KR20060050931A - Enhanced process and profile simulator algorithms - Google Patents

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KR20060050931A
KR20060050931A KR1020050081279A KR20050081279A KR20060050931A KR 20060050931 A KR20060050931 A KR 20060050931A KR 1020050081279 A KR1020050081279 A KR 1020050081279A KR 20050081279 A KR20050081279 A KR 20050081279A KR 20060050931 A KR20060050931 A KR 20060050931A
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램 리서치 코포레이션
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Abstract

프로세스 및 프로파일 시뮬레이터 알고리즘 향상 방법은 주어진 플라즈마 처리가 실시되는 표면 프로파일을 예측한다. 활동적인 입자는 우선 추적된다. 그 후 활동적인 입자에 의해 생성되는 이온 플럭스가 기록된다. 로컬 에칭율 및 로컬 증착율이 중성 플럭스, 표면의 화학적 커버리지, 및 표면 재료 형태로부터 계산되며, 이들은 동시에 계산된다.Process and profile simulator algorithm enhancement methods predict the surface profile on which a given plasma treatment is performed. Active particles are first tracked. The ion flux produced by the active particles is then recorded. Local etch rates and local deposition rates are calculated from neutral flux, chemical coverage of the surface, and surface material forms, which are calculated simultaneously.

시뮬레이터, 플라즈마 처리, 중성 플럭스 Simulator, Plasma Treatment, Neutral Flux

Description

향상된 프로세스 및 프로파일 시뮬레이터 알고리즘{ENHANCED PROCESS AND PROFILE SIMULATOR ALGORITHMS}Enhanced Process and Profile Simulator Algorithm {ENHANCED PROCESS AND PROFILE SIMULATOR ALGORITHMS}

본원과 결합되어 본원의 일부를 구성하는 첨부도면은 본 발명의 하나 또는 그 이상의 실시예를 도시하며, 상세한 설명과 더불어 본 발명의 원리 및 실시를 설명한다.The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of this application, illustrate one or more embodiments of the invention, and together with the description serve to explain the principles and practice of the invention.

도1은 종래의 플라즈마 에칭 시스템를 도시하는 블록 다이어그램.1 is a block diagram showing a conventional plasma etching system.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 에칭 시스템을 도시하는 블록 다이어그램.2 is a block diagram illustrating a plasma etching system in accordance with an embodiment of the present invention.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터를 도시하는 시스템 블록 다이어그램.3 is a system block diagram illustrating a computer according to an embodiment of the present invention.

도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 특징부 프로파일을 따라서 에칭율을 계산하기 위해 재료 형태, 화학적 커버리지, 특징부 프로파일 내의 표면 세그먼트에 대한 중성 및 이온 플럭스를 계산하는 방법을 도시하는 플로우차트.4 is a flowchart illustrating a method of calculating material morphology, chemical coverage, neutral and ion flux for surface segments in a feature profile to calculate etch rates along a feature profile in accordance with one embodiment of the present invention.

도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 특징부 프로파일을 따라 각 세그먼트에서 표면의 화학적 커버리지, 입사 중성 플럭스 및 표면 재료 형태를 포함하는 결합량을 동시에 계산하는 방법을 도시하는 플로우차트.FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of simultaneously calculating the amount of bonding comprising chemical coverage of the surface, incident neutral flux, and surface material form in each segment along a feature profile in accordance with an embodiment of the present invention. FIG.

도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 세그먼트에 대한 중성 플럭스를 계 산하는 방법을 도시하는 플로우차트.6 is a flowchart illustrating a method of calculating neutral flux for a surface segment in accordance with one embodiment of the present invention.

도7은 랭뮤어형 모델에 따른 플라즈마 처리시 표면 운동학을 나타내는 횡단면 다이어그램.Fig. 7 is a cross sectional diagram showing surface kinematics upon plasma treatment according to the Langmuir model.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

206 : TCP 제어기206: TCP controller

216 : TCP 코일216 TCP coil

218 : RF 투과성 윈도우218: RF transparent window

300 : 시스템 버스300: system bus

304 : 메인 시스템 메모리304: main system memory

본 발명은 반도체 장치의 플라즈마 처리에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 공정을 향상시키는 방법 및 주어진 플라즈마 공정이 생성할 표면 프로파일을 예측하는 프로파일 시뮬레이터 알고리즘을 제공하는 것이다.The present invention relates to plasma processing of semiconductor devices. In particular, the present invention provides a method for improving the process and a profile simulator algorithm for predicting the surface profile that a given plasma process will produce.

플라즈마 에칭 및 반응성 이온 에칭과 같이 전리 기체를 이용하는 다양한 형태의 처리가 특히 반도체 장치 제조의 분야에서 중요해지고 있다. 특히 에칭 공정에 이용되는 장치는 특히 중요하다. 도1은 반도체 장치의 처리 및 제조에 이용될 수도 있는 종래의 유도 결합 플라즈마 에칭 시스템(100)을 도시한다. 유도 결합 플라즈마 처리 시스템(100)은 그 내부에 플라즈마 챔버(104)를 갖는 플라즈마 반응 기(102)를 포함한다. 변압기 결합 전력(TCP) 제어기(106) 및 바이어스 전력 제어기(108)는 각각 플라즈마 챔버(104) 내부에서 생성되는 플라즈마에 영향을 미치는 TCP 전력 서플라이(110) 및 바이어스 전력 서플라이(112)를 제어한다.Various forms of treatment using ionizing gases, such as plasma etching and reactive ion etching, are becoming particularly important in the field of semiconductor device manufacturing. In particular, the apparatus used for the etching process is particularly important. 1 illustrates a conventional inductively coupled plasma etch system 100 that may be used for the processing and fabrication of semiconductor devices. Inductively coupled plasma processing system 100 includes a plasma reactor 102 having a plasma chamber 104 therein. Transformer coupled power (TCP) controller 106 and bias power controller 108 control TCP power supply 110 and bias power supply 112 that affect the plasma generated inside plasma chamber 104, respectively.

TCP 전력 제어기(106)는 TCP 매치 네트워크(114)에 의해 조정되는 무선 주파수(RF) 신호를 플라즈마 챔버(104) 근처에 위치된 TCP 코일(116)에 공급하도록 구성된다. 에너지가 TCP 코일(116)로부터 플라즈마 챔버(104)로 흐르는 것을 허용하는 동시에 TCP 코일(116)을 플라즈마 챔버(104)로부터 분리하기 위해서 RF 투과창(118)이 통상적으로 제공된다.The TCP power controller 106 is configured to supply a radio frequency (RF) signal adjusted by the TCP match network 114 to the TCP coil 116 located near the plasma chamber 104. An RF transmission window 118 is typically provided to allow energy to flow from the TCP coil 116 into the plasma chamber 104 while at the same time separating the TCP coil 116 from the plasma chamber 104.

바이어스 전력 제어기(108)는 바이어스 매치 네트워크(120)에 의해 조정되는 RF 신호를 플라즈마 반응기(104) 내부에 제공된 전극(122)에 제공하여 반도체 웨이퍼와 같은 기판(124)을 수용하도록 구성된 전극(122) 위에 직류(DC) 바이어스를 생성하여, 처리되게 하도록 구성된다.The bias power controller 108 provides an RF signal adjusted by the bias match network 120 to an electrode 122 provided inside the plasma reactor 104 to accommodate a substrate 124 such as a semiconductor wafer. And generate a direct current (DC) bias above.

진자 제어 밸브와 같은 기체 공급 기구(126)는 통상적으로 플라즈마 반응기(104)의 내부에 제조 공정에 필요한 적절한 화학적 성질(chemistry)을 제공한다. 기체 배출 기구(128)는 플라즈마 챔버(104) 내부로부터 입자를 제거하고 플라즈마 챔버(104) 내부를 특정 압력으로 유지한다. 압력 제어기(130)는 기체 공급 기구(126) 및 기체 배출 기구(128) 모두를 제어한다.A gas supply mechanism 126, such as a pendulum control valve, typically provides the interior of the plasma reactor 104 with the appropriate chemistry required for the manufacturing process. The gas exhaust mechanism 128 removes particles from the interior of the plasma chamber 104 and maintains the interior of the plasma chamber 104 at a certain pressure. The pressure controller 130 controls both the gas supply mechanism 126 and the gas discharge mechanism 128.

온도 제어기(134)는 플라즈마 챔버(104) 주위에서 히팅 카트리지와 같은 히터(136)를 사용하여 선택된 온도 설정점으로 플라즈마 챔버(104)의 온도를 제어한다.The temperature controller 134 uses a heater 136, such as a heating cartridge, around the plasma chamber 104 to control the temperature of the plasma chamber 104 to a selected temperature set point.

플라즈마 챔버(104)에서, 기판 에칭은 기판(104)을 진공 하에서 전리 기체 화합물(플라즈마)에 노출시킴에 의해서 달성된다. 에칭 공정은 기체가 플라즈마 챔버(104) 내로 운반될 때 개시된다. TCP 코일(116)에 의해서 전달되어 TCP 매치 네트워크(110)에 의해서 조정된 RF 전력은 기체들을 전리시킨다. 전극(122)에 의해서 전달되어 바이어스 매치 네트워크(120)에 의해서 조정된 RF 전력은 기판(124) 상에 DC 바이어스를 유도하여 기판(124)의 이온 충격의 방향 및 에너지를 제어한다. 에칭 공정 동안, 플라즈마는 기판(124)의 표면과 화학적으로 반응하여 감광저항성 마스크에 의해 덮히지 않은 재료를 제거한다.In the plasma chamber 104, substrate etching is accomplished by exposing the substrate 104 to an ionizing gas compound (plasma) under vacuum. The etching process is initiated when gas is transported into the plasma chamber 104. RF power delivered by the TCP coil 116 and regulated by the TCP match network 110 ionizes the gases. The RF power delivered by the electrode 122 and adjusted by the bias match network 120 induces a DC bias on the substrate 124 to control the direction and energy of the ion bombardment of the substrate 124. During the etching process, the plasma reacts chemically with the surface of the substrate 124 to remove material not covered by the photoresist mask.

플라즈마 반응기 설정과 같은 입력 변수는 플라즈마 처리에 있어 근본적으로 중요하다. 실제 TCP 전력량, 바이어스 전력, 가스압, 가스 온도 및 플라즈마 챔버(104) 내의 가스 유동은 프로세스 조건에 크게 영향을 미친다. 플라즈마 챔버(104)에 전해지는 실제 전력에 있어서의 심한 변동은 중성 및 이온화된 입자 밀도, 온도 및 에칭률과 같은 다른 프로세스 가변 매개변수의 예상값을 예상외로 변화시시킬 수도 있다.Input parameters, such as plasma reactor setup, are of fundamental importance for plasma processing. The actual amount of TCP power, bias power, gas pressure, gas temperature, and gas flow in the plasma chamber 104 greatly affect the process conditions. Severe fluctuations in the actual power delivered to the plasma chamber 104 may unexpectedly change the expected values of other process variable parameters such as neutral and ionized particle density, temperature, and etch rate.

