一种用于等离子体刻蚀剖面演化的三维计算方法技术

技术编号:8131151 阅读:205 留言:0更新日期:2012-12-27 03:23
本发明专利技术公开了一种用于等离子体刻蚀剖面演化的三维计算方法,在等离子体刻蚀剖面演化过程中,将刻蚀的初始剖面形状用初始的水平集函数加以描述,并通过重新初始化函数对初始的水平集函数进行修正,进一步通过等离子体流中的离子角度分布和能量分布拟合出整个演化过程中所需要的速度场,构成完整的水平集演化方程,最后通过修正的戈多诺夫公式求解该水平集演化方程,得到整个的剖面演化过程。本发明专利技术数学基础严格,容易得到几何信息;运算效率高,节约内存;数值稳定性强,容易收敛;二维到三维拓展过程简便,易于编程实现。解决已有的刻蚀剖面演化三维计算方法的计算效率低,稳定性差,及数学基础缺乏的缺点,是一种适合用于商业化的高效计算方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子领域干法刻蚀的数值模拟,特别涉及ー种用于等离子体刻蚀剖面演化的三维计算方法
技术介绍
自从1961年第一块集成电路的诞生,IC就成为人类生活中不可或缺的ー项技木,电脑,手机,飞机,汽车,船舶这些エ业产品的发展都无法离开1C。近些年,随着电子产品的快速发展,电子系统(MEMS)和集成电路(IC)的器件尺寸也不断减小,这对于刻蚀エ艺便提出了更高的要求。随着器件特征尺寸的迅速减小(每一年半減小一倍),刻蚀エ艺也从以前的湿法刻蚀转变到现在的干法刻蚀(等离子体刻蚀),然后由于干法刻蚀实验费用昂贵,耗费周期长,所以对于等离子体刻蚀过程的数值模拟显得异常重要。 目前可以用于等离子体刻蚀过程模拟的方法大体有元胞法,线模拟法,射线模拟法,特征模拟法,但是这些模拟方法本身都存在ー些不足之处,如元胞法计算量大、数学基础不严格,线模拟法精度低,并且不易扩展到三維,特征模拟法计算效率低等等,而水平集方法的优势所在就是能建立严格的数学模型,快速准确的追踪界面变化信息,井能保证数值的稳定性。
技术实现思路
专利技术目的为解决上述现有技术中的技术问题,提供,它把水平集方法引入到等离子体刻蚀过程的模拟当中,将等离子体刻蚀过程最重要的两个物理參数,离子角度分布和能量分布作为主要输入參数,通过这两个參数拟合出水平集函数演化过程所需要的速度场,高效准确的完成对等离子体刻蚀剖面的演化过程的模拟。采用的技术方案提供了,采用修正的戈多诺夫格式求解三维的水平集函数,通过追踪零水平集函数来得到剖面的演化信息;速度场通过等离子体中离子的角度分布和能量分布来拟合,对物理溅射以及离子增强刻蚀进行模拟;求解过程中,若干步骤后对水平集函数进行重新初始化; ,具体包括以下步骤 步骤100:将要刻蚀的整个区域进行网格划分,水平集演化过程中的函数值通过得到的节点进行储存; 步骤200:根据刻蚀槽的具体尺寸,构造与刻蚀槽构型符合的初始水平集函数:将刻蚀槽中的边界部分的水平集函数值定义为0,将刻蚀槽实体部分的水平集函数值定义为正值,将区域中空的部分的水平集函数值定义为负值,通过水平集函数的定义区分整个区域的边界、实体和空的地方; 步骤300 :由于初始定义的水平集函数值梯度较大,形成的水平集函数不够平滑,所以对初始的水平集函数进行重构,得到较为平滑的水平集函数,格式为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于等离子体刻蚀剖面演化的三维计算方法,其特征在于,采用修正的戈多诺夫格式求解三维的水平集函数,通过追踪零水平集函数来得到剖面的演化信息;速度场通过等离子体中离子的角度分布和能量分布来拟合,对物理溅射以及离子增强刻蚀进行模拟;求解过程中,若干步骤后对水平集函数进行重新初始化;一种用于等离子体刻蚀剖面演化的三维计算方法,具体包括以下步骤:步骤100:将要刻蚀的整个区域进行网格划分,水平集演化过程中的函数值通过得到的节点进行储存;步骤200:根据刻蚀槽的具体尺寸,构造与刻蚀槽构型符合的初始水平集函数????????????????????????????????????????????????:将刻蚀槽中的边界部分的水平集函数值定义为0,将刻蚀槽实体部分的水平集函数值定义为正值,将区域中空的部分的水平集函数值定义为负值,通过水平集函数的定义区分整个区域的边界、实体和空的地方;步骤300:由于初始定义的水平集函数值梯度较大,形成的水平集函数不够平滑,所以对初始的水平集函数进行重构,得到较为平滑的水平集函数,格式为:=??t[max(S,0)+min(S,0)?S]?步骤400:根据等离子体中离子的角度分布和能量分布,给出水平集函数演化过程中所需要的速度场Vn,其表达式为Vn=V0COSθ+α,其中V0为等离子体入射到刻蚀材料表面时候的离子速度分布函数,θ为离子入射的角度与界面法向的夹角,α为考虑化学刻蚀过程的各向同性刻蚀的速度场分量,进一步将整个Vn作为水平集函数的演化过程的速度场;步骤500:根据上述的初始水平集函数和演化速度场形成完整的H?J演化方程:+V(t,x)|?φ|=0,采用修正的戈多诺夫格式求解上述H?J方程,求解过程如下:=??t[max(Vn,0)+min(Vn,0)];?其中式中分量如下图所示:步骤600:对演化后的水平集函数再次进行步骤200,对其进行重构,得到较为平滑的水平集函数,使得界面更加的平滑;步骤700:每一步演化过后,将水平集函数中的0值提取出来,即为零水平集函数,该零水平集函数所构成的等势线或等势面就是演化后的界面。949319dest_path_image001.jpg,509613dest_path_image002.jpg,15681dest_path_image003.jpg,300075dest_path_image004.jpg,182580dest_path_image005.jpg,597381dest_path_image006.jpg,539930dest_path_image002.jpg,40181dest_path_image003.jpg,460798dest_path_image004.jpg,995685dest_path_image007.jpg...

