[发明专利]光刻胶显影过程三维模拟可视化方法

说明书

技术领域

本发明提供一种光刻胶显影过程三维模拟可视化方法，属于微电子光刻技术仿真技术领域与虚拟现实技术领域。

背景技术

光刻工艺是指在半导体制作中将在光刻版上的临时电路结构复制到以后要进行刻蚀和离子注入的硅晶片上。光刻过程的步骤一般为首先在二氧化硅为主要成分的芯层材料上面，淀积一层胶；第二步，使用掩模版对光刻胶曝光固化，并在光刻胶层上形成固化的与掩模板完全对应的几何图形；第三步，对光刻胶上图形显影，与掩模对应的光刻胶图形可以使芯层材料抵抗刻蚀过程；第四步，使用等离子交互技术，将二氧化硅刻蚀成与光刻胶图形对应的芯层形状；  最后进行光刻胶层剥离，在已经形成的芯层图形上面淀积上包层。其中对光刻胶显影是光刻工艺的重要环节。随着光刻技术越来越复杂，数百个不同的工艺参数超过了人的处理能力，从而需要模拟真实工艺来调整参数，这就需要进行光刻仿真。

光刻过程仿真中，光刻胶显影模拟是耗时最多的一个步骤，也是关键的一步。对于纳米级设备如SOC(片上系统)，MEME(微机电系统)，精确的显影建模与仿真可提高成品率，减少生产成本。光刻胶显影模拟可分为三个步骤：光通过成像系统、光刻胶曝光以及光刻胶的刻蚀。而光刻仿真的三维可视化能够帮助设计者发现随时间变化引起的光刻胶拓扑结构的变化，比传统的二维显示方法能提供更多的信息。在国家知识产权局检索到的专利“光刻机抗蚀剂成像仿真三维交互显示方法”(申请号200710171692.6)对进行光刻胶成像过程进行了模拟，但没有进行显影过程的仿真。周再发等提出利用元胞机方法对光刻显影过程进行三维模拟，参见专利“光刻胶三维刻蚀过程模拟的动态元胞自动机方法”(申请号200410065791.2)，但其没有进行三维可视化。

目前三维可视化方法都力图在效率、精度以及可执行性方面进行平衡，主要采用几何网格方法表现三维模型，这种方法在技术上容易实现，但是计算量大、耗费时间，精度也有一定限制。另外，渲染管线将大量的工作用于转换和光栅化大量构成几何网格的面片，这些几何面片往往不能覆盖一个像素，从而造成资源浪费。为了突破这些限制，近十年来，人们提出了基于点的渲染方法用于弥补几何网格的不足，Rusinkiewicz和Levoy提出基于点的多分辨率渲染算法，参见文献(S.Rusinkiewicz and M.Levoy.QSplat：A MultiresolutionPoint-Rendering System for Large Meshes.Proc.27th Ann.Conf.Computer Graphics andInteractive Techniques，2000，pp.342-352.)，直接对点进行渲染。根据物体在屏幕上的大小，渲染适当数量的复杂几何曲面的采样点，使每点覆盖一个像素。同时采用了点的等级结构，实现基于细节层次的多分辨率渲染，可进行大规模场景绘制，实现对百万个点的可视化。

发明内容

需要解决的技术问题：

本发明的目的在于提供一种光刻胶显影过程三维模拟可视化方法，能解决光刻胶显影过程的实时仿真和三维可视化问题。解决现有技术没有对光刻显影过程进行三维动态仿真和对海量模拟结果进行三维交互显示问题。实现了利用三维可视化交互技术对光刻显影工艺进行设计、优化和调整。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

通过服务器与客户端的联系，在客户端输入参数设置为光刻机、掩模版、光刻属性以及模拟显影的时长。服务器根据客户端设置的参数进行光通过成像系统、光刻胶曝光以及光刻胶的刻蚀过程的模拟，计算光刻胶表面各点随时间发生的位置变化，并通过插值生成致密的三维点云，然后对点云数据进行组织，构建层次树结构多分辨率渐近式的表示光刻胶几何模型。最后，通过网络流式传输方式把模拟结果送到客户端实现光刻显影过程的三维实时绘制和实时交互式操作。其具体操作步骤如下：

(1)光刻机、掩模版以及光刻胶的参数输入。输入的参数包括光刻机的曝光波长、投影光学镜头数值孔径、相干因子、离焦、掩模版的尺寸和形状、晶圆尺寸、光刻胶厚度、光刻胶折射系数以及特定光刻胶的Dill模型和Kim模型参数。