專利名稱：形貌仿真系統(tǒng)、形貌仿真方法以及計算機產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于高精度地對由微加工處理所導致的產(chǎn)品形貌(topology)變化進行仿真的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著加工技術(shù)的發(fā)展，半導體存儲器和MR磁頭的微型化已經(jīng)得到極大的發(fā)展，而在此情況下，用于形成這些產(chǎn)品的加工工序的投資額度正在增加。在形成這些精加工產(chǎn)品的加工工序時，預先對在這些加工工序之后的產(chǎn)品形貌變化進行仿真以預先解決可能的問題是非常重要的。
對于用于對由微加工處理導致的形貌變化進行仿真的發(fā)明，日本專利申請?zhí)亻_平No.10-326756提出了一種形貌仿真系統(tǒng)，其可以利用蒙特卡洛方法以高精度對刻蝕形貌進行高速仿真計算處理。
此外，日本專利申請?zhí)亻_昭No.63-1034已經(jīng)提出了這樣一種方法，即，其中，通過將刻蝕粒子的入射方向考慮在內(nèi)而改進了干法刻蝕(dry-etched)形貌仿真的精度。
此外，日本專利申請?zhí)亻_No.2000-269105提出了一種工序仿真系統(tǒng)和工序仿真方法，其中物理模型(其表示界面上的物理現(xiàn)象)響應于與硅的界面的性質(zhì)而變化，從而提高了仿真精度。
但是，隨著微加工技術(shù)的發(fā)展，利用這些系統(tǒng)和方法的仿真過程已無法提供足夠的精度。其原因是，由于半導體存儲器等中的高度微型化，由遮擋效應(shading effect)和再淀積效應(re-deposition effect)而導致的現(xiàn)象以及取決于晶片上的位置的加工形貌差異(在傳統(tǒng)設(shè)備中可能忽略這些因素)已經(jīng)變得對產(chǎn)品的質(zhì)量有影響了。
而且，對于所述遮擋效應和再淀積效應，傳統(tǒng)的二維仿真已經(jīng)無法處理這些效應，因此需要一種三維仿真過程；但是，這種三維仿真過程需要大量計算，這造成了處理時間增加的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是至少解決傳統(tǒng)技術(shù)中的上述問題。
根據(jù)本發(fā)明一個方面的形貌仿真系統(tǒng)包括矩陣計算單元，其根據(jù)通過將所述產(chǎn)品的每個表面劃分成多邊形而獲得的多個面積元(surfaceelement)之間的三維空間位置關(guān)系來評測可視性，由此創(chuàng)建一表面關(guān)聯(lián)矩陣；以及速度計算單元，其通過利用由所述矩陣計算單元所創(chuàng)建的表面關(guān)聯(lián)矩陣來計算所述面積元的表面位移速度，其中對所述面積元反映了遮擋效應和再淀積效應。
根據(jù)本發(fā)明另一方面的形貌仿真系統(tǒng)包括用戶接口控制單元，其接收微加工處理中的加工工序與用于所述微加工處理的束的束特性的組合的輸入；以及束條件(beam codition)計算單元，其基于所述加工工序和所述束特性的組合，計算待施加到所述產(chǎn)品以執(zhí)行所述微加工處理的所述束的強度和方向。
根據(jù)本發(fā)明又一方面的形貌仿真方法包括以下步驟根據(jù)通過將產(chǎn)品的每個表面劃分成多邊形而獲得的多個面積元之間的三維空間位置關(guān)系來評測可視性，由此創(chuàng)建一表面關(guān)聯(lián)矩陣；以及通過利用由所述矩陣計算單元所創(chuàng)建的表面關(guān)聯(lián)矩陣來計算所述面積元的表面位移速度，其中對所述面積元反映了遮擋效應和再淀積效應。
根據(jù)本發(fā)明又一方面的形貌仿真方法包括以下步驟接收在微加工處理中的加工工序和用于所述微加工處理的束的束特性的組合的輸入；以及基于所述加工工序和所述束特性的組合，計算待施加到所述產(chǎn)品以執(zhí)行所述微加工處理的所述束的強度和方向。
本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點將在以下對本發(fā)明的詳細說明中加以闡述，或者在結(jié)合附圖來閱讀以下對本發(fā)明的詳細說明時，這些將變得顯而易見。


圖1是說明通過離子銑削方法(ion milling method)的微加工處理的說明性圖；圖2是說明根據(jù)本實施例的形貌仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的功能框圖；圖3A是示出一初始形貌的示例圖；圖3B是示出一仿真后的形貌的示例圖；圖4是表示束條件信息的一個示例的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖；圖5是說明初始化時的表面關(guān)聯(lián)矩陣的說明性圖；圖6是說明映射時的表面關(guān)聯(lián)矩陣的說明性圖；圖7是說明其中設(shè)定了面積元編號和距離的表面關(guān)聯(lián)矩陣的說明性圖；圖8是說明切削分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣的說明性圖；圖9是元件初始位置信息輸入屏面的示例圖；圖10是初始表面形貌信息輸入屏面的示例圖；圖11是工藝條件信息和束分布信息輸入屏面的示例圖；圖12是計算條件信息輸入屏面的示例圖；圖13是示出利用圖2中所示形貌仿真系統(tǒng)的仿真處理序列的流程圖；圖14是示出圖13中所示的表面關(guān)聯(lián)矩陣計算處理序列的流程圖；以及圖15是示出圖13中所示的表面位移速度計算處理序列的流程圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的形貌仿真系統(tǒng)、形貌仿真方法以及計算機產(chǎn)品的多個示例性實施例進行詳細說明。首先，簡要地說明經(jīng)過利用所述實施例的形貌仿真系統(tǒng)、形貌仿真方法以及形貌仿真程序的仿真過程的微加工處理，然后說明其中將所述實施例的形貌仿真系統(tǒng)、形貌仿真方法以及形貌仿真程序應用到半導體加工工序的情況。
