專利名稱：三維形狀生成方法、程序和記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)涉及三維(3D)形狀生成方法，用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行該3D形狀生成方法的程序，以及記錄該程序的記錄介質(zhì)。
背景技術(shù)：
在設(shè)計(jì)半導(dǎo)體設(shè)備時(shí)，為了節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間或減少原型設(shè)計(jì)或制造成本而使用過(guò)程模擬或裝置模擬。在過(guò)程模擬中，根據(jù)規(guī)定的物理定律在計(jì)算機(jī)上再現(xiàn)(reproduce)與制造過(guò)程相關(guān)聯(lián)的、表面或界面(interface)的形狀以及半導(dǎo)體設(shè)備中包括的材料的移動(dòng)和變質(zhì)。在裝置模擬中，通過(guò)對(duì)由過(guò)程模擬確定的形狀和材料分布增加電操作條件而在計(jì)算機(jī)上再現(xiàn)電子元件的特性。在過(guò)程模擬中，在計(jì)算機(jī)上再現(xiàn)制造半導(dǎo)體設(shè)備的一系列工序。該工序包括沉積(向表面增加材料)、蝕刻(從表面去除材料)、光刻技術(shù)(規(guī)定表面處理區(qū)域)和其它過(guò)程。過(guò)程模擬大致分為形狀(形貌(topography))模擬和體過(guò)程模擬(bulk processsimulation)。形貌模擬用于諸如沉積、蝕刻和光刻的工序的模擬，且與包括半導(dǎo)體晶片的材料的形狀的改變有關(guān)。體過(guò)程模擬可以用于主要與半導(dǎo)體元件中的摻雜劑雜質(zhì)的重新分布有關(guān)的工藝的模擬，諸如擴(kuò)散、離子注入、氧化等。過(guò)程模擬的目的之一在于創(chuàng)建形成在晶片表面上的微觀結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)表示，并在體過(guò)程模擬、裝置模擬和其它分析程序中使用該計(jì)算機(jī)表示。根據(jù)裝置模擬或其它分析程序，可以計(jì)算半導(dǎo)體設(shè)備的諸如電特性、溫度特性和機(jī)械特性的特性。由形成在晶片表面上的微觀結(jié)構(gòu)的形狀和組成分布規(guī)定構(gòu)成半導(dǎo)體設(shè)備的元件的操作。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)了用于精確地執(zhí)行作為蝕刻、沉積和光刻結(jié)果獲得的微觀結(jié)構(gòu)的形狀的預(yù)測(cè)計(jì)算的技術(shù)。此外，還示出多種類型的在計(jì)算機(jī)上表示表面或界面的形狀的方法。形狀模擬所采用的代表性的形狀描述方法是例如單元模型(cell model)(例如參見(jiàn)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2007-123485)、網(wǎng)狀模型、擴(kuò)散模型和線模型(string model)(例如，參見(jiàn)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2000-160336)。在裝置模擬或其它分析程序中，從形狀描述格式生成對(duì)其進(jìn)行了數(shù)值分析的坐標(biāo)點(diǎn)的集合(分析網(wǎng))。因?yàn)榉治鼍W(wǎng)規(guī)定元件操作的物理模擬的精度，因此有必要以高精度在計(jì)算機(jī)上再現(xiàn)元件的實(shí)際形狀，即有必要精確地表現(xiàn)材料間的邊界和表面的3D曲面。然而，上述單元模型、網(wǎng)狀模型、擴(kuò)散模型和線模型在精確地表現(xiàn)材料間的邊界和表面的3D曲面上都有限制。
就上述模型的問(wèn)題而言，已經(jīng)報(bào)道了如下的嘗試:最初規(guī)定適合分析程序中高精確分析的形狀描述格式，然后構(gòu)造用于該規(guī)定的形狀描述格式的模擬方法(例如，參見(jiàn)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)H6-28429)。在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)H6-28429中，公開(kāi)了一種擴(kuò)展眾所周知的實(shí)體(solid)建模功能和半導(dǎo)體設(shè)備制造中進(jìn)行過(guò)程模擬的方法。此外，已經(jīng)提出了使用實(shí)體建模描述形狀的多種方法(例如，參見(jiàn)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào) 2004-327810、H10-41366 和 2008-244293)。傳統(tǒng)上，實(shí)體建模意味著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)工具所采用的3D形狀生成方法和程序，并且使固有地實(shí)質(zhì)上靜態(tài)的物理結(jié)構(gòu)(諸如建筑物)能被容易地設(shè)計(jì)或組裝。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2004-327810、H10-41366和2008-244293提出的方法中，截面表面是矩形且因此難以再現(xiàn)詳細(xì)和復(fù)雜的曲面形狀。