JP2927226B2 - 形状シミュレーション方法 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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-
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加工によって被加
工物の形状がどう変化するかをシミュレートする形状シ
ミュレーション方法に関し、特に、半導体装置製造など
におけるプラズマエッチング形状をモンテカルロ法によ
り解析する形状シミュレーション方法に関する。
工物の形状がどう変化するかをシミュレートする形状シ
ミュレーション方法に関し、特に、半導体装置製造など
におけるプラズマエッチング形状をモンテカルロ法によ
り解析する形状シミュレーション方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、エッチングの形状シミュレーショ
ン方法として、エッチングプロセスが等方エッチングで
ある、あるいは完全異方性エッチングであることを仮定
した方法が一般的に用いられていた。しかしながら、こ
の形状シミュレーション方法は、微細加工技術の進展に
伴って現実のプロセスを的確には表わせなくなり、現在
では実用性に乏しいものとなっている。
ン方法として、エッチングプロセスが等方エッチングで
ある、あるいは完全異方性エッチングであることを仮定
した方法が一般的に用いられていた。しかしながら、こ
の形状シミュレーション方法は、微細加工技術の進展に
伴って現実のプロセスを的確には表わせなくなり、現在
では実用性に乏しいものとなっている。
【０００３】一方、プラズマの解析に関してはいくつか
の検討が行われており、流体モデル、モンテカルロ法等
を用いてプラズマ内の電位分布、密度を解析する技術が
開発されている。これらのプラズマ解析結果を用いるこ
とによって、プラズマエッチングによる形状のシミュレ
ーション計算を行うことが可能になり、例えば、服藤、
久保田、応用物理学会誌、第62巻、第11号、pp.1111(19
93年)に示されたような方法が提案されている。図４
は、この服藤らによる方法を説明するためのブロック図
である。
の検討が行われており、流体モデル、モンテカルロ法等
を用いてプラズマ内の電位分布、密度を解析する技術が
開発されている。これらのプラズマ解析結果を用いるこ
とによって、プラズマエッチングによる形状のシミュレ
ーション計算を行うことが可能になり、例えば、服藤、
久保田、応用物理学会誌、第62巻、第11号、pp.1111(19
93年)に示されたような方法が提案されている。図４
は、この服藤らによる方法を説明するためのブロック図
である。
【０００４】服藤らの方法では、まず、バルクプラズマ
解析部（ＲＦグロー放電部）５１によってプラズマ中の
電位、粒子密度を解析し、次に、シースプラズマ解析部
（イオン輸送部）５２によって入射粒子の軌道、エネル
ギーを求め、さらにそれらから入射粒子の流束を計算す
る。続いて、表面反応部５３において、入射粒子の流束
と被エッチング材料表面の吸着種との吸着平衡計算を行
うことにより、表面の微小領域の表面吸着種の組成の時
間変化（表面反応による変化）を計算する。表面反応の
結果として表面がエッチングされる場合には、形状計算
部５４により、ストリングモデルを用いてエッチング形
状を計算する。
解析部（ＲＦグロー放電部）５１によってプラズマ中の
電位、粒子密度を解析し、次に、シースプラズマ解析部
（イオン輸送部）５２によって入射粒子の軌道、エネル
ギーを求め、さらにそれらから入射粒子の流束を計算す
る。続いて、表面反応部５３において、入射粒子の流束
と被エッチング材料表面の吸着種との吸着平衡計算を行
うことにより、表面の微小領域の表面吸着種の組成の時
間変化（表面反応による変化）を計算する。表面反応の
結果として表面がエッチングされる場合には、形状計算
部５４により、ストリングモデルを用いてエッチング形
状を計算する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この服藤らによる従来
の方法は、以下に述べるような問題点がある。
の方法は、以下に述べるような問題点がある。
【０００６】第１に、被エッチング材料の表面で生じる
素反応が特定されないため、粒子レベルでのシミュレー
ションがなされず、計算精度が向上しないという問題点
である。プラズマエッチングでは、プラズマの反応性が
非常に高いので、表面での素反応を把握することが重要
である。しかしながらこの従来の方法では、粒子の流束
と被エッチング材料表面の吸着種との吸着平衡式を解く
ことによって表面状態の変化を計算しているので、個々
の粒子間の反応は平衡計算に置き換えられており、粒子
レベルでのシミュレーションがなされていない。
素反応が特定されないため、粒子レベルでのシミュレー
ションがなされず、計算精度が向上しないという問題点
である。プラズマエッチングでは、プラズマの反応性が
