CN1702824A - 形貌仿真系统、形貌仿真方法以及计算机产品 - Google Patents

Abstract

形貌仿真系统、形貌仿真方法以及计算机产品。矩阵计算单元对受一元件的多个面积元之间的位置关系影响的可视性进行评测，以将遮挡效应和再淀积效应反映到仿真结果中。束条件计算单元根据元件在晶片上的位置来计算束条件，以将由所述晶片上的位置差所造成的加工形貌中的差异反映到所述仿真结果中。

Description

说明书 形貌仿真系统、形貌仿真方法以及计算机产品

技术领域

本发明涉及一种用于高精度地对由微加工处理所导致的产品形貌(topology)变化进行仿真的技术。

背景技术

近年来，随着加工技术的发展，半导体存储器和MR磁头的微型化已经得到极大的发展，而在此情况下，用于形成这些产品的加工工序的投资额度正在增加。在形成这些精加工产品的加工工序时，预先对在这些加工工序之后的产品形貌变化进行仿真以预先解决可能的问题是非常重要的。

对于用于对由微加工处理导致的形貌变化进行仿真的发明，日本专利申请特开平No.10-326756提出了一种形貌仿真系统，其可以利用蒙特卡洛方法以高精度对刻蚀形貌进行高速仿真计算处理。

此外，日本专利申请特开昭No.63-1034已经提出了这样一种方法，即，其中，通过将刻蚀粒子的入射方向考虑在内而改进了干法刻蚀(dry-etched)形貌仿真的精度。

此外，日本专利申请特开No.2000-269105提出了一种工序仿真系统和工序仿真方法，其中物理模型(其表示界面上的物理现象)响应于与硅的界面的性质而变化，从而提高了仿真精度。

但是，随着微加工技术的发展，利用这些系统和方法的仿真过程已无法提供足够的精度。其原因是，由于半导体存储器等中的高度微型化，由遮挡效应(shading effect)和再淀积效应(re-deposition effect)而导致的现象以及取决于晶片上的位置的加工形貌差异(在传统设备中可能忽略这些因素)已经变得对产品的质量有影响了。

而且，对于所述遮挡效应和再淀积效应，传统的二维仿真已经无法处理这些效应，因此需要一种三维仿真过程；但是，这种三维仿真过程需要大量计算，这造成了处理时间增加的问题。

发明内容

本发明的目的是至少解决传统技术中的上述问题。

根据本发明一个方面的形貌仿真系统包括：矩阵计算单元，其根据通过将所述产品的每个表面划分成多边形而获得的多个面积元(surfaceelement)之间的三维空间位置关系来评测可视性，由此创建一表面关联矩阵；以及速度计算单元，其通过利用由所述矩阵计算单元所创建的表面关联矩阵来计算所述面积元的表面位移速度，其中对所述面积元反映了遮挡效应和再淀积效应。

根据本发明另一方面的形貌仿真系统包括：用户接口控制单元，其接收微加工处理中的加工工序与用于所述微加工处理的束的束特性的组合的输入；以及束条件(beam codition)计算单元，其基于所述加工工序和所述束特性的组合，计算待施加到所述产品以执行所述微加工处理的所述束的强度和方向。

根据本发明又一方面的形貌仿真方法包括以下步骤：根据通过将产品的每个表面划分成多边形而获得的多个面积元之间的三维空间位置关系来评测可视性，由此创建一表面关联矩阵；以及通过利用由所述矩阵计算单元所创建的表面关联矩阵来计算所述面积元的表面位移速度，其中对所述面积元反映了遮挡效应和再淀积效应。

根据本发明又一方面的形貌仿真方法包括以下步骤：接收在微加工处理中的加工工序和用于所述微加工处理的束的束特性的组合的输入；以及基于所述加工工序和所述束特性的组合，计算待施加到所述产品以执行所述微加工处理的所述束的强度和方向。

本发明的其他目的、特征和优点将在以下对本发明的详细说明中加以阐述，或者在结合附图来阅读以下对本发明的详细说明时，这些将变得显而易见。

附图说明

图1是说明通过离子铣削方法(ion milling method)的微加工处理的说明性图；

图2是说明根据本实施例的形貌仿真系统结构的功能框图；

图3A是示出一初始形貌的示例图；

图3B是示出一仿真后的形貌的示例图；

图4是表示束条件信息的一个示例的数据结构图；

图5是说明初始化时的表面关联矩阵的说明性图；

图6是说明映射时的表面关联矩阵的说明性图；

图7是说明其中设定了面积元编号和距离的表面关联矩阵的说明性图；

图8是说明切削分析用表面关联矩阵的说明性图；

图9是元件初始位置信息输入屏面的示例图；

图10是初始表面形貌信息输入屏面的示例图；

图11是工艺条件信息和束分布信息输入屏面的示例图；

图12是计算条件信息输入屏面的示例图；

图13是示出利用图2中所示形貌仿真系统的仿真处理序列的流程图；

图14是示出图13中所示的表面关联矩阵计算处理序列的流程图；以及

图15是示出图13中所示的表面位移速度计算处理序列的流程图。

具体实施方式

下面参照附图对根据本发明的形貌仿真系统、形貌仿真方法以及计算机产品的多个示例性实施例进行详细说明。首先，简要地说明经过利用所述实施例的形貌仿真系统、形貌仿真方法以及形貌仿真程序的仿真过程的微加工处理，然后说明其中将所述实施例的形貌仿真系统、形貌仿真方法以及形貌仿真程序应用到半导体加工工序的情况。

