KR20150060524A - 시뮬레이션 방법, 시뮬레이션 프로그램, 가공 장치, 시뮬레이터 및 설계 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 시뮬레이션 방법은, 피가공체에 플라즈마를 이용한 소정의 가공 처리를 행할 때의 가공 조건을 취득하고,상기 가공 조건에 의거하여, 상기 피가공체의 표면의 소정의 평가점에서의, 당해 평가점부터 플라즈마 공간을 내다볼 수 있는 시야 영역에 상당하는 입체각을 산출하고, 상기 입체각과, 상기 평가점에 입사하는 래디컬의 당해 평가점과의 반응 확률을 인수로 하는 함수를 이용하여, 플럭스법에 의해 상기 평가점에 입사하는 입사 래디컬량을 산출하는 것을 포함한다.

Description

시뮬레이션 방법, 시뮬레이션 프로그램, 가공 장치, 시뮬레이터 및 설계 방법{SIMULATION METHOD, SIMULATION PROGRAM, PROCESSING APPARATUS, SIMULATOR, AND DESIGN METHOD}
본 기술은, 피가공체의 가공 상태를 예측하기 위한 시뮬레이션 방법 및 시뮬레이션 프로그램, 및 그 시뮬레이션 방법을 이용한 가공 장치, 시뮬레이터 및 설계 방법에 관한 것이다.
반도체의 플라즈마 에칭 시뮬레이션에서는, 패턴에의 입사 래디컬량과 입사 이온 양의 계산을 행하고, 그것을 이용하여 가공 표면에서의 반응을 해석함으로써 에칭 레이트가 도출된다. 이 에칭 레이트로부터 형상 진전 계산이 이루어진다. 입사 래디컬량의 산출에서는, 패턴 바로 위에서 가공 표면 요소에 직접 도달하는 "직접 성분"과, 한 번 다른 가공 표면으로부터 재방출하여 도달하는 "간접 성분"의 2개의 계산이 행하여진다. 간접 성분의 계산은, 가공 형상의 예측에서, 특히 중요한 요소로 되어 있다.
간접 성분의 계산 방법으로서는, 몬테카를로법(Monte Carlo method)을 이용한 방법과, 플럭스법(flux method)을 이용한 방법이 알려져 있다. 전자에서는, 물리(物理)를 정확하게 반영할 수 있는 것이지만, 타겟 패턴의 애스펙트비(aspect ratio)가 높을수록 많은 테스트 파티클이 필요해지기 때문에 계산 시간이 방대하여진다. 한편, 후자에서는, 물리를 올바르게 완전히 반영하지 않는 부분이 있는 것이지만, 능숙하게 모델화하면, 계산 비용이 적어도 되는 만큼, 유용한 계산 수법이 될 수 있다.
대표적인 플럭스법의 계산 방법으로서, 예를 들면 하기 비특허 문헌 1에 기재된 것이 알려져 있다. 이 방법은, 간접 성분은 타요소로부터의 재방출이 1회만이라고 가정하고, 2개의 표면 요소의 법선 벡터와 요소 중심(重心)을 잇는 벡터가 이루는 각(φ), 중심(重心) 사이의 거리(r), 잔류(殘溜) 플럭스((1-S)Γ), 표면 요소 면적(dS)을 인수로 하여 계산하는 것이다.
한편, 하기 특허 문헌 1에도 마찬가지로, 플럭스법을 이용한 계산 수법이 제안되어 있다. 이 수법은, 패턴을 축 대칭의 홀 형상으로 한정한 계산 수법이고, 원주축과 수직한 면(X-Y 평면)으로 잘려진 원주상의 미소 요소로부터의 재방출을, X축과 원주상의 미소 요소가 이루는 각도(θ)에 관해 적분함으로써 도출하는 것이다.
일본 특허 제2803649호 공보
Tuda et al., J. Appl. Phys. 81 (1997) 960
그러나, 상기 비특허 문헌 1에 기재된 방법에서는, 간접 성분이 1회의 재방출밖에 생각되어 있지 않기 때문에, 복수회의 재방출이 있는 고(高) 애스펙트비(AR)의 계산의 경우에는, 간접 플럭스의 계산의 오차, 나아가서는, 형상 계산의 오차가 커져 버린다. 또한, 자신과 상대방의 정보를 이용한 계산이기 때문에, 계산 부하는 표면 요소의 2제곱에 비례한다. 그 때문에, 애스펙트비가 커지면 커질수록, 계산 부하가 급격하게 증가하여 버린다.
한편, 상기 특허 문헌 1에 기재된 방법에서는, 패턴 형상을 축(軸)대칭의 원주 형상으로 한정한 계산 수법이기 때문에, 타겟 패턴이 비대칭축 구조인 경우, 주변 개구율이 타겟 패턴의 좌우 영역에서 다른 경우 등에 있어서의 형상 계산에 대해서는 범용성이 부족하고, 용도가 한정되어 버린다.
이상과 같은 사정을 감안하여, 본 기술의 목적은, 계산 부하를 경감하면서, 고정밀도로 래디컬량의 예측이 가능한 시뮬레이션 방법 및 시뮬레이션 프로그램, 및 그 시뮬레이션 방법을 이용한 가공 장치, 시뮬레이터 및 설계 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 기술의 한 형태에 관한 시뮬레이션 방법은, 피가공체에 플라즈마를 이용한 소정의 가공 처리를 행할 때의 가공 조건을 취득하는 것을 포함한다.
상기 가공 조건에 의거하여, 상기 피가공체의 표면의 소정의 평가점에서의, 당해 평가점부터 플라즈마 공간을 내다볼 수 있는 시야(視野) 영역에 상당하는 입체각(立體角)이 산출된다.
상기 입체각과, 상기 평가점에 입사하는 래디컬의 당해 평가점과의 반응 확률을 인수로 하는 함수를 이용하여, 플럭스법에 의해 상기 평가점에 입사하는 입사 래디컬량이 산출된다.