為加工諸如硬盤磁頭的精細結(jié)構(gòu)，當前，廣泛采用一種離子銑削方法。根據(jù)離子銑削方法，將諸如氬離子的離子加速并施加到加工物體的表面，從而對加工物體的表面進行物理研磨和切削以產(chǎn)生形貌變化。
圖1是說明利用所述離子銑削方法的微加工處理的說明性圖。將與加速后的離子粒子相對應的離子束1以預定入射角施加到加工物體3的表面，從而對加工物體3的該表面進行研磨和切削以形成一刻蝕部4。此時，當將一諸如加工形貌2的三維物體放置在加工物體3的表面上時，離子束1不能到達由加工形貌2所遮擋的部分，從而形成了未刻蝕單元5(后面用“遮擋效應”表示)。再者，由離子束1所研磨和切削的粒子發(fā)生散射并且附著到外緣部分從而形成附著部分7(后面用“再淀積效應”表示)。
當LSI等的結(jié)構(gòu)變得更精細時，源自所述遮擋效應和所述再淀積效應的影響變得更大；因而，在仿真過程中，確定這些效應在微加工處理中的影響就變得重要而且必要。
而且，在對于LSI等的微加工處理中，通常采用這樣一種制造方法，即，其中在稱為晶片的圓盤形材料上同時形成多個芯片圖案，以將其切割并分成多個IC芯片。但是，利用所述離子銑削方法的離子束照射并不一定在晶片的整個表面上被均勻地執(zhí)行，而是取決于加工設(shè)備的特性，例如，較強的束被指向晶片的中央部分，而在趨近外緣部分的方向上所述照射變?nèi)?；這樣，束照射的強度隨晶片的部分不同而不同。因此，即使在LSI具有相同芯片圖案的情況下，源自晶片中央部分的芯片往往具有與源自晶片外緣部分的芯片不同的表面形貌。
與遮擋效應和再淀積效應同樣地，隨著LSI等的結(jié)構(gòu)變得更精細，取決于在晶片上的形成位置的表面形貌差異的影響變得更大，因而，在仿真過程中，確定在微加工處理中取決于形成位置的加工形貌差異就變得重要而且必要。
圖2是示出根據(jù)本實施例的形貌仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的功能框圖。形貌仿真系統(tǒng)20具有以下功能接收輸入信息10，輸入信息10包括元件初始位置信息、初始表面形貌信息、束分布信息、工藝條件信息以及計算條件信息；以及將加工工序之后的對應形貌作為計算結(jié)果30輸出。圖3A是示出與輸入信息10的初始表面形貌信息相對應的一初始形貌的示例圖。圖3B是示出與計算結(jié)果30相對應的仿真形貌的示例圖。
如圖2所示，形貌仿真系統(tǒng)20設(shè)有用戶接口單元100、控制單元200以及存儲單元300。用戶接口單元100具有顯示單元110，由一能夠顯示字符和圖像的液晶顯示裝置等構(gòu)成；以及操作單元120，由用于接收用戶操作的鍵盤、鼠標等構(gòu)成。
控制整個形貌仿真系統(tǒng)20的控制單元200設(shè)有用戶接口控制單元210和時間發(fā)展求解器(time development solver)220。用戶接口控制單元210控制用戶接口單元100。
時間發(fā)展求解器220是一基于所述輸入信息來進行仿真的處理單元，其具有束條件計算單元221、矩陣計算單元222以及表面位移速度計算單元223。
束條件計算單元221基于所述元件初始位置信息、束分布信息以及工藝條件信息，通過計算來找出在加工工序中的一經(jīng)過時間點待仿真的元件在晶片上所處的位置，然后計算在該對應位置處的束入射角和強度(以下用“束條件”表示)。
形貌仿真系統(tǒng)20將所述加工工序分為多個細化階段(fine phase)，然后計算每個階段的形貌變化，然后通過累積各個階段的形貌變化，來對最終形成的元件的形貌進行仿真；但是，為了對每個階段計算元件的形貌變化，需要在對應時間點下的束條件。束條件計算單元221基于由用戶輸入的元件初始位置信息、束分布信息以及工藝條件信息來計算所述束條件。
傳統(tǒng)的形貌仿真系統(tǒng)被設(shè)計成，使得用戶為每個階段計算束條件以輸入所得值，這給用戶施加了很大的負擔，并且由于用戶的計算錯誤可能產(chǎn)生錯誤的仿真結(jié)果。束條件計算單元221計算束條件，使得可以有效地執(zhí)行仿真過程，并且還可以提供準確的仿真結(jié)果。
而且，由束條件計算單元221所執(zhí)行的束條件的計算還被有效地用于對取決于晶片上的形成位置的元件形貌差異的考查。對于在同一晶片上形成多個元件的情況，束分布信息和工藝條件信息的內(nèi)容是相同的，并且，即使只指定了元件初始位置信息，仍由束條件計算單元221執(zhí)行對束條件的計算，以使得可以執(zhí)行所述仿真過程。因此，一旦用戶指定了束分布信息和工藝條件信息，就可以通過只指定元件初始位置信息來對待形成在晶片上的任何希望位置處的元件的形貌進行仿真；這樣，就可以容易地比較各個元件的形貌。
矩陣計算單元222是一用于對要仿真的元件的各個面積元的可視性進行評測的處理單元，其中所述可視性依據(jù)位置關(guān)系而變化。如前所述，在微加工處理中，往往發(fā)生由于束被另一形貌遮擋而產(chǎn)生未刻蝕單元的遮擋效應和使由束所研磨和切削的粒子發(fā)生再淀積而附著到另一表面上的再淀積效應。為了仿真這些效應，有必要對各個面積元的可視性進行三維評測。
為了仿真所述遮擋效應，有必要對每個元件的各個面積元關(guān)于束入射方向彼此如何交迭進行三維評測。而且，所述再淀積只發(fā)生在從已被研磨和切削的表面所看到的表面上，而不會發(fā)生在由其他面積元所遮擋的表面上；因此，為評測所述再淀積效應，有必要對各個面積元的可視性進行三維評測。
表面位移速度計算單元223基于束條件計算單元221和矩陣計算單元222的計算結(jié)果來計算待仿真元件的各個面積元的位移速度，并且允許所述各個面積元根據(jù)所述位移速度來位移，以改變所述形貌。所述位移速度表示所述表面每單位時間的位移距離，其對應于通過合計所述表面被所述束切削發(fā)生后退的負位移速度和所述表面由于再淀積上升的正位移速度所獲得的速度。