非常に高いので、表面での素反応を把握することが重要
である。しかしながらこの従来の方法では、粒子の流束
と被エッチング材料表面の吸着種との吸着平衡式を解く
ことによって表面状態の変化を計算しているので、個々
の粒子間の反応は平衡計算に置き換えられており、粒子
レベルでのシミュレーションがなされていない。
【０００７】第２に、全ての吸着種との吸着平衡式を解
くため、計算時間が長くなるという問題点である。吸着
平衡を考慮するためには全ての吸着種を考慮する必要が
あり、計算時間が長くなるが、実際の反応では粒子レベ
ルで反応が行われているため、全てを考慮する必要はな
いはずである。
くため、計算時間が長くなるという問題点である。吸着
平衡を考慮するためには全ての吸着種を考慮する必要が
あり、計算時間が長くなるが、実際の反応では粒子レベ
ルで反応が行われているため、全てを考慮する必要はな
いはずである。
【０００８】本発明の目的は、被エッチング材料表面で
の素反応を考慮し、計算時間が短くかつ高精度なエッチ
ング形状シミュレーション技術を提供することにある。
の素反応を考慮し、計算時間が短くかつ高精度なエッチ
ング形状シミュレーション技術を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の形状シミュレー
ション方法は、プラズマエッチングによりエッチングさ
れた被エッチング材料の形状を解析する形状シミュレー
ション方法において、粒子密度に基づき、プラズマから
の入射粒子の種類を決定する粒子決定工程と、被エッチ
ング材料の表面状態に基づき、被エッチング材料表面の
吸着種であって入射粒子が衝突することになる吸着種
を、モンテカルロ法により決定する吸着種決定工程と、
反応の種類ごとの反応定数に基づき、粒子及び決定され
た吸着種の間の反応の種類を、モンテカルロ法により決
定する反応決定工程とを有し、反応決定工程で決定され
た反応の種類に応じて被エッチング材料の形状を計算す
る。
ション方法は、プラズマエッチングによりエッチングさ
れた被エッチング材料の形状を解析する形状シミュレー
ション方法において、粒子密度に基づき、プラズマから
の入射粒子の種類を決定する粒子決定工程と、被エッチ
ング材料の表面状態に基づき、被エッチング材料表面の
吸着種であって入射粒子が衝突することになる吸着種
を、モンテカルロ法により決定する吸着種決定工程と、
反応の種類ごとの反応定数に基づき、粒子及び決定され
た吸着種の間の反応の種類を、モンテカルロ法により決
定する反応決定工程とを有し、反応決定工程で決定され
た反応の種類に応じて被エッチング材料の形状を計算す
る。
【００１０】プラズマエッチングでは、プラズマから被
エッチング材料に入射する入射粒子のエネルギーによっ
て、被エッチング材料表面で起こる反応の種類や反応速
度が大きく変化することが知られている。そこで、粒子
決定工程において入射粒子のエネルギーも決定し、反応
決定工程において入射粒子のエネルギーを反映させて反
応の種類を決定するようにすることが好ましい。また、
実際の形状計算を行うために、被エッチング材料表面の
微小領域を単位として吸着種決定工程と反応決定工程を
実行することが望ましい。形状計算の方法としては、例
えば、ストリングモデルなどを用いることができる。
エッチング材料に入射する入射粒子のエネルギーによっ
て、被エッチング材料表面で起こる反応の種類や反応速
度が大きく変化することが知られている。そこで、粒子
決定工程において入射粒子のエネルギーも決定し、反応
決定工程において入射粒子のエネルギーを反映させて反
応の種類を決定するようにすることが好ましい。また、
実際の形状計算を行うために、被エッチング材料表面の
微小領域を単位として吸着種決定工程と反応決定工程を
実行することが望ましい。形状計算の方法としては、例
えば、ストリングモデルなどを用いることができる。
【００１１】本発明では、モンテカルロ法でのシミュレ
ーションを行うために、各工程において、乱数を使用し
て入射粒子の種類やエネルギー、衝突対象の吸着種、生
起する素反応の種類を決定している。その際、各工程に
各々対応したデータテーブルを予め用意しておき、生成
した乱数によって該当する工程のテーブルを検索するよ
うにすることによって、高速での処理が可能になる。本
発明によれば、上述したように、入射粒子、吸着種、反
応の種類が決定できるので、各反応に対応したエッチン
グ形状を計算できるようになり、物理的に厳密なシミュ
レーションを実行できる。また、素反応の計算などには
分子軌道法等を用いることもできる。
ーションを行うために、各工程において、乱数を使用し
て入射粒子の種類やエネルギー、衝突対象の吸着種、生
起する素反応の種類を決定している。その際、各工程に
各々対応したデータテーブルを予め用意しておき、生成
した乱数によって該当する工程のテーブルを検索するよ
うにすることによって、高速での処理が可能になる。本
発明によれば、上述したように、入射粒子、吸着種、反
応の種類が決定できるので、各反応に対応したエッチン