전통적으로, 장치 특징에 맞는 소정 설정을 생성시키기에 적절한 이들 입력 변수의 값들은 트라이얼 앤 에러 방식에 의해 결정되어 왔다. 이런 경험적인 접근에 의한 단일 프로세스의 개발은 고가 및 시간 소모가 크며 수개의 패턴 웨이퍼의 처리 및 전자 현미경 검사에 의한 최종 프로파일의 지속적인 연구를 필요로 한다. 예상하지 못한 방식 때문에 일 입력 변수에서의 작은 변화는 프로파일에 영향을 미칠 수도 있어서, 일 적용예로부터 다른 적용예로의 임의의 설계, 예를 들면 장치 치수, 웨이퍼 상의 패턴 밀도 또는 전체 개방 면적의 변화는 종종 부수적인 자원의 소비를 수반한 프로세스의 재개발을 필요로 하여 왔다.Traditionally, the values of these input variables suitable for generating certain settings for device characteristics have been determined by trial and error methods. The development of a single process by this empirical approach is expensive and time consuming and requires continuous study of the final profile by processing several pattern wafers and electron microscopy. Small changes in one input variable may affect the profile due to an unexpected manner, such that any design from one application to another, for example, a change in device dimensions, pattern density on the wafer, or the total open area Has often required the redevelopment of processes involving the consumption of additional resources.

장치 제조 기술에 있어서의 최근의 진보는 이러한 접근을 심지어 더 성가시게 하고 있다. 특징부의 치수 감소는 특징부 치수 및 형태에 있어 더 긴밀한 허용 오차를 요구하여서, 소정 프로세스를 최적화하는데 요구되는 실험의 회수를 증가시키고 있다. 웨이퍼 직경 성장 및 직경에 있어 현격한 변화에 동반되는 프로세스의 완전한 재설계는 이러한 경험적인 프로세스가 반복되어야만 하는 회수를 증가시켜왔다. 특정 적용예에 대해 전용으로 제조된 장치의 사용 증가도 요구되는 개발 및 최적화 작업량을 증가시킨다.Recent advances in device manufacturing technology have made this approach even more cumbersome. Dimensional reduction of features requires tighter tolerances in feature dimensions and shapes, increasing the number of experiments required to optimize certain processes. Full redesign of the process, accompanied by significant changes in wafer diameter growth and diameter, has increased the number of times this empirical process has to be repeated. Increasing the use of devices manufactured exclusively for a particular application also increases the amount of development and optimization work required.

대안의 컴퓨터식 접근은 거시 입력 변수 및 거시 유량 사이의 결합, 플라즈마 내의 다양한 화학종의 집중과 에너지 분포를 설명하기 위한 플라즈마 모델 및 거시 유량으로부터 웨이퍼 표면을 따른 최종 에칭 또는 침전률을 원자론적으로 결정하고 그로부터의 프로파일 진전을 산출하기 위한 프로파일 시물레이터를 포함하는 플라즈마 프로세스의 완전한 물리적인 설명으로부터 입력 변수를 유도해 낸다. 이상적으로는 이러한 플라즈마 에칭 및 침전 플로세스의 물리적인 설명은 기판 상에서 원하는 프로파일을 생성하는데 적절한 거시 입력 변수의 순이론적 선택을 가능하게 하여, 고가의 시간 소모적인 실험 반복을 필요 없게 한다.An alternative computerized approach atomically determines the final etch or deposition rate along the wafer surface from the macro-flow rate and the plasma model to account for the concentration and energy distribution of the various species in the plasma, the coupling between the macro-input variables and the macro-flow rate. And derive an input variable from a complete physical description of the plasma process including a profile simulator to calculate profile progress therefrom. Ideally, this physical description of the plasma etch and deposition process allows for the theoretical selection of the macroscopic input parameters appropriate to produce the desired profile on the substrate, eliminating the need for expensive time consuming experimental iterations.

이러한 분야의 연구는 프라즈마 프로세스 작업에 있어서의 기구를 설명하고 물리적인 설명을 구성할 수 있는 척도 법칙에 공헌하였다. 그러나, 공지된 척도 법칙에 기초하여 필요한 산출을 수행하는데 충분히 효과적인 산출 수단의 유용성에 도 불구하고, 이러한 순이론적 접근 실행은 데이터의 부족에 의해 제한되어 왔다. 예를 들면, 이들 법칙에 있어서의 몇몇 계수 값이 특정한 소정 프로세스의 의존하는 방식은 아직 알려지지 않았다. 몇몇 조사에 있어서, 입력 변수의 소정 설정에 의해 한정되는 프라즈마 프로세스를 구성하는 이러한 척도 계수값의 결정은 이러한 프로세스를 적용시킴으로써 생성되는 최종 프로파일을 조정 가능한 변수로서 하나 이상의 이들 계수를 포함하는 시뮬레이트 프로파일과 비교함으로써 이루어졌다. 이러한 추후의 평가는 척도 법칙에 있어서 소정 계수의 역할을 이해를 도모할 수도 있지만, 이러한 계수 값을 유도하는데 사용되는 실험적인 프로세스에서 사용되는 설정과 다른 입력 변수 설정에 의해 한정되는 임의의 프로세스를 위한 프로파일에 대한 프로파일 진전을 예상하는 능력을 제공하지는 못하였다.Research in these fields contributed to the laws of scale that could explain the mechanisms in the work of plasma processes and form the physical explanations. However, despite the usefulness of calculation means that are sufficiently effective to carry out the necessary calculations based on known law of scale, the execution of this theoretical approach has been limited by the lack of data. For example, it is not yet known how some coefficient values in these laws depend on a particular given process. In some investigations, the determination of these scale coefficient values that make up a plasma process defined by a predetermined set of input variables may be achieved by applying a simulated profile that includes one or more of these coefficients as adjustable variables to the final profile produced by applying such a process. By comparison. This later evaluation may help to understand the role of certain coefficients in scale law, but for any process defined by input variable settings that differ from the settings used in the experimental process used to derive these coefficient values. It did not provide the ability to anticipate profile progress against the profile.

따라서, 소정 플라즈마 프로세스가 생성할 표면 프로파일을 정확하게 예상하기 위해 프로세스 알고리즘 및 프로파일 시뮬레이터를 향상시키는 방법이 요구되고 있다.Thus, what is needed is a method of improving process algorithms and profile simulators to accurately predict the surface profile that a given plasma process will produce.

본 발명은 주어진 플라즈마 처리가 실시되는 표면 프로파일을 예측하는 프로세스 및 프로파일 시뮬레이터 알고리즘의 향상 방법이다. 본 방법은 활동적인 입자를 우선 추적하고 활동적인 입자에 의해 생성된 이온 플럭스를 기록한다. 로컬 에칭율 및 로컬 증착율이 중성 플럭스, 표면의 화학적 커버리지, 및 표면 재료 형태로부터 계산되며, 이들은 동시에 계산된다.The present invention is a process for predicting the surface profile under which a given plasma treatment is performed and a method for improving the profile simulator algorithm. The method first tracks active particles and records the ion flux produced by the active particles. Local etch rates and local deposition rates are calculated from neutral flux, chemical coverage of the surface, and surface material forms, which are calculated simultaneously.

중성 플럭스, 표면의 화학적 커버리지, 및 표면 재료 형태는 우선 중성 플럭 스를 컴퓨팅함으로써 동시에 계산된다. 위치 밸런스 방정식은 우선 자체모순없이 중성 플럭스를 이용해 계산된다. 그 후 증착 필름의 에칭율은 위치 밸런스 방정식의 해를 이용해 산정된다. 증착 필름의 에칭율에 기초하여 표면 재료 형태는 증착 필름 또는 언더라이닝 재료 형태로 조절된다. 본 방법은 중성 플럭스, 표면의 화학적 커버리지, 및 표면 재료 형태가 서로 자체모순되지 않을 때까지 이들을 구하는 단계를 반복한다.Neutral flux, chemical coverage of the surface, and surface material form are calculated simultaneously by first computing the neutral flux. The position balance equation is first calculated using neutral flux without self-contradiction. The etch rate of the deposited film is then calculated using the solution of the position balance equation. Based on the etch rate of the deposited film, the surface material form is adjusted to the deposited film or underlining material form. The method repeats these steps until neutral flux, chemical coverage of the surface, and surface material forms do not contradict each other themselves.

중성 플럭스는 각 중성 종에 대한 직접 플럭스 분포, 재방출 플럭스, 및 투과 매트릭스를 산정함으로써 보다 큰 정확도 및 향상된 계산 효율로 분석적으로 산정될 수 있다. 이전의 계산은 모든 중성 종에 대해 반복된다.Neutral flux can be estimated analytically with greater accuracy and improved computational efficiency by calculating direct flux distribution, re-release flux, and permeation matrix for each neutral species. The previous calculation is repeated for all neutral species.

플라즈마 에칭 또는 증착 프로세스의 시뮬레이션은 입자 속도에 대해 3 자유도 내지 3 공간 자유도 그리고 입자 속도에 대한 3 자유도를 갖는 데카르트 좌표 그리고 방위각으로 대칭인 원통형 좌표를 이용하여 특징부 프로파일의 묘사를 외삽함으로써 향상될 수도 있다.Simulation of the plasma etch or deposition process is enhanced by extrapolating the depiction of the feature profile using Cartesian coordinates having three to three degrees of freedom and three degrees of freedom for particle velocity and cylindrical coordinates symmetrically azimuthally. May be

본 발명의 실시예는 프로파일 시뮬레이터 알고리즘과 관련해 본원에서 설명되어 있다. 당업자는 본원 발명의 하기의 상세한 설명이 단지 예시적인 것이지 어떤 형태로든 제한하자고 하는 것이 아님을 알 수 있다. 본 발명의 다른 실시예는 당업자가 본원의 장점을 쉽게 인식시키도록 할 수 있다. 첨부도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실제예에 대하여 참조부호가 자세히 부여되었다. 동일 또는 유사한 부품으로 간주되는 것에 대해서 도면 및 상세한 설명에서 동일 참조부호가 사용 되었다.Embodiments of the invention are described herein in connection with a profile simulator algorithm. Those skilled in the art will appreciate that the following detailed description of the invention is illustrative only and is not intended to be limiting in any way. Other embodiments of the present invention may enable those skilled in the art to readily appreciate the advantages of the present disclosure. As shown in the accompanying drawings, reference numerals are given in detail to practical examples of the present invention. The same reference numerals have been used in the drawings and the description of what are considered identical or similar parts.