为加工诸如硬盘磁头的精细结构，当前，广泛采用一种离子铣削方法。根据离子铣削方法，将诸如氩离子的离子加速并施加到加工物体的表面，从而对加工物体的表面进行物理研磨和切削以产生形貌变化。

图1是说明利用所述离子铣削方法的微加工处理的说明性图。将与加速后的离子粒子相对应的离子束1以预定入射角施加到加工物体3的表面，从而对加工物体3的该表面进行研磨和切削以形成一刻蚀部4。此时，当将一诸如加工形貌2的三维物体放置在加工物体3的表面上时，离子束1不能到达由加工形貌2所遮挡的部分，从而形成了未刻蚀单元5(后面用“遮挡效应”表示)。再者，由离子束1所研磨和切削的粒子发生散射并且附着到外缘部分从而形成附着部分7(后面用“再淀积效应”表示)。

当LSI等的结构变得更精细时，源自所述遮挡效应和所述再淀积效应的影响变得更大；因而，在仿真过程中，确定这些效应在微加工处理中的影响就变得重要而且必要。

而且，在对于LSI等的微加工处理中，通常采用这样一种制造方法，即，其中在称为晶片的圆盘形材料上同时形成多个芯片图案，以将其切割并分成多个IC芯片。但是，利用所述离子铣削方法的离子束照射并不一定在晶片的整个表面上被均匀地执行，而是取决于加工设备的特性，例如，较强的束被指向晶片的中央部分，而在趋近外缘部分的方向上所述照射变弱；这样，束照射的强度随晶片的部分不同而不同。因此，即使在LSI具有相同芯片图案的情况下，源自晶片中央部分的芯片往往具有与源自晶片外缘部分的芯片不同的表面形貌。

与遮挡效应和再淀积效应同样地，随着LSI等的结构变得更精细，取决于在晶片上的形成位置的表面形貌差异的影响变得更大，因而，在仿真过程中，确定在微加工处理中取决于形成位置的加工形貌差异就变得重要而且必要。

图2是示出根据本实施例的形貌仿真系统的结构的功能框图。形貌仿真系统20具有以下功能：接收输入信息10，输入信息10包括元件初始位置信息、初始表面形貌信息、束分布信息、工艺条件信息以及计算条件信息；以及将加工工序之后的对应形貌作为计算结果30输出。图3A是示出与输入信息10的初始表面形貌信息相对应的一初始形貌的示例图。图3B是示出与计算结果30相对应的仿真形貌的示例图。

如图2所示，形貌仿真系统20设有用户接口单元100、控制单元200以及存储单元300。用户接口单元100具有：显示单元110，由一能够显示字符和图像的液晶显示装置等构成；以及操作单元120，由用于接收用户操作的键盘、鼠标等构成。

控制整个形貌仿真系统20的控制单元200设有用户接口控制单元210和时间发展求解器(time development solver)220。用户接口控制单元210控制用户接口单元100。

时间发展求解器220是一基于所述输入信息来进行仿真的处理单元，其具有束条件计算单元221、矩阵计算单元222以及表面位移速度计算单元223。

束条件计算单元221基于所述元件初始位置信息、束分布信息以及工艺条件信息，通过计算来找出在加工工序中的一经过时间点待仿真的元件在晶片上所处的位置，然后计算在该对应位置处的束入射角和强度(以下用“束条件”表示)。

形貌仿真系统20将所述加工工序分为多个细化阶段(fine phase)，然后计算每个阶段的形貌变化，然后通过累积各个阶段的形貌变化，来对最终形成的元件的形貌进行仿真；但是，为了对每个阶段计算元件的形貌变化，需要在对应时间点下的束条件。束条件计算单元221基于由用户输入的元件初始位置信息、束分布信息以及工艺条件信息来计算所述束条件。

传统的形貌仿真系统被设计成，使得用户为每个阶段计算束条件以输入所得值，这给用户施加了很大的负担，并且由于用户的计算错误可能产生错误的仿真结果。束条件计算单元221计算束条件，使得可以有效地执行仿真过程，并且还可以提供准确的仿真结果。

而且，由束条件计算单元221所执行的束条件的计算还被有效地用于对取决于晶片上的形成位置的元件形貌差异的考查。对于在同一晶片上形成多个元件的情况，束分布信息和工艺条件信息的内容是相同的，并且，即使只指定了元件初始位置信息，仍由束条件计算单元221执行对束条件的计算，以使得可以执行所述仿真过程。因此，一旦用户指定了束分布信息和工艺条件信息，就可以通过只指定元件初始位置信息来对待形成在晶片上的任何希望位置处的元件的形貌进行仿真；这样，就可以容易地比较各个元件的形貌。

矩阵计算单元222是一用于对要仿真的元件的各个面积元的可视性进行评测的处理单元，其中所述可视性依据位置关系而变化。如前所述，在微加工处理中，往往发生由于束被另一形貌遮挡而产生未刻蚀单元的遮挡效应和使由束所研磨和切削的粒子发生再淀积而附着到另一表面上的再淀积效应。为了仿真这些效应，有必要对各个面积元的可视性进行三维评测。

