente a mis directores y tutores, Ximo Cerdà y Ricardo Colom, por permitir formarme como investigador y ofrecerme sus consejos. Ellos me han tratado con respeto y nunca han puesto freno a mis ambiciones, más bien las han engrandecido. Gracias por guiar toda esta aventura.Una mención muy especial se merecen MiguelÁngel Gosálvez y Néstor Ferrando. Les tengo que agradecer la gran suerte que he tenido de poder colaborar con dos eminencias como ellos. Sus grandes conocimientos han permitido obtener los mejores resultados de este trabajo, además de haber sido una experiencia gratificante. Gracias por su constante apoyo y su ayuda infinita.Asimismo, dar las gracias también a Vicente Herrero, Jose María Monzó, Ana Ros y Ramón J. Aliaga. Ellos dieron vida a un ambiente de trabajo idóneo, aportándome mucho más que ayuda y conocimientos. Del mismo modoÁngel Tébar, Rafael Gadea y Jorge Daniel siempre han estado dispuestos a ayudar en todo cuanto han podido.Mi estancia en el instituto Fraunhofer de Erlangen me ha permitido acelerar mi formación y vivir unas experiencias de lo más satisfactorias. Todo ello ha sido gracias a la magnífica gente con la que he tenido el placer de colaborar y convivir. Gracias a Eberhard Bär y a toda la incontable gente del Fraunhofer IISB.Un mérito especial se merecen mi familia y mis amigos por aguantarme todo este tiempo sin perder la paciencia conmigo ni en los peores momentos. Es de un valor incalculable tener tantos hombros en los que poder dejarte caer para coger las fuerzas suficientes para seguir. Gracias Isidor y Lourdes, gracias Ferran y Andreu, y gracias Vicente, Enric y David.iii No podía faltar mi particular aimia, Nuria.Ella se merece un eterno agradecimiento por haber tenido que vivir todo esto conmigo. Compañera de todas y cada una de las experiencias, buenas y malas, de esta larga aventura. Animándome en todo momento, siempre ayudándome con un altruismo deslumbrante y enseñándome una inmensidad de conocimientos. Ella, ha sido y es, mi llir entre cards.Una vez más, muchísimas gracias a todos. iv SummaryThe main topic of the present thesis is the improvement of fabrication processes simulation by means of the Level Set (LS) method. The LS is a mathematical approach used for evolving fronts according to a motion defined by certain laws. The main advantage of this method is that the front is embedded inside a higher dimensional function such that updating this function instead of directly the front it...

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Study, Modelling and Implementation of the Level Set Method Used in Micromachining Processes

Álvaro¹

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Fabrication of a silicon μDicer for uniform microdissection of tissue samples

Cordts

Castaño

Koppaka

et al. 2021

Applied Physics Letters

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Generating uniform tissue microfragments is important in many applications, including disease diagnostics, drug screening, spatial-omics, and fundamental wound healing and tissue regeneration studies. Common mechanical dissection methods, such as manual mincing, are imprecise and result in fragments with a broad range in size. This work aims to develop a microscale dicing device, referred to as the “μDicer,” consisting of a hollow array of blades spaced hundreds of micrometers apart. A tissue pushed through this array is diced into many microfragments simultaneously. The focus of this paper is on the fabrication process of the μDicer using a combination of isotropic and anisotropic etching in silicon. A single silicon oxide etch mask is used in a dry silicon etcher for both a tapered etch to form the microblades, and an anisotropic etch to form the through-holes in the hollow blade array. The use of a single mask reduces the mask fabrication time by more than twofold compared with two-mask approaches often used to generate similar etch features. The etch parameters and the design of the etch mask control the blade angles and the edge profiles of the blades. Specifically, the incorporation of “notches” in the two-dimensional mask design generates three-dimensional microserrated features on the blade edges. A custom, open-source etching model is also developed to facilitate the prediction of the etch profiles. Finally, a proof-of-concept application of the μDicer to dissect soft materials and tissues is demonstrated.

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Three-Dimensional Plasma Etching Simulation using Advanced Ray Tracing and Level Set Techniques

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