此外，在最近公開(kāi)的非專利文獻(xiàn)“3DTCAD Simulation of Advanced CMOS ImageSensors, 2011International Conference on Simulation of Semiconductor Process andDevices (SISPAD)，187-190”中，3D形狀配置為基于矩形的形狀，且不再現(xiàn)詳細(xì)的3D形狀。期望提供一種3D形狀生成方法，由此可以再現(xiàn)具有詳細(xì)且復(fù)雜曲面形狀的3D形狀。此外，期望提供用于執(zhí)行該生成方法的程序以及記錄該程序的記錄介質(zhì)。本技術(shù)的3D形狀生成方法是通過(guò)規(guī)定材料之間的邊界生成3D形狀的方法。首先，該3D形狀生成方法包括獲取平面中二維(2D)形狀的邊界線的數(shù)值數(shù)據(jù)。其次，該3D形狀生成方法包括通過(guò)基于規(guī)定該邊界的形狀的數(shù)值數(shù)據(jù)在與該平面相交的方向上移動(dòng)該2D形狀，并且還通過(guò)復(fù)制或變形該2D形狀而生成下一個(gè)2D形狀。再次，該3D形狀生成方法包括基于每個(gè)生成的2D形狀的數(shù)據(jù)配置實(shí)體。以這些步驟生成3D形狀。本技術(shù)的程序是使計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)和執(zhí)行以下處理的程序。所述處理包括如下處理
(I)獲取平面中2D形狀的邊界線的數(shù)值數(shù)據(jù)，(2)通過(guò)基于規(guī)定該邊界的形狀的數(shù)值數(shù)據(jù)在與該平面相交的方向上移動(dòng)該2D形狀，并且還通過(guò)復(fù)制或變形該2D形狀而生成下一個(gè)2D形狀，以及(3)基于每個(gè)生成的2D形狀的數(shù)據(jù)配置實(shí)體。本技術(shù)的記錄介質(zhì)是存儲(chǔ)本技術(shù)的上述程序的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)。根據(jù)上述的本技術(shù)，通過(guò)移動(dòng)2D形狀以及還復(fù)制和變形該2D形狀生成下一個(gè)2D形狀，且基于每個(gè)生成的2D形狀的數(shù)據(jù)配置實(shí)體。因此，有可能減小用于配置實(shí)體的數(shù)據(jù)量以及表示具有詳細(xì)和復(fù)雜的曲面的實(shí)體。根據(jù)上述的本技術(shù)，由于有可能減小用于配置實(shí)體的數(shù)據(jù)量以及表示具有詳細(xì)和復(fù)雜的曲面的該實(shí)體，因此可以以較短的計(jì)算時(shí)間執(zhí)行各種分析而不會(huì)在后續(xù)的分析程序中失去形狀精確性。


圖1是示出設(shè)置在初始晶片的表面上的坐標(biāo)軸的圖2是示出在與初始晶片的表面垂直的平面內(nèi)規(guī)定的界面的位置的圖；圖3是示出掩膜布局(mask layout)的曲線的平面圖；圖4是示出形成為圖3的曲線的移動(dòng)軌線的實(shí)體的圖；圖5是示出當(dāng)凸出的曲線部分在內(nèi)部提供時(shí)的問(wèn)題的圖；圖6A和6B是示出本技術(shù)的3D形狀生成方法的實(shí)施例的圖；圖7C和7D是示出圖5的直線相交的條件的圖；圖8是本技術(shù)的3D形狀生成方法的實(shí)施例的流程圖；圖9是根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例而生成的實(shí)體的透視圖；圖10是示出在已經(jīng)計(jì)算出工件形狀和圖9的實(shí)體之后的最終形狀的圖。
具體實(shí)施例方式以下，將參照附圖具體描述本公開(kāi)的優(yōu)選實(shí)施例。需注意，在本說(shuō)明書(shū)和附圖中，本質(zhì)上具有同樣功能和結(jié)構(gòu)的構(gòu)造元件以同樣的參考標(biāo)記指示，并且省略了對(duì)這些構(gòu)造元件的重復(fù)解釋。以下，將描述實(shí)現(xiàn)本技術(shù)的最佳模式(以下稱為實(shí)施例)。將以如下的順序進(jìn)行描述。1.本技術(shù)的概覽2.實(shí)施例〈1.本技術(shù)的概覽>在描述特定的實(shí)施例之前將先描述本技術(shù)的概覽。以下，將詳細(xì)描述本技術(shù)，包括帶來(lái)本技術(shù)發(fā)展的假設(shè)，諸如上述的背景技術(shù)或發(fā)明內(nèi)容。如上所述，在形狀模擬中，采用單元模型、網(wǎng)狀模型、擴(kuò)散模型和線模型作為代表性的形狀描述方法。如日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2007-123485中所描述的，單元模型具有以下的配置:其中充當(dāng)目標(biāo)的3D部分被分為等距的單元，并且每個(gè)單元保持有指示其位置上的材料的數(shù)值指標(biāo)(index)。由于如果采用單元模型用于形狀模擬，通過(guò)重寫(xiě)由每個(gè)單元保持有的數(shù)值指標(biāo)，可以基于物理現(xiàn)象而表現(xiàn)表面的移動(dòng)，因此與物理模擬的一致性高且容易創(chuàng)建分析程序。因此，單元模型被許多形狀模擬程序所采用。另一方面，由于從形狀格式的觀點(diǎn)而言，單元在單元模型中以等距的矩形形狀形成，因此需要形狀識(shí)別處理計(jì)算以充分表現(xiàn)復(fù)雜地變化的材料之間的邊界或表面。然而，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)該計(jì)算技術(shù)。即使實(shí)現(xiàn)了該計(jì)算技術(shù)，計(jì)算時(shí)間也由識(shí)別處理的特性顯著地增加。