본 기술의 한 형태에 관한 시뮬레이션 프로그램은, 피가공체에 플라즈마를 이용한 소정의 가공 처리를 행할 때의 가공 조건에 의거하여, 상기 피가공체의 표면의 소정의 평가점에서의, 당해 평가점부터 플라즈마 공간을 내다볼 수 있는 시야 영역에 상당하는 입체각을 산출하는 처리와, 상기 입체각과, 상기 평가점에 입사하는 래디컬의 당해 평가점과의 반응 확률을 인수로 하는 함수를 이용하여, 플럭스법에 의해 상기 평가점에 입사하는 입사 래디컬량을 산출하는 처리를 포함하는 계산을 정보 처리 장치에 실행시킨다.
본 기술의 한 형태에 관한 가공 장치는, 가공부와, 검출부와, 시뮬레이터와, 제어부를 구비한다.
상기 가공부는, 피가공체에 플라즈마를 이용한 소정의 가공 처리를 행한다.
상기 검출부는, 상기 가공부에서의 플라즈마 상태를 모니터링한다.
상기 시뮬레이터는, 상기 소정의 가공 처리를 시뮬레이션한다.
상기 제어부는, 상기 시뮬레이터에 의한 시뮬레이션 결과에 의거하여 상기 가공부를 제어한다.
상기 시뮬레이터는, 입력부와, 연산부와, 출력부를 갖는다.
상기 입력부는, 상기 소정의 가공 처리를 행할 때의 가공 조건을 취득하도록 구성된다.
상기 연산부는, 상기 가공 조건에 의거하여, 상기 피가공체의 표면의 소정의 평가점에서의, 당해 평가점부터 플라즈마 공간을 내다볼 수 있는 시야 영역에 상당하는 입체각을 산출하고, 상기 입체각과, 상기 평가점에 입사하는 래디컬의 당해 평가점과의 반응 확률을 인수로 하는 함수를 이용하여, 플럭스법에 의해 상기 평가점에 입사하는 입사 래디컬량을 산출하도록 구성된다.
상기 출력부는, 상기 입사 래디컬량에 의거하여 생성된 상기 가공 조건의 보정 신호를 상기 제어부에 출력한다.
본 기술의 한 형태에 관한 시뮬레이터는, 입력부와, 연산부를 구비한다.
상기 입력부는, 피가공체에 플라즈마를 이용한 소정의 가공 처리를 행할 때의 가공 조건을 취득하도록 구성된다.
상기 연산부는, 상기 가공 조건에 의거하여, 상기 피가공체의 표면의 소정의 평가점에서의, 당해 평가점부터 플라즈마 공간을 내다볼 수 있는 시야 영역에 상당하는 입체각을 산출하고, 상기 입체각과, 상기 평가점에 입사하는 래디컬의 당해 평가점과의 반응 확률을 인수로 하는 함수를 이용하여, 플럭스법에 의해 상기 평가점에 입사하는 입사 래디컬량을 산출하도록 구성된다.
본 기술의 한 형태에 관한 설계 방법은, 피가공체에 플라즈마를 이용한 소정의 가공 처리를 행할 때의 가공 조건을 취득하는 것을 포함한다.
상기 가공 조건에 의거하여, 상기 피가공체의 표면의 소정의 평가점에서의, 당해 평가점부터 플라즈마 공간을 내다볼 수 있는 시야 영역에 상당하는 입체각이 산출된다.
상기 입체각과, 상기 평가점에 입사하는 래디컬의 당해 평가점과의 반응 확률을 인수로 하는 함수를 이용하여, 플럭스법에 의해 상기 평가점에 입사하는 입사 래디컬량이 산출된다.
상기 입사 래디컬량에 의거하여 예측된 가공 형상이 평가된다.
상기 가공 형상의 평가 결과에 의거하여 상기 가공 조건 및 칩 내 레이아웃의 적어도 하나가 변경된다.
이상과 같이, 본 기술에 의하면, 계산 부하를 경감하면서, 고정밀도로 래디컬량을 예측할 수 있다.
또한, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 개시 중에 기재된 어느 하나의 효과라도 좋다.
도 1은 본 기술의 제1의 실시 형태에 관한 시뮬레이터의 한 구성례를 도시하는 개략도.
도 2는 참조기술을 설명하는 개념도.
도 3은 참조기술에 의한 플럭스량의 계산 결과를 도시하는 도면.
도 4는 본 기술의 한 실시 형태에 관한 시뮬레이션 방법을 설명하는, 플럭스 모델의 개념도.
도 5는 상기 시뮬레이션 방법을 설명하는 개념도.
도 6은 상기 시뮬레이션 방법에 의한 플럭스량의 계산 결과와 참조기술에 의한 플럭스량의 계산 결과를 비교하여 도시하는 도면.
도 7은 상기 시뮬레이션 방법에 의한 플럭스량의 계산 결과와 참조기술에 의한 플럭스량의 계산 결과를 비교하여 도시하는 도면.
도 8은 상기 시뮬레이션 방법을 설명하는 플로차트.
도 9는 상기 시뮬레이션 방법에 의해 얻어진 패턴 형상을 실제 형상과 비교하여 도시하는 도면.
도 10은 본 기술의 제2의 실시 형태에서 설명하는 시뮬레이션 소프트웨어의 기능 블록도.
도 11은 본 기술의 제3의 실시 형태에서 설명하는 가공 장치의 한 구성례를 도시하는 블록도.
도 12는 본 기술의 제4의 실시 형태에서 설명하는 설계 방법의 플로차트.
도 13은 상기 설계 방법을 설명하는 피가공체의 대략 평면도.
이하, 본 기술에 관한 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.
<제1의 실시 형태>
도 1은, 본 기술의 제1의 실시 형태에 관한 시뮬레이터(정보 처리 장치)의 한 구성례를 도시하고 있다. 이하, 시뮬레이터(100)의 구성에 관해 설명한다.