グ形状を計算できるようになり、物理的に厳密なシミュ
レーションを実行できる。また、素反応の計算などには
分子軌道法等を用いることもできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
て、図面を参照して説明する。
【００１３】《第１の実施の形態》図１は本発明の第１
の実施の形態の形状シミュレーション方法を説明するた
めのブロック図である。被エッチング材料表面の形状が
プラズマエッチングによってどう変化するかをシミュレ
ートするために、この形状シミュレーション方法は、手
順として、バルクプラズマを解析するためのバルクプラ
ズマ解析部１１と、バルクプラズマに連なるシースプラ
ズマを解析し入射粒子を決定するシースプラズマ解析部
１２と、被エッチング材料の表面状態に応じて吸着種や
反応の種類を決定し表面反応をシミュレートする表面反
応部１３と、表面反応部１３で決定された反応の種類に
応じてストリングモデルを用いて被エッチング材料の形
状変化を計算する形状計算部１４とを有している。プラ
ズマエッチングに使用されるようなプラズマ発生装置に
おいては、高周波放電等によって形成された弱電離プラ
ズマが、プラズマ密度が相対的に高いバルクプラズマ領
域と、バルクプラズマ領域に隣接しプラズマ密度が相対
的に低くかつ強い電界が形成されているシースプラズマ
領域とに分けられることに対応して、バルクプラズマ解
析部１１とシースプラズマ解析部１２とを設けている。
以下、各部について、説明する。
の実施の形態の形状シミュレーション方法を説明するた
めのブロック図である。被エッチング材料表面の形状が
プラズマエッチングによってどう変化するかをシミュレ
ートするために、この形状シミュレーション方法は、手
順として、バルクプラズマを解析するためのバルクプラ
ズマ解析部１１と、バルクプラズマに連なるシースプラ
ズマを解析し入射粒子を決定するシースプラズマ解析部
１２と、被エッチング材料の表面状態に応じて吸着種や
反応の種類を決定し表面反応をシミュレートする表面反
応部１３と、表面反応部１３で決定された反応の種類に
応じてストリングモデルを用いて被エッチング材料の形
状変化を計算する形状計算部１４とを有している。プラ
ズマエッチングに使用されるようなプラズマ発生装置に
おいては、高周波放電等によって形成された弱電離プラ
ズマが、プラズマ密度が相対的に高いバルクプラズマ領
域と、バルクプラズマ領域に隣接しプラズマ密度が相対
的に低くかつ強い電界が形成されているシースプラズマ
領域とに分けられることに対応して、バルクプラズマ解
析部１１とシースプラズマ解析部１２とを設けている。
以下、各部について、説明する。
【００１４】（バルクプラズマ解析部）バルクプラズマ
解析部１１では、荷電粒子の連続方程式とポアソン(Poi
sson)方程式とを連立して差分法を用いて解くことによ
り、周波数ωのＲＦバイアスが加わった場合の、プラズ
マ中のポテンシャル、各粒子（イオン、電子、ラジカ
ル）の密度、シース長の時間変化が計算されている。
解析部１１では、荷電粒子の連続方程式とポアソン(Poi
sson)方程式とを連立して差分法を用いて解くことによ
り、周波数ωのＲＦバイアスが加わった場合の、プラズ
マ中のポテンシャル、各粒子（イオン、電子、ラジカ
ル）の密度、シース長の時間変化が計算されている。
【００１５】（シースプラズマ解析部）シースプラズマ
解析部１２では、バルクプラズマ解析部１１での解析結
果を用い、被エッチング材料側に入射する入射粒子がプ
ラズマ中のシース境界（バルクプラズマ領域とシースプ
ラズマ領域の境界）部で発生したとして、この入射粒子
の種類とエネルギーと軌道とが決定される。具体的に
は、入射粒子の種類は、バルクプラズマ解析部１１で得
られた各粒子の密度のテーブルと第１の一様乱数ｘ 1を
用いて決定する。四フッ化炭素ＣＦ4によるシリコン基
板のプラズマエッチングをシミュレートする場合であれ
ば、発生する入射粒子として、乱数ｘ1の値に応じ、例
えば、ＣＦ3 +イオンが選択される。なお、条件や乱数に
応じて、イオンでなく電子や中性ラジカルが選択される
こともある。
解析部１２では、バルクプラズマ解析部１１での解析結
果を用い、被エッチング材料側に入射する入射粒子がプ
ラズマ中のシース境界（バルクプラズマ領域とシースプ
ラズマ領域の境界）部で発生したとして、この入射粒子
の種類とエネルギーと軌道とが決定される。具体的に
は、入射粒子の種類は、バルクプラズマ解析部１１で得
られた各粒子の密度のテーブルと第１の一様乱数ｘ 1を
用いて決定する。四フッ化炭素ＣＦ4によるシリコン基
板のプラズマエッチングをシミュレートする場合であれ
ば、発生する入射粒子として、乱数ｘ1の値に応じ、例
えば、ＣＦ3 +イオンが選択される。なお、条件や乱数に
応じて、イオンでなく電子や中性ラジカルが選択される
こともある。
【００１６】続いて、この入射粒子の初速度をマックス
ウェル(Maxwell)分布を基にモンテカルロ法を用いて計
算し、運動方程式とポアソン方程式を用いてこの入射粒
子の軌道を計算して、被エッチング材料（ウエハ）に入