为了仿真所述遮挡效应，有必要对每个元件的各个面积元关于束入射方向彼此如何交迭进行三维评测。而且，所述再淀积只发生在从已被研磨和切削的表面所看到的表面上，而不会发生在由其他面积元所遮挡的表面上；因此，为评测所述再淀积效应，有必要对各个面积元的可视性进行三维评测。

表面位移速度计算单元223基于束条件计算单元221和矩阵计算单元222的计算结果来计算待仿真元件的各个面积元的位移速度，并且允许所述各个面积元根据所述位移速度来位移，以改变所述形貌。所述位移速度表示所述表面每单位时间的位移距离，其对应于通过合计所述表面被所述束切削发生后退的负位移速度和所述表面由于再淀积上升的正位移速度所获得的速度。

存储单元300设有：元件初始位置存储单元310、初始表面形貌存储单元320、束分布存储单元330、工艺条件存储单元340、计算条件存储单元350、束条件存储单元360、表面形貌存储单元370、切削分析用表面关联矩阵存储单元380，以及再淀积分析用表面关联矩阵存储单元390。

元件初始位置存储单元310、初始表面形貌存储单元320、束分布存储单元330、工艺条件存储单元340以及计算条件存储单元350分别存储输入信息。元件初始位置存储单元310存储将待形成在晶片上的元件的初始位置作为X坐标和Y坐标的组合来存储。在加工工序中，晶片要旋转，而随着该旋转元件在该晶片上的位置也改变了，因此将该改变开始的位置存储在所述单元中。

初始表面形貌存储单元320存储形成在晶片上的元件的初始形貌。将所述元件的形貌表示为一组由诸如三角形的多边形拓扑形状(以下用“多边形”表示)组成的面积元，并且初始表面形貌存储单元320将这些面积元中的每一个的位置和拓扑形状存储为坐标信息或矢量信息。

束分布存储单元330存储按在晶片上的位置与入射角之间相独立的方式来定义要施加到所述晶片上的束的强度所用的信息。由于束分布随用于微加工处理的设备的特性而不同，所以将与待仿真的设备相对应的信息存储在该单元中。

工艺条件存储单元340存储每个元件的加工工序。工艺条件存储单元340可以存储多个工序，并且每个工序包括涉及加工时间、晶片倾角、束的发散角以及晶片旋转角的多条信息。

计算条件存储单元350存储关于仿真精度的信息。该关于仿真精度的信息包括：形成对加工工序进行细分所用时间单位的时间步长；以及在评测元件的面积元的可视性时要用的极坐标划分数。

束条件存储单元360存储束条件计算单元221的计算结果。更具体来说，其存储在与细分的加工工序相对应的每个阶段中的束的入射角和强度。图4是示出束条件存储单元360的一个示例的数据结构图。如图4所示，束条件存储单元360具有包括时间、仰角、方位角、强度以及发散角的多个项。时间项表示已经过的加工时间。该时间形成计算条件存储单元350中的时间步长的倍数。仰角项和方位角项表示束的入射角，而强度项表示束的强度。发散角项保持工艺条件存储单元340中的束的发散角的值。

表面形貌存储单元370存储表面位移速度计算单元223的计算结果。表面形貌存储单元370将已通过利用束照射而发生变化的每个面积元的位置和形貌存储为坐标信息或矢量信息。

切削分析用表面关联矩阵存储单元380和再淀积分析用表面关联矩阵存储单元390存储由矩阵计算单元222的计算结果。每个信息项都存储形成待仿真元件的各个面积元的可视性，但其用途各有不同。前者是用于评测由于束照射的切削和遮挡效应的信息，而后者是用于评测再淀积效应的信息。

至此，以下说明将讨论矩阵计算单元222通过利用所述表面关联矩阵来评测面积元的可视性所用的方法。在这种情况下，假定待仿真元件是由10个面积元(即，面积元0到面积元9)构成的，来说明该方法。

首先，为面积元0到9中的每一个准备表面关联矩阵，以初始化所述面积元。图5是说明初始化时的表面关联矩阵的说明性图。如此图所示，所述表面关联矩阵具有与被设为计算条件存储单元350中的划分数的数目相对应的多个评测点。每个评测点指示一从所述表面看到所针对面积元的方向，从而保持了位于该方向上的最临近面积元的编号和到所述面积元的距离。由于在此图的示例中将36设为所述划分数项中，所以设置了36个评测点，并且初始化每个评测点以使其不保持任何值。

矩阵计算单元222将其他面积元映射到该表面关联矩阵上以进行对可视性的评测。图6是说明映射时的表面关联矩阵的说明性图。如前所述，每个所述面积元是一诸如三角形的多边形，并且具有多个顶点。将面积元1的每个顶点映射到面积元0的表面关联矩阵上，以指示当从面积元0的表面看时面积元1的每个顶点所在的方向，并且如该图中所示，当连接这些点时，产生了具有诸如三角形的多边形拓扑形状的图像。