存儲單元300設(shè)有元件初始位置存儲單元310、初始表面形貌存儲單元320、束分布存儲單元330、工藝條件存儲單元340、計算條件存儲單元350、束條件存儲單元360、表面形貌存儲單元370、切削分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣存儲單元380，以及再淀積分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣存儲單元390。
元件初始位置存儲單元310、初始表面形貌存儲單元320、束分布存儲單元330、工藝條件存儲單元340以及計算條件存儲單元350分別存儲輸入信息。元件初始位置存儲單元310存儲將待形成在晶片上的元件的初始位置作為X坐標和Y坐標的組合來存儲。在加工工序中，晶片要旋轉(zhuǎn)，而隨著該旋轉(zhuǎn)元件在該晶片上的位置也改變了，因此將該改變開始的位置存儲在所述單元中。
初始表面形貌存儲單元320存儲形成在晶片上的元件的初始形貌。將所述元件的形貌表示為一組由諸如三角形的多邊形拓撲形狀(以下用“多邊形”表示)組成的面積元，并且初始表面形貌存儲單元320將這些面積元中的每一個的位置和拓撲形狀存儲為坐標信息或矢量信息。
束分布存儲單元330存儲按在晶片上的位置與入射角之間相獨立的方式來定義要施加到所述晶片上的束的強度所用的信息。由于束分布隨用于微加工處理的設(shè)備的特性而不同，所以將與待仿真的設(shè)備相對應的信息存儲在該單元中。
工藝條件存儲單元340存儲每個元件的加工工序。工藝條件存儲單元340可以存儲多個工序，并且每個工序包括涉及加工時間、晶片傾角、束的發(fā)散角以及晶片旋轉(zhuǎn)角的多條信息。
計算條件存儲單元350存儲關(guān)于仿真精度的信息。該關(guān)于仿真精度的信息包括形成對加工工序進行細分所用時間單位的時間步長；以及在評測元件的面積元的可視性時要用的極坐標劃分數(shù)。
束條件存儲單元360存儲束條件計算單元221的計算結(jié)果。更具體來說，其存儲在與細分的加工工序相對應的每個階段中的束的入射角和強度。圖4是示出束條件存儲單元360的一個示例的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖。如圖4所示，束條件存儲單元360具有包括時間、仰角、方位角、強度以及發(fā)散角的多個項。時間項表示已經(jīng)過的加工時間。該時間形成計算條件存儲單元350中的時間步長的倍數(shù)。仰角項和方位角項表示束的入射角，而強度項表示束的強度。發(fā)散角項保持工藝條件存儲單元340中的束的發(fā)散角的值。
表面形貌存儲單元370存儲表面位移速度計算單元223的計算結(jié)果。表面形貌存儲單元370將已通過利用束照射而發(fā)生變化的每個面積元的位置和形貌存儲為坐標信息或矢量信息。
切削分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣存儲單元380和再淀積分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣存儲單元390存儲由矩陣計算單元222的計算結(jié)果。每個信息項都存儲形成待仿真元件的各個面積元的可視性，但其用途各有不同。前者是用于評測由于束照射的切削和遮擋效應的信息，而后者是用于評測再淀積效應的信息。
至此，以下說明將討論矩陣計算單元222通過利用所述表面關(guān)聯(lián)矩陣來評測面積元的可視性所用的方法。在這種情況下，假定待仿真元件是由10個面積元(即，面積元0到面積元9)構(gòu)成的，來說明該方法。
首先，為面積元0到9中的每一個準備表面關(guān)聯(lián)矩陣，以初始化所述面積元。圖5是說明初始化時的表面關(guān)聯(lián)矩陣的說明性圖。如此圖所示，所述表面關(guān)聯(lián)矩陣具有與被設(shè)為計算條件存儲單元350中的劃分數(shù)的數(shù)目相對應的多個評測點。每個評測點指示一從所述表面看到所針對面積元的方向，從而保持了位于該方向上的最臨近面積元的編號和到所述面積元的距離。由于在此圖的示例中將36設(shè)為所述劃分數(shù)項中，所以設(shè)置了36個評測點，并且初始化每個評測點以使其不保持任何值。
矩陣計算單元222將其他面積元映射到該表面關(guān)聯(lián)矩陣上以進行對可視性的評測。圖6是說明映射時的表面關(guān)聯(lián)矩陣的說明性圖。如前所述，每個所述面積元是一諸如三角形的多邊形，并且具有多個頂點。將面積元1的每個頂點映射到面積元0的表面關(guān)聯(lián)矩陣上，以指示當從面積元0的表面看時面積元1的每個頂點所在的方向，并且如該圖中所示，當連接這些點時，產(chǎn)生了具有諸如三角形的多邊形拓撲形狀的圖像。
在映射過程之后，對由此映射的面積元在通過映射所形成的圖像中的每個評測點處的編號和到對應面積元的距離進行設(shè)置。圖7是說明其中設(shè)置了面積元編號和距離的表面關(guān)聯(lián)矩陣的說明性圖。如該圖所示，在所述圖像中的每個評測點上，設(shè)置了面積元1的編號和在指向?qū)脑u測點的方向上從面積元0的中心到面積元1的距離。
然后，針對其他面積元2到9為每個評測點執(zhí)行相同的映射過程和值設(shè)置過程。在此情況下，當一評測點具有設(shè)置在其中的到另一面積元的距離時，并且當所述距離比當前映射的面積元的距離短時，則不進行對所述面積元編號和到所述評測點的距離的設(shè)置。
通過這種方式，當已將面積元1到9全都映射到面積元0的表面關(guān)聯(lián)矩陣上時，在設(shè)置了所述面積元編號和所述距離的情況下，就使面積元0的表面關(guān)聯(lián)矩陣的每個評測點都可將位于對應方向上的最接近面積元的編號和到所述面積元的距離設(shè)置在其中。通過利用該信息，就可以確定束照射是否由于被另一面積元阻擋而未到達面積元0。而且，可以確定當由束對面積元0進行研磨和切削時哪個面積元經(jīng)受了再淀積。
同樣地，針對面積元1到9，矩陣計算單元222通過利用所述表面關(guān)聯(lián)矩陣來評測可視性。
