JP2014029982A5 - - Google Patents

Description

（ｉ）入射フラックスを用いた法線ベクトルの計算
図３に示したように、被加工体６０の表面に配置されているあるＶｏｘｅｌに着目した場合、そのＶｏｘｅｌの重心（ｉ，ｊ）に入射してくるガスフラックスを考える。パターン直上から直接入射してくるフラックス成分のみを考えても良いし、それに加えて、例えばパターン側壁から再放出されて間接的に入射してくるフラックス成分まで考えても良い。さらに、ウェハ開口率、チップ内開口率、局所的なパターン構造の寄与までも考えても良い。この際、ある角度方向ｉで入射してきたフラックスベクトルΓ(i)を図３のような互いに直交する単位ベクトル成分ｅ_xとｅ_y（なお、３次元であれば、ｅ_x，ｅ_y，ｅ_z）方向に分離する。その他の角度方向から入射してくるフラックスにもある角度ステップごとに同様な作業を行い、ｅ_xとｅ_y成分ごとに足し合わせる。最後に、ｅ_x方向とｅ_y方向のフラックス成分の線形合成を行い（数式１）、その合成ベクトルΓ_avgの方向を法線方向と定義し、合成ベクトルΓ _avg を法線ベクトルとする。また、絶対値｜Γ_avg｜をそのＶｏｘｅｌへの総フラックス量とする。

上記の問題は、以下で述べるシミュレーション方法によって解決される。
図２１は、本実施の形態に係るシミュレーション方法の一例を示している。図１９は、比較例に係るシミュレーション方法による形状進展の概念を示している。図２０は、本実施の形態に係るシミュレーション方法による形状進展の概念を示している。

表面反応モジュール６３は、例えば上述の文献Ａに記載されているような、深さ方向を考慮した表面反応モデル（スラブモデル）を解くことで、反応速度としてのエッチレートＥＲ_iと、ダメージ量Ｄａ_iとの計算を行うものである。形状・ダメージモジュール６５は、例えば上述の第１の実施の形態と同様のＶｏｘｅｌモデルによる計算手法によって、各Ｖｏｘｅｌに対する形状進展（Ｖｏｘｅｌの除去）およびダメージの配分を行う。ただし、本実施の形態では、表面反応モジュール６３から導出される各時間ステップでのＬｏｃａｌなエッチレートおよびダメージ量をそのまま形状・ダメージモジュール６５に受け渡すのではなく、積算モジュール６４に一旦引き渡し、そこでエッチング量とダメージ量を所定の配列に随時積算保持する。そして、エッチング量とＶｏｘｅｌサイズとを常に表面反応モジュール６３側の時間ステップで比較しながら、形状・ダメージモジュール６５で形状進展およびダメージの配分を実行していく。

なお、本実施の形態に係るシミュレーション方法の最大の特徴は、積算モジュール６４でエッチング量およびダメージ量を随時積算保持していく計算部分を含むことにあり、表面反応モジュール６３における表面反応モデルは上述のものに限定されない。また、形状・ダメージモジュール６５におけるダメージの配分方法等の計算は上述のものに限定されない。以下で説明する表面反応モデルおよびダメージの配分方法等の計算も、あくまで一例である。

表面反応モジュール６３では、小さな時間ステップｄＴ（例えば、０．０１ｓ）で、表層にある各Ｖｏｘｅｌ（ｉ）でのエッチレートＥＲ_iとダメージ量Ｄａ_iとの計算を行う（ステップＳ２４）。表面反応モジュール６３は、各Ｖｏｘｅｌ（ｉ）のＥＲｉ、Ｄａｉ、ｄＴを積算モジュール６４に引き渡す。積算モジュールに６４は、エッチング量ＥＲ_i×ｄＴおよびダメージ量Ｄａ_iをそれぞれ配列Ｓ（ｉ）およびＤ（ｉ）に積算保持する（ステップＳ２５）。積算モジュール６４は、積算保持されたエッチング量：ΣＥＲ_i×ｄＴを形状・ダメージモジュール６５に送り、以下の数式９の条件を満たす時に、対応するＶｏｘｅｌ（ｉ）を除去し、ダメージ量を周辺のＶｏｘｅｌに配分する（ステップＳ２６，Ｓ２７）。