[시뮬레이터]
본 실시 형태의 시뮬레이터(100)는, 입력부(11)와, 연산부(12)와, 출력부(14)를 구비하고 있다. 입력부(11)는, 피가공체에 대해 소정의 가공 처리를 행할 때의 가공 조건을 취득하여 연산부(12)에 입력하도록 구성된다. 연산부(12)는, 형상-대미지 연산부(13)를 갖는다. 형상-대미지 연산부(13)에서는, 입력부(11)를 통하여 입력된 가공 조건에 의거하여, 후술하는 시뮬레이션 방법에 의해, 피가공체의 형상 진전이나 대미지 등의 계산이 행하여진다.
형상-대미지 연산부(13)는, 하드웨어로 구성되어 후술하는 계산 처리를 실현하여도 좋고, 소정의 시뮬레이션 프로그램(소프트웨어)을 이용하여 계산 처리를 실행하여도 좋다. 이 경우, 형상-대미지 연산부(13)는, 예를 들면 CPU(Central Processing Unit) 등의 연산 장치로 구성되고, 시뮬레이션 프로그램을 외부로부터 판독하여, 그 프로그램을 실행함에 의해 계산을 실행한다.
시뮬레이션 프로그램은, 예를 들면, 도시하지 않은 데이터베이스나, 별도 마련된 예를 들면 ROM(Read Only Memory) 등의 기억부 등에 격납할 수 있다. 이때, 시뮬레이션 프로그램을, 예를 들면 데이터베이스나 별도 마련된 기억부 등에 미리 실장한 구성으로 하여도 좋고, 외부로부터 예를 들면 데이터베이스나 별도 마련된 기억부 등에 실장하는 구성으로 하여도 좋다. 외부로부터 시뮬레이션 프로그램을 취득하는 경우에는, 시뮬레이션 프로그램을, 광디스크나 반도체 메모리 등의 매체로부터 배포하도록 하여도 좋고, 인터넷 등의 전송 수단을 통하여 다운로드하도록 하여도 좋다.
출력부(14)는, 연산부(12)에 의해 계산된 소정의 가공 처리의 시뮬레이션 결과를 출력하도록 구성된다. 출력부(14)는, 가공 처리의 시뮬레이션 결과와 함께, 예를 들면, 연산에 이용한 가공 처리 조건 및 파라미터 등의 정보도 출력하여도 좋다. 출력부(14)는, 예를 들면 시뮬레이션 결과를 표시하는 표시 장치, 시뮬레이션 결과를 인쇄하여 출력하는 인쇄 장치, 시뮬레이션 결과를 기록하는 기록 장치 등의 장치의 어느 하나, 또는, 이들의 장치를 적절히 조합시켜서 구성된다. 본 실시 형태에서는, 시뮬레이터가 출력부(14)를 구비하는 예를 설명하지만, 본 기술은 이것으로 한정하는, 출력부(14)가 시뮬레이터의 외부에 마련되어 있어도 좋다.
시뮬레이터(100)는 또한, 형상-대미지 연산부(13)에서의 계산 처리에 필요해지는 각종 파라미터를 기억하는 데이터베이스부를 구비하고 있어도 좋다. 또한, 이와 같은 데이터베이스부를, 시뮬레이터의 외부에 마련하여도 좋다. 계산 처리에 필요해지는 각종 파라미터를 외부로부터 수시로 입력하는 경우는, 데이터베이스부를 마련하지 않아도 좋다.
본 실시 형태의 시뮬레이터(100)는, 피가공체에 대해 소정의 가공 처리를 행할 때에, 피가공체 표면의 가공 영역에 입사하는 래디컬량을, 플럭스법을 이용하여 구한다.
(참조기술)
대표적인 플럭스법의 계산 방법으로서, 예를 들면, 비특허문헌 1에 기재된 것이 알려져 있다. 이 방법은, 간접 성분은 타 요소로부터의 재방출이 1회만이라고 가정하고, 도 2 및 하기 (1)식에 표시하는 바와 같이, 2개의 표면 요소(EP, EQ)의 법선 벡터와 요소 중심을 잇는 벡터가 이루는 각(φP, φQ), 중심 사이의 거리(r), 잔류 플럭스((1-S)Γ), 표면 요소 면적(dS)을 인수로 하여 계산하는 것이다.
[수식 1]
Figure pat00001
그러나, 이 방법에서는, 간접 성분이 1회의 재방출밖에 생각되어 있지 않기 때문에, 복수회의 재방출이 있는 고 애스펙트비(AR)의 계산의 경우에는, 도 3에 도시하는 바와 같이 몬테카를로법에 의한 계산과 비교하여, 간접 플럭스의 계산의 오차, 나아가서는, 형상 계산의 오차가 커져 버린다. 또한, 자신과 상대방의 정보를 이용한 계산이기 때문에, 계산 부하는 표면 요소의 2제곱에 비례한다. 그 때문에, 애스펙트비가 커지면 커질수록, 계산 부하가 급격하게 증가하여 버린다.
그래서 본 실시 형태에서는, 계산 부하를 경감하면서, 고정밀도로 래디컬량을 예측할 수 있도록 하기 위해, 이하에 설명하는 방법으로 래디컬량을 계산하도록 하고 있다.
[시뮬레이션 모델]
본 실시 형태에서는, 가공시간(t)에 의존하는 입체각(Ω(t))과 실효적인 표면 반응 확률(Sn)을 인수으로 하여, 의사적으로 복수회수의 재방출(대류·정체 효과)을 고려한 래디컬량을 플럭스법으로 산출한다.
피가공체에 대한 가공 처리가 플라즈마 에칭인 경우, 피가공체의 가공 영역은, 레지스트 마스크의 개구 영역인 개구 패턴(이하, 단지 패턴이라고도 한다)에 상당한다. 이하, 플라즈마 에칭 프로세스를 예로 들어서, 래디컬 플럭스의 계산 방법을 설명한다.