根據(jù)表面關(guān)聯(lián)矩陣計算過程，將從所述面積元看到的極坐標進行細分以提供更多評測點，從而在所述仿真結(jié)果具有更高精度的情況下，更加準確地評測可視性；但是，與之對照的是，計算時間增加了。本實施例的形貌仿真系統(tǒng)和仿真程序允許用戶設(shè)置對所述極坐標進行細分的劃分數(shù)，使得用戶可以調(diào)節(jié)仿真精度和計算時間。
而且，關(guān)于本實施例的形貌仿真系統(tǒng)和仿真程序允許每個面積元具有用于切削分析和用于再淀積分析的兩個表面關(guān)聯(lián)矩陣。再淀積分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣存儲單元390用于確定當將束施加到對應的面積元以對其進行切削時哪個面積元經(jīng)受了再淀積。所述再淀積可能發(fā)生在所有從對應的面積元看到而未被其他面積元(即使被其一部分)所遮擋的面積元中。因此，再淀積分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣存儲單元390有必要針對所有方向來評測可視性。
這里，切削分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣存儲單元380用于確定對應的面積元是由束照射進行切削，還是由于其被另一面積元所遮擋而未被切削。所述束入射方向限于通過向入射角添加發(fā)散角所得到的方向；因此，切削分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣存儲單元380只需在該方向上評測可視性。圖8是說明切削分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣的說明性圖。如在該圖中所示，束入射方向只與所有評測點中的一部分相對應，并且所述切削分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣無需對在該范圍外的部分的面積元的可視性進行評測。
如前所述，增加所述表面關(guān)聯(lián)矩陣的評測點使得可以準確地評測可視性以獲得高精度的仿真結(jié)果；與之對照，這將導致計算時間的增加。但是，對于切削分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣，由于無需針對所有所述評測點來計算所述距離，所以即使評測點的數(shù)目增加，計算時間的增加也較小。由于再淀積是因切削而產(chǎn)生的現(xiàn)象，所以高精度地對切削進行仿真使得可以提高對再淀積的的仿真精度，從而可以提高整個仿真結(jié)果的精度。如上所述，通過將所述表面關(guān)聯(lián)矩陣評測為兩個單獨的矩陣，即，切削分析用矩陣和再淀積分析用矩陣，就可以在較短的計算時間內(nèi)獲得高精度的仿真結(jié)果。
以下描述將討論用于將信息輸入到本實施例的形貌仿真系統(tǒng)20的屏面。這里，這些屏面僅示出了一個示例，而本發(fā)明不應受這些屏面的限制。
圖9是示出元件初始位置信息輸入屏面的示例圖。該屏面用于指定待進行形貌變化仿真的元件的位置，以根據(jù)晶片上的位置來確認元件的加工形貌之間的差別。
如在該圖中所示，在所述屏面的左上側(cè)是在其中輸入晶片直徑的欄和在其中將元件的位置作為X坐標和Y坐標輸入的欄。通過點擊添加按鈕來將這里輸入的值登記到位于所述屏面的左下側(cè)的列表中，而通過點擊刪除按鈕來將這些值從該列表中刪除。該列表可以保持一希望數(shù)目個表示元件位置的X坐標和Y坐標的組合。
而且，在所述屏面的右半側(cè)畫出了表示晶片圖像的圓，并且將在位于左下側(cè)的列表中登記的多個元件位置作為點顯示在該圓上。通過利用諸如鼠標的輸入裝置來選擇表示所述晶片圖像的圓上的任何希望位置，可以將對應的位置登記在位于左下側(cè)的列表中。
通過這樣的方式，在所述元件初始位置信息輸入屏面中，可以利用兩種方法來執(zhí)行元件初始位置的指定過程，即，一種方法是直接輸入X坐標和Y坐標，而另一種方法是在表示晶片圖像的圓上進行選擇，從而保持了多個指定的初始位置。這樣，就將通過該輸入屏面所輸入的信息存儲在存儲單元300的元件初始位置存儲單元310中。
圖10是示出初始表面形貌信息輸入屏面的示例圖。該屏面用于輸入待進行形貌變化仿真的元件在加工前的形貌。如在該圖中所示，在該屏面的左上側(cè)有一在其中輸入表面數(shù)據(jù)名的欄，并且在該欄中輸入其中存儲有元件的初始表面形貌的文件的名字，并且通過點擊讀取按鈕，就獲得了表示所述元件的表面形貌的信息并且將該信息存儲到存儲單元300的初始表面形貌存儲單元320中。這里，對于其中存儲有所述元件的初始表面形貌的文件的格式，可以使用任何格式，只要它可應用于這些形貌仿真系統(tǒng)、形貌仿真方法以及形貌仿真程序即可；并且，例如，可以使用STL格式的多邊形數(shù)據(jù)。而且，可以通過任何方法來形成存儲元件的初始表面形貌的文件。
圖11是示出工藝條件信息和束分布信息輸入屏面的示例圖。該屏面用于輸入待仿真的加工工序和各工序中的束分布。
如在圖中所示，在該屏面的左上側(cè)，有用于在其中輸入加工時間、晶片傾角、發(fā)散角、晶片旋轉(zhuǎn)、束強度分布以及入射角分布的多個欄。加工時間表示工序所需時間。晶片傾角表示在工序中晶片傾斜的角度。發(fā)散角表示要施加的離子束的張角。晶片旋轉(zhuǎn)表示晶片旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)量。束強度分布表示由距晶片中心的距離所引起的束強度的變化。通過選擇具有預設(shè)值的多個信息項來指定所述強度分布和入射角分布。
通過點擊添加按鈕來將在這些輸入欄中輸入的值登記到位于屏面下部的列表中，而通過點擊刪除按鈕來將這些值從該列表中刪除。根據(jù)該列表，可以保持關(guān)于加工工序的希望數(shù)目個信息項。而且，在所述屏面的右上側(cè)顯示了表示所述束強度分布和所述入射角分布的圖像。
通過這種方式，在工藝條件信息和束分布信息輸入屏面中，輸入并且保持了關(guān)于形成加工工序的各個工序的多個信息項。進而，將在這些屏面中輸入的多個信息項存儲在存儲單元300的束分布存儲單元330和工藝條件存儲單元340中。
