一種等離子體刻蝕工藝中刻蝕產額的建模方法
2023-05-22 05:22:21
一種等離子體刻蝕工藝中刻蝕產額的建模方法
【專利摘要】本發明涉及一種等離子體刻蝕表面演化仿真中刻蝕產額的建模方法，屬於微電子加工技術中對刻蝕表面過程模擬【技術領域】；該方法包括：將多種離子的刻蝕產額模型進行參數化表示；採用優化算法來得到刻蝕產額模型中的優化參數；在優化過程中，選取溝槽表面的一些特定位置，通過比較演化過程中不同時刻這些點的模擬刻蝕速率與實際刻蝕速率來計算每組模型參數的優劣（適應值），作為優化算法選擇、生成下一步模型參數集的依據。將得到模型參數代入到模型參數化的公式中，即得到刻蝕產額的模型。本發明能根據刻蝕加工數據對多種離子的刻蝕產額模型參數進行優化，解決了離子轟擊實驗法和分子動力學方法求取刻蝕產額參數不準確的問題。
【專利說明】一種等離子體刻蝕工藝中刻蝕產額的建模方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於微電子加工技術中對刻蝕過程模擬【技術領域】，特別涉及通過刻蝕加工數據，並結合優化算法，來求解刻蝕產額模型的方法。
【背景技術】
[0002]在等離子刻蝕工藝中，等離子的本身特性和在表面的作用機理決定了刻蝕質量。為了深入理解刻蝕工藝過程機理，人們提出刻蝕剖面演化方法，並結合刻蝕控制工藝參數和機制，來尋求特殊工藝結果的成因。
[0003]當前，最常用的刻蝕剖面演化方法是基於元胞的刻蝕剖面演化方法。基於元胞的刻蝕剖面演化方法是將模擬區域劃分成若干個包含不同材料的元胞，然後根據邊界離子分布和入射角度分布，從材料的上表面用蒙特卡羅方法產生入射離子，隨後跟蹤離子運動直到達到材料表面或離開模擬區域。達到材料表面的離子若滿足刻蝕條件，則按照刻蝕產額模型計算刻蝕原子數，將其從所在元胞中減掉，實現刻蝕；否則離子繼續被二次跟蹤。當元胞內原子數量達到零時，元胞轉變為空元胞，這樣實現刻蝕表面的向前推進。可見，基於元胞的刻蝕剖面演化方法依賴於刻蝕產額模型。
[0004]根據已有文獻結果，離子的刻蝕產額又與離子的入射能量和入射角度密切相關。在一定入射角度下，離子的刻蝕產額與離子的入射能量的開平方成線性關係；而在一定能量下，離子刻蝕的刻蝕產額與入射角度的關係也滿足一定的關係。離子的具體刻蝕產額模型的參數表示如公式(I)所示:
【權利要求】
1.一種等離子體刻蝕表面演化仿真中刻蝕產額的建模方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟:1)設置刻蝕產額模型參數的取值範圍，設計不同時間不同參數的刻蝕加工工藝，利用掃描電鏡分析剖面圖片，或者針對給定的加工剖面，利用刻蝕剖面演化算法對中間過程仿真，獲得寬度不同的P組不同刻蝕時間不同剖面位置點的實際刻蝕速率\； .2)選擇刻蝕產額模型參數的優化算法及設置該優化算法的初始參數，設置優化算法的最大執行次數Nmax及優化算法的精度eps，以及溝槽表面預先選定的位置入射離子的初始參數； .3)根據優化算法的要求和刻蝕產額模型參數的取值範圍，生成由N_組模型參數組成的初始模型參數集，以及優化算法的精英種群及初始向量: .4)利用刻蝕產額與刻蝕速率的關係計算刻蝕產額模型參數集中每組模型參數的適應值； .5)根據每組模型參數的適應值，利用優化算法搜索形成下一步模型參數集； .6)重複執行步驟4)-5)，直到達到最大執行次數Nmax或滿足指定的精度eps後的模型參數集作為優化模型參數集； .7)從優化模型參數集選出最優的模型參數並輸出，代入刻蝕產額模型參數化表示公式中，即得到刻蝕產額的模型。
2.如權利要求1所述方法，其特徵在於，所述步驟4)具體包括: .4.1)把模型參數集中每組參數和刻蝕溝槽表面特定位置入射離子的初始參數作為輸入，利用刻蝕產額與刻蝕速率的關係，計算得到這些特定位置入射離子的刻蝕速率Vs; .4.2)對於寬度不同的P組溝槽，第k組溝槽按照公式(I)計算模擬刻蝕速率Vs相對於實際刻蝕速率I的誤差，如下: 式中:n表示第k組溝槽演化過程中不同的剖面數量，m表示第k組溝槽演化過程中每個剖面預先選定位置的數量，Vrij指的是第k組溝槽第i個剖面第j個位置點實際刻蝕速率，Vsu指的是第k組溝槽第i個剖面第j個位置點模擬刻蝕速率，w (i，j)表示第k組溝槽第i個剖面第j個位置點模擬刻蝕速率與實際刻蝕速率的均方差對整體誤差的影響程度； .4.3)利用4.2)，得到該組模型參數的適應值F = (1/Ei，1/E2,...，I/Ep)； .4.4)重複執行4.1)-4.3)，計算模型參數集中每組參數的適應值。
【文檔編號】G06F17/50GK103440361SQ201310306649
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年7月19日 優先權日:2013年7月19日
【發明者】宋亦旭, 高揚福, 孫曉民 申請人:清華大學