(1) 플럭스의 계산 방법
본 실시 형태에 관한 시뮬레이션 방법은, 이하의 계산 처리를 포함한다. 당해 계산 처리는, 시뮬레이션 프로그램으로서, 시뮬레이터(100)의 연산부(12)(형상-대미지 연산부(13))에 격납된다.
(a) 피가공체에 플라즈마를 이용한 소정의 가공 처리를 행할 때의 가공 조건을 취득한다.
(b) 상기 가공 조건에 의거하여, 상기 피가공체의 표면의 소정의 평가점에서의, 당해 평가점부터 플라즈마 공간을 내다볼 수 있는 시야 영역에 상당하는 입체각을 산출한다.
(c) 상기 입체각과, 상기 평가점에 입사하는 래디컬의 당해 평가점과의 반응 확률을 인수로 하는 함수를 이용하여, 플럭스법에 의해 상기 평가점에 입사하는 입사 래디컬량을 산출한다.
(a) 가공 조건의 취득
도 4 및 도 5는, 본 실시 형태에서의 플럭스 모델의 개념도이다. 여기서는, 피가공체로서 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼(W)라고 한다)를 예로 들어 설명한다.
웨이퍼(W)의 표면은 SiO2막으로 피복되어 있고, 그 SiO2막의 표면에는, 소정의 개구 패턴을 갖는 레지스트 마스크(RM)가 형성되어 있고, 그 레지스트 마스크(RM)의 개구부에 상당하는 웨이퍼(W)의 표면 영역이 가공 영역이 된다. 웨이퍼(W)의 가공 영역에는, 에칭의 진행에 의해 형상이 경시적으로 변화하는 에칭 패턴(P)(이하, 패턴(P)이라고 한다)이 형성된다.
본 실시 형태에서, 소정의 가공 처리로서는 플라즈마 에칭 처리가 해당하고, 가공 조건으로서는, 레지스트 마스크(RM)의 두께, 개구 형상, 에칭 조건(가스 종류와 유량, 압력, Vpp, 웨이퍼 온도 등) 등이 포함된다.
(b) 입체각의 산출
본 실시 형태에 관한 시뮬레이션 방법은, 패턴(P)의 표면을 복수의 평가점(E)으로 분할하고, 평가점(E)마다 입사 플럭스량을 산출한다. 평가점(E)은, 도 5에 도시하는 바와 같이 패턴(P)의 표면에 가상적으로 할당된 미세한 사각형 셀로서 설정된다.
입체각(dΩ)은, 대상으로 하는 하나의 평가점(E)에서의, 당해 평가점(E)부터 플라즈마 공간(S)을 내다볼 수 있는 시야 영역에 상당하는 입체각을 의미한다. 입체각(dΩ)은, 시시각각으로 변화하는 패턴(P)의 형상에 의해 변화하고, 전형적으로는, 패턴(P)의 깊이가 커질수록 입체각(dΩ)의 값은 작아진다. 입체각(dΩ)의 초기치는, 레지스트 마스크(RM)의 두께나 개구 형상, 개구의 크기(개구지름) 등에 의해 결정된다.
(c) 입사 래디컬량의 산출
패턴(P)은 플라즈마 공간(S)으로부터 입사하는 래디컬과의 표면 반응에 의해 깊이 방향으로 에칭된다. 그래서 도 4에 도시하는 바와 같이, 패턴(P)에 입사하여 오는 래디컬 플럭스를 입체각(dΩ)(패턴의 깊이)에 대해 3개의 영역(D1, D2 및 D3)으로 나누어서 정의한다.
패턴(P)의 얕은 곳, 즉 영역(D1)에서는, 직접 성분과 그에 이한 의사적인 가스의 대류의 효과로 한다. 여기서 "직접 성분"이란, 플라즈마 공간(S)으로부터 패턴(P)의 표면에 직접 도달하는 래디컬 플럭스의 성분을 말한다. 또한 "대류"란, 래디컬이 패턴의 측벽(내벽)에 1회 또는 복수회 반사되고, 또는 패턴 측벽(내벽)으로부터 재방출된 래디컬을 포함하는 유동적인 가스 상태를 말한다. 그리고 영역(D1)의 하층에는, 영역(D1)보다도 가스 밀도가 묽어지는 영역(D2)이 존재하고, 더욱 깊은 곳에서는, 가스가 정체한 "정체"의 영역(D3)이 있다고 생각한다.
각 영역(D1, D2 및 D3)에서의 플럭스를 나타내는 함수를 각각 F1, F2 및 F3이라고 한다. 패턴(P)에의 입사 직전의 래디컬 플럭스의 양을 Γn0로 하면, 패턴 내의 어느 깊이(입체각(dΩ)에 상당)에서의 래디컬 플럭스(Γ)는, 가끔 시시각각 변화하는 dΩ(t)(단, 0≤dΩ≤2π)와 실효적인 표면 반응 확률(Sn)과의 2개의 파라미터의 함수로서 이하와 같이 표시된다.
[수식 2]
Figure pat00002
[수식 3]
Figure pat00003
여기서, L은, 영역(D1 및 D2)과 영역(D3)과의 경계에 상당하는 입체각이다. L은, 예를 들면, 애스펙트비가 10 이하에 상당하는 비교적 작은 입체각이고, 홀 패턴이라면, 예를 들면, 0.03이다. 상기 (2)식 및 (3)식은, dΩ=L에서, 상호 연속이다.
상기 (2)식을 더욱 상세히 표현하면, 실효적인 표면 반응 확률(Sn)에 의존한 2개의 파라미터(m1(Sn), m2(Sn))을 이용하여 이하와 같이 표시한다.
