JPH11158623A - スパッタ装置シミュレーション方法 - Google Patents

スパッタ装置シミュレーション方法

Info

Publication number
JPH11158623A
JPH11158623A JP32811697A JP32811697A JPH11158623A JP H11158623 A JPH11158623 A JP H11158623A JP 32811697 A JP32811697 A JP 32811697A JP 32811697 A JP32811697 A JP 32811697A JP H11158623 A JPH11158623 A JP H11158623A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
collision
surrounding gas
particles
time
time interval
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP32811697A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3107023B2 (ja
Inventor
Toshiyuki Ota
敏行 太田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP32811697A priority Critical patent/JP3107023B2/ja
Priority to KR1019980051597A priority patent/KR100278492B1/ko
Priority to US09/201,143 priority patent/US6070735A/en
Priority to CN98125075A priority patent/CN1122933C/zh
Publication of JPH11158623A publication Critical patent/JPH11158623A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3107023B2 publication Critical patent/JP3107023B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • H01L21/203
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特にスパッタ速度が速い場合などでは、スパ
ッタ中も周囲の気体の温度は一定であるとしているた
め、温度上昇や温度分布の効果を扱うことができない。
また、直接モンテカルロ法では、計算時間が長くなる。 【解決手段】 スパッタ粒子と周囲の気体粒子との衝突
位置と衝突時間を計算し(ステップ102)、その衝突
時間が設定した時間刻みの値以下であれば、すべての衝
突座標について、前回の時間刻みで計算した熱解析結果
で得られた衝突位置での周囲気体の温度分布の計算結果
を用いて、周囲の気体粒子のエネルギー変化を計算し
(ステップ104〜109)、エネルギー変化の計算結
果を用いて、熱解析により衝突位置での周囲気体の温度
分布を求めた後、時間刻みを更新する(ステップ111
〜113)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はスパッタ装置シミュ
レーション方法に係り、特にスパッタ時の温度上昇を考
慮したスパッタ装置シミュレーション方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、スパッタ時の温度上昇を考慮
したスパッタ装置シミュレーション方法として、モンテ
カルロ法を用いたシミュレーション方法が知られている
(H.Yamada et.al 1994 IEDM Tech.Dig.pp.553-556)。
この従来のシミュレーション方法では、図2に示すよう
に、まず、スパッタ装置のターゲット11から放出さ
れ、コリメータ12を通してウェハー13に至る粒子の
軌道14を計算するために、まず、粒子の発生位置、放
出角度、エネルギーを乱数を用いて計算する。次に、こ
れらの値を用いて放出点15から放出された粒子の衝突
点16をポアソン分布を仮定して算出している。
【0003】衝突による散乱角度は、中心力場の弾性散
乱計算により得られた結果を用いて剛体球近似により計
算する。ここで、スパッタ粒子が衝突する周囲気体の速
度は、基板温度におけるマックスウェル分布を仮定す
る。以上のようにして、シリコン基板であるウェハー1
3上に到達したスパッタ粒子の軌道14を計算する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特にス
パッタ速度が速い場合や、圧力が高い場合などでは、ス
パッタ中に周囲の気体の温度は上昇し、温度分布も生じ
るにもかかわらず、上記の従来のスパッタ装置シミュレ
ーション方法では、スパッタ中も周囲の気体の温度は一
定であるとしているため、上記の温度上昇や温度分布の
効果を扱うことができない。
【0005】一方、これらの効果を扱う方法として、ス
パッタ装置内に多数の粒子を発生させ、これらの粒子の
軌道及び衝突を計算する直接モンテカルロ法が知られて
いる。しかし、この直接モンテカルロ法では、多くの粒
子の軌道及び衝突を計算する必要があるため、計算時間
が長くなるという問題がある。
【0006】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
スパッタ粒子の衝突による周囲の気体の温度上昇を考慮
したシミュレーションを行い得るスパッタ装置のシミュ
レーション方法を提供することを目的とする。
