JPH0982685A - 形状認識装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体素子製造方法に関わるプロセスシミュ
レーション方法のエッチングシミュレーション部に対し
て適用した場合、ジャストエッチングに達する時間、オ
ールエッチングに達する時間またはその両方を一回のシ
ミュレーションで算出することができる形状認識装置及
びその方法を提供することにある。 【解決手段】 移動する界面を持つ物質領域の形状を複
数の点の接続関係で表現する手段と、単位時間あたりの
前記物質領域の体積変化量を算出する手段と、前記体積
変化量の時間依存性が変化したかどうかを判断する手段
と、前記移動する界面上の点が移動前の前記物質領域の
外へ出たかどうかを認識する手段を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の製造
工程を評価するプロセスシミュレーションに適した形状
認識装置及びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の設計・試作段階における品
質の評価や構造の解析のため、素子形状や電気特性の評
価が必要である。しかし、半導体素子の設計の度に実物
を作成して評価したのでは相当量の時間的、人的資源の
投資が必要になり、必ずしも効率的な評価方法とはいえ
ない。その一方、通常半導体素子は非常に微細なためそ
の評価が困難であり、また破壊等が不可能なものがある
ため、人間系のみによる上記評価等は事実上不可能であ
る。

【０００３】例えば堆積膜に溝を形成するＲＩＥ (Reac
tive Ion Etching) 工程では、以下に述べるように、エ
ッチングを終了する時間ｔ_E を如何に決定するかが問題
となる。ここで、まず以下の説明で使用する言葉の意味
を説明する。

【０００４】前記堆積膜の下地物質が初めて露出する状
態はジャストエッチング、堆積膜の凸凹や膜厚のばらつ
きに起因する削り残しの除去を目的として余分に行うエ
ッチングはオーバーエッチングと一般に呼ばれている。
また、半導体素子の製造現場で指定されるエッチング終
了時間ｔ_END は、式（１）に示すようにＲＩＥ装置中の
プラズマの観測から容易に検出できるジャストエッチン
グ時間ｔ_JUSTを基準とする百分率で表したオーバーエッ
チング時間ｘを用いて指定されており、そのエッチング
終了時間はＪＵＳＴ＋ｘ％と呼ばれる。

【０００５】 ｔ_END ＝ｔ_JUST×（１＋ｘ／１００） ……（１） 最後に、前記溝の開口部分のエッチングしようとする物
質が無くなる（削り残しが無くなる）状態をオールエッ
チングと呼ぶことにする。ここで、オールエッチングに
達する時間をｔ_ALL とすると、通常ｔ_END はエッチング
する物質が無くなる時間にプロセスマージンが加えられ
ているので、 ｔ_ALL ≦ ｔ_END ……（２） なる関係がある。

【０００６】次に、現実のエッチング工程の問題点につ
いて述べる。一般に、上述したオーバーエッチング時間
ｘを短く設定しすぎると削り残しが発生し、長く設定し
すぎるとたとえ選択性が良くても下地物質が削られてし
まう。このため、オーバーエッチング時間は下地物質を
削ることなく、かつ前記削り残しが発生しないように精
度良く設定しなければならない。しかしながら、オーバ
ーエッチング時間はエッチングを行う場所の膜厚と表面
形状に依存するので、実際にウエハをエッチングしなけ
ればエッチング終了時間ｔ_E を求めることができないと
いう問題点がある。特に、この問題は溝を形成する部分
の膜厚がばらつきを含む場合に深刻になる。

【０００７】そのため、現実の半導体素子製造工程で
は、試験用のウエハを用いてオーバーエッチング時間を
変化させたエッチングを予め数回行い、それぞれのウエ
ハについて削り残しがないかどうか（正常に溝が形成さ
れているかどうか）を検査することによって適切なオー
バーエッチング時間を求めている。しかしながら、削り
残しをエッチングする時間を求めるために余分なウエハ
を消費してしまうので、半導体素子の研究開発、製造に
要する材料費、人件費等の費用が増大し、試作、製造ラ
インのスループットを低下させるという問題点がある。

【０００８】そこで、これらを改善する可能性を持つ技
術として、前記半導体素子の形状を走査顕微鏡等により
取り入れ、取り入れた形状を画像処理技術等によりデー
タ化し、上記形状データをコンピュータ等により処理さ
せる方法や、上記形状を始めからコンピュータ等によっ
て処理させる方法を用いることにより、実際にウエハの
エッチングを行う前に半導体素子及び半導体素子製造方
法の評価及び解析を行うことができるプロセスシミュレ
ーション技術が一般に知られている。

【０００９】上記プロセスシミュレーション技術とし
て、例えば S. M. Sze' VLSI TECHNOLOGY', McGraw-Hi
l, 1988. に開示されている。これは、所望の計算が行
えるように予め定められた二次元空間を定義し、上記定
義された計算領域内の固体物質が存在する領域と真空で
ある領域（空気、ガス、イオンなどが存在していても良
い）についてのプロセスシミュレーションを行うもので
ある。ここで、上記プロセスシミュレーションで用いら
れる数値計算用のプログラムはプロセスシミュレータと
呼ばれる。

【００１０】次に、表面形状のプロセスシミュレーショ
ンで一般に用いられる表面形状の表現方法を述べる。上
記プロセスシミュレーション技術では、上記計算領域に
於ける物質領域と真空領域を示すものとしてストリング
モデルが用いられる。上記ストリングモデルは上記物質
領域を示す方法として一般に用いられており、例えば、
図２５に示すように点Ｐｉと点Ｐｉ＋１とを結ぶ線分Ｓ
ｉの連なり（ストリング）２５０１によって区切られた
空間で二次元の物質形状２５０３を表す。従って、記憶
すべきデータは順序づけられた点（境界点）の番号と座
標および点列の視点の番号であり、始点は点列中の任意
の一点から選ぶことができるため、その取扱いが容易で
あるという特徴を持っている。例えば、図２６（ａ）は
半導体素子の断面図を示している。図２６ (ａ) におい
て、四角２６０１に囲まれた部分について上記ストリン
グモデルを用いると、図２６（ｂ）に示すように物質領
域（領域２６０５）および真空領域（領域２６０３）は
点と点との連なりで囲まれた領域として成り立っている
と見なすことができる。

【００１１】次に、一般に用いられる表面形状変化の追
跡方法について述べる。堆積工程や、エッチング工程等
の表面形状変化を計算するプロセスシミュレーションで
取り扱うストリングは、上記工程で半導体表面部に処理
が施されているため、図２６（ｃ）に示すように真空領
域と物質領域の境界のストリングのみを取り扱えば良
い。この場合、ストリングを構成する境界点の点列の順
番は一般には真空領域の点列の順番とする。これは、特
に複数の物質領域が表面に露出している場合の処理の容
易性を考慮したためである。また、真空領域と物質領域
の境界のストリングの始点は、図２６（ｃ）に示すよう
に真空領域の境界点の順番を定義すると、図２６（ｂ）
における計算領域の左上の境界点Ａから真空領域の境界
点の順番方向へ、計算領域の左上の境界点上で真空領域
と物質領域に接している境界点を探すことによって容易
かつ短時間に見つけ出すことができる。

【００１２】上述した表面形状のプロセスシミュレーシ
ョンにおいて、例えば、基板表面に物質を堆積する工程
（デポジションシミュレーション）では、図２７に示す
ように元の表面形状を示す境界点の位置ベクトルに微小
時間毎に変化する移動ベクトルを加えることによって、
真空領域方向へ徐々にその境界点を移動させる。一方、
エッチング工程のシミュレーションでは逆に物質領域の
方向へ前記境界点を移動させる。このような処理を半導
体素子の製造工程にしたがって繰り返すことにより、表
面形状のプロセスシミュレーションで半導体素子の断面
形状を求めることができる。