[수식 4]
Figure pat00004
[수식 5]
Figure pat00005
여기서, m1(Sn) 및 m2(Sn)은, 1보다 작고, 표면 반응 확률(Sn)에 의존하는 파라미터이고, Sn의 2차 이하의 다항식으로 표현되는 것으로 한다. 계수(m1(Sn), m2(Sn))는, 입체각(dΩ)의 크기로 결정되는 정수이다. 계수(m1(Sn), m2(Sn))는, 임의의 함수에 의거한 연산치라도 좋고, 다양한 입체각(dΩ) 및 표면 반응 확률(Sn)에 대한 m1, m2의 데이터베이스를 미리 작성하여 두고, 그 데이터베이스를 이용하여, 최적의 m1, m2가 검색·보간(補間)되어도 좋다.
계수(m1(Sn), m2(Sn))는, 패턴(P) 내에서의 의사적인 가스의 대류를 수학적으로 표현하기 위해 가하여진 것으로, 가공 표면에서의 복수회의 재방출이 있는 고 애스펙트비 영역에서 입사 플럭스량의 증가를 반영시키는 보정 파라미터로서의 의의를 갖는다.
(3)식 또는 (5)식은, 입사 래디컬량을 산출하는데 즈음하여, 입체각이 소정의 임계치 이하(dΩ≤L)일 때, 입체각이 당해 임계치(dΩ=L)인 때의 래디컬량을 상기 입사 래디컬량으로서 산출하는 것을 의미한다. 즉 본 실시 형태에서는, 입체각이 소정치 이하일 때, 의사적인 정체 효과로서 플럭스는 일정한다고 간주한다. 상기 임계치(L)는 특히 한정되지 않지만, 예를 들면, L=0.03으로 할 수 있다.
(4)식의 우변 제1항은, 직접 성분(F1)에 상당하는 것이다. 또한, 제2항은, 간접 성분과 그 감소를 표현하는 항(F2 및 F3)이다.
패턴(P)의 내부에서는, 입사한 가스와는 표면 반응에서 소비되지 않고 남은 가스 및 생성한 반응 생성물의 존재에 의해, 패턴(P)의 바로 위보다도 밀도가 대폭적으로 상승하고, 쿠누센(Knudsen) 수송(輸送)이 아닌 상태로 되어 있다고 생각된다. 쿠누센 수송이 아닌 상태란, 요컨대, 가스의 평균 자유 행정이 패턴(P)의 특징 길이보다도 긴 상태, 또는, 패턴(P) 내에서 가스의 충돌이 일어나지 않는 상태를 말한다. 그것을 고려하고, 패턴(P)의 내부에서는, 직접 성분의 감소 효과보다도 완만하게 [m2(Sn)<1]이면서 입체각(dΩ)에 의존하는 항(지수함수)으로서 표현된다.
(4)식은, 또한 (6)식과 같이 변형할 수 있다.
[수식 6]
Figure pat00006
(6)식에서, 우변 제1항에 관해서는, 직접 성분과 간접 성분의 전환이 되는 경계가 dΩ 내지 1이기 때문에, dΩ=1로 한 평균화된 직접 성분에 비례한다고 하여 주어진다.
도 6에, (6)식에 의해 산출된 플럭스값을, 상기 참조기술((1)식)을 이용하여 산출된 플럭스값과 비교하여 도시한다. 도 6에 도시하는 바와 같이 본 실시 형태에 의하면, 복수회의 재방출이 있는 고 애스펙트비의 계산의 경우에 있어서, 간접 플럭스의 계산의 오차, 나아가서는 형상 계산의 오차를 작게 할 수 있고, 몬테카를로법으로 계산한 때와 같은 계산 정밀도를 얻을 수 있다.
한편, 표면 반응 확률(Sn)을 1.0, 0.5, 0.3 및 0.2로 하였을 때의 (6)식에 의한 플럭스값과 몬테카를로법에 의한 계산치의 비교를 도 7에 도시한다. 패턴 형상은 홀 형상으로 하였다. 도 7에 있어서, 횡축은 입체각(dΩ)으로 패턴의 깊이에 상당한다. 종축은, 플럭스비(Γ(dΩ, Sn)/Γn0)이다. 도 7에서 파선은 몬테카를로법에 의한 계산치, 실선은 (6)식에서의 계산치를 각각 나타낸다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 몬테카를로법에 의한 결과를 잘 재현할 수 있음을 알 수 있다. 이것은, 패턴 형상이 홀 형상 이외의 것이라도 성립되는 것을 나타내고 있다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)의 가공 영역이 복수의 평가점(E)으로 분할되고, 각각의 평가점(E)에 관해, 외부(플라즈마 공간(S))로부터 당해 평가점에 직접적으로 입사하는 래디컬량과, 외부로부터 피가공체의 표면을 반사하여 당해 평가점에 간접적으로 입사하는 래디컬량과의 총합이 산출된다. 상기 처리를 미리 설정된 에칭 시간이 종료될 때까지 반복하여 실행함으로써, 패턴(P)의 형상 진전이나 대미지 등을 예측하는 것이 가능해진다.
[시뮬레이션 방법]
도 8은, 시뮬레이터(100)의 동작을 설명하는 플로차트이다.
계산 시작 후, 필요한 플라즈마 조건, 프로세스 조건, 레이아웃 구조, 마스크 정보 등을 포함하는 초기 조건으로서 입력한다(스텝 S101). 초기 조건의 입력은, 오퍼레이터에 의하여 손으로 입력하여도 좋고, 미리 입력된 조건으로부터 필요한 정보가 자동적으로 추출되어도 좋다.
다음에, 시뮬레이터(100)는, 입력된 초기 조건을 이용하여 임의의 평가점(E)에서의 입체각(dΩ)과, 당해 평가점(E)에 입사하는 이온 플럭스 및 래디컬 플럭스를 각각 계산하는 처리를 실행한다(스텝 S102 내지 S104).
