一种等离子体刻蚀工艺中刻蚀产额的建模方法技术

本发明专利技术涉及一种等离子体刻蚀表面演化仿真中刻蚀产额的建模方法，属于微电子加工技术中对刻蚀表面过程模拟技术领域；该方法包括：将多种离子的刻蚀产额模型进行参数化表示；采用优化算法来得到刻蚀产额模型中的优化参数；在优化过程中，选取沟槽表面的一些特定位置，通过比较演化过程中不同时刻这些点的模拟刻蚀速率与实际刻蚀速率来计算每组模型参数的优劣（适应值），作为优化算法选择、生成下一步模型参数集的依据。将得到模型参数代入到模型参数化的公式中，即得到刻蚀产额的模型。本发明专利技术能根据刻蚀加工数据对多种离子的刻蚀产额模型参数进行优化，解决了离子轰击实验法和分子动力学方法求取刻蚀产额参数不准确的问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种等离子体刻蚀表面演化仿真中刻蚀产额的建模方法，属于微电子加工技术中对刻蚀表面过程模拟
；该方法包括：将多种离子的刻蚀产额模型进行参数化表示；采用优化算法来得到刻蚀产额模型中的优化参数；在优化过程中，选取沟槽表面的一些特定位置，通过比较演化过程中不同时刻这些点的模拟刻蚀速率与实际刻蚀速率来计算每组模型参数的优劣（适应值），作为优化算法选择、生成下一步模型参数集的依据。将得到模型参数代入到模型参数化的公式中，即得到刻蚀产额的模型。本专利技术能根据刻蚀加工数据对多种离子的刻蚀产额模型参数进行优化，解决了离子轰击实验法和分子动力学方法求取刻蚀产额参数不准确的问题。【专利说明】
本专利技术属于微电子加工技术中对刻蚀过程模拟
，特别涉及通过刻蚀加工数据，并结合优化算法，来求解刻蚀产额模型的方法。
技术介绍
在等离子刻蚀工艺中，等离子的本身特性和在表面的作用机理决定了刻蚀质量。为了深入理解刻蚀工艺过程机理，人们提出刻蚀剖面演化方法，并结合刻蚀控制工艺参数和机制，来寻求特殊工艺结果的成因。当前，最常用的刻蚀剖面演化方法是基于元胞的刻蚀剖面演化方法。基于元胞的刻蚀剖面演化方法是将模拟区域划分成若干个包含不同材料的元胞，然后根据边界离子分布和入射角度分布，从材料的上表面用蒙特卡罗方法产生入射离子，随后跟踪离子运动直到达到材料表面或离开模拟区域。达到材料表面的离子若满足刻蚀条件，则按照刻蚀产额模型计算刻蚀原子数，将其从所在元胞中减掉，实现刻蚀；否则离子继续被二次跟踪。当元胞内原子数量达到零时，元胞转变为空元胞，这样实现刻蚀表面的向前推进。可见，基于元胞的刻蚀剖面演化方法依赖于刻蚀产额模型。根据已有文献结果，离子的刻蚀产额又与离子的入射能量和入射角度密切相关。在一定入射角度下，离子的刻蚀产额与离子的入射能量的开平方成线性关系；而在一定能量下，离子刻蚀的刻蚀产额与入射角度的关系也满足一定的关系。离子的具体刻蚀产额模型的参数表示如公式(I)所示:【权利要求】1.一种等离子体刻蚀表面演化仿真中刻蚀产额的建模方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:1)设置刻蚀产额模型参数的取值范围，设计不同时间不同参数的刻蚀加工工艺，利用扫描电镜分析剖面图片，或者针对给定的加工剖面，利用刻蚀剖面演化算法对中间过程仿真，获得宽度不同的P组不同刻蚀时间不同剖面位置点的实际刻蚀速率\； .2)选择刻蚀产额模型参数的优化算法及设置该优化算法的初始参数，设置优化算法的最大执行次数Nmax及优化算法的精度eps，以及沟槽表面预先选定的位置入射离子的初始参数； .3)根据优化算法的要求和刻蚀产额模型参数的取值范围，生成由N_组模型参数组成的初始模型参数集，以及优化算法的精英种群及初始向量: .4)利用刻蚀产额与刻蚀速率的关系计算刻蚀产额模型参数集中每组模型参数的适应值； .5)根据每组模型参数的适应值，利用优化算法搜索形成下一步模型参数集； .6)重复执行步骤4)-5)，直到达到最大执行次数Nmax或满足指定的精度eps后的模型参数集作为优化模型参数集； .7)从优化模型参数集选出最优的模型参数并输出，代入刻蚀产额模型参数化表示公式中，即得到刻蚀产额的模型。2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤4)具体包括: .4.1)把模型参数集中每组参数和刻蚀沟槽表面特定位置入射离子的初始参数作为输入，利用刻蚀产额与刻蚀速率的关系，计算得到这些特定位置入射离子的刻蚀速率Vs; .4.2)对于宽度不同的P组沟槽，第k组沟槽按照公式(I)计算模拟刻蚀速率Vs相对于实际刻蚀速率I的误差，如下: 式中:n表示第k组沟槽演化过程中不同的剖面数量，m表示第k组沟槽演化过程中每个剖面预先选定位置的数量，Vrij指的是第k组沟槽第i个剖面第j个位置点实际刻蚀速率，Vsu指的是第k组沟槽第i个剖面第j个位置点模拟刻蚀速率，w (i，j)表示第k组沟槽第i个剖面第j个位置点模拟刻蚀速率与实际刻蚀速率的均方差对整体误差的影响程度； .4.3)利用4.2)，得到该组模型参数的适应值F = (1/Ei，1/E2,...，I/Ep)； .4.4)重复执行4.1)-4.3)，计算模型参数集中每组参数的适应值。【文档编号】G06F17/50GK103440361SQ201310306649【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年7月19日 优先权日:2013年7月19日【专利技术者】宋亦旭, 高扬福, 孙晓民 申请人:清华大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体刻蚀表面演化仿真中刻蚀产额的建模方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1）设置刻蚀产额模型参数的取值范围，设计不同时间不同参数的刻蚀加工工艺，利用扫描电镜分析剖面图片，或者针对给定的加工剖面，利用刻蚀剖面演化算法对中间过程仿真，获得宽度不同的p组不同刻蚀时间不同剖面位置点的实际刻蚀速率Vr；2）选择刻蚀产额模型参数的优化算法及设置该优化算法的初始参数，设置优化算法的最大执行次数Nmax及优化算法的精度eps，以及沟槽表面预先选定的位置入射离子的初始参数；3）根据优化算法的要求和刻蚀产额模型参数的取值范围，生成由Npop组模型参数组成的初始模型参数集，以及优化算法的精英种群及初始向量：4）利用刻蚀产额与刻蚀速率的关系计算刻蚀产额模型参数集中每组模型参数的适应值；5）根据每组模型参数的适应值，利用优化算法搜索形成下一步模型参数集；6）重复执行步骤4)?5),直到达到最大执行次数Nmax或满足指定的精度eps后的模型参数集作为优化模型参数集；7）从优化模型参数集选出最优的模型参数并输出，代入刻蚀产额模型参数化表示公式中，即得到刻蚀产额的模型。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋亦旭，高扬福，孙晓民，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：