명확성을 위해서, 본원에 설명된 실제예의 통상의 모든 특징부가 도시되고 설명되는 것은 아니다. 물론, 이러한 실제 실시예의 개발에 있어서, 출원 및 사업 관련 제한에 대한 순응과 같은 개발자의 특정 목적을 달성하기 위해서는 다수의 실시-특별한 결정이 이루어져야만 함을 알 수 있으며, 이러한 특정 목적은 일 실시를 다른 실시로 바꾸며 개발자를 다른 개발자로 바꿀 수 있음을 알 수 있다. 또한, 이러한 개발 노력은 복잡하고 시간이 들지만, 그럼에도 불구하고 본원의 장점을 이해하는 당업자에게는 상투적인 공학적 작업일 수 있음을 알 수 있다.For clarity, not all typical features of the actual examples described herein are shown and described. Of course, in the development of such practical embodiments, it can be seen that a number of implementation-specific decisions must be made in order to achieve the developer's specific objectives, such as compliance with application and business-related limitations, and such specific objectives may not You can see that you can change to another implementation and change the developer to another developer. In addition, while such development efforts are complex and time consuming, it will nevertheless be appreciated that they may be routine engineering tasks for those skilled in the art to understand the advantages of the present application.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 구성요소, 처리 단계 및/또는 데이타 구조는 각종 작동 시스템(OS), 컴퓨팅 플랫폼(computing flatforms), 펌웨어(firmware), 컴퓨터 프로그램, 컴퓨터 언어, 및/또는 다용도 기계를 사용하여 수행될 수 있다. 본 방법은 처리 회로 상에서 구동되는 프로그램된 프로세스처럼 구동될 수 있다. 처리 회로는 프로세서와 작동 시스템의 다수의 조합된 형태, 또는 단독 장치를 가질 수 있다. 프로세스는 이러한 하드웨어, 하드웨어 단독, 또는 이들의 임의 조합에 의해 수행된 명령에 의해 실시될 수 있다. 소프트웨어는 기계에 의해 판독가능한 프로그램 저장 장치에 저장될 수 있다.According to one embodiment of the invention, the components, processing steps and / or data structures may comprise various operating systems (OSs), computing flatforms, firmware, computer programs, computer languages, and / or utility machines. Can be performed using. The method can be driven like a programmed process running on a processing circuit. The processing circuit can have a number of combined forms of processor and operating system, or a single device. The process may be performed by instructions performed by such hardware, hardware alone, or any combination thereof. The software may be stored in a program storage device readable by the machine.

또한, 당업자는 본원에 상술된 본 발명 개념의 범위 및 정신을 벗어남이 없이 배선 장치(hardwired devices), 필드 프로그램가능한 게이트 어레이(field programmable gate arrays)(FPGA) 그리고 복합 프로그램가능한 논리 소자(complex programmable logic devices)(CPLD)를 포함하는 필드 프로그램가능한 논리 소자 (field programmable logic devices)(FPLD), 어플리케이션 전용 집적 회로(application specific integrated circuits)(ASIC) 등과 같은 다용도 특성을 갖지 않는 장치가 사용될 수도 있음을 알 수 있다.In addition, those skilled in the art will appreciate that hardwired devices, field programmable gate arrays (FPGA) and complex programmable logic devices may be made without departing from the spirit and scope of the inventive concepts detailed herein. It will be appreciated that devices that do not have versatile characteristics may be used, such as field programmable logic devices (FPLD), including application devices (CPLD), application specific integrated circuits (ASIC), and the like. Can be.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 방법은 미국 캘리포니아주 팔로 알토 소재의 선 마이크로시스템즈 인코포레이션으로부터 입수가능한 솔라리스(Solaris)(등록상표), 미국 워싱톤주 레드몬드 소재의 마이크로소프트 코포레이션으로부터 입수가능한 마이크로소프트(등록상표) 윈도우즈(등록상표) XP 및 윈도우즈(등록상표) 2000와 같은 OS, 또는 다수의 벤더(vendors)로부터 입수가능한 리눅스와 같은 여러 버전의 유닉스 구동 시스템을 구동시키는 퍼스널 컴퓨터(personal computer), 워크스테이션 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 또는 고성능 서버와 같은 데이터 처리 컴퓨터에서 수행될 수 있다. 본 방법은 복수 프로세서 시스템에서 수행될 수 있거나, 또는 입력 장치, 출력 장치, 디스플레이, 인쇄 장치, 메모리, 저장 장치, 데이터를 프로세서에 입출력시키는 매체 인터페이스 등과 같은 각종 주변장치를 포함하는 컴퓨팅 환경(computing environment)에서 수행될 수도 있다. 또한, 이러한 컴퓨터 시스템 또는 컴퓨팅 환경은 지역적으로(locally) 네트워크 연결될 수 있거나, 또는 인터넷을 통해 네트워크 연결될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the method is available from Sun Corporation, Sun Microsystems, Inc., Palo Alto, Calif., Microsoft Corporation, Microsoft Corporation, Redmond, Wash. A personal computer running an operating system such as Windows® XP and Windows® 2000, or several versions of a Unix-powered system, such as Linux, available from a number of vendors, It may be performed on a data processing computer such as a workstation computer, mainframe computer, or a high performance server. The method may be performed in a multi-processor system or computing environment including various peripherals such as input devices, output devices, displays, printing devices, memory, storage devices, media interfaces for inputting and outputting data to and from the processor, and the like. ) May be performed. In addition, such a computer system or computing environment may be networked locally or networked via the Internet.

프로파일 또는 프로세스 시뮬레이터의 반실험 접근법(semi-empirical approach)은 표면 프로파일 또는 기초 플라즈마 모델(underlying plasma model)의 임의의 특정한 거시적 물리학적 묘사에 한정되는 것은 아니다. 수학적 모델은 기초 플라즈마 물리학 및 화학에서 유도된 스케일링 법칙(scaling laws), 수치 시뮬 레이션 또는 실험을 통합할 수 있다. 일반적으로, 플라즈마 모델은 반응기의 기능과 관련된 거시적 변수에 기초하여 관련 종(species)용 기판 표면에 도달하는 플럭스, 에너지, 및 각도 분포를 회귀시키도록 구성된다. 플라즈마 모델은 가스상 화학 작용 및 플라즈마 표면 상호작용용 모든 공지된 단면을 갖는 완전한 플라즈마 시뮬레이션 툴(tool)을 포함할 수 있거나, 또는 단순히 경험적으로 측정된 플럭스 및 관찰된 경향의 조사 테이블(look-up table)을 포함할 수 있다.The semi-empirical approach of the profile or process simulator is not limited to any particular macroscopic physical description of the surface profile or the underlying plasma model. Mathematical models can incorporate scaling laws, numerical simulations, or experiments derived from basic plasma physics and chemistry. In general, the plasma model is configured to regress the flux, energy, and angular distributions that reach the substrate surface for the relevant species based on the macro variables related to the function of the reactor. The plasma model may comprise a complete plasma simulation tool with all known cross sections for gas phase chemistry and plasma surface interaction, or simply look-up table of empirically measured fluxes and observed trends. ) May be included.

프로파일 시뮬레이터는 정확성 및 융통성을 위해 이산화된 프로파일 표면을 따라서 각 세그먼트의 운동을 바람직하게 계산하여 처리될 특징의 전개를 모델링한다. 적절한 프로파일 시뮬레이터는 기판 표면을 따라 각 지점에 도달하는 국부 플럭스를 계산하는 로컬 전송 모델, 표면의 화학적 커버리지(기판 표면상의 각 지점에서 반응성, 억제성 및/또는 증착 종의 농축)을 계산하는 위치 밸런스 모델, 결과적인 국부 에칭 및 증착률을 계산하는 비율 모델(rate model), 그리고 이들 메카니즘을 순수 표면 운동으로 변환시키는 표면 진전 알고리즘을 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 프로파일 시뮬레이터는 몬테 카를로(Monte Carlo) 방법 및/또는 분석적 방법을 이용하는 플라즈마 모델에 의해 제공된 거시적 변수로부터 로컬 플럭스(local fluxes)를 유도한다. 비율 모델 및 위치 밸런스 모델은 입자-표면 상호작용의 운동학인 랭뮤어형 모델(Langmuir-type model)에 바람직하게 기초하지만 입자와 표면 혼합층(복수의 단일층 두께일 수 있음) 사이의 상호작용을 나타내도록 일반화될 수 있다. 이 모델은 에칭액처럼 기판에서 재료를 제거하는 종, 및 증착기처럼 재료를 기판 표면상에 증착시키는 것, 그리고 억제제처럼 표면 반응을 억제 시키는 것을 특징으로 하고 있다.The profile simulator models the evolution of the feature to be processed by preferably calculating the motion of each segment along the discretized profile surface for accuracy and flexibility. Appropriate profile simulators include local transport models that calculate local fluxes reaching each point along the substrate surface, position balances that calculate the chemical coverage of the surface (enrichment of reactive, inhibitory and / or deposited species at each point on the substrate surface). Models, rate models for calculating the resulting local etch and deposition rates, and surface evolution algorithms that convert these mechanisms into pure surface motion. In a preferred embodiment, the profile simulator derives local fluxes from the macroscopic variables provided by the plasma model using Monte Carlo methods and / or analytical methods. The ratio model and the position balance model are preferably based on the Langmuir-type model, which is the kinetics of particle-surface interactions, but exhibits the interaction between the particles and the surface mixed layer (which can be multiple single layer thicknesses). Can be generalized. The model is characterized by a species that removes material from the substrate like an etchant, depositing the material onto the substrate surface like an evaporator, and suppressing the surface reaction like an inhibitor.

표면 진전 알고리즘은 쇼크-프론트-트랙킹 접근법(shock-front-tracking approach)을 포함하고 있다. 일반적으로, 이들 4개 세그먼트 각각은 프로세싱 매체와 기판 표면의 거동 사이의 프로파일 시뮬레이터 특성 연결에서 미지값의 계수에 기여하며 이러한 것은 집합적으로 기판 진전을 설명한다.Surface evolution algorithms include a shock-front-tracking approach. In general, each of these four segments contributes to the coefficient of unknown value in the profile simulator characteristic link between the processing medium and the behavior of the substrate surface, which collectively describes substrate evolution.

일 실시예에 따르면, 플라즈마 모델은 일반적인 클래스의 반응기에 속할 때에만, 예를 들면 하전 입자(따라서, 가해진 바이어스에 의해 기판으로 이끌림), 또는 분자 및 여기된 라디칼과 같은 중성 종일 때 관련 종을 특성화한다. 입자 플럭스, 에너지 및 각도 분포와 같은 플라즈마 묘사의 경험적 입력 변수를 지배하는 항에서 기능성 의존성에 기초가 되는 물리적인 모델-예를 들면, 맥스웰 및 볼츠만 방정식-이 본 기술분야에 널리 공지되었다(예를 들면, 리버먼과 리히텐베르크, 플라즈마 방출 및 재료 처리, 존 윌리, 1994 참조). 경험 데이터와 관련하여 이러한 기본적인 물리적인 모델에 근거하여, 이러한 묘사가 입력 파라미터와 어떻게 스케일링되는가에 관해 본 기술분야에 널리 공지되었다. 그러나, 이러한 플럭스 또는 분포의 절대값은 주어진 프로세스에서 아직 알려지지 않았다.According to one embodiment, the plasma model characterizes the relevant species only when belonging to a general class of reactors, for example charged particles (and thus attracted to the substrate by an applied bias), or neutral species such as molecules and excited radicals. do. Physical models based on functional dependence in terms governing the empirical input variables of plasma description, such as particle flux, energy and angular distribution, such as the Maxwell and Boltzmann equations, are well known in the art (eg For example, see Liverman and Liechtenberg, Plasma Emission and Material Processing, John Willy, 1994). Based on this basic physical model with respect to empirical data, it is well known in the art how this description is scaled with the input parameters. However, the absolute value of this flux or distribution is not yet known in a given process.

