[发明专利]一种在光刻胶刻蚀过程中表面演化模拟的哈希快速推进方法

说明书

技术领域

本发明提供了一种用于光刻胶刻蚀过程中表面演化模拟的哈希快速推进方法，属于厚胶光刻过程模拟技术领域。

背景技术

传统的微电子机械系统（MEMS）制造研究方法通常是通过大量的实验来得到对于某特定器件尺寸和结构的最佳工艺条件。制造实验的成本投入是十分巨大的，由于最终的形貌对工艺过程中每一步条件都非常敏感，必须针对各个实验工艺条件组合进行大量的实验，将实验结果比较才能得出最佳工艺条件，同时，也不利于对工艺过程机理的准确理解。利用计算机对厚胶光刻工艺过程进行模拟，可以缩短器件设计周期，降低设计成本。

光刻胶刻蚀过程是厚胶光刻工艺过程的重要步骤。目前，光刻胶刻蚀过程的模拟方法主要有元胞自动机方法和快速推进方法。元胞自动机方法速度较快，稳定性好，但在厚胶光刻的模拟应用时，由于模拟过程运算量大，元胞自动机方法的速度仍不能满足实际需要。快速推进方法有着更快的运算速度，可以更好的处理各种表面演化的情况。不过目前的快速推进方法还存在着模拟过程中需要存储单元过多的问题。模拟过程中需要的存储单元越多，意味着对计算机的内存要求越高，在计算机内存受限的条件下，模拟过程能采用的网格阵列就比较小，模拟结果的精度必然变低，因而目前的快速推进方法不能满足高高精度模拟的实际需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于光刻胶刻蚀过程中表面演化模拟的哈希快速推进方法，解决已有光刻胶刻刻蚀过程中表面演化模拟方法难以同时满足模拟速度和存储单元要求的问题。在保证模拟精度和速度不降低的前提下，改善当前快速推进方法对存储空间的要求，这对于实现厚胶光刻工艺的快速、精确模拟具有实用意义。

本方面考虑一个三维曲面，这个曲面将一个区域与另一个区域分开。假设此曲面以已知速度ν沿其外法向运动，已知ν>0，也就是说ν总是正值，在这种情况下，曲面始终向外扩展，即在任何情况下，都不会出现“负增长”。由于速度函数总为正，所以到达固定网格点的时间是单值的，并且时间值的变化沿“一个路径”扩展，即从更小的时间值到更大的时间值。因此对于已经经过的网格点，其对应的时间值就不变了，不需要再计算，只要再向外建立方程。对后面的网格点，其时间值的计算也就不会影响先前已经经过的网格点的时间值。快速推进模拟方法只对已建立表面周边窄带上的网格点来进行计算，这个窄带只有一个网格点的宽度，迭代的效率更高。

a.根据快速推进模拟方法只计算窄带网格点的特性，引入哈希表并设计了一种专门的数据结构来保存窄带（NarrowBand）网格点的数据信息；

b.根据刻蚀表面推进的单向性，复用刻蚀速度数组来保存已经经过的网格点的时间值，同时利用复用值的符号来区分不同网格点的状态；

c.建立一个回收哈希表节点的队列，用于快速推进模拟方法申请空间时直接从队列中提取，避免系统频繁申请释放空间的过程，节省了模拟所需时间。

满足以上三个条件的快速推进模拟方法即该视为光刻胶刻蚀过程中表面演化模拟的哈希快速推进方法。

为实现上述目的，本发明可采用的技术方案是：

一种在光刻胶刻蚀过程中表面演化模拟的哈希快速推进方法，它包括以下步骤：

步骤1：将衬底分成由小正方形组成的网格阵列，并采用二维数组来代表这个网格阵列，确定总的光刻胶刻蚀时间，计算不同光刻胶和基片材料网格点的刻蚀速度，获得二维刻蚀速度矩阵；

步骤2：定义曲线边界的网格点为NarrowBand，内部的网格点为Alive，外部的网格点为FarAway，根据不同网格点的刻蚀速度，初始化所有网格点的时间值；

步骤3：采用周期性边界条件，根据NarrowBand网格点的坐标值构建NarrowBand哈希表，根据每个哈希表节点的时间值构建最小堆，为每个哈希表节点的keynum、time、heapnum和4个相邻节点指针以及next指针赋值；

步骤4：取出最小堆中的顶端根节点，将该节点从NarrowBand哈希表中删除，放入回收队列中，并置指向该节点的指针都为Null，置相同位置速度数组的值为该最小值的相反数；在NarrowBand哈希表中查找时间最小值节点的非Alive相邻节点，若可以查找到，重新计算其时间值，并更新该节点在最小堆中的位置；若不能找到，根据哈希值将该相邻节点插入NarrowBand哈希表中；同时根据第一次计算出的时间值将该节点插入到最小堆中，包括完成最小堆的内部重新排序；