JP4795957B2 - 半導体製造プロセスを制御する第1の原理シミュレーションを用いたシステム及び方法。 - Google Patents
半導体製造プロセスを制御する第1の原理シミュレーションを用いたシステム及び方法。 Download PDFInfo
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Description
Claims (63)
- 半導体製造装置によって実行されるプロセスを制御する方法であって、
前記半導体製造装置によって実行されている実際のプロセスに関連するデータを入力することと、
一組のコンピュータのコード化された微分方程式を含み、前記半導体製造装置の基本の物理的または化学的属性の少なくとも1つを表す第1の原理物理的モデルを入力することと、
前記実行されている実際のプロセスをシミュレートするために前記実行されている実際のプロセスに関連しているプロセスデータに対応し、前記実行されている実際のプロセスより短い時間での時間フレームで生成される第1の原理シミュレーション結果を提供する前記物理的モデルを用いて前記実際のプロセスの実行の間に実行されている実際のプロセスに対して第1の原理シミュレーションを実行することと、
前記半導体製造装置によって実行される実際のプロセスを制御するように実際のプロセスの実行の間に得られる前記第1の原理シミュレーション結果を用いることとを具備し、
前記第1の原理物理的モデルは、有限要素コード、有限差分コードおよびモンテカルロコードの少なくとも1つを実装されているモデルであり、
前記第1の原理物理的モデルを入力することは、前記半導体製造装置の構成の空間分解モデルを入力することを備えており、
前記第1の原理シミュレーションを実行することは、前記半導体製造装置によって実行されるプロセスと同時に、第1の原理シミュレーションを実行することと、前記第1の原理シミュレーションモデルの初期条件および境界条件を設定するように前記入力データを用いることとを備えている、方法。 - 前記データを入力することは、前記半導体製造装置によって実行されるプロセスに関連するデータを、前記半導体製造装置に物理的に設けられた物理的センサと、測定ツールとのうちの少なくとも一方から直接入力することを備えている請求項1の方法。
- 前記データを入力することは、前記半導体製造装置によって実行されるプロセスに関連するデータを、手動入力デバイスと、データベースとのうちの少なくとも一方から間接的に入力することを備えている請求項1の方法。
- 前記間接的に入力することは、前記半導体製造装置によってこれまでに実行されたプロセスから記録されたデータを入力することを備えている請求項3の方法。
- 前記間接的に入力することは、ユーザ入力デバイスによって設定されたデータを入力することを備えている請求項3の方法。
- 前記データを入力することは、前記半導体製造装置および半導体製造装置環境の物理的特性のうちの少なくとも一方に関連するデータを入力することを備えている請求項1の方法。
- 前記データを入力することは、前記半導体製造装置によって実行されるプロセスの特性と、結果とのうちの少なくとも一方に関連するデータを入力することを備えている請求項1の方法。
- 前記第1の原理物理的モデルを入力することは、所望のシミュレーション結果のための第1の原理シミュレーションを実行するのに必要な基本方程式を入力することを備えている請求項1の方法。
- 前記第1の原理シミュレーション結果を使用することは、半導体製造装置によって実行されるプロセスの不良を検出することと、分類することとのうちの少なくとも一方を実行するように第1の原理シミュレーション結果を使用することを備えている請求項1の方法。
- 請求項1に記載された処理工程の少なくとも1つを実行するように相互接続された計算リソースのネットワークを用いることをさらに具備する請求項1の方法。
- 前記第1の原理シミュレーションの計算負荷を共有するように相互接続された計算リソースの間でコード並列化を用いることをさらに具備する請求項10の方法。
- 前記半導体製造装置によって実行されるプロセスを制御するように、相互接続された計算リソースの間のシミュレーション情報を共有することをさらに具備する請求項10の方法。
- 前記シミュレーション情報を共有することは、異なる計算リソースによる実質的に同様の第1の原理シミュレーションの冗長な実行を低減するように、前記相互接続された計算リソースの間にシミュレーション結果を分散することを備えている請求項12の方法。
- 前記半導体製造装置によって実行される半導体プロセスを制御するように、広域ネットワークを介して遠隔計算リソースを用いることをさらに具備する請求項10の方法。
- 前記遠隔計算リソースを用いることは、前記半導体製造装置によって実行される前記半導体プロセスを容易にするように、広域ネットワークを介して、遠隔の計算リソース及び記憶のリソースのうちの少なくとも一方を用いることを備えている請求項14の方法。