따라서, 본 발명은 도2에 도시된 바와 같은 플라즈마 에칭 시스템의 운동학, 특히 웨이퍼와 같은 반도체 기판에 충격을 가하는 에너지 입자의 상호작용을 정확히 예측하는 알고리즘을 제공하는 것이다. 본 방법은 모델(로컬 전송 모델, 위치 밸런스 모델, 비율 모델, 표면 진전 알고리즘)을 이용하며, 이 모델을 여러 컴퓨팅 프로세스와 결합시키며, 여기서 해법이 동시에 그리고 일관성 있게 해결된다.Accordingly, the present invention provides an algorithm that accurately predicts the kinetics of a plasma etching system as shown in FIG. 2, particularly the interaction of energy particles impacting a semiconductor substrate such as a wafer. The method uses a model (local transmission model, position balance model, ratio model, surface evolution algorithm), which combines this model with several computing processes, where solutions are solved simultaneously and consistently.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도식으로 연결된 플라즈마 에칭 시스템(200)을 도시하고 있다. 유도식으로 연결된 플라즈마 처리 시스템(200)은 플라즈마 챔버(204)를 갖는 플라즈마 반응기(202)를 구비한다. 변압기에 연결된 전력(transformer coupled power)(TCP) 제어기(206)와 바이어스 전력 제어기(208)는 플라즈마 챔버(204) 내에 생성된 플라즈마에 영향을 미치는 TCP 전력 서플라이(210) 및 바이어스 전력 서플라이(212)를 각기 제어한다.2 shows an inductively coupled plasma etching system 200 according to one embodiment of the invention. Inductively coupled plasma processing system 200 includes a plasma reactor 202 having a plasma chamber 204. A transformer coupled power (TCP) controller 206 and a bias power controller 208 are TCP power supplies 210 and bias power supplies 212 that affect the plasma generated within the plasma chamber 204. Control each.

TCP 전력 제어기(206)는 TCP 매칭 네트워크(214)에 의해 튜닝된 고주파(RF) 신호를 플라즈마 챔버(204) 가까이에 위치하는 TCP 코일(216)에 공급하도록 구성된 TCP 전력 서플라이(210)용 설정점을 설정한다. RF 투과성 윈도우(218)가 제공되어 TCP 코일(216)을 플라즈마 챔버(104)에서 분리시키는 반면 에너지는 TCP 코일(216)로부터 플라즈마 챔버(204)로 통과하도록 한다.The TCP power controller 206 is a set point for the TCP power supply 210 configured to supply a high frequency (RF) signal tuned by the TCP matching network 214 to a TCP coil 216 located near the plasma chamber 204. Set. An RF transmissive window 218 is provided to separate the TCP coil 216 from the plasma chamber 104 while allowing energy to pass from the TCP coil 216 into the plasma chamber 204.

바이어스 전력 제어기(208)는 바이어스 매칭 네트워크(220)에 의해 튜닝된 RF 신호를 플라즈마 반응기(204) 내에 위치된 전극(222)에 공급하도록 구성된 바이어스 전력 서플라이(212)용 설정점을 설정하는 바, 플라즈마 반응기는 전극(222) 위에 직류(DC) 바이어스를 생성하며, 전극에는 처리될 반도체 웨이퍼와 같은 기판(224)이 놓인다.The bias power controller 208 sets a set point for the bias power supply 212 configured to supply an RF signal tuned by the bias matching network 220 to an electrode 222 located within the plasma reactor 204, The plasma reactor generates a direct current (DC) bias over the electrode 222, on which the substrate 224, such as a semiconductor wafer, to be processed is placed.

펜들럼 제어 밸브(pendulum control valve)와 같은 가스 서플라이 기구(226)는 일반적으로 제조 프로세스에 필요한 적절한 화학 물질을 플라즈마 반응기(204)에 공급한다. 가스 배출 기구(228)는 플라즈마 챔버(204)내로부터 입자를 제거하여 플라즈마 챔버(204) 내에 특정 압력을 유지시킨다. 압력 제어기(230)는 가스 스플라이 기구(226)와 가스 배출 기구(228) 모두를 제어한다.Gas supply devices 226, such as pendulum control valves, generally supply plasma reactor 204 with the appropriate chemicals needed for the manufacturing process. The gas exhaust mechanism 228 removes particles from within the plasma chamber 204 to maintain a certain pressure within the plasma chamber 204. The pressure controller 230 controls both the gas splice mechanism 226 and the gas discharge mechanism 228.

온도 제어기(234)는 플라즈마 챔버(204) 주위의 가열 카트리지와 같은 가열기(236)를 이용해서 플라즈마 챔버(204)의 온도를 선택된 온도 설정점으로 제어한다.The temperature controller 234 uses a heater 236, such as a heating cartridge around the plasma chamber 204, to control the temperature of the plasma chamber 204 to a selected temperature set point.

플라즈마 챔버(204)에서, 기판 에칭은 진공하에서 기판(204)을 이온화된 가스 화합물(플라즈마)에 노출시킴으로써 달성된다. 가스가 플라즈마 챔버(204)내로 전달되었을 때 에칭 프로세스가 개시된다. TCP 코일(216)에 의해 전달되고 TCP 매칭 네트워크(210)에 의해 튜닝된 고주파 전력은 가스를 이온화시킨다. 전극(222)에 의해 전달되고 바이어스 매칭 네트워크(220)에 의해 튜닝된 RF 전력은 기판(224)에의 이온 충돌 방향 및 이온 충돌 에너지를 제어하도록 기판(224) 상에 DC 바이어스를 포함한다. 에칭 프로세스 동안, 플라즈마는 기판(224)의 표면과 화학적으로 반응하여 감광성 마스크에 의해 피복되지 않은 재료를 제거한다.In the plasma chamber 204, substrate etching is accomplished by exposing the substrate 204 to an ionized gas compound (plasma) under vacuum. The etching process begins when gas is delivered into the plasma chamber 204. The high frequency power delivered by the TCP coil 216 and tuned by the TCP matching network 210 ionizes the gas. RF power delivered by electrode 222 and tuned by bias matching network 220 includes a DC bias on substrate 224 to control the direction of ion bombardment and ion bombardment energy to substrate 224. During the etching process, the plasma chemically reacts with the surface of the substrate 224 to remove material that is not covered by the photosensitive mask.

컴퓨터 시스템(238)은 TCP 전력 제어기(206), 바이어스 전력 제어기(208), 압력 제어기(230) 및 온도 제어기(234)에 연결된다. 컴퓨터 시스템(238)의 하드웨어 구성요소는 도3에 보다 자세히 도시되어 있다. 컴퓨터 시스템(238) 내에 존재하는 프로파일 시뮬레이터 알고리즘은 도4에 보다 자세히 도시되어 있다. 컴퓨터 시스템(238)은 TCP 전력 제어기(206), 바이어스 전력 제어기(208), 압력 제어기(230), 온도 제어기(234)에 의한 설정에 기초하여 챔버(202) 내측에서 처리될 기판(222)의 프로파일을 예측식으로 계산한다. 따라서, 컴퓨터 시스템(238)에 의해 예측된 웨이퍼(222)의 소망 프로파일은 알고리즘의 예측 출력에 기초하여 TCP 전력 제어기(206), 바이어스 전력 제어기(208), 압력 제어기(230), 온도 제어기(234)를 제어함으로써 얻어진다.Computer system 238 is coupled to TCP power controller 206, bias power controller 208, pressure controller 230, and temperature controller 234. Hardware components of computer system 238 are shown in greater detail in FIG. The profile simulator algorithm present in computer system 238 is shown in more detail in FIG. Computer system 238 is configured to control substrate 222 to be processed inside chamber 202 based on settings by TCP power controller 206, bias power controller 208, pressure controller 230, and temperature controller 234. Calculate the profile predictively. Thus, the desired profile of the wafer 222 predicted by the computer system 238 is based on the algorithm's predicted output based on the TCP power controller 206, the bias power controller 208, the pressure controller 230, the temperature controller 234. Is obtained by controlling

도3으로 돌아가서, 도3은 본 발명의 일 실시예를 포함하는 하드웨어 시스템을 블록 다이어그램 형태로 도시한다. 본원에서 지적한 바와 같이, 이 시스템은 메인 시스템 메모리(304) 뿐만 아니라 시스템 버스(300)(이 시스템 버스 위에서 모든 시스템 요소가 통신함)와, (하드 디스크 또는 광학식 저장 유닛과 같은) 대용량 저장 장치(302)를 구비한다.Returning to FIG. 3, FIG. 3 shows in block diagram form a hardware system incorporating one embodiment of the present invention. As pointed out herein, the system is not only the main system memory 304 but also the system bus 300 (all system elements communicate over this system bus), and mass storage devices (such as hard disks or optical storage units). 302).

도시된 시스템의 작동은 중앙 처리 유닛("CPU")에 의해 제어된다. 사용자는 키보드(308) 및 위치 검출 장치(예를 들면, 마우스)(310)를 이용해 시스템과 상호작용한다. 시스템에 의해 수행될 기능을 조절하기 위하여 정보를 나타내거나 또는 스크린 디스플레이(312)의 특정 영역을 선택하기 위해 다른 장치의 출력이 사용될 수 있다.The operation of the illustrated system is controlled by a central processing unit ("CPU"). The user interacts with the system using a keyboard 308 and position detection device (eg, mouse) 310. The output of another device may be used to present information or to select a particular area of the screen display 312 to control the functions to be performed by the system.

