一种聚焦离子束刻蚀加工工艺参数的设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109165400A(43)申请公布日2019.01.08(21)申请号201810738661.2(22)申请日2018.07.06(71)申请人东南大学地址210096江苏省南京市玄武区四牌楼2号(72)发明人幸研李源陈乾潢方晨(74)专利代理机构南京众联专利代理有限公司32206代理人叶倩(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图6页(54)发明名称一种聚焦离子束刻蚀加工工艺参数的设计方法(57)摘要本发明公开了一种聚焦离子束刻蚀加工工艺参数的设计方法，该方法包括：（1）确定基底材料及扫描策略；（2）基础结构试加工；（3）建立聚焦离子束溅射刻蚀轮廓计算模型；（4）利用试加工的基础结构轮廓数据与粒子群优化算法对模型中实验环境相关参数进行优化与修正；（5）工艺参数预估与设计；（6）代入模型计算加工刻蚀轮廓；（7）根据误差调整相应工艺参数代入模型计算，并反复调整比对，将最终得到的最优工艺参数即为最终设计参数；本发明通过少量实验数据便可以使聚焦离子束刻蚀轮廓计算模型的参数得到校正以适应于当前的设备与工艺环境，进一步方便有效率的实现FIB工艺参数的设计与校正。CN109165400ACN109165400A权利要求书1/2页1.一种聚焦离子束刻蚀加工工艺参数的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.确定基底材料：根据基底材料及待加工结构的尺寸特征需求确定扫描策略、离子束类型、离子能量Ep与离子束电流I；S2，基础结构试加工：在选定的基底同种材料上，运用步骤S1确定的离子能量Ep与电流I进行基础结构试加工，获取该工艺下加工结构刻蚀底部轮廓数据与再沉积层轮廓数据；S3，建立聚焦离子束溅射刻蚀轮廓计算模型；S4，参数优化与校正：以步骤S2中获取的少量实验数据为基础，对步骤S3中的计算模型进行适应需求的工艺环境与当前设备环境的参数优化与校正；S5，工艺参数预估与设计：针对待加工结构进行工艺参数预估与设计，设计参数值；S6，代入计算：将步骤S5中设计的参数值代入步骤S3中的计算模型中进行轮廓预测计算；S7，分析比较：比较分析步骤S6中模型计算结果与实际设计需求的差别，根据误差调整设计参数后返回步骤S4，重复步骤S4-S7，直至误差满足设计要求，参数设计方法完成。2.根据权利要求1所述的一种聚焦离子束刻蚀加工工艺参数的设计方法，其特征在于：所述步骤S3中聚焦离子束溅射刻蚀轮廓计算模型为：其中，Ps为扫描路径函数，N为入射离子分布阶数，wdt和Ik分别为驻留时间与电流对溅射微结构开口宽度的影响参数，hdt和Id分别为驻留时间与电流对溅射微结构刻蚀深度的影响参数，Y为溅射产额函数，ai,bi,λ和σ为分布参数，q为沉积系数，r为期望差函数描述沉积分布中心与入射分布中心的距离。3.根据权利要求1所述的一种聚焦离子束刻蚀加工工艺参数的设计方法，其特征在于：所述步骤S3建立聚焦离子束溅射刻蚀轮廓计算模型进一步包括：S31，建立溅射过程对加工区域轮廓形成演化的作用分布；S32，建立再沉积过程对加工区域轮廓形成演化的作用分布；S33，计算单个扫描位置加工的轮廓变化为溅射与再沉积共同作用的影响；S34，将单个扫描位置的演化结果根据扫描策略在扫描路径上重复叠加得到最终加工轮廓。4.根据权利要求3所述的一种聚焦离子束刻蚀加工工艺参数的设计方法，其特征在于：所述步骤S31中溅射过程对加工区域轮廓形成演化的作用分布为多重高斯分布，其计算方法如下：其中，wdt和Ik分别为驻留时间与电流对溅射微结构开口宽度的影响参数，hdt和Id分别为驻留时间与电流对溅射微结构刻蚀深度的影响参数，Y为溅射产额函数，ai,和bi为分布参数，该分布中心位置即为入射离子束中心位置。5.根据权利要求3或4所述的一种聚焦离子束刻蚀加工工艺参数的设计方法，其特征在于：所述步骤S32中再沉积过程对加工区域轮廓形成演化的作用分布为单高斯分布，其计算2CN109165400A权利要求书2/2页方法如下：其中，期望差函数r为再沉积影响分布与溅射影响分布中心的距离，q为沉积系数，λ,和σ为分布参数。6.根据权利要求5所述的一种聚焦离子束刻蚀加工工艺参数的设计方法，其特征在于：所述步骤S33中单个扫描位置加工的轮廓变化计算为：Jtot＝Jsput+Jred所述步骤S34根据扫描策略重复叠加得到的最终加工轮廓为：d＝Ps*Jtot其中，Ps为扫描路径函数。7.根据权利要求1所述的一种聚焦离子束刻蚀加工工艺参数的设计方法，其特征在于：所述步骤S4中采用粒子群优化算法进行参数优化与校正，其进一步包括：S41，确立待优化参数[wdt,Ik,,hdt,Id,ai,,bi,λ,σ]为粒子，建立np组