【００１３】次に、上述した表面形状のプロセスシミュ
レーションを行うシミュレータの一般的な構成について
述べる。図２８は従来のプロセスシミュレーション装置
の構成を示すブロック図である。図２８において、従来
のプロセスシミュレーション装置は、図２９に示すよう
な半導体素子製造フロー（以下、プロセスフローと記
す。）が記述されたファイルの読み込みを行うプロセス
フロー読み込み部２８０１と、初期の基板領域の設定及
び物理パラメータの標準値等の設定を行う基板準備及び
初期化部２８０５と、熱処理に伴う物質領域の変形、酸
化膜の成長等による形状変化のシミュレーションを行う
酸化・リフローシミュレータ２８０７と、基板表面にお
ける堆積膜成長のシミュレーションを行うデポジション
シミュレータ２８０９と、基板表面に存在する物質の侵
食のシミュレーションを行うエッチングシミュレータ２
８１１と、露光、現像等の計算によってレジストパター
ンニングのシミュレーションを行うリソグラフィーシミ
ュレータ２８１３と、計算途中で得られた結果の表示を
行うプリント・プロット部２８１５と、前記プロセスフ
ローに従って記述されている各工程に対するシミュレー
ションを行う前記シミュレータ２８０５〜２８１５を起
動するシミュレータ起動部２８０３と、前記プロセスフ
ローに記述された工程を全てシミュレーションしたかど
うか判断を行う計算終了判断部２８１７と、シミュレー
ション結果の要約や途中で発生したエラー処理の要約等
を出力する終了処理部２８１９から構成されている。

【００１４】計算終了判断部２８１７は、シミュレーシ
ョンしていない工程が残っていると判断した場合には、
シミュレータ起動部２８０３にもどり、全ての工程が終
了するまでシミュレーションを続行する。

【００１５】プリント・プロット部２８１５は、前述し
たようにプロセスフローの途中でそれまでに得られた結
果の表示や作画を行う部分であるが、それを起動するコ
マンドをプロセスフローの最後に記入しておけば、最終
的なシミュレーション結果を出力する。また各工程毎に
前記コマンドを記入しておけば、各工程毎の形状等の変
化を出力する。

【００１６】次に、従来のエッチングシミュレータの構
成について説明する。図３０は図２８に示す従来のエッ
チングシミュレータ２８１１の構成を示すブロック図で
ある。

【００１７】図３０において、従来のエッチングシミュ
レータは、指定されたエッチング時間までシミュレーシ
ョンを続行させる制御部３００１と、表面形状の抽出、
物質パラメータの設定、エッチング時間の初期化等を行
う初期化部３００３と、微小時間内に境界点が移動する
量を計算する境界点移動量計算部３００５と、境界点の
移動とそれに伴って発生するループ等の処理を行う形状
修正部３００７と、時刻カウンター３００９と、エッチ
ングシミュレーションに要した計算時間の出力等をおこ
なう後処理部３０１１から構成されている。ここで、図
中に示す矢印はデータの受け渡しを示している。

【００１８】次に、従来のエッチングシミュレーターの
動作について図３１を用いて説明する。図３１は図３０
に示した従来のエッチングシミュレータの動作を示すフ
ローチャート図である。

【００１９】図３１において、まず、初期化部３００３
が，表面形状の抽出、物質パラメータの設定、エッチン
グ時間ｔの初期化（ｔ＝０）等を行う (ステップ３１０
１)。

【００２０】次に、時刻カウンター部３００９が，時刻
ｔに微小時間Δｔを加えて時刻を更新する (ステップ３
１０２) 。

【００２１】次に、境界点移動量計算部３００５が、表
面形状を表している境界点が微小時間Δｔに移動する移
動量を計算する (ステップ３１０３) 。

【００２２】次に、形状修正部３００７が、前記境界点
の移動とそれに伴って発生するループ等の処理を行う
(ステップ３１０４) 。

【００２３】次に、制御部３００１が、エッチング時間
ｔが指定されたエッチング終了時間に達したかどうか判
断を行う。そして、終了時間に達していないと判断した
場合はステップ３１０２に戻り、エッチング終了時間に
達するまでステップ３１０２からステップ３１０５を繰
り返す (ステップ３１０５) 。

【００２４】最後に、制御部３００１がエッチング終了
時間に達したと判断した場合には、後処理部３０１１
が、エッチングシミュレーションに要した計算時間等の
出力を行い、計算を終了する (ステップ３１０６) 。

【００２５】このように、各微小時間毎の形状変化を追
跡することにより、従来のエッチングシミュレーターは
予め指定された時間までエッチングした時に表面形状が
とのように変化するかをシミュレーションすることがで
きる。

【００２６】次に、従来のリソグラフィーシミュレータ
で扱うマスク位置の座標について述べる。図３２は、プ
ロセスフローにおけるリソグラフィー工程のウエハ３２
０１とマスクの位置関係を示した図である。

【００２７】図３２において、領域３２０９がシミュレ
ーションを行う領域を示している。境界点等の座標の原
点としては領域３２０９の左下の頂点が通常選ばれ、マ
スクの位置は領域３２０９の原点を基準とした座標系で
取り扱われる。従って、酸化膜３２０３の上にあるレジ
スト３２０５及び３２０７がネガ型のレジストである場
合には、レジスト３２０５は現像後になくなり、レジス
ト３２０７が最終的に残ることになるので、光を通さな
い部分３２１１の端点の座標はｍａｓｋ．ｌとｍａｓ
ｋ．ｒとなる。

【００２８】このように、従来のリソグラフィーシミュ
レータはマスク位置の座標を決定している。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プロセスシミュレーション装置には次のような問題点が
あった。以下に詳しく説明する。

【００３０】従来のプロセスシミュレーション装置を用
いて、図３３に示すような半導体素子のエッチング（側
壁をエッチングしない理想的なＲＩＥ）工程のシミュレ
ーションを行った場合について考える。

【００３１】図３３（ａ）は、シリコン基板３３０１に
素子分離用の酸化膜３３０３を形成した後に配線層間膜
用のＢＰＳＧ膜３３０５を形成し、その上にレジスト３
３０７をパターニングした場合の断面形状を示してい
る。通常の半導体素子の製造工程では、その後ＲＩＥを
行い、図３３（ｂ）に示す溝３３０９を形成する。

【００３２】図３３（ｃ）は上記エッチングの過程で時
間刻みΔｔ毎に変化する素子形状を示した図である。エ
ッチング時間ｔ＝１１Δｔでシリコン基板３３０１の一
部が初めて露出し、シャストエッチングに達したことに
なる。この時、溝のコナー部に削り残し３３１３が発生
している。このような溝を形成するエッチング工程で削
り残し３３１３が残ってしまうと、その後形成する導電
性の配線物質とシリコン基板間のコンタクトの面積が減
少し、素子のコンタクト抵抗が増大するという問題が発
生する。

【００３３】このため、その後にオーバーエッチングを
行うことにより、ｔ＝１２Δｔで削り残し３３１３が取
り除かれ、図３３ (ｂ) に示すような開口部のシリコン
基板表面３３１１が露出するオールエッチングに達す
る。ここで、シリコン基板がまったくエッチングされな
い条件でシミュレーションしているが、選択性が悪い場
合には、ＢＰＳＧ膜３３０５、酸化膜３３０３と共にシ
リコン基板３３０１もエッチングされる。

【００３４】このように、オールエッチングに達するま
でのオーバーエッチング時間をどの程度にするかという
ことは非常に重要なのである。

【００３５】ところが、従来のプロセスシミュレーショ
ン装置は、予め与えられたエッチング時間にどれだけエ
ッチングされるかを計算するだけで、上記ジャストエッ
チングに達するエッチング時間やオールエッチングに達
するエッチング時間を検出することができず、それらを
自動的に求めることができなかった。また、現実の製造
工程で指定する方法（ＪＵＳＴ＋ｘ％）と等しい方法で
シミュレーションのエッチング条件を指定することもで
きなかった。

【００３６】そのため、従来のプロセスシミュレーショ
ン装置では実際の製造工程と同様に、人が予めジャスト
エッチングやオールエッチングに達するエッチング時間
を予測して上記プロセスシミュレーション装置によるシ
ミュレーションを行い、その結果から再度エッチング時
間を見積り直して再度シミュレーションを行う過程を繰
り返す方法しか正確なエッチング時間を求める方法はな
かった。

【００３７】ところが、この場合、何回もシミュレータ
を起動させなければならないので、１回のシミュレーシ
ョンに要する時間をｔ、シミュレータを起動する回数を
ｎとすると、全シミュレーション時間はｔ・ｎで増加
し、効率は極めて悪いものとなってしまう。また、溝が
正しく形成されなかった場合にはその後の工程のシミュ
レーションを行っても意味がないので、上記エッチング
時間が求められるまで次の工程のシミュレーションへ移
行できなくなってしまうのである。