射する際の入射粒子のエネルギーを計算する。上述の例
であれば、ＣＦ3 +イオンの軌道とエネルギーとを計算す
る。
ウェル(Maxwell)分布を基にモンテカルロ法を用いて計
算し、運動方程式とポアソン方程式を用いてこの入射粒
子の軌道を計算して、被エッチング材料（ウエハ）に入
射する際の入射粒子のエネルギーを計算する。上述の例
であれば、ＣＦ3 +イオンの軌道とエネルギーとを計算す
る。
【００１７】（表面反応部）表面反応部１３では、シー
スプラズマ解析部１２で決定した入射粒子の種類とエネ
ルギーに基づいて、表面反応が計算される。そのため
に、図２に示すように、被エッチング材料の形状１５を
２次元ストリングモデルで表現する。続いて、ストリン
グ点間の微小領域１７を抽出し、この微小領域１７に入
射粒子（上述の例ではＣＦ3 +イオン）が入射することに
する。図において矢印は、入射する粒子の軌道１６を示
している。
スプラズマ解析部１２で決定した入射粒子の種類とエネ
ルギーに基づいて、表面反応が計算される。そのため
に、図２に示すように、被エッチング材料の形状１５を
２次元ストリングモデルで表現する。続いて、ストリン
グ点間の微小領域１７を抽出し、この微小領域１７に入
射粒子（上述の例ではＣＦ3 +イオン）が入射することに
する。図において矢印は、入射する粒子の軌道１６を示
している。
【００１８】一方、微小領域１７での被エッチング材料
の表面状態は、表面の吸着種をｋ、その吸着割合をＡk
とするテーブルデータで表わされている。吸着種ｋは、
例えば、０は清浄表面であり、１はＨ原子が吸着した状
態であり、２はＦ原子が吸着した状態であると定義す
る。そして、シースプラズマ解析部１２で得られた入射
粒子が衝突することとなる吸着種ｋをモンテカルロ法に
より決定する。具体的には、第２の一様乱数ｘ2を発生
し、 Ｓk-1≦ｘ2・Ｓn＜Ｓk となる吸着種ｋを決定する。ここで、吸着種が０（すな
わち清浄表面）からｎ（１以上の整数）までのｎ＋１通
りあるとして、Ｓkは、
の表面状態は、表面の吸着種をｋ、その吸着割合をＡk
とするテーブルデータで表わされている。吸着種ｋは、
例えば、０は清浄表面であり、１はＨ原子が吸着した状
態であり、２はＦ原子が吸着した状態であると定義す
る。そして、シースプラズマ解析部１２で得られた入射
粒子が衝突することとなる吸着種ｋをモンテカルロ法に
より決定する。具体的には、第２の一様乱数ｘ2を発生
し、 Ｓk-1≦ｘ2・Ｓn＜Ｓk となる吸着種ｋを決定する。ここで、吸着種が０（すな
わち清浄表面）からｎ（１以上の整数）までのｎ＋１通
りあるとして、Ｓkは、
【００１９】
【数１】 で表わされるものとする。また、Ｓ-1＝０とする。上述
の例では吸着種ｋは、例えば、Ｓｉ−ＣＦ3と決定され
る。
の例では吸着種ｋは、例えば、Ｓｉ−ＣＦ3と決定され
る。
【００２０】次に、このようにして決定した吸着種ｋと
上述の入射粒子との間で起こる反応を決定する。吸着種
ｋと入射粒子が決まっても、これらの間で生起する反応
は１種類とは限らず、また、反応断面積（衝突断面積）
によってはほとんど反応しないこともあるので、ここで
は、吸着種ｋと入射粒子との組合せに応じ、反応の種類
とその反応定数からなるテーブルデータを使用し、第３
の一様乱数ｘ3を発生してモンテカルロ法により反応の
種類を決定する。その際、入射粒子のエネルギーに応じ
て反応定数が変化するようにし、結果として、入射粒子
のエネルギーが反応の種類に反映するようにしている。
上述の入射粒子との間で起こる反応を決定する。吸着種
ｋと入射粒子が決まっても、これらの間で生起する反応
は１種類とは限らず、また、反応断面積（衝突断面積）
によってはほとんど反応しないこともあるので、ここで
は、吸着種ｋと入射粒子との組合せに応じ、反応の種類
とその反応定数からなるテーブルデータを使用し、第３
の一様乱数ｘ3を発生してモンテカルロ法により反応の
種類を決定する。その際、入射粒子のエネルギーに応じ
て反応定数が変化するようにし、結果として、入射粒子
のエネルギーが反応の種類に反映するようにしている。
【００２１】例えば、入射粒子がＣＦ3 +イオン、吸着種
ｋがＳｉ−ＣＦ3であるとして、このときに生じ得る反
応が下記の表に示されている。生じ得る反応がｍ種類で
あるとする。また、入射粒子のエネルギーを考慮して各
反応に対し反応定数Ｒiを与える。各反応定数は分子軌
道法などの計算によって求めてよいし、実験結果から求
めた値を使用してもよい。
ｋがＳｉ−ＣＦ3であるとして、このときに生じ得る反
応が下記の表に示されている。生じ得る反応がｍ種類で
あるとする。また、入射粒子のエネルギーを考慮して各
反応に対し反応定数Ｒiを与える。各反応定数は分子軌
道法などの計算によって求めてよいし、実験結果から求
めた値を使用してもよい。
【００２２】
【表１】 次に、一様乱数ｘ3を発生させ、 Ｗi-1≦ｘ3・Ｗm＜Ｗi となるｉを選択する。Ｗiは、
【００２３】
【数２】 で表わされるものとし、またＷ0＝０とする。ここで、
表１に示されるようなテーブルデータで、例えば、番号
