光刻胶显影过程三维模拟可视化方法

专利名称：光刻胶显影过程三维模拟可视化方法
技术领域：
本发明提供一种光刻胶显影过程三维模拟可视化方法，属于微电子光刻技术仿真技术领 域与虚拟现实技术领域。
背景技术：
光刻工艺是指在半导体制作中将在光刻版上的临时电路结构复制到以后要进行刻蚀和离 子注入的硅晶片上。光刻过程的步骤一般为首先在二氧化硅为主要成分的芯层材料上面，淀 积一层胶；第二步，使用掩模版对光刻胶曝光固化，并在光刻胶层上形成固化的与掩模板完 全对应的几何图形；第三步，对光刻胶上图形显影，与掩模对应的光刻胶图形可以使芯层材 料抵抗刻蚀过程；第四步，使用等离子交互技术，将二氧化硅刻蚀成与光刻胶图形对应的芯 层形状；最后进行光刻胶层剥离，在已经形成的芯层图形上面淀积上包层。其中对光刻胶 显影是光刻工艺的重要环节。随着光刻技术越来越复杂，数百个不同的工艺参数超过了人的 处理能力，从而需要模拟真实工艺来调整参数，这就需要进行光刻仿真。
光刻过程仿真中，光刻胶显影模拟是耗时最多的一个步骤，也是关键的一步。对于纳米 级设备如SOC (片上系统)，MEME (微机电系统)，精确的显影建模与仿真可提高成品率，减 少生产成本。光刻胶显影模拟可分为三个步骤光通过成像系统、光刻胶曝光以及光刻胶的 刻蚀。而光刻仿真的三维可视化能够帮助设计者发现随时间变化引起的光刻胶拓扑结构的变 化，比传统的二维显示方法能提供更多的信息。在国家知识产权局检索到的专利"光刻机抗 蚀剂成像仿真三维交互显示方法"(申请号200710171692.6)对进行光刻胶成像过程进行了 模拟，但没有进行显影过程的仿真。周再发等提出利用元胞机方法对光刻显影过程进行三维 模拟，参见专利"光刻胶三维刻蚀过程模拟的动态元胞自动机方法"(申请号 200410065791. 2)，但其没有进行三维可视化。
目前三维可视化方法都力图在效率、精度以及可执行性方面进行平衡，主要采用几何网 格方法表现三维模型，这种方法在技术上容易实现，但是计算量大、耗费时间，精度也有一 定限制。另外，渲染管线将大量的工作用于转换和光栅化大量构成几何网格的面片，这些几 何面片往往不能覆盖一个像素，从而造成资源浪费。为了突破这些限制，近十年来，人们提 出了基于点的渲染方法用于弥补几何网格的不足，Rusinkiewicz和Levoy提出基于点的多分 辨率渲染算法，参见文献(S. Rusinkiewicz and M. Levoy. QSplat: A Multiresolution Point-Rendering System for Large Meshes. Proc. 27th Ann. Conf. Computer Graphics andInteractive Techniques, 2000， pp. 342-352.)，直接对点进行渲染。根据物体在屏幕上的 大小，渲染适当数量的复杂几何曲面的采样点，使每点覆盖一个像素。同时采用了点的等级 结构，实现基于细节层次的多分辨率渲染，可进行大规模场景绘制，实现对百万个点的可视 化。

发明内容
需要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种光刻胶显影过程三维模拟可视化方法，能解决光刻胶显影过 程的实时仿真和三维可视化问题。解决现有技术没有对光刻显影过程进行三维动态仿真和对 海量模拟结果进行三维交互显示问题。实现了利用三维可视化交互技术对光刻显影工艺进行 设计、优化和调整。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案
