一种离子束刻蚀时的加工参数确定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及离子束刻蚀加工技术领域，尤其涉及一种离子束刻蚀时的加工参数确定方法。
【背景技术】
[0002]离子束刻蚀是利用一定能量的离子对刻蚀样品表面进行轰击，使刻蚀材料原子发射溅射，达到刻蚀目的。具有方向性好、分辨率高和不受刻蚀材料限制等特点广泛的应用于微细加工领域。
[0003]传统离子束加工方法中通过驻留时间算法求解驻留时间分布，再将时间分布转换为各个驻留点处的速度分布。计算驻留时间是一个反卷积的过程，这类问题是病态的，不一定存在有效解，计算有难度。再者，从驻留时间到驻留速度的转换过程也有问题，速度极限受限于机械动力装置的约束。这种方法确定加工参数有一定的局限性，也存在收敛问题。
[0004]鉴于此，有必要提供一种高效且可获得最优解的方案来解决上述问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种离子束刻蚀时的加工参数确定方法，可以快速获得加工面形的加工参数。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0007]一种离子束刻蚀时的加工参数确定方法，包括:
[0008]预设工件刻蚀的相关参数，其包括:工件一维刻蚀深度曲线与离子束刻蚀速率；
[0009]将工件一维刻蚀深度曲线进行曲线变化，获得相应的驻留时间曲线；
[0010]根据所述驻留时间曲线计算快门组件或工件的匀速移动速率，并根据所述匀速移动速率对驻留时间曲线进行坐标变换；
[0011]对坐标变换后的驻留时间曲线进行分割，获得快门组件中可移动快门相对于快门零位的距离与时间曲线。
[0012]所述根据所述驻留时间曲线计算快门组件或工件的匀速移动速率包括:
[0013]计算驻留时间曲线中每个凹槽对应的斜率，取最小的斜率作为快门组件或工件的匀速移动速率。
[0014]所述根据所述匀速移动速率对驻留时间曲线进行坐标变换包括:
[0015]将驻留时间曲线投影到以匀速移动速率为斜率且过原点的直线上，完成驻留时间曲线的坐标变换。
[0016]由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过计算出快门组件或加工工件的匀速运动，并以此对驻留时间曲线进行投影与分割，最终获得加工面形的加工参数；相对于传统方法而目，可以获得最优解并提尚了效率。
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0018]图1为本发明实施例提供的一种离子束刻蚀时的加工参数确定方法的流程图；
[0019]图2为本发明实施例提供的离子束刻蚀过程的示意图；
[0020]图3为本发明实施例提供的快门组件产生的离子束束斑刻蚀加工工件的示意图；
[0021]图4为本发明实施例提供的一维刻蚀深度曲线的示意图；
[0022]图5为本发明实施例提供的驻留时间曲线的示意图；
[0023]图6为本发明实施例提供的坐标变换后的驻留时间曲线不意图；
[0024]图7为本发明实施例提供的三个凹槽中的两个斜率曲线的示意图；
[0025]图8a为本发明实施例提供的可移动快门相对于快门零位的距离与时间关系的示意图；
[0026]图8b为本发明实施例提供的刻蚀位置及时间关系示意图；
[0027]图9为本发明实施例提供的电机转动角度和时间的曲线示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0029]实施例
[0030]图1为本发明实施例提供的一种离子束刻蚀时的加工参数确定方法的流程图。如图1所示其主要包括如下步骤:
[0031]步骤11、预设工件刻蚀的相关参数，其包括:工件一维刻蚀深度曲线与离子束刻蚀速率。
[0032]步骤12、将工件一维刻蚀深度曲线进行曲线变化，获得相应的驻留时间曲线。
[0033]步骤13、根据所述驻留时间曲线计算快门组件或工件的匀速移动速率，并根据所述匀速移动速率对驻留时间曲线进行坐标变换。
[0034]本步骤具体包括:计算驻留时间曲线中每个凹槽对应的斜率，取最小的斜率作为快门组件或工件的匀速移动速率，再将驻留时间曲线投影到以匀速移动速率为斜率且过原点的直线上，完成驻留时间曲线的坐标变换。
[0035]步骤14、对坐标变换后的驻留时间曲线进行分割，获得快门组件中可移动快门相对于快门零位的距离与时间曲线，进而得到快门电机的步进数和时间曲线。
[0036]为了便于理解本发明，下面结合附图2-8做进一步的介绍。
[0037]如图2所示，为离子束刻蚀过程的示意图。图2中，离子源I产生的离子束2经过快门组件3到达加工工件4上，快门组件由一个快门零位置30、可移动快门31和快门电机(未示出)组成，快门电机通过步进数和时间的关系控制可移动快门31相对于快门零位置30的距离。