- 前記第1の原理シミュレーションを実行することは、ANSYS(登録商標)コンピュータコード、フルーエント(登録商標)コンピュータコード、CFD−ACE+(登録商標)コンピュータコード、および直接相似モンテカルロコンピュータコードの少なくとも1つを利用する請求項1の方法。
- 前記第1の原理シミュレーション実行することは、ぴったり合う解を適用することにより、存在しているシミュレーション解に対して得られた条件に第1の原理シミュレーションのセルに対し初期条件を設定するように第1の原理シミュレーションに解を算出することを備えている請求項1の方法。
- 前記算出することは、解のライブラリから前記ぴったり合う解を選ぶことを備えている請求項17の方法。
- 前記選ぶことは、前記半導体製造装置に接続したコンピュータのネットワークに存在している解のライブラリから前記ぴったり合う解を選ぶことを備えている請求項17の方法。
- 前記第1の原理シミュレーションを実行することは、第1の原理シミュレーションに解のための粗いグリッドを選択することによって第1の原理シミュレーションに解を算出することを備えている請求項1の方法。
- 前記解を算出することは、微細なグリッドを使用してその後の第1の原理シミュレーションのセルのための初期条件を設定するように粗いグリッドの解を利用することを更に備えている請求項20の方法。
- 前記プロセスを制御するように第1の原理シミュレーション結果を用いることは、半導体製造装置に対する前記第1の原理シミュレーション結果の空間コンポーネントと、少なくとも1つの制御変数のセットとの間の関係を決定する原理コンポーネント解析を実行することを備え、
前記関係は、前記空間コンポーネントの大きさの縮小に影響を及ぼすために、前記少なくとも1つの制御変数のセットの修正を決定するように、利用される請求項1の方法。 - 前記制御するように第1の原理シミュレーション結果を用いることは、材料処理システム、エッチングシステム、フォトレジストスピンコートシステム、リソグラフィシステム、誘電材料コーティングシステム、堆積システム、熱アニーリングのための高速熱処理システム、およびバッチ拡散炉の少なくとも1つを制御することを備えている請求項1の方法。
- 前記制御するように第1の原理シミュレーション結果を用いることは、化学気相成長システムおよび物理蒸着システムの少なくとも一方を制御することを備えている請求項23の方法。
- 前記ツールデータを入力することは、エッチング速度、堆積速度、エッチング選択性、エッチング限界寸法、エッチング形態異方性、膜特性、プラズマ密度、イオンエネルギー、化学的種の濃度、フォトレジストマスク膜厚さ、およびフォトレジストパターンディメンションの少なくとも1つを入力することを備えている請求項15の方法。
- 前記データを入力することは、材料処理システム、エッチングシステム、フォトレジストスピンコートシステム、リソグラフィシステム、誘電材料コーティングシステム、堆積システム、熱アニーリングのための高速熱処理システム、およびバッチ拡散炉の少なくとも1つの物理的な幾何学的なパラメータを入力することを備えている請求項1の方法。
- 前記制御するように第1の原理シミュレーション結果を使用することは、半導体製造装置によって実行される前記プロセスを調整するように、モデル出力を用いて半導体製造装置を制御することを備えている請求項1の方法。
- 前記制御することは、プロセス制御のための制御モデルを導き出すように、非線形最適法および多変量解析の少なくとも一方を利用することを備えている請求項27の方法。
- モデルソルバーパラメータ、第1の原理シミュレーションに対する解状態、第1の原理シミュレーションに対するモデル解、および前記モデル解に対する解収束履歴の少なくとも1つを含む複数のコンピューティングまたは記憶装置の間で情報を交換することを更に具備する請求項1の方法。
- プロセス結果を検査することと、
較正目的のために第1の原理シミュレーションへの入力を提供することとを更に具備する請求項1の方法。 - プロセスを実行するように構成された半導体製造装置と、
この半導体製造装置によって実行されている実際のプロセスに関するデータを入力するように構成された入力デバイスと、
一組のコンピュータのコード化された微分方程式を含み、前記半導体製造装置の基本の物理的または化学的属性の少なくとも1つを表す第1の原理物理的モデルを入力し、前記実行されている実際のプロセスをシミュレートするために前記実行されている実際のプロセスに関連しているプロセスデータに対応し、前記実行されている実際のプロセスより短い時間での時間フレームで生成される第1の原理シミュレーション結果を提供する物理的モデルを使用して、前記実際のプロセスの実行の間に実行されている実際のプロセスに対して第1の原理シミュレーションを実行するように構成された第1の原理シミュレーションプロセッサとを具備し、
前記第1の原理物理的モデルは、有限要素コード、有限差分コードおよびモンテカルロコードの少なくとも1つを実装されているモデルであり、