래디컬 플럭스의 계산에서는, 상술한 바와 같이, 입체각(dΩ)의 크기에 의해, 2개의 정식((4)식(또는 (6)식) 및 (5)식)을 나누어 사용할 수 있다. 시뮬레이터(100)는, 이들의 플럭스 계산치를 이용하여 표면 반응 방정식을 품으로써, 에칭 레이트(플라즈마 CVD의 경우는 퇴적 레이트), 형상 진전, 대미지 적산·배분 등을 계산한 처리를 실행한다(스텝 S105 내지 S107). 또한 이온 플럭스, 에칭 레이트(퇴적 레이트), 형상 진전(shape development), 대미지 등의 계산 방법은 특히 한정되지 않고, 공지의 연산 수법이 채용 가능하다.
계속해서, 시뮬레이터(100)는, 시간을 다음의 시간 스텝(t+dt)으로 옮겨서, 마찬가지 계산 루틴을, 설정한 계산 종료시간까지 반복하여 행하는 처리를 실행한다(스텝 S102 내지 S109).
이상의 계산 수법에 의해, 고 애스펙트비의 패턴 가공 계산이라도 고속이면서 실제의 현상을 반영한 예측이 가능해진다.
(계산례 1 : 저 애스펙트비로의 플럭스 계산)
CCP(Capacitively Coupled Plasma) 드라이 에칭 장치를 상정한 SiO2막의 2차원 콘택트 홀 에칭시의 래디컬 플럭스를 본 실시 형태의 계산 수법으로 구하였다. 마스크 개구부의 형상은 원형이고, 그 홀 지름(개구 지름)은 200㎚, 마스크 두께는 200㎚로 하였다. 프로세스 조건은, 이하와 같이 하였다.
플라즈마원은 CCP로 한정되지 않고, ICP(Inductively Coupled Plasma)나 ECR(Electron Cyclotron Resonance) 등의 다른 플라즈마원이 채용 가능하고, 가공 장치의 종류는 묻지 않는다. 또한, 본 수법으로 계산 가능한 마스크 패턴은 상술한 예로 한정되지 않는다.
[프로세스 조건]
가스 종류와 유량 : C4F8/O2/Ar=11/8/400sccm
압력 : 30mTorr(3.99Pa)
Vpp : 1450V
웨이퍼 온도 : 30℃
이때, OES(Optical Emission Spectroscopy), QMS(Quadrupole Mass Spectroscopy), IRLAS(Infrared-diode Laser Absorption Spectroscopy)를 이용한 플라즈마 모니터링으로 얻어진 챔버 내의 가스 플럭스 데이터 및 상기 프로세스 조건을 이용하여, 패턴 바로 위에 입사하는 이온(CF+, CF3 +, CF2 +, C2F4 +, F+, Ar+) 및 래디컬(CF2, CF, F, CF3, O)을 도출하였다. 이 래디컬 플럭스(Γn0)를 이용하여, dΩ=2에서의 플럭스비(Γ/Γn0)의 값을 (4)식으로 구하였다. 이때, m1=0.55, m2=0.3, Sn=0.3으로 하였다. 계산의 결과, Γ/Γn0는 0.77이 되어, 몬테카를로법으로 구한 값(0.80)을 4%의 오차 내로 재현할 수 있다.
(계산례 2 : 고 애스펙트비로의 플럭스 계산(의사적 대류 효과가 지배적인 경우))
계산례 1과 동일한 프로세스 조건 및 레이아웃 구조에서, 입체각(dΩ)=0.05에서의 플럭스비(Γ/Γn0)의 값을 (4)식으로 구하였다. 이때, m1=0.58, m2=0.4, Sn=0.5로 하였다. 계산의 결과, Γ/Γn0는 0.26이 되어, 몬테카를로법으로 구한 값(0.23)을 재현할 수 있다.
(계산례 3 : 고 애스펙트비로의 플럭스 계산(의사적 정체 효과가 지배적인 경우))
계산례 1과 동일한 프로세스 조건 및 레이아웃 구조에서, 입체각(dΩ)=0.033에서의 플럭스비(Γ/Γn0)의 값을 (4)식 및 (5)식으로 구하였다. 이때, m1=0.58, m2=0.4, Sn=0.5(L=0.03의 값에 동등)로 하였다. 계산의 결과, Γ/Γn0는 0.24가 되어, 몬테카를로법으로 구한 값(0.19)을 재현할 수 있다.
본 실시 형태에 의하면, 패턴 형상이 홀 형상인 경우로 한정되지 않고, 그 밖의 패턴 형상이라도 재현할 수 있다. 또한, 가공막이나 프로세스 조건도 이것으로 한정되지 않는다. 실효적인 표면 반응 확률(Sn)은, 입력 초기 조건으로서 항상 일정하게 하여도 좋고, 시간(t)에 의존성을 갖게 하여도 좋다. 이 경우, 예를 들면, t에 의존한 함수계라도 좋고, 각 시간 스텝에서 하나 전의 시간 스텝에서 얻어진 입사 플럭스와 표면 반응에서의 소비 플럭스와의 비로부터 구하여도 좋다.
(계산례 4 : 형상·대미지의 계산)
실제 계산례 1의 프로세스 조건(단, 에칭 시간은 160초로 하였다.)을 초기 조건으로 한 SiO2 콘택트 홀 가공을 상정하고, 셀 리무벌(Cell removal)법을 이용하여, 도 8의 계산 플로에 따른 2차원 가공 시뮬레이션을 행하였다. 레지스트 마스크의 초기 패턴은, 홀 지름을 200㎚와 900㎚, 막두께가 400㎚로 하였다. 셀(Cell)의 크기는, 3㎚×3㎚로 하였다. 여기서는, 시간 스텝이 하나 전의 플럭스 벡터로부터, 예를 들면, 일본 특원2012-146065에서 제안된 수법을 이용하여, 2차원 공간에서의 법선을 도출하였다. 표면 반응에 관해서는, 예를 들면, 깊이 방향을 고려한 표면 반응 모델(일본 특원2010-284130)을 이용하여, 가공 표면 셀에서의 반응 퇴적물의 막두께와 에칭 레이트를 산출하고, 상기 법선 방향으로 형상 진전·대미지 분포를 계산하였다.