通过服务器与客户端的联系，在客户端输入参数设置为光刻机、掩模版、光刻属性以及 模拟显影的时长。服务器根据客户端设置的参数进行光通过成像系统、光刻胶曝光以及光刻 胶的刻蚀过程的模拟，计算光刻胶表面各点随时间发生的位置变化，并通过插值生成致密的 三维点云，然后对点云数据进行组织，构建层次树结构多分辨率渐近式的表示光刻胶几何模 型。最后，通过网络流式传输方式把模拟结果送到客户端实现光刻显影过程的三维实时绘制 和实时交互式操作。其具体操作步骤如下
(1) 光刻机、掩模版以及光刻胶的参数输入。输入的参数包括光刻机的曝光波长、投影 光学镜头数值孔径、相干因子、离焦、掩模版的尺寸和形状、晶圆尺寸、光刻胶厚度、光刻 胶折射系数以及特定光刻胶的Dill模型和Kim模型参数。
(2) 光刻胶显影过程模拟。本发明将光刻胶显影模拟分为光通过成像系统、光刻胶曝光 以及光刻胶的刻蚀。根据目前主流的光学光刻技术，对投影式光刻机成像进行仿真，把掩模 上的版图转移到光刻胶表面上，得到一组密集采样点的光强分布；然后通过曝光模型将曝光 的图案转换为光刻胶内部的粒子浓度；最后，利用刻蚀模型产生一个光刻胶内部的三维刻蚀 率矩阵，根据该矩阵计算光刻胶表面上各点按该蚀率随着时间变化而产生的位移。
(3) 显影模拟结果的几何表示。利用网格插值算法，填补显影模拟过程中因光刻胶表面 各点移动而形成的空隙，将模拟结果变为致密的三维点云数据。同时，有机组织三维点云数 据，构建层次树结构，利用树的细节层次结构多分辨率渐近式的表示光刻胶几何模型。
(4) 显影过程三维交互式显示。光刻胶显影模拟通过服务器与客户端的方式实现三维交 互式显示。工艺设计人员可在客户端输入参数设置光刻机、掩模版以及光刻胶属性，同时设定模拟显影的时长。服务器将根据各参数进行显影模拟运算，并通过网络流式传输方式把模 拟结果送到客户端进行实时渲染，将光刻显影模拟过程以三维立体的形式展示在工艺设计人 员面前。
上述步骤(4)显影过程的三维交互式显示可实现第一和第三人称视点的三维实时显示效 果；交互式控制包括对光刻胶场景的旋转、左右平移、仰视及俯视。 本发明与背景技术相比具有的有益效果是
本发明实现集成电路芯片设计中光刻胶显影过程的仿真以及其在三维虚拟环境中的实时 可观察性和交互性。
1、与现有技术不同，本发明在虛拟环境中实现光刻胶显影模拟过程在要求精度下的大规 模全三维场景的实时交互式显示。为集成电路芯片设计的光刻模拟提供一个更直观的效能分 析手段和工具。
2、本发明解决现有技术没有对光刻胶显影过程进行三维动态仿真和无法通过网络进行 三维交互式显示的问题。本发明解决了光刻仿真结果的三维可视化问题。
3、与传统的利用二维图像显示光刻胶显影模拟结果的方法相比，本发明对模拟结果的分 析更加直观，便于从多个角度观察光刻胶显影过程，可通过控制视点远近，进行光刻胶表面 的实时漫游，实现对光刻胶表面图形的三维多分辨率分析；另外可对光刻机、光刻胶参数进 行调整并实时观察三维模拟结果；同时也可实现掩膜版图案的交互式设计。


图1为光刻胶显影过程三维模拟可视化方法的流程框图2为基于网格插值的实施例，其中图(a)为插值前的网格，图(b)为插值后的网格； 图3为通过服务器与客户端联系，利用网络流式传输实现显影过程三维交互式的流程具体实施例方式
本发明的一个优选实施例结合

如下
参见图3，本光刻胶显影过程三维模拟可视化方法是通过服务器与客户端的联系，在 客户端输入参数为光刻机、掩膜机、光刻胶属性以及模拟显影的时长；服务器根据客户端设 置的参数进行光通过成像系统、光刻胶曝光以及光刻胶的刻蚀过程的模拟，计算光刻胶表面 各点随时间发生的位置变化，并通过插值生成致密的三维点云，然后对点云数据进行组织，
构建层次树结构多分辨率渐进式的表面光刻胶的几何模型；最后，通过网络流式传输方式把模拟结果送到客户端实现光刻显影过程的三维实时绘制和实时交互式操作。流程如图1所示。 具体操作步骤如下