[0038]如图3所示，经过快门组件3产生的离子束束斑5刻蚀加工工件4，离子束束斑5的大小由快门组件3控制。
[0039]如图4所示，为一维刻蚀深度曲线的示意图，该曲线中包含了两个正弦的凹槽；对该一维刻蚀深度曲线做曲线变化，将其变换为驻留时间曲线，简单的，考虑离子束刻蚀速率不变情况下，刻蚀深度曲线经过压缩得到驻留时间曲线，交换两坐标轴得到图5，图5中取刻蚀速率为60nm/min。在图5中两段弧形的交点记为A，以A为一端点做A点下方弧线的切线Iab交时间轴于B点，计算切线IAB的斜率，以切线斜率的绝对值在原坐标轴中过原点画直线Ivs，将原来的驻留时间曲线保持纵坐标不变投影到直线Ivs上得到如图6，此时驻留时间曲线的横坐标的相对值不变，即在图6中，某一取纵坐标X = Xtl时，变换前后两驻留时间相对值没变，即，直线Ivs的斜率Vs即加工工件的匀速移动速率。
[0040]在本发明实施例中，示意了两个凹槽的情况，此时，需要考虑每个凹槽的上边界切线的斜率的绝对值的大小，如果有N个凹槽，需要以此计算N个斜率，找出其中斜率最小的作为快门组件或加工工件的匀速移动速率，其他情况由于取一个时刻％时，会有大于两个\与之对应，与实际情况不相符，要舍弃相应斜率。优选的，以三个凹槽情况给出其中示意的两个斜率(VSCI< Vsi)曲线Ivsl和I _的比较图示如图7，要舍去I Vsl。
[0041]考虑刻蚀深度曲线由多个凹槽组成且每个凹槽形状各异，凹槽形状可以用傅里叶变换转换为多个正弦函数的叠加，多个凹槽情况均可以转换到两个凹槽情况求解。
[0042]由前所述，经过上述坐标变换后得到如图6的驻留时间曲线，然后对该驻留时间曲线进行分割，即确定每一个时刻\对应的可移动快门位置相对于快门零位置的距离d i，例如，在图8a中给定的tjP t2，其对应的可移动快门位置相对于快门零位置的距离为屯和d2，同时，&和12时刻可移动快门位置相对于快门零位置的距离为d jP d2，与图8b中刻蚀位置及时间是相对应的。
[0043]当获得快门组件中可移动快门相对于快门零位的距离与时间曲线关系后，可计算出快门电机的步进数和时间曲线。如图9所示，选择可移动快门位置相对于快门零位置的距离作为快门电机转动的最大角度90°，依次给出各个时刻快门电机需要转到的角度，从而根据快门电机的步进角可以求出快门电机在每个时刻的步进数。
[0044]实际加工过程中，加工参数包括:快门组件或加工工件的匀速移动速率和快门控制电机的每个时刻步进数。设定好快门组件或加工工件的匀速移动速率和快门控制电机的步进数时间曲线便控制了刻蚀深度曲线，得到设计一维刻蚀深度曲线。
[0045]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1.一种离子束刻蚀时的加工参数确定方法，其特征在于，包括: 预设工件刻蚀的相关参数，其包括:工件一维刻蚀深度曲线与离子束刻蚀速率； 将工件一维刻蚀深度曲线进行曲线变化，获得相应的驻留时间曲线； 根据所述驻留时间曲线计算快门组件或工件的匀速移动速率，并根据所述匀速移动速率对驻留时间曲线进行坐标变换； 对坐标变换后的驻留时间曲线进行分割，获得快门组件中可移动快门相对于快门零位的距离与时间曲线。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述驻留时间曲线计算快门组件或工件的匀速移动速率包括: 计算驻留时间曲线中每个凹槽对应的斜率，取最小的斜率作为快门组件或工件的匀速移动速率。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述匀速移动速率对驻留时间曲线进行坐标变换包括: 将驻留时间曲线投影到以匀速移动速率为斜率且过原点的直线上，完成驻留时间曲线的坐标变换。
【专利摘要】本发明公开了一种离子束刻蚀时的加工参数确定方法，其包括：预设工件刻蚀的相关参数，其包括：工件一维刻蚀深度曲线与离子束刻蚀速率；将工件一维刻蚀深度曲线进行曲线变化，获得相应的驻留时间曲线；根据所述驻留时间曲线计算快门组件或工件的匀速移动速率，并根据所述匀速移动速率对驻留时间曲线进行坐标变换；对坐标变换后的驻留时间曲线进行分割，获得快门组件中可移动快门相对于快门零位的距离与时间曲线。采用本发明公开的方法，可以快速获得加工面形的加工参数。
【IPC分类】H01L21/66
【公开号】CN104966682
【申请号】CN201510408705
【发明人】曾思为, 吴丽翔, 邱克强, 付绍军
【申请人】中国科学技术大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月10日