圖12是示出計算條件信息輸入屏面的示例圖。該屏面用于指定仿真過程中的精度。當通過該屏面指定了高精度時，就獲得了更接近于實際過程的仿真結(jié)果；但是，需要更多的計算時間。
如在該圖中所示，在所述屏面上具有多個欄，通過這些欄來輸入時間步長、束劃分數(shù)以及再淀積劃分數(shù)。時間步長表示細分加工工序所需的時間?；谠跁r間步長中指定的時間來對通過圖11中的屏面所輸入的每個加工工序進行劃分；由此，對于這些劃分階段中的每一個，執(zhí)行用于形貌變化的仿真過程以輸出最終加工形貌。從而，當被指定為時間步長的時間變短時，所述仿真結(jié)果就具有改進的精度，并且計算需要更多時間。
這里，所述束劃分數(shù)和再淀積劃分數(shù)分別表示切削分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣存儲單元370和再淀積分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣存儲單元380中的精度。還可通過操作位于每個輸入欄旁邊的滑動條(slide bar)來指定這些值，在該滑動條的兩端定義有高速度和高精度。當在這些項中的每一個中指定的值變大時，就更準確地確認了元件中的每個面積元的可視性，并且獲得了更高精度的仿真結(jié)果；但是，需要更多的計算時間。
通過這種方式，在計算條件信息輸入屏面中，允許用戶調(diào)節(jié)和設(shè)置仿真結(jié)果的精度和仿真過程所需的時間。將通過該屏面輸入的信息項存儲在存儲單元300的計算條件存儲單元350中。
以下說明將討論在圖2中所示的形貌仿真系統(tǒng)20中執(zhí)行的處理序列。這里，形貌仿真系統(tǒng)20可以對每個位于在圖9中所示屏面中指定的多個不同位置處的多個元件中的每一個的加工形貌進行仿真；但是在后面的說明中將討論其中對一個元件的加工形貌進行仿真的處理序列。當對位于不同位置的多個元件的加工形貌進行仿真時，這里說明的處理序列將重復與元件數(shù)相同的次數(shù)。
圖13是示出由圖2中示出的形貌仿真系統(tǒng)20所執(zhí)行的處理序列的流程圖。如在該圖中所示，仿真系統(tǒng)20首先讀取仿真過程所需的數(shù)據(jù)(步驟S101)。這里要讀取的數(shù)據(jù)包括元件初始位置信息、初始表面形貌信息、束分布信息、工藝條件信息以及計算條件信息，并且這些信息項由用戶利用在圖9到12中說明的屏面來輸入，并且被分別存儲在元件初始位置存儲單元310、初始表面形貌存儲單元320、束分布存儲單元330、工藝條件存儲單元340以及計算條件存儲單元350中。
進一步，基于這樣讀取的初始表面形貌信息，形貌仿真系統(tǒng)20形成待仿真元件的表面形貌(步驟S102)。該表面形貌由大量具有多邊形拓撲形狀的組合面積元構(gòu)成。
接下來，束條件計算單元221執(zhí)行對束條件的計算(步驟S103)。束條件計算單元221基于在步驟S101中讀取的信息和已經(jīng)過的加工時間來計算束條件，并且將計算結(jié)果存儲在束條件存儲單元360中。更具體來說，基于來自元件初始位置存儲單元310和工藝條件存儲單元340的信息以及已經(jīng)過的加工時間，來計算待仿真元件的當前位置和束入射角，并且將這些結(jié)果應用于束分布存儲單元330以查找束強度，從而將這些結(jié)果存儲在束條件存儲單元360中。束分布存儲單元330沒有關(guān)于所有所有位置的信息；因此，當在束分布存儲單元330中不存在滿足所述條件的信息時，則通過對對應信息中的相鄰位置的信息進行插值來尋找所述強度。
接下來，矩陣計算單元222更新切削分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣存儲單元380和再淀積分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣存儲單元390，并且評測各個面積元的可視性(步驟S104)。進一步，表面位移速度計算單元223基于束分布存儲單元330、切削分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣存儲單元380以及再淀積分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣存儲單元390的信息來計算每個面積元的位移速度(步驟S105)，然后根據(jù)該位移速度，使每個面積元位移一與在計算條件存儲單元350中的時間步長的時間相對應的距離(步驟S106)。
通過這種方式，形貌仿真系統(tǒng)20完成了通過細分加工工序而準備好的多個階段中的一個階段的工序。然后，確認是否已完成所有加工工序，并且，如果沒有完成(步驟S107為“否”)，則通過使所述加工時間前進一計算條件存儲單元350中的時間步長的時間(步驟S108)，來執(zhí)行從步驟S103到S106的過程，以執(zhí)行針對下一階段的工序。當所述加工工序完成時(步驟S107中為“是”)，形貌仿真系統(tǒng)20結(jié)束所述過程。
以下說明將討論圖13中所示的表面關(guān)聯(lián)矩陣計算過程的序列。圖14是示出圖13中所示的表面關(guān)聯(lián)矩陣計算處理序列的流程圖。這些過程用于評測形成待仿真元件的每個面積元的可視性，并且是由矩陣計算單元222來執(zhí)行的。
首先，矩陣計算單元222選擇第一面積元Is(步驟S201)，并且對與該第一面積元Is相對應的表面關(guān)聯(lián)矩陣進行初始化(步驟S202)。然后，其選擇作為第一評測對象的面積元Js(步驟S203)，并且將該面積元Js的各個頂點映射到面積元Is的表面關(guān)聯(lián)矩陣上(步驟S204)。
接下來，選擇位于具有已由所述映射形成的多邊形拓撲形狀的圖像中的多個評測點中的一個(步驟S205)，并且計算從面積元Is的中心沿前進方向到達面積元Js的距離ZJ(步驟S206)。進一步，當在所述評測點上未設(shè)置面積元編號時(在步驟S207處為“是”)，或者當ZJ比在該評測點中設(shè)置的距離要短時(在步驟S208處為“是”)，將所述面積元編號Js和距離ZJ設(shè)置在所述評測點處(步驟S209)。矩陣計算單元222反復執(zhí)行從步驟S205到步驟S209的過程，直到處理完位于由所述映射所創(chuàng)建的多邊形拓撲形狀之內(nèi)的所有評測點。
