CN114927410B - 半导体器件的加工控制方法、装置及高能粒子束光刻设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种半导体器件的加工控制方法、装置及高能粒子束光刻设备，该方法将若干层集成电路子版图分别转化为灰度图片/数字文件，根据高能粒子束加工参数与灰度值/目标参数值之间的对应关系，获取灰度图片/数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数，在目标基材上每制作完一层材料层之后，再在该层材料层上设置一层硬掩模，根据高能粒子束加工参数，控制光刻设备发射高能粒子束穿过硬掩模作用于该层材料层上，雕刻灰度图片/数字文件对应的图案至该层材料层，之后去除该层材料层上的硬掩模，依次制作下一层材料层，重复执行上述步骤，直至去掉最后一层材料层上的硬掩模，得到目标半导体器件，从而提高了半导体器件加工精度。
Description
技术领域
本申请实施例涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种半导体器件的加工控制方法、装置及高能粒子束光刻设备。
背景技术
在传统的半导体加工技术领域中，往往都是基于集成电路掩膜版与光刻技术的结合，实现将集成电路版图转移至硅基材上，进而完成半导体器件的制造。
但是，随着对半导体器件的尺寸要求越来越高，支撑光刻技术的光源系统(如EUV光刻机)的制造和集成电路掩膜版的制作变得越发艰难，使用集成电路掩膜版也会使半导体器件的制造成本巨大，并且，若对集成电路版图进行修改或微调，则需要再重新制作掩膜版，致使加工效率低下。
本申请中的高能粒子束可以是离子束、电子束、激光束、X射线等，其中实验用到的是高能聚焦离子束。高能粒子束拥有比普通光学系统更小的波长，可以提升版图转移的分辨率，适合于制作更小尺寸的器件。比如DUV光刻机因为波长的限制，只适用于制作特征尺寸大于7nm的器件；对于7nm以下的器件制作，必须要引入EUV。而高能粒子束拥有比EUV更小的波长。
发明内容
本申请实施例提供了一种半导体器件的加工控制方法、装置及高能粒子束光刻设备，可以在不制作集成电路掩膜版完成半导体器件的加工处理，提高加工效率，所述技术方案如下:
第一方面，本申请实施例提供了一种半导体器件的加工控制方法，包括：
获取目标半导体器件对应的集成电路版图；其中，所述集成电路版图包括若干层集成电路子版图，每一层集成电路子版图分别对应所述目标半导体器件一层或者多层材料层的图案；
将若干层所述集成电路子版图分别转化为预设格式的若干层灰度图片/数字文件；
根据预设的高能粒子束加工参数与灰度值/目标参数值之间的对应关系，获取所述灰度图片/数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数；
在目标基材上每制作完一层所述材料层之后，再在该层材料层上设置一层硬掩模，根据相应的所述灰度图片/数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数，控制高能粒子束光刻设备发射高能粒子束穿过所述硬掩模作用于该层材料层上，雕刻所述灰度图片/数字文件对应的图案至该层材料层，之后去除该层材料层上的所述硬掩模，依次制作下一层所述材料层，重复执行上述步骤，直至去掉最后一层所述材料层上的所述硬掩模，得到所述目标半导体器件。
第二方面，本申请实施例提供了一种半导体器件的加工控制装置，包括：
第一获取模块，获取目标半导体器件对应的集成电路版图；其中，所述集成电路版图包括若干层集成电路子版图，每一层集成电路子版图分别对应所述目标半导体器件一层或者多层材料层的图案；
版图转化模块，用于将若干层所述集成电路子版图分别转化为预设格式的若干层灰度图片/数字文件；
第二获取模块，用于根据预设的高能粒子束加工参数与灰度值/目标参数值之间的对应关系，获取所述灰度图片/数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数；
加工控制模块，用于在目标基材上每制作完一层所述材料层之后，再在该层材料层上设置一层硬掩模，根据相应的所述灰度图片/数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数，控制高能粒子束光刻设备发射高能粒子束穿过所述硬掩模作用于该层材料层上，雕刻所述灰度图片/数字文件对应的图案至该层材料层，之后去除该层材料层上的所述硬掩模，依次制作下一层所述材料层，重复执行上述步骤，直至去掉最后一层所述材料层上的所述硬掩模，得到所述目标半导体器件。
第三方面，本申请实施例提供了一种高能粒子束光刻设备，包括：粒子束发生器、粒子束控制器、工作腔室、工作载台、处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述粒子束发生器、所述粒子束控制器、所述工作腔室以及所述工作载台分别与所述处理器建立数据连接，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的半导体器件的加工控制方法的步骤。