網(wǎng)狀模型是單元模型的改進(jìn)，并且表面的每個(gè)點(diǎn)定義在表面四面體單元的每個(gè)邊緣。擴(kuò)散模型也是單元模型的改進(jìn)，并且使用集中輪廓線來(lái)定義表面。因此，即使在作為形狀描述格式的網(wǎng)狀模型和擴(kuò)散模型中，與在單元模型中一樣，已知精確地處理工序期間產(chǎn)生的曲面是困難的。如同在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2000-160336中所描述的，線模型以分割的線(線)表現(xiàn)材料之間的邊界或主要的表面形狀自身，且每個(gè)線根據(jù)物理分析結(jié)果移動(dòng)。作為形狀表現(xiàn)方法，線模型好于單元模型。然而，線模型可能具有其中當(dāng)形狀改變時(shí)在各時(shí)間步驟中計(jì)算的線重疊的無(wú)效的交叉結(jié)構(gòu)。雖然也已經(jīng)開(kāi)發(fā)了用于更正這樣的無(wú)效交叉結(jié)構(gòu)的技術(shù)，但是由于在實(shí)際的半導(dǎo)體制造過(guò)程中非常復(fù)雜的計(jì)算，計(jì)算時(shí)間顯著地增加。在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)H6-28429中，根據(jù)工序通過(guò)擴(kuò)展實(shí)體建模功能和將該擴(kuò)展的實(shí)體建模功能應(yīng)用到在半導(dǎo)體晶片中材料層中發(fā)生的動(dòng)態(tài)變形而實(shí)現(xiàn)形狀模擬。在實(shí)體建模中，實(shí)體被定義為一組結(jié)構(gòu)元件。此外，在通常的實(shí)體建模中，通過(guò)組合一個(gè)或更多的實(shí)體而創(chuàng)建新的實(shí)體或重新定義的實(shí)體。作為用于執(zhí)行實(shí)體建模的工具，公開(kāi)了可以從Helsinki University ofTechnology (赫爾辛基技術(shù)大學(xué))獲得的幾何工作臺(tái)(Geometric Work Bench-GffB) 在擴(kuò)展實(shí)體建模功能的方法中，如在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)H6-28429中所公開(kāi)的，基于實(shí)體建模功能產(chǎn)生軌線實(shí)體。根據(jù)工序的蝕刻率或沉積率，結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。通過(guò)對(duì)材料實(shí)體和軌線實(shí)體執(zhí)行布爾集合運(yùn)算而完成材料實(shí)體的變形。然而，該方法旨在模擬實(shí)體形成中形成表面的薄膜從基本形狀的形狀演變，并且不適用于其它過(guò)程，特別地，不適用于由掩膜布局規(guī)定的形狀而非基本形狀的模擬。如在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)H6-28429中所公開(kāi)的，基于實(shí)體建模的形狀描述方法作為用于其隨后階段的體過(guò)程模擬和裝置模擬以及其它分析程序的分析的形狀過(guò)渡(transfer)是有效的。

然而，在過(guò)程模擬中處理的物理模型和化學(xué)反應(yīng)模型彼此不同。因此，在實(shí)際中，即使在相同的實(shí)體模型中實(shí)現(xiàn)所有的形狀模擬結(jié)果，仍舊存在技術(shù)困難。為了防止形狀模擬的精確性劣化，使用適合于計(jì)算技術(shù)的程序確保計(jì)算時(shí)間的減少和精確度，并且僅獨(dú)立地執(zhí)行其中容易生成分析程序的分析網(wǎng)的形狀描述格式到實(shí)體模型的轉(zhuǎn)換。因此，由于可能生成對(duì)用于各種分析的隨后階段分析程序有效的形狀格式，因此該方法是最有效的。作為對(duì)于計(jì)算技術(shù)適合的程序，包括上述單元模型和線模型。該分析程序包括Basque過(guò)程模擬、裝置模擬和其它分析程序。此外，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了用于通過(guò)使用電子顯微鏡等測(cè)量實(shí)際的微觀結(jié)構(gòu)而獲得3D結(jié)構(gòu)的坐標(biāo)集合的技術(shù)以及對(duì)于一些形狀的形狀模擬。有必要生成集成的形狀描述數(shù)據(jù)，包括通過(guò)形狀模擬獲得的數(shù)據(jù)或?qū)嶋H測(cè)量的數(shù)據(jù)?？紤]半導(dǎo)體工藝中的形狀的特性，根據(jù)在平行于初始晶片的表面的平面內(nèi)的形狀改變位置的規(guī)定以及在與初始晶片表面垂直的每個(gè)坐標(biāo)位置上的界面或表面的位置的規(guī)定，描述形狀。通常地，與初始晶片表面平行的平面內(nèi)的形狀改變位置的規(guī)定被數(shù)值地規(guī)定為在與初始晶片表面平行的平面內(nèi)的2D封閉的圖形集合(掩膜布局)。增加了光刻工藝的結(jié)果，以便規(guī)定最終的形狀。該最終的形狀可由光刻的形狀模擬或通過(guò)電子顯微鏡等的測(cè)量數(shù)字化。