がｊの反応、すなわち、ＣＦ3−Ｓｉ＋ＣＦ3 +→Ｃ2Ｆ6
＋Ｓｉ+という反応が選択されたものとする。この反応
によれば、被エッチング材料表面において、Ｓｉ−ＣＦ
3が消滅し、Ｓｉがエッチングされ、さらにＳｉの清浄
な面が現れる。
表１に示されるようなテーブルデータで、例えば、番号
がｊの反応、すなわち、ＣＦ3−Ｓｉ＋ＣＦ3 +→Ｃ2Ｆ6
＋Ｓｉ+という反応が選択されたものとする。この反応
によれば、被エッチング材料表面において、Ｓｉ−ＣＦ
3が消滅し、Ｓｉがエッチングされ、さらにＳｉの清浄
な面が現れる。
【００２４】（形状計算部）形状計算部１４では、表面
反応部１３で選択された反応の種類に応じ、被エッチン
グ材料の表面の形状を計算する。ここで述べた例では、
表面での反応としてＣＦ3−Ｓｉ＋ＣＦ3 +→Ｃ2Ｆ6＋Ｓ
ｉ+が選択されているので、微小領域１７において、Ｃ
Ｆ3が吸着している割合をＡk、清浄なシリコン表面の割
合をＡ0とし、吸着割合の変化量をΔとすると、 Ａk＝Ａk−Δ, Ａ0＝Ａ0＋Δ が成立し、シリコン基板がエッチングされることにな
る。
反応部１３で選択された反応の種類に応じ、被エッチン
グ材料の表面の形状を計算する。ここで述べた例では、
表面での反応としてＣＦ3−Ｓｉ＋ＣＦ3 +→Ｃ2Ｆ6＋Ｓ
ｉ+が選択されているので、微小領域１７において、Ｃ
Ｆ3が吸着している割合をＡk、清浄なシリコン表面の割
合をＡ0とし、吸着割合の変化量をΔとすると、 Ａk＝Ａk−Δ, Ａ0＝Ａ0＋Δ が成立し、シリコン基板がエッチングされることにな
る。
【００２５】このように反応の種類に応じて形状の計算
を行った結果、図２に示すように入射粒子が向う方向に
ストリングが移動し、エッチングが進行する。図２にお
いて、エッチング後の形状１８は破線で示されている。
を行った結果、図２に示すように入射粒子が向う方向に
ストリングが移動し、エッチングが進行する。図２にお
いて、エッチング後の形状１８は破線で示されている。
【００２６】この実施の形態においては、上述したよう
に、表面反応の計算に際して反応のエネルギー依存性を
考慮している。例えば、ＣＦ3 +イオンの衝突では、入射
エネルギーが１ｅＶから１０ｅＶに増加することによ
り、衛突断面積の値が約１桁程度変化する。本実施の形
態では、反応のエネルギー依存性を考慮しているため、
従来法に比べ、約２倍程度高精度な解析を行うことがで
きる。
に、表面反応の計算に際して反応のエネルギー依存性を
考慮している。例えば、ＣＦ3 +イオンの衝突では、入射
エネルギーが１ｅＶから１０ｅＶに増加することによ
り、衛突断面積の値が約１桁程度変化する。本実施の形
態では、反応のエネルギー依存性を考慮しているため、
従来法に比べ、約２倍程度高精度な解析を行うことがで
きる。
【００２７】《第２の実施の形態》プラズマからの入射
粒子を決定するために、上述の第１の実施の形態ではバ
ルクプラズマ解析部とシースプラズマ解析部とを分けて
いたが、本発明はそれに限定されるものではない。図３
は本発明の第２の実施の形態の形状シミュレーション方
法を説明するブロック図である。
粒子を決定するために、上述の第１の実施の形態ではバ
ルクプラズマ解析部とシースプラズマ解析部とを分けて
いたが、本発明はそれに限定されるものではない。図３
は本発明の第２の実施の形態の形状シミュレーション方
法を説明するブロック図である。
【００２８】この実施の形態は、手順として、ＰＩＣ／
ＭＣＳ（Particle-in-Cell/Monte Carlo Simulation：
セル中の粒子モデルによるモンテカルロシミュレーショ
ン）法によってバルクプラズマを解析し、さらにモンテ
カルロ法によってシースプラズマ領域から被エッチング
材料の表面に入射する粒子の種類とエネルギーを決定す
るバルクプラズマ解析部２１と、第１の実施の形態にお
けるものと同様の表面反応部２３及び形状計算部２４と
を有している。バルクプラズマ解析部２１は、まず、バ
ルクプラズマ中にモンテカルロ法によりいくつかの粒子
を発生させ、これら粒子の電界中の運動を解析する。そ
の粒子により生じる電磁場の影響を考慮するために、そ
の粒子の電荷を周囲の節点に補間分配し、差分法によっ
てポアソン方程式を解くことによってプラズマ全体を解
析し、そこで得られた電磁場を用いてさらに粒子の運動
を解析し、入射粒子の種類やエネルギーを決定する。
ＭＣＳ（Particle-in-Cell/Monte Carlo Simulation：
セル中の粒子モデルによるモンテカルロシミュレーショ
ン）法によってバルクプラズマを解析し、さらにモンテ
カルロ法によってシースプラズマ領域から被エッチング
材料の表面に入射する粒子の種類とエネルギーを決定す
るバルクプラズマ解析部２１と、第１の実施の形態にお
けるものと同様の表面反応部２３及び形状計算部２４と
を有している。バルクプラズマ解析部２１は、まず、バ
ルクプラズマ中にモンテカルロ法によりいくつかの粒子
を発生させ、これら粒子の電界中の運動を解析する。そ
の粒子により生じる電磁場の影響を考慮するために、そ