【００３８】一方、半導体素子の微細化によりウエハ表
面の凹凸が著しくなっているため、溝を形成する部分の
絶縁物質の膜厚はウエハ面内の位置によってばらつきを
生じてしまう。しかし、膨大な数の半導体素子からなる
集積回路を正しく動作させるには、ウエハ面内の各位置
に配置された種々の寸法の溝がすべてオールエッチング
に達しているように形成しなければならない。このよう
な場合、ウエハ面内の各位置に配置された種々の寸法の
溝に対してシミュレーションを行い、条件を満たすエッ
チング時間をもとめる必要がある。

【００３９】ところが、従来のプロセスシミュレーショ
ン装置では、溝の位置を決めるリソグラフィーシミュレ
ーション部において、シミュレーション領域の原点を基
準とした座標系でマスク位置を指定しているために、ウ
エハ面内の各位置に配置された種々の寸法の溝が必ずオ
ールエッチングされるエッチング時間を求めるには、シ
ミュレーション領域と同じ数のマスク位置が記述された
データファイルを作成し、各データファイル毎にシミュ
レーションしなければならない。この時、マスクデータ
が記述されたファイルの数が少ない場合にはあまり問題
にならないが、その数が非常に大きい場合には、検索、
整理等に要する時間が膨大となり、効率が極めて悪くな
ってしまう。また、実際に各データファイル毎にシミュ
レーションを行った場合、得られた結果の集計処理を人
手に頼らなければならないので、シミュレーション結果
からプロセスの不具合を見つけることは容易ではなかっ
た。

【００４０】以上説明したように、従来のプロセスシミ
ュレーションを用いてシミュレーションを行うことは必
ずしも実用的であるとは言えなかった。

【００４１】本発明は上記事情に鑑みて成されたもので
あり、その目的とするところは、ジャストエッチングと
オールエッチングに達するエッチング時間を自動的に求
めることによって現実の製造工程で指定する方法と同じ
方法でシミュレーションのエッチング時間を指定でき、
かつ、一度に複数領域のシミュレーションを行えるよう
にすることによってウエハ面内の各位置に配置された溝
が必ずオールエッチングされるエッチング時間を効率よ
く決定でき、さらに、オールエッチング時間のばらつき
からプロセスの不具合を容易に見つけることができるプ
ロセスシミュレーションに適した形状認識装置及びその
方法を提供することにある。

【００４２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の発明は、移動する界面を持つ物質領域の形状を
複数の点の接続関係で表現する手段と、単位時間あたり
の前記物質領域の体積変化量を算出する手段と、前記体
積変化量の時間依存性が変化したかどうかを判断する手
段と、前記判断結果により前記移動する界面上の点が移
動前の前記物質領域の外へ出たかどうかを認識する手段
を有することを特徴とする。

【００４３】第２の発明は、移動する界面を持つ物質領
域の形状を複数の点の接続関係で表現する手段と、移動
前の前記接続関係から得られるすべての線分または面に
ついて、前記移動する界面上の点に対する見込み角を積
分する手段と、前記積分値により前記移動する界面上の
点が移動前の前記物質領域の外へ出たかどうかを認識す
る手段を有することを特徴とする。

【００４４】第３の発明は、半導体素子製造方法に関わ
るプロセスシミュレーション装置のエッチングシミュレ
ーション部に対して適用される形状認識方法において、
ジャストエッチングに達する時間、オールエッチングに
達する時間またはその両方を算出する手段を有すること
を特徴とする。

【００４５】第４の発明は、移動する界面を持つ物質領
域の形状を複数の点の接続関係で表現し、単位時間あた
りの前記物質領域の体積変化量を算出し、前記体積変化
量の時間依存性が変化したかどうかを判断し、前記判断
結果により前記移動する界面上の点が移動前の前記物質
領域の外へ出たかどうかを認識することを特徴とする。

【００４６】第５の発明は、移動する界面を持つ物質領
域の形状を複数の点の接続関係で表現し、移動前の前記
接続関係から得られるすべての線分または面について、
前記移動する界面上の点に対する見込み角を積分し、前
記積分値により前記移動する界面上の点が移動前の前記
物質領域の外へ出たかどうかを認識することを特徴とす
る。

【００４７】第６の発明は、半導体素子製造方法に関わ
るプロセスシミュレーション方法のエッチングシミュレ
ーション部に対して適用される形状認識方法において、
ジャストエッチングに達する時間、オールエッチングに
達する時間またはその両方を算出することを特徴とす
る。

【００４８】上記構成によれば、移動する界面を持つ物
質領域に対して、移動する界面を持つ物質領域の形状を
複数の点を用いた接続関係で表現し、単位時間あたりの
前記物質領域の体積変化量を算出し、前記体積変化量の
時間依存性が変化したかどうかを判断し、前記移動する
界面上の点が移動前の前記物質領域の外へ出たかどうか
を認識することができる。

【００４９】また、移動する界面を持つ物質領域に対し
て、移動する界面を持つ物質領域の形状を複数の点を用
いた接続関係で表現し、移動前の前記接続関係から得ら
れるすべての線分または面について、前記移動する界面
上の点に対する見込み角を積分し、前記積分値により前
記移動する界面上の点が移動前の前記物質領域の外へ出
たかどうかを認識することができる。

【００５０】さらに、半導体素子製造方法に関わるプロ
セスシミュレーション方法のエッチングシミュレーショ
ン部に対して適用した場合、ジャストエッチングに達す
る時間、オールエッチングに達する時間またはその両方
を一回のシミュレーションで算出することができるの
で、全体のシミュレーション時間をほぼ一回のシミュレ
ーションに要する時間にとどめることができる。

【００５１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
に係るプロセスシミュレーション装置を図面に基づいて
詳細に説明する。本実施の形態に係るプロセスシミュレ
ーション装置は、前記プロセスシミュレーション装置内
のエッチングシミュレーターにおいて、ジャストエッチ
ングに達するエッチング時間を算出する手段と、オール
エッチングに達するエッチング時間を算出する手段を有
している。さらに、ＣＰＵ (Central Processing Unit)
と、このＣＰＵに接続された入出力装置と、ＲＯＭ (Re
ad Only Memory) ，ＲＡＭ (Random Access Memory) 等
のメモリと、出力装置を備えた通常のコンピュータが使
用され、各ステップにおける演算処理等はＣＰＵの演算
部分で行われると共に、各ステップで発生したエッチン
グ時間等のデータ格納はＲＡＭ等のメモリに対して行わ
れる。

【００５２】図１は第１の実施の形態に係るプロセスシ
ミュレーション装置に含まれるエッチングシミュレータ
ーの構成を示すブロック図である。図１において、本実
施の形態に係るエッチングシミュレータは、シミュレー
ションの続行、終了等の判断を行う制御部１０１と、表
面形状の抽出、物質パラメータの設定、エッチング時間
の初期化等を行う初期化部１０３と、微小時間内に境界
点が移動する量を計算する境界点移動量計算部１０５
と、境界点の移動とそれに伴って発生するループ等の処
理を行う形状修正部１０７と、エッチング時間をカウン
トする時刻カウンター部１０９と、エッチングシミュレ
ーションに要した計算時間の出力等を行う後処理部１１
１と、単位時間あたりにエッチングされる物質の量を計
算するエッチング量計算部１１３と、ジャストエッチン
グに達したかどうかを検出するジャストエッチング検出
部１１５と、オールエッチングに達したかどうかを検出
するオールエッチング検出部１１７と、ジャストエッチ
ング時間とオールエッチング時間を出力する出力部１１
９から構成される。ここで、図中に示す矢印はデータの
受け渡しを示している。

【００５３】次に、本実施の形態に係るエッチングシミ
ュレーターの動作について図２を用いて説明する。図２
は、本実施の形態に係るエッチングシミュレーターの動
作を示すフローチャートである。

【００５４】図２において、まず、初期化部１０３が、
エッチング時間ｔの初期化（ｔ＝０）、エッチング終了
時間ｔ_END の設定、今後のエッチングシミュレーション
で用いる表面形状の抽出、物質パラメータの設定等の初
期設定を行う (ステップ２０１) 。