메인 메모리(304)는 CPU(306)의 작동 및 나머지 하드웨어 요소와의 상호작용을 제어하는 모듈 그룹을 저장하고 있다. 작동 시스템(314)은 메모리 할당, 파일 파일 관리 및 대용량 저장 장치(302)의 작동과 같은 저 레벨의 기본적 시스템 기능의 수행을 조절한다. 보다 높은 레벨에서, 일련의 저장 명령과 같이 효력을 발생하는 해석 모듈(316)은 후술되는 바와 같이 본 발명에 의해 수행되는 제1 기능의 실행을 제어한다. 사용자 인터페이스(318)를 규정하는 명령은 스크린 디스플레이(312) 상에 직접 상호작용하도록 한다. 사용자 인터페이스(318)는 디스플레이(312) 상에 단어 또는 기하학적 이미지를 나타내어 사용자에 의한 작용을 촉진하 고, 키보트(308) 및/또는 위치 검출 장치(310)를 통해 사용자 명령을 받는다. 또한, 메인 메모리(304)는 플라즈마 모델 그리고 프로파일 시뮬레이터에서 일반적으로 입력 변수, 소망의 프로파일, 테스트 표면 프로파일 및 대략적인 1차 테스트 값을 포함하는 입력 파라미터의 테스트 또는 처리값을 저장하는 하나 또는 그 이상의 데이타베이스(320)를 갖는다.Main memory 304 stores a group of modules that control the operation of CPU 306 and interaction with the remaining hardware elements. The operating system 314 regulates the performance of low-level basic system functions such as memory allocation, file file management, and operation of the mass storage device 302. At a higher level, the interpretation module 316, which takes effect as a series of store instructions, controls the execution of the first function performed by the present invention as described below. Instructions defining the user interface 318 allow for direct interaction on the screen display 312. The user interface 318 presents a word or geometric image on the display 312 to facilitate action by the user and receive user commands via the keyboard 308 and / or the position detection device 310. In addition, main memory 304 may store one or more test or processing values of input parameters, including input variables, desired profiles, test surface profiles, and approximate primary test values in plasma models and profile simulators. Has a database 320.

비록 메인 메모리(304)의 모듈이 분리식으로 설명되었지만, 이는 단지 명확히 나타내기 위한 것이며, 시스템이 모든 필요한 기능을 수행하는 한, 이들이 시스템 및 프로그래밍 구조 내에서 어떻게 분배되어 있는지는 중요하지 않음을 알아야 한다.Although the modules of main memory 304 are described separately, this is for clarity only and it should be understood that it is not important how they are distributed within the system and programming structure as long as the system performs all the necessary functions. .

테스트 표면 프로파일은 널리 공지된 바와 같이 플라즈마 반응기 내에서 하나 또는 그 이상의 테스트 기판을 테스트 처리하고 예를 들면 스캐닝 전자 현미경을 이용해 결과적인 표면 프로파일을 측정함으로써 경험적으로 제작된다. 소망의 테스트 표면 프로파일은 전자 형태로 또는 그래픽 하드카피로서 하드웨어 시스템에 제공될 수 있으며, 그 경우 이미지는 근사 예측과 수치 비교하기 전에 디지타이저(digitizer)(322)에 의해 처리된다. 디지털화된 프로파일은 버스(300) 상에서 비트 스트림으로서 메인 메모리(304)의 데이터베이스(320)에 전송된다. 테스트 표면 프로파일은 데이퍼베이스(320) 뿐만 아니라 대용량 저장 장치(302)에 저장될 수 있다.Test surface profiles are empirically produced by testing one or more test substrates in a plasma reactor as well known and measuring the resulting surface profile using, for example, scanning electron microscopy. The desired test surface profile may be provided to the hardware system in electronic form or as a graphical hard copy, in which case the image is processed by the digitizer 322 before numerical comparison with the approximate prediction. The digitized profile is transmitted as a bit stream on the bus 300 to the database 320 of the main memory 304. Test surface profiles may be stored in the mass storage device 302 as well as in the data base 320.

전술한 바와 같이, 본 발명과 관련된 중요 과업의 실행은 해석 모듈(316)에 의해 조절되고, 이 해석 모듈은 CPU(306)의 작동을 지배하고 초기 표면 프로파일 모델에 있어서 보정된 최적 테스트값을 포함하는 최종적인 수학적 표면 프로파일 모델을 제공하기 위해 필요한 블록을 실행시키데 있어서 메인 메모리(304)와의 상호작용을 조절하며, 최종 표면 프로파일과 소망의 표면 프로파일에 기초하여 더욱 처리함으로써, 프로세스 기판상에 소망의 프로파일을 생성하기에 적절한 플라즈마 처리 시퀀시를 하나 또는 그이상의 입력 변수의 처리값결정하거나, 또는 입력 변수의 처리값을 최종 수학 모델에 집어넣음으로써, 처리값에 의해 규정된 플라즈마 처리 시퀀스에 의해 처리 기판상에 생성될 처리 표면 프로파일을 예측식으로 계산할 수 있다.As mentioned above, the execution of the critical tasks associated with the present invention is controlled by the analysis module 316, which governs the operation of the CPU 306 and includes the optimal test values corrected for the initial surface profile model. By controlling the interaction with the main memory 304 in executing the blocks necessary to provide the final mathematical surface profile model, further processing based on the final surface profile and the desired surface profile, thereby providing the desired surface on the process substrate. By determining a processing value of one or more input variables or by inserting the processing values of the input variables into a final mathematical model, by determining a plasma processing sequence suitable for generating a profile of The treatment surface profile to be produced on the treatment substrate can be calculated in a predictive manner.

다른 실시예에 따르면, 도3에 도시된 하드웨어 시스템은 다음과 같은 보정 과정을 실행하도록 이용될 수 있다. 입력 변수 테스트값, 고정된 입력 파라미터의 테스트값, 및 테스트 표면 프로파일 그리고 필요에 따라 소망의 표면 프로파일 및/또는 관련있는 프로세스 값이 데이터베이스(320)에 제공되어 해석 모듈(416)에 제공될 수 있다. 달리, 모듈(316)은 사용자 명령에 응답하는 대용량 저장 장치(302) 또는 사용자 인터페이스(318)로부터 테스트 값, 대략적인 1차 값 및 테스트 표면 프로파일을 검색할 수 있다. 또는, 대략적인 1차 값은 사전결정된 알고리즘에 따라 입력 변수 테스트값에 근거하여 모듈(316)에 의해 결정될 수 있다.According to another embodiment, the hardware system shown in FIG. 3 can be used to perform the following calibration process. An input variable test value, a test value of a fixed input parameter, and a test surface profile and, if desired, a desired surface profile and / or associated process values may be provided to the database 320 and provided to the analysis module 416. . Alternatively, module 316 may retrieve test values, approximate primary values and test surface profiles from mass storage 302 or user interface 318 in response to user commands. Alternatively, the approximate primary value may be determined by module 316 based on the input variable test value according to a predetermined algorithm.

플라즈마 모듈링 및 프로파일 시뮬레이션을 각기 실시함으로써, 모듈(316)은 테스트 프로세스에 의해 생성된 프로파일을 예측하는 초기 수학적 표면 모델을 달성한다. 모듈(316)은 테스트 표면 프로파일에 접근하고 초기 수학적 표면 프로파일 모듈과 비교해 몇몇 사전결정된 기준에 따른 오차를 평가한다. 오차가 충분히 작지 않다면, 해석 모듈(316)은 비교 결과를 이용해 플라즈마 모듈 및 프로파일 시뮬레이터의 테스트값을 조정한다. 새로운 테스트값은 모델링/시뮬레이션 및 비교 블록의 반복을 위해 데이터베이스(320)에 보유된다. 테스트 표면 프로파일 및 대략적인 예측이 충분히 유사하다면, 최종 반복에 사용된 테스트값은 최적값으로서 데이터베이스(320)에 저장된다.By performing plasma modulation and profile simulation respectively, module 316 achieves an initial mathematical surface model that predicts the profile generated by the test process. Module 316 approaches the test surface profile and evaluates the error according to some predetermined criteria compared to the initial mathematical surface profile module. If the error is not small enough, the analysis module 316 uses the comparison results to adjust the test values of the plasma module and the profile simulator. New test values are retained in the database 320 for iteration of the modeling / simulation and comparison blocks. If the test surface profile and the approximate prediction are sufficiently similar, the test values used for the final iteration are stored in the database 320 as optimal values.

해석 모듈은 처리값의 계산을 위해 입력 변수의 이들 최적값을 이용하고, 이것은 소망의 프로파일을 포함하는 장치의 제조, 또는 전술한 바와 같이 프로파일 예측을 위해 플라즈마 반응기내로 로딩될 수 있다.The analysis module uses these optimum values of the input variables for the calculation of the processing values, which can be loaded into the plasma reactor for the manufacture of a device comprising the desired profile, or for profile prediction as described above.

테스트 프로파일과 시뮬레이트된 프로파일 사이의 최적 맞춤을 이끄는 자유 파라미터를 결정하기 위한 회귀 분석의 속도 및 효율은 병렬 컴퓨터 또는 워크스테이션의 네트워크를 통한 계산을 분배시킴으로써 향상될 수 있다.The speed and efficiency of the regression analysis to determine the free parameters that lead to the best fit between the test profile and the simulated profile can be improved by distributing calculations over a network of parallel computers or workstations.

따라서, 이전 것은 반도체 장치의 플라즈마 처리에 대해서 매우 확장가능하고 바람직한 접근법임을 알 수 있다. 본원에 사용된 관계와 표현은 설명의 관계로서 사용된 것이며 한정적인 것은 아니며, 이러한 과계와 표현의 사용에 있어서, 도시되고 설명되었거나 또는 그의 일부로서의 특징부와 동등한 것을 배제하는 다른 의도는 없으며, 각종 수정이 청구된 본 발명의 범위 내에서 가능함을 알 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 각종 모듈은 적절한 소프트웨어 명령을 이용하는 다용도 컴퓨터, 또는 컴퓨터의 네트워크, 또는 멀티프로세서 컴퓨터 또는 하드웨어 회로로서, 또는 혼합된 하드웨어-소프트웨어 조합체에서 실행될 수 있다(예를 들면, 플라즈마 모델링 및 프로파일 시뮬레이션은 전용 하드웨어 요소에 의해 수행됨).Thus, it can be seen that the former is a very scalable and preferred approach for plasma processing of semiconductor devices. Relationships and expressions used herein are used as the relationship of the description and are not limiting, and there is no other intention in the use of such subsections and expressions to exclude equivalents to the features shown and described or as part thereof, It will be appreciated that modifications are possible within the scope of the invention as claimed. For example, the various modules of the present invention may be implemented as a multipurpose computer using a suitable software instruction, or a network of computers, or as a multiprocessor computer or hardware circuit, or in a mixed hardware-software combination (eg, plasma modeling). And profile simulation is performed by dedicated hardware elements).