【0007】また、本発明の他の目的は、計算時間を増
大させることなく、周囲の気体の温度上昇を考慮したシ
ミュレーションを行い得るスパッタ装置のシミュレーシ
ョン方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明はモンテカルロ法を用いたスパッタ装置シミ
ュレーション方法において、スパッタ粒子と周囲の気体
粒子との衝突位置と衝突時間を求める第1のステップ
と、設定した時間刻みの間に衝突時間が生じるすべての
衝突座標について、前回の時間刻みで計算した熱解析結
果で得られた衝突位置での周囲気体の温度分布の計算結
果を用いて、周囲の気体粒子のエネルギー変化を計算す
る第2のステップと、エネルギー変化の計算結果を用い
て、熱解析により衝突位置での周囲気体の温度分布を求
めた後、時間刻みを更新する第3のステップとを含むよ
うにしたものである。
【0009】この発明では、スパッタ中の温度上昇は熱
解析により求められ、それによるスパッタ粒子の軌道へ
の影響も計算できる。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図1は本発明になるスパッタ装
置のシミュレーション方法の一実施の形態のフローチャ
ートを示す。まず、時間刻みtnを設定する。続いて、
スパッタ装置のターゲットから粒子を発生させる(ステ
ップ101)。ここで、従来のモンテカルロ法を用いた
軌道計算と同様に粒子の発生位置、放出角度、エネルギ
ーを乱数を用いて計算する。次に、周囲の気体粒子と衝
突するまでの粒子の飛行距離dLをポアソン分布を仮定
した次式 dL=λ0(vrel)・ln(e1) (1) により求める。上式中、λ0(vrel)は粒子の平均
自由行程、e1は乱数である。これにより、次の衝突位
置、衝突時間を算出する(ステップ102)。
【0011】次に、スパッタ装置内の粒子データを抽出
し(ステップ103)、その粒子データの衝突時間tc
と時間刻みtnとを大小比較し(ステップ104)、t
c<tnのときには衝突計算を行う。この衝突計算時に
は、スパッタ粒子が衝突する気体粒子の運動量を、次の
ようにして求める。前の時間刻みで計算した熱解析結果
で得られた衝突位置での周囲気体の温度を算出し(ステ
ップ105)、マクスウェル分布より周囲の気体粒子の
速度を計算する(ステップ106)。そして、衝突によ
る散乱角度、中心力場の弾性散乱計算により得られた結
果を用いて剛体球近似により計算する(ステップ10
7)。また、このときの周囲の気体粒子のエネルギー変
化も計算する(ステップ108)。次に、ステップ10
2と同様に衝突時間tc位置の計算を行う(ステップ1
09)。そして、粒子データの衝突時間tcと時間刻み
tnとを大小比較する(ステップ104)。
【0012】以上のステップ105〜109の処理を衝
突時間tcが時間刻みtnを越えるまで繰り返す。ステ
ップ104でtc≧tnの比較結果が得られたときは、
すべての気体粒子について衝突時間tcが時間刻みtn
を越えたかどうか比較したかどうか判定し(ステップ1
10)、すべての気体粒子について衝突時間tcが時間
刻みtnを越えたかどうか比較したかどうか判定が終わ
っていないときには、ステップ103〜109の処理を
行う。
【0013】すべての気体粒子について、衝突時間tc
が時間刻みtnより小なる衝突計算が終了すると、時間
更新するが、その前に得られたエネルギー量データ(エ
ネルギー変化の値)を用いて熱解析を行い(ステップ1
11、112)、周囲気体の温度分布を求め、時間更新
する(ステップ113)。次に、ステップ101に戻
り、以上の計算を繰り返す。
【0014】この実施の形態によれば、スパッタ速度が
大きい場合には、スパッタ中の温度上昇が100℃程度
となる。この条件で計算した結果、従来のシミュレーシ
ョン方法では約20%の誤差に対して、この実施の形態
を用いることにより、誤差が5%以下となった。また、
要した計算時間は従来の約1.5倍で、実用レベルであ
った。
【0015】次に、本発明の他の実施の形態について説
明する。この他の実施の形態では、スパッタ粒子と周囲
の気体粒子との衝突位置に関しての計算に特徴がある。
すなわち、この実施の形態の処理フローチャートは図1
と同じであるが、衝突時間と位置の計算ステップ102
及び109において、以下の計算を行う点に特徴があ
る。
【0016】まず、周囲気体の粒子の速度分布が前の時
間刻みで求めた最高温度でのマックスウェル分布である
と仮定し、スパッタ粒子の次の衝突位置までの距離dL
を乱数を用いて(1)式より求める。
【0017】次に、求めた衝突位置で前の時間刻みでの
熱解析結果を用いて粒子の温度を求め、この座標位置で
の衝突確率Piを計算する。ここで、 Pi=exp(−dL/λ) (2) である。上式中、λはその温度での平均自由行程であ
る。
【0018】次に、乱数eを発生させて上記の衝突確率
と比較し、e>Piであれば、衝突は起こらないとし、
衝突の再計算を行う。この実施の形態では粒子の衝突位
置が、前記の実施の形態よりも正確に求まり、全体とし
て精度を2%向上できた。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スパッタ中の温度上昇は熱解析により求められ、それに
よるスパッタ粒子の軌道への影響も計算できるため、特
にスパッタ速度が速い場合には従来のモンテカルロ法に
比べて高精度に計算でき、従来よりも計算速度の大きな
低下をもたらすことなく、様々な条件に対するシミュレ
ーション精度を大幅に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態のフローチャートであ
る。
【図2】従来方法の一例の説明図である。
【符号の説明】
11 ターゲット 13 ウェハー 16 衝突点