在映射过程之后，对由此映射的面积元在通过映射所形成的图像中的每个评测点处的编号和到对应面积元的距离进行设置。图7是说明其中设置了面积元编号和距离的表面关联矩阵的说明性图。如该图所示，在所述图像中的每个评测点上，设置了面积元1的编号和在指向对应的评测点的方向上从面积元0的中心到面积元1的距离。

然后，针对其他面积元2到9为每个评测点执行相同的映射过程和值设置过程。在此情况下，当一评测点具有设置在其中的到另一面积元的距离时，并且当所述距离比当前映射的面积元的距离短时，则不进行对所述面积元编号和到所述评测点的距离的设置。

通过这种方式，当已将面积元1到9全都映射到面积元0的表面关联矩阵上时，在设置了所述面积元编号和所述距离的情况下，就使面积元0的表面关联矩阵的每个评测点都可将位于对应方向上的最接近面积元的编号和到所述面积元的距离设置在其中。通过利用该信息，就可以确定束照射是否由于被另一面积元阻挡而未到达面积元0。而且，可以确定当由束对面积元0进行研磨和切削时哪个面积元经受了再淀积。

同样地，针对面积元1到9，矩阵计算单元222通过利用所述表面关联矩阵来评测可视性。

根据表面关联矩阵计算过程，将从所述面积元看到的极坐标进行细分以提供更多评测点，从而在所述仿真结果具有更高精度的情况下，更加准确地评测可视性；但是，与之对照的是，计算时间增加了。本实施例的形貌仿真系统和仿真程序允许用户设置对所述极坐标进行细分的划分数，使得用户可以调节仿真精度和计算时间。

而且，关于本实施例的形貌仿真系统和仿真程序允许每个面积元具有用于切削分析和用于再淀积分析的两个表面关联矩阵。再淀积分析用表面关联矩阵存储单元390用于确定当将束施加到对应的面积元以对其进行切削时哪个面积元经受了再淀积。所述再淀积可能发生在所有从对应的面积元看到而未被其他面积元(即使被其一部分)所遮挡的面积元中。因此，再淀积分析用表面关联矩阵存储单元390有必要针对所有方向来评测可视性。

这里，切削分析用表面关联矩阵存储单元380用于确定对应的面积元是由束照射进行切削，还是由于其被另一面积元所遮挡而未被切削。所述束入射方向限于通过向入射角添加发散角所得到的方向；因此，切削分析用表面关联矩阵存储单元380只需在该方向上评测可视性。图8是说明切削分析用表面关联矩阵的说明性图。如在该图中所示，束入射方向只与所有评测点中的一部分相对应，并且所述切削分析用表面关联矩阵无需对在该范围外的部分的面积元的可视性进行评测。

如前所述，增加所述表面关联矩阵的评测点使得可以准确地评测可视性以获得高精度的仿真结果；与之对照，这将导致计算时间的增加。但是，对于切削分析用表面关联矩阵，由于无需针对所有所述评测点来计算所述距离，所以即使评测点的数目增加，计算时间的增加也较小。由于再淀积是因切削而产生的现象，所以高精度地对切削进行仿真使得可以提高对再淀积的的仿真精度，从而可以提高整个仿真结果的精度。如上所述，通过将所述表面关联矩阵评测为两个单独的矩阵，即，切削分析用矩阵和再淀积分析用矩阵，就可以在较短的计算时间内获得高精度的仿真结果。

以下描述将讨论用于将信息输入到本实施例的形貌仿真系统20的屏面。这里，这些屏面仅示出了一个示例，而本发明不应受这些屏面的限制。

图9是示出元件初始位置信息输入屏面的示例图。该屏面用于指定待进行形貌变化仿真的元件的位置，以根据晶片上的位置来确认元件的加工形貌之间的差别。

如在该图中所示，在所述屏面的左上侧是在其中输入晶片直径的栏和在其中将元件的位置作为X坐标和Y坐标输入的栏。通过点击添加按钮来将这里输入的值登记到位于所述屏面的左下侧的列表中，而通过点击删除按钮来将这些值从该列表中删除。该列表可以保持一希望数目个表示元件位置的X坐标和Y坐标的组合。

而且，在所述屏面的右半侧画出了表示晶片图像的圆，并且将在位于左下侧的列表中登记的多个元件位置作为点显示在该圆上。通过利用诸如鼠标的输入装置来选择表示所述晶片图像的圆上的任何希望位置，可以将对应的位置登记在位于左下侧的列表中。

通过这样的方式，在所述元件初始位置信息输入屏面中，可以利用两种方法来执行元件初始位置的指定过程，即，一种方法是直接输入X坐标和Y坐标，而另一种方法是在表示晶片图像的圆上进行选择，从而保持了多个指定的初始位置。这样，就将通过该输入屏面所输入的信息存储在存储单元300的元件初始位置存储单元310中。

图10是示出初始表面形貌信息输入屏面的示例图。该屏面用于输入待进行形貌变化仿真的元件在加工前的形貌。如在该图中所示，在该屏面的左上侧有一在其中输入表面数据名的栏，并且在该栏中输入其中存储有元件的初始表面形貌的文件的名字，并且通过点击读取按钮，就获得了表示所述元件的表面形貌的信息并且将该信息存储到存储单元300的初始表面形貌存储单元320中。这里，对于其中存储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，只要它可应用于这些形貌仿真系统、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格式的多边形数据。而且，可以通过任何方法来形成存储元件的初始表面形貌的文件。