도4는 기판의 특징부 프로파일을 따라서 에칭 또는 증착율을 계산하기 위해 특징부 프로파일 내의 표면 세그먼트에 대한 재료 형태, 표면의 화학적 커버리지(surface chemical coverage), 중성 및 이온 플럭스를 계산하기 위한 프로세스 및 방법을 도시한다. 본 방법은 400에서 시작한다. 402에서, 이온 궤적과 같은 활동적인 입자의 궤적은, 이 궤적이 시뮬레이션 도메인을 벗어날 때까지 추적된다. 플라즈마 반응기내의 이온은 전극 상에 위치한 기판쪽으로 이동한다. 이온이 기판의 표면과 조우하는 경우, 반사되거나 흡수된다. 궤적의 추적은 활동적인 입자의 운동 방정식을 적분하고 그리고 이온-벽 상호작용용 경험적 또는 공개된 이론적 모델을 이용하여 이루어진다. 404에서, 실리콘, 중합체, 또는 증착된 필름과 같은 각각의 재료 형태에 대한 각 표면 세그먼트에서 증착된 에너지항은 위치 밸런스 및 비율 모델에서 사용을 위해 기록된다. 일반적으로, 이온 플럭스는 플라즈마 모델에 의해 결정된다. 404에서의 계산은 도5에서 보다 자세히 설명된다.4 shows a process and method for calculating material morphology, surface chemical coverage, neutral and ion flux of a surface segment within a feature profile to calculate an etch or deposition rate along a feature profile of the substrate. Illustrated. The method starts at 400. At 402, the trajectory of active particles, such as ion trajectories, is tracked until this trajectory leaves the simulation domain. Ions in the plasma reactor move towards the substrate located on the electrode. When ions encounter the surface of the substrate, they are reflected or absorbed. Tracking of trajectories is accomplished by integrating the equations of motion of active particles and using empirical or published theoretical models for ion-wall interactions. At 404, the deposited energy term in each surface segment for each material type, such as silicon, polymer, or deposited film, is recorded for use in the position balance and ratio model. In general, the ion flux is determined by the plasma model. The calculation at 404 is described in more detail in FIG.

406에서, 특징부 표면을 따라서 각 세그먼트에서 중성 플럭스, 표면의 화학적 커버리지, 및 표면 재료 형태와 같은 결합량은 동시에 모순없이 계산된다. 각 량이 서로 상호 의존적이기 때문에, 계산은 각 방정식과 함께 계산되는 연결량의 보존 및 일관성의 동시 계산 및 다중 증명을 포함한다. 동시 계산은 도5 및 도6에 도시되어 있다.At 406, the amount of bonding, such as neutral flux, chemical coverage of the surface, and surface material form in each segment along the feature surface is simultaneously calculated without contradiction. Since each quantity is interdependent with each other, the calculation includes simultaneous calculations and multiple proofs of preservation and coherence of the linking quantity calculated with each equation. Simultaneous calculations are shown in FIGS. 5 and 6.

408에서, 국부 에칭 및 증착율 그리고 새로운 세그먼트 형태는 표준 표면 진전 알고리즘을 이용하여 계산된다. 게다가, 표면 진전용 해석 방법을 이용함으로써 우수한 특징부가 보다 정확하게 분석될 수 있는 것이 바람직하다. 본 기술분야 에 공지되었으며 날카로운 모서리와 같은 우수한 특징부 외관을 모델링할 수 있는 이러한 일 방법은 쇼크-프론트-트랙킹 알고리즘으로 공지된 특유의 방법이다. (예를 들면, 에스. 하마구치, "전자 적용용 필름 증가의 모델링", 1996년 샌 디에고 아카데미 프레스, 에스. 로스나겔, 얇은 필름, vol. 22, p. 81 참조) 다른 것은 레벨 설정 접근법이다. (예를 들면, 제이.에이 세티안, 레벨 설정 방법: 기하학, 유체역학, 컴퓨터 비젼, 및 재료 과학에서의 발전 인터페이스, 1996년 캠브리지 유니버시티 프레스, 참조) 쇼크-프론트-트랙칭 접근법은 구분적으로 연속한 라인 세그먼트의 집합체로서의 표면(즉, 진공과 고체 사이의 인터페이스 층)을 모델링하며, 이들 각각에 대해 이동 비율이 계산된다. 나머지 세그먼트의 운동과 무관하게 통상의 것을 따라 각 세그먼트의 전진 또는 후퇴 가능성은 결과적인 표면에 대한 다중의 감재적 해결을 가능하게 한다. 다중 해결을 회피하기 위해서, 이러한 해석 방법은 쇼크로서 라인 세그먼트(즉, 경사에 있어서 불연속부) 사이의 지점을 모델링하고, 쇼크의 운동을 적절하게 추적한다. 410에서, 프로세스가 112에서 종료할때까지 프로세스는 재반복된다.At 408, local etch and deposition rates and new segment shapes are calculated using standard surface evolution algorithms. In addition, it is desirable that excellent features can be analyzed more accurately by using an analysis method for surface vibration. One such method known in the art and capable of modeling good feature appearance such as sharp edges is a unique method known as a shock-front-tracking algorithm. (See, eg, S. Hamaguchi, "Modeling Film Growth for Electronic Applications," San Diego Academy Press, 1996. S. Losnagel, Thin Films, vol. 22, p. 81). . (See, for example, J. A. Setian, Level Setting Methods: Development Interfaces in Geometry, Hydrodynamics, Computer Vision, and Materials Science, Cambridge University Press, 1996). The shock-front-tracking approach is distinguished Model the surface as a collection of continuous line segments (ie, the interface layer between vacuum and solid), and the rate of movement is calculated for each of them. The possibility of advancing or retracting each segment along the usual, regardless of the movement of the remaining segments, allows for multiple emotional solutions to the resulting surface. To avoid multiple solutions, this method of analysis models the points between line segments (i.e., discontinuities in the slope) as shocks and tracks the motion of the shocks as appropriate. At 410, the process is repeated until the process terminates at 112.

도5는 중성 플럭스, 표면의 화학적 커버리지, 표면 재료 형태를 포함하는 결합량의 계산을 도시하고 있다. 입사 중성 플럭스는 우선 500에서 계산된다. 도6은 입사 중성 플럭스 계산의 상세를 도시하고 있다.Figure 5 shows the calculation of the bond amount, including neutral flux, surface chemical coverage, and surface material form. The incident neutral flux is first calculated at 500. 6 shows the details of the incident neutral flux calculation.

블록(502)에서, 각 표면 세그먼트상의 표면의 화학적 커버리지는 이전에 계산된 플럭스 그리고 표면 재료 형태가 이러한 표면 세그먼트 하의 증착된 필름의 재료에 의해 주어진 형태인 가정을 갖는 위치 밸런스 방정식을 이용해 해결된다. 504에서, 컴퓨터는 표면 세그먼트상의 표면의 화학적 커버리지가 수렴되었는가 여부를 확인한다. 표면 세그먼트에 대한 입사 중성 플럭스의 계산은 표면 재료 형태에 또한 의존하는 특정한 표면의 화학적 커버리지를 추정한다. 위치 밸런스 방정식를 계산함으로써 새로이 계산된 표면의 화학적 커버리지를 산출하고 그 후 표면의 화학적 커버리지는 입사 중성 플럭스를 새로 계산하는데 이용된다. 그 후 새로운 입사 중성 플럭스는 위치 밸런스 방정식을 다시 계산하는데 이용된다. 계산의 재반복은 중성 플럭스 및 표면의 화학적 커버리지 모두가 위치 밸런스 모델을 통해 서로 일정해질 때까지 계속된다. 따라서, 중성 플럭스 및 위치 밸런스 방정식은 각 표면 세그먼트 상의 표면의 화학적 커버리지가 수렴할 때까지 계산되어 풀어진다.In block 502, the chemical coverage of the surface on each surface segment is solved using a position balance equation that has previously calculated fluxes and the surface material form is given by the material of the deposited film under this surface segment. At 504, the computer checks whether the chemical coverage of the surface on the surface segment has converged. The calculation of the incident neutral flux for the surface segment estimates the chemical coverage of a particular surface, which also depends on the surface material morphology. Computing the position balance equation yields the chemical coverage of the newly calculated surface and then the chemical coverage of the surface is used to recalculate the incident neutral flux. The new incident neutral flux is then used to recalculate the position balance equation. The repetition of the calculation continues until both the neutral flux and the chemical coverage of the surface are constant with each other through the position balance model. Thus, the neutral flux and position balance equations are calculated and solved until the chemical coverage of the surface on each surface segment converges.

그 후 특징부 프로파일을 형성하는 각 표면 세그먼트상의 증착 필름의 에칭률은 506에서 계산된다. 대표적인 에칭/증착률 방정식은 하기의 수학식 1로 나타내질 수 있다.The etch rate of the deposited film on each surface segment forming the feature profile is then calculated at 506. A representative etch / deposition rate equation can be represented by Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

에칭률 = Rchemθ부식액 + Y이온 θ부식액증착 필름 - S침전기 Γ침전기 Etch Rate = R chem θ Corrosive + Y Ion θ Corrosive / ρ Deposition Film -S Precipitator Γ Precipitator

여기서, Rchem은 반응률이고, θ부식액은 중성 종의 화학적 커버리지이며, Y이온은 이온 산출항이며, ρ증착 필름은 증착 필름의 밀도이고, S침전기는 증착 중성 종의 점착 확률이며, Γ침전기는 증착 중성 종의 입사 중성 플럭스이다.Here, the R chem's response rate, θ etchant is a chemical coverage of the neutral species, Y ions and ion output, wherein the density of the deposited film ρ deposited film, S settler is an adhesion probability of deposition neutral species, Γ needle Electricity is the incident neutral flux of the deposited neutral species.

508에서, 컴퓨터는 계산된 에칭률이 네가티브, 즉 증착인지 여부를 결정한다. 증착이 이루어졌음을 프로세스가 결정하면, 표면 세그먼트의 재료 형태는 512에서 증착 필름으로 설정된다. 에칭률이 포지티브, 즉 에칭임을 프로세스가 결정하면, 표면 요소의 재료 형태는 510에서 언더라이닝 재료 형태(underlying material type)로 설정된다.At 508, the computer determines whether the calculated etch rate is negative, i.e., deposited. Once the process determines that deposition has taken place, the material shape of the surface segment is set to the deposited film at 512. If the process determines that the etch rate is positive, ie etch, then the material type of the surface element is set to an undering material type at 510.

514에서, 특징부 프로파일을 따라 각 표면 세그먼트의 재료 형태가 수렴하는지가 검사된다. 506에서 증착 필름의 에칭률의 계산은 표면 재료 형태가 표면 세그먼트 및 증착 필름의 표면 세그먼트 아래의 재료에 의해 주어진 형태인 추측에 의존하기 때문에, 표면의 화학적 커버리지 또한 표면 재료 형태 및 중성 플럭스에 좌우된다. 재료 형태를 510에서 언더라이닝 재료 형태로 또는 512에서 증착 필름으로 설정함으로써, 재료 형태는 바뀔 수 있으며 프로세스는 이전에 결정된 중성 플럭스와 표면의 화학적 커버리지를 갖는 일정한 솔루션으로 유지할 필요가 있으며 이들은 또한 표면 재료 형태에 좌우된다.At 514, it is checked if the material shape of each surface segment converges along the feature profile. Since the calculation of the etch rate of the deposited film at 506 depends on the assumption that the surface material shape is the shape given by the surface segment and the material below the surface segment of the deposited film, the chemical coverage of the surface also depends on the surface material shape and the neutral flux. . By setting the material shape to the underlining material shape at 510 or to the deposited film at 512, the material shape can be changed and the process needs to be maintained in a constant solution with previously determined neutral flux and chemical coverage of the surface and they are also surface material It depends on the form.