當完成面積元Is和面積元Js的可視性的評測時，矩陣計算單元222選擇下一面積元作為Js(步驟S211)，并且再次執(zhí)行從步驟S204到步驟S210的過程，以評測針對面積元Js的可視性。在針對面積元Is和所有其他面積元的可視性的評測完成后，當已經(jīng)形成了與面積元Is相對應的表面關(guān)聯(lián)矩陣時(在步驟S212處為“是”)，矩陣計算單元222在將另一面積元定義為面積元Is的情況下，執(zhí)行從步驟S202到步驟S212的過程。當已經(jīng)針對所有面積元形成了表面關(guān)聯(lián)矩陣時，就完成了所述表面關(guān)聯(lián)矩陣計算過程。
這里，盡管沒有在所述流程圖中清楚地示出，但是每個所述面積元都具有兩種表面關(guān)聯(lián)矩陣，即，切削分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣和再淀積分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣，并且需要針對這兩種表面關(guān)聯(lián)矩陣中的每一種執(zhí)行從步驟S204到步驟S210的過程。
接下來，以下說明將討論圖13中所示的表面位移速度計算過程序列。圖15是示出圖13中所示的表面位移速度計算處理序列的流程圖。執(zhí)行這些過程以計算每個面積元響應于由束照射所進行的切削和隨著該切削的再淀積而發(fā)生位移所按照的速度等級，并且由表面位移速度計算單元223來執(zhí)行這些過程。
首先，表面位移速度計算單元223選擇第一面積元Is(步驟S301)。然后，參照與面積元Is相對應的切削分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣，其確認位于束入射方向上的評測點是否被其他面積元遮擋(步驟S302)。這里，在所有位于所述束入射方向上的評測點被其他面積元遮擋的情況下(在步驟S303處為“是”)，由于考慮到?jīng)]有面積元被所述束進行研磨和切削，所以在將另一面積元定義為Is的情況下，所述過程從步驟S302繼續(xù)進行。
當位于所述束入射方向上的至少一個評測點未被其他面積元遮擋時(在步驟S303處為“否”)，則從束條件存儲單元360中獲取束強度(步驟S304)，以計算從所述切削導出的面積元Is的位移速度(步驟S305)。這里，存儲在束條件存儲單元360中的束強度是一要應用到與晶片持平的表面的值；因此，當面積元Is不與晶片表面持平時，就不需要訪問束條件計算單元221以獲取束入射角和強度。
可以利用公式(1)來得到面積元由于切削的位移速度Vs。根據(jù)公式(1)，(θ，)表示在每個面積元上的極坐標系統(tǒng)中的仰角和方位角。這里，F(xiàn)beam(θ，)表示在由(θ，)表示的方向上的入射束的強度，而ER(θ)表示在入射角θ上對表面材料的刻蝕速率。
Vs＝-∫∫Fbeam(θ，)·ER(θ)·sinθdθd(1)接下來，參照與面積元Is相對應的再淀積分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣，選擇一即使從面積元Is看到了其一部分的面積元Js(步驟S306)。具體來說，在所述再淀積分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣中，選擇在評測點上設(shè)置了其面積元編號的多個面積元中的一個。
進一步，根據(jù)面積元Is的切削速度等得到再淀積粒子密度(步驟S308)，并且計算面積元Js由于所述再淀積的位移速度(步驟S309)。可以通過公式(2)來得到面積元由于再淀積的位移速度Vs。在公式(2)中，(θ，)表示在每個面積元上的極坐標系統(tǒng)中的仰角和方位角。而且，F(xiàn)depo(θ，)表示在由(θ，)表示的方向上的入射再淀積粒子的密度。
Vs＝∫∫Fdepo(θ，)·sinθdθd (2)表面位移速度計算單元223重復從步驟S306到步驟S309的過程，直到處理完在面積元Is的再淀積分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣中的評測點上設(shè)置了其面積元編號的所有面積元。當處理完設(shè)置了其面積元編號的所有面積元時(在步驟S307處為“是”)，在將另一面積元定義為Is的情況下，所述過程從步驟S302重新開始。按照這種方式，針對每個面積元，得到了根據(jù)切削導出的表面位移速度，并且得到了根據(jù)隨著所述切削發(fā)生在另一面積元上的再淀積導出的表面位移速度。
進一步，表面位移速度計算單元223再次選擇第一面積元Is(步驟S312)，并且獲得根據(jù)面積元Is的切削導出的位移速度和根據(jù)面積元Is因另一面積元的切削導出的再淀積而導出的位移速度的總值，以將該值設(shè)為面積元Is的表面位移速度(步驟S313)。表面位移速度計算單元223反復執(zhí)行步驟S313，直到在將另一面積元定義為Is的情況下已處理完最后一個面積元(在步驟S315處為“是”)(步驟S314)。當按照這種方式得到了所有面積元的表面位移速度時，就完成了所述表面位移速度計算過程。
如上所述，在本實施例中，將矩陣計算單元222設(shè)計成，通過使用所述表面關(guān)聯(lián)矩陣來對構(gòu)成待仿真元件的面積元的可視性進行三維評測；因而，可以獲得其中已經(jīng)將遮擋效應和再淀積效應恰當?shù)乜紤]在內(nèi)的仿真結(jié)果。
而且，本實施例允許用戶自由地設(shè)置所述表面關(guān)聯(lián)矩陣的評測點的數(shù)目，以使用戶可以調(diào)節(jié)仿真結(jié)果的精度水平和仿真所需的計算時間。