图11是示出工艺条件信息和束分布信息输入屏面的示例图。该屏面用于输入待仿真的加工工序和各工序中的束分布。

如在图中所示，在该屏面的左上侧，有用于在其中输入加工时间、晶片倾角、发散角、晶片旋转、束强度分布以及入射角分布的多个栏。加工时间表示工序所需时间。晶片倾角表示在工序中晶片倾斜的角度。发散角表示要施加的离子束的张角。晶片旋转表示晶片旋转方向和旋转量。束强度分布表示由距晶片中心的距离所引起的束强度的变化。通过选择具有预设值的多个信息项来指定所述强度分布和入射角分布。

通过点击添加按钮来将在这些输入栏中输入的值登记到位于屏面下部的列表中，而通过点击删除按钮来将这些值从该列表中删除。根据该列表，可以保持关于加工工序的希望数目个信息项。而且，在所述屏面的右上侧显示了表示所述束强度分布和所述入射角分布的图像。

通过这种方式，在工艺条件信息和束分布信息输入屏面中，输入并且保持了关于形成加工工序的各个工序的多个信息项。进而，将在这些屏面中输入的多个信息项存储在存储单元300的束分布存储单元330和工艺条件存储单元340中。

图12是示出计算条件信息输入屏面的示例图。该屏面用于指定仿真过程中的精度。当通过该屏面指定了高精度时，就获得了更接近于实际过程的仿真结果；但是，需要更多的计算时间。

如在该图中所示，在所述屏面上具有多个栏，通过这些栏来输入时间步长、束划分数以及再淀积划分数。时间步长表示细分加工工序所需的时间。基于在时间步长中指定的时间来对通过图11中的屏面所输入的每个加工工序进行划分；由此，对于这些划分阶段中的每一个，执行用于形貌变化的仿真过程以输出最终加工形貌。从而，当被指定为时间步长的时间变短时，所述仿真结果就具有改进的精度，并且计算需要更多时间。

这里，所述束划分数和再淀积划分数分别表示切削分析用表面关联矩阵存储单元370和再淀积分析用表面关联矩阵存储单元380中的精度。还可通过操作位于每个输入栏旁边的滑动条(slide bar)来指定这些值，在该滑动条的两端定义有高速度和高精度。当在这些项中的每一个中指定的值变大时，就更准确地确认了元件中的每个面积元的可视性，并且获得了更高精度的仿真结果；但是，需要更多的计算时间。

通过这种方式，在计算条件信息输入屏面中，允许用户调节和设置仿真结果的精度和仿真过程所需的时间。将通过该屏面输入的信息项存储在存储单元300的计算条件存储单元350中。

以下说明将讨论在图2中所示的形貌仿真系统20中执行的处理序列。这里，形貌仿真系统20可以对每个位于在图9中所示屏面中指定的多个不同位置处的多个元件中的每一个的加工形貌进行仿真；但是在后面的说明中将讨论其中对一个元件的加工形貌进行仿真的处理序列。当对位于不同位置的多个元件的加工形貌进行仿真时，这里说明的处理序列将重复与元件数相同的次数。

图13是示出由图2中示出的形貌仿真系统20所执行的处理序列的流程图。如在该图中所示，仿真系统20首先读取仿真过程所需的数据(步骤S101)。这里要读取的数据包括元件初始位置信息、初始表面形貌信息、束分布信息、工艺条件信息以及计算条件信息，并且这些信息项由用户利用在图9到12中说明的屏面来输入，并且被分别存储在元件初始位置存储单元310、初始表面形貌存储单元320、束分布存储单元330、工艺条件存储单元340以及计算条件存储单元350中。

进一步，基于这样读取的初始表面形貌信息，形貌仿真系统20形成待仿真元件的表面形貌(步骤S102)。该表面形貌由大量具有多边形拓扑形状的组合面积元构成。

接下来，束条件计算单元221执行对束条件的计算(步骤S103)。束条件计算单元221基于在步骤S101中读取的信息和已经过的加工时间来计算束条件，并且将计算结果存储在束条件存储单元360中。更具体来说，基于来自元件初始位置存储单元310和工艺条件存储单元340的信息以及已经过的加工时间，来计算待仿真元件的当前位置和束入射角，并且将这些结果应用于束分布存储单元330以查找束强度，从而将这些结果存储在束条件存储单元360中。束分布存储单元330没有关于所有所有位置的信息；因此，当在束分布存储单元330中不存在满足所述条件的信息时，则通过对对应信息中的相邻位置的信息进行插值来寻找所述强度。

接下来，矩阵计算单元222更新切削分析用表面关联矩阵存储单元380和再淀积分析用表面关联矩阵存储单元390，并且评测各个面积元的可视性(步骤S104)。进一步，表面位移速度计算单元223基于束分布存储单元330、切削分析用表面关联矩阵存储单元380以及再淀积分析用表面关联矩阵存储单元390的信息来计算每个面积元的位移速度(步骤S105)，然后根据该位移速度，使每个面积元位移一与在计算条件存储单元350中的时间步长的时间相对应的距离(步骤S106)。