도 9에 형상 계산 결과를 도시한다. 도 9는, 실제 형상의 단면 SEM과 시뮬레이션 결과를 비교하여 도시하는 설명도이다. 단면 SEM으로 보여지는 가공의 깊이나 형상 특징의 경향을 재현할 수 있다.
형상 진전 모델은, 셀 리무벌법으로 한정되지 않고, 특성 곡선법, 스트링(string)법, 쇼크 트래킹(shock-tracking)법, 레벨 세트(level set)법, 레이 트레이싱(ray-tracing) 모델 등의 다른 수법이 채용되어도 좋다. 또한, 2차원 가공뿐만 아니라, 3차원 가공 시뮬레이션에도 마찬가지로 적용 가능하다.
이상과 같이 본 실시 형태에 의하면, 입체각(dΩ)과 실효적인 표면 반응 확률(Sn)만에 의존한 계산 방법을 이용하고 있기 때문에, 로컬한 형상(요철)에 영향을 받는 일 없이, 고 애스펙트비라도 플럭스법으로 고속이면서 고정밀의 래디컬량의 예측이 가능해진다. 게다가, 형상 영향을 받기 어려운 플럭스의 계산 방법이기 때문에, 형상의 발산(發散)이나 이상(異常)이 없이 안정된 형상이나 대미지 진전의 예측이 가능해진다.
또한, 계산 부하가 작기 때문에, 가공 장치의 제어 시스템에의 시뮬레이션 도입이 보다 현실적이 된다. 또한 계산 부하가 작기 때문에, 지금까지 이상으로 많은 파라미터를 바꾼 계산이 단기간에 가능해지고, 효율이 좋은 프로세스 설계, OPC(Optical Proximity Correction) 설계 또는 레이아웃 설계가 가능해진다.
<제2의 실시 형태>
다음에, 본 기술의 제2의 실시 형태에 관해 설명한다. 또한, 상술한 제1의 실시 형태와 설명이 중복되는 부분에 관해서는, 적절히 설명을 생략한다.
[시뮬레이션 소프트웨어]
도 10은, 상술한 제1의 실시 형태에 관한 시뮬레이션 방법을 적용한 시뮬레이션 소프트웨어(프로그램)를 설명하는 기능 블록도이다.
이 시뮬레이션 소프트웨어는, 초기 조건을 입력하기 위한 GUI(Graphical User Interface)(21)와, 연산 엔진부(22)와, 시뮬레이션 결과를 가시화하기 위한 GUI(23)를 갖는다.
연산 엔진부(22)는, 입력부(221)와, 플라즈마 상태 연산부(222)와, 시스(sheath) 가속 연산부(223)와, 개구율 연산부(224)와, 형상-대미지 연산부(225)와, 출력부(226)를 갖는다. 여기서, 입력부(221)는, 시뮬레이터(100)의 입력부(11)를 구성한다. 플라즈마 상태 연산부(222), 시스 가속 연산부(223), 개구율 연산부(224) 및 형상-대미지 연산부(225)는, 시뮬레이터(100)의 연산부(12)를 구성하고, 특히, 형상-대미지 연산부(225)는, 시뮬레이터(100)의 형상-대미지 연산부(13)에 상당한다. 출력부(226)는, 시뮬레이터(100)의 출력부(14)를 구성한다.
이 시뮬레이션 소프트웨어의 실행 플랫폼은, 예를 들면, Windows(등록상표), Linux(등록상표), Unix(등록상표), 또는 Mac(등록상표)의 어느 것이라도 좋다. 또한, GUI(21, 23)는, OpenGL, Motif, tcl/tk 등 구성 언어를 묻지 않는다. 연산 엔진부(22)의 프로그래밍 언어는, C, C++, Fortran, JAVA(등록상표) 등 그 종류를 묻지 않는다.
GUI(21)로부터는, 초기 조건으로서, 레시피 정보, 장치 정보, 계산용 파라미터, GDS(Graphic Design System) 데이터, 및 막두께 정보를 입력한다. 플라즈마 상태 연산부(222)에서는, 초기 조건을 기초로 벌크 플라즈마 중의 각 가스 종류(이온과 래디컬)의 밀도가 계산된다. 시스 가속 연산부(223)에서는, 벌크 플라즈마에서 생성된 이온의 시스 내에서 가속(래디컬과의 충돌도 포함한다)된 종(終) 상태로서의 이온의 에너지 분포(IEDF : Ion Energy Distribution Function)와 패턴에의 입사각도 분포(IADF : Ion Angular Distribution Function)가 계산된다. 이들에 대해서는, 실측 등으로부터 얻어지는 데이터베이스를 이용하여도 좋다.
개구율 연산부(224)에서는, GDS 데이터와 막두께 정보로부터 웨이퍼 개구율 및 Semi-local 개구율(칩 레벨 개구율)의 플럭스에의 영향(서로 선형(線形) 관계를 갖는다)을 계산한다. 이들 이온과 래디컬의 입사 플럭스로부터, 형상-대미지 연산부(225)에서, 도 8의 계산 플로에 따라, 플럭스(이온, 래디컬), 형상·대미지 분포의 계산을 행한다. 형상 진전에는, 스트링법, 레벨 세트법, 셀 리무벌법 등 어느 것을 이용하여도 상관없다.
계산 종료 후에는, 출력부(226)로부터 선폭, 테이퍼각, 마스크 잔막 등의 가공 형상 정보, 대미지 분포, 반응 퇴적물(폴리머, 산화물) 막두께의 결과를 파일에 출력한다. 또한, GUI(23)에 의해 이들의 결과의 가시화를 행할 수도 있다. 데이터 출력이나 가시화는, 계산 중에 리얼타임으로 행하여져도 상관없다.
<제3의 실시 형태>
다음에, 본 기술의 제2의 실시 형태에 관해 설명한다. 또한, 상기 제1의 실시 형태와 설명이 중복된 부분에 관해서는, 적절히 설명을 생략한다.