実際のプロセスの実行の間に得られる前記第1の原理シミュレーション結果は、半導体製造装置によって実行される実際のプロセスを制御するように使用され、
前記プロセッサは、半導体製造装置のジオメトリの空間分解モデルを有する第1の原理物理的モデルを入力するように構成され、半導体製造装置によって実行されるプロセスと同時に、前記第1の原理シミュレーションを実行するように構成され、第1の原理シミュレーションモデルの初期条件および境界条件を設定するように入力データを使用することにより、前記第1の原理シミュレーションを実行するように構成されている、半導体製造のためのシステム。 - 前記入力デバイスは、半導体製造装置上に物理的にマウントされた物理的センサおよび測定ツールの少なくとも1つを備えている請求項31のシステム。
- 前記入力デバイスは、手動の入力デバイスおよびデータベースのうちの少なくとも一方を備えている請求項31のシステム。
- 前記入力デバイスは、以前半導体製造装置によって実行されたプロセスから記録されたデータを入力するように構成されている請求項33のシステム。
- 前記入力デバイスは、ユーザ入力デバイスによってデータセットを入力するように構成されている請求項33のシステム。
- 前記入力デバイスは、半導体製造装置および半導体製造装置環境の物理学的性質の少なくとも一方に関するデータを入力するように構成されている請求項31のシステム。
- 前記入力デバイスは、半導体製造装置によって実行されるプロセスの特性および結果の少なくとも1つに関するデータを入力するように構成されている請求項31のシステム。
- 前記プロセッサは、所望のシミュレーション結果のための第1の原理シミュレーションを実行するのに必要な基本方程式を有する第1の原理物理的モデルを入力するように構成されている請求項31のシステム。
- 前記プロセッサは、半導体製造装置によって実行されるプロセスの不良を検出すること、および分類することの少なくとも一方を実行するように第1の原理シミュレーション結果を使用するように構成されている請求項31のシステム。
- 前記プロセッサに接続され、第1の原理シミュレーションモデルを入力することと、第1の原理シミュレーションを実行することとの少なくとも1つを前記プロセッサが実行するのをアシストするように構成された、相互接続された計算リソースのネットワークを更に具備する請求項31のシステム。
- 前記相互接続された計算リソースのネットワークは、第1の原理シミュレーションの計算ロードを共有するように前記プロセッサとコード並行化を使用するように構成されている請求項40のシステム。
- 前記相互接続された計算リソースのネットワークは、半導体製造装置によって実行される前記プロセスを容易にするようにシミュレーション情報を前記プロセッサと共有するように構成されている請求項40のシステム。
- 前記相互接続された計算リソースのネットワークは、実質的に同様の第1の原理シミュレーションの冗長な実行を低下させるように前記プロセッサにシミュレーション結果を分散するように構成されている請求項42のシステム。
- 広域ネットワークを介して前記プロセッサに接続され、半導体製造装置によって実行される半導体プロセスを容易にするように構成されている遠隔計算リソースを更に具備する請求項40のシステム。
- 前記遠隔計算リソースは、計算および記憶のリソ−スの少なくとも一方を備えている請求項44のシステム。
- 前記プロセッサは、ANSYS(登録商標)コンピュータコード、フルーエント(登録商標)コンピュータコード、CFD−ACE+(登録商標)コンピュータコード、および直接相似モンテカルロコンピュータコードの少なくとも1つを利用する第1の原理シミュレーションを実行するように構成されている請求項31のシステム。
- 前記プロセッサは、ぴったり合う解を適用することにより、存在しているシミュレーション解に対して得られた条件に第1の原理シミュレーションのセルに対し初期条件を設定するように第1の原理シミュレーションに解を算出することによって、第1の原理シミュレーションを実行するように構成されている請求項31のシステム。
- 前記プロセッサは、解のライブラリから前記ぴったり合う解を選ぶことによって前記算出することを実行するように構成されている請求項47のシステム。
- 前記プロセッサは、前記半導体製造装置に接続されたコンピュータのネットワークに存在している解のライブラリから前記ぴったり合う解を選ぶことによって前記選ぶことを実行するように構成されている請求項47のシステム。
- 前記プロセッサは、第1の原理シミュレーションに解のための粗いグリッドを選択することによって第1の原理シミュレーションに解を算出することによって第1の原理シミュレーションを実行するように構成されている請求項31のシステム。
- 前記プロセッサは、微細なグリッドを使用してその後の第1の原理シミュレーションのセルのための初期条件を設定するように粗いグリッドの解を利用することによって解を算出することを実行するように構成されている請求項50のシステム。