(1) 光刻机、掩模版以及光刻胶的参数输入
根据所使用的光刻机，输入其曝光波长、投影光学镜头数值孔径、离焦、相干因子、需 要光刻的特征尺寸。同时输入掩模图案的尺寸和形状，掩模图案形状由矩形图案组合表示， 可将掩模图案分解成多个矩形，矩形之间可重叠，输入矩形的左下角横、纵坐标，同时输入 其长度可描述掩模形状。本优选例中光刻机设置为数值孔径0.7、离焦0.1、相干因子 0.7、波长193nm。光刻胶参数为晶圆尺寸3umX3um,光刻胶厚度1.20咖，衬底折射系数 (1.68, -0.02),抗反射涂层折射系数(4.73, -0.14)，曝光和显影模型中，Dill模型参数 为A= 0.0746um-1， B= 0. 5636 y m_l， C= 0. 041 lcm2/mj， Kim模型:Rl= 0. 23， R2=0. 0016， R3=5.6， R4=0.25， R5= 0.62， R6=0.08。
(2) 光刻胶显影过程模拟 (2. 1)光通过成像系统仿真
为了进行光刻胶曝光和显影模拟，需要计算光刻机通过掩模图形照射光刻胶，而在其表 面开成的光照强度分布。主要是以掩模图形作为原像，通过成像透镜组，在硅片表面成像。 光学成像系统模型可视为纯光学系统模型。参数包括曝光波长、投影光学镜头数值孔径、相 干因子。利用在当今光刻光学仿真器中普遍采用的霍普金斯(H叩kins)算法，用来实现光学 成像模型。光学成像系统可表示为
<formula>formula see original document page 6</formula>
式中，表示复共轭，《/，g)为空间光强《x，力经过二维傅立叶变换的频域值，其中 x，y是物平面内点的坐标，尸(/，g)为掩模的傅里叶变换，7(/1，1 1，/ + /1^ + &)为传输交叉 系数(TCC)，其表达式为
<formula>formula see original document page 6</formula>其中，A,，g)为光源的互强度函数，K(,，g)为成像系统的频率响应函数。采用霍 普金斯方法，对具有固定光源、数值孔径、离焦以及具有其它像差的光刻光学系统可以用确 定的传输交叉系数来描述。传输交叉系数是以光刻机的成像光源波长(A)、数值孔径(NA)、放大系数(M)和光源相干系数(")等作为主要的参数的，对于特定的光刻工艺，其传输交叉系
数是一定的。并且，通过在函数^(,，g)中引入相位因子义 可以模拟离焦。这
是一个以掩模图形为输入，以为传输交叉系数为系统函数，硅片表面图像为输出的系统。同 一光刻工艺，传输交叉系数只需要计算一次，在不同掩模情况下进行空间成像仿真时可以重 复使用。根据特征尺寸可以输出不同密度的采样点光强分布。 (2. 2)曝光和刻蚀模拟 光刻显影过程是在光刻胶曝光固化后，利用溶剂对光刻胶进行刻蚀，最后在光刻胶上形 成与掩模对应的图形。光刻胶显影是基于光刻胶的曝光计算的，我们建立曝光模型用于描述 光刻胶的经光照后的化学变化，基于Dill等人提出的ABC算法。光刻显影模型将曝光的图案 转换为光刻胶内部的粒子浓度，光经过掩膜照射，在光刻胶表面形成不同强度分布，这使光 刻胶浓度在各位置也不相同
=-/(;f).MOJ)-C (4)
… 、a0力一5 ,r、 MO， 0 =、'—— (5)
or(z，0二""^" (6)
义
其中M是光刻胶抗蚀性的规格化浓度，主要描述相关的光学抑制性，在任一位置z，时 间t,在曝光中。A (单位为um—1)， B (单位为um—l), C (单位为cm2/mj)即为不同光
刻胶对应的Dill模型的参数值，这些参数是由光刻胶的光学属性决定。"",)为吸收常量，
k是衰减系数，A为曝光波长，I为曝光能量密度.