本申请实施例中，通过获取目标半导体器件对应的集成电路版图；其中，所述集成电路版图包括若干层集成电路子版图，每一层集成电路子版图分别对应所述目标半导体器件一层或者多层材料层的图案；将若干层所述集成电路子版图分别转化为预设格式的若干层灰度图片/数字文件；根据预设的高能粒子束加工参数与灰度值/目标参数值之间的对应关系，获取所述灰度图片/数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数；在目标基材上每制作完一层所述材料层之后，再在该层材料层上设置一层硬掩模，根据相应的所述灰度图片/数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数，控制高能粒子束光刻设备发射高能粒子束穿过所述硬掩模作用于该层材料层上，雕刻所述灰度图片/数字文件对应的图案至该层材料层，之后去除该层材料层上的所述硬掩模，依次制作下一层所述材料层，重复执行上述步骤，直至去掉最后一层所述材料层上的所述硬掩模，得到所述目标半导体器件。这种半导体器件的加工控制方法不仅不需要制作多张掩膜版，降低加工成本，还能够灵活地修改集成电路版图，提高加工效率，并且，由于高能粒子束光刻设备在雕刻每一层材料层前，均在材料层上设置了一层硬掩模，雕刻后再去除掉硬掩模，从而能够有效缩窄高能粒子束线宽，提高半导体器件的加工精度。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本申请的技术方案。
附图说明
图1为本申请一个实施例提供的半导体器件的加工控制方法的流程示意图；
图2为本申请一个实施例提供的缩窄高能粒子束线宽的原理示意图；
图3为本申请一个实施例提供的半导体器件的加工控制方法中S104的流程示意图；
图4为本申请另一个实施例提供的半导体器件的加工控制方法中S104的流程示意图；
图5为本申请另一个实施例提供的半导体器件的加工控制方法的流程示意图；
图6为本申请一个实施例提供的四个MOS管并联集成电路版图对应的灰度图片的示意图；
图7为本申请另一个实施例提供的半导体器件的加工控制方法中S207的流程示意图；
图8为本申请一个实施例提供的半导体器件的加工控制装置的结构示意图；
图9为本申请一个实施例提供的高能粒子束光刻设备的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”/“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
请参阅图1，为本申请一个实施例提供的半导体器件的加工控制方法的流程示意图，所述方法包括如下步骤：
S101：获取目标半导体器件对应的集成电路版图；其中，所述集成电路版图包括若干层集成电路子版图，每一层集成电路子版图分别对应所述目标半导体器件一层或者多层材料层的图案。
在一个可选的实施例中，所述半导体器件的加工控制方法的执行主体可以为高能粒子束光刻设备，也可以为高能粒子束光刻设备中的组成部件，例如其内部的处理器或微处理器等；在另一个可选的实施例中，所述半导体器件的加工控制方法的执行主体可以为与高能粒子束光刻设备建立数据连接的外部设备，也可以为外部设备中的组成部件。
在本申请实施例中，所述半导体器件的加工控制方法的执行主体为高能粒子束光刻设备。
具体地，高能粒子束光刻设备获取目标半导体器件对应的集成电路版图。
其中，所述目标半导体器件可以为任意类型的半导体器件，对于其具体类型在此不进行限定。
所述集成电路版图是指将电路设计电路图或电路描述语言映射到物理描述层面，集成电路版图中包括集成电路的器件类型、器件尺寸、器件之间的相对位置以及各个器件之间的连接关系等相关物理信息。
所述集成电路版图中包括若干层集成电路子版图，每一层集成电路子版图分别对应目标半导体器件一层或者多层材料层的图案。
在本申请实施例中，所述材料层包括但不仅限于有源层、绝缘层、多晶硅栅极层和金属层等。
S102：将若干层所述集成电路子版图分别转化为预设格式的若干层灰度图片/数字文件。
高能粒子束光刻设备将若干层所述集成电路子版图分别转化为预设格式的若干层灰度图片/数字文件。
在一个可选的实施例中，针对灰度图片，所述预设格式可以为TIF格式，在其他可选的实施例中，针对灰度图片，所述预设格式可以为高能粒子束光刻设备可识别处理的其他图片格式。
所述灰度图片中像素点的灰度值为0至255，灰度值为0表示像素点亮度较低，人体主观视觉感受其为黑色，灰度值为255表示像素点亮度较高，人体主观视觉感受其为白色。
在一个可选的实施例中，该数字文件可以为灰度图片以外的其他类型的文件，例如：CAD文件、DAT格式文件以及TIFF格式文件等，在此不进行限定。
S103：根据预设的高能粒子束加工参数与灰度值/目标参数值之间的对应关系，获取所述灰度图片/数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数；其中，所述目标参数值为用于体现所述数字文件存储的信息所采用的参数值。