- 前記プロセッサは、半導体製造装置に対する前記第1の原理シミュレーション結果の空間コンポーネントと、少なくとも1つの制御変数のセットとの間の関係を決定するように原理コンポーネント解析を実行することによってプロセスを制御するように第1の原理シミュレーション結果を使用するように構成されており、
前記関係は、前記空間コンポーネントの大きさの縮小に影響を及ぼすために、前記少なくとも1つの制御変数のセットの修正を決定するように、利用される請求項31のシステム。 - 前記プロセッサは、材料処理システム、エッチングシステム、フォトレジストスピンコートシステム、リソグラフィシステム、誘電材料コーティングシステム、堆積システム、熱アニーリングのための高速熱処理システム、およびバッチ拡散炉の少なくとも1つを制御することによってプロセスを制御するように第1の原理シミュレーション結果を使用するように構成されている請求項31のシステム。
- 前記プロセッサは、化学気相成長システムおよび物理的蒸着システムの少なくとも一方を制御することによってプロセスを制御するように第1の原理シミュレーション結果を使用するように構成されている請求項53のシステム。
- 前記入力デバイスは、エッチング速度、堆積速度、エッチング選択性、エッチング限界寸法、エッチング形態異方性、プラズマ密度、イオンエネルギー、化学的種の濃度、およびフォトレジストマスク膜厚さの少なくとも1つを入力するように構成されている請求項31のシステム。
- 前記入力デバイスは、材料処理システム、エッチングシステム、フォトレジストスピンコートシステム、リソグラフィシステム、誘電材料コーティングシステム、堆積システム、熱アニーリングのための高速熱処理システム、およびバッチ拡散炉の少なくとも1つの物理的な幾何学的なパラメータを入力するように構成されている請求項31のシステム。
- 前記プロセッサは、半導体製造装置によって実行される前記プロセスを調整するようにモデル出力を用いることによって、半導体製造装置を制御することによってプロセスを制御するように第1の原理シミュレーション結果を使用するように構成されている請求項33のシステム。
- 前記プロセッサは、プロセス制御のための制御モデルを導き出すように非線形最適法および多変量解析の少なくとも1つを利用することによって前記制御することを実行するように構成されている請求項57のシステム。
- 前記プロセッサは、モデルソルバーパラメータ、第1の原理シミュレーションに対する解状態、第1の原理シミュレーションに対するモデル解、および前記モデル解のための解収束履歴の少なくとも1つを含む複数のコンピューティングまたは記憶装置の間で情報を交換するように更に構成されている請求項31のシステム。
- 前記プロセッサは、プロセス結果を検査し、較正目的のための第1の原理シミュレーションへの入力を提供するように更に構成されている請求項31のシステム。
- プロセッサ上の実行のためのプログラム命令を含むコンピュータ可読媒体であって、
コンピュータシステムによって実行されるときに、
半導体製造装置によって実行されている実際のプロセスに関するデータを入力する工程と、
一組のコンピュータのコード化された微分方程式を含み、前記半導体製造装置の基本の物理的または化学的属性の少なくとも1つを表す第1の原理物理的モデルを入力する工程と、
前記実行されている実際のプロセスをシミュレートするために前記実行されている実際のプロセスに関連しているプロセスデータに対応し、前記実行されている実際のプロセスより短い時間での時間フレームで生成される第1の原理シミュレーション結果を提供する物理的モデルを使用して、前記実際のプロセスの実行の間に実行されている実際のプロセスに対して第1の原理シミュレーションを実行する工程と、
半導体製造装置によって実行される実際のプロセスを制御するように実際のプロセスの実行の間に得られる第1の原理シミュレーション結果を使用する工程とをプロセッサに実行させ、
前記第1の原理物理的モデルは、有限要素コード、有限差分コードおよびモンテカルロコードの少なくとも1つを実装されているモデルであり、
前記第1の原理物理的モデルを入力する工程は、前記半導体製造装置の構成の空間分解モデルを入力する工程を備えており、
前記第1の原理シミュレーションを実行する工程は、前記半導体製造装置によって実行されるプロセスと同時に、第1の原理シミュレーションを実行する工程と、前記第1の原理シミュレーションモデルの初期条件および境界条件を設定するように前記入力データを用いる工程とを備えている、コンピュータ可読媒体。 - 前記第1の原理シミュレーションを実行することは、第1の原理シミュレーションに、第1の原理シミュレーションの初期条件として既知の解の再使用を提供することを具備する請求項1の方法。
- 前記第1の原理シミュレーションプロセッサは、第1の原理シミュレーションに、第1の原理シミュレーションの初期条件として既知の解の再使用を提供することを具備する請求項31のシステム。
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