【００５５】次に、時刻カウンター部１０９が，時刻ｔ
に微小時間Δｔを加えて時刻を更新する (ステップ２０
２) 。

【００５６】次に、境界点移動量計算部１０５が、表面
形状を表している境界点が微小時間Δｔに移動する移動
量を計算する (ステップ２０３) 。

【００５７】次に、形状修正部１０７が、前記境界点の
移動とそれに伴って発生するループ等の処理を行う (ス
テップ２０４) 。

【００５８】次に、ジャストエッチング検出部１１５
が、エッチングによって移動している表面の境界点がエ
ッチング後に露出する領域の内部に進入しているか判断
することによりジャストエッチングの検知を行い、ジャ
ストエッチングに達したか否かのフラグを設定する (ス
テップ２０５) 。なお、この判断方法については後で詳
しく説明する。

【００５９】次に、制御部１０１が、ステップ２０５で
設定されたフラグによりジャストエッチングに達したか
否かの判断を行う。なお、ジャストエッチングに達して
いればステップ２０７へ進み、達していなければそのま
まステップ２０８へ進む (ステップ２０６) 。

【００６０】次に、制御部１０１がジャストエッチング
に達したと判断した場合には、ジャストエッチング時間
を保存する変数ｔ_JUSTに時刻を記憶する (ステップ２０
７)。

【００６１】次に、エッチング量計算部１１３が、微小
時間Δｔにエッチングされた物質の量（ここではエッチ
ングされる物質の面積ΔＡ）を計算して単位時間当たり
にエッチングされる物質の量（ΔＡ／Δｔ）を求める
(ステップ２０８) 。

【００６２】次に、オールエッチング検出部１１５が、
ステップ２０８で求めたΔＡ／Δｔが零またはジャスト
エッチングに達した後に一定（面積変化量の微小変化が
許容誤差ε以下）になっているか判断することによりオ
ールエッチングの検知を行い、オールエッチングに達し
たか否かのフラグを設定する (ステップ２０９) 。な
お、この判断方法についても後で詳しく説明する。

【００６３】次に、制御部１０１が、ステップ２０９で
設定されたフラグによりオールエッチングに達したか否
かの判断を行う。なお、オールエッチングに達していれ
ばステップ２１１へ進み、達していなければそのままス
テップ２１２へ進む (ステップ２１０) 。

【００６４】次に、制御部１０１がオールエッチングに
達したと判断した場合には、オールエッチング時間を保
存する変数ｔ_ALL に時刻ｔを記憶する (ステップ２１
１) 。次に、制御部１０１が、時刻ｔが予め指定された
エッチング終了時間ｔ_END に達したかどうかの判断を行
う。なお、達している場合にはステップ２１３へ進み、
達していない場合にはステップ２０２へ戻り、その後の
ステップを繰り返す (ステップ２１２) 。

【００６５】次に、出力部１１９が、前記ジャストエッ
チング、オールエッチングに達した時間の出力を行う
(ステップ２１３) 。

【００６６】最後に、後処理部１１１が、エッチングシ
ミュレーションに要した計算時間の出力等の後処理を行
う (ステップ２１４) 。

【００６７】このようにして、本実施の形態に係るエッ
チングシミュレーターはエッチングシミュレーションを
行う。

【００６８】ここで、ステップ２１３と２１４の出力結
果の一例を図３に示す。図３において、ジャストエッチ
ング時間、オールエッチング時間、オーバーエッチング
時間及びＣＰＵの使用時間が出力されている。

【００６９】なお、上記第１の実施の形態では時間刻み
Δｔを均一としているのでジャストエッチングとオール
エッチングに達する時間等は±Δｔの誤差を含むが、こ
の誤差を小さくするために、ジャストエッチングとオー
ルエッチングを検出した段階で、例えば二分法等で十分
誤差を小さくする等の時間刻みを制御するステップを含
めても良い。また、エッチング終了時間を十分に大きく
（エッチングされる膜を平坦な部分に形成した場合のエ
ッチング時間の２倍程度）とれば、ジャストエッチング
時間とオールエッチング時間を求めることができる。

【００７０】次に、ステップ２０５におけるジャストエ
ッチングに達したかどうかの判断方法について図４〜図
７を用いて説明する。

【００７１】ジャストエッチングに達したかどうかの判
断は、エッチングによって移動している表面の境界点
が、エッチング後表面に露出する領域の内部に進入した
か否かで判断することができる。言い換えると、エッチ
ングによって移動している表面の境界点が、その境界点
を有する領域の中か外で判断することができる。

【００７２】図４に示すＢＰＳＧ膜４０５ (●印で囲ま
れた領域) をエッチングする場合、エッチングによって
移動する表面の境界点はＰ₁ −Ｒ₀ −Ｐ₂ である。この
時、ジャストエッチングに達する前のエッチング時間で
は、点Ｒ₀ は点Ｒ₁ まで移動しており、ＢＰＳＧ膜４０
５に対応する領域内に存在する。一方、ジャストエッチ
ングに達すると、点Ｒ₀ は点Ｒ₂ まで移動しており、Ｂ
ＰＳＧ膜４０５に対応する領域の外に存在する。

【００７３】例えば、２次元の場合では、図５におい
て、ある点Ｒがある点列Ｐｉで囲まれた領域の内部に存
在するか否かの判断は、領域５０１を定義するストリン
グの一線分５０３の端点であるＰｉ，Ｐｉ＋１と点Ｒか
ら決まる角をδｉ、線分の数をｎとして、

【数１】 を計算することにより、その値が２πならば点Ｒは領域
５０１の内部、０ならば点Ｒは領域５０１の外部にある
と判断することができる。

【００７４】３次元の場合では、例えばある領域Ｒの界
面上の３つの点を結ぶことによって定義される三角形を
用いて表面を分割し、任意の点Ｐとその三角形に関する
見込み角 (立体角Ω) の積分

【数２】 を計算することにより、前記任意の点Ｐが領域Ｒの中か
外かを判断することができる。図６ (ａ) に示すＢＰＳ
Ｇ膜６０５ (●印で囲まれた領域) をエッチングする場
合、エッチングされる面は図６ (ｂ) に示す斜線を施し
た面である。例えば、エッチングによってその面上の点
Ｒ₀ が点Ｒ₁ に移動したとすると、ジャストエッチング
に達する以前では、図７ (ｃ) に示すように点Ｒ₁ はＢ
ＰＳＧ膜の中に存在し、前記立体角の積分値は４πにな
る。一方、図７ (ｄ) に示すようにＢＰＳＧ膜の外に存
在する点Ｒ₂ についての前記積分値は４πにはならない
のである。

【００７５】なお、上述した判断方法を後述するオール
エッチングの判断に適用する場合には、上記点Ｒ₀ をコ
ンタクトホール側壁部にとればよい。

【００７６】次に、ステップ２０９におけるオールエッ
チングに達したかどうかのの判断方法について図８〜図
１０を用いて説明する。

【００７７】オールエッチングに達したかどうかの判断
は、単位時間あたりにエッチングされる物質の量が零ま
たはジャストエッチングに達した後一定 (誤差ε以下)
になったかどうかで判断することができる。

【００７８】例えば二次元の場合、単位時間あたりにエ
ッチングされる物質の量は、単位時間あたりにエッチン
グされた物質領域の面積変化（ΔＡ／Δｔ）の計算から
求めることができる。図８は、エッチング前の初期形状
と微小時間（Δｔ）エッチングした後の形状を示した図
であり、●印は各時刻における表面の境界点を表してい
る。微小時間Δｔの間にエッチングされた物質の量は図
５中の斜線部の微小面積ΔＡに前記物質の密度を掛けた
ものなので、密度が均一であれば、前記微小面積ΔＡと
エッチングされた物質の量は比例する。従って前記微小
面積ΔＡが分かればエッチングされた物質の量が分かる
ことになる。

【００７９】上記微小面積ΔＡを求める一手法は、例え
ばRene Stolk and GeorgeEttershank,"Caluculating th
e Area of an Irregular Shape," BYTE, p135, 1987 に
開示されている。この手法を用いると、図９に示すよう
に、境界点とそれらを結ぶ直線て定義された閉じた領域
の面積Ａは、境界点の総数をｎ，ｉ番目の境界点の座標
を（ｘｉ，ｙｉ）とすると、

【数３】 で求めることができる。

【００８０】図１０は、エッチングを行う場合の時間ｔ
に対する面積変化量（ΔＡ／Δｔ）を示した図であり、
図１０において、ｔ₁ がジャストエッチングに達した時
間、ｔ₂ がオールエッチング（ΔＡ／Δｔ＝０）に達し
た時間を示している。