接下来构建光刻胶平面用于刻蚀模拟。该光刻胶平面用一组点云数据集描述。利用Kim 模型， 一个描述整个光刻胶体的三维刻蚀率矩阵产生了
7 -Z(M,z).及(M) (7)
通过该式抑制剂浓度和光刻胶刻蚀率之间的关系被表示了出来。其中
) = (1 - M e(A(1-湾)/ & + (M. e(-"1, ) / i 2 ⑧ /(Af, z) = 1 - (1 - (A - (i 5 -及6). M)). e一叫 (9)Rl到R6是Kim模型的参数。随着时间的推移，光刻胶表面上每点的移动距离可以通过 Kim模型计算出来。
Distance = ra/e .7^ (10)
其中2^是显影过程消耗的时间。
光刻胶表面每一个点都有一个描述其运动方向的矢量，在显影之前，每个矢量都垂直的 指向光刻胶表面的下方。每隔一段时间，光刻胶表面各点都会沿着其运动方向移动。移动方
向计算公式基于射线跟踪算法
A離)A 聊)
其中s是射线的弧长，该射线是光刻胶表面结点的抛物线。r是结点的位置坐标，R是该 结点所在区域的刻蚀率。
简而言之，利用Dill算法和Kim模型，光刻胶上的曝光图案转换为与位置相关的刻蚀率。 光刻显影模拟时，光刻胶表面上的各点按刻蚀率随时间变化而移动。
(3)显影模拟结果的几何表示 (3.1)基于网格的差值
当光刻胶显影时，光刻胶表面上的各点会按一定的刻蚀率随时间变化而移动。随着光刻 胶不断被刻蚀，光刻胶表面将变得凹凸不平，各点在移动过程中的距离也会拉大。原来排列 紧密的点之间会产生缝隙。这不仅影响光刻仿真的精度也会干扰三维可视化的视觉效果。这 就需要对间距过大的点之间进行插值。对没有相互联系的点云数据进行插值，需要进行曲面 拟合，这样不但增加了算法的复杂度，也使比较消耗时间。
这里采用网格插值的方法，可以充分利用各点之间的关系。这里，采用三角形网格进行
连接。首先，将显影前光刻胶表面各点当成三角网格的顶点。设显影前光刻胶表面的各点均
匀排列在一个平面上，横向和纵向的点数分别为w和l。
除去纵、横方向的最后一列、排的顶点，可从每一顶点产生两个三角形， Trli-vi— vw+i+l~* vw+I (12)
Tr2i=vi— vi+l— vwH+l (13)
i7%,2w，…，(l-l)w, .'.(1—l)w+l, (l-l)w+2，…，Iw
其中vi是各三角形的顶点，w和l是光刻胶表面横向和纵向点的数量。
为了实现网格的插值，采用三角形边的截断和合并算法。要在光刻胶表面的网格中插入新的顶点，将网格中原有三角形拆分是一个重要的步骤。假设S是网格中三角形的任一边， Smax是网格边长的上限，Smin为边长的下限。当S 〉Smax.时，则表明三角形的边长超过了 上限，也就是说光刻胶表面有两点距离过远。这时，就插入新的顶点将边S分为二段，这里 采用线性插值法将该点将放置在S的中间位置。这样过长的一边就被两条较短的新边取代， 同时，几个相关的三角形也将被创建，最后，重新连接几个相关的顶点，更新三角形网格， 这样就完成了插值。附图2为一插值实例，其中图2(a)为插值前的三角网格，图2(b)为插 值后的网格。
但是，随着显影过程光刻胶表面不断的进行插值，网格上有些区域的点可能会过于密集， 造成点与点的距离非常小。过于密集的点将增加显影模拟时的计算量，同时，过于接近点会 引发狭长三角形的产生，从而影响三角形网格的结构。这就需要利用三角形边的合并算法， 控制插值点的密度。如果某一三角形边长过短，即S〈Smin.，就采用边合并算法删除与该边 相连结的一个端点，从而控制光刻胶表面点的密度。删除点时，如果该边的其中一端点在边 界上，则删除不在边界上的端点。如果都在边界上，则删除任一端点。如果两端点都不在边 界上，则删除靠近光刻胶表面中心的端点。与删除点相连的点将被连到未删除的端点上，过 短的边S也会被删除。最后，重新连接相关各点，更新相关的三角形。 (3.2)建立点云层次树结构