此外，本實施例有這樣的構(gòu)成，即，其中束條件計算單元221計算束在仿真過程中的每個階段中的入射角和強度；因而，通過所述仿真容易地獲得了形成在同一晶片的不同位置處的多個元件的加工形貌差別。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的形貌仿真系統(tǒng)、形貌仿真方法以及形貌仿真程序被有效地用于對在精細加工半導體等時的形貌變化進行仿真，并且適于其中需要高效地獲得高精度仿真結(jié)果的應用。
根據(jù)本發(fā)明，評測了受通過將待仿真產(chǎn)品的每個表面劃分成多邊形拓撲形狀而獲得的多個面積元之間的三維空間位置關(guān)系影響的可視性，并且通過利用所述可視性的信息，可以執(zhí)行已對其反映了遮擋效應和再淀積效應的仿真過程；因而，變得可以獲得高精度的仿真結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明，允許用戶自由地改變用于評測可視性的表面關(guān)聯(lián)矩陣的評測點的數(shù)目，所述可視性受通過將待仿真產(chǎn)品的每個表面劃分成多邊形拓撲形狀而獲得的多個面積元之間的三維空間位置關(guān)系的影響；從而，允許操作仿真過程的用戶調(diào)節(jié)仿真結(jié)果的精度和仿真過程所需的時間。
根據(jù)本發(fā)明，使用了兩種用于評測三維空間中的可視性的表面關(guān)聯(lián)矩陣，即，切削分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣和再淀積分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣；因而，可以在更短的時間段內(nèi)以高精度來執(zhí)行要求更高精度的切削仿真，這使得可以在更短的時間段內(nèi)獲得高精度的仿真結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明，由于根據(jù)輸入信息來計算每個仿真階段中的束條件，所以執(zhí)行仿真過程的用戶無需以單獨的方式為每個階段計算束條件以輸入它們，因而使得可以容易地提供準確的仿真結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明，由于在將待仿真產(chǎn)品在晶片上的位置考慮在內(nèi)的情況下來計算所述束條件，所以可以對取決于在所述晶片面內(nèi)的位置差異的形貌差異進行仿真。
根據(jù)本發(fā)明，存儲了待仿真產(chǎn)品在晶片上的多個位置，使得可以仿真在每個所述位置處的加工形貌；因而，可以容易地對由于在所述晶片面內(nèi)的位置差異而產(chǎn)生的形貌差異進行比較。
盡管為完整和清楚公開起見針對具體的實施例對本發(fā)明進行了描述，但是所附權(quán)利要求并不因此而受到限制，相反，其被視為體現(xiàn)了對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言可能出現(xiàn)的、清楚地落入在此闡述的基本教導范圍內(nèi)的所有修改和另選的構(gòu)造。
權(quán)利要求
1.一種用于對由微加工處理造成的產(chǎn)品形貌變化進行仿真的形貌仿真系統(tǒng)，其包括矩陣計算單元，其根據(jù)通過將所述產(chǎn)品的每個表面劃分成多邊形而獲得的多個面積元之間的三維空間位置關(guān)系來評測可視性，由此創(chuàng)建一表面關(guān)聯(lián)矩陣；以及速度計算單元，其通過利用由所述矩陣計算單元所創(chuàng)建的表面關(guān)聯(lián)矩陣來計算所述面積元的表面位移速度，其中對所述面積元反映了遮擋效應和再淀積效應。
2.如權(quán)利要求1所述的形貌仿真系統(tǒng)，其中，所述矩陣計算單元將所述可視性評測為所述表面關(guān)聯(lián)矩陣，所述表面關(guān)聯(lián)矩陣是由通過將極坐標劃分成任意數(shù)目的劃分而獲得的多個評測點所構(gòu)成的。
3.如權(quán)利要求1所述的形貌仿真系統(tǒng)，其中所述矩陣計算單元將所述可視性評測為一切削分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣和一再淀積分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣，以及所述表面位移速度計算單元分別通過利用所述切削分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣和所述再淀積分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣，來計算由切削所引起的所述面積元的表面位移速度和由再淀積所引起的所述面積元的表面位移速度。
4.一種用于對由微加工處理造成的產(chǎn)品形貌變化進行仿真的形貌仿真系統(tǒng)，其包括用戶接口控制單元，其接收所述微加工處理中的加工工序與用于所述微加工處理的束的束特性的組合的輸入；以及束條件計算單元，其基于所述加工工序和所述束特性的組合，計算待施加到所述產(chǎn)品以執(zhí)行所述微加工處理的所述束的強度和方向。
5.如權(quán)利要求4所述的形貌仿真系統(tǒng)，其中所述用戶接口控制單元還接收所述產(chǎn)品在一執(zhí)行所述微加工處理的系統(tǒng)中形成時所在的位置，以及所述束條件計算單元基于所述加工工序、所述束特性以及所述位置的組合，計算所述束的強度和方向。
6.如權(quán)利要求5所述的形貌仿真系統(tǒng)，還包括一元件位置存儲單元，其用于存儲所述產(chǎn)品在執(zhí)行所述微加工處理的所述系統(tǒng)中形成時所在的至少一個位置，其中所述束條件計算單元與存儲在所述元件位置存儲單元中的所述產(chǎn)品的數(shù)目相對應地計算所述束的強度和方向。