【００８１】なお、前記単位時間あたりにエッチングさ
れる物質の量を参照することによって、ステップ２０５
におけるジャストエッチングに達したかどうかの判断を
行っても良い。この場合、面積変化量が初めて一定でな
くなる時のジャストエッチングに達したと判断する。

【００８２】以上説明したように、本発明の第１の実施
の形態によれば、ジャストエッチング、オールエッチン
グに達したと判断でき、それぞれに達した時刻を算出す
ることができる。従って、人が予めジャストエッチング
やオールエッチングに達するおおよそのエッチング時間
を予測して表面形状プロセスシミュレーションを行う過
程を繰り返す必要がなくなり、何回もシミュレータを起
動する必要がなくなるので、全体のシミュレーション時
間はほぼ１回のシミュレーションに要する時間にとどま
る。また、ジャストエッチングに達するエッチング時間
を基準にオールエッチングに達するエッチング時間を求
めることにより、現実のエッチング工程で指定するオー
バーエッチング時間を求めることができる。

【００８３】次に、本発明の第２の実施の形態に係るプ
ロセスシミュレーション装置を図面に基づいて詳細に説
明する。

【００８４】本実施の形態に係るプロセスシミュレーシ
ョン装置は、上述した第１の実施の形態に係るエッチン
グシミュレーターに、ジャストエッチングに達する時間
と予め指定されたオーバーエッチング時間を加えた時間
までエッチングする手段が加えられている。

【００８５】図１１は本実施の形態に係るプロセスシミ
ュレーション装置に含まれるエッチングシミュレーター
の構成を示すブロック図である。図１１において、本実
施の形態に係るエッチングシミュレータと第１の実施の
形態に係るエッチングシミュレータとの差異はオーバー
エッチング時間計算部１１１９を有している点である。

【００８６】次に、本実施の形態に係るエッチングシミ
ュレーターの動作について図１２、図１３を用いて説明
する。図１２、図１３は、本実施の形態に係るエッチン
グシミュレーターの動作を示すフローチャートである。

【００８７】図１２において、まず、初期化部１１０３
が、エッチング時間ｔの初期化（ｔ＝０）、エッチング
終了時間ｔ_END の設定、今後のエッチングシミュレーシ
ョンで用いる表面形状の抽出、物質パラメータの設定度
の初期設定を行う (ステップ１２０１) 。

【００８８】次に、初期化部１１０３が、予め指定され
たエッチング終了判定条件（時刻、オーバーエッチング
量（ＪＵＳＴ＋ｘ％），オールエッチング）のフラグを
設定する (ステップ１２０２) 。

【００８９】次に、ステップ１２０３〜ステップ１２１
２において、図２に示すステップ２０２〜ステップ２１
１と同様な処理を行う。

【００９０】次に、図１３において、制御部１１０１
が、ステップ１２０２で設定したフラグによりエッチン
グ終了判定条件が時刻、オーバーエッチング量（ＪＵＳ
Ｔ＋ｘ％）、オールエッチングのどれであるかを判断す
る (ステップ１２１３) 。以下、 (１) エッチング終了
判定が時刻の場合、 (２) エッチング終了判定がオーバ
ーエッチング量の場合、 (３) エッチング終了判定がオ
ールエッチングの場合に分けて説明する。

【００９１】(１) エッチング終了判定が時刻の場合 終了判定が時刻の場合には、図２に示すステップ２１２
と同様に、制御部１１０１が、時刻ｔが指定されたエッ
チング終了時間ｔ_END に達したかどうかの判断を行う
(ステップ１２１４) 。なお、達している場合にはステ
ップ１２１９へ進み、達していない場合にはステップ１
２０３へ戻り、その後のステップを繰り返す。

【００９２】(２) エッチング終了判定がオーバーエッ
チング量の場合 終了判定条件がオーバーエッチング量（ＪＵＳＴ＋ｘ
％）の場合には、制御部１１０１が、ジャストエッチン
グに達したか判断を行う (ステップ１２１５) 。なお、
達している場合にはステップ１２１６へ進み、達してい
ない場合にはステップ１２０３へ戻り、その後のステッ
プを繰り返す。

【００９３】次に、制御部１１０１がジャストエッチン
グに達したと判断した場合には、オーバーエッチング時
間計算部１１１９が、ステップ１２０８で記憶したジャ
ストエッチング時間と指定されたオーバーエッチング量
ｘから式（１）を用いてオーバーエッチング時間の計算
を行う (ステップ１２１６) 。

【００９４】次に、制御部１１０１が、時刻ｔがジャス
トエッチング時間とオーバーエッチング時間の和の時間
に達したかどうか判断を行う (ステップ１２１７) 。な
お、達している場合にはステップ１２１９へ進み、達し
ていない場合にはステップ１２０３に戻り、その後のス
テップを繰り返す。なお、ステップ１２１６のオーバー
エッチング時間の計算は１回だけ行えば良いので、２回
目以降は計算しなくても良い。

【００９５】(３) エッチング終了判定がオールエッチ
ングの場合 終了判定条件がオールエッチングの場合には、制御部１
１０１がオールエッチングに達したか否かを判断する
(ステップ１２１８) 。なお、達している場合にはステ
ップ１２１９へ進み、達していない場合にはステップ１
２０３に戻って、その後のステップを繰り返す。

【００９６】次に、 (１) 、 (２) 、 (３) のいずれの
場合においても、出力部１１２１が、前記ジャストエッ
チング、オールエッチングに達した時間の出力を行う
(ステップ１２１９) 。

【００９７】最後に、後処理部１１１１が、エッチング
シミュレーションに要した計算時間の出力等の後処理を
行う (ステップ１２２０) 。

【００９８】このように、終了判定条件にオーバーエッ
チング量（ＪＵＳＴ＋ｘ％）とオールエッチングが加え
られているので、エッチング終了時間ｔ_END がわからな
くてもシミュレーションを行うことができる。

【００９９】以上説明したように、本発明の第２の実施
の形態によれば、ジャストエッチングに達した時点で上
記式（１）を用いてオーバーエッチング時間を計算し、
ジャストエッチング時間と前記ステップて計算されたオ
ーバーエッチング時間を加えた時間までエッチングした
かを判断するので、現実の製造工程で指定する方法（Ｊ
ＵＳＴ＋ｘ％）でシミュレーションすることが可能とな
る。また、オールエッチングが検出された時点までエッ
チングを行ったかの判断を行うので、オールエッチング
に達した時点でエッチングシミュレーションを終了する
ことが可能となる。従って、シミュレーションをプロセ
スフローの途中で中断する必要がなくなり、一つのプロ
セスフローを連続してシミュレーションできるようにな
る。

【０１００】次に、本発明の第３の実施の形態に係るプ
ロセスシミュレーション装置を図面に基づいて説明す
る。

【０１０１】本実施の形態に係るプロセスシミュレーシ
ョン装置は、上述した第２の実施の形態に係るエッチン
グシミュレーターに、一シミュレーション領域内でエッ
チングによって形成される複数の溝に対して、ジャスト
エッチングに達するエッチング時間とオールエッチング
に達するエッチング時間をそれぞれ算出する手段が加え
られている。

【０１０２】図１４は本実施の形態に係るプロセスシミ
ュレーション装置に含まれるエッチングシミュレーター
の構成を示すブロック図である。図１４において、本実
施の形態に係るエッチングシミュレーターと第２の実施
の形態に係るエッチングシミュレーターとの差異はシミ
ュレーション領域内でエッチングによって形成される溝
の数と位置の検出部１４２１を有している点である。

【０１０３】次に、本実施の形態に係るエッチングシミ
ュレーターの動作について図１５〜図１７を用いて説明
する。図１５〜図１７は、本実施の形態に係るエッチン
グシミュレーターの動作を示すフローチャートである。

【０１０４】図１５において、まず、初期化部１４０３
が、エッチング時間ｔの初期化（ｔ＝０）、今後のエッ
チングシミュレーションで用いる表面形状の抽出、物質
パラメータの設定等の初期設定を行い、ｉ番目の溝のジ
ャストエッチング時間ｔ_JUST（ｉ）とｉ番目の溝のオー
ルエッチング時間ｔ_ALL （ｉ）を零に初期化する (ステ
ップ１５０１) 。