Figure 112005049059477-PAT00001
Figure 112005049059477-PAT00001

결정 블록(514)의 목적은 재료 형태가 수렴되었는지 여부를 검사함으로써 이러한 일관성을 유지시키는 것이다. 결합량이 수렴되면, 508에서 계산은 국부 에칭 및 증착률을 컴퓨팅하기 시직한다.The purpose of decision block 514 is to maintain this consistency by checking whether the material shape has converged. Once the amount of bond has converged, the calculation at 508 is likely to compute local etch and deposition rates.

도6은 중성 플럭스의 분석적 계산을 나타낸다. 이러한 계산은 방정식을 푸는 단계를 포함한다. 여기서, ΣΓi는 세그먼트 i입사하는 전체 플럭스이고, Γ i direct는 플라즈마 챔버로부터 직접적으로 도달하는 세그먼트 i에 대한 플럭스이며, Γi 재방출은 중성 종의 유리(liberation) 또는 생성으로 인해 세그먼트 i로부터의 플럭스이며, M은 세그먼트 i와 충돌하는 세그먼트 j로부터 방출된 소량의 중성으로서 규정되는 매트릭스이고, T는 세그먼트 i에서 반사되고 그와 충돌하는 세그먼트 j 상에 입사하는 소량의 중성으로서 규정된 투과 매트릭스이다. 매트릭스 Γdirect, M 및 T는 각각 이산된 표면 요소로부터 플라즈마 챔버까지 그리고 다른 이산화된 표면 요소까지의 가시 각도(viewable angles)에 좌우된다.Figure 6 shows the analytical calculation of the neutral flux. This calculation involves solving an equation. Where ΣΓ i is the total flux entering the segment i, Γ i direct is the flux to segment i arriving directly from the plasma chamber, and Γ i re-emission is from segment i due to liberation or generation of neutral species Is the flux defined by M, where M is the matrix defined as the small amount of neutral emitted from segment j that collides with segment i, and T is the transmissive matrix defined as the small amount of neutral that is reflected on segment i and impinges on segment j. to be. The matrix Γ direct , M and T respectively depend on the viewable angles from discrete surface elements to the plasma chamber and from other discrete surface elements.

600에서, 중성 종이 선택된다. 602에서, 각각의 중성 종에 대해, 직접 플럭스 기여가 계산된다. 직접 플럭스는 특징부 표면을 따라서 다른 곳으로 반사되는 일 없이 플라즈마 챔버로부터 직접 도달하는 표면상에 입사하는 플럭스로서 규정된다.At 600, neutral species are selected. At 602, for each neutral species a direct flux contribution is calculated. Direct flux is defined as the flux incident on the surface that arrives directly from the plasma chamber without being reflected elsewhere along the feature surface.

604에서, 세그먼트 i에 도달하는 재방출 플럭스는 세그먼트 j에서 재방출된 플럭스를 규정함으로써 계산된다.At 604, the re-release flux reaching segment i is calculated by defining the flux re-emitted in segment j.

Γj 재방출 = Γj 원래 재료로부터의 재방출 + θ원래 것 상의 침전기 Γj 필름 재료로부터의 재방출 Γ j = Γ j re-emission material released from the original material + θ settler Γ j re-emission from a film material on the original one

여기서, θ원래 것 상의 침전기는 침전기에 의해 덮여지는 언더라이닝 또는 원래 표면중 일부이다. 표면으로부터의 재방출된 플럭스는 표면 커버리지, 표면 재료 형태 및 입사 중성 및 이온 플럭스 분포에 의존할 수 있는 함수이다. 재방출을 지배 하는 파라미터는 프로파일 시뮬레이터의 보정동안 알려질 수 있거난 결정될 수 있다. 필름 재료는 표면상의 침전기 종의 축적에 의해 형성되는 재료로서 규정된다.Here, the precipitator on the original one is the part of the underlining or original surface covered by the precipitator. The re-released flux from the surface is a function that may depend on surface coverage, surface material morphology and incident neutral and ion flux distributions. The parameters governing the re-emission can be known or determined during calibration of the profile simulator. Film material is defined as the material formed by the accumulation of precipitator species on the surface.

투과 매트릭스 T는 606에서 계산된다. 입자에 대한 반사 확률 = 1 - 원래 재료 상의 흡수 확률 - 원래 재료상의 침전기 커버리지 × 필름상의 흡수 확률. 표면상에 입사하는 입자에 대한 흡수 확률은 표면 커버리지, 표면 재료 형태, 그리고 입사 중성 및 이온 플럭스 분포에 좌우될 수 있는 함수이다. 흡수 확률을 지배하는 파라미터는 프로파일 시뮬레이터의 보정동안 알려지거나 결정될 수 있다. 필름 재료는 표면상의 침전기 종의 축적에 의해 형성되는 재료로서 규정된다.The transmission matrix T is calculated at 606. Reflection probability for particles = 1-Absorption probability on original material-Precipitator coverage on original material × absorption probability on film. The probability of absorption for particles incident on the surface is a function that can depend on surface coverage, surface material type, and the incident neutral and ion flux distribution. The parameter governing the absorption probability may be known or determined during calibration of the profile simulator. Film material is defined as the material formed by the accumulation of precipitator species on the surface.

608에서, 입사하는 중성 플럭스는 위의 방정식을 이용하는 특징부를 통해 풀어진다. 610에서 모든 중성 플럭스가 계산되지는 않은 경우, 다른 중성 종이 600에서 선택될 수 있고 이 프로세스는 602에서 재시작한다. 그렇지 않으면 프로세스는 502에서 위치 밸런스 방정식을 계속해서 푼다.At 608, the incident neutral flux is solved through a feature using the above equation. If not all of the neutral flux is calculated at 610, another neutral paper 600 may be selected and this process restarts at 602. Otherwise, the process continues to solve the position balance equation at 502.

도7은 표면에서 관련된 중성 종의 화학적 커버리지 및/또는 농도에 대한 해 및 계산된 에칭 및 증착률을 도출하는 특징부 표면과의 플럭스 상호작용을 도시한다. 도7을 참조하면, Γi 입사는 표면 세그먼트상의 i번째 종의 전체 입사 플럭스이고, Γi 반사는 표면으로부터 반사되는 i번째 종의 입사 플럭스 부분이며, Γi 재방출은 화학적 반응 및/또는 이온과 같은 가속된 종에 의한 에너지 충돌을 통해 재방출되는 i번째 종의 플럭스이다. 일반적으로, Γi 반사 및 Γi 재방출은 표면을 따라서의 화학 적 커버리지 또는 농도, 중성 및 이온의 입사 플럭스 분포, 표면 재료 형태, 표면 온도, 및 반응률 상수에 좌우될 수 있다. N 반응성 중성 종과의 반응에 따른 언더라이닝 기판 표면 위치의 전반적인 점유는 부분 θ0, θ1, θ2 ... θN으로 표현된다. 표면의 부분을 따라서 필름 재료의 거시적 성장에 대해 책임이 있고 N 반응성 중성 종과의 반응에 의한, 증착 종에 의해 피복된 표면의 일부상의 표면 위치의 전반적인 점유는 부분 η0, η1, η2 ... ηN으로 표현된다. 이러한 표면 커버리지의 값을 계산하기 위해 사용되는 방정식은 커버리지 자체, 중성 및 에너지 이온 종의 입사 플럭스 분포, 웨이퍼의 온도 및 반응률에 좌우될 수 있다.FIG. 7 shows the flux interaction with the feature surface resulting in a solution to the chemical coverage and / or concentration of related neutral species at the surface and a calculated etch and deposition rate. Referring to FIG. 7, Γ i incidence is the total incident flux of the i th species on the surface segment, Γ i reflection is the incident flux portion of the i th species reflected from the surface, and Γ i re-emission is a chemical reaction and / or ion Is the flux of the i th species that is re-emitted through energy collisions by the accelerated species such as In general, Γ i reflection and Γ i re-emission may depend on chemical coverage or concentration along the surface, incident flux distribution of neutral and ions, surface material morphology, surface temperature, and reaction rate constants. The overall occupancy of the underlining substrate surface position in response to reaction with the N reactive neutral species is represented by the portions θ 0 , θ 1 , θ 2 ... θ N. The overall occupancy of the surface position on the part of the surface covered by the deposited species, responsible for the macroscopic growth of the film material along the portion of the surface and by reaction with the N reactive neutral species, is the part η 0 , η 1 , η 2 ... is expressed as η N. The equation used to calculate the value of this surface coverage may depend on the coverage itself, the incident flux distribution of neutral and energetic ion species, the temperature of the wafer and the reaction rate.

노출된 재료의 에칭률 그리고 필름 재료의 에칭 또는 증착률에 관한 방정식은 도7에 도시된 바와 같이 적절한 재료상의 화학적 커버리지, 중성 및 에너지 이온 종의 입사 플럭스 분포, 웨이퍼의 온도, 그리고 반응률 상수의 항으로 표현될 수 있다. 이러한 비율은 특징부 표면이 반복적으로 시간 경과하도록 사용될 수 있어 특징부의 프로파일 전개를 예측한다.The equations for the etch rate of the exposed material and the etch or deposition rate of the film material are shown in FIG. 7 with terms of chemical coverage on the appropriate material, the incident flux distribution of the neutral and energy ionic species, the temperature of the wafer, and the reaction rate constants. It can be expressed as. This ratio can be used to repeatedly feature the feature surface to predict the profile development of the feature.

각 중성 형태용 커버리지는 각 세그먼트에서 2번 계산된다. 제1 세트의 커버리지 θ는 세그먼트의 재료 형태가 원래/언더라이닝 재료이다라고 하는 가정에 기초해서 계산된다. 제2 세트 η는 증착 필름의 언더라이닝 세그먼트 형태를 추정한다. 이들 커버리지는 에칭/증착율, 방출율, 그리고 단독으로 언더라이닝 및 필름 재료 형태에 대한 흡수 확률을 계산하는데 사용될 수 있다. 중성 플럭스 투과의 계산시, 세그먼트는 2개의 재료 형태의 선형 화합물로서 처리되며 필름 형태로 추정되는 표면 부분은 언더라이닝/원래 재료 상의 침전기의 커버리지에 의해 주어진다.Coverage for each neutral form is calculated twice in each segment. The first set of coverage θ is calculated based on the assumption that the material type of the segment is original / underlining material. The second set η estimates the shape of the underlining segment of the deposited film. These coverages can be used to calculate etch / deposition rates, release rates, and absorption probabilities for underlining and film material types alone. In the calculation of neutral flux permeation, the segments are treated as linear compounds in the form of two materials and the surface portion assumed in the form of a film is given by the coverage of the precipitator on the underlining / original material.

플라즈마 반응기 프로세스의 시뮬레이션은 입자 속도에 대해 3 자유도 내지 3 공간 자유도 그리고 입자 속도에 대한 3 자유도를 갖는 데카르트 좌표 그리고 방위각으로 대칭인 원통형 좌표를 이용하여 특징부 프로파일의 묘사를 외삽함으로써 향상될 수도 있다.Simulation of the plasma reactor process may be enhanced by extrapolating the depiction of the feature profile using Cartesian coordinates having three to three degrees of freedom and three degrees of freedom for particle velocity and cylindrical coordinates symmetrically azimuthally. have.