【技术特征摘要】
1.一种用于等离子体刻蚀剖面演化的三维计算方法,其特征在于,采用修正的戈多诺夫格式求解三维的水平集函数,通过追踪零水平集函数来得到剖面的演化信息;速度场通过等离子体中离子的角度分布和能量分布来拟合,对物理溅射以及离子增强刻蚀进行模拟;求解过程中,若干步骤后对水平集函数进行重新初始化; 一种用于等离子体刻蚀剖面演化的三维计算方法,具体包括以下步骤 步骤100:将要刻蚀的整个区域进行网格划分,水平集演化过程中的函数值通过得到的节点进行储存; 步骤200:根据刻蚀槽的具体尺寸,构造与刻蚀槽构型符合的初始水平集函数 ρ(δ:将刻蚀槽中的边界部分的水平集函数值定义为0,将刻蚀槽实体部分的水平集函数值定义为正值,将区域中空的部分的水平集函数值定义为负值,通过水平集函数的定义区分整个区域的边界、实体和空的地方; 步骤300 :由于初始定义的水平集函数值梯度较大,形成的水平集函数不够平滑,所以对初始的水平集函数进行重构,得到较为平滑的水平集函数,格式为 = <pfjk -At [max (S,O) +min (S,O) _S] V+ = Jmax(Dl^jlO)2 + min(D^<p,0)2 + max(...

【专利技术属性】
技术研发人员:阎军严培杨明强张维生
申请(专利权)人:大连理工大学
类型:发明
国别省市:

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