在與初始晶片表面垂直的每個(gè)坐標(biāo)位置中，在基本結(jié)構(gòu)和掩膜布局的最終形狀的端部規(guī)定界面或表面的規(guī)定，并且增加由于蝕刻和沉積工藝的結(jié)果導(dǎo)致的變化，從而規(guī)定最終的形狀。該最終的形狀可由蝕刻或沉積的形狀模擬或通過(guò)電子顯微鏡等的測(cè)量數(shù)字化。從模擬和測(cè)量中提取作為光刻工藝的最終結(jié)果的2D形狀數(shù)據(jù)和作為蝕刻或沉積工藝的最終結(jié)果的一維(ID)形狀數(shù)據(jù)。使用該提取的數(shù)據(jù)，基于實(shí)體建模描述形狀。該方法可以在整個(gè)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)更好的集成(integrity)。對(duì)于基于這樣的概念設(shè)計(jì)半導(dǎo)體元件的方法，在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2004-327810中公開(kāi)了一種通過(guò)將掩膜布局偏移與薄膜厚度對(duì)應(yīng)的尺寸而實(shí)現(xiàn)3D形狀的方法。然而，在該方法中，由于截面表面是矩形的，因此難以再現(xiàn)復(fù)雜的形狀。類似地，在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)H10-41366中，已經(jīng)提出了一種使用通過(guò)測(cè)量實(shí)際晶片表面的形狀獲得的結(jié)果來(lái)從掩膜布局和薄膜厚度信息產(chǎn)生層壓的形狀的方法。然而，只描述了概念，而沒(méi)有公開(kāi)特定的方法。在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2008-244293中，公開(kāi)了一種方法，其通過(guò)描述與2D表面中的初始晶片的表面垂直的每個(gè)坐標(biāo)位置中的界面或平面的位置，并在與該2D平面垂直的方向延伸所描述的位置而獲得期望的形狀。作為在通用計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)中使用的、基于實(shí)體建模的形狀描述方法，該方法被認(rèn)為是最實(shí)用的。在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2004-327810、H10-41366和2008-244293和非專利文獻(xiàn)“3D TCAD Simulation of Advanced CMOS Image Sensors, 2011International Conferenceon Simulation of Semiconductor Processes and Devices (SISPAD)，187-190”中公開(kāi)的方法中，由于3D形狀被配置為基于矩形的形狀，因此難以在計(jì)算機(jī)上再現(xiàn)詳細(xì)的3D形狀。因此，通過(guò)由分析程序進(jìn)行的分析獲得的元件特性可能與實(shí)際的元件特性不同。這里將要描述一種基于日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2008-244293的、在計(jì)算機(jī)上再現(xiàn)用于預(yù)期目的的詳細(xì)3D形狀的方法，所述日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2008-244293是基于在上述通用CAE中使用的實(shí)體建模系統(tǒng)的形狀描述方法。為了描述，如圖1所示出的，假設(shè)與初始晶片10的平面平行的坐標(biāo)軸是X-軸和y-軸，并且與初始晶片10的表面垂直的坐標(biāo)軸是Z-軸。在詳細(xì)的3D形狀中，與初始晶片10的表面垂直的每個(gè)坐標(biāo)位置中的界面或表面的位置的規(guī)定被定義為XZ-平面的某區(qū)域的平面2中的ID曲線1，作為第一層(材料A) 11和第二層(材料B) 12之間的邊界，例如如圖2中所示。另一方面，在與初始晶片表面平行的平面內(nèi)的形狀改變位置的規(guī)定被數(shù)值地規(guī)定為如上述在與初始晶片表面平行的平面內(nèi)的2D封閉的圖形集合(掩膜布局)，且通常是封閉的多邊形的集合。然而，增加了由光刻工藝的結(jié)果導(dǎo)致的變化，并且因此通常獲得針對(duì)掩膜布局的圓形的(rounded)最終形狀。例如,如圖3所示,最終形狀被規(guī)定為xy-平面中的曲線4?？梢岳缛缫韵旅枋龅膩?lái)描述實(shí)際的實(shí)體。如例如圖4所示，通過(guò)使指示圖2的邊界的曲線I的一個(gè)端點(diǎn)3與xy-平面內(nèi)的曲線4 一致而使平面2的法線平行于曲線4的切線移動(dòng)。由此，在形成為移動(dòng)軌線的實(shí)體中，可以將形狀描述為第一層(材料A) 11和第二層(材料B) 12之間的邊界面。然而，一般而言，在諸如用于孔形狀的嵌入工藝的許多工序中，有必要在例如圖3的掩膜布局的曲線4中形成類似的界面，作為工藝的結(jié)果。在這種情況下，將參照?qǐng)D5描述問(wèn)題。圖5是示出在Z-方向觀看的晶片表面。在圖5中，描述了與圖3的掩膜布局的曲線4對(duì)應(yīng)的掩膜布局的曲線6，且規(guī)定圖2的截面形狀的平面2被表示為從曲線6延伸的短直線9。曲線6具有線性的部分，外部的凸出的第一曲線部分7，以及內(nèi)部的凹進(jìn)的第二曲線部分8。當(dāng)沿著如同圖5中的第一曲線部分7的外部的凸出的曲線形成3D形狀時(shí)，可以在與圖2的平面2對(duì)應(yīng)的直線9彼此不相交的狀態(tài)下使用實(shí)體建模系統(tǒng)的功能生成3D形狀。另一方面，當(dāng)沿著如同圖5的第二曲線部分8的內(nèi)部的凹進(jìn)的曲線形成3D形狀時(shí)，對(duì)應(yīng)于圖2的平面2的直線9可能在由虛線圍成的區(qū)域C中彼此相交。此時(shí)，作為實(shí)體建模系統(tǒng)的功能，輸出錯(cuò)誤以停止或者新合成和輸出曲面。然而，這里該新合成和輸出的曲面可能與實(shí)際的曲面完全不同，并且因此通過(guò)形狀模擬獲得的結(jié)果可能是無(wú)效的。