본 발명의 실시예 및 적용이 도시되고 설명되었지만, 본 명세서의 장점을 이해하는 당업자는 본 발명의 개념에서 벗어나는 일 없이 전술된 것보다 많은 수정이 가능함을 알 수 있다. 따라서 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 정신을 제외하고는 제한되지 않는다.While embodiments and applications of the present invention have been shown and described, those skilled in the art having the benefit of the present disclosure can appreciate that many modifications are possible without departing from the spirit of the invention. Accordingly, the invention is not to be restricted except in the spirit of the appended claims.

본 발명에 의하면, 소정 플라즈마 프로세스가 생성할 표면 프로파일을 정확하게 예상하는 프로세스 알고리즘 및 프로파일 시뮬레이터를 향상시키는 방법이 제공된다.According to the present invention, there is provided a process algorithm and method for improving the profile simulator that accurately predicts the surface profile that a given plasma process will produce.

Claims (10)

플라즈마 챔버이며,Plasma chamber, 챔버와,Chamber, 제1 전력 서플라이와,A first power supply, 제2 전력 서플라이와,A second power supply, 가스 서플라이 및 배출부와,Gas supplies and outlets, 상기 챔버 상측에 위치하고 상기 제1 전력 서플라이에 연결되는 인덕터와,An inductor positioned above the chamber and connected to the first power supply; 상기 챔버 내측에 위치하고 상기 제2 전력 서프라이와 연결되는 전극과,An electrode located inside the chamber and connected to the second power supply; 상기 제1 전력 서플라이에 연결된 제1 전력 제어기와,A first power controller coupled to the first power supply; 상기 제2 전력 서플라이에 연결된 제2 전력 제어기와,A second power controller coupled to the second power supply; 상기 가스 서플라이 및 배출부에 연결된 압력 제어기와,A pressure controller connected to said gas supply and outlet, 상기 제1 압력 제어기, 상기 제2 전력 제어기, 상기 압력 제어기에 연결된 컴퓨터를 포함하며,A computer coupled to the first pressure controller, the second power controller, and the pressure controller, 상기 컴퓨터는 플라즈마 처리 시퀀스에 의해 기판상에 생성될 표면 프로파일을 예측식으로 계산하고,The computer predictively calculates a surface profile to be generated on the substrate by the plasma treatment sequence, 상기 컴퓨터는 활동적인 입자를 추적하며,The computer tracks active particles, 상기 컴퓨터는 상기 활동적인 입자로부터 다수의 이온 플럭스를 기록하고,The computer records a plurality of ion fluxes from the active particles, 상기 컴퓨터는 다수의 중성 플럭스, 표면의 화학적 커버리지, 표면 재료 형태를 동시에 계산하며,The computer simultaneously calculates a number of neutral fluxes, chemical coverage of the surface, and surface material morphology, 상기 컴퓨터는 다수의 이온 플럭스, 상기 다수의 중성 플럭스, 상기 표면의 화학적 커버리지, 상기 표면 재료 형태로부터 로컬 에칭율과 로컬 증착율을 계산하는 플라즈마 챔버.The computer calculates a local etch rate and a local deposition rate from a plurality of ion fluxes, the plurality of neutral fluxes, chemical coverage of the surface, and the surface material type. 제1항에 있어서, 상기 다수의 중성 플럭스, 상기 표면의 화학적 커버리지, 상기 표면 재료 형태를 동시에 계산하는 단계는,The method of claim 1, wherein simultaneously calculating the plurality of neutral fluxes, the chemical coverage of the surface, and the surface material morphology, 다수의 중성 플럭스를 컴퓨팅하는 단계와,Computing a plurality of neutral fluxes, 자체 모순없는 다수의 위치 밸런스 방정식을 푸는 단계와,Solving a number of position balance equations without self-contradiction, 증착 필름의 에칭율을 산정하는 단계와,Calculating an etch rate of the deposited film; 상기 증착 필름 또는 언더라이닝 재료 형태에 대해 상기 표면 재료 형태를 조절하는 단계와,Adjusting the surface material shape relative to the deposition film or underlining material shape; 상기 다수의 중성 플럭스, 상기 표면의 화학적 커버리지 및 상기 표면 재료 형태가 서로 자체 모순없을 때까지 상기 컴퓨팅 단계, 푸는 단계, 산정하는 단계, 조절하는 단계를 재반복시키는 단계를 더 포함하는 플라즈마 챔버.And repeating the computing, solving, calculating, and adjusting steps until the plurality of neutral fluxes, chemical coverage of the surface, and the surface material form are not incompatible with each other. 제2항에 있어서, 상기 다수의 중성 플럭스를 컴퓨팅하는 단계는,The method of claim 2, wherein computing the plurality of neutral fluxes comprises: 중성 종을 선택하는 단계와,Selecting a neutral species, 상기 중성 종에 대해 직접 플럭스 분포를 산정하는 단계와,Calculating flux distribution directly for the neutral species, 상기 중성 종에 대해 재방출 플럭스를 산정하는 단계와,Estimating the re-release flux for the neutral species, 상기 중성 종에 대해 투과 매트릭스를 컴퓨팅하는 단계와,Computing a permeation matrix for the neutral species; 상기 중성 종에 대해 중성 플럭스를 푸는 단계와,Solving the neutral flux for the neutral species, 모든 중성 종이 선택될 때까지, 상기 선택 단계, 상기 직접 플럭스 분포를 산정하는 단계, 상기 재방출 매트릭스를 산정하는 단계, 상기 컴퓨팅 단계, 다른 중성 종을 푸는 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는 플라즈마 챔버.Repeating the selection step, calculating the direct flux distribution, calculating the re-emission matrix, computing, and solving other neutral species until all neutral species are selected. . 제1항에 있어서, 회귀 분석의 계산을 수행하는 상기 컴퓨터에 연결된 병렬 컴퓨터 또는 워크스테이션의 네트워크를 더 포함하는 플라즈마 챔버.The plasma chamber of claim 1, further comprising a network of parallel computers or workstations coupled to the computer for performing the calculation of the regression analysis. 제1항에 있어서, 상기 컴퓨터는 3차원 좌표를 이용해 상기 활동적인 입자를 추적하는 플라즈마 챔버.The plasma chamber of claim 1, wherein the computer tracks the active particles using three-dimensional coordinates. 플라즈마 챔버의 작동 방법이며,Method of operation of the plasma chamber, 플라즈마 프로세스 시퀀스에 의해 기판상에 생성되는 프로세스 표면 프로파일을 산정하는 단계와,Calculating a process surface profile generated on the substrate by the plasma process sequence; 상기 플라즈마 프로세스 시퀀스에 따란 상기 기판을 처리하는 단계를 포함하며,Processing the substrate according to the plasma process sequence, 상기 산정 단계는,The calculating step, 활동적인 입자를 추적하는 단계와,Tracking active particles, 상기 활동적인 입자로부터 다수의 이온 플럭스를 기록하는 단계와,Recording a plurality of ion fluxes from the active particles, 다수의 중성 플럭스, 표면의 화학적 커버리지, 표면 재료 형태를 동시에 푸 는 단계와,Simultaneously dissolving a plurality of neutral fluxes, chemical coverage of the surface, surface material type, 상기 다수의 이온 플럭스, 상기 다수의 중성 플럭스, 상기 표면의 화학적 커버리지, 상기 표면 재료 형태로부터 로컬 에칭율 및 로컬 증착율을 컴퓨팅하는 단계를 포함하는 플라즈마 챔버의 작동 방법.Computing a local etch rate and local deposition rate from the plurality of ion fluxes, the plurality of neutral fluxes, chemical coverage of the surface, the surface material form. 제6항에 있어서, 상기 복수의 중성 플럭스, 상기 표면의 화학적 커버리지, 상기 표면 재료 형태를 동시에 푸는 단계는,The method of claim 6, wherein simultaneously solving the plurality of neutral fluxes, chemical coverage of the surface, and the surface material form, 다수의 중성 플럭스를 컴퓨팅하는 단계와,Computing a plurality of neutral fluxes, 자체 모순없는 다수의 위치 밸런스 방정식을 푸는 단계와,Solving a number of position balance equations without self-contradiction, 증착 필름의 에칭율을 산정하는 단계와,Calculating an etch rate of the deposited film; 상기 증착 필름 또는 언더라이닝 재료 형태에 대해 상기 표면 재료 형태를 조절하는 단계와,Adjusting the surface material shape relative to the deposition film or underlining material shape; 상기 다수의 중성 플럭스, 상기 표면의 화학적 커버리지 및 상기 표면 재료 형태가 서로 자체 모순없을 때까지 상기 컴퓨팅 단계, 푸는 단계, 산정하는 단계, 조절하는 단계를 재반복시키는 단계를 더 포함하는 플라즈마 챔버의 작동 방법.And repeating the computing, solving, calculating, and adjusting steps until the plurality of neutral fluxes, chemical coverage of the surface, and the surface material form are inconsistent with each other. Way. 제7항에 있어서, 상기 다수의 중성 플럭스를 컴퓨팅하는 단계는,8. The method of claim 7, wherein computing the plurality of neutral fluxes comprises: 중성 종을 선택하는 단계와,Selecting a neutral species, 상기 중성 종에 대해 직접 플럭스 분포를 산정하는 단계와,Calculating flux distribution directly for the neutral species, 상기 중성 종에 대해 재방출 플럭스를 산정하는 단계와,Estimating the re-release flux for the neutral species, 상기 중성 종에 대해 투과 매트릭스를 컴퓨팅하는 단계와,Computing a permeation matrix for the neutral species; 상기 중성 종에 대해 중성 플럭스를 푸는 단계와,Solving the neutral flux for the neutral species, 모든 중성 종이 선택될 때까지, 상기 선택 단계, 상기 직접 플럭스 분포를 산정하는 단계, 상기 재방출 매트릭스를 산정하는 단계, 상기 컴퓨팅 단계, 다른 중성 종을 푸는 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는 플라즈마 챔버의 작동 방법.Repeating the selection step, calculating the direct flux distribution, calculating the re-emission matrix, computing, and solving other neutral species until all neutral species are selected. How does it work? 제6항에 있어서, 병렬 컴퓨터 또는 워크스테이션의 네트워크에 의해 상기 푸는 단계 및 컴퓨팅하는 단계를 분배시키는 단계를 더 포함하는 플라즈마 챔버의 작동 방법.7. The method of claim 6, further comprising distributing the solving and computing by a network of parallel computers or workstations. 제6항에 있어서, 3차원 좌표를 이용해 상기 활동적인 입자를 추적하는 단계를 더 포함하는 플라즈마 챔버의 작동 방법.7. The method of claim 6, further comprising tracking the active particles using three-dimensional coordinates.
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