在一个可选的实施例中，所述预设的高能粒子束加工参数与灰度值/目标参数值之间的对应关系可以预先设置并存储在所述高能粒子束光刻设备中。在另一个可选的实施例中，所述预设的高能粒子束加工参数与灰度值/目标参数值之间的对应关系可以预先设置并存储在云端或上位机中，在使用时再下载至所述高能粒子束光刻设备中。
根据半导体器件类型的不同或者材料层的材料差异，相应的高能粒子束加工参数与灰度值/目标参数值之间的对应关系也不同。在所述高能粒子束光刻设备、云端或上位机中，可以根据半导体器件的标识，查找相应的高能粒子束加工参数与灰度值/目标参数值之间的对应关系，也可以根据材料层的材料标识，查找相应的高能粒子束加工参数与灰度值/目标参数值之间的对应关系。
在一个可选的实施例中，第三方半导体器件设计厂家可以将设计的半导体器件标识或材料标识上传至所述云端中，并配置相应的高能粒子束加工参数与灰度值/目标参数值之间的对应关系，从而能够使得高能粒子束光刻设备能够控制高能粒子束光刻设备完成更多类型的半导体器件的加工，满足更多的第三方客户需求。
在本申请实施例中，所述高能粒子束加工参数包括高能粒子束加速电压和/或高能粒子束作用时间，为更精准地对半导体器件进行加工，高能粒子束光刻设备根据预设的高能粒子束加工参数与灰度值/目标参数值之间的对应关系，获取所述灰度图片/数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数，具体如下：
高能粒子束光刻设备根据所述灰度图片/数字文件中像素点的灰度值/目标参数值，获取所述灰度图片/数字文件中各像素点对应的高能粒子束加速电压，当所述灰度图片/数字文件中像素点的灰度值/目标参数值越小时，使所述高能粒子束光刻设备的高能粒子束加速电压越高，当所述灰度图片/数字文件中像素点的灰度值/目标参数值越大时，使所述高能粒子束光刻设备的高能粒子束加速电压越低。高能粒子束加速电压越高，发射出的高能粒子束的动能越高，因而在相同的时间内，能够雕刻掉更多的材料，得到更深的材料沟壑。
或者，高能粒子束光刻设备根据所述灰度图片/数字文件中像素点的灰度值/目标参数值，获取所述灰度图片/数字文件中各像素点对应的高能粒子束作用时间，当所述灰度图片/数字文件中像素点的灰度值/目标参数值越小时，使所述高能粒子束光刻设备的高能粒子束作用时间越长，当所述灰度图片/数字文件中像素点的灰度值/目标参数值越大时，使所述高能粒子束光刻设备的高能粒子束作用时间越短。高能粒子束作用时间越长，在其他控制条件不变的情况下，也能够雕刻掉更多的材料，得到更深的材料沟壑。
或者，高能粒子束光刻设备获取所述灰度图片/数字文件中所有像素点的灰度均值/目标参数均值，当所述灰度均值/目标参数均值越小时，使所述高能粒子束光刻设备的所述高能粒子束加速电压越高，并根据所述灰度图片/数字文件中像素点的灰度值/目标参数值，获取在所述高能粒子束加速电压不变的情况下所述灰度图片/数字文件中各像素点对应的高能粒子束作用时间，当所述灰度图片/数字文件中像素点的灰度值/目标参数值越小时，使所述高能粒子束光刻设备的高能粒子束作用时间越长，当所诉灰度图片/数字文件中像素点的灰度值/目标参数值越大时，使所述高能粒子束光刻设备的高能粒子束作用时间越短。通过高能粒子束加速电压与高能粒子束作用时间的配合，能够加快半导体器件的制作过程，提高制作效率。
S104：在目标基材上每制作完一层所述材料层之后，再在该层材料层上设置一层硬掩模，根据相应的所述灰度图片/数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数，控制高能粒子束光刻设备发射高能粒子束穿过所述硬掩模作用于该层材料层上，雕刻所述灰度图片/数字文件对应的图案至该层材料层，之后去除该层材料层上的所述硬掩模，依次制作下一层所述材料层，重复执行上述步骤，直至去掉最后一层所述材料层上的所述硬掩模，得到所述目标半导体器件。
高能粒子束光刻设备在目标基材上每制作完一层所述材料层之后，再在该层材料层上设置一层硬掩模，根据相应的所述灰度图片/数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数，控制高能粒子束光刻设备发射高能粒子束穿过所述硬掩模作用于该层材料层上，雕刻所述灰度图片/数字文件对应的图案至该层材料层，之后去除该层材料层上的所述硬掩模，依次制作下一层所述材料层，重复地进行硬掩模的设置、下一层所述材料层的雕刻以及硬掩模的去除，直至去掉最后一层所述材料层上的所述硬掩模，得到所述目标半导体器件
由于高能粒子束光刻设备在雕刻每一层所述灰度图片/数字文件对应的图案至相应的材料层之前，均在该层材料层上设置了一层硬掩模，并在雕刻完成后再去除掉该层硬掩模，从而能够有效缩窄高能粒子束线宽，提高半导体器件的加工精度。
具体地，请参阅图2，图2为本申请一个实施例提供的缩窄高能粒子束线宽的原理示意图。高能粒子束光刻设备发射的高能粒子束的顶部形状类似于锥形，因此，当高能粒子束作用于材料层时，在材料层产生的沟壑也为锥形。请参阅图2中左侧的示意图，可以看出在高能粒子束作用于材料层之后，材料表面产生的沟壑宽度为A，也即高能粒子束线宽为A。请参阅图2中右侧的示意图，当在材料层上设置一层硬掩模后，高能粒子束会先作用于硬掩模再作用于材料层，在雕刻完成去除硬掩模之后，材料表面产生的沟壑宽度为B，也即高能粒子束线宽为B，显而易见地，在材料层上设置一层硬掩模，并在雕刻完成后再去除掉该层硬掩模的这种方式，能够有效缩窄高能粒子束线宽。
在一个可选的实施例中，所述硬掩模可以为氮化硅薄膜、氧化硅薄膜、碳薄膜、铂薄膜或钨薄膜，对于其具体材料在此不进行限定。
在一个可选的实施例中，请参阅图3，步骤S104中去除该层材料层上的硬掩模，包括步骤S1041～S1043，具体如下：
S1041：控制所述高能粒子束光刻设备发射高能粒子束作用于所述硬掩模，轰击去除所述硬掩模。
S1042：控制所述高能粒子束光刻设备在所述硬掩模上喷射腐蚀试剂，腐蚀去除所述硬掩模。
S1043：控制所述高能粒子束光刻设备中的化学机械研磨装置，通过所述化学机械研磨装置去除所述硬掩模。
化学机械研磨(Chemical mechanical polishing,CMP)是一种结合机械研磨和化学研磨两种研磨方式的优势，即能够提高研磨精度，损伤低，又能够提高研磨效率。
在本申请实施例中，化学机械研磨装置集成在高能粒子束光刻设备中。
步骤S1041～S1043分别对应的是不同去除硬掩模的方式，可以根据加工的半导体器件或者材料层的材料的差异性合理地选择，在此不进行限定。
在一个可选的实施例中，所述材料层为通过控制高能粒子束光刻设备沉积的材料层，具体地，请参阅图4，所述在目标基材上每制作完一层所述材料层之后，再在该层材料层上设置一层硬掩模之前，步骤S104包括步骤S1044～S1045，具体如下：
S1044：获取所述材料层对应的材料气体和所述材料层在所述目标基材上对应的沉积区域。
所述材料气体可以为一种气体或多种气体，根据材料层的差异性而不同。
在某些实施例中，为了使高能粒子束能够在材料层上雕刻出更好地图形效果，每一层材料层中包括多种材料，例如，在单晶硅的表面先镀上一层氧化硅，再在氧化硅的表面镀一层钽，那么相应的在制备这样的材料层时也需要多种材料气体。
S1045：控制所述高能粒子束光刻设备在所述沉积区域喷射所述材料气体，使所述材料气体分解后沉积在所述沉积区域，完成所述材料层的制作。
由于高能粒子束能分解金属蒸汽或气相绝缘材料等，因而通过所述高能粒子束光刻设备中的气体喷射装置在所述沉积区域喷射所述材料气体，同时发射高能粒子束分解材料气体，使分解后的材料气体沉积在沉积区域，完成材料层的制作。
上述方式通过控制一台高能粒子束光刻设备，就能完成材料层的铺设和图形的雕刻，实现半导体器件的加工，不仅能够减低成本，而且自动化程度更高。
在一个可选的实施例中，在目标基材上每制作完一层所述材料层后，高能粒子束光刻设备还可以根据预设的优化厚度范围和/或预设的优化平整度范围，控制所述高能粒子束对所述材料层进行处理，使所述材料层的当前厚度和/或当前平整度分别在所述预设的优化厚度范围和预设的优化平整度范围之内，从而进一步提高后续的雕刻效果，优化半导体器件的加工。
可选的，所述预设的优化厚度范围为1nm至500nm，所述预设的优化平整度范围为0.5nm～5nm。
在另一个可选的实施例中，由于不同器件的性质和用途的不同，因而对于雕刻的加工精度要求不同，在控制高能粒子束光刻设备发射高能粒子束穿过所述硬掩模作用于该层材料层上之前，高能粒子束光刻设备可以根据预设的雕刻尺寸阈值，控制电磁透镜进行所述高能粒子束微缩，使所述高能粒子束雕刻像素点尺寸小于所述雕刻尺寸阈值。
本申请实施例中，通过获取目标半导体器件对应的集成电路版图；其中，所述集成电路版图包括若干层集成电路子版图，每一层集成电路子版图分别对应所述目标半导体器件一层或者多层材料层的图案；将若干层所述集成电路子版图分别转化为预设格式的若干层灰度图片/数字文件；根据预设的高能粒子束加工参数与灰度值/目标参数值之间的对应关系，获取所述灰度图片/数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数；在目标基材上每制作完一层所述材料层之后，再在该层材料层上设置一层硬掩模，根据相应的所述灰度图片/数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数，控制高能粒子束光刻设备发射高能粒子束穿过所述硬掩模作用于该层材料层上，雕刻所述灰度图片/数字文件对应的图案至该层材料层，之后去除该层材料层上的所述硬掩模，依次制作下一层所述材料层，重复执行上述步骤，直至去掉最后一层所述材料层上的所述硬掩模，得到所述目标半导体器件。这种半导体器件的加工控制方法不仅不需要制作多张掩膜版，降低加工成本，还能够灵活地修改集成电路版图，提高加工效率，并且，由于高能粒子束光刻设备在雕刻每一层材料层前，均在材料层上设置了一层硬掩模，雕刻后再去除掉硬掩模，从而能够有效缩窄高能粒子束线宽，提高半导体器件的加工精度。
为提高半导体器件的加工效率，请参阅图5，其为本申请另一个实施例提供的半导体器件的加工控制方法的流程示意图，包括步骤S201～S207，其中步骤S201～S202，S206分别与步骤S101～S102，S103相同，具体如下：
S201：获取目标半导体器件对应的集成电路版图；其中，所述集成电路版图包括若干层集成电路子版图，每一层集成电路子版图分别对应所述目标半导体器件一层或者多层材料层的图案。
S202：将若干层所述集成电路子版图分别转化为预设格式的若干层灰度图片/数字文件。
S203：获取每层所述集成电路子版图对应的灰度图片/数字文件中的目标像素点以及所述目标像素点在所述灰度图片/数字文件中的坐标；其中，所述目标像素点为灰度值/目标参数值低于预设阈值的像素点。
在集成电路子版图对应的灰度图片/数字文件中可能存在某些目标像素点的灰度值/目标参数值低于预设阈值，从而表明对应的材料层中目标像素点的坐标处需要被高能粒子束穿透。
所述预设阈值与预设的高能粒子束加工参数与灰度值/目标参数值之间的对应关系相关，可以根据实际情况进行设定，在此不进行限定。
若第i至j层所述集成电路子版图对应的灰度图片/数字文件中均存在坐标相同的目标像素点，那么这些目标像素点就是待调整像素点，通过调整待调整像素点的灰度值/目标参数值，从而使得在雕刻对应的材料层时，不在待调整像素点的坐标处进行雕刻。
其中，所述集成电路子版图共有n层，1≤i<j≤n。
请参阅图6，其为本申请一个实施例提供四个MOS管并联集成电路版图对应的灰度图片的示意图。图6中集成电路版图包括有源层、多晶硅栅极层、金属层和在有源层、多晶硅栅极层上的绝缘层(图未示出)，在金属层、绝缘层以及多晶硅栅极层中就存在灰度值低于预设阈值的目标像素点。
S204：当第i至j层所述灰度图片/数字文件中均存在坐标相同的目标像素点时，得到第i至j层所述灰度图片/数字文件中的待调整像素点。
S205：将第i至j层所述灰度图片/数字文件中所述待调整像素点的灰度值/目标参数值设置为最高值，或者，获取最低的高能粒子束加工参数对应的第一灰度值/第一目标参数值，将第i至j层所述灰度图片/数字文件中所述待调整像素点的灰度值/目标参数值设置为所述第一灰度值/第一目标参数值。
在一个可选的实施例中，将第i至j层所述集成电路子版图对应的灰度图片/数字文件中所述待调整像素点的灰度值/目标参数值设置为最高值，从而使得在雕刻所述第i至j层所述集成电路子版图对应的图案时，不会雕刻到所述待调整像素点组成的图案。
在另一个可选的实施例中，高能粒子束光刻设备先获取最低的高能粒子束加工参数对应的第一灰度值/第一目标参数值。
高能粒子束加工参数包括高能粒子束加速电压和/或高能粒子束作用时间，在本申请实施例中，高能粒子束加速电压为0或高能粒子束作用时间为0时对应的灰度值/目标参数值为第一灰度值/第一目标参数值。
由于高能粒子束加工参数与灰度值/目标参数值之间对应关系的不同，第一灰度值/第一目标参数值也会不同，对于其具体数值在此不进行限定。
之后，高能粒子束光刻设备将所述第i至j层所述集成电路子版图对应的灰度图片/数字文件中，所述待调整像素点的灰度值/目标参数值均设置为所述第一灰度值/第一目标参数值，从而也能够使得在雕刻所述第i至j层所述灰度图片/数字文件对应的图案时，不会雕刻到所述待调整像素点组成的图案。
S206：根据预设的高能粒子束加工参数与灰度值/目标参数值之间的对应关系，获取所述灰度图片/数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数。
S207：在目标基材上每制作完一层所述材料层之后，再在该层材料层上设置一层硬掩模，根据相应的所述灰度图片/数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数，控制高能粒子束光刻设备发射高能粒子束穿过所述硬掩模作用于该层材料层上，雕刻所述灰度图片/数字文件对应的图案至该层材料层，之后去除该层材料层上的所述硬掩模，依次制作下一层所述材料层，重复执行上述步骤，直至去掉最后一层所述材料层上的所述硬掩模，得到所述目标半导体器件。
步骤S207与步骤S104的执行方式是相同的，都是每制作一层材料层，再设置一层硬掩模，之后在该材料层上完成集成电路子版图对应的图案的雕刻，再去除掉该层硬掩模，最终得到目标半导体器件。
但是，由于在本实施例中，在雕刻第i至j层材料层时，均没有雕刻待调整像素点组成的图案，因此本步骤与步骤S104存在区别，请参阅图7，步骤S207包括步骤S2071～S2072，具体区别过程如下：
S2071：在所述目标基材上依次制作第i至j层材料层，并在每制作完一层所述材料层之后，再在该层材料层上设置一层所述硬掩模，分别根据第i至j层所述灰度图片/数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数，控制所述高能粒子束光刻设备发射高能粒子束作用于第i至j层所述材料层上，雕刻第i至j层所述灰度图片/数字文件中除所述待调整像素点组成的图案以外的所有图案至相应的第i至j层所述材料层，并在雕刻完每一层所述材料层之后，去除该层材料层上的所述硬掩模。
高能粒子束光刻设备每铺设一层材料层(第i至j层)后，在该层材料层上再铺设一层硬掩模，之后，根据该层集成电路子版图对应的灰度图片/数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数，控制所述高能粒子束光刻设备发射高能粒子束作用于该层材料层上，雕刻该层集成电路子版图对应的灰度图片/数字文件除所述待调整像素点组成的图案以外的所有图案至该层材料层，再去除掉该层材料层上的硬掩模。