の粒子の電荷を周囲の節点に補間分配し、差分法によっ
てポアソン方程式を解くことによってプラズマ全体を解
析し、そこで得られた電磁場を用いてさらに粒子の運動
を解析し、入射粒子の種類やエネルギーを決定する。
【００２９】このようにしてバルクプラズマ解析部２１
によって入射粒子の種類、エネルギー、軌道が決定すれ
ば、それ以降は、第１の実施の形態と同様に、表面反応
部２３で表面反応をシミュレートし、形状計算部２４で
形状の変化を求めてエッチング形状を計算する。
によって入射粒子の種類、エネルギー、軌道が決定すれ
ば、それ以降は、第１の実施の形態と同様に、表面反応
部２３で表面反応をシミュレートし、形状計算部２４で
形状の変化を求めてエッチング形状を計算する。
【００３０】この第２の実施の形態は、ＰＩＣ／ＭＣＳ
法を用いていているのでシースプラズマ領域についての
非平衡解析がバルクプラズマの解析とセルフコンシステ
ント（自己無撞着）に行われることになり、解析精度お
よび収束性が改善されるとともに、シース解析の工程を
省略できるという利点を有する。
法を用いていているのでシースプラズマ領域についての
非平衡解析がバルクプラズマの解析とセルフコンシステ
ント（自己無撞着）に行われることになり、解析精度お
よび収束性が改善されるとともに、シース解析の工程を
省略できるという利点を有する。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、モンテカ
ルロ法を用い、入射粒子の種類やエネルギー、入射粒子
が衝突する表面の吸着種、入射粒子と吸着種との間の素
反応を決定することにより、個々の原子あるいは分子の
レベルでのシミュレーションを行うことができ、高精度
なシミュレーションが可能になるという効果を有する。
さらに、入射粒子が衝突する吸着種をモンテカルロ法で
決定しているので、全ての吸着種の変化を計算する必要
がなくなり、計算時間を大幅に短縮できるという効果を
有する。
ルロ法を用い、入射粒子の種類やエネルギー、入射粒子
が衝突する表面の吸着種、入射粒子と吸着種との間の素
反応を決定することにより、個々の原子あるいは分子の
レベルでのシミュレーションを行うことができ、高精度
なシミュレーションが可能になるという効果を有する。
さらに、入射粒子が衝突する吸着種をモンテカルロ法で
決定しているので、全ての吸着種の変化を計算する必要
がなくなり、計算時間を大幅に短縮できるという効果を
有する。
【図１】本発明の第１の実施の形態を説明するブロック
図である。
図である。
【図２】第１の実施の形態でのエッチング形状を示す図
である。
である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を説明するブロック
図である。
図である。
【図４】従来の形状シミュレーションを説明するブロッ
ク図である。
ク図である。
１１,２１ バルクプラズマ解析部 １２ シースプラズマ解析部 １３,２３ 表面反応部 １４,２４ 形状計算部 １５ 被エッチング材料の形状 １６ 粒子の軌道 １７ 微小領域 １８ エッチング後の形状
フロントページの続き (56)参考文献 服藤憲司、久保田正文，”ドライエッ チングのモデリングとシミュレーショ ン”，応用物理，応用物理学会，1993 年，第62巻，第11号，ｐ．1111−1118 羽根邦夫，”形状シミュレーション− プラズマと界面反応−”，応用物理，応 用物理学会，1993年，第62巻，第11号, ｐ．1088−1096 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/302 H01L 21/3065 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (4)
- 【請求項１】 プラズマエッチングによりエッチングさ
れた被エッチング材料の形状を解析する形状シミュレー
ション方法において、 粒子密度に基づき、プラズマからの入射粒子の種類を決
定する粒子決定工程と、 前記被エッチング材料の表面状態に基づき、前記被エッ
チング材料表面の吸着種であって前記入射粒子が衝突す
ることになる吸着種を、モンテカルロ法により決定する
吸着種決定工程と、 反応の種類ごとの反応定数に基づき、前記入射粒子及び
前記決定された吸着種の間の反応の種類を、モンテカル
ロ法により決定する反応決定工程とを有し、 前記反応決定工程で決定された反応の種類に応じて前記
被エッチング材料の形状を計算することを特徴とする形
状シミュレーション方法。 - 【請求項２】 前記粒子決定工程において前記入射粒子
のエネルギーも決定し、前記反応決定工程において前記
入射粒子のエネルギーを反映させて反応の種類を決定す
る請求項１に記載の形状シミュレーション方法。 - 【請求項３】 前記被エッチング材料表面の微小領域を
単位として前記吸着種決定工程と前記反応決定工程を実
行する請求項１または２に記載の形状シミュレーション
方法。 - 【請求項４】 前記吸着種決定工程において、前記微小
領域での前記被エッチング材料の表面状態を表わす、表