7.一種用于對由微加工處理造成的產(chǎn)品形貌變化進行仿真的形貌仿真方法，其包括以下步驟創(chuàng)建步驟根據(jù)通過將所述產(chǎn)品的每個表面劃分成多邊形而獲得的多個面積元之間的三維空間位置關(guān)系來評測可視性，由此創(chuàng)建一表面關(guān)聯(lián)矩陣；以及計算步驟通過利用由所述矩陣計算單元所創(chuàng)建的表面關(guān)聯(lián)矩陣來計算所述面積元的表面位移速度，其中對所述面積元反映了遮擋效應和再淀積效應。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述創(chuàng)建步驟包括以下步驟將所述可視性評測為所述表面關(guān)聯(lián)矩陣，所述表面關(guān)聯(lián)矩陣是由通過將極坐標劃分成任意數(shù)目的劃分而獲得的多個評測點所構(gòu)成的。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述創(chuàng)建步驟包括以下步驟將所述可視性評測為一切削分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣和一再淀積分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣，以及所述計算步驟包括以下步驟通過分別利用所述切削分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣和所述再淀積分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣，來計算由切削所引起的所述面積元的表面位移速度和由再淀積所引起的所述面積元的表面位移速度。
10.一種用于對由微加工處理造成的產(chǎn)品形貌變化進行仿真的方法，其包括以下步驟接收步驟接收在所述微加工處理中的加工工序和用于所述微加工處理的束的束特性的組合的輸入；以及計算步驟基于所述加工工序和所述束特性的組合，計算待施加到所述產(chǎn)品以執(zhí)行所述微加工處理的所述束的強度和方向。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括以下步驟接收所述產(chǎn)品在一執(zhí)行所述微加工處理的系統(tǒng)中形成時所在的位置，其中所述計算步驟包括以下步驟基于所述加工工序、所述束特性以及所述位置的組合，計算所述束的強度和方向。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括以下步驟存儲所述產(chǎn)品在執(zhí)行所述微加工處理的所述系統(tǒng)中形成時所在的至少一個位置，其中所述計算步驟包括以下步驟與存儲在元件位置存儲單元中的所述產(chǎn)品的數(shù)目相對應地計算所述束的強度和方向。
13.一種計算機可讀記錄介質(zhì)，其存儲用于對由微加工處理造成的產(chǎn)品形貌變化進行仿真的計算機程序，所述計算機程序使得計算機執(zhí)行以下步驟創(chuàng)建步驟根據(jù)通過將所述產(chǎn)品的每個表面劃分成多邊形而獲得的多個面積元之間的三維空間位置關(guān)系來評測可視性，由此創(chuàng)建一表面關(guān)聯(lián)矩陣；以及計算步驟通過利用由所述矩陣計算單元所創(chuàng)建的表面關(guān)聯(lián)矩陣來計算所述面積元的表面位移速度，其中對所述面積元反映了遮擋效應和再淀積效應。
14.如權(quán)利要求13所述的計算機可讀記錄介質(zhì)，其中，所述創(chuàng)建步驟包括以下步驟將所述可視性評測為所述表面關(guān)聯(lián)矩陣，所述表面關(guān)聯(lián)矩陣是由通過將極坐標劃分成任意數(shù)目的劃分而獲得的多個評測點所構(gòu)成的。
15.如權(quán)利要求13所述的計算機可讀記錄介質(zhì)，其中所述創(chuàng)建步驟包括以下步驟將所述可視性評測為一切削分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣和一再淀積分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣，以及所述計算步驟包括以下步驟通過分別利用所述切削分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣和所述再淀積分析用表面關(guān)聯(lián)矩陣，來計算由切削所引起的所述面積元的表面位移速度和由再淀積所引起的所述面積元的表面位移速度。
16.一種計算機可讀記錄介質(zhì)，其存儲用于對由微加工處理造成的產(chǎn)品形貌變化進行仿真的計算機程序，所述計算機程序使得計算機執(zhí)行以下步驟接收步驟接收在所述微加工處理中的加工工序和用于所述微加工處理的束的束特性的組合的輸入；以及計算步驟基于所述加工工序和所述束特性的組合，計算待施加到所述產(chǎn)品以執(zhí)行所述微加工處理的所述束的強度和方向。
17.如權(quán)利要求16所述的計算機可讀記錄介質(zhì)，其中所述計算機程序進一步使所述計算機執(zhí)行以下步驟接收所述產(chǎn)品在一執(zhí)行所述微加工處理的系統(tǒng)中形成時所在的位置，以及所述計算步驟包括以下步驟基于所述加工工序、所述束特性以及所述位置的組合，計算所述束的強度和方向。
18.如權(quán)利要求17所述的計算機可讀記錄介質(zhì)，其中所述計算機程序進一步使所述計算機執(zhí)行以下步驟存儲所述產(chǎn)品在執(zhí)行所述微加工處理的所述系統(tǒng)中形成時所在的至少一個位置，其中所述計算步驟包括以下步驟與存儲在所述元件位置存儲單元中的所述產(chǎn)品的數(shù)目相對應地計算所述束的強度和方向。
全文摘要
形貌仿真系統(tǒng)、形貌仿真方法以及計算機產(chǎn)品。矩陣計算單元對受一元件的多個面積元之間的位置關(guān)系影響的可視性進行評測，以將遮擋效應和再淀積效應反映到仿真結(jié)果中。束條件計算單元根據(jù)元件在晶片上的位置來計算束條件，以將由所述晶片上的位置差所造成的加工形貌中的差異反映到所述仿真結(jié)果中。
文檔編號G06F19/00GK1702824SQ20041008988
公開日2005年11月30日 申請日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月25日
發(fā)明者古屋篤史 申請人:富士通株式會社