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モンテカルロ法を用いたスパッタ装置シ
    ミュレーション方法において、 スパッタ粒子と周囲の気体粒子との衝突位置と衝突時間
    を求める第1のステップと、 設定した時間刻みの間に前記衝突時間が生じるすべての
    衝突座標について、前回の時間刻みで計算した熱解析結
    果で得られた衝突位置での周囲気体の温度分布の計算結
    果を用いて、前記周囲の気体粒子のエネルギー変化を計
    算する第2のステップと、 前記エネルギー変化の計算結果を用いて、熱解析により
    衝突位置での周囲気体の前記温度分布を求めた後、前記
    時間刻みを更新する第3のステップとを含むことを特徴
    とするスパッタ装置シミュレーション方法。
  2. 【請求項2】 前記第1のステップは、前記スパッタ粒
    子の発生位置、放出角度、エネルギーを乱数を用いて計
    算し、前記周囲の気体粒子と衝突するまでの粒子の飛行
    距離をポアソン分布を仮定して求め、前記衝突位置と衝
    突時間を算出することを特徴とする請求項1記載のスパ
    ッタ装置シミュレーション方法。
  3. 【請求項3】 前記第2のステップは、前記第1のステ
    ップで求められた衝突時間を前記時間刻みと比較し、該
    衝突時間が該時間刻みよりも小さい場合は、前回の時間
    刻みで計算した前記熱解析結果に基づいて衝突位置での
    周囲気体の温度を計算し、マックスウェル分布より前記
    周囲の気体粒子の速度を計算し、衝突による前記周囲の
    気体粒子のエネルギーの変化を計算することを、設定し
    た時間刻みの間に生じるすべての衝突座標について行う
    ことを特徴とする請求項1記載のスパッタ装置シミュレ
    ーション方法。
  4. 【請求項4】 前記第1のステップにおいて前記周囲の
    気体粒子と衝突するまでの粒子の飛行距離を、粒子の平
    均自由行程をλ0(vrel)、乱数をe1としたと
    き、λ0(vrel)ln(e1)で計算することを特
    徴とする請求項1記載のスパッタ装置シミュレーション
    方法。
  5. 【請求項5】 前記第2のステップは、前記第1のステ
    ップで求められた衝突時間を前記時間刻みと比較し、該
    衝突時間が該時間刻みよりも小さい場合は、前回の時間
    刻みで計算した前記熱解析結果に基づいて衝突位置での
    周囲気体の温度を計算し、この衝突位置での衝突確率を
    計算し、衝突による前記周囲の気体粒子のエネルギーの
    変化を計算することを、設定した時間刻みの間に生じる
    すべての衝突座標について行うことを特徴とする請求項
    1記載のスパッタ装置シミュレーション方法。
  6. 【請求項6】 前記衝突確率は、計算した温度での平均
    自由行程をλ、前記周囲の気体粒子と衝突するまでの粒
    子の飛行距離をdLとしたとき、exp(−dL/λ)
    により計算することを特徴とする請求項5記載のスパッ
    タ装置シミュレーション方法。
JP32811697A 1997-11-28 1997-11-28 スパッタ装置シミュレーション方法 Expired - Fee Related JP3107023B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32811697A JP3107023B2 (ja) 1997-11-28 1997-11-28 スパッタ装置シミュレーション方法
KR1019980051597A KR100278492B1 (ko) 1997-11-28 1998-11-28 스퍼터링 장치 시뮬레이션 방법
US09/201,143 US6070735A (en) 1997-11-28 1998-11-30 Sputtering apparatus simulation method
CN98125075A CN1122933C (zh) 1997-11-28 1998-11-30 溅射装置的模拟方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32811697A JP3107023B2 (ja) 1997-11-28 1997-11-28 スパッタ装置シミュレーション方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11158623A true JPH11158623A (ja) 1999-06-15
JP3107023B2 JP3107023B2 (ja) 2000-11-06