本技術(shù)旨在再現(xiàn)具有詳細(xì)且復(fù)雜的曲面形狀的3D形狀。有可能實(shí)現(xiàn)實(shí)體模型，其中通過(guò)使得能夠再現(xiàn)具有詳細(xì)和復(fù)雜的曲面形狀的3D形狀，在體過(guò)程模擬、裝置模擬和其它分析程序中容易地生成分析網(wǎng)。本技術(shù)提供了一種通過(guò)規(guī)定材料之間的邊界生成3D形狀的方法。在本技術(shù)中，使用在低維中預(yù)測(cè)量或計(jì)算的ID截面表面的數(shù)值數(shù)據(jù)和諸如掩膜布局的2D形狀的數(shù)值數(shù)據(jù)生成3D形狀。特別地，本技術(shù)首先包括獲取平面中2D形狀(例如，與襯底平行的平面中的掩膜布局)的邊界線的數(shù)值數(shù)據(jù)的步驟。本技術(shù)包括下述步驟:基于規(guī)定材料之間的邊界的形狀的數(shù)值數(shù)據(jù)在與上述平面相交的方向(即，不與該平面平行的方向)上移動(dòng)該2D形狀，并且通過(guò)復(fù)制或變形該2D形狀而生成下一個(gè)2D形狀。此外，本技術(shù)包括基于每個(gè)生成的2D形狀的數(shù)據(jù)配置實(shí)體的步驟。本技術(shù)基本上使用實(shí)體建模。通過(guò)根據(jù)2D形狀的移動(dòng)和復(fù)制或變形獲得線框(wireframe)以及處理和合成該線框而在實(shí)體建模中生成3D形狀。因此，由于與做出實(shí)體的表面的點(diǎn)的集合的情況相比，可能顯著降低表示該實(shí)體的數(shù)據(jù)量，因此當(dāng)分析程序中已經(jīng)使用3D形狀的數(shù)據(jù)時(shí)計(jì)算時(shí)間可以縮短。此外，有可能再現(xiàn)具有詳細(xì)和復(fù)雜的曲面形狀的3D形狀，而在相關(guān)的技術(shù)中提出的基于矩形配置3D形狀的方法中難以表現(xiàn)這種形狀。在本技術(shù)中的“平面”包括例如半導(dǎo)體設(shè)備等的襯底表面(襯底的主表面)、水平面，與該水平面垂直的平面，以及相對(duì)于水平面傾斜的面(斜面)。“2D形狀”是2D形狀(在上述平面內(nèi)的截面形狀)，其構(gòu)成要生成的3D形狀，諸如
上述掩膜布局。
2D形狀的“邊界線”是2D形狀的邊界的封閉的邊緣形狀。例如，當(dāng)2D形狀是島的形狀時(shí)，外周線是邊界線。例如，當(dāng)2D形狀是挖剪(cutout)圖案的掩膜布局時(shí)，內(nèi)周線是邊界線。期望通過(guò)從下一步移動(dòng)2D形狀，獲取位于要在初始步驟生成的3D形狀的上述平面中的截面形狀的最遠(yuǎn)端處的2D形狀的邊界線的數(shù)值數(shù)據(jù)。在下一步中，基于規(guī)定材料之間的邊界的形狀的數(shù)值數(shù)據(jù)，在與上述平面相交的方向上移動(dòng)2D形狀。“規(guī)定材料之間的邊界的形狀的數(shù)值數(shù)據(jù)”對(duì)應(yīng)于指示組成要生成的實(shí)體的材料之間的邊界中的2D形狀中的側(cè)壁部分的位置的數(shù)值數(shù)據(jù)。與該平面相交的方向是不與上述平面平行的方向。特別地，當(dāng)2D形狀移動(dòng)的方向被指定為與平面垂直的方向時(shí)，則可以減少要生成的3D形狀的數(shù)據(jù)量。另一方面，當(dāng)要生成的實(shí)體是通過(guò)在相對(duì)于平面傾斜的方向上的處理或發(fā)展而形成的實(shí)體時(shí)，則優(yōu)選在該傾斜的方向上移動(dòng)2D形狀。在移動(dòng)2D形狀的步驟中，通過(guò)移動(dòng)并復(fù)制或變形該2D形狀生成下一個(gè)2D形狀。當(dāng)下一個(gè)2D形狀是不同的形狀時(shí)，該2D形狀移動(dòng)且也經(jīng)歷必需的變形。例如，在具有不同的尺寸的類似的形狀的情況下，進(jìn)行縮小變形或放大變形。另一方面，在不類似的形狀的情況下，按照實(shí)際的3D形狀進(jìn)行必要的變形。在基于每個(gè)生成的2D形狀的數(shù)據(jù)配置該實(shí)體的步驟中，特別地，通過(guò)從每個(gè)2D形狀的數(shù)據(jù)獲得線框并處理或合成該線框而生成3D形狀。本技術(shù)還包括:如果需要，在配置實(shí)體的步驟之后計(jì)算配置的實(shí)體和工件形狀的步驟。例如，當(dāng)根據(jù)諸如蝕刻或鉆孔的處理從工件形狀移除3D形狀時(shí)，期望增加進(jìn)行計(jì)算的步驟。在通過(guò)增加該步驟的處理之后有可能生成3D形狀的數(shù)據(jù)。特別地，當(dāng)本技術(shù)應(yīng)用到制造半導(dǎo)體設(shè)備等中的蝕刻工藝時(shí)，2D形狀被用作蝕刻掩膜圖案的布局形狀(掩膜布局)。在蝕刻進(jìn)行之前在表面上設(shè)置初始掩膜布局。這里，如果X-軸和y-軸被設(shè)置在與襯底表面平行的平面上，且Z-軸被設(shè)置為與襯底表面垂直，則在初始步驟中檢測(cè)到由xy-平面的掩膜布局的數(shù)據(jù)規(guī)定的封閉的邊緣形狀?？梢栽谕徊季稚贤瑫r(shí)檢測(cè)到多個(gè)封閉的邊緣形狀。在下一步，通過(guò)將形成邊緣的每個(gè)頂點(diǎn)的數(shù)據(jù)與對(duì)于每個(gè)邊緣形狀定義的XZ-或yz-平面的截面坐標(biāo)相比較，而生成在Z-方向上生成的多個(gè)新邊緣坐標(biāo)以包括截面坐標(biāo)。此外，在生成3D形狀的步驟中，生成包括多個(gè)生成的邊緣的新的平面以配置3D形狀。下面，根據(jù)在配置的3D形狀和工件形狀上進(jìn)行邏輯合成的步驟，生成處理之后的3D形狀。因此，可以生成蝕刻處理之后的3D形狀。當(dāng)同時(shí)檢測(cè)到在同一層上的多個(gè)封閉的邊緣形狀(掩模圖案的邊界線)時(shí)，可以對(duì)同一層中包括的多個(gè)掩模圖案配置3D形狀。