面の吸着種の種類とその吸着種の吸着割合からなる第１
のテーブルデータを使用し、その際、前記吸着割合が表
面反応の進行とともに変化していくようにし、 前記反応決定工程において、吸着種と入射粒子との組み
合わせに応じた反応の種類とその反応定数からなる第２
のテーブルデータを使用し、その際、入射粒子のエネル
ギーに応じて前記反応定数が変化するようにする、請求
項３に記載の形状シミュレーション方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7328640A JP2927226B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 形状シミュレーション方法 |
| KR1019960067278A KR100231503B1 (ko) | 1995-12-18 | 1996-12-18 | 몬테카를로법을 이용한 형상 시뮬레이션 장치 및 그 방법 |
| US08/768,578 US5801971A (en) | 1995-12-18 | 1996-12-18 | Form simulation device and its simulating method by the use of the Monte Carlo method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7328640A JP2927226B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 形状シミュレーション方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09171994A JPH09171994A (ja) | 1997-06-30 |
| JP2927226B2 true JP2927226B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=18212530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7328640A Expired - Fee Related JP2927226B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 形状シミュレーション方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5801971A (ja) |
| JP (1) | JP2927226B2 (ja) |
| KR (1) | KR100231503B1 (ja) |
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| KR20000023858A (ko) * | 1998-10-13 | 2000-05-06 | 이제희 | 반도체 식각 공정 시뮬레이션의 병렬 연산 구현 방법 |
| KR100403616B1 (ko) * | 2001-01-03 | 2003-10-30 | 삼성전자주식회사 | 플라즈마 장치에 의한 플라즈마 처리 공정의 시뮬레이션방법 |
| US20040247522A1 (en) * | 2001-11-14 | 2004-12-09 | Mills Randell L | Hydrogen power, plasma, and reactor for lasing, and power conversion |
| US20030129117A1 (en) * | 2002-01-02 | 2003-07-10 | Mills Randell L. | Synthesis and characterization of a highly stable amorphous silicon hydride as the product of a catalytic hydrogen plasma reaction |
| US7188033B2 (en) * | 2003-07-21 | 2007-03-06 | Blacklight Power Incorporated | Method and system of computing and rendering the nature of the chemical bond of hydrogen-type molecules and molecular ions |
| US7773656B1 (en) | 2003-10-24 | 2010-08-10 | Blacklight Power, Inc. | Molecular hydrogen laser |
| AU2005204618A1 (en) * | 2004-01-05 | 2005-07-28 | Blacklight Power, Inc. | Method and system of computing and rendering the nature of atoms and atomic ions |