Family

ID=18206675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32811697A Expired - Fee Related JP3107023B2 (ja) 1997-11-28 1997-11-28 スパッタ装置シミュレーション方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6070735A (ja)
JP (1) JP3107023B2 (ja)
KR (1) KR100278492B1 (ja)
CN (1) CN1122933C (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004020466A1 (de) * 2004-04-26 2005-11-17 Applied Films Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Beschichten von Substraten in Inline-Anlagen
CN100442270C (zh) * 2005-08-08 2008-12-10 上海市计量测试技术研究院 一种用蒙特卡罗统计模拟计算合成不确定度的方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2718385B2 (ja) * 1994-12-20 1998-02-25 日本電気株式会社 形状シミュレーション方法
JP2910611B2 (ja) * 1995-03-30 1999-06-23 日本電気株式会社 形状シミュレーション方法
JP2806349B2 (ja) * 1996-03-13 1998-09-30 日本電気株式会社 スパッタ装置シミュレーション方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP3107023B2 (ja) 2000-11-06
KR100278492B1 (ko) 2001-01-15
KR19990045682A (ko) 1999-06-25
US6070735A (en) 2000-06-06
CN1122933C (zh) 2003-10-01
CN1225482A (zh) 1999-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tully et al. Molecular dynamics of surface diffusion. I. The motion of adatoms and clusters
JP2910611B2 (ja) 形状シミュレーション方法
Gutser et al. Negative hydrogen ion transport in RF-driven ion sources for ITER NBI
JP2007149782A (ja) シミュレーション装置、シミュレーションプログラムおよびシミュレーション方法
JP2927226B2 (ja) 形状シミュレーション方法
JP6157941B2 (ja) プラズマシミュレーション方法及びプラズマシミュレーションプログラム
Siemers et al. Model based investigation of Ar+ ion damage in DC magnetron sputtering
Lopez Ortega et al. A new cell-centered implicit numerical scheme for ions in the 2-D axisymmetric code Hall2De
JP3107023B2 (ja) スパッタ装置シミュレーション方法
US20020133326A1 (en) Methods, apparatus and computer program products for simulating plasma behavior in a plasma reactor apparatus using two-dimensional cross-section computations
Upadhyay et al. Experimentally validated computations of simultaneous ion and fast neutral energy and angular distributions in a capacitively coupled plasma reactor
Chaplin et al. 3d simulations of ion thruster accelerator grid erosion accounting for charge exchange ion space charge
JP2806349B2 (ja) スパッタ装置シミュレーション方法
US6199029B1 (en) Topography simulation method and system of plasma-assisted etching process
JP2718385B2 (ja) 形状シミュレーション方法
JP2924850B2 (ja) スパッタ装置シミュレーション方法
CN116090253B (zh) 电子撞击位错作用的分子动力学模拟方法和装置
JPH10306371A (ja) スパッタ装置のシミュレーション方法
JP6252137B2 (ja) 成膜シミュレーション装置及び成膜シミュレーション方法
Mukhamadeev et al. Simulation of the Bosch process for micro-and nanostructures
JP2002076323A (ja) 非等方的空間内の任意な反射面における粒子の弾性反射後の運動を求める方法
JP2000178729A (ja) スパッター粒子軌道のシミュレーション方法
Seidl et al. Simulation of fine focus time-of-flight Rutherford backscattering spectrometry using TRIM backscattering data
Nelson et al. Particle tracking on unstructured grids
Budil et al. Topography simulation of sputtering using an algorithm with second order approximation in space

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees