CN115989560A - 多尺度物理蚀刻建模及其方法 - Google Patents

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Abstract

披露了用于模拟等离子体蚀刻过程的系统和方法。根据某些实施例，用于模拟等离子体蚀刻过程的方法可以包括：基于多个第一参数，以第一尺度预测等离子体的粒子的第一特性；基于由多个第二参数引起的对所述第一特性的修改，以第二尺度预测所述粒子的第二特性；以及基于所述粒子的所述第一特性和所述第二特性来模拟特征的蚀刻特性。多尺度物理蚀刻模型或多尺度数据驱动模型可以用于模拟所述等离子体蚀刻过程。

Description

多尺度物理蚀刻建模及其方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年8月29日递交的欧洲申请20193506.1的优先权，并且所述欧洲申请的全部内容通过引用而被合并入本文中。
技术领域
本文中所提供的实施例披露了对半导体制造过程进行建模和模拟的方法，并且更具体地，披露了用于多尺度物理蚀刻建模和模拟以减轻量测和半导体处理技术中的过程不对称性的方法。
背景技术
虽然可以使用湿式化学蚀刻技术制造前几代集成电路，但在不使用等离子体过程以获得必要图案转印保真度的情况下，无法进行现今和未来的复杂芯片设计。等离子体设备和等离子体处理在诸如3D-FLASH、或1-兆位动态随机存取存储器(DRAM)之类的三维器件的制造中起至关重要的作用。诸如栅电极或互连通孔之类的特征具有与薄膜厚度相当的宽度，因此，为了以高保真度转印图案，蚀刻必须是各向异性的，即，垂直于表面比平行于表面快得多。
虽然等离子体蚀刻在产生具有高纵横比的图案时是所需的，但其可能造成跨越芯片中的多个层的对准特征的、由蚀刻所引发的不对称性，从而导致蚀刻重叠和对准误差。随着微电子器件持续缩小且过程要求变得更加严格，等离子体建模和模拟作为用于掩模设计、管芯设计和蚀刻选配方案的设计、控制和优化的工具变得越来越具有吸引力。包括物理建模和数据驱动建模的现有建模技术虽然好于实验技术，但却是资源密集型的、耗时的、不可扩展的，并且不考虑多个长度尺度之间的串扰。这些限制导致现有建模技术不足且低效。
发明内容
本公开的一个方面针对用于模拟等离子体蚀刻过程的方法，所述方法包括：基于多个第一参数，以第一尺度预测等离子体的粒子的第一特性；基于由多个第二参数引起的对所述第一特性的修改，以第二尺度预测所述粒子的第二特性；以及基于所述粒子的所述第一特性和所述第二特性来模拟特征的蚀刻特性。
所述方法还可以包括：基于所述多个第一参数，以所述第一尺度预测所述等离子体的鞘层轮廓，其中所述第一尺度包括晶片尺度。预测所述第一特性可以包括确定所预测的鞘层轮廓的梯度，并且其中所述第一特性包括被引向晶片的所述粒子的入射角、轨迹、或能量。所述多个第一参数可以包括被配置成执行所述等离子体蚀刻过程的等离子体反应器的几何形状、用于所述等离子体蚀刻过程的过程条件、或所述晶片上的部位。预测所述第二特性可以包括以所述第二尺度预测对所述粒子的所述入射角、所述轨迹、或所述能量的修改，并且其中所述第二尺度包括管芯尺度。预测所述第二特性还可以包括：存取管芯的布局，所述布局包括图案密度图；和基于所述图案密度图来预测所述粒子的所述第二特性，其中所述粒子可以包括带电粒子或不带电粒子。预测所述等离子体的所述带电粒子的所述第二特性还可以包括：基于所述图案密度图，识别所述管芯的具有第一图案密度的第一区和所述管芯的具有不同于所述第一图案密度的第二图案密度的第二区；和预测所识别的所述第一区与所述第二区之间的电势梯度；以及基于所述电势梯度来预测所述带电粒子的所述第二特性。在一些实施例中，预测所述等离子体的所述不带电粒子的所述第二特性可以包括：预测所识别的所述第一区与所述第二区之间的蚀刻剂的浓度梯度；基于所述浓度梯度来预测所述蚀刻剂的扩散通量；以及基于所述扩散通量来预测所述不带电粒子的所述第二特性。所述方法还可以包括：基于所述管芯的图案密度梯度和高斯核，以所述第二尺度预测所述粒子的经修改的轨迹，其中所述高斯核是包括范围从5nm至50μm的长度尺度的多长度尺度核。所述多个第二参数可以包括所述管芯的所述布局、所述图案密度、或图案密度变化。模拟所述蚀刻特性可以包括基于所述管芯的所述图案密度图来模拟所述特征的蚀刻速率、蚀刻轮廓、或蚀刻不对称性。在一些实施例中，图案密度被表征或表示为图案周边密度。
本公开的另一方面针对用于产生特征的所模拟的图像的方法。所述方法可以包括：采集所述特征的第一图像；基于来自所述图像的图案或图案-周边信息来识别所述特征；以及预测所述特征的待使用等离子体蚀刻过程被蚀刻的蚀刻轮廓。预测所述特征的所述蚀刻轮廓可以包括：基于多个第一参数，以第一尺度预测等离子体的粒子的第一特性；和基于由多个第二参数引起的对所述第一特性的修改，以第二尺度预测所述粒子的第二特性。所述方法还可以包括产生包括所述特征的所预测的蚀刻轮廓的第二图像。
本公开的另一方面针对等离子体蚀刻模拟系统，包括：存储器，所述存储器储存指令集；和处理器，所述处理器被配置成执行所述指令集以使所述等离子体蚀刻模拟系统：基于多个第一参数，以第一尺度预测等离子体的粒子的第一特性；基于由多个第二参数引起的对所述第一特性的修改，以第二尺度预测所述粒子的第二特性；以及基于所述粒子的所述第一特性和所述第二特性来模拟特征的蚀刻特性。
所述处理器可以被配置成执行所述指令集以进一步使所述等离子体蚀刻模拟系统：基于所述多个第一参数，以所述第一尺度预测所述等离子体的鞘层轮廓；确定所预测的鞘层轮廓的梯度；以及基于所预测的鞘层轮廓的所述梯度来确定被引向晶片的所述粒子的入射角、轨迹、或能量。在一些实施例中，所述处理器可以被配置成执行所述指令集以进一步使所述等离子体蚀刻模拟系统：存取管芯的布局，所述布局包括图案密度图，例如图案-周边密度图；和基于所述图案密度图来预测所述粒子的所述第二特性，其中所述粒子可以包括带电粒子或不带电粒子。在一些实施例中，所述处理器可以被配置成执行所述指令集以进一步使所述等离子体蚀刻模拟系统：基于所述图案密度图，识别所述管芯的具有第一图案密度的第一区和所述管芯的具有不同于所述第一图案密度的第二图案密度的第二区；基于所识别的所述第一区和所述第二区来预测电势梯度；以及基于所述电势梯度来预测所述带电粒子的所述第二特性。在一些实施例中，所述处理器可以被配置成执行所述指令集以进一步使所述等离子体蚀刻模拟系统：预测所识别的所述第一区与所述第二区之间的蚀刻剂的浓度梯度；基于所述浓度梯度来预测所述蚀刻剂的扩散通量；以及基于所述扩散通量来预测所述不带电粒子的所述第二特性。
本公开的另一方面针对储存指令集的非暂时性计算机可读介质，所述指令集能够由设备的一个或更多个处理器执行以使所述设备执行模拟等离子体蚀刻过程的方法。所述方法可以包括基于多个第一参数，以第一尺度预测等离子体的粒子的第一特性；基于由多个第二参数引起的对所述第一特性的修改，以第二尺度预测所述粒子的第二特性；以及基于所述粒子的所述第一特性和所述第二特性来模拟特征的蚀刻特性。
本公开的另一方面针对储存指令集的非暂时性计算机可读介质，所述指令集能够由设备的一个或更多个处理器执行以使所述设备执行模拟等离子体蚀刻过程的方法。所述方法可以包括：采集所述特征的第一图像；基于来自所述图像的图案-周边信息来识别所述特征；以及预测所述特征的待使用等离子体蚀刻过程被蚀刻的蚀刻轮廓。预测所述特征的所述蚀刻轮廓可以包括：基于多个第一参数，以第一尺度预测等离子体的粒子的第一特性；和基于由多个第二参数引起的对所述第一特性的修改，以第二尺度预测所述粒子的第二特性。所述方法还可以包括产生包括所述特征的所预测的蚀刻轮廓的第二图像。
本公开的另一方面涉及模拟等离子体蚀刻过程的方法。所述方法可以包括：以第一尺度预测被配置成执行所述等离子体蚀刻过程的多个腔室中的腔室的第一特性；以第二尺度预测所述多个腔室中的所述腔室的第二特性，其中所述第一尺度包括所述第二尺度；以及基于所述腔室的所述第一特性和所述第二特性来模拟特征的蚀刻特性。
本公开的另一方面针对等离子体蚀刻模拟系统。所述系统可以包括：存储器，所述存储器储存指令集；和处理器，所述处理器被配置成执行所述指令集以使所述等离子体蚀刻模拟系统：以第一尺度预测被配置成执行所述等离子体蚀刻过程的多个腔室中的腔室的第一特性；以第二尺度预测所述多个腔室中的所述腔室的第二特性，其中所述第一尺度包括所述第二尺度；以及基于所述腔室的所述第一特性和所述第二特性来模拟特征的蚀刻特性。
本公开的实施例的其它优点将根据结合随附附图进行的以下描述变得显而易见，在所述附图中借助于图示和示例阐述了本发明的某些实施例。
附图说明
图1是图示符合本公开的实施例的、示例性等离子体过程模拟系统的示意图。
图2是图示符合本公开的实施例的、被配置成用于执行等离子体过程的示例性设备的示意图。
图3图示符合本公开的实施例的、多尺度等离子体蚀刻模型的流程图。
图4A和图4B分别图示符合本公开的实施例的、被配置成暴露于等离子体的晶片的俯视图和横截面视图。
图5图示符合本公开的实施例的、位于与晶片的中心相距一径向距离r处的管芯的示意图。
图6图示符合本公开的实施例的、在管芯的密集区与孤立区之间的接合处的离子轨迹的偏差。
图7A图示符合本公开的实施例的、管芯的密集区和孤立区的示意图。
图7B和图7C图示符合本公开的实施例的、管芯的密集区和孤立区上的所模拟的差分表面充电效应的曲线图。
图8A图示符合本公开的实施例的、管芯的包括高图案-周边密度区、低图案-周边密度区、和接合区在内的区的示意图。
图8B图示符合本公开的实施例的、管芯的高图案-周边密度区上的所模拟的离子角分布的曲线图。
图9图示符合本公开的实施例的、包括用于模拟等离子体蚀刻过程的数据驱动模型的等离子体模拟系统。
图10图示符合本公开的实施例的、用于模拟等离子体蚀刻过程的示例性模拟方法的过程流程图。
图11图示符合本公开的实施例的、用于模拟等离子体蚀刻过程的示例性模拟方法的过程流程图。
图12图示符合本公开的实施例的、示例性多尺度物理等离子体蚀刻模型。
具体实施方式
现在将详细参考示例性实施例，在随附附图中图示所述示例性实施例的示例。以下描述参考随附附图，其中除非另外表示，否则不同附图中的相同编号表示相同或类似的元件。示例性实施例的以下描述中所阐述的实施方式不表示所有实施方式。而是，它们仅仅是符合关于所附权利要求中所叙述的所披露实施例的各方面的设备和方法的示例。例如，虽然一些实施例是在利用电子束的情境中来描述的，但本公开不限于此。可以用相似方式应用其它类型的带电粒子束。此外，可以使用其它成像系统，诸如光学成像、光检测、x射线检测，等等。
电子器件由形成在被称为衬底的硅件上的电路构成。许多电路可以一起形成在同一硅件上且被称为集成电路或IC。这些电路的大小已显著地减小，使得电路中的许多电路可以被装配即安装在衬底上。例如，智能手机中的IC芯片可以与拇指甲一样小且仍可以包括超过20亿个晶体管，每个晶体管的大小不到人类毛发的大小的1/1000。
制造这些非常小的IC是常常涉及数百个单独的步骤的复杂、耗时且昂贵的过程。甚至一个步骤中的错误或误差也可能导致成品IC中的缺陷，由此使得成品IC是无用的。因而，制造过程的一个目标是避免这样的缺陷以使在所述过程中所制造的功能性IC的数目最大化，即改善所述过程的总体产率。
低压、冷、弱离子化辉光放电等离子体被广泛地用于半导体材料的处理中。等离子体可以用于蚀刻和沉积半导体和介电材料的薄膜。等离子体蚀刻过程的目标是了实现高蚀刻速率、均匀性、选择性、各向异性、和无辐射损伤。可能需要高蚀刻速率以增加过程吞吐量，然而，蚀刻速率必须与均匀性、选择性以及各向异性保持均衡。存在可能影响等离子体特性、且继而影响所述过程输出的多个外部受控变量(过程输入)。对于给定蚀刻腔室配置，诸如等离子体功率、压力、频率等的蚀刻条件可以被调整以影响蚀刻速率、蚀刻均匀性、蚀刻选择性，等等。虽然等离子体过程开发已在很大程度上基于实验工序，但随着器件不断变得越来越复杂，基于建模和模拟的等离子体过程的计算机辅助设计已变得更有吸引力。
现有物理蚀刻模型可以能够预测等离子体特性和蚀刻轮廓，但被限于器件特征尺度且缺乏可扩展性。由于计算限制，将器件特征尺度模拟外插即外推至晶片尺度模拟可能极其低效且不准确。包括卷积编码器-解码器网络、神经网络、深度学习算法等的现有数据驱动模型可能需要针对每个过程、晶片上的多个部位、以及掩模版设计的密集训练。此外，现有物理蚀刻模型和数据驱动模型两者都不考虑范围介于特征尺度至晶片尺度、跨越器件尺寸的6至8个数量级的长度尺度之间的串扰。
本公开的一些实施例针对使用多尺度等离子体蚀刻模型来模拟等离子体蚀刻过程的方法。所述方法包括：使用晶片尺度模型，基于等离子体蚀刻腔室几何形状或晶片上的部位处的等离子体蚀刻过程条件，以晶片尺度预测蚀刻剂离子物质的所述特性。所述方法还可以包括：使用管芯尺度模型，基于与所述管芯的图案密度卷积的高斯核的多尺度梯度，以管芯尺度预测蚀刻剂离子物质的特性的修改。在一些实施例中，图案密度由所述管芯的图案-周边密度表示或表征。从晶片尺度模型和管芯尺度模型所获得的信息用作至物理或数据驱动的特征尺度蚀刻模型的输入，以模拟所述管芯上的特征的所述蚀刻轮廓。所述方法提供多尺度物理或数据驱动的蚀刻模型以模拟蚀刻轮廓，其适用于减轻蚀刻引发的不对称性和蚀刻引发的重叠误差。
出于清楚起见，附图中的部件的相对尺寸可以被夸大。在附图的以下描述内，相同或类似附图标记是指相同或类似部件或实体，并且仅描述关于单独的实施例的差异。如本文中所使用的，除非另外具体陈述，否则术语“或”涵盖所有可能的组合，除非不可行。例如，如果陈述了部件可以包括A或B，则除非另外具体陈述或不可行，否则所述部件可以包括A、或B、或A和B。作为第二示例，如果陈述了部件可以包括A、B或C，则除非另外具体陈述或不可行，否则所述部件可以包括A、或B、或C、或A和B、或A和C、或B和C、或A和B和C。
现在参考图1，其图示符合本公开的实施例的、示例性等离子体过程模拟系统100。如图1中示出的，等离子体过程模拟系统100可以包括等离子体过程模拟系统，所述等离子体过程模拟系统包括与处理器180直接或间接通信的设备105，和被配置成控制设备105的控制器150。设备105可以无线地、远程地、或经由有线连接以及以其它通信方法与处理器180通信。设备105可以包括等离子体过程腔室110、用于将气体或气体混合物供应至等离子体过程腔室110并且调节所述气体或所述气体混合物的气体供应系统120、真空系统140和电力供应件即电源160。虽然本说明书和附图是针对离子化气体，但应了解，实施例不用于将本公开限于特定带电粒子。
在半导体制造和处理领域中，通常在等离子体腔室或等离子体反应器(诸如等离子体过程腔室110)中进行等离子体辅助材料过程。基于腔室配置和等离子体的激发的方法，等离子体反应器可以用于执行包括但不限于在晶片(例如，半导体晶片或由其它材料制成的晶片)或样本(晶片和样本在下文被统称为“(单个或多个)晶片”)中的蚀刻、沉积、表面处理、或缺陷检测的过程。
电容耦合等离子体(CCP)反应器和高密度等离子体反应器(诸如感应耦合等离子体(ICP)反应器和电子回旋共振(ECR)等离子体反应器已广泛地用于半导体工业中以供进行等离子体增强式化学气相淀积(PECVD)和反应性离子蚀刻(RIE)或等离子体辅助的高纵横比蚀刻即高深宽比蚀刻。常规等离子体反应器(诸如CCP反应器)通常由腔室中的两个平行板电极组成。由于两个电极上的射频(RF)电压，则所述腔室中的放电气体的反应性性质被保持，并且电极上的高电压造成晶片的表面上的离子轰击。所述腔室中的典型压力在从10-3托至10托的范围内。ICP反应器通常由位于等离子体腔室外部的两组RF线圈组成。通过感应磁场将RF功率提供至所述腔室。通常，通过调整至晶片的RF偏置电压，则可以独立地控制离子轰击能量。
气体供应系统120可以被配置成将等离子体过程中所使用的气体供应供给至等离子体过程腔室110并且调节所述气体供应。气体供应系统120可以包括气流控制器、气流监视器、气体混合器、气体歧管、气体管线、以及其它部件，以帮助控制供应至等离子体过程腔室110的气体的流动速率、浓度、比例。气体供应系统120和等离子体过程腔室110可以由控制器150控制，控制器150控制并且调节各种气体和载气至等离子体过程腔室110的引入。载气可以包括可以用于“载运”或输送所需的活性气体的惰性气体或惰性气体的混合物。所述载气可能不与活性气体反应或与等离子体过程的副产物反应。
等离子体过程腔室110可以被连接至真空系统140，所述真空系统移除等离子体过程腔室110中的气体分子以达到低于大气压力的第一压力。真空系统140可以包括多于一个真空泵，诸如但不限于机械泵、扩散泵、涡轮分子泵、离子泵、或其组合，以获得所需的第一压力。在达到所述第一压力之后，所需的气体可以被引入至等离子体过程腔室110中。所需的气体的引入可以使等离子体过程腔室110中的压力升高至所需的第二压力，通常在1毫托至10托的范围内。在达到所述第二压力之后，晶片可以基于气体的化学性质、流动速率、配置、功率分布以及其它因素而被暴露于等离子体过程腔室110中所产生的等离子体。可以由控制器150控制真空系统140以例如通过调整阀位置、阀定时等等来调整腔室压力。
等离子体过程腔室110可以被连接至电力供应件160，所述电力供应件被配置成将电力供应至一个或更多个电极、线圈等等并且调节所述电力。在示例中，电力供应件160可以被配置成将RF电压施加至电极，而同时维持另一电极处于参考电压，以在两个电极之间产生交流电场。可以利用交流电场来激发气体分子，由此在等离子体过程腔室110中产生等离子体。应了解，电力供应件160可以用于酌情即按需将电力供应至设备105的一个或更多个部件。
控制器150可以用电子方式连接至设备105且也可以用电子方式连接至其它部件，包括但不限于处理器180。控制器150可以是被配置成使用处理电路系统执行对于设备105的各种控制以执行各种信号和数据处理功能的计算机。虽然控制器150在图1中被示出为在包括等离子体过程腔室110的结构外部，但应了解，控制器150可以是设备105的一部分。
处理器180可以是配置成与控制器150或设备105通信的计算机。如所示出的，处理器180可以通过控制器150与设备105通信。在控制器150是设备105的一部分的示例中，处理器180可以与设备105直接地通信。处理器180可以包括存储器以储存指令集，所述指令在执行时可以允许等离子体过程腔室110执行所需的功能。在一些实施例中，处理器180可以被配置成通过用户界面从用户接收指令、基于用户输入来执行对过程的模拟和数学建模、预测过程结果，并且产生描绘所预测的过程结果的图像。
现在参考图2，其图示了符合本公开的实施例的、被配置成用于执行等离子体过程的示例性设备200。设备200可以包括等离子体过程腔室210、气体供应系统220、平台定位系统230、真空系统240、控制器250、包括功率产生器260a和260b的电力供应系统、以及压力传感器270。应了解，可以根据需要添加或省略其它相关部件。
虽然本公开提供被配置成用作等离子体蚀刻系统的等离子体过程腔室210的示例，但应注意，本公开的各方面在它们的最宽泛意义上不限于等离子体蚀刻腔室或蚀刻系统。而是，应了解，前述原理也可以应用于其它腔室。例如，等离子体过程腔室210可以被配置成用作沉积腔室以生长半导体或电介质的薄膜，或用作表面处理腔室以剥离残余光致抗蚀剂。
在一些实施例中，等离子体过程腔室210可以被配置成用作等离子体蚀刻腔室或等离子体蚀刻反应器，且因此，也可以在下文中被称为等离子体蚀刻腔室210。在示例性等离子体蚀刻过程中，诸如晶片203之类的晶片可以被放置于等离子体蚀刻腔室210中，使得晶片203可以被暴露于通过引入蚀刻剂气体或蚀刻剂气体混合物而产生的等离子体。等离子体蚀刻腔室210可以包括气体供应系统220，所述气体供应系统可以将一种或更多种气态蚀刻剂输送至等离子体蚀刻腔室210。所述气体供应系统220可以被配置成通过气体控制器228和进料管线229将各种所需的气态蚀刻剂供应至等离子体蚀刻腔室210。在一些实施例中，气体供应系统220也可以被配置成通过控制载气经过气体供应系统220的流量和压力来控制蚀刻剂气体或蚀刻剂气体的混合物至等离子体蚀刻腔室210中的流动速率。在一些实施例中，由等离子体蚀刻腔室210所执行的蚀刻过程可以是RIE或深度反应离子蚀刻(DRIE)过程。
在一些实施例中，气体供应系统220可以包括气体源222、224、和226。在示例性实施例中，气体源222和224可以包括蚀刻剂气体，并且气体源226可以包括载气。虽然图2中仅图示三个气体源222、224和226，但这仅仅是了清楚起见来进行，并且应了解，可以包括任何合适数目的蚀刻剂气体源。例如，在可以利用五个单独的蚀刻剂的实施例中，可以存在五个蚀刻剂气体源，或四个蚀刻剂气体源和一个载气源，或三个蚀刻剂气体源和两个载气源，或根据需要其它配置也可以是可能的。
气体源222、224和226中的每个气体源可以是容器，诸如储气罐或气缸或气体杜瓦瓶，在等离子体蚀刻腔室210本地或远程地放置。在一些实施例中，气体供应系统220可以是独立地制备且输送所需蚀刻剂的设施的部件或一部分。用于所需蚀刻剂的任何合适的源可以用作气体源，并且所有这样的源完全预期被包括在实施例的范围内。载气或稀释气体可以用于帮助将各种所需的蚀刻剂推动或“载运”至等离子体蚀刻腔室210。载气可以包括但不限于氮气(N2)、氦气(He)、氩气(Ar)、氙气(Xe)或其组合，或也可以利用其它合适的载气。
如图2中所图示的，气体供应系统220可以包括气体流动阀223、225和227，所述气体流动阀被配置成分别调节从气体源222、224和226至气体控制器228的蚀刻剂气体的流动速率、流量或流动方向。在一些实施例中，气体控制器228可以被配置成组合各种蚀刻剂和载气以制备具有预定义比例的气体的气体混合物，并且一旦被组合，所述气体混合物可以通过进料管线229被引导朝向等离子体蚀刻腔室210。虽然每个气体源222、224和226被示出为被连接至气体控制器228，但气体源可以被分离地且直接地连接至等离子体蚀刻腔室210。控制器250可以被配置成控制气体供应系统220的一个或更多个功能。例如，控制器250可以酌情即按需控制一个或更多个气体流动阀223、225和227的操作，或控制气体控制器228的操作，或与气体供应系统220相关的其它功能。
如图2中示出的，示例性等离子体蚀刻腔室210可以包括上部电极201，气体喷淋头202，被安装在平台204上的晶片203，使用聚焦环位置控制器206沿X轴、Y轴或Z轴中的一个或更多个轴可调的聚焦环205，以及下部电极207。从气体供应系统220所引入的气体可以被“激发”以形成包括离子、自由基、中性物质、和带电粒子的等离子体208。在本公开的情境中，“激发”气体混合物是指使气体经受足够的电磁场以从气体原子提取电子，由此使气体离子化且形成等离子体。
等离子体蚀刻腔室210可以包括上部电极201和下部电极207。在诸如图2的设备200之类的电容耦合等离子体反应器中，上部电极201可以是受供电电极或功率电极，并且下部电极207可以是地电极或接地电极(earthed or grounded electrode)。在一些实施例中，上部电极201可以被接地且下部电极207可以被供电。在一些实施例中，上部电极201和下部电极207两者可以被供电。等离子体中的离子可以朝向受供电电极加速，并且等离子体与受供电电极之间的电势差通常被称为偏置电压。可以基于应用、或所需的蚀刻模式来修改配置。例如，在RIE模式中，晶片203可以放置于受供电电极上且可以经受所述偏置电压。反应性离子以及来自等离子体的其它反应性物质可能造成对晶片203上的特征的蚀刻。在等离子体蚀刻模式中，晶片203可以被放置于接地电极上且等离子体的反应性中性物质可能引起所述蚀刻。
上部电极201和下部电极207可以包括导电电极，所述导电电极可以相对于彼此电偏压以产生足够强以使电极之间的气体离子化成等离子体的电场。在一些实施例中，上部电极201或下部电极207可以被配置成接收电荷。可以使用功率产生器260a和260b将通常呈高频(13.56MHz的射频)RF功率的形式的电功率施加至上部电极201、下部电极207、或这两者。受供电的上部电极201可以促成在晶片203与气体喷淋头202之间的等离子体激发区中的等离子体208的均匀分布。在一些实施例中，功率产生器260a和260b中的一个功率产生器或这两者可以分别被以电气方式耦合至上部电极201和下部电极207，以取决于所执行的过程而输送可调功率量。例如，在蚀刻过程中，被输送至电极的功率可以被调整以调整晶片203上的层或特征的蚀刻选择性或蚀刻均匀性。
在一些实施例中，气体喷淋头202可以被配置成从气体供应系统220接收各种蚀刻剂且将各种蚀刻剂分散至等离子体蚀刻腔室210中。气体喷淋头202可以被设计为均匀地分散蚀刻剂以便最大化过程条件的均匀性，过程条件包括但不限于等离子体覆盖范围、等离子体密度、等离子体强度、等离子体形状，等等。气体喷淋头202可以包括被不均匀地或均匀地布置呈矩形、三角形、圆形、非圆形、或螺旋形图案、或其组合的开口。应了解，可以利用分散所需的蚀刻剂(诸如入口端口、喷雾嘴，等等)的任何合适的方法将所需的蚀刻剂引入等离子体蚀刻腔室210中。
等离子体蚀刻腔室210可以包括被配置成在蚀刻过程期间紧固晶片203的平台204。在一些实施例中，晶片203可以安装至平台204的安装表面(图中未示出)上。可以使用静电力、机械夹具、真空压力、或其组合来将晶片203紧固在平台204上，并且晶片203也可以包括被配置成在过程期间控制晶片203的温度的加热和冷却机构。
在一些实施例中，等离子体蚀刻腔室210可以包括被安装在聚焦环保持器(图中未示出)或平台204上的聚焦环205。聚焦环205可以包围晶片203并且可以具有大致环形形状。聚焦环205可以具有矩形横截面，或可以具有不规则横截面或不同形状的横截面。在一些实施例中，聚焦环205可以由导电材料、半导体材料、介电材料、或另一合适的材料制成。在一些实施例中，聚焦环205可以由经掺杂硅或未掺杂硅制成。聚焦环保持器可以被连接至被配置成沿Z轴竖直地移动聚焦环205的聚焦环位置控制器206。在一些实施例中，聚焦环位置控制器206可以用于在蚀刻过程期间控制聚焦环205的竖直位置，或在一些实施例中，可以将DC电压施加至聚焦环205。聚焦环205的竖直位置或施加至聚焦环205的DC电压两者可能影响蚀刻过程的特性，诸如包括(但不限于)蚀刻倾角、蚀刻均匀性、蚀刻速率，等等。应了解，聚焦环位置控制器206或聚焦环DC电压可以在蚀刻过程之前、期间或之后被配置。
在一些实施例中，设备200可以包括平台定位系统230，所述平台定位系统被配置成调整平台204的位置，由此调整被紧固在平台204上的晶片203沿X轴、Y轴或Z轴中的一个或更多个轴的位置。平台定位系统230可以包括但不限于压电致动器、位置传感器、微定位器等等，以精确地调整晶片203相对于等离子体208的位置，这可能影响晶片203上的特征的蚀刻特性。例如，调整平台204的高度使得晶片203与上部电极201之间的竖直距离被减小，可能影响蚀刻速率、蚀刻轮廓、或蚀刻各向异性、或其它蚀刻特性。平台定位系统230可以与控制器250通信以允许控制器250调整平台204在X轴、Y轴或Z轴中的位置。
设备200还可以包括真空系统240，所述真空系统被配置成将等离子体蚀刻腔室210“抽空”至预定义压力。在一些实施例中，真空系统240可以被配置成在从气体供应系统220引入蚀刻剂气体之前从等离子体蚀刻腔室210泵吸出即抽出空气、水分、残余气体等等。在一些实施例中，真空系统240还可以被配置成利用来自气体供应系统220的环境气体或载气“再填充”等离子体蚀刻腔室210以使等离子体蚀刻腔室210达到大气压力。真空系统240可以包括一个或更多个真空泵、压力计、阀、以及其它部件，并且可以使用控制器250来控制。
设备200还可以包括压力传感器270，所述压力传感器被配置成在所述蚀刻过程期间测量等离子体蚀刻腔室210中的气体压力。蚀刻剂气体可以被引入到等离子体蚀刻腔室210中，且在通过使引入的气体经受上部电极201与下部电极207之间的高电势差来点燃等离子体之前被稳定。一旦稳定，则可以在所述蚀刻过程期间维持或调整气体压力以调整包括但不限于蚀刻速率、蚀刻选择性、蚀刻各向异性、蚀刻不对称性等等的蚀刻特性。压力传感器270可以包括压力计，诸如波登(bourdon)管式压力计、电容压力计、皮拉尼(Pirani)压力计等等。压力传感器270可以使用控制器250来控制且可以与气体供应系统220直接地联通或经由控制器250间接地联通。
设备200还可以包括控制器250，所述控制器被配置成酌情即按需控制气体供应系统220、平台定位系统230、真空系统240、功率产生器260a和260b、压力传感器270、或其它部件。控制器250可以类似于图1的控制器150且可以执行与所述控制器150大致类似的功能。
随着微电子器件持续缩小且过程要求变得更加严格，等离子体过程的建模和模拟可以提供对过程结果的更深入理解和准确的可预测性、更紧密的过程控制、经优化的工具设计、以及其它优点。在用于半导体器件制造的等离子体蚀刻过程中，尤其可以期望高蚀刻速率、均匀性、选择性、正在经蚀刻的微观特征的受控形状(各向异性)、或最小辐射损伤。可能需要高蚀刻速率以增加过程吞吐量。均匀性是指实现跨越整个晶片的相同蚀刻特性(速率、轮廓，等等)。可能需要均匀性，例如以最小化可能导致电损坏的晶片的不均匀充电。选择性是指一种材料相对于另一种材料的相对蚀刻速率。可能需要选择性例如以在不蚀刻掩模(硬式掩模或软式掩模)的材料的情况下蚀刻基础层。可能需要各向异性蚀刻以制造具有高纵横比(＞1)的特征。
在对等离子体过程的行为进行建模时所遇到的若干问题之一是等离子体过程的长度和时间尺度方面的不等性即差异。例如，长度尺度范围从原子至微观(特征宽度)至宏观(反应器、晶片)，并且时间尺度范围从皮秒至纳秒(电子的响应时间)、至微秒(离子的响应时间)、至用于重物质化学和气体停留时间的若干毫秒。这些不等的长度尺度之间的串扰可能尤其贡献于即有助于/促成过程不对称性和重叠误差等等。虽然等离子体系统的现有建模和模拟可以提供对以给定长度尺度在等离子体中出现的物理化学过程的理解，然而，并未考虑微观长度尺度与宏观长度尺度之间的串扰，从而导致建模和模拟方法对于它们的所需的目的是不准确且不充分的。作为示例，模拟方法需要考虑由于图案密度变化(并且更具体地，管芯中的图案-周边密度变化)所引起的物质从等离子体至晶片上的轨迹偏差。因此，可能需要多尺度蚀刻模型以减轻蚀刻引发的不对称性且独立地评估过程参数(晶片尺度)和图案-周边密度变化(管芯尺度)对蚀刻特性的影响。
现在参考图3，其图示了符合本公开的实施例的多尺度等离子体蚀刻模型300的流程图。多尺度蚀刻模型300可以包括晶片尺度模型310、管芯尺度模型320、和特征尺度模型330，以基于多尺度蚀刻模型方法产生所模拟的蚀刻轮廓。
晶片尺度模型310(也被称为大尺度模型或等离子体鞘层模型/等离子体包层模型)可以包括数据输入模块302、数据处理模块305、和过程后模块308。晶片尺度模型310可以基于多个参数来预测等离子体特性，所述多个参数包括但不限于腔室几何形状、过程条件(操作参数)、和晶片上的部位。在等离子体处理中，反应器设计和过程参数的选择尤其可能影响等离子体特性，并且因而影响过程输出。等离子体特性可以包括但不限于电子、离子、和中性物质密度和速度的空间和时间变化、离子通量、离子能量、离子角分布、离子轨迹、离子倾角、入射角、中性通量、自由基通量，以及其它特性。
数据输入模块302可以被配置成提供与腔室几何形状、过程条件(操作参数)和晶片上的部位相关联的信息。与腔室几何形状相关联的信息可以包括等离子体蚀刻腔室类型、腔室的几何尺寸、构造的材料、聚焦环尺寸和聚焦环材料、聚焦环的位置、施加至聚焦环的电压、聚焦环的操作条件，等等。与过程条件相关联的信息可以包括但不限于：物理蚀刻条件，诸如气体压力、等离子体功率、激发频率、衬底电压、气体组成和流动速率。在一些实施例中，数据输入模块302可以被配置成将信息提供至数据处理模块305。
在一些实施例中，晶片尺度模型310可以包括配置成从数据输入模块302接收信息的数据处理模块305。数据处理模块305还可以被配置成处理所接收的信息。处理所接收的信息可以包括执行对等离子体鞘层动力学的数值分析。数据处理模块305可以基于腔室几何形状和过程条件来预测等离子体电势轮廓即等离子体电势分布
Figure BDA0004097947140000171
数据处理模块305可以被配置成在晶片尺度以数值方式对一个或更多个控制方程式进行求解，包括离子的运动的方程式、离子通量的守恒的方程式和针对离子的泊松方程式(Poisson's equation)，以获得等离子体电势轮廓即等离子体电势分布
Figure BDA0004097947140000172
离子能量、离子角分布、离子通量，等等。方程式1至3示出等离子体鞘层区中的控制偏微分方程式(PDE)：
Figure BDA0004097947140000173
Figure BDA0004097947140000174
和
Figure BDA0004097947140000175
其中，方程式1表示质量守恒方程，方程式2表示动量守恒方程，并且方程式3表示针对离子的泊松方程。
在假定针对离子通量的稳态的情况下，方程式1和2可以被重写为以下方程式4和5：
Figure BDA0004097947140000176
和
Figure BDA0004097947140000177
在一些实施例中，数据处理模块305可以被配置成确定作为腔室几何形状、不同物理蚀刻条件(诸如等离子体压力、等离子体功率、偏置电压、聚焦环高度等等)、以及晶片203上的部位(r)的函数的离子速度
Figure BDA0004097947140000181
等离子体电势
Figure BDA0004097947140000182
和等离子体鞘层轮廓。
过程后模块308可以执行对从数据处理模块305所获得的信息的进一步分析。在一些实施例中，过程后模块308可以对等离子体特性进行建模，所述等离子体特性包括在晶片(例如图2的晶片203)上的给定部位(r)处的离子倾角、蚀刻速率、入射角。在一些实施例中，过程后模块308可以通过使用以下方程式6追踪给定电势场中的粒子(诸如离子)的轨迹来获得与离子倾角或离子能量相关联的信息。与在晶片尺度下的给定部位r处的离子倾角和离子能量相关联的信息可以用作至管芯尺度模型320的输入。
Figure BDA0004097947140000183
其中i和i是等离子体的离子的电荷和质量。
使用晶片尺度模型310预测所述离子倾角可能不足以模拟管芯中的特征的最终蚀刻轮廓，这是因为由于晶片尺度与管芯尺度之间的长度尺度的不等性而引发的串扰的概率。例如，12英寸晶片的直径是约150mm，并且管芯的平均尺寸是约5mm至10mm。另外，离子在其接近晶片(例如，图2的晶片203)的表面时的轨迹可以基于包括但不限于以下各项的因素而变化：图案-周边密度和图案-周边密度的梯度、表面能等等。例如，等离子体鞘层区中的离子轨迹可能不同于接近于晶片表面的离子轨迹(稍后参考图6所论述的)。在本公开的情境中，“接近于”晶片表面可以指与晶片表面相距2mm或更少、1mm或更少、500μm或更少、200μm或更少、或者100μm或更少的距离。因此，可能需要管芯尺度模型以基于与晶片的管芯相关联的参数(诸如管芯的图案-周边密度)来对离子轨迹、或接近于所述晶片的离子轨迹的偏差进行建模。
管芯尺度模型320(也被称为短尺度模型)可以包括数据输入模块312以及子模型315和318。在一些实施例中，数据输入模块312可以被配置成从晶片尺度接收离子倾角或离子能量信息以及与管芯相关联的信息，包括但不限于管芯的图案-周边密度、图案-周边布局、或图案-周边密度变化。在一些实施例中，可以由子模型315和318中的一个子模型或这两者利用来自数据输入模块312的信息来预测由管芯尺度图案-周边密度或图案-周边密度变化所修改的离子轨迹、离子倾角、离子物质的通量、中性通量、自由基通量的修改。
管芯尺度模型320的子模型315可以包括微观负载模型，所述微观负载模型被配置成基于管芯中的图案-周边密度、或图案-周边密度变化来对负载效应以及负载效应对于在管芯尺度下的局部蚀刻剂可用性的影响进行建模。负载效应可以包括微观负载效应和宏观负载效应。微观负载是管芯尺度现象，并且是指位于高图案-周边密度(密集)区域中的给定特征与同一管芯上的低图案-周边密度(孤立)区域中的相同特征相比的蚀刻特性的差。通常，微观负载是由于密集区中的蚀刻剂物质的局部耗尽而引起的，由此引起反应性离子沿管芯内的浓度梯度的扩散。宏观负载是晶片尺度现象且是指由于在具有待蚀刻的较多暴露区域的情况下蚀刻剂物质的总体耗尽所引起的蚀刻速率的总体降低。例如，宏观负载效应可能造成具有相同特征但具有不同可蚀刻区域的两个晶片的蚀刻速率的差。半导体晶片的等离子体蚀刻中的负载效应是多长度尺度效应，包括以5纳米(nm)至100nm的长度尺度发生的微观负载效应，和以100nm至几微米的长度尺度发生的宏观负载效应。
在一些实施例中，预测诸如中性物或自由基之类的不带电粒子的特性可以包括预测孤立区与密集区之间的蚀刻剂的浓度梯度。所述方法还可以包括基于浓度梯度来预测蚀刻剂的扩散通量。在一些实施例中，可以基于所预测的扩散通量，来预测受微观负载效应影响的不带电粒子的特性。
在一些实施例中，预测所述浓度梯度可以包括预测在密集区(较高图案-周边密度)中的蚀刻剂的第一浓度和预测在孤立区(较低图案-周边密度)中的蚀刻剂的第二浓度。在一些实施例中，可以比较所预测的第一浓度与第二浓度以确定跨越整个管芯的区的浓度梯度。可以从较高浓度区至较低浓度区发生分子的通量或扩散。
管芯尺度模型320的子模型318可以包括也被称为表面充电模型的管芯尺度充电模型，所述管芯尺度充电模型被配置成对通过由于图案-周边密度变化的管芯表面的差分充电所引起的离子倾角的修改、离子角分布的修改、或离子轨迹的修改进行建模。在等离子体鞘层区中受加速的带正电荷离子与带负电荷电子之间的方向性差异在诸如光致抗蚀剂掩模或基础氧化物层之类的绝缘材料上积聚电荷。作为示例，低图案-周边密度(孤立)区与较高图案-周边密度(密集)区相比可以处于更高电势。表面充电模块预测表面电势的这种不平衡性和所得到的电场，所得到的电场例如可以变更入射离子朝向密集区的轨迹。表面充电可以基于包括但不限于图案-周边密度、图案-周边密度变化、或图案-周边布局的因素而变化。
微观负载或表面充电效应可以被表达为在具有线性坐标(xi,yi)和多尺度梯度的给定部位处的图案-周边密度的函数。部位(xi,yi)可以位于与具有坐标(x0,y0)的管芯中心相距距离r′处。在一些实施例中，蚀刻剂浓度梯度可以如以下方程7中表示：
Figure BDA0004097947140000201
其中，C是蚀刻剂浓度，a0和ai是与负载效应(包括微观负载效应和宏观负载效应)的多长度尺度相关联的常数，ρ(r′)是部位r′处的局部图案密度，i是高斯核，并且
Figure BDA0004097947140000202
是局部图案密度的多尺度梯度。
在一些实施例中，由差分表面充电效应引起的电势梯度可以如以下方程8中表示：
Figure BDA0004097947140000203
其中，V是管芯的表面处的电压(表面电势)，b0和bi是与表面充电效应的多长度尺度相关联的常数，(′)是部位r′处的局部图案密度，i是高斯核，并且
Figure BDA0004097947140000204
是局部图案密度的多尺度梯度。
在一些实施例中，可以基于依赖于时间的蚀刻负载来计算梯度。在一些实施例中，依赖于时间的蚀刻负载是依赖于图案-周边映射和纵横比的蚀刻的函数。可以将扩散方程式求解为，
Figure BDA0004097947140000211
具有以下边界条件D*grad(C)＝-q(r)，其中C是物质的浓度，D是扩散系数，q(r)是使用多尺度梯度卷积而获得的蚀刻剂消耗速率。
Figure BDA0004097947140000212
其中G是高斯核且L(r,t)是依赖于时间的蚀刻负载
蚀刻负载，L(r,t)＝ρ0(r)×(1+tE(a))，
并且其中ρ0是掩模的图案-周边映射且E(a)是依赖于纵横比的蚀刻速率且a是纵横比。
多尺度等离子体蚀刻模型300还可以包括特征尺度模型330。在一些实施例中，特征尺度模型330可以被配置成从管芯尺度模型320获得信息，并且基于与管芯的图案-周边密度和图案-周边密度变化相关联的所获得的信息来模拟蚀刻轮廓、蚀刻不对称性等等。特征尺度模型330可以包括物理蚀刻模型332或数据驱动蚀刻模型334，以基于图案-周边密度或图案-周边密度变化来模拟蚀刻后轮廓和蚀刻过程不对称性。
在使用多尺度模型的情况下，可以基于使用晶片尺度模型310所预测的过程不对称性、和基于管芯尺度模型320对等离子体中的离子、中性物或自由基的特性的修改，来确定在特征尺度下的蚀刻过程不对称性。特性的修改可以包括在特征尺度下由于短长度尺度效应(包括差分表面充电效应、微观负载效应)引起的局部扰动。可以基于图案-周边密度和图案-周边密度的梯度来确定局部扰动。特征尺度情况下的总体过程不对称性可以如以下方程9中表示：
Figure BDA0004097947140000213
其中，A是所述总体过程不对称性，
Figure BDA0004097947140000214
是在晶片尺度下在给定部位r处的离子倾角，ρ0(r′)是部位r′处的局部图案-周边密度，并且
Figure BDA0004097947140000215
是部位r′处的图案-周边密度的梯度。
现在参考图4A和图4B，其分别图示符合本公开的实施例的被配置成暴露于等离子体(例如图2的等离子体208)的晶片403的俯视图和横截面视图。如图4A中示出的，可以使用半导体制造和处理方法、或微机电系统(MEMS)制造技术在晶片403上制造管芯410。晶片403可以包括用于制造集成芯片的微电子部件的衬底，并且可以由半导体材料制成，半导体材料包括但不限于硅(Si)、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)等等。在一些实施例中，晶片403可以由绝缘材料制成，诸如二氧化硅(SiO2)、玻璃、陶瓷等等。
晶片403可以包括被制造呈沿X轴和Y轴的重复图案的多于一个管芯。在本公开的情境中，“管芯”可以指制造功能集成电路的半导体材料块体(例如，晶片403)。管芯410可以包括电子部件，包括但不限于半导体器件，诸如金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)、电容器、二极管、电阻器，以及其它器件。在一些实施例中，晶片403上的多于一个管芯可以具有与管芯410类似的管芯图案。如本文中所使用的，管芯图案是指管芯内的器件和电路系统的布局。应了解，基于所需的功能和应用，管芯也可以具有不同的图案。
图4B图示沿图4A的横截面413的包括管芯410的晶片403的横截面视图。可以将晶片403放置于等离子体反应器(例如图2的等离子体蚀刻腔室210)中的平台(例如图2的平台204)上以执行等离子体蚀刻。在半导体制造和处理中，例如使用等离子体以“干式”蚀刻具有竖直侧壁和高纵横比的特征至诸如硅、二氧化硅或玻璃之类的材料中。在本公开的情境中，纵横比即深宽比是指特征的深度对宽度的比率。例如，200μm宽且4mm深的沟槽的纵横比为20。与湿式蚀刻相比，可能需要等离子体蚀刻或干式蚀刻以获得各向异性蚀刻轮廓等等。
在等离子体蚀刻期间，晶片403可以经受等离子体，所述等离子体具有形成在等离子体与电极、腔室壁、或样本(例如晶片403)之间的界面处的等离子体鞘层区421。等离子体鞘层区可以是包含正离子和中性物质的暗的、电子耗尽的、带正电的边界区。形成所述等离子体鞘层区是因为等离子体中的电子比离子更容易移动(更高温度和更低质量)，并且因此如果不存在限制电势屏障或限制势垒，则以比离子快得多的速度从等离子体逸出。等离子体鞘层区中的正电荷可以防止更多正离子扩散出所述等离子体，并且也可以产生势垒以防止电子扩散出等离子体。等离子体鞘层也可以相对于接地腔室壁、或接地电极、或样本产生正等离子体电势。图4B示出等离子体电势轮廓420，包括等离子体鞘层区421，和被引向晶片403的离子轨迹422、423和424。
如图4B中示出的，源自等离子体鞘层区421的离子轨迹422和424可以不同于源自等离子体的均匀电势区的离子轨迹423。离子轨迹423可以大致垂直于晶片403的表面，或在晶片403上所制造的中心管芯410C。离子轨迹422和424可以相对于中心轴线404成非零角度入射到管芯410上。因为蚀刻剂离子具有不同轨迹，则包括但不限于特征的蚀刻轮廓、蚀刻速率、蚀刻各向异性、或蚀刻不对称性的蚀刻特性可以不同。在一些实施例中，特征的蚀刻轮廓可以基于管芯在晶片403上的部位。
作为示例，周边管芯410的特征408的蚀刻轮廓425和427与中心管芯410C的蚀刻轮廓426相比可以是不对称的。蚀刻轮廓425和427图示位于与中心点(X＝0，Y＝0)相距径向距离r处的周边管芯410的特征408的蚀刻后检查(AEI)轮廓。蚀刻轮廓426图示中心管芯410C的特征408的AEI轮廓。
现在参考图5，其图示了符合本公开的实施例的位于与晶片中心相距径向距离r处的管芯的示意图。管芯510可以包括晶片(例如，图4A的晶片403)上的周边管芯，并且可以大致类似于图4B的周边管芯410。管芯510可以位于从晶片的中心至具有局部坐标(x0,y0)的管芯510的中心所测量的径向距离r处。管芯510可以包括类似于图4A的特征408的示例性特征508。可以使用与(x0,y0)相距一距离r′处的线性坐标(xi,yi)来表示特征508的部位坐标。应了解，虽然管芯510被图示为包括特征508，但其可以包括与特征508类似或不类似的多个特征。
管芯510可以包括微电子器件，包括但不限于晶体管、二极管、电阻器、电容器，和包括被布置呈一定图案或布局的微电子器件的电路系统。在一些实施例中，可以基于应用来预定所述图案或所述布局。管芯的图案密度是指管芯的单位面积中的器件的数目。基于器件的布置，管芯510可以包括具有高图案密度的区(例如，密集区522)、或具有较低图案-周边密度的区(例如，孤立区524)。虽然未在图5中明确地图示，但应了解，在管芯内可以存在具有中间或变化密度水平的一个或更多个区。
在一些实施例中，可以在指示器件的物理布局的相对应的图案-周边密度图中表示与管芯的图案-周边密度或跨越整个管芯的图案-周边密度变化相关联的信息。与管芯510的图案-周边密度图相关联的信息，结合与来自晶片尺度模型310的晶片尺度下的离子倾角、离子角度、离子能量、通量相关联的信息，可以由管芯尺度模型320使用，以模拟等离子体中的离子、中性物或自由基的特性。从管芯尺度建模所导出的离子特性可以包括但不限于：基于微观负载效应和表面充电效应中的一个或两者的离子倾角的修改、离子能量的修改、离子通量的修改、离子角分布的修改、中性通量的修改、自由基通量的修改等等。
现在参考图6，其图示了符合本公开的实施例的在管芯的密集区与孤立区之间的接合部处的离子轨迹的偏差。管芯610可以包括密集区622、孤立区624、和介于所述密集区与所述孤立区之间的接合区623。在一些实施例中，等离子体中的离子605可以沿初始路径或初始离子轨迹610a被引向管芯610。离子605或包括多个离子的离子束(图中未示出)可以入射到位于孤立区624中的特征608上。当离子605接近特征608的表面时，差分表面充电效应可能导致离子轨迹从初始离子轨迹610a至“接近于”入射表面的最终离子轨迹620a的偏差。离子轨迹的偏差可以在与入射表面相距的距离d处出现或起始，并且可以在与入射表面相距的2mm或更小、1mm或更小、500μm或更小、200μm或更小、或100μm或更小的范围内。
现在参考图7A至图7C，其图示符合本公开的实施例的包括特征和差分表面充电效应的高图案-周边密度区和低图案-周边密度区的示意图。
图7A图示分别类似于图5和图6的密集区522和622的密集区(高图案-周边密度)722的示意图，和分别类似于图5的孤立区524和图6的孤立区624的孤立区(较低图案-周边密度)724的示意图。密集区722可以包括多个特征708，所述多个特征以重复方式布置，例如矩阵、阵列、图案或随机地布置。与密集区722相比，孤立区724可以包括较少特征。特征708可以包括但不限于对准标记、沟槽、金属接触垫、晶体管栅极、通孔、或其它这样的特征。
图7B图示了符合本公开的实施例的、使用管芯尺度模型针对密集区和孤立区的所模拟的差分表面充电效应的曲线图。如图7B中示出的，孤立区724与密集区722相比在入射表面上方任何给定距离处都处于较高电势。密集区722的表面和侧壁大部分由电子而带负电，而大部分带正电荷离子逸出至沟槽中，这是因为带正电荷离子具有更各向异性的角分布。孤立区724接收在RF循环上被平均化的电子和离子的相等电流。密集表面和孤立表面的这种差分充电可以产生以伏特为单位(V)而被测量的表面电势，其表示在曲线图的Y轴上。
图7C图示符合本公开的实施例的、使用管芯尺度模型针对密集区和孤立区的所模拟的差分表面充电效应的曲线图。如图7C中示出的，孤立区724的表面电势与密集区722相比在跨越整个所述入射表面的任何给定点处是更高的。密集区722的表面和侧壁大部分由电子而带负电，而大部分带正电荷离子逸出至沟槽中，这是因为带正电荷离子具有更各向异性的角分布。孤立区724接收在RF循环上被平均化的电子和离子的相等电流。密集表面和孤立表面的这种差分充电可以产生以伏特(V)为单位而被测量的表面电势，其表示在曲线图的Y轴上。
现在参考图8A和图8B，其图示了符合本公开的实施例的、高图案-周边密度区和低图案-周边密度区，以及高图案-周边密度区中的离子角分布的示意图。
图8A图示了管芯的包括高图案-周边密度区822、低图案-周边密度区824、和接合区823的区的示意图。高图案-周边密度区822可以包括一个或更多个特征808。与高密度区822相比，低图案-周边密度区824可以不包括特征或包括较少特征。
图8B图示了接合区823处的管芯的表面上的入射离子的所模拟的经修改的离子角分布。所述离子角分布可以被表示为正态、标准、或高斯分布函数。图8B图示了在接合区823处入射到管芯的表面上的离子的经修改的离子角分布，并且可以通过有限正偏移来修改离子角度的平均值(或中值或模式)。管芯尺度模型(例如图3的管芯尺度模型320)可以被配置成基于图案-周边密度来模拟离子角分布的修改。在一些实施例中，管芯尺度模型320还可以被配置成模拟等离子体粒子的多于一个特性的修改，所述特性包括但不限于：离子倾角、离子角分布、离子轨迹、离子通量、离子能量。
现在参考图9，其图示了符合本公开的实施例的包括用于模拟等离子体蚀刻过程的数据驱动模型的等离子体模拟系统900。等离子体模拟系统900可以包括晶片尺度模型910、管芯尺度模型920、训练图像930、机器学习网络940、经训练的图像950。应了解，所述模拟系统900也可以包括其它相关部件(未图示)。
晶片尺度模型910可以大致类似于图3的晶片尺度模型310并且可以执行与所述晶片尺度模型310大致类似的功能。类似于晶片尺度模型310，晶片尺度模型910可以包括数据输入模块、数据处理模块、和过程后模块。晶片尺度模型910可以被配置成基于从数据输入模块所获得的信息(诸如用于蚀刻的过程条件、腔室几何形状，等等)来预测等离子体特性，等离子体特性包括但不限于离子倾角、离子轨迹、离子角分布、或离子通量。晶片尺度模型910还可以被配置成预测例如位于与晶片中心相距径向距离r处的晶片(例如，图4的晶片403)上的给定部位处的离子倾角。在一些实施例中，与使用晶片尺度模型910的所预测的等离子体特性相关联的信息可以被储存在机器学习网络940的储存模块(图中未示出)中。
管芯尺度模型920可以大致类似于图3的管芯尺度模型320并且可以执行与所述管芯尺度模型320大致类似的功能。类似于管芯尺度模型320，管芯尺度模型920可以包括数据输入模块、以及一个或更多个子模块以供用于基于图案-周边密度、或图案-周边密度变化、或管芯的图案布局，对微观负载效应和差分表面充电效应进行建模。管芯尺度模型920可以被配置成基于图案-周边密度图、或图案-周边密度变化图来预测从晶片尺度模型920所预测的等离子体特性的修改。在一些实施例中，管芯尺度模型920可以被配置成将与等离子体特性的所预测的修改相关联的信息储存在机器学习网络940的储存模块中。
在一些实施例中，等离子体模拟系统900可以是被训练以自发地从数据库接收或提取训练图像930的自动化机器学习网络。训练图像930可以是特征的显影后图像，或晶片(例如，图4的晶片403)上的所关注的区的显影后图像，或可以包括特征的多个显影后图像。可以使用检查系统的图像采集器来采集训练图像930。在接收或采集训练图像930或与训练图像930相关联的信息之后，机器学习网络940可以自发地提取相关的经训练的特征。可以将所提取的经训练的特征储存在储存模块(图中未示出)中或暂时地储存在储存库(图中未示出)中。所述储存模块可以由机器学习网络940存取访问，或由等离子体模拟系统900的使用者存取访问。
在一些实施例中，机器学习网络940可以被配置成从训练图像930提取特征信息。机器学习网络320也可以从包括GDS格式文件或OASIS格式文件的信息文件提取相关特征。机器学习网络940可以包括例如人工智能系统、神经网络、卷积编码器-解码器，或深度学习技术、软件实施的算法，等等。机器学习网络940的特征提取架构可以包括例如卷积神经网络。在一些实施例中，可以采用深度学习架构的线性分类器网络作为起始点来训练和构建机器学习网络940的特征提取架构。
在一些实施例中，机器学习网络940可以包括配置成从训练图像930提取信息或图案-周边的图案-周边提取器(图中未示出)。图案-周边提取器可以是数学算法、软件实施算法、图像处理算法，等等。图案-周边提取器可以集成至图像采集器(图中未示出)中或可以被配置成作为单独的独立单元来操作，所述独立单元被配置成处理训练图像930。在一些实施例中，图案-周边提取器可以包括图像处理单元(图中未示出)，所述图像处理单元被配置成在储存在机器学习网络940的储存模块中之前调整训练图像930的亮度、对比度、饱和度、平整度、噪声滤波，等等。
在一些实施例中，机器学习网络940还可以包括图像采集器、图像增强器、显示装置，等等。机器学习网络940可以被配置成从训练图像930提所述取图案-周边信息和从晶片尺度模型910和管芯尺度模型920接收与所预测的等离子体特性相关联的信息。
在一些实施例中，机器学习网络940还可以被配置成基于来自训练图像930、晶片尺度模型910、和管芯尺度模型920的信息产生经训练的图像950。经训练的图像950可以包括基于使用晶片尺度模型910和管芯尺度模型920的所预测的特征蚀刻轮廓的所模拟的蚀刻后图像。表示在剥离所述光致抗蚀剂之后的特征的所模拟的蚀刻特性的经训练的图像950可以由请求所述信息的多个审阅者或使用者来审阅。在一些实施例中，稍后可以由使用者提示来获取经训练的图像950以供检阅和深入分析。可以用合适的格式储存经训练的图像950，所述合适的格式例如联合图像专家组(JPEG)文件、便携式网络图像即可移植网络图像(PNG)文件、可移植文档格式(PDF)文件、标签图像文档格式(TIFF)文件，等等。
图10是图示了符合本公开的实施例的、用于模拟等离子体蚀刻过程的示例性模拟方法1000的过程流程图。可以在等离子体过程模拟系统(例如图1的等离子体过程模拟系统100)中使用物理蚀刻模型(例如图3的多尺度等离子体蚀刻模型300)来执行所述模拟方法。例如，处理器(例如，图1的处理器180)可以包括建模程序或算法，并且可以被编程以实施所述模拟方法。应了解到，可以酌情即按需重排序、添加、移除、或编辑在模拟方法1000中所执行的步骤。
在步骤1010中，所述模拟方法可以包括：基于多个第一参数，以第一尺度预测等离子体的粒子的第一特性。等离子体可以是包括带正电荷离子(蚀刻剂物质)、自由基、中性物质、或电子的中性离子化气体。所述第一特性可以包括粒子的物理特性，诸如离子倾角、离子能量、离子轨迹、离子通量、离子角分布，以及其它特性。第一尺度可以是具有高达400mm的尺寸的晶片尺度。多个第一参数可以包括腔室几何形状、过程条件或晶片部位。晶片尺度模型(例如，图3的晶片尺度模型310)可以用于以晶片尺度预测等离子体的所述第一特性。
在一些实施例中，预测诸如离子倾角之类的等离子体特性例如可以包括使用所述晶片尺度模型以晶片尺度预测等离子体鞘层轮廓。晶片尺度模型310的数据处理模块(例如图3的数据处理模块305)可以被配置成接收与所述等离子体处理腔室和过程条件相关联的信息。所述数据处理模块还可以被配置成基于所述等离子体处理腔室几何形状和过程条件来预测等离子体鞘层区中的等离子体电势的轮廓。预测所述晶片上在径向距离r处的部位处的离子倾角还可以包括在存在电势梯度的情况下追踪离子的轨迹。所述晶片尺度模型也可以被配置成预测等离子体特性，诸如离子角分布、离子能量、离子通量、离子轨迹，等等。
在步骤1020中，所述模拟方法可以包括：基于由多个第二参数引起的对所述第一特性的修改，以第二尺度预测粒子的第二特性。所述第二尺度可以包括具有在5mm至20mm或更大范围内的尺寸的管芯尺度。管芯(例如，图4A的周边管芯410)可以包括具有在5nm至100μm或更大的范围内的尺寸的多个特征。管芯尺度模型(例如，图3的管芯尺度模型320)可以被配置成接收所述等离子体的一个或更多个第一特性且以管芯尺度预测一个或更多个第二特性。
所述第二特性可以包括离子倾角、离子能量、离子轨迹、离子通量、离子角分布、中性通量、自由基通量、以及其它特性的修改。在一些实施例中，粒子的所述第二特性可以包括在一个或更多个尺度(诸如晶片尺度、管芯尺度、或特征尺度)下的等离子体粒子的物理特性。等离子体中的接近管芯上的特征的表面的离子的特性的修改可以由包括但不限于以下各项的因素引起：图案-周边密度、图案-周边密度变化、或图案-周边布局、以及其他因素。例如，由于图案-周边密度变化的差分表面充电效应可以修改入射离子的离子倾角、离子轨迹、离子角分布、离子能量、或离子通量。作为不同示例，由于图案-周边密度变化的微观负载效应可以修改入射到管芯表面上的中性物或自由基的通量。所述管芯尺度模型可以被配置成基于所述特征的相对于管芯中心(x0,y0)的部位r′来预测来自晶片尺度的等离子体特性的修改。
在一些实施例中，在离子接近管芯表面时预测等离子体特性的修改可以包括存取所述管芯的图案-周边布局。所述图案-周边布局可以包括图案-周边密度图或图案-周边密度变化图。所述图案-周边密度图可以包括基于用于所需应用的管芯设计的高图案-周边密度区(密集区)和较低图案-周边密度区(孤立区)。所述管芯尺度模型可以基于所述图案-周边密度图或所述图案-周边密度变化图来预测等离子体特性的修改。
在所述管芯尺度模型中，基于所述图案-周边密度图或所述图案-周边密度变化图来预测等离子体特性的修改可以包括识别所述管芯的具有第一图案-周边密度的第一区和管芯的具有不同于第一图案-周边密度的第二图案-周边密度的第二区。所述第一区和所述第二区可以分别包括密集区和孤立区。应了解，第一区和第二区也可以分别包括孤立区和密集区。
在存取所述图案-周边密度图时，所述管芯尺度模型可以基于所识别的密集区和孤立区来预测蚀刻剂(中性物或自由基)的浓度梯度。由与孤立区相比，密集区中的蚀刻剂的较高消耗所引起的浓度梯度可能会影响蚀刻剂从管芯表面上的孤立区至密集区的扩散。所述管芯尺度模型可以基于相邻图案、图案-周边密度、或图案-周边密度变化来预测部位r′处的等离子体特性的修改。
在步骤1030中，所述模拟方法可以包括基于从晶片尺度和管芯尺度模型所预测的带电粒子的第一特性和第二特性来模拟特征的蚀刻特性。在一些实施例中，模拟方法还可以包括基于等离子体粒子的一个或更多个物理特性、或基于在一个或更多个尺度下的物理特性来模拟所述蚀刻特性。包括晶片尺度和管芯尺度模型的多尺度等离子体蚀刻模型可以被配置成模拟蚀刻特性，所述蚀刻特性包括但不限于管芯上的特征的蚀刻轮廓、蚀刻速率、蚀刻均匀性、蚀刻选择性等等。在一些实施例中，所述模拟方法可以产生所模拟的蚀刻特性的图像，或产生呈图形格式、或制表格式、或其它格式的与所模拟的蚀刻特性相关联的信息。
现在参考图11，其图示了符合本公开的实施例的图示出用于使用数据驱动模型来模拟等离子体蚀刻过程的示例性模拟方法1100的过程流程图。可以在等离子体过程模拟系统(例如图1的等离子体过程模拟系统100)中使用数据驱动蚀刻模型(例如图3的数据驱动蚀刻模型334)来执行所述模拟方法。例如，处理器(例如，图1的处理器180)可以包括建模程序或算法，并且可以被编程以实施所述模拟方法。应了解，可以酌情即按需重排序、添加、移除、或编辑在模拟方法1100中所执行的步骤。
在步骤1110中，所述模拟方法可以包括采集所述特征的第一图像。所述第一图像可以包括训练图像(例如，图9的训练图像930)、所述特征的显影后图像、或多个显影后图像。可以从数据库、储存模块，或在一些情况下从光学检查系统的图像采集器实时地采集、检索、存取、或获得所述图像或所述多个图像。
在步骤1120中，所述模拟方法可以包括基于来自所采集的训练图像的图案-周边信息来识别特征。可以使用图案-周边提取器来提取图案-周边信息且可以使用图案-周边提取器来识别所述特征。所述图案-周边信息可以包括全局结构信息，例如用于所述晶片上的光刻过程的参考基准、对准标记、晶片上的参考特征、待蚀刻的特征，等等。例如，可以通过特征提取算法来执行对所述特征的识别。
在步骤1130中，所述模拟方法可以包括预测所述特征的待使用等离子体蚀刻过程被蚀刻的蚀刻轮廓。预测所述蚀刻轮廓可以包括：基于多个第一参数，以第一尺度预测等离子体的粒子的第一特性；和基于由多个第二参数引起的第一特性的修改，以第二尺度预测粒子的第二特性。
所述第一特性可以包括离子倾角、离子能量、离子轨迹、离子通量、离子角分布，以及其它特性。所述第一尺度可以是具有高达400mm的尺寸的晶片尺度。所述多个第一参数可以包括腔室几何形状、过程条件、或晶片部位。晶片尺度模型(例如，图3的晶片尺度模型310)可以用于以晶片尺度预测等离子体的所述第一特性。
第二尺度可以包括具有在5mm至20mm或更大范围内的尺寸的管芯尺度。管芯(例如，图4A的周边管芯410)可以包括具有在5nm至100μm或更大范围内的尺寸的多个特征。管芯尺度模型(例如，图3的管芯尺度模型320)可以被配置成接收所述等离子体的一个或更多个所述第一特性且以管芯尺度预测一个或更多个所述第二特性。所述第二特性可以包括离子倾角、离子能量、离子轨迹、离子通量、离子角分布、中性通量、自由基通量、以及其它特性的修改。等离子体中的接近管芯上的特征的表面的离子、中性物或自由基的特性的修改可以由包括但不限于以下各项的因素引起：图案-周边密度、图案-周边密度变化、或图案布局、以及其它因素。例如，由于图案-周边密度变化的差分表面充电效应可以修改所述入射离子的离子倾角、离子轨迹、离子角分布、离子能量、或离子通量。作为不同示例，由于图案-周边密度变化的微观负载效应可以修改入射到所述管芯表面上的中性物或自由基的通量。所述管芯尺度模型可以被配置成基于所述特征相对于管芯中心(x0,y0)的部位r′来预测来自晶片尺度的等离子体特性的修改。
在一些实施例中，在离子接近所述管芯表面时预测等离子体特性的修改可以包括存取所述管芯的图案布局。所述图案布局可以包括图案-周边密度图或图案-周边密度变化图。所述图案-周边密度图可以包括基于用于所需应用的管芯设计的高图案-周边密度区(密集区)和较低图案-周边密度区(孤立区)。所述管芯尺度模型可以基于所述图案-周边密度图或所述图案-周边密度变化图来预测等离子体特性的修改。
在所述管芯尺度模型中，基于所述图案-周边密度图或所述图案-周边密度变化图来预测等离子体特性的修改可以包括识别所述管芯的具有第一图案-周边密度的第一区和管芯的具有不同于第一图案-周边密度的第二图案-周边密度的第二区。所述第一区和所述第二区可以分别包括密集区和孤立区。应了解，所述第一区和所述第二区也可以分别包括孤立区和密集区。
在存取所述图案-周边密度图之后，所述管芯尺度模型可以基于所识别的密集区和孤立区来预测蚀刻剂的浓度梯度。由与孤立区相比，密集区中的蚀刻剂的较高消耗所引起的蚀刻剂的浓度梯度可能引起等离子体的包括中性物或自由基的不带电粒子从所述管芯表面上的孤立区扩散至密集区。所述管芯尺度模型可以基于相邻图案、图案-周边密度、图案-周边密度变化、或图案-周边密度梯度来预测部位r′处的等离子体特性的修改。
在步骤1140中，所述模拟方法可以包括产生包括特征的所预测的蚀刻轮廓的第二图像。所述第二图像可以包括所述特征的所模拟的蚀刻后轮廓的经训练的图像(例如图9的经训练的图像950)。可以基于分别在晶片尺度和管芯尺度下的所预测的等离子体特性和等离子体特性的修改来产生所模拟的图像。所模拟的图像可以是训练图像中的经显影的特征的所预测的蚀刻轮廓。
现在参考图12，其图示了符合本公开的实施例的、示例性多尺度物理蚀刻模型1200。多尺度蚀刻模型1200可以包括厂房即晶片厂尺度模型1210、腔室尺度模型1220、晶片尺度模型1230、管芯尺度模型1240、和特征尺度模型1250，以基于多尺度物理蚀刻模型方法来产生所模拟的蚀刻轮廓。
半导体晶片处理设施通常被称为制造设施或“厂房/晶片厂”。厂房可以装备有被配置成执行包括等离子体淀积、等离子体蚀刻、等离子体处理等等的等离子体过程的一个或更多个等离子体反应器。为了增加晶片吞吐量、减少循环时间、且改善过程控制，多个等离子体反应器可以被配置且被利用以执行单个过程、单个步骤、或晶片处理循环的过程的一部分。例如，可以结合多个等离子体反应器以对大批量晶片执行多晶硅栅极蚀刻，并且预期从每个反应器在所有晶片上所产生的特征的蚀刻特性是大致类似的、或在规格内即符合规格的。然而，在实践中，反应器不会相同地处理晶片，并且因此引起所产生的特征的蚀刻特性的变化。在一些情况下，在同一工具中受处理的晶片的特征可以在循环之间或甚至在同一循环内变化。蚀刻特性的这些变化可以由包括但不限于以下各项的因素引起：腔室处理历史、腔室特性、硬件设置、维护计划、腔室老化或寿命、蚀刻化学性质，等等。特征的蚀刻性能和蚀刻特性的可变性可能不利地影响过程产率、吞吐量、成本，并且在一些情况下也可能引起器件故障。
用于跨越在多个腔室中受处理的多个晶片产生一致蚀刻特征的若干方法中的一种方法包括“腔室匹配”。腔室匹配尤其可以包括优化对于参考“金”腔室的操作参数，以及将经优化的参数复制至设施中的多个腔室，或优化在规格和公差水平内的每个腔室的操作参数。例如，可以使用诸如多尺度物理蚀刻模型1200之类的多尺度物理蚀刻模型来增强对在等离子体腔室中受处理的晶片上的管芯内的特征的蚀刻特性进行建模的准确度。
在一些实施例中，多尺度物理蚀刻模型1200可以包括两个或更多个模型。虽然图12示出五个模型，但可以存在更多或更少个模型，并且所述模型可以包括一个或更多个子模块。从一个模型所获得的信息可以在一个或更多个模型之间共享，如由图12中的虚线所指示的。在一些实施例中，厂房尺度模型1210可以被配置成基于包括但不限于以下各项的因素来预测厂房内的腔室的边界条件：腔室条件、腔室处理历史、腔室限制、或腔室维护计划。例如，厂房中的腔室X可能没有利用硅烷执行蚀刻过程的资格。厂房尺度模型1210可以获得与腔室X相关联的信息且可以从腔室匹配边界条件排除所述腔室。厂房尺度模型1210还可以被配置成基于从诸如腔室尺度模型1220、晶片尺度模型1230、管芯尺度模型1240、或特征尺度模型1250之类的一个或更多个模型所获得的信息来执行腔室匹配。
在一些实施例中，可以将边界条件应用于被配置成执行等离子体过程的两个或更多个腔室。例如，所述边界条件内的多个腔室可以形成网络，经由所述网络可以共享与一个或更多个腔室相关联的信息。可以在同一尺度内或跨越包括腔室尺度、晶片尺度、管芯尺度、或特征尺度的多个尺度共享所述信息。
腔室尺度模型1220可以被配置成预测腔室的特性。所述腔室的特性可以包括但不限于腔室壁条件、气体入口部位、泵出口部位、腔室几何形状、腔室材料，等等。可以基于腔室内的例如可以从中提取关于所需的特性的信息的部位，来确定用于腔室尺度模型1220的所述边界条件。在一些实施例中，腔室尺度模型可以包括1维(1D)网络模型。
晶片尺度模型1230、管芯尺度模型1240、和特征尺度模型1250可以分别类似于图3的晶片尺度模型310、管芯尺度模型320、和特征尺度模型330，并且可以执行大致类似的功能。在一些实施例中，所使用的边界条件、物理模型、和算法可以基于尺度或水平而不同。在一些实施例中，一个或更多个水平处的边界条件、物理模型和算法可能受到其它水平处的边界条件、物理模型、和算法的影响。例如，厂房尺度模型1210的边界条件虽然不同于腔室尺度模型1220的边界条件，但可以相互依赖。
在使用多尺度物理蚀刻模型1200的情况下，可以基于从包括管芯尺度、晶片尺度、腔室尺度、或厂房尺度的一个或更多个尺度所获得的信息来预测晶片(例如图4A的晶片403)上的特征的所述蚀刻特性。作为示例，特征的所述蚀刻特性可以基于在管芯尺度下的图案-周边密度图而变化，并且可以至少基于使用管芯尺度模型320所获得的信息来预测所述蚀刻特性。在一些实施例中，特征的所述蚀刻特性可以基于图案-周边密度图和离子轨迹或晶片上的部位处的离子倾角而变化。可以基于从管芯尺度模型320和晶片尺度模型310所获得的信息来预测所述特征的所述蚀刻特性。
在一些实施例中，除了管芯尺度和晶片尺度因子以外，特征的所述蚀刻特性也可以基于例如腔室壁条件而变化。可以使用腔室尺度模型1220获得与所述腔室的特性相关联的信息。所执行的所述蚀刻过程的蚀刻选配方案、蚀刻过程、蚀刻持续时间、蚀刻化学物质等等可能影响所述腔室的特性，诸如腔室壁条件、腔室压力、气体入口部位、泵出口部位。晶片的生产线终端(end-of-line)产率可能受到一个或更多个腔室特性的影响。例如，在被配置成运行精益(lean)蚀刻化学的腔室中受处理的晶片上的特征的所述蚀刻特性可以不同于被配置成运行聚合蚀刻化学的腔室。因此，从腔室尺度模型1220所获得的信息可能影响晶片尺度模型1230、或管芯尺度模型1240、或特征尺度模型1250中的信息。
在一些实施例中，除了管芯尺度、晶片尺度、和腔室尺度以外，特征的所述蚀刻特性也可以基于例如执行所述蚀刻过程的腔室而变化。可以使用厂房尺度模型1210获得与所述厂房中的所述多个腔室中的所述腔室相关联的信息。在一些实施例中，从特征尺度模型1250所获得的信息可以用于在厂房尺度模型1210中通过调整所述操作参数、或微调所述蚀刻条件来执行腔室匹配。
在一些实施例中，多尺度物理蚀刻模型1200可以被配置成控制蚀刻倾角，如图4B中提及的。例如，可以通过调整聚焦环(例如，图2的聚焦环205)的特性来调整所述蚀刻倾角。聚焦环205的特性可以包括水平位置、竖直位置、形状、构造材料、横截面、或所施加的至聚焦环的电压。例如，可以调整施加至聚焦环的电压以调整所述等离子体的所述带电粒子朝向晶片边缘的轨迹，或可以用物理的方式调整所述聚焦环的竖直位置成调整所述晶片的边缘处的蚀刻剂约束、等离子体鞘层的形状、或紧密地位于晶片表面上方的所述等离子体的离子的轨迹。接近所述晶片表面的经修改的轨迹或所述离子倾角可能影响所述特征的所述蚀刻轮廓。
可以提供非暂时性计算机可读介质，其储存用于控制器(例如，图1的控制器50)的处理器进行图像检查、图像获取、图像处理、数据库管理、数据的数值分析、执行建模和模拟算法、数据储存、产生图像等的指令。非暂时性介质的常见形式包括例如软盘、可挠性磁盘、硬盘、固态磁盘驱动器、磁带、或任何其它磁性数据储存介质、光盘只读存储器(CD-ROM)、任何其它光学数据储存介质、具有孔图案的任何实体介质、随机存取存储器(RAM)、可编程只读存储器(PROM)、和可擦除可编程只读存储器(EPROM)、FLASH-EPROM或任何其它闪存、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、高速缓存、缓存器、任何其它存储器芯片或卡匣，及其网络化版本。
可以通过以下方面进一步描述本公开的实施例。
1.一种用于模拟等离子体蚀刻过程的方法，所述方法包括：
基于多个第一参数，以第一尺度预测等离子体的粒子的第一特性；
基于由多个第二参数引起的对所述第一特性的修改，以第二尺度预测所述粒子的第二特性；以及
基于所述粒子的所述第一特性和所述第二特性来模拟特征的蚀刻特性。
2.根据方面1所述的方法，还包括：基于所述多个第一参数，以所述第一尺度预测所述等离子体的鞘层轮廓，其中所述第一尺度包括晶片尺度。
3.根据方面2所述的方法，其中，预测所述第一特性包括确定所预测的鞘层轮廓的梯度，并且其中所述第一特性包括被引向晶片的所述粒子的入射角、轨迹、或能量。
4.根据方面3所述的方法，其中，所述多个第一参数包括被配置成执行所述等离子体蚀刻过程的等离子体反应器的几何形状、用于所述等离子体蚀刻过程的过程条件、或所述晶片上的部位。
5.根据方面3和4中任一项所述的方法，其中，预测所述第二特性包括以所述第二尺度预测对所述粒子的所述入射角、所述轨迹、或所述能量的修改，并且其中所述第二尺度包括管芯尺度。
6.根据方面5所述的方法，其中，预测所述第二特性还包括：
存取管芯的布局，所述布局包括图案-周边密度图；和
基于所述图案-周边密度图来预测所述粒子的所述第二特性，其中所述粒子包括带电粒子或不带电粒子。
7.根据方面6所述的方法，其中，预测所述等离子体的所述带电粒子的所述第二特性包括：
基于所述图案-周边密度图，识别所述管芯的具有第一图案-周边密度的第一区和所述管芯的具有不同于所述第一图案-周边密度的第二图案-周边密度的第二区；
预测所识别的所述第一区与所述第二区之间的电势梯度；以及
基于所述电势梯度来预测所述带电粒子的所述第二特性。
8.根据方面7所述的方法，其中，预测所述电势梯度包括：
预测包括具有高图案-周边密度的密集区的所述第一区的第一电势；和
预测包括具有较低图案-周边密度的孤立区的所述第二区的第二电势，其中所述第一电势与所述第二电势不同。
9.根据方面8所述的方法，其中，所述第一电势低于所述第二电势。
10.根据方面7至9中任一项所述的方法，其中，预测所述等离子体的所述不带电粒子的所述第二特性包括：
预测所识别的所述第一区与所述第二区之间的蚀刻剂的浓度梯度；
基于所述浓度梯度来预测所述蚀刻剂的扩散通量；以及
基于所述扩散通量来预测所述不带电粒子的所述第二特性。
11.根据方面10所述的方法，其中，预测所述浓度梯度包括：
预测所述第一区中的所述蚀刻剂的第一浓度；和
预测所述第二区中的所述蚀刻剂的第二浓度，其中所述第一浓度与所述第二浓度不同。
12.根据方面11所述的方法，其中，所述第一浓度低于所述第二浓度。
13.根据方面6至12中任一项所述的方法，还包括：基于所述管芯的图案-周边密度梯度和高斯核，以所述第二尺度预测所述粒子的所述第二特性，其中所述高斯核是包括范围从5nm至50μm的长度尺度的多长度尺度核。
14.根据方面13所述的方法，其中，所述多个第二参数包括所述管芯的所述布局、图案-周边密度、图案-周边密度变化、或所述图案-周边密度梯度。
15.根据方面6至14中任一项所述的方法，其中，模拟所述蚀刻特性包括基于所述管芯的所述图案-周边密度图来模拟所述特征的蚀刻速率、蚀刻轮廓、或蚀刻不对称性。
16.一种用于产生特征的所模拟的图像的方法，所述方法包括：
采集所述特征的第一图像；
基于来自所述图像的图案-周边信息来识别所述特征；
预测所述特征的待使用等离子体蚀刻过程被蚀刻的蚀刻轮廓，所述预测包括：
基于多个第一参数，以第一尺度预测等离子体的粒子的第一特性；和
基于由多个第二参数引起的对所述第一特性的修改，以第二尺度预测所述粒子的第二特性；以及
产生包括所述特征的所预测的蚀刻轮廓的第二图像。
17.根据方面16所述的方法，还包括从用户定义的数据库采集所述第一图像，其中所述用户定义的数据库包括图形数据库系统。
18.根据方面16和17中任一项所述的方法，其中，识别所述特征包括比较所述图案-周边信息与来自使用机器学习网络所训练的图像的经训练的特征。
19.根据方面16至18中任一项所述的方法，其中，所述第一图像包括所述特征的显影后图像。
20.根据方面16至19中任一项所述的方法，其中，所述第一尺度包括晶片尺度，并且所述第二尺度包括管芯尺度。
21.根据方面20所述的方法，其中，预测所述蚀刻轮廓还包括：基于所述多个第一参数，以所述晶片尺度预测所述等离子体的鞘层轮廓。
22.根据方面21所述的方法，其中，预测所述第一特性包括确定所预测的鞘层轮廓的梯度，并且其中所述第一特性包括被引向晶片的所述粒子的入射角、轨迹、或能量。
23.根据方面22所述的方法，其中，所述多个第一参数包括被配置成执行所述等离子体蚀刻过程的等离子体反应器的几何形状、用于所述等离子体蚀刻过程的过程条件、或所述晶片上的部位。
24.根据方面22和23中任一项所述的方法，其中，预测所述第二特性包括以所述管芯尺度预测对所述粒子的所述入射角、所述轨迹、或所述能量的修改。
25.根据方面24所述的方法，其中，预测所述第二特性还包括：
存取管芯的布局，所述布局包括图案-周边密度图；和
基于所述图案-周边密度图来预测所述粒子的所述第二特性，其中所述粒子包括带电粒子或不带电粒子。
26.根据方面25所述的方法，其中，预测所述等离子体的所述带电粒子的所述第二特性还包括：
基于所述图案-周边密度图，识别所述管芯的具有第一图案-周边密度的第一区和所述管芯的具有不同于所述第一图案-周边密度的第二图案-周边密度的第二区；
基于所识别的所述第一区和所述第二区来预测电势梯度；以及
基于所述电势梯度来预测所述带电粒子的所述第二特性。
27.根据方面26所述的方法，其中，预测所述电势梯度包括：
预测包括具有高图案-周边密度的密集区的所述第一区的第一电势；和
预测包括具有较低图案-周边密度的孤立区的所述第二区的第二电势，其中所述第一电势与所述第二电势不同。
28.根据方面27所述的方法，其中，所述第一电势低于所述第二电势。
29.根据方面26至28中任一项所述的方法，其中，预测所述等离子体的所述不带电粒子的所述第二特性包括：
预测所识别的所述第一区与所述第二区之间的蚀刻剂的浓度梯度；
基于所述浓度梯度来预测所述蚀刻剂的扩散通量；以及
基于所述扩散通量来预测所述不带电粒子的所述第二特性。
30.根据方面29所述的方法，其中，预测所述浓度梯度包括：
预测所述第一区中的所述蚀刻剂的第一浓度；和
预测所述第二区中的所述蚀刻剂的第二浓度，其中所述第一浓度与所述第二浓度不同。
31.根据方面30所述的方法，其中，所述第一浓度低于所述第二浓度。
32.根据方面24至31中任一项所述的方法，还包括：基于所述管芯的图案-周边密度梯度和高斯核，以所述第二尺度预测所述粒子的所述第二特性，其中所述高斯核是包括范围从5nm至50μm的长度尺度的多长度尺度核。
33.根据方面32所述的方法，其中，所述多个第二参数包括所述管芯的所述布局、图案-周边密度、图案-周边密度变化、或所述图案-周边密度梯度。
34.一种等离子体蚀刻模拟系统，包括：
存储器，所述存储器储存指令集；和
处理器，所述处理器被配置成执行所述指令集以使所述等离子体蚀刻模拟系统：
基于多个第一参数，以第一尺度预测等离子体的粒子的第一特性；
基于由多个第二参数引起的对所述第一特性的修改，以第二尺度预测所述粒子的第二特性；以及
基于所述粒子的所述第一特性和所述第二特性来模拟特征的蚀刻特性。
35.根据方面34所述的系统，其中，所述处理器被配置成执行所述指令集以进一步使所述等离子体蚀刻模拟系统：
基于所述多个第一参数，以所述第一尺度预测所述等离子体的鞘层轮廓；
确定所预测的鞘层轮廓的梯度；以及
基于所预测的鞘层轮廓的所述梯度来确定被引向晶片的所述粒子的入射角、轨迹、或能量。
36.根据方面35所述的系统，其中，所述处理器被配置成执行所述指令集以进一步使所述等离子体蚀刻模拟系统：
存取管芯的布局，所述布局包括图案-周边密度图；和
基于所述图案-周边密度图来预测所述粒子的所述第二特性，其中所述粒子包括带电粒子或不带电粒子，并且其中所述第二特性包括对所述粒子的所述入射角、所述轨迹、或所述能量的修改。
37.根据方面36所述的系统，其中，所述处理器被配置成执行所述指令集以进一步使所述等离子体蚀刻模拟系统：
基于所述图案-周边密度图，识别所述管芯的具有第一图案-周边密度的第一区和所述管芯的具有不同于所述第一图案-周边密度的第二图案-周边密度的第二区；
基于所识别的所述第一区和所述第二区来预测电势梯度；以及
基于所述电势梯度来预测所述带电粒子的所述第二特性。
38.根据方面37所述的系统，其中，所述处理器被配置成执行所述指令集以进一步使所述等离子体蚀刻模拟系统：
预测包括具有高图案-周边密度的密集区的所述第一区的第一电势；和
预测包括具有较低图案-周边密度的孤立区的所述第二区的第二电势，其中所述第一电势与所述第二电势不同。
39.根据方面36至38中任一项所述的系统，其中，所述处理器被配置成执行所述指令集以进一步使所述等离子体蚀刻模拟系统：
预测所识别的所述第一区与所述第二区之间的蚀刻剂的浓度梯度；
基于所述浓度梯度来预测所述蚀刻剂的扩散通量；以及
基于所述扩散通量来预测所述不带电粒子的所述第二特性。
40.根据方面39所述的系统，其中，所述处理器被配置成执行所述指令集以进一步使所述等离子体蚀刻模拟系统：
预测所述第一区中的所述蚀刻剂的第一浓度；和
预测所述第二区中的所述蚀刻剂的第二浓度，其中所述第一浓度与所述第二浓度不同。
41.根据方面34至40中任一项所述的系统，其中，所述处理器被配置成执行所述指令集以进一步使所述等离子体蚀刻模拟系统：基于所述管芯的图案-周边密度梯度和高斯核，以所述第二尺度预测所述粒子的所述第二特性，其中所述高斯核是包括范围从5nm至50μm的长度尺度的多长度尺度核。
42.一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质储存指令集，所述指令集能够由设备的一个或更多个处理器执行以使所述设备执行模拟等离子体蚀刻过程的方法，所述方法包括：
基于多个第一参数，以第一尺度预测等离子体的粒子的第一特性；
基于由多个第二参数引起的对所述第一特性的修改，以第二尺度预测所述粒子的第二特性；以及
基于所述粒子的所述第一特性和所述第二特性来模拟特征的蚀刻特性。
43.根据方面42所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述指令集能够由所述设备的所述一个或更多个处理器执行以使所述设备进一步执行：
基于所述多个第一参数，以所述第一尺度预测所述等离子体的鞘层轮廓；
确定所预测的鞘层轮廓的梯度；以及
基于所预测的鞘层轮廓的所述梯度来确定被引向晶片的所述粒子的入射角、轨迹、或能量。
44.根据方面43所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述指令集能够由所述设备的所述一个或更多个处理器执行以使所述设备进一步执行：
存取管芯的布局，所述布局包括图案-周边密度图；和
基于所述图案-周边密度图来预测所述等离子体的所述粒子的所述第二特性，其中所述粒子包括带电粒子或不带电粒子，并且其中所述第二特性包括所述粒子的所述入射角、所述轨迹或所述能量的修改。
45.根据方面44所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述指令集能够由所述设备的所述一个或更多个处理器执行以使所述设备进一步执行：
基于所述图案-周边密度图，识别所述管芯的具有第一图案-周边密度的第一区和所述管芯的具有不同于所述第一图案-周边密度的第二图案-周边密度的第二区；
基于所识别的所述第一区和所述第二区来预测电势梯度；以及
基于所述电势梯度来预测所述带电粒子的所述第二特性。
46.根据方面45所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述指令集能够由所述设备的所述一个或更多个处理器执行以使所述设备进一步执行：
预测所识别的所述第一区与所述第二区之间的蚀刻剂的浓度梯度；
基于所述浓度梯度来预测所述蚀刻剂的扩散通量；以及
基于所述扩散通量来预测所述不带电粒子的所述第二特性。
47.根据方面42至46中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述指令集能够由所述设备的所述一个或更多个处理器执行以使所述设备进一步执行：基于所述管芯的图案-周边密度梯度和高斯核，以所述第二尺度预测所述粒子的所述第二特性，其中所述高斯核是包括范围从5nm至50μm的长度尺度的多长度尺度核。
48.一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质储存指令集，所述指令集能够由设备的一个或更多个处理器执行以使所述设备执行模拟等离子体蚀刻过程的方法，所述方法包括：
采集所述特征的第一图像；
基于图案信息来识别所述特征；
预测所述特征的待使用等离子体蚀刻过程被蚀刻的蚀刻轮廓，所述预测包括：
基于多个第一参数，以第一尺度预测等离子体的粒子的第一特性；和
基于由多个第二参数引起的对所述第一特性的修改，以第二尺度预测所述粒子的第二特性；以及
产生包括所述特征的所预测的蚀刻轮廓的第二图像。
49.根据方面48所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述指令集能够由所述设备的所述一个或更多个处理器执行以使所述设备进一步执行：从用户定义的数据库采集所述第一图像，其中所述用户定义的数据库包括图形数据库系统。
50.根据方面48和49中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述图案信息包括图案-周边信息，其中所述指令集能够由所述设备的所述一个或更多个处理器执行以使所述设备进一步执行：比较所述图案-周边信息与来自使用机器学习网络所训练的图像的经训练的特征。
51.根据方面48至50中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述指令集能够由所述设备的所述一个或更多个处理器执行以使所述设备进一步执行：
基于所述多个第一参数，以所述第一尺度预测所述等离子体的鞘层轮廓；
确定所预测的鞘层轮廓的梯度；以及
基于所预测的鞘层轮廓的所述梯度来确定被引向晶片的所述粒子的入射角、轨迹、或能量。
52.根据方面51所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述指令集能够由所述设备的所述一个或更多个处理器执行以使所述设备进一步执行：
存取管芯的布局，所述布局包括图案-周边密度图；和
基于所述图案-周边密度图来预测所述等离子体的所述粒子的所述第二特性，其中所述粒子包括带电粒子或不带电粒子，并且其中所述第二特性包括所述粒子的所述入射角、所述轨迹或所述能量的修改。
53.根据方面52所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述指令集能够由所述设备的所述一个或更多个处理器执行以使所述设备进一步执行：
基于所述图案-周边密度图，识别所述管芯的具有第一图案-周边密度的第一区和所述管芯的具有不同于所述第一图案-周边密度的第二图案-周边密度的第二区；
基于所识别的所述第一区和所述第二区来预测电势梯度；以及
基于所述电势梯度来预测所述带电粒子的经修改的轨迹。
54.根据方面48至53中任一项所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述指令集能够由所述设备的所述一个或更多个处理器执行以使所述设备进一步执行：基于所述管芯的图案-周边密度梯度和高斯核，以所述第二尺度预测所述粒子的所述第二特性，其中所述高斯核是包括范围从5nm至50μm的长度尺度的多长度尺度核。
55.一种用于模拟等离子体蚀刻过程的方法，所述方法包括：
以第一尺度预测被配置成执行所述等离子体蚀刻过程的多个腔室中的腔室的第一特性；
以第二尺度预测所述多个腔室中的所述腔室的第二特性，其中所述第一尺度包括所述第二尺度；以及
基于所述腔室的所述第一特性和所述第二特性来模拟特征的蚀刻特性。
56.根据方面55所述的方法，还包括：
基于多个第一参数，以第三尺度预测等离子体的粒子的第一特性；
基于由多个第二参数引起的所述粒子的所述第一特性的修改，以第四尺度预测所述粒子的第二特性；以及
基于所述粒子的所述第一特性和所述第二特性来模拟所述特征的所述蚀刻特性。
57.根据方面55和56中任一项所述的方法，其中，所述腔室的所述第一特性包括腔室状态、腔室类型、或腔室处理历史，并且其中所述腔室的所述第二特性包括腔室壁条件、腔室压力、或所述腔室的聚焦环的特性。
58.根据方面57所述的方法，还包括基于所述聚焦环的所述特性来模拟所述特征的所述蚀刻特性，其中调整所述聚焦环的所述特性调整所述特征的所模拟的蚀刻特性。
59.根据方面58所述的方法，其中，调整所述聚焦环的所述特性包括调整所述聚焦环的位置或至所述聚焦环的所施加电压。
60.根据方面55至59中任一项所述的方法，其中，所述第一尺度包括厂房尺度，并且所述第二尺度包括腔室尺度。
61.一种等离子体蚀刻模拟系统，包括：
存储器，所述存储器储存指令集；和
处理器，所述处理器被配置成执行所述指令集以使所述等离子体蚀刻模拟系统：
以第一尺度预测被配置成执行所述等离子体蚀刻过程的多个腔室中的腔室的第一特性；
以第二尺度预测所述多个腔室中的所述腔室的第二特性，其中所述第一尺度包括所述第二尺度；以及
基于所述腔室的所述第一特性和所述第二特性来模拟特征的蚀刻特性。
62.根据方面61所述的系统，其中，所述处理器被配置成执行所述指令集以进一步使所述等离子体蚀刻模拟系统：
基于多个第一参数，以第三尺度预测等离子体的粒子的第一特性；
基于由多个第二参数引起的所述粒子的所述第一特性的修改，以第四尺度预测所述粒子的第二特性；以及
基于所述粒子的所述第一特性和所述第二特性来模拟所述特征的所述蚀刻特性。
63.根据方面61和62中任一项所述的系统，其中，所述腔室的所述第一特性包括腔室状态、腔室类型、或腔室处理历史，并且其中所述腔室的所述第二特性包括腔室壁条件、腔室压力、或所述腔室的聚焦环的特性。
64.根据方面63所述的系统，其中，所述聚焦环的特性的调整对所述特征的所模拟的蚀刻特性进行调节。
65.根据方面64所述的系统，其中，所述聚焦环的所述特性的所述调整包括对所述聚焦环的位置或至所述聚焦环的所施加电压的调整。
66.根据方面63和64中任一项所述的系统，其中，所述聚焦环的所述特性包括所述聚焦环的材料、位置、所施加电压、或操作条件。
各图中的框图图示根据本公开的各种示例性实施例的系统、方法和计算机硬件或软件产品的可能实施的架构、功能性和操作。就此，流程图或框图中的每个区块可以表示程序代码的模块、片段或部分，其包括用于实施指定逻辑功能的一个或更多个可执行指令。应理解，在一些替代实施中，区块中所指示的功能可以不按图中提及的次序出现。例如，依赖于所涉及的功能性，连续示出的两个区块可以大致同时执行或实施，或两个区块有时可以相反次序执行。一些区块也可以被省略。也应理解，框图的每个区块和所述区块的组合可以通过执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统，或通过专用硬件和计算机指令的组合来实施。
应了解，本公开的实施例不限于已在上文所描述的和在随附附图中所图示的的确切构造，并且可以在不背离本公开的范围的情况下作出各种修改和改变。本公开已结合各个实施例进行了描述的，通过考虑本文中所公开的本发明的说明书和实践，本领域技术人员将明白本发明的其它实施例。意图本说明书和示例仅被视为示例性的，其中本发明的真实范围和精神由随附的权利要求指示。
以上描述意图是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域技术人员将明白，可以在不背离下文所阐述的权利要求的范围的情况下如所描述的进行修改。

Claims (15)

1.一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质上具有指令，所述指令在由一个或更多个处理器执行时使所述处理器执行预测特征的图像的方法，所述方法包括：
采集所述特征的第一图像；
基于来自所述第一图像的图案信息来识别所述特征；
预测所述特征的待使用等离子体蚀刻过程被蚀刻的蚀刻轮廓，所述预测包括：
基于多个第一参数，以第一尺度预测等离子体的粒子的第一特性；和
基于由多个第二参数引起的对所述第一特性的修改，以第二尺度预测所述粒子的第二特性；以及
产生包括所述特征的所预测的蚀刻轮廓的第二图像。
2.根据权利要求1所述的介质，其中，所述方法还包括从用户定义的数据库采集所述第一图像，其中所述用户定义的数据库包括图形数据库系统。
3.根据权利要求1所述的介质，其中，所述图案信息包括图案-周边信息，其中识别所述特征包括比较所述图案-周边信息与来自使用机器学习网络所训练的图像的经训练的特征。
4.根据权利要求1所述的介质，其中，所述第一图像包括所述特征的显影后图像。
5.根据权利要求1所述的介质，其中，所述第一尺度包括晶片尺度，并且所述第二尺度包括管芯尺度。
6.根据权利要求5所述的介质，其中，预测所述蚀刻轮廓还包括：基于所述多个第一参数，以所述晶片尺度预测所述等离子体的鞘层轮廓。
7.根据权利要求6所述的介质，其中，预测所述第一特性包括确定所预测的鞘层轮廓的梯度，并且其中所述第一特性包括被引向晶片的所述粒子的入射角、轨迹、或能量。
8.根据权利要求7所述的介质，其中，所述多个第一参数包括被配置成执行所述等离子体蚀刻过程的等离子体反应器的几何形状、用于所述等离子体蚀刻过程的过程条件、或所述晶片上的部位。
9.根据权利要求7所述的介质，其中，预测所述第二特性包括以所述管芯尺度预测对所述粒子的所述入射角、所述轨迹、或所述能量的修改。
10.根据权利要求9所述的介质，其中，预测所述第二特性还包括：
存取管芯的布局，所述布局包括图案-周边密度图；和
基于所述图案-周边密度图来预测所述粒子的所述第二特性，其中所述粒子包括带电粒子或不带电粒子。
11.根据权利要求10所述的介质，其中，预测所述等离子体的所述带电粒子的所述第二特性还包括：
基于所述图案-周边密度图，识别所述管芯的具有第一图案-周边密度的第一区和所述管芯的具有不同于所述第一图案-周边密度的第二图案-周边密度的第二区；
基于所识别的所述第一区和所述第二区来预测电势梯度；以及
基于所述电势梯度来预测所述带电粒子的所述第二特性。
12.根据权利要求11所述的介质，其中，预测所述电势梯度包括：
预测包括具有高图案-周边密度的密集区的所述第一区的第一电势；和
预测包括具有较低图案-周边密度的孤立区的所述第二区的第二电势，其中所述第一电势与所述第二电势不同。
13.根据权利要求11所述的介质，其中，预测所述等离子体的所述不带电粒子的所述第二特性包括：
预测所识别的所述第一区与所述第二区之间的蚀刻剂的浓度梯度；
基于所述浓度梯度来预测所述蚀刻剂的扩散通量；以及
基于所述扩散通量来预测所述不带电粒子的所述第二特性。
14.根据权利要求13所述的介质，其中，预测所述浓度梯度包括：
预测所述第一区中的所述蚀刻剂的第一浓度；和
预测所述第二区中的所述蚀刻剂的第二浓度，其中所述第一浓度与所述第二浓度不同。
15.根据权利要求9所述的介质，还包括：基于所述管芯的图案-周边密度梯度和高斯核，以所述第二尺度预测所述粒子的所述第二特性，其中所述高斯核是包括范围从5nm至50μm的长度尺度的多长度尺度核，并且其中所述多个第二参数包括所述管芯的所述布局、图案-周边密度、图案-周边密度变化、或所述图案-周边密度梯度。
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