根據(jù)本技術(shù)，通過(guò)移動(dòng)還有復(fù)制和變形2D形狀獲得下一個(gè)2D形狀，且基于每個(gè)獲得的2D形狀的數(shù)據(jù)配置實(shí)體。因此，可能減少配置實(shí)體的數(shù)據(jù)量并且表現(xiàn)具有詳細(xì)和復(fù)雜的曲面的實(shí)體。特別地，當(dāng)2D形狀的邊界線已被配置為包括曲線部分，可能表現(xiàn)具有詳細(xì)和復(fù)雜的曲面的實(shí)體，而在相關(guān)技術(shù)中提出的基于矩形配置3D形狀的方法中難以表現(xiàn)該實(shí)體。例如，當(dāng)將本技術(shù)應(yīng)用到半導(dǎo)體設(shè)備的制造時(shí)，有可能詳細(xì)地表現(xiàn)處理后的形狀，有雜質(zhì)的擴(kuò)散層的形狀等。即使當(dāng)這些形狀具有曲面時(shí)，也可以通過(guò)精確地表現(xiàn)曲面而獲得分析程序中可用的數(shù)據(jù)。此外，本技術(shù)提供用于使得計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)和執(zhí)行對(duì)應(yīng)于上述步驟的處理的程序，以及存儲(chǔ)該程序的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)。有可能通過(guò)使用該程序或該記錄介質(zhì)在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行上述步驟的每個(gè)處理生成3D形狀。有可能 配置和實(shí)現(xiàn)用于生成3D形狀的系統(tǒng)，特別地，例如，使用具有記錄介質(zhì)或程序的計(jì)算機(jī)制造半導(dǎo)體設(shè)備的系統(tǒng)。用于制造半導(dǎo)體設(shè)備的上述系統(tǒng)配置為具有適合于執(zhí)行根據(jù)本技術(shù)的3D形狀生成方法的步驟的硬件。例如，該系統(tǒng)配置為具有用于快速地處理所述步驟的中央處理單元(CPU)、具有用于執(zhí)行處理的足夠的容量的存儲(chǔ)器和用于存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)部件，以及額外地具有諸如顯示器的顯示單元，以及輸入/輸出接口。根據(jù)本技術(shù)的上述程序配置為可在線和/或離線操作的。例如，該程序可配置為嵌入用于事先生成3D形狀的系統(tǒng)，并且根據(jù)本技術(shù)的步驟可以配置為通過(guò)經(jīng)由記錄介質(zhì)或網(wǎng)絡(luò)從外部安裝該程序而執(zhí)行。<2.實(shí)施例 >作為本技術(shù)的實(shí)施例，將描述根據(jù)本技術(shù)的3D形狀生成方法的形式。在該實(shí)施例中，如圖1所示，X-軸和y_軸設(shè)置為平行于初始晶片的表面，且Z-軸設(shè)置為與該表面垂直。在該實(shí)施例中，圖6A示出了初始的掩膜布局21的2D分布。在平行于初始晶片的表面的xy-平面上描述該掩膜布局21，且考慮處理的影響制作該掩膜布局21。此外，圖6B中示出了 2D數(shù)據(jù)的曲線30，其中，初始的掩膜布局21的曲線上的每個(gè)任意點(diǎn)將要移動(dòng)到的界面的坐標(biāo)位置被描述為與初始晶片的表面垂直的Z-軸上的位置以及距離初始的掩膜布局21的相對(duì)移動(dòng)距離I。在圖6A和6B中，初始的掩膜布局21對(duì)應(yīng)于圖3的掩膜布局的曲線4，且2D數(shù)據(jù)的曲線30對(duì)應(yīng)于圖2的曲線I。這里，在其中沿類似于圖5的第二曲線部分8的凹進(jìn)曲線生成類似形狀的范圍中發(fā)生的區(qū)域C中的截面形狀的平面2的交叉可以定義為在以下的情況中生成。圖7C中示出圖6A中示出的初始掩膜布局21的最小曲率半徑的位置和最小半徑Rmin。此外，圖6B中示出的2D數(shù)據(jù)的曲線30的y_軸方向上的最大移動(dòng)距離Ymax在圖7D中示出。此時(shí)，根據(jù)有關(guān)下面的表達(dá)式(I)的條件的相關(guān)技術(shù)發(fā)生截面形狀的交叉Ymax > Rmin…(I)
在該實(shí)施例中，如以下所述形成3D形狀。首先，如圖6B所示，對(duì)圖6A中所示的初始掩膜布局21規(guī)定初始掩膜布局21的Z-軸上的坐標(biāo)的點(diǎn)31,且選擇從點(diǎn)31開(kāi)始的曲線30上的任意點(diǎn)32。此時(shí)，計(jì)算點(diǎn)31和點(diǎn)32之間的相對(duì)距離A L，進(jìn)行針對(duì)初始掩膜布局21的與相對(duì)距離A L對(duì)應(yīng)的均一形狀變形，并且在平行于xy-平面的平面內(nèi)生成新的掩膜布局22。隨后，平行于曲線30上的點(diǎn)32的z坐標(biāo)移動(dòng)掩膜布局22。之后，掩膜布局22被設(shè)置為初始的掩膜布局，從曲線30上的下一個(gè)提取點(diǎn)33提取A L，通過(guò)變形掩膜布局22生成新的掩膜布局23，且在掩膜23的z_軸方向上進(jìn)行平行移動(dòng)。此外，重復(fù)該步驟直到曲線30上沒(méi)有其它數(shù)據(jù)。圖8中示出本實(shí)施例的上述操作的流程圖?？墒褂媚M器(信息處理設(shè)備)執(zhí)行圖8中示出的流程圖。由諸如在其上實(shí)現(xiàn)用于執(zhí)行模擬的模擬程序(軟件)的計(jì)算機(jī)的信息處理設(shè)備配置模擬器。