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在干法刻蚀中，由于与气体分子的碰撞和其他随机热效应，加速离子的轨迹是不均匀且不垂直的（见图1）。这会对刻蚀结果有所影响，因为晶圆上任何一点的刻蚀速率将根据大体积腔室可见的立体角和该角度范围内的离子通量而变化。这些不均匀且特征相关的刻蚀速率使半导体工艺设计过程中刻蚀配方的研发愈发复杂。在本文中，我们将论述如何通过在SEMulator3D®中使用可视性刻蚀建模来弥补干法刻蚀这一方面的不足。

图1（a），中性气体在腔室内随机流动的二维展示。气体的行进角度在图中描绘的所有方向上均等分布；图1（b），显示了带正电的离子和一个带负电的晶圆。离子会因电场而向下加速；然而，由于随机热效应和与其他离子或气体分子的碰撞，完美垂直轨迹无法实现。角速度分布可以近似为高斯函数。

图1 气体行进分布

1 角相关刻蚀

确定材料刻蚀速率（ER）最简单的方法是在实际刻蚀前后测量晶圆的材料厚度。在刻蚀过程中使用平面晶圆可确保局部区域内的所有位置具有相同的张角和离子通量，这将带来可测量的统一刻蚀速率（见图2）。由于不同的刻蚀角度和不断变化的离子通量，在特征相关的刻蚀过程、例如沟槽和硬掩膜刻蚀中，确定该刻蚀速率是不可能的。SEMulator3D能够使用其“多刻蚀”功能模拟此类刻蚀。该软件可测量任意给定点的可见立体角并计算与该立体角范围内离子通量成比例的常态刻蚀量（见图4）。入射角的离子通量分布被假定为具有标准差的高斯分布。……