以上説明したように、本実施の形態によるシミュレーション方法では、反応速度としてのエッチレートＥＲ_iに基づく形状進展の量（エッチング量ＥＲ_i×ｄＴ）とダメージ量Ｄａ_iとを、積算モジュール６４で複数の時間ステップ分、積算する。そして、積算された形状進展の量（ΣＥＲ_i×ｄＴ）に基づいて、形状・ダメージモジュール６５で形状進展およびダメージの割り当てがなされる。このような計算方法により、小さい時間ステップ内でエッチング量が積算されていき、被加工体６０の表面において除去可能になったＶｏｘｅｌから順に除去されていく（例えば図２０のｔ＝３ｄｔ→４ｄｔ）。この場合において、時間ステップの制限は無い。一方、積算する処理を行わない比較例の計算モデル（図１９）では、エッチレートの精度の問題で、除去されるべきＶｏｘｅｌが除去されない場合がある。

Claims (20)

1. 所定の加工処理の対象となる被加工体の表面の任意の位置に入射する複数の入射フラックスをそれぞれ、互いに直交する複数の単位ベクトル方向に成分分解する処理と、
   前記複数の入射フラックスについての前記複数の単位ベクトル方向のフラックス成分をすべて、前記各単位ベクトル方向ごとに足し合わせる処理と、
   前記各単位ベクトル方向ごとに足し合わせられた互いに直交する複数のフラックス成分を、１つのベクトルとして合成することで、前記被加工体の表面の任意の位置における法線ベクトルを算出する処理と
   を含む計算を情報処理装置によって行うシミュレーション方法。
2. さらに、
   Ｖｏｘｅｌ空間を生成して前記被加工体の形状を複数のＶｏｘｅｌによって表す処理と、
   前記法線ベクトルに基づいて、前記複数の入射フラックスによって前記被加工体に発生するダメージを求め、求められた前記ダメージを前記複数のＶｏｘｅｌに割り当てる処理と
   を含む計算を前記情報処理装置によって行う請求項１に記載のシミュレーション方法。
3. さらに、
   初期条件に基づいて前記各Ｖｏｘｅｌの初期のＶｏｘｅｌサイズを設定する処理と、
   前記初期のＶｏｘｅｌサイズを、前記法線ベクトルを用いて算出された前記被加工体の表面の反応速度に応じて最適化する処理と
   を含む計算を前記情報処理装置によって行う請求項２に記載のシミュレーション方法。
4. さらに、
   前記法線ベクトルを、前記被加工体の表面の第１の位置と第２の位置とについて算出することで、前記第１の位置における第１の法線ベクトルと、前記第２の位置における第２の法線ベクトルとを算出する処理と、
   前記第１の法線ベクトルに所定の幅を持たせた第１の範囲内にのみ存在するＶｏｘｅｌに前記第１の法線ベクトルに基づく第１のダメージを割り当てる処理と、
   前記第２の法線ベクトルに前記所定の幅を持たせた第２の範囲内にのみ存在するＶｏｘｅｌに前記第２の法線ベクトルに基づく第２のダメージを割り当てる処理と
   を含む計算を前記情報処理装置によって行う請求項２または３に記載のシミュレーション方法。
5. さらに、
   前記第１の範囲と前記第２の範囲との双方に重複して存在するＶｏｘｅｌがある場合、前記重複して存在するＶｏｘｅｌに、前記第１のダメージと前記第２のダメージとを所定の割合で足し合わたダメージを割り当てる処理
   を含む計算を前記情報処理装置によって行う請求項４に記載のシミュレーション方法。
6. さらに、
   前記第１の範囲と前記第２の範囲との双方に重複して存在するＶｏｘｅｌがある場合、前記第１の法線ベクトルおよび前記第２の法線ベクトルのうち、前記重複して存在するＶｏｘｅｌまでの距離が近い方の一方の法線ベクトルに基づくダメージを前記重複して存在するＶｏｘｅｌに割り当てる処理
