蒙特卡洛和元胞自动机融合的刻蚀、沉积过程仿真方法

摘要

本发明涉及蒙特卡洛和元胞自动机融合的刻蚀、沉积过程仿真方法，属于微电子加工技术领域，该方法包括：对仿真区域进行模型表示；在与模型表面距离为Dis的空白元胞所在一侧的曲面上，按照均匀分布的方式随机生成数量为Nn的中性粒子，粒子停留在生成的位置，然后将这些中性粒子和模型表面下深度小于Dep的所有粒子单独抽出，作为一个新模型按照蒙特卡洛方法进行演化处理，演化结束后再将新模型重新导入原体系之中；然后再从模型顶部向下入射数量为Ni的离子，对每一个离子的处理按照元胞方法进行；然后再从模型顶部向下入射数量为Ni的离子，对每一个离子的处理按照元胞方法进行；本发明既大幅度地减少了模型表示所需的内存空间，又保证了仿真过程的计算效率。

主权项

一种蒙特卡洛和元胞自动机融合的刻蚀、沉积过程仿真方法，其特征在于：该方法首先采用元胞模型对仿真区域进行模型表示，然后对入射到该区域的中性粒子和离子分别采用蒙特卡洛方法和元胞方法进行处理，从而实现模型的演化，具体包括以下步骤：1)对仿真区域进行模型表示：首先将离散分布的全体粒子读入仿真区域中，然后将仿真区域划分为连续紧密规则排列的小格，每个小格称为元胞，元胞有其自身编码，表示所处区域所包含的粒子的逻辑意义上的量：空白格子称为空元胞，表示没有粒子的区域，非空的每一个元胞代表一个粒子或者粒子团；2)在与模型表面距离为Dis的空白元胞所在一侧的曲面上，按照均匀分布的方式随机生成数量为Nn的中性粒子，粒子停留在生成的位置，然后将这些中性粒子和模型表面下深度小于Dep的所有粒子单独抽出，作为一个新模型按照蒙特卡洛方法进行演化处理，演化结束后再将新模型重新导入原体系之中，具体包括：21)在与模型表面距离为Dis的空白元胞所在一侧的曲面上，生成一个粒子，粒子停留在其初始位置，记录下该位置坐标；22)判断在模型表面生成的粒子数是否达到规定的数量Nn，若否，继续生成中性粒子，转到21)，否则停止，转到23)；23)将模型的表面区域下深度小于Dep的所有粒子和停留在表面上的中性粒子单独抽出，作为一个新模型按照蒙特卡洛方法进行演化处理；24)通过蒙特卡洛方法对新模型进行演化，也即先计算各粒子能量，通过蒙特卡洛方法选择一个运动粒子及其运动方向，移动粒子，再次计算各粒子能量，如此反复，从而实现体系演化；25)通过判断体系能量是否收敛来判断蒙特卡洛演化是否结束，若收敛则蒙特卡洛仿真结束，将该部分模型转化为元胞模型并重新导入原体系之中，否则转到24)继续演化。3)然后再从模型顶部向下入射数量为Ni的离子，对每一个离子的处理按照元胞方法进行，具体包括：31)入射一个带能量离子，计算该离子运动路径；32)若离子到达模型表面后，计算该区域的表面法向量，转到33)，若离子逃逸出模型，继续步骤31)；33)判断该离子入射方向与32)计算到的法向量之间的夹角大小是否满足刻蚀条件，若是，利用刻蚀产额计算模型计算刻蚀产额，离子消失，转到31)；否则，该离子反射，能量衰减一个确定的数值E，若该离子能量值仍然大于0，则重新计算离子运动路径，转到32)；否则该离子消失，转到31)；34)将入射离子碰撞到的元胞中所包含的粒子的数量减去刻蚀产额，若该元胞中所包含的粒子的数量小于等于0，将该离子碰撞到的粒子所占元胞置空；35)判断入射的离子数是否达到数量Ni，若否继续入射能量离子，转到31)，若是停止入射。重复步骤2)‑3)，直到全部粒子入射完毕，从而实现对整个模型的演化。