传统的三维可视化方法，是用点和面表现几何物体。但是当三维可视化复杂场景时，许 多点和面最终光栅化后不到一个像素。这样不但浪费资源，而且影响显示速度。这对三维可 视化光刻胶显影仿真生成复杂场景提出了挑战。这里采点渲染的方法来实现光刻胶表面的三 维可视化。本发明提出一种点云层次树结构，用于可见性裁剪、细节层次控制和渲染。每一 个层次树结点包括结点包围球半径信息、结点位置、树结构、法向量值、法向锥尺寸，以及 颜色信息。每个结点由21个字节描述结点位置的x， y ，z坐标和其包围球半径各由32位 浮点数表示。为了保证精度防止量化误差，结点位置和包围球尺寸值不进行量化处理。同时， 每个结点法向量以14位比特量化存储，法向量码本对应52X52的六面体网格顶点，使法向
量空间采样较为均匀，且此密度不会造成可见的失真，在渲染时则利用码本解压法向量。法 向锥尺寸也通过量化编码存储，由2位量化产生4个值，对应的半锥角正弦函数值为1/16， 4/ 16， 9/16和1。实验表明利用这些量化的法向锥进行背面裁剪，可剔除百分之九十以上 被未经量化的法向锥剔除的结点。同法向量的编码一样，颜色信息也采用绝对编码方式，RGB (红、蓝、绿)量化为7、 6、 7位，总共用20位表示。另外3个比特表示结点的树结构属性。 其中l个比特用来标识其子结点是否全为叶子结点，2个比特可以表示分枝的4种情况即没有子结点，有2个，3个，或4个子节点，其中只有l子结点是不允许的。
点的层次结构可从构成光刻胶表面的点云数据生成的，虽然可以直接利用光刻胶表面的 点云数据生成层次结构，但是计算这些点的法向量值比较困难。这里借用光刻胶表面插值时 形成的三角形网格来计算各点的法向量。层次结构的各结点由三角形网格上的各个顶点开始 生成，这些顶点将作为层次结构的叶子结点。为了避免在渲染时产生空洞，相邻顶点包围球 必须相互接触，在计算顶点包围球大小时，寻找所有与该顶点相关三角形，然后比较这些三 角形包围球大小，该顶点包围球就等于那个最大的三角形包围球。这虽然可能使顶点包围球 的尺寸过大，但是该算法保证叶子结点间没有空洞。 一旦设定了叶子结点包围球尺寸，我们 即建立层次树结构。建立层次树的方法为通过顺着三角形顶点集包围盒长轴和短轴方向剖分， 递归的计算四个子树，当结构树建立起时，中间结点的属性，比如位置坐标、法向量和颜色， 是其下级结点属性的平均值，除叶子结点以外结点的属性都是根据叶子结点的各属性的平均 计算的。由于整个结构树的大小依赖于每个结点的分枝情况，考虑到结构树中所有结点的分 枝情况，将分枝因子设为四。这样就减少了中间结点的数目，从而减少了树的存储空间。 (3.3)基于点的实时渲染 绘制时根据建立的点云层次树结构进行搜索和渲染，存储层次信息的四叉树是广度优先 的，这样可实现细节层次绘制。广度优先搜索判断是否现在绘制一个结节或是继续向下级结 点搜索，这里采用启发式算法，根据结点包围球在屏幕上的投影面积大小，决定结构树该遍 历多深。也就是说，如果一个结点包围球投影到视平面上超过了门限，则该结点将被分成几 个子结点。 一旦用户停止移动鼠标，就在接连縮小的门限的同时重新绘制场景，直到门限达 到一个像素大小。同时利用层次树实现可见性裁剪，渲染时遍历结构树， 一些看不到的结点 将不会绘制，利用可视区域空间裁切法通过测试每个结点包围球与裁剪面的关系进行可见性 裁剪。如果包围球在裁剪面外，则该结点和其所有子孙结点将不再被遍历和绘制。如果结点 的整个包围球都在裁剪体内，则对其子孙结点不再进行可视性检测而直接绘制。另外，在渲 染时也采用背向面裁剪，根据结点的法向量和法向锥进行背向面检测，如果法向锥完全的背 对视点方向，则该结点和其子孙结点将不再被处理。相反，如法向锥完全朝向视点，则其子 孙结点将不再做背向面检测，而直接被绘制。