通过这种方式，形貌仿真系统20完成了通过细分加工工序而准备好的多个阶段中的一个阶段的工序。然后，确认是否已完成所有加工工序，并且，如果没有完成(步骤S107为“否”)，则通过使所述加工时间前进一计算条件存储单元350中的时间步长的时间(步骤S108)，来执行从步骤S103到S106的过程，以执行针对下一阶段的工序。当所述加工工序完成时(步骤S107中为“是”)，形貌仿真系统20结束所述过程。

以下说明将讨论图13中所示的表面关联矩阵计算过程的序列。图14是示出图13中所示的表面关联矩阵计算处理序列的流程图。这些过程用于评测形成待仿真元件的每个面积元的可视性，并且是由矩阵计算单元222来执行的。

首先，矩阵计算单元222选择第一面积元Is(步骤S201)，并且对与该第一面积元Is相对应的表面关联矩阵进行初始化(步骤S202)。然后，其选择作为第一评测对象的面积元Js(步骤S203)，并且将该面积元Js的各个顶点映射到面积元Is的表面关联矩阵上(步骤S204)。

接下来，选择位于具有已由所述映射形成的多边形拓扑形状的图像中的多个评测点中的一个(步骤S205)，并且计算从面积元Is的中心沿前进方向到达面积元Js的距离ZJ(步骤S206)。进一步，当在所述评测点上未设置面积元编号时(在步骤S207处为“是”)，或者当ZJ比在该评测点中设置的距离要短时(在步骤S208处为“是”)，将所述面积元编号Js和距离ZJ设置在所述评测点处(步骤S209)。矩阵计算单元222反复执行从步骤S205到步骤S209的过程，直到处理完位于由所述映射所创建的多边形拓扑形状之内的所有评测点。

当完成面积元Is和面积元Js的可视性的评测时，矩阵计算单元222选择下一面积元作为Js(步骤S211)，并且再次执行从步骤S204到步骤S210的过程，以评测针对面积元Js的可视性。在针对面积元Is和所有其他面积元的可视性的评测完成后，当已经形成了与面积元Is相对应的表面关联矩阵时(在步骤S212处为“是”)，矩阵计算单元222在将另一面积元定义为面积元Is的情况下，执行从步骤S202到步骤S212的过程。当已经针对所有面积元形成了表面关联矩阵时，就完成了所述表面关联矩阵计算过程。

这里，尽管没有在所述流程图中清楚地示出，但是每个所述面积元都具有两种表面关联矩阵，即，切削分析用表面关联矩阵和再淀积分析用表面关联矩阵，并且需要针对这两种表面关联矩阵中的每一种执行从步骤S204到步骤S210的过程。

接下来，以下说明将讨论图13中所示的表面位移速度计算过程序列。图15是示出图13中所示的表面位移速度计算处理序列的流程图。执行这些过程以计算每个面积元响应于由束照射所进行的切削和随着该切削的再淀积而发生位移所按照的速度等级，并且由表面位移速度计算单元223来执行这些过程。

首先，表面位移速度计算单元223选择第一面积元Is(步骤S301)。然后，参照与面积元Is相对应的切削分析用表面关联矩阵，其确认位于束入射方向上的评测点是否被其他面积元遮挡(步骤S302)。这里，在所有位于所述束入射方向上的评测点被其他面积元遮挡的情况下(在步骤S303处为“是”)，由于考虑到没有面积元被所述束进行研磨和切削，所以在将另一面积元定义为Is的情况下，所述过程从步骤S302继续进行。

当位于所述束入射方向上的至少一个评测点未被其他面积元遮挡时(在步骤S303处为“否”)，则从束条件存储单元360中获取束强度(步骤S304)，以计算从所述切削导出的面积元Is的位移速度(步骤S305)。这里，存储在束条件存储单元360中的束强度是一要应用到与晶片持平的表面的值；因此，当面积元Is不与晶片表面持平时，就不需要访问束条件计算单元221以获取束入射角和强度。

可以利用公式(1)来得到面积元由于切削的位移速度Vs。根据公式(1)，(θ，)表示在每个面积元上的极坐标系统中的仰角和方位角。这里，Fbeam(θ，)表示在由(θ，)表示的方向上的入射束的强度，而ER(θ)表示在入射角θ上对表面材料的刻蚀速率。

Vs＝-∫∫Fbeam(θ，)·ER(θ)·sinθdθd        (1)

接下来，参照与面积元Is相对应的再淀积分析用表面关联矩阵，选择一即使从面积元Is看到了其一部分的面积元Js(步骤S306)。具体来说，在所述再淀积分析用表面关联矩阵中，选择在评测点上设置了其面积元编号的多个面积元中的一个。

进一步，根据面积元Is的切削速度等得到再淀积粒子密度(步骤S308)，并且计算面积元Js由于所述再淀积的位移速度(步骤S309)。可以通过公式(2)来得到面积元由于再淀积的位移速度Vs。在公式(2)中，(θ，)表示在每个面积元上的极坐标系统中的仰角和方位角。而且，Fdepo(θ，)表示在由(θ，)表示的方向上的入射再淀积粒子的密度。

Vs＝∫∫Fdepo(θ，)·sinθdθd          (2)