对于第i至j层材料层以外的层次的雕刻，与步骤S104中的雕刻无差异，不再赘述。
S2072：去除第j层所述材料层上的所述硬掩模之后，根据所述待调整像素点的坐标，控制所述高能粒子束光刻设备发射高能粒子束作用于第j层材料层中所述待调整像素点的坐标处，在所述待调整像素点的坐标处穿透第i至j层材料层。
高能粒子束光刻设备在去除第j层所述材料层上的所述硬掩模之后，再根据所述待调整像素点的坐标，控制所述高能粒子束光刻设备发射高能粒子束作用于第j层材料层中所述待调整像素点的坐标处，在所述待调整像素点的坐标处穿透第i至j层材料层。
其中，所述穿透每层材料层的高能粒子束加工参数可以根据实验获取并预存储在高能粒子束光刻设备中，根据材料层的标识能够查找到对应的高能粒子束加工参数，从而获取到穿透第i至j层的高能粒子束加工参数。
本实施例中，通过获取每层集成电路子版图对应的灰度图片/数字文件中的目标像素点以及目标像素点的坐标，从而获取到第i至j层所述集成电路子版图对应的灰度图片/数字文件中均存在的坐标相同的目标像素点，也即待调整像素点，再通过重新设置待调整像素点的灰度值/目标参数值，从而使得在雕刻所述第i至j层所述集成电路子版图对应的图案分别至第i至j层材料层时，不会雕刻到待调整像素点组成的图案，最后在雕刻完第j层材料层并去除掉硬掩模后，统一根据待调整像素点的坐标，控制所述高能粒子束光刻设备发射高能粒子束作用于第j层材料层中所述待调整像素点的坐标处，在所述待调整像素点的坐标处穿透第i至j层材料层，实现合并雕刻，有效地提高了半导体器件的加工效率。
请参阅图8，图8为本申请一个实施例提供的半导体器件的加工控制装置的结构示意图。该装置可以通过软件、硬件或两者的结合实现成为高能粒子束光刻设备的全部或一部分。该装置8包括第一获取模块81、版图转化模块82、第二获取模块83和加工控制模块84：
第一获取模块81，用于获取目标半导体器件对应的集成电路版图；其中，所述集成电路版图包括若干层集成电路子版图，每一层集成电路子版图分别对应所述目标半导体器件一层或者多层材料层的图案；
版图转化模块82，用于将若干层所述集成电路子版图分别转化为预设格式的若干层灰度图片/数字文件；
第二获取模块83，用于根据预设的高能粒子束加工参数与灰度值/目标参数值之间的对应关系，获取所述灰度图片/数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数；
加工控制模块84，用于在目标基材上每制作完一层所述材料层之后，再在该层材料层上设置一层硬掩模，根据相应的所述灰度图片/数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数，控制高能粒子束光刻设备发射高能粒子束穿过所述硬掩模作用于该层材料层上，雕刻所述灰度图片/数字文件对应的图案至该层材料层，之后去除该层材料层上的所述硬掩模，依次制作下一层所述材料层，重复执行上述步骤，直至去掉最后一层所述材料层上的所述硬掩模，得到所述目标半导体器件。
需要说明的是，上述实施例提供的半导体器件的加工控制装置在执行半导体器件的加工控制方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分为不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的半导体器件的加工控制装置与半导体器件的加工控制方法属于同一构思，其体现实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
请参见图9，其为本申请一个实施例提供的高能粒子束光刻设备的结构示意图。如图9示，所述高能粒子束光刻设备9可以包括：粒子束发生器90、粒子束控制器91、工作腔室92、工作载台93、处理器94、存储器95以及存储在所述存储器95中并可在所述处理器94上运行的计算机程序96，例如：半导体器件的加工控制程序；所述粒子束发生器90、所述粒子束控制器91、所述工作腔室92以及所述工作载台93分别与所述处理器94建立数据连接；所述处理器94执行所述计算机程序96时实现上述各方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至S104。
其中，所述处理器94可以包括一个或多个处理核心。处理器94利用各种接口和线路连接所述高能粒子束光刻设备9内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器95内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储器95内的数据，执行高能粒子束光刻设备9的各种功能和处理数据，可选的，处理器94可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programble Logic Array，PLA)中的至少一个硬件形式来实现。处理器94可集成中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责触摸显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器94中，单独通过一块芯片进行实现。