| US7689367B2 (en) * | 2004-05-17 | 2010-03-30 | Blacklight Power, Inc. | Method and system of computing and rendering the nature of the excited electronic states of atoms and atomic ions |
| US20070198199A1 (en) * | 2004-07-19 | 2007-08-23 | Mills Randell L | Method and system of computing and rendering the nature of the chemical bond of hydrogen-type molecules and molecular ions |
| JP5112624B2 (ja) * | 2004-09-01 | 2013-01-09 | ラム リサーチ コーポレーション | プロセスチャンバ及びプラズマチャンバを操作する方法 |
| JP4909609B2 (ja) * | 2006-03-01 | 2012-04-04 | 株式会社東芝 | 加工形状シミュレーション方法、半導体装置の製造方法及び加工形状シミュレーションシステム |
| US20080304522A1 (en) * | 2006-04-04 | 2008-12-11 | Mills Randell L | Catalyst laser |
| US8234295B2 (en) | 2009-06-03 | 2012-07-31 | International Business Machines Corporation | Managing uncertain data using Monte Carlo techniques |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5070469A (en) * | 1988-11-29 | 1991-12-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Topography simulation method |
| US5282140A (en) * | 1992-06-24 | 1994-01-25 | Intel Corporation | Particle flux shadowing for three-dimensional topography simulation |
| US5421934A (en) * | 1993-03-26 | 1995-06-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dry-etching process simulator |
| US5646870A (en) * | 1995-02-13 | 1997-07-08 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method for setting and adjusting process parameters to maintain acceptable critical dimensions across each die of mass-produced semiconductor wafers |
-
1995
- 1995-12-18 JP JP7328640A patent/JP2927226B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-12-18 US US08/768,578 patent/US5801971A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-12-18 KR KR1019960067278A patent/KR100231503B1/ko not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 服藤憲司、久保田正文，"ドライエッチングのモデリングとシミュレーション"，応用物理，応用物理学会，１９９３年，第６２巻，第１１号，ｐ．１１１１−１１１８ |
| 羽根邦夫，"形状シミュレーション−プラズマと界面反応−"，応用物理，応用物理学会，１９９３年，第６２巻，第１１号，ｐ．１０８８−１０９６ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR970052883A (ko) | 1997-07-29 |
| KR100231503B1 (ko) | 1999-11-15 |
| US5801971A (en) | 1998-09-01 |
| JPH09171994A (ja) | 1997-06-30 |
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