   を含む計算を前記情報処理装置によって行う請求項４に記載のシミュレーション方法。
7. さらに、
   前記第１の範囲と前記第２の範囲との双方の範囲外に存在するＶｏｘｅｌがある場合、前記範囲外に存在するＶｏｘｅｌに、補間演算によって前記第１のダメージと前記第２のダメージとに基づくダメージを割り当てる処理
   を含む計算を前記情報処理装置によって行う請求項４に記載のシミュレーション方法。
8. さらに、
   前記第１の範囲と前記第２の範囲との双方の範囲外に存在するＶｏｘｅｌがある場合、前記範囲外に存在するＶｏｘｅｌまでの距離が近い方の一方の法線ベクトルに基づくダメージを前記範囲外に存在するＶｏｘｅｌに割り当てる処理
   を含む計算を前記情報処理装置によって行う請求項４に記載のシミュレーション方法。
9. 前記被加工体の表面の形状を複数の格子点を含むＳｔｒｉｎｇモデルを用いて表し、前記Ｓｔｒｉｎｇモデルによって前記法線ベクトルに基づく形状進展を行う処理と、
   前記Ｓｔｒｉｎｇモデルによって表された前記被加工体の表面付近にＶｏｘｅｌ空間を生成して複数のＶｏｘｅｌを配置する処理と、
   前記法線ベクトルに基づいて、前記複数の入射フラックスによって前記被加工体に発生するダメージを求め、求められた前記ダメージを前記複数のＶｏｘｅｌに割り当てる処理と
   を含む計算を前記情報処理装置によって行う請求項１ないし８のいずれか１つに記載のシミュレーション方法。
10. さらに、
    前記法線ベクトルおよびその方向の総フラックス量とに基づいて、前記法線ベクトル方向を考慮した表面反応モデルを解くことで、前記所定の加工処理の反応速度または前記複数の入射フラックスによって前記被加工体に発生するダメージを計算する処理
    を含む計算を前記情報処理装置によって行う請求項１ないし９のいずれか１つに記載のシミュレーション方法。
11. さらに、
    Ｖｏｘｅｌ空間を生成して前記被加工体の形状を複数のＶｏｘｅｌによって表す処理と、
    前記法線ベクトルに基づいて、所定の表面反応モデルを解くことで、前記所定の加工処理による反応速度を所定の時間ステップで計算する処理と、
    前記反応速度に基づく形状進展の量を、複数の前記時間ステップ分、積算する処理と、
    積算された前記形状進展の量に基づいて前記複数のＶｏｘｅｌに対して形状進展を行う処理と
    を含む計算を前記情報処理装置によって行う請求項１ないし８のいずれか１つに記載のシミュレーション方法。
12. さらに、
    前記法線ベクトルに基づいて、前記所定の表面反応モデルを解くことで、前記被加工体に発生するダメージを前記所定の時間ステップで計算する処理と、
    求められた前記ダメージを、複数の前記時間ステップ分、積算する処理と、
    積算された前記ダメージを前記複数のＶｏｘｅｌに割り当てる処理と
    を含む計算を前記情報処理装置によって行う請求項１１に記載のシミュレーション方法。
13. 前記形状進展を行う処理では、積算された前記形状進展の量が、１つの前記Ｖｏｘｅｌのサイズに対して所定の条件を満たすか否かを判断し、前記所定の条件を満たした場合に前記形状進展を実行する
    請求項１１または１２に記載のシミュレーション方法。
14. 前記被加工体が材料の異なる複数の加工層からなり、
    前記Ｖｏｘｅｌによって表す処理では、形状進展が２以上の前記加工層に亘るとみなせる領域に達した場合、２以上の前記加工層を表すＶｏｘｅｌのサイズを変更する
    請求項１１ないし１３のいずれか１つに記載のシミュレーション方法。
15. 前記被加工体が材料の異なる複数の加工層からなり、