【０１０５】次に、形成される溝の数と位置の検出部１
４２１が、表面の境界点をたどり、エッチングする物質
領域が基板表面に露出している場所の位置と数を抽出
し、エッチングによって形成される溝の位置と数を検出
する (ステップ１５０２) 。なお、この検出方法につい
ては後で詳しく説明する。

【０１０６】次に、ステップ１５０３〜ステップ１５０
６において、図１２に示すステップ１２０２〜ステップ
１２０５と同様な処理を行う。

【０１０７】次に、制御部１４０１が、溝の番号のカウ
ンター変数ｉを零にセットする (ステップ１５０７) 。

【０１０８】次に、制御部１４０１が、前記カウンター
変数ｉをｉ＝ｉ＋１として更新する(ステップ１５０８)
。

【０１０９】次に、ジャストエッチング検出部１４１５
が、ｉ番目の溝に対するジャストエッチング検知を行
い、ジャストエッチングに達したか否かのフラグを設定
する (ステップ１５０９) 。

【０１１０】次に、制御部１４０１が、ステップ１５０
９で設定されたフラグによりｉ番目の溝がジャストエッ
チングに達したか否かの判断を行う。なお、ジャストエ
ッチングに達していればステップ１５１１へ進み、達し
ていなければステップ１５１２へ進む (ステップ１５１
０) 。

【０１１１】次に、制御部１４０１がジャストエッチン
グに達したと判断した場合には、ｉ判目の溝のジャスト
エッチング時間を保持する変数ｔ_JUST（ｉ）に現時刻を
記憶する (ステップ１５１１) 。

【０１１２】次に、制御部１４０１が、シミュレーショ
ン領域内に存在する溝すべてについてチェックしたかど
うか判断する。なお、すべての溝をチェックしたと判断
した場合には図１６に示すステップ１５１３へ進み、チ
ェックしていない溝がある場合にはステップ１５０８に
戻って、その後の処理を繰り返す (ステップ１５１２)
。

【０１１３】次に、図１６において、制御部１４０１
が、溝の番号のカウンター変数ｉを零にセットする (ス
テップ１５１３) 。

【０１１４】次に、制御部１４０１が、前記カウンター
変数ｉをｉ＝ｉ＋１として更新する(ステップ１５１４)
。

【０１１５】次に、エッチング量計算部１４１３が、ｉ
番目の溝のエッチング量を計算する(ステップ１５１５)
。

【０１１６】次に、オールエッチング検出部１４１７
が、ｉ番目の溝に対するオールエッチング検知を行い、
オールエッチングに達したか否かのフラグを設定する
(ステップ１５１６) 。

【０１１７】次に、制御部１４０１が、ｉ番目の溝がオ
ールエッチングに達したか否かをステップ１５１６で設
定したフラグから判断する。なお、オールエッチングに
達していればステップ１５１８へ進み、達していなけれ
ばステップ１５１９へ進む (ステップ１５１７) 。

【０１１８】次に、制御部１４０１がオールエッチング
に達したと判断した場合には、ｉ番目の溝のオールエッ
チング時間を保持する変数ｔ_ALL （ｉ）に現時刻を記憶
する(ステップ１５１８) 。

【０１１９】次に、制御部１４０１が、シミュレーショ
ン領域内に存在する溝すべてについてチェックしたかど
うか判断する。なお、すべての溝をチェックしたら図１
７に示すステップ１５２０へ進み、まだチェックしてい
ない溝がある場合にはステップ１５１４に戻って、その
後の処理を繰り返す (ステップ１５１９) 。

【０１２０】次に、図１７において、制御部１４０１
が、図１５に示すステップ１５０３で設定したフラグに
よりエッチング終了判定条件が時刻、オーバーエッチン
グ量（ＪＵＳＴ＋ｘ％）、オールエッチングのどれであ
るかを判断する (ステップ１５２０) 。以下、 (１) エ
ッチング終了判定が時刻の場合、 (２) エッチング終了
判定がオーバーエッチング量の場合、 (３) エッチング
終了判定がオールエッチングの場合に分けて説明する。

【０１２１】(１) エッチング終了判定が時刻の場合 終了判定条件が時刻の場合には、制御部１４０１が、時
刻ｔが指定されたエッチング終了時間ｔ_END に達したか
どうかの判断を行う。なお、達している場合にはステッ
１５２６へ進み、達していない場合にはステップ１５０
４へ戻り、その後のステップを繰り返す (ステップ１５
２１) 。

【０１２２】(２) エッチング終了判定がオーバーエッ
チング量の場合 終了判定条件がオーバーエッチング量（ＪＵＳＴ＋ｘ
％）の場合には、制御部１４０１が、すべての溝がジャ
ストエッチングに達したか判断を行う。なお、すべての
溝が達した場合にはステップ１５２３へ進み、達してい
ない場合には図１５に示すステップ１５０４に戻り、そ
の後のステップを繰り返す (ステップ１５２２) 。

【０１２３】次に、制御部１４０１がすべての溝がジャ
ストエッチングに達したと判断した場合には、最大オー
バーエッチング時間計算部１４１９が、ステップ１５１
１で記憶した各溝に対するジャストエッチング時間の最
大値を検索し、指定されたオーバーエッチング量ｘから
式（１）を用いて最大オーバーエッチング時間の計算を
行う (ステップ１５２３) 。

【０１２４】次に、制御部１４０１が、時刻ｔが最大ジ
ャストエッチング時間と最大オーバーエッチング時間の
和の時間に達したかどうか判断を行う。なお、達してい
る場合にはステップ１５２６へ進み、達していない場合
にはステップ１５０４へ戻り、その後のステップを繰り
返す (ステップ１５２４) 。

【０１２５】(３) エッチング終了判定がオールエッチ
ングの場合 終了判定条件がオールエッチングの場合には、制御部１
４０１がすべての溝がオールエッチングに達したか否か
を判断する。なお、達している場合にはステップ１５２
６へ進み、達していない場合にはステップ１５０４に戻
って、その後のステップを繰り返す (ステップ１５２
５) 。

【０１２６】次に、 (１) 、 (２) 、 (３) のいずれの
場合においても、出力部１４２３が、すべての溝に対し
てジャストエッチング、オールエッチングに達した時間
の出力を行う (ステップ１５２６) 。

【０１２７】最後に、後処理部１４１１が、エッチング
シミュレーションに要した計算時間の出力等の後処理を
行う (ステップ１５２７) 。

【０１２８】このようにして、本実施の形態に係るエッ
チングシミュレーターはシミュレーションを行う。

【０１２９】次に、ステップ１５０２の検出方法につい
て図１８を用いて説明する。図１８は、エッチングによ
り２つの溝 (溝１８０３及び溝１８０５) を形成する場
合を示しており、（ａ）はエッチング前、（ｂ）はエッ
チング後の形状である。図１８ (ａ) において、表面ス
トリング１８０１を辿ると、エッチングする物質領域
（この場合ＢＰＳＧ領域）が２箇所あるので、溝が２つ
形成されると判断することができる。また、溝１８０３
の位置は点α１とβ１のｘ座標を、溝１８０５の位置は
点α２とβ２のｘ座標を抽出することにより特定するこ
とができる。なお、点α１とβ１、点α２とβ２の番号
を記憶していても良い。

【０１３０】以上説明したように、本発明の第３の実施
の形態によれば、一シミュレーション領域中にある複数
の溝に対するジャストエッチング時間、オールエッチン
グ時間を求めることが可能となり、それらのばらつきを
求めることが可能となる。なお、前記複数の溝それぞれ
に対して前記第２の実施の形態を適用すれば、シミュレ
ーションをプロセスフローの途中で中断する必要がなく
なり、一つのプロセスフローを連続してシミュレーショ
ンできるようになる。

【０１３１】最後に、本発明の第４の実施の形態に係る
プロセスシミュレーション装置を図面に基づいて説明す
る。

【０１３２】図１９は本実施の形態に係るプロセスシミ
ュレーション装置の構成を示すブロック図である。な
お、図中の矢印は制御の流れを示している。

【０１３３】本実施の形態に係るプロセスシミュレーシ
ョン装置と図２８に示した従来のプロセスシミュレーシ
ョン装置との差異は、計算領域設定部１９０３、全領域
計算終了判断部１９２１、計算結果一覧表作成部１９２
３が新たに加わったことである。また、図２８に示す計
算終了判断部２８１７が単一領域計算終了判断部１９１
９に置き変わっている。また、エッチングシミュレータ
１９１３は上述した第３の実施の形態に係るエッチング
シミュレーターである。