一旦达到叶子结点或者判断应该停止向下遍历，我们利用抛雪球法根据包围球绘制结点。 雪球的大小由结点的包围球投影到屏幕上的直径决定，当前绘制的颜色则通过结点的颜色和 法向量信息快速算出，抛雪球法通过Z缓冲进行计算可有效解决遮挡剔除问题。本发明将三 维空间中的所有点投影到显示平面上，将每个点的颜色、灰度信息投射到显示平面上的像素中。每个空间点与一个足迹函数相关。足迹函数将颜色的权值分配到邻近的像素。足迹函数 通常是平滑的，随着空间距离的增大而迅速衰减，显示时根据空间点由近及远的投影顺序进 行渲染。同时通过巻积运算，将离散的三维数据场重构成连续数据的过程。其数学表达式为 s!'gwa/3D = JJJ^v(" — x， v — <formula>formula see original document page 11</formula> (14)
式中hv为重构核；P为三维数据场的密度函数；S为用于采样的梳状函数。 其中足迹函数可以定义为
<formula>formula see original document page 11</formula>
由于足迹函数可以在数据预处理时计算得到，并存到一个查找表里，所以当计算一个采 样点对屏幕上的投影时，可以迅速通过査表进行加权计算，求出这个点对屏幕的贡献。该算 法可以高效的处理无结构的点，而与点云层次树结构相结合则可更进一步提高渲染效果和提 高渲染速度，实现数据的递进和多分辨率显示。 (4)显影过程三维交互式显示
由于光刻显影三维模拟需要大量的运算并产生海量仿真数据，如果在一台主机上即进行 模拟运算又进行三维显示将会降低运行速度。而在服务器上进行显影模拟运算同时在多台客 户端进行三维显示，并利用计算机网络传输数据是实现光刻显影模拟实时交互显示的有效途 径。该方法可以最大限度利用主机和网络资源，从而降低成本，保证速度与精度。这里将基 于视点的渐近传输算法与点云层次树结构相结合，采用流式技术，以客户端请求显示光刻胶 表面的可见部分的方式使分辨率从粗糙到精细渐近变换，实现边下载边显示，提供可视化良 好的效果。
网络流式传输的关键在于在渲染的任何时候，可以终止向下递归调用点云层次树。如果 即定结点的子结点还没有从服务器传到客户端，那么就停止向下递归调用。这样，通过很少 的时间耗费就可以判断是否应在客户端绘制层次树的各部分，而为了显示没有传到的数据， 对其在层次树中已到达的父结点进行绘制。这样虽然有可能同时用不同分辨率表现光刻胶表 面拓扑形状，但是显示速度得到了保证，同时随着数据的逐渐传入，分辨率会越来越高。
为了实现良好的网络传输控制，建立一个具有优先级的请求队列，队列中包括客户端可 能要求传输的一系列光刻胶区域，并提供当前的视点的位置。另外，在客户端设立一个单独 的线程，向服务器请求数据、监听回应同时在收到数据时更新点云层次树。通过网络传输遍
历结点并进行渲染的算法如下首先遍历结点，如果结点不可见则连同其子树分支一并不处 理，如果结点是叶子结点则进行绘制；如果因为视点过远等情况用不着继续向下遍历，则绘制当前结点；如果还需要向下遍历，但子结点数据还未传到，将子结点的树结构编码和优先 级送入请求队列，如果不属于以上种情况则递归的向下遍历结点。如果结点离开可见范围， 则对其的请求将会从队列中清除，以防止系统浪费时间下载用户看不到的场景。如果请求队 列在渲染后已经清空了，则说明目前所有可见的结点已经都到达客户端了；这种情况下，首 先下载可见部分邻近的数据，然后再从根结点到叶子结点的顺序下载光刻胶几何模型其余部 分。在我们的执行流式传输时，选择HTTP/1.1协议，这样就可以用流式方法从任何标准的 Web服务器传输几何模型；而不需要专门设计一个的流媒体服务器。