    前記形状進展を行う処理では、単一の加工層とみなせる領域では積算された前記形状進展の量ではなく、前記所定の時間ステップに対応する形状進展の量で形状進展を行い、形状進展が２以上の前記加工層に亘るとみなせる領域では、積算された前記形状進展の量に基づいて形状進展を行う
    請求項１１ないし１４のいずれか１つに記載のシミュレーション方法。
16. さらに、
    前記被加工体の表面に形成されるデポジッション膜と前記デポジッション膜の下層に形成される前記被加工体の反応層とをイオンが通過する際の、イオンエネルギー分布の変動およびイオン角度分布の変動を計算する処理と、
    前記イオンエネルギー分布の変動および前記イオン角度分布の変動を加味して、前記複数の入射フラックスを算出する処理と
    を含む計算を前記情報処理装置によって行う請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のシミュレーション方法。
17. さらに、
    前記法線ベクトルに基づいて、所定の表面反応モデルを解くことで、前記所定の加工処理による反応速度を計算する処理と、
    前記反応速度に基づいて前記被加工体の形状進展の計算を行う処理と、
    前記形状進展による前記デポジッション膜厚の変動を計算する処理と、
    前記デポジッション膜厚の変動を指標として、前記イオンエネルギー分布の変動および前記イオン角度分布の変動を再計算する処理と
    を含む計算を前記情報処理装置によって行う請求項１６に記載のシミュレーション方法。
18. 所定の加工処理の対象となる被加工体の表面の任意の位置に入射する複数の入射フラックスをそれぞれ、互いに直交する複数の単位ベクトル方向に成分分解する処理と、
    前記複数の入射フラックスについての前記複数の単位ベクトル方向のフラックス成分をすべて、前記各単位ベクトル方向ごとに足し合わせる処理と、
    前記各単位ベクトル方向ごとに足し合わせられた互いに直交する複数のフラックス成分を、１つのベクトルとして合成することで、前記被加工体の表面の任意の位置における法線ベクトルを算出する処理と
    を含む計算を情報処理装置に実行させるシミュレーションプログラム。
19. 被加工体に対して所定の加工処理を行う加工部と、
    前記所定の加工処理をシミュレーションするシミュレータと
    を備え、
    前記シミュレータは、
    前記被加工体の表面の任意の位置に入射する複数の入射フラックスをそれぞれ、互いに直交する複数の単位ベクトル方向に成分分解する処理と、
    前記複数の入射フラックスについての前記複数の単位ベクトル方向のフラックス成分をすべて、前記各単位ベクトル方向ごとに足し合わせる処理と、
    前記各単位ベクトル方向ごとに足し合わせられた互いに直交する複数のフラックス成分を、１つのベクトルとして合成することで、前記被加工体の表面の任意の位置における法線ベクトルを算出する処理と
    を含む計算を行う
    加工装置。
20. 被加工体に対する所定の加工処理をシミュレーションする演算部を備え、
    前記演算部は、
    前記被加工体の表面の任意の位置に入射する複数の入射フラックスをそれぞれ、互いに直交する複数の単位ベクトル方向に成分分解する処理と、
    前記複数の入射フラックスについての前記複数の単位ベクトル方向のフラックス成分をすべて、前記各単位ベクトル方向ごとに足し合わせる処理と、
    前記各単位ベクトル方向ごとに足し合わせられた互いに直交する複数のフラックス成分を、１つのベクトルとして合成することで、前記被加工体の表面の任意の位置における法線ベクトルを算出する処理と
    を含む計算を行う
    シミュレータ。