其中，存储器95可以包括随机存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory)。可选的，该存储器95包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。存储器95可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器95可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令(比如触控指令等)、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及到的数据等。存储器95可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器94的存储装置。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。
Claims (10)
1.一种半导体器件的加工控制方法，其特征在于，包括步骤：
获取目标半导体器件对应的集成电路版图；其中，所述集成电路版图包括若干层集成电路子版图，每一层集成电路子版图分别对应所述目标半导体器件一层或者多层材料层的图案；
将若干层所述集成电路子版图分别转化为预设格式的若干层灰度图片或数字文件；其中，所述数字文件为灰度图片以外的其他类型的文件；
根据预设的高能粒子束加工参数与灰度值或目标参数值之间的对应关系，获取所述灰度图片或数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数；其中，所述目标参数值为用于体现所述数字文件存储的信息所采用的参数值；
在目标基材上每制作完一层所述材料层之后，再在该层材料层上设置一层硬掩模，根据相应的所述灰度图片或数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数，控制高能粒子束光刻设备发射高能粒子束穿过所述硬掩模作用于该层材料层上，雕刻所述灰度图片或数字文件对应的图案至该层材料层，之后去除该层材料层上的所述硬掩模，依次制作下一层所述材料层，重复执行上述步骤，直至去掉最后一层所述材料层上的所述硬掩模，得到所述目标半导体器件；其中，所述硬掩模为薄膜。
2.根据权利要求1所述的半导体器件的加工控制方法，其特征在于，所述去除该层材料层上的硬掩模，包括步骤：
控制所述高能粒子束光刻设备发射高能粒子束作用于所述硬掩模，轰击去除所述硬掩模；
或者，
控制所述高能粒子束光刻设备在所述硬掩模上喷射腐蚀试剂，腐蚀去除所述硬掩模；
或者，
控制所述高能粒子束光刻设备中的化学机械研磨装置，通过所述化学机械研磨装置去除所述硬掩模。
3.根据权利要求1或2所述的半导体器件的加工控制方法，其特征在于：所述硬掩模为氮化硅薄膜、氧化硅薄膜、碳薄膜、铂薄膜或钨薄膜。
4.根据权利要求1所述的半导体器件的加工控制方法，其特征在于，
所述高能粒子束加工参数包括高能粒子束加速电压和/或高能粒子束作用时间，
根据预设的高能粒子束加工参数与灰度值或目标参数值之间的对应关系，获取所述灰度图片或数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数，包括步骤：
根据所述灰度图片或数字文件中像素点的灰度值或目标参数值，获取所述灰度图片或数字文件中各像素点对应的高能粒子束加速电压，当所述灰度图片或数字文件中像素点的灰度值或目标参数值越小时，使所述高能粒子束光刻设备的高能粒子束加速电压越高，当所述灰度图片或数字文件中像素点的灰度值或目标参数值越大时，使所述高能粒子束光刻设备的高能粒子束加速电压越低；
或，
根据所述灰度图片或数字文件中像素点的灰度值或目标参数值，获取所述灰度图片或数字文件中各像素点对应的高能粒子束作用时间，当所述灰度图片或数字文件中像素点的灰度值或目标参数值越小时，使所述高能粒子束光刻设备的高能粒子束作用时间越长，当所述灰度图片或数字文件中像素点的灰度值或目标参数值越大时，使所述高能粒子束光刻设备的高能粒子束作用时间越短；
或，
获取所述灰度图片或数字文件中所有像素点的灰度均值或目标参数均值，当所述灰度均值或目标参数均值越小时，使所述高能粒子束光刻设备的所述高能粒子束加速电压越高，并根据所述灰度图片或数字文件中像素点的灰度值或目标参数值，获取在所述高能粒子束加速电压不变的情况下所述灰度图片或数字文件中各像素点对应的高能粒子束作用时间，当所述灰度图片或数字文件中像素点的灰度值或目标参数值越小时，使所述高能粒子束光刻设备的高能粒子束作用时间越长，当所诉灰度图片或数字文件中像素点的灰度值或目标参数值越大时，使所述高能粒子束光刻设备的高能粒子束作用时间越短。
5.根据权利要求1所述的半导体器件的加工控制方法，其特征在于，所述将若干层所述集成电路子版图分别转化为预设格式的若干层灰度图片或数字文件之后，包括步骤：