在模擬器上實(shí)現(xiàn)的模擬程序(軟件)配置為可在線和/或離線操作。首先，在步驟SI，模擬器獲取初始坐標(biāo)。獲取初始掩膜布局21的坐標(biāo)(x，y)101和界面的坐標(biāo)位置(y, z) 102,作為初始坐標(biāo)。然后，在步驟S2，模擬器計(jì)算距界面的坐標(biāo)數(shù)據(jù)中的下一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的相對(duì)距離A L。然后，在步驟S3，模擬器對(duì)于掩膜布局計(jì)算對(duì)應(yīng)于相對(duì)距離A L的均一形狀變形。然后，在步驟S4，模擬器通過(guò)移到下一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的z坐標(biāo)進(jìn)到步驟S5。隨后，在步驟S5，模擬器確定當(dāng)前的點(diǎn)是否是界面的最后一個(gè)點(diǎn)。如果當(dāng)前的點(diǎn)不是最后一個(gè)點(diǎn)，則該處理返回到步驟S2，且進(jìn)一步計(jì)算相對(duì)距離A L。如果當(dāng)前的點(diǎn)是最后一個(gè)點(diǎn)，則該處理進(jìn)到步驟S6。然后，在步驟S6，模擬器通過(guò)補(bǔ)充生成的曲線生成實(shí)體。即，通過(guò)使用在目前為止進(jìn)行的步驟中生成的多個(gè)曲線補(bǔ)充曲線之間的部分生成實(shí)體。然后，在步驟S7，模擬器計(jì)算具有工件形狀的所生成的實(shí)體。S卩，通過(guò)計(jì)算處理前的工件形狀和界面的實(shí)體獲得處理后的3D形狀。因此，可以生成處理后的3D形狀。圖9中示出作為通過(guò)在實(shí)體建模系統(tǒng)上進(jìn)行上述操作獲得的結(jié)果生成的多個(gè)掩膜布局曲線和通過(guò)補(bǔ)充曲線生成的實(shí)體40的透視圖。圖9的點(diǎn)31至38被設(shè)置為類似于圖6B的點(diǎn)31至34。圖9的曲線41至48是通過(guò)將點(diǎn)31至38連接到相同的z_坐標(biāo)點(diǎn)獲得的，且被設(shè)置為類似于圖6A的掩膜布局21至24。圖9的實(shí)體40是由點(diǎn)31至38以及曲線41至48生成的實(shí)體的四分之一。在通過(guò)上述形狀模擬或測(cè)量手段獲得的形狀中以高精度再現(xiàn)實(shí)體40的側(cè)壁的曲面。這里，圖10中示出當(dāng)立方體51已經(jīng)被生成作為針對(duì)圖9的實(shí)體40的工件形狀、并且已經(jīng)在實(shí)體建模系統(tǒng)上執(zhí)行了邏輯合成(在這種情況下，減去)時(shí)的最終形狀。
因?yàn)橥ㄟ^(guò)采用本技術(shù)的3D形狀生成方法，即使相對(duì)于類似第二曲線部分8的凹進(jìn)的掩膜形狀也不發(fā)生在圖5的形狀中成為問(wèn)題的截面形狀的交叉，因此以高精度生成處理之后的形狀，如圖10所示。雖然在上述表達(dá)式(I)的條件下在相關(guān)的技術(shù)中發(fā)生截面形狀的交差，但是在本實(shí)施例的3D形狀生成方法中可以生成3D形狀而沒(méi)有問(wèn)題。根據(jù)上述的這個(gè)實(shí)施例，可以從諸如通過(guò)移動(dòng)和變形掩膜布局獲得的圖9的曲線41至48的曲線組(線框)生成3D形狀。因此，可以使用相對(duì)小的數(shù)據(jù)量表現(xiàn)3D形狀，且還可以表現(xiàn)具有曲面的詳細(xì)和復(fù)雜的實(shí)體。因此，根據(jù)本實(shí)施例，由于即使在具有曲面的詳細(xì)和復(fù)雜的實(shí)體中也可能生成在其中容易地生成分析程序中的分析網(wǎng)的數(shù)據(jù)，因此即使當(dāng)邊界形狀復(fù)雜時(shí)也可以進(jìn)行精確的分析。上述的實(shí)施例是形狀改變，其中根據(jù)Z-方向上的移動(dòng)在xy-平面內(nèi)減小和變形掩膜布局。在本技術(shù)中，2D形狀的形狀改變不限于減小變形。本技術(shù)可應(yīng)用于在其中進(jìn)行放大變形、一個(gè)方向上的移動(dòng)變形或其它變形的形狀改變。此外，在上述實(shí)施例中，本技術(shù)的3D形狀生成方法應(yīng)用到制造半導(dǎo)體設(shè)備的過(guò)程。本技術(shù)的3D形狀生成方法不限于制造半導(dǎo)體設(shè)備的過(guò)程，并且可應(yīng)用于在其它領(lǐng)域生成3D形狀。本技術(shù)可應(yīng)用于逐漸變化的配置的3D形狀，其中2D形狀的移動(dòng)方向(ID方向)上的形狀改變不是隨機(jī)變化或小的變化。雖然在制造半導(dǎo)體設(shè)備的過(guò)程中ID方向被指定為與初始晶片垂直的方向，但是ID方向可以被指定為水平方向或傾斜方向。此外，當(dāng)本技術(shù)適用時(shí)，例如，可以通過(guò)針對(duì)其材料在某種程度上是確定的固體(巖石、板等)在特定方向上(向上/向下，橫向或傾斜的)注入流體或固體而使孔變空。此外，當(dāng)本技術(shù)適用時(shí)，例如，表面可以基于初始形狀根據(jù)粘附和反應(yīng)等而生長(zhǎng)(develop)。在這種情況下，可以通過(guò)獲得形狀模擬中的生長(zhǎng)之后的狀態(tài)或測(cè)量實(shí)際創(chuàng)建的生長(zhǎng)之后的狀態(tài)的形狀，獲得用于在本技術(shù)的生成方法中使用的數(shù)據(jù)。此外，本技術(shù)還可以配置如下。