[发明专利]一种等离子干法三维刻蚀模拟方法

摘要

本发明属于微电子加工中刻蚀过程模拟领域，提供了一种用蒙特卡罗(MC)和元胞自动机(CA)技术实现的等离子干法三维刻蚀过程的模拟方法。该方法从模拟刻蚀复杂刻蚀图形的角度出发，采用蒙特卡罗方法计算等离体中各种粒子输运到表面元胞的流量，利用表面刻蚀模型来计算刻蚀对象表面的刻蚀速度，再用元胞自动机方法实现复杂刻蚀图形表面轮廓刻蚀过程的模拟，为准确模拟三维复杂图形的刻蚀过程提供了一个方法。本发明可实现模拟复杂的刻蚀图形的刻蚀过程，为刻蚀参数配置提供指导，降低生产成本，提高加工效率。

主权项

一种用蒙特卡罗(MC)和元胞自动机(CA)的等离子干法三维刻蚀过程模拟方法，其特征在于，该方法主要包括：1)输入初始参数：根据实际加工设备和刻蚀剂相关参数，估计鞘层的相关信息和具体反应，输入不同粒子运用麦克思韦速度分布所需的各种参数；输入刻蚀晶片上要模拟区域中不同部分的尺寸和形状来得到鞘层信息；输入格子边长l，以将鞘层和刻蚀晶片细分分成边长为l的元胞；输入模拟的粒子数总数，刻蚀总时间及满足刻蚀精度要求时间间隔；2)用MC方法获得到达刻蚀晶片表面的刻蚀元胞中积累的粒子数和流量；利用鞘层边界条件和电场的拉普拉斯方程计算鞘层中各点的电势；根据不同粒子所占浓度比和麦克斯韦速度分布，随机产生要模拟的粒子，模拟每个粒子在鞘层中的输运过程，以计算刻蚀晶片表面刻蚀元胞中积累的粒子数和粒子流量；3)根据刻蚀元胞中积累的粒子数和粒子流量，根据中性活性粒子和离子关系，选择相应刻蚀模型计算每个刻蚀元胞各方向刻蚀速率；具体根据刻蚀元胞各个方向中性活性粒子流量和离子流量的比值，来决定采用哪种刻蚀模型计算刻蚀速率；4)根据得到的刻蚀元胞的刻蚀速率，利用元胞自动机方法计算整个表面元胞的刻蚀速率，再根据刻蚀时间间隔计算刻蚀量，改变表面元胞的状态，实现刻蚀对象表面演化；5)更新并标记表面元胞，计算新鞘层边界条件，重复执行步骤2)‑3)，直到达到总时间，三维刻蚀过程模拟结束。