表面位移速度计算单元223重复从步骤S306到步骤S309的过程，直到处理完在面积元Is的再淀积分析用表面关联矩阵中的评测点上设置了其面积元编号的所有面积元。当处理完设置了其面积元编号的所有面积元时(在步骤S307处为“是”)，在将另一面积元定义为Is的情况下，所述过程从步骤S302重新开始。按照这种方式，针对每个面积元，得到了根据切削导出的表面位移速度，并且得到了根据随着所述切削发生在另一面积元上的再淀积导出的表面位移速度。

进一步，表面位移速度计算单元223再次选择第一面积元Is(步骤S312)，并且获得根据面积元Is的切削导出的位移速度和根据面积元Is因另一面积元的切削导出的再淀积而导出的位移速度的总值，以将该值设为面积元Is的表面位移速度(步骤S313)。表面位移速度计算单元223反复执行步骤S313，直到在将另一面积元定义为Is的情况下已处理完最后一个面积元(在步骤S315处为“是”)(步骤S314)。当按照这种方式得到了所有面积元的表面位移速度时，就完成了所述表面位移速度计算过程。

如上所述，在本实施例中，将矩阵计算单元222设计成，通过使用所述表面关联矩阵来对构成待仿真元件的面积元的可视性进行三维评测；因而，可以获得其中已经将遮挡效应和再淀积效应恰当地考虑在内的仿真结果。

而且，本实施例允许用户自由地设置所述表面关联矩阵的评测点的数目，以使用户可以调节仿真结果的精度水平和仿真所需的计算时间。

此外，本实施例有这样的构成，即，其中束条件计算单元221计算束在仿真过程中的每个阶段中的入射角和强度；因而，通过所述仿真容易地获得了形成在同一晶片的不同位置处的多个元件的加工形貌差别。

如上所述，根据本发明的形貌仿真系统、形貌仿真方法以及形貌仿真程序被有效地用于对在精细加工半导体等时的形貌变化进行仿真，并且适于其中需要高效地获得高精度仿真结果的应用。

根据本发明，评测了受通过将待仿真产品的每个表面划分成多边形拓扑形状而获得的多个面积元之间的三维空间位置关系影响的可视性，并且通过利用所述可视性的信息，可以执行已对其反映了遮挡效应和再淀积效应的仿真过程；因而，变得可以获得高精度的仿真结果。

根据本发明，允许用户自由地改变用于评测可视性的表面关联矩阵的评测点的数目，所述可视性受通过将待仿真产品的每个表面划分成多边形拓扑形状而获得的多个面积元之间的三维空间位置关系的影响；从而，允许操作仿真过程的用户调节仿真结果的精度和仿真过程所需的时间。

根据本发明，使用了两种用于评测三维空间中的可视性的表面关联矩阵，即，切削分析用表面关联矩阵和再淀积分析用表面关联矩阵；因而，可以在更短的时间段内以高精度来执行要求更高精度的切削仿真，这使得可以在更短的时间段内获得高精度的仿真结果。

根据本发明，由于根据输入信息来计算每个仿真阶段中的束条件，所以执行仿真过程的用户无需以单独的方式为每个阶段计算束条件以输入它们，因而使得可以容易地提供准确的仿真结果。

根据本发明，由于在将待仿真产品在晶片上的位置考虑在内的情况下来计算所述束条件，所以可以对取决于在所述晶片面内的位置差异的形貌差异进行仿真。

根据本发明，存储了待仿真产品在晶片上的多个位置，使得可以仿真在每个所述位置处的加工形貌；因而，可以容易地对由于在所述晶片面内的位置差异而产生的形貌差异进行比较。

尽管为完整和清楚公开起见针对具体的实施例对本发明进行了描述，但是所附权利要求并不因此而受到限制，相反，其被视为体现了对于本领域技术人员而言可能出现的、清楚地落入在此阐述的基本教导范围内的所有修改和另选的构造。

Claims (18)

1、一种用于对由微加工处理造成的产品形貌变化进行仿真的形貌仿真系统，其包括：

矩阵计算单元，其根据通过将所述产品的每个表面划分成多边形而获得的多个面积元之间的三维空间位置关系来评测可视性，由此创建一表面关联矩阵；以及

速度计算单元，其通过利用由所述矩阵计算单元所创建的表面关联矩阵来计算所述面积元的表面位移速度，其中对所述面积元反映了遮挡效应和再淀积效应。

2、如权利要求1所述的形貌仿真系统，其中，所述矩阵计算单元将所述可视性评测为所述表面关联矩阵，所述表面关联矩阵是由通过将极坐标划分成任意数目的划分而获得的多个评测点所构成的。

3、如权利要求1所述的形貌仿真系统，其中

所述矩阵计算单元将所述可视性评测为一切削分析用表面关联矩阵和一再淀积分析用表面关联矩阵，以及

所述表面位移速度计算单元分别通过利用所述切削分析用表面关联矩阵和所述再淀积分析用表面关联矩阵，来计算由切削所引起的所述面积元的表面位移速度和由再淀积所引起的所述面积元的表面位移速度。