【０１３４】図１９において、本実施の形態に係るプロ
セスシミュレーション装置は、まず、プロセスフロー読
み込み部１９０１が、プロセスフローが記述されたファ
イルを読み込む。

【０１３５】次に、計算領域設定部１９０３が、リソグ
ラフィーシミュレーター１９１５の使用するシミュレー
ション領域の位置を設定する。

【０１３６】次に、シミュレータ起動部１９０５が、前
記プロセスフローに記述されている各工程に対してシミ
ュレーションを行うシミュレータ１９０７〜１９１７を
起動させてシミュレーションを行う。

【０１３７】次に、単一領域計算終了判断部１９１９は
一つの領域のシミュレーションを全て行ったかどうか判
断を行い、そのシミュレーションが終了していなければ
シミュレータ起動部１９０５に戻って計算を続行する。
一方、前記シミュレーションが終了したならば、全領域
計算終了判断部１９２１が全てのシミュレーション領域
に対する計算が終了したかどうか判断し、終了していな
ければ計算領域設定部１９０３に戻って計算領域を再設
定し、その後の計算を続行する。

【０１３８】最後に、全てのシミュレーション領域に対
する計算が終了したならば、計算結果一覧表作成部１９
２３が、シミュレーション領域毎の計算結果一覧表を出
力し、終了処理部１９２５がシミュレーション結果全体
の要約や途中で発生したエラー処理の要約等の出力を行
い、シミュレーションを終了する。

【０１３９】本実施の形態に係るプロセスシミュレーシ
ョン装置は、一連のプロセスのシミュレーションを少な
くとも一つの領域に対して逐次または並列に行うことが
できることが特徴であり、この特徴は基板の準備、物理
モデルパラメータの初期化等を行う基板準備及び初期化
部１９０７にシミュレーション領域の数と位置とを規定
するステップを含め、リソグラフィシミュレーター１９
１５にマスク上の任意の点を原点としたパターンデータ
を用いて前記基板準備及び初期化部１９０７で規定され
たシミュレーション領域のリソグラフィーシミュレーシ
ョンを行うステップを含めることによって可能となる。

【０１４０】例えば二次元シミュレーションを逐次行う
場合は以下に示すようになる。図２０ (ａ) はそれぞれ
位置を合わせたｎ個のマスクのマスクパターン、図２０
(ｂ) は二次元シミュレーションを行う領域を示してお
り、図２０（ａ）において点αと点βで定義される線分
上のマスクパターンを抽出したものが図２０（ｂ）であ
る。すなわち、図２０（ａ）、図２０（ｂ）それぞれに
おける点α、β及びマスク１上の線分ａ₁ ，ａ₂ ，ａ₃
はそれぞれ対応しているものである。ここで、図２０
（ｂ）におけるマスクのパターンの端点ｄｉｉ（図２０
(ｂ) 中ｄ１１，ｄ１２…）の座標は、点αを原点とし
た座標である。

【０１４１】一方、図２１はシミュレーション領域を指
定する方法を示した図で、図２０（ｂ）を正面から見た
図である。二次元シミュレーションでは一つの座標に対
して境界を２つ定義すれば良いので、図２１中に示す位
置Ｂ₁ ，Ｂ₂ の位置を指定すれば計算領域が指定でき、
位置Ｂ₁ ，Ｂ₂ はＢ₁ ＝ｏｆｆｓｅｔ，Ｂ₂ ＝ｏｆｆｓ
ｅｔ＋ｗｉｄｔｈでそれぞれ与えられる。上述した方法
でマスクパターンと境界の位置を扱うことにより、点α
と点β間の任意の位置の二次元シミュレーションが可能
となる。

【０１４２】さらに図２０（ａ）に示した現実のマスク
上で複数の素子領域を含むように点αと点βの間の距離
を充分とると図２２に示すようなマスクパターンが得ら
れる。この場合、前記境界の位置Ｂ₁ ，Ｂ₂ の組をｎ個
与えるようにすることによって、任意の二つの境界から
なる複数のシミュレーション領域を一度に設定すること
が可能となる。例えば図２２の場合、波線Ｃ₁ 〜Ｃ₅ を
境界として点αと点β間に４つのトランジスタＴｒ．１
〜Ｔｒ．４があるので、シミュレーション領域の数ｎ、
その左端ｏｆｆｓｅｔ（ｎ）、そしてシミュレーション
領域の幅ｗｉｄｔｈ（ｎ）は、 ｎ＝４ ｏｆｆｓｅｔ（１）＝Ｃ₁ ，ｗｉｄｔｈ（１）＝Ｃ₂ −Ｃ₁ ：Ｔｒ．１ ｏｆｆｓｅｔ（２）＝Ｃ₂ ，ｗｉｄｔｈ（２）＝Ｃ₃ −Ｃ₂ ：Ｔｒ．２ ｏｆｆｓｅｔ（３）＝Ｃ₃ ，ｗｉｄｔｈ（３）＝Ｃ₄ −Ｃ₃ ：Ｔｒ．３ ｏｆｆｓｅｔ（４）＝Ｃ₄ ，ｗｉｄｔｈ（４）＝Ｃ₅ −Ｃ₄ ：Ｔｒ．４ で与えられる。このように、上記４つの領域を順番にシ
ミュレーションすればウエハーの異なる部分の結果が得
られる。

【０１４３】なお、この例ではシミュレーション領域が
すべて隣合っているが、例えば以下に示すようにシミュ
レーション領域が隣合っている必要はない。また、一つ
の領域に対して一つのＣＰＵで計算する並列処理をして
もよい。

【０１４４】 ｎ＝２ ｏｆｆｓｅｔ（１）＝Ｃ₁ ，ｗｉｄｔｈ（１）＝Ｃ₂ −Ｃ₁ ：Ｔｒ．１ ｏｆｆｓｅｔ（２）＝Ｃ₃ ，ｗｉｄｔｈ（２）＝Ｃ₄ −Ｃ₃ ：Ｔｒ．３ このようにして、一連のプロセスのシミュレーションを
少なくとも一つの領域に対して逐次または並列に行うこ
とができる。

【０１４５】図２３は、前記プロセスフロー読み込み部
１９０１が読み込む入力データの一例を示す図であり、
前記計算領域設定部１９０３でリソグラフィーシミュレ
ーター１９１５で使用するシミュレーション領域の位置
を設定するためのデータ（ｏｆｆｓｅｔ，ｗｉｄｔｈ）
がコマンド２３０１に指定されている。また、前記リソ
グラフィーシミュレータ１９１５で使用するマスク上の
任意の点を原点としたマスクパターンデータがコマンド
２３０３と２３０５に指定されている。

【０１４６】図２４は、図２３に示した入力データでシ
ミュレーションを行った場合に、前記計算結果一覧表作
成部１９２３から出力される計算結果の一例を示す図で
ある。図２４において、初めの表に１１番目の工程に於
けるジャストエッチング時間とオールエッチング時間の
統計を示し、２番目の表に前記１１番目の工程で計算し
た領域毎のジャストエッチング時間とオールエッチング
時間を示している。この計算結果より、ジャストエッチ
ング，オールエッチングに達する時間のバラツキがわか
り、プロセスの不具合を容易に知ることができる。

【０１４７】以上説明したように、本発明の第４の実施
の形態によれば、一つのファイルを作成するだけで複数
のシミュレーション領域を一度に計算できるので、ウエ
ハの各所に配置された種々の寸法の溝がオールエッチン
グに達する時間等を求めることが可能となり、前記エッ
チング時間のばらつきからプロセスの不具合を知ること
が可能となる。また、シミュレーション領域と同じ数の
マスク位置が記述されたデータファイルを作成する必要
がなくなり、ファイルの数の増加を抑制できるので検
索、整理等に要する時間も短縮でき、効率が向上する。