(I) 一種通過(guò)規(guī)定材料之間的邊界生成三維(3D)形狀的方法，包括:獲取平面中二維(2D)形狀的邊界線的數(shù)值數(shù)據(jù)；通過(guò)基于規(guī)定邊界的形狀的數(shù)值數(shù)據(jù)在與該平面相交的方向上移動(dòng)2D形狀，并且還通過(guò)復(fù)制或變形該2D形狀，生成下一個(gè)2D形狀；以及基于生成的2D形狀的數(shù)據(jù)配置實(shí)體?！?2)根據(jù)(I)所述的生成3D形狀的方法，其中所述2D形狀的邊界線包括曲線部分。(3)根據(jù)(I)或(2)所述的生成3D形狀的方法，還包括:在配置實(shí)體后計(jì)算工件形狀和實(shí)體。(4)根據(jù)(I)至(3)中的任一個(gè)所述的生成3D形狀的方法，其中所述2D形狀是蝕刻掩膜圖案的布局形狀。(5)根據(jù)(4)所述的生成3D形狀的方法，其中針對(duì)在同一層中包括的多個(gè)掩膜圖案配置實(shí)體。(6)根據(jù)(I)至(5)中任一個(gè)所述的生成3D形狀的方法，其中與所述平面相交的方向被指定為與該平面垂直的方向。(7) —種用于使計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)和執(zhí)行根據(jù)(I)至(6)的任一個(gè)的生成3D形狀的方法的程序。(8) 一種存儲(chǔ)用于使計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)和執(zhí)行根據(jù)(I)至(6)的任一的生成3D形狀的方法的程序的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在所附權(quán)利要求及其等價(jià)物的范圍之內(nèi)，可以取決于設(shè)計(jì)需要和其它因素產(chǎn)生各種修改、組合、子組合和變更。本公開(kāi)包含與于2012年I月17日在日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)JP2012-006749中公開(kāi)的主題相關(guān)的主題，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被并入于此。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)規(guī)定材料之間的邊界生成三維(3D)形狀的方法，包括: 獲取平面中二維(2D)形狀的邊界線的數(shù)值數(shù)據(jù)； 通過(guò)基于規(guī)定邊界的形狀的數(shù)值數(shù)據(jù)在與該平面相交的方向上移動(dòng)該2D形狀，并且還通過(guò)復(fù)制或變形該2D形狀，生成下一個(gè)2D形狀；以及基于生成的2D形狀的數(shù)據(jù)配置實(shí)體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生成3D形狀的方法，其中所述2D形狀的邊界線包括曲線部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生成3D形狀的方法，還包括:在配置實(shí)體后計(jì)算工件形狀和實(shí)體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生成3D形狀的方法，其中所述2D形狀是蝕刻掩膜圖案的布局形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生成3D形狀的方法，其中針對(duì)在同一層中包括的多個(gè)掩膜圖案配置實(shí)體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生成3D形狀的方法，其中與所述平面相交的方向被指定為與該平面垂直的方向。
7.一種用于使計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)和執(zhí)行以下處理的程序: 獲取平面中2D形狀的邊界線的數(shù)值數(shù)據(jù)； 通過(guò)基于規(guī)定材料之間的邊界的形狀的數(shù)值數(shù)據(jù)在與該平面相交的方向上移動(dòng)該2D形狀，并且還通過(guò)復(fù)制或變形該2D形狀而生成下一個(gè)2D形狀；以及基于生成的2D形狀的數(shù)據(jù)配置實(shí)體。
8.一種存儲(chǔ)用于使計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)和執(zhí)行以下處理的程序的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì): 獲取平面中二維(2D)形狀的邊界線的數(shù)值數(shù)據(jù)； 通過(guò)基于規(guī)定材料之間餓邊界的形狀的數(shù)值數(shù)據(jù)在與該平面相交的方向上移動(dòng)該2D形狀，并且還通過(guò)復(fù)制或變形該2D形狀而生成下一個(gè)2D形狀；以及基于生成的2D形狀的數(shù)據(jù)配置實(shí)體。
全文摘要
提供了一種通過(guò)規(guī)定材料之間的邊界生成三維(3D)形狀的方法，包括獲取平面中二維(2D)形狀的邊界線的數(shù)值數(shù)據(jù)，通過(guò)基于規(guī)定邊界的形狀的數(shù)值數(shù)據(jù)在與該平面相交的方向上移動(dòng)該2D形狀，并且還通過(guò)復(fù)制或變形該2D形狀而生成下一個(gè)2D形狀，以及基于生成的2D形狀的數(shù)據(jù)配置實(shí)體。
文檔編號(hào)G06F17/50GK103207929SQ20131000902
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者木下隆 申請(qǐng)人:索尼公司