4、一种用于对由微加工处理造成的产品形貌变化进行仿真的形貌仿真系统，其包括：

用户接口控制单元，其接收所述微加工处理中的加工工序与用于所述微加工处理的束的束特性的组合的输入；以及

束条件计算单元，其基于所述加工工序和所述束特性的组合，计算待施加到所述产品以执行所述微加工处理的所述束的强度和方向。

5、如权利要求4所述的形貌仿真系统，其中

所述用户接口控制单元还接收所述产品在一执行所述微加工处理的系统中形成时所在的位置，以及

所述束条件计算单元基于所述加工工序、所述束特性以及所述位置的组合，计算所述束的强度和方向。

6、如权利要求5所述的形貌仿真系统，还包括一元件位置存储单元，其用于存储所述产品在执行所述微加工处理的所述系统中形成时所在的至少一个位置，其中

所述束条件计算单元与存储在所述元件位置存储单元中的所述产品的数目相对应地计算所述束的强度和方向。

7、一种用于对由微加工处理造成的产品形貌变化进行仿真的形貌仿真方法，其包括以下步骤：

创建步骤：根据通过将所述产品的每个表面划分成多边形而获得的多个面积元之间的三维空间位置关系来评测可视性，由此创建一表面关联矩阵；以及

计算步骤：通过利用由所述矩阵计算单元所创建的表面关联矩阵来计算所述面积元的表面位移速度，其中对所述面积元反映了遮挡效应和再淀积效应。

8、如权利要求7所述的方法，其中，所述创建步骤包括以下步骤：将所述可视性评测为所述表面关联矩阵，所述表面关联矩阵是由通过将极坐标划分成任意数目的划分而获得的多个评测点所构成的。

9、如权利要求7所述的方法，其中

所述创建步骤包括以下步骤：将所述可视性评测为一切削分析用表面关联矩阵和一再淀积分析用表面关联矩阵，以及

所述计算步骤包括以下步骤：通过分别利用所述切削分析用表面关联矩阵和所述再淀积分析用表面关联矩阵，来计算由切削所引起的所述面积元的表面位移速度和由再淀积所引起的所述面积元的表面位移速度。

10、一种用于对由微加工处理造成的产品形貌变化进行仿真的方法，其包括以下步骤：

接收步骤：接收在所述微加工处理中的加工工序和用于所述微加工处理的束的束特性的组合的输入；以及

计算步骤：基于所述加工工序和所述束特性的组合，计算待施加到所述产品以执行所述微加工处理的所述束的强度和方向。

11、如权利要求10所述的方法，还包括以下步骤：接收所述产品在一执行所述微加工处理的系统中形成时所在的位置，其中

所述计算步骤包括以下步骤：基于所述加工工序、所述束特性以及所述位置的组合，计算所述束的强度和方向。

12、如权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：存储所述产品在执行所述微加工处理的所述系统中形成时所在的至少一个位置，其中

所述计算步骤包括以下步骤：与存储在元件位置存储单元中的所述产品的数目相对应地计算所述束的强度和方向。

13、一种计算机可读记录介质，其存储用于对由微加工处理造成的产品形貌变化进行仿真的计算机程序，所述计算机程序使得计算机执行以下步骤：

创建步骤：根据通过将所述产品的每个表面划分成多边形而获得的多个面积元之间的三维空间位置关系来评测可视性，由此创建一表面关联矩阵；以及

计算步骤：通过利用由所述矩阵计算单元所创建的表面关联矩阵来计算所述面积元的表面位移速度，其中对所述面积元反映了遮挡效应和再淀积效应。

14、如权利要求13所述的计算机可读记录介质，其中，所述创建步骤包括以下步骤：将所述可视性评测为所述表面关联矩阵，所述表面关联矩阵是由通过将极坐标划分成任意数目的划分而获得的多个评测点所构成的。

15、如权利要求13所述的计算机可读记录介质，其中

所述创建步骤包括以下步骤：将所述可视性评测为一切削分析用表面关联矩阵和一再淀积分析用表面关联矩阵，以及

所述计算步骤包括以下步骤：通过分别利用所述切削分析用表面关联矩阵和所述再淀积分析用表面关联矩阵，来计算由切削所引起的所述面积元的表面位移速度和由再淀积所引起的所述面积元的表面位移速度。

16、一种计算机可读记录介质，其存储用于对由微加工处理造成的产品形貌变化进行仿真的计算机程序，所述计算机程序使得计算机执行以下步骤：

接收步骤：接收在所述微加工处理中的加工工序和用于所述微加工处理的束的束特性的组合的输入；以及

计算步骤：基于所述加工工序和所述束特性的组合，计算待施加到所述产品以执行所述微加工处理的所述束的强度和方向。

17、如权利要求16所述的计算机可读记录介质，其中

所述计算机程序进一步使所述计算机执行以下步骤：接收所述产品在一执行所述微加工处理的系统中形成时所在的位置，以及

所述计算步骤包括以下步骤：基于所述加工工序、所述束特性以及所述位置的组合，计算所述束的强度和方向。

18、如权利要求17所述的计算机可读记录介质，其中

所述计算机程序进一步使所述计算机执行以下步骤：存储所述产品在执行所述微加工处理的所述系统中形成时所在的至少一个位置，其中

所述计算步骤包括以下步骤：与存储在所述元件位置存储单元中的所述产品的数目相对应地计算所述束的强度和方向。

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