工艺设计人员可在客户端输入参数设置光刻机属性，规划掩模版大小和图案，修改光刻 胶的各参数并设定显影时间，服务器将进行显影模拟运算，并通过网络流式传输方式将客户 端要求显示的光刻胶区域送到客户端进行实时渲染，将光刻显影模拟过程以三维立体的形式 展示在工艺设计人员面前，整体流程如图3所示。这里建立交互式机制对光刻胶场景进行管 理，对键盘和鼠标的输入进行响应，引导视点的运动。网络传输控制系统根据视点位置从服 务器下载相应的结点进行显示。交互式控制包括视线的前进、后退、前后左右旋转、前后左 右平移、仰视及俯视等，实现光刻胶表面三维交互式显示。
权利要求
1、一种光刻胶显影过程三维模拟可视化方法，其特征在于通过服务器与客户端的联系，在客户端输入参数为光刻机、掩膜机、光刻胶属性以及模拟显影的时长；服务器根据客户端设置的参数进行光通过成像系统、光刻胶曝光以及光刻胶的刻蚀过程的模拟，计算光刻胶表面各点随时间发生的位置变化，并通过插值生成致密的三维点云，然后对点云数据进行组织，构建层次树结构多分辨率渐进式的表面光刻胶的几何模型；最后，通过网络流式传输方式把模拟结果送到客户端实现光刻显影过程的三维实时绘制和实时交互式操作；其具体操作步骤如下(1)光刻机、掩模版以及光刻胶的参数输入输入的参数包括光刻机的曝光波长、投影光学镜头数值孔径、相干因子、离焦、掩模版的尺寸和形状、晶圆尺寸、光刻胶厚度、光刻胶折射系数以及特定光刻胶的Dill模型和Kim模型参数。(2)光刻胶显影过程模拟将光刻胶显影模拟分为光通过成像系统、光刻胶曝光以及光刻胶的刻蚀；根据目前主流的光学光刻技术，对投影式光刻机成像进行仿真，把掩模上的版图转移到光刻胶表面上，得到一组密集采样点的光强分布；然后通过曝光模型将曝光的图案转换为光刻胶内部的粒子浓度；最后，利用刻蚀模型产生一个光刻胶内部的三维刻蚀率矩阵，根据该矩阵计算光刻胶表面上各点按该蚀率随着时间变化而产生的位移；(3)显影模拟结果的几何表示利用网格插值算法，填补显影模拟过程中因光刻胶表面各点移动而形成的空隙，将模拟结果变为致密的三维点云数据。同时，有机组织三维点云数据，构建层次树结构，利用树的细节层次结构多分辨率渐近式的表示光刻胶几何模型；(4)显影过程三维交互式显示光刻胶显影模拟通过服务器与客户端的方式实现三维交互式显示，工艺设计人员在客户端输入参数设置光刻机、掩模版以及光刻胶属性，同时设定模拟显影的时长；服务器将根据各参数进行显影模拟运算，并通过网络流式传输方式把模拟结果送到客户端进行实时渲染，将光刻显影模拟过程以三维立体的形式展示在工艺设计人员面前。
2、根据权利要求1所述的光刻胶显影过程三维模拟可视化方法，其特征在于所述步骤(4) 显影过程三维交互式显示可实现第一和第三人称视点的三维实时显示效果；交互式控制包括 对光刻胶场景的旋转、左右平移、仰视及俯视。
全文摘要
本发明涉及一种光刻胶显影过程三维模拟可视化方法，本方法首先根据掩模图形进行空间像强度分布仿真计算结果，得到光刻胶表面曝光强度数据。同时，基于曝光和显影物理模型，模拟光刻胶在显影过程中被刻蚀的程度。为了填补显影模拟过程中光刻胶表面点云移动而形成的空隙，引入网格插值算法，将模拟结果变为致密的三维点云数据；然后，有机组织三维点云数据，构建点云层次树多分辨率渐近式的表示光刻胶几何模型；最后，通过服务器与客户端的方式，从服务器将光刻胶模拟数据传输到客户端进行基于点的渲染计算，实现光刻胶显影模拟结果的三维实时绘制和实时交互式显示。本发明实现集成电路芯片设计中光刻显影模拟过程在三维空间中的实时可观察性和交互性。
文档编号G06T17/40GK101587596SQ200910053888
公开日2009年11月25日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者万旺根, 余小清, 吴永亮, 滨 崔 申请人:上海大学