【０１４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ジ
ャストエッチングやオールエッチングに達するエッチン
グ時間とオーバーエッチング時間を１回のシミュレーシ
ョンで求められ、全体のシミュレーション時間はほぼ１
回のシミュレーションに要する時間にとどめることがで
きる。また、製造装置の指定方法と等しい方法でシミュ
レーションのエッチング終了条件を指定することがで
き、一つのプロセスフローを連続して最初から最後まで
シミュレーション可能となる。さらに、複数のシミュレ
ーション領域を一度に計算できるので、ウエハの各所に
配置された種々の寸法の溝がすべてオールエッチングに
達する時間を効率よく求めることが可能であり、それら
のばらつきからプロセスの不具合を容易に知ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプロセスシミ
ュレーション装置に含まれるエッチングシミュレーター
の構成を示すブロック図である。

【図２】第１の実施の形態に係るエッチングシミュレー
ターの動作を示すフローチャートである。

【図３】図２に示すステップ２１３と２１４の出力結果
の一例を示す図である。

【図４】図２に示すステップ２０５の判断方法について
説明するための図である。

【図５】図２に示すステップ２０５の判断方法について
説明するための図である。

【図６】図２に示すステップ２０５の判断方法について
説明するための図である。

【図７】図２に示すステップ２０５の判断方法について
説明するための図である。

【図８】図２に示すステップ２０９の判断方法について
説明するための図である。

【図９】図２に示すステップ２０９の判断方法について
説明するための図である。

【図１０】図２に示すステップ２０９の判断方法につい
て説明するための図である。

【図１１】本発明の第２の実施の形態に係るプロセスシ
ミュレーション装置に含まれるエッチングシミュレータ
ーの構成を示すブロック図である。

【図１２】第２の実施の形態に係るエッチングシミュレ
ーターの動作を示すフローチャートである (その１) 。

【図１３】第２の実施の形態に係るエッチングシミュレ
ーターの動作を示すフローチャートである (その２) 。

【図１４】本発明の第３の実施の形態に係るプロセスシ
ミュレーション装置に含まれるエッチングシミュレータ
ーの構成を示すブロック図である。

【図１５】第３の実施の形態に係るエッチングシミュレ
ーターの動作を示すフローチャートである (その１) 。

【図１６】第３の実施の形態に係るエッチングシミュレ
ーターの動作を示すフローチャートである (その２) 。

【図１７】第３の実施の形態に係るエッチングシミュレ
ーターの動作を示すフローチャートである (その３) 。

【図１８】図１５に示すステップ１５０２の検出方法に
ついて説明するための図である。

【図１９】本発明の第４の実施の形態に係るプロセスシ
ミュレーション装置の構成を示すブロック図である。

【図２０】(ａ) はそれぞれ位置を合わせたｎ個のマス
クのマスクパターンを示す図、 (ｂ) は二次元シミュレ
ーションを行う領域を示す図である。

【図２１】シミュレーション領域を指定する方法を説明
するための図である。

【図２２】複数のシミュレーション領域を指定する方法
を説明するための図である。

【図２３】図１９に示すプロセスフロー読み込み部１９
０１が読み込む入力データの一例を示す図である。

【図２４】図２３に示した入力データでシミュレーショ
ンを行った場合に、図１９に示す計算結果一覧表作成部
１９２３から出力される計算結果の一例を示す図であ
る。

【図２５】ストリングモデルを説明するための図であ
る。

【図２６】(ａ) は一般的な半導体素子の断面図、 (ｂ)
は (ａ) の一部をストリングモデルに適用した図、
(ｃ) は (ｂ) の真空領域と物質領域の境界点のストリ
ングを抽出した図である。

【図２７】堆積工程における表面ストリングを移動させ
る方法を説明するための図である。

【図２８】従来のプロセスシミュレーション装置の構成
を示すブロック図である。

【図２９】半導体素子製造フローが記述されたファイル
の一例を示す図である。

【図３０】図２８に示す従来のエッチングシミュレータ
２８１１の構成を示すブロック図である。

【図３１】図３０に示した従来のエッチングシミュレー
タの動作を示すフローチャート図である。

【図３２】従来のリソグラフィーシミュレーションで扱
うマスクの座標系を示す図である。

【図３３】従来のエッチングシミュレーションを説明す
るための図である。

【符号の説明】

１０１、１１０１、１４０１、３００１ 制御部 １０３、１１０３、１４０３、３００３ 初期化部 １０５、１１０５、１４０５、３００５ 境界点移動量
計算部 １０７、１１０７、１４０７、３００７ 形状修正部 １０９、１１０９、１４０９、３００９ 時刻カウンタ
ー部 １１１、１１１１、１４１１、３０１１ 後処理部 １１３、１１１３、１４１３ エッチング量計算部 １１５、１１１５、１４１５ ジャストエッチング検出
部 １１７、１１１７、１４１７ オールエッチング検出部 １１９、１１２１、１４２３ 出力部 ５０１、２６０１、３２０９ 領域 ５０３ ストリングの一線分 １１１９ オーバーエッチング時間計算部 １４１９ 最大オーバーエッチング時間計算部 １４２１ 形成される溝の数と位置の検出部 １８０１、２５０１ ストリング １８０３、１８０５、３３０９ 溝 １９０１、２８０１ プロセスフロー読み込み部 １９０３ 計算領域設定部 １９０５、２８０３ シミュレータ起動部 １９０７、２８０５ 基板準備及び初期化部 １９０９、２８０７ 酸化・リフローシミュレータ １９１１、２８０９ デポジションシミュレータ １９１３、２８１１ エッチングシミュレータ １９１５、２８１３ リソグラフィシミュレータ １９１７、２８１５ プリント・プロット部 １９１９ 単一領域計算終了判断部 １９２１ 全領域計算終了判断部 １９２３ 計算結果一覧表作成部 １９２５、２８１９ 終了処理部 ２３０１、２３０３、２３０５ コマンド ２５０３ 二次元の物質形状 ２６０３ 真空領域 ２６０５ 物質領域 ２８１７ 計算終了判断部 ４０１、６０１、３２０１、３３０１ シリコン基板 ４０３、６０３、３２０３、３３０３ 酸化膜 ４０７、６０７、３２０５、３２０７、３３０７ レジ
スト ３２１１ 光を通さない部分 ４０５、６０５、３３０５ ＢＰＳＧ膜 ３３１１ シリコン基板表面 ３３１３ 削り残し

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動する界面を持つ物質領域の形状を複
   数の点の接続関係で表現する手段と、単位時間あたりの
   前記物質領域の体積変化量を算出する手段と、前記体積
   変化量の時間依存性が変化したかどうかを判断する手段
   と、前記判断結果により前記移動する界面上の点が移動
   前の前記物質領域の外へ出たかどうかを認識する手段を
   有することを特徴とする形状認識装置。
2. 【請求項２】 移動する界面を持つ物質領域の形状を複
   数の点の接続関係で表現する手段と、移動前の前記接続
   関係から得られるすべての線分または面について、前記
   移動する界面上の点に対する見込み角を積分する手段
   と、前記積分値により前記移動する界面上の点が移動前
   の前記物質領域の外へ出たかどうかを認識する手段を有
   することを特徴とする形状認識装置。
3. 【請求項３】 半導体素子製造方法に関わるプロセスシ
   ミュレーション装置のエッチングシミュレーション部に
   対して適用される形状認識装置において、 ジャストエッチングに達する時間、オールエッチングに
   達する時間またはその両方を算出する手段を有すること
   を特徴とする請求項１または２記載の形状認識装置。
4. 【請求項４】 移動する界面を持つ物質領域の形状を複
   数の点の接続関係で表現し、単位時間あたりの前記物質
   領域の体積変化量を算出し、前記体積変化量の時間依存
   性が変化したかどうかを判断し、前記判断結果により前
   記移動する界面上の点が移動前の前記物質領域の外へ出
   たかどうかを認識することを特徴とする形状認識方法。
5. 【請求項５】 移動する界面を持つ物質領域の形状を複
   数の点の接続関係で表現し、移動前の前記接続関係から
   得られるすべての線分または面について、前記移動する
   界面上の点に対する見込み角を積分し、前記積分値によ
   り前記移動する界面上の点が移動前の前記物質領域の外
   へ出たかどうかを認識することを特徴とする形状認識方
   法。
6. 【請求項６】 半導体素子製造方法に関わるプロセスシ
   ミュレーション方法のエッチングシミュレーション部に
   対して適用される形状認識方法において、 ジャストエッチングに達する時間、オールエッチングに
   達する時間またはその両方を算出することを特徴とする
   請求項４または５記載の形状認識方法。