获取每层所述集成电路子版图对应的灰度图片或数字文件中的目标像素点以及所述目标像素点在所述灰度图片或数字文件中的坐标；其中，所述目标像素点为灰度值或目标参数值低于预设阈值的像素点；
当第i至j层所述灰度图片或数字文件中均存在坐标相同的目标像素点时，得到第i至j层所述灰度图片或数字文件中的待调整像素点；其中，所述待调整像素点为第i至j层所述灰度图片或数字文件中均存在的坐标相同的目标像素点；
将第i至j层所述灰度图片或数字文件中所述待调整像素点的灰度值或目标参数值设置为最高值，或者，获取最低的高能粒子束加工参数对应的第一灰度值或第一目标参数值，将第i至j层所述灰度图片或数字文件中所述待调整像素点的灰度值或目标参数值设置为所述第一灰度值或第一目标参数值。
6.根据权利要求5所述的半导体器件的加工控制方法，其特征在于，所述在目标基材上每制作完一层所述材料层之后，再在该层材料层上设置一层硬掩模，根据相应的所述灰度图片或数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数，控制高能粒子束光刻设备发射高能粒子束穿过所述硬掩模作用于该层材料层上，雕刻所述灰度图片或数字文件对应的图案至该层材料层，之后去除该层材料层上的所述硬掩模，依次制作下一层所述材料层，重复执行上述步骤，直至去掉最后一层所述材料层上的所述硬掩模，得到所述目标半导体器件，包括步骤：
在所述目标基材上依次制作第i至j层材料层，并在每制作完一层所述材料层之后，再在该层材料层上设置一层所述硬掩模，分别根据第i至j层所述灰度图片或数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数，控制所述高能粒子束光刻设备发射高能粒子束作用于第i至j层所述材料层上，雕刻第i至j层所述灰度图片或数字文件中除所述待调整像素点组成的图案以外的所有图案至相应的第i至j层所述材料层，并在雕刻完每一层所述材料层之后，去除该层材料层上的所述硬掩模；
去除第j层所述材料层上的所述硬掩模之后，根据所述待调整像素点的坐标，控制所述高能粒子束光刻设备发射高能粒子束作用于第j层材料层中所述待调整像素点的坐标处，在所述待调整像素点的坐标处穿透第i至j层材料层。
7.根据权利要求1所述的半导体器件的加工控制方法，其特征在于，所述在目标基材上每制作完一层所述材料层之后，再在该层材料层上设置一层硬掩模之前，包括步骤：
获取所述材料层对应的材料气体和所述材料层在所述目标基材上对应的沉积区域；
控制所述高能粒子束光刻设备在所述沉积区域喷射所述材料气体，使所述材料气体分解后沉积在所述沉积区域，完成所述材料层的制作。
8.根据权利要求1所述的半导体器件的加工控制方法，其特征在于，所述在目标基材上每制作完一层所述材料层之后，再在该层材料层上设置一层硬掩模之前，包括步骤：
根据预设的优化厚度范围和/或预设的优化平整度范围，控制所述高能粒子束对所述材料层进行处理，使所述材料层的当前厚度和/或当前平整度分别在所述预设的优化厚度范围和预设的优化平整度范围之内。
9.一种半导体器件的加工控制装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，获取目标半导体器件对应的集成电路版图；其中，所述集成电路版图包括若干层集成电路子版图，每一层集成电路子版图分别对应所述目标半导体器件一层或者多层材料层的图案；
版图转化模块，用于将若干层所述集成电路子版图分别转化为预设格式的若干层灰度图片或数字文件；其中，所述数字文件为灰度图片以外的其他类型的文件；
第二获取模块，用于根据预设的高能粒子束加工参数与灰度值或目标参数值之间的对应关系，获取所述灰度图片或数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数；其中，所述目标参数值为用于体现所述数字文件存储的信息所采用的参数值；
加工控制模块，用于在目标基材上每制作完一层所述材料层之后，再在该层材料层上设置一层硬掩模，根据相应的所述灰度图片或数字文件中各像素点对应的高能粒子束加工参数，控制高能粒子束光刻设备发射高能粒子束穿过所述硬掩模作用于该层材料层上，雕刻所述灰度图片或数字文件对应的图案至该层材料层，之后去除该层材料层上的所述硬掩模，依次制作下一层所述材料层，重复执行上述步骤，直至去掉最后一层所述材料层上的所述硬掩模，得到所述目标半导体器件；其中，所述硬掩模为薄膜。
10.一种高能粒子束光刻设备，其特征在于，包括：粒子束发生器、粒子束控制器、工作腔室、工作载台、处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述粒子束发生器、所述粒子束控制器、所述工作腔室以及所述工作载台分别与所述处理器建立数据连接，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述方法的步骤。
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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