[가공 장치]
도 11은, 상술한 제1의 실시 형태에 관한 시뮬레이션 방법을 적용한, 형상·대미지 분포의 리얼타임 가시화가 가능한 반도체 가공 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
본 실시 형태의 반도체 가공 장치(300)는, 가공 챔버(31)와, 시뮬레이션 시스템(32)과, 제어 시스템(33)과, FDC/EES시스템(Fault Detection and Classification/Equipment Engineering System)(34)를 갖는다. 가공 챔버(31)의 플라즈마원에 CCP가 채용되어 있지만, 이 이외에도, ICP, ECR 그 밖의 플라즈마 생성 기구가 채용되어도 좋다.
가공 챔버(31)는, 피가공체에 대해 소정의 가공 처리(본 예에서는 플라즈마 에칭 처리)를 행하는 가공부로서 구성된다. 가공 챔버(31)에는, 시뮬레이션에 필요한 입력 데이터를 취득하기 위한 OES(311), QMS(312), IRLAS(313), 에너지 스펙트럼 애널라이저(314) 등으로 구성된 검출부(310)가 실장되고, 검출부(310)에 의해 가공 중, 항상, 플라즈마 상태가 모니터링되고 있다. 샘플링 속도는 예를 들면 0.1초이다. 가공 중, 이들에 의해 취득되는 정보, 나아가서는 레시피 정보(301)가 시뮬레이션 시스템(32)에 보내지고, 가스 밀도와 이온 에너지가 계산된다. 계산 시간이 미가공 시간보다도 충분히 작으면, 전부 리액터 시뮬레이션에 의해 구하여도 좋다.
시뮬레이션 시스템(32)은, 가공 챔버(31)에서의 상기 소정의 가공 처리를 시뮬레이션하는 시뮬레이터로서 구성된다. 시뮬레이션 시스템(32)은, 가스 밀도·이온 에너지 연산부(321)와, 개구율 연산부(322)와, 최적화 계산부(323)와, 보정 프로세스 조건 출력부(324)를 갖는다. 최적화 계산부(323)는, 형상 연산부(3231)와, 대미지 연산부(3232)를 갖는다. 시뮬레이션 시스템(32)은, 실질적으로는, 상술한 제2의 실시 형태에서의 연산 엔진부(22)(도 10)와 같은 기능 또는 구성을 갖고 있다.
최적화 계산부(323)에서는, GDS·막두께 정보(302)를 이용하여 개구율 연산부(322)에서 산출되는 웨이퍼 개구율 및 Semi-local 개구율(칩 레벨 개구율)의 플럭스에의 기여(서로 선형 관계를 갖는다)를 가미하여, 플럭스, 에칭 레이트, 대미지 분포를 도 8의 계산 플로에 의해 계산한다. 에칭 레이트, 대미지를 도출한 모델로는, 예를 들면, 일본 특원2012-146065에서 제안된 수법을 이용할 수 있다. 보정 프로세스 조건 출력부(324)는, 최적화 계산부(323)에서의 계산 결과에 의거하여 생성된 가공 조건의 보정 신호를 제어 시스템(33)에 출력한다.
제어 시스템(33)은, 시뮬레이션 시스템(32)에 의한 시뮬레이션 결과에 의거하여 가공 챔버(31)를 제어하는 제어부로서 구성된다. FDC/EES 시스템(34)은, 시뮬레이션 시스템(32)의 출력에 의거하여, 상기 가공 처리의 이상을 통보하도록 구성된 관리 시스템을 구성한다.
형상 및 대미지가 소망하는 스펙으로부터 벗어난 경우(예를 들면, 선폭 변동치가 소망하는 70㎚의 ±10% 이상, 대미지량이 소망하는 1011/㎠의 50% 증가)에는, 가스 유량, 가스 압력, 인가 파워, 웨이퍼 온도의 순서로 프로세스 파라미터를 예를 들면 ±50%(이 판정 조건치는 파라미터화) 바꾸어서 도 8의 계산을 행함으로써로, 소망하는 스펙 내를 달성한 보정 조건을 찾아낸다. 그 보정 조건은, 보정 프로세스 조건 출력부(324)를 통하여 제어 시스템(33)에 인도된다. 제어 시스템(33)은, 가공 챔버(31)가 보정 조건을 충족시키도록 제어 신호를 가공 챔버(31)에 송신한다. 가공 챔버(31)는, 보정 조건에 해당하는 파라미터를 변경하여 가공을 계속한다. 만약, 시뮬레이션으로 스펙을 충족시키는 해답가 발견되지 않는 경우에는, 경계 상태 신호를 FDC/EES 시스템(34)에 보내어, 장치를 정지시킨다.
시뮬레이션 시스템(32)의 최적화 계산 부분에 관해서는, 계산 시간이 미가공 시간과 동등한 스케일 이상인 경우에는, 상기한 바와 같은 온라인으로 형상·대미지의 계산을 행하여 최적해를 발견하는 것이 아니라, 다양한 프로세스 조건에 대해 미리 형상·대미지의 데이터베이스를 작성하여 두고, 그 데이터베이스를 이용하여 검색·보간한 방법이라도 상관없다.
또한, 시뮬레이션 시스템(32)에서의 계산 처리는, 온라인 또는 리얼타임으로 실시되는 경우로 한정되지 않고, 오프 라인으로 실시되어도 좋다.
<제4의 실시 형태>
다음에, 본 기술의 제3의 실시 형태에 관해 설명한다. 또한, 상기 제1의 실시 형태와 설명이 중복되는 부분에 관해서는, 적절히 설명을 생략한다.
[설계 방법]
본 실시 형태에서는, 제1 및 제2의 실시 형태에서 설명한 시뮬레이터(100) 및 시뮬레이션 소프트웨어를 이용하여, 반도체 디바이스의 레이아웃(칩 내 레이아웃)의 최적화 설계에 관해 설명한다. 설계 플로를 도 12에 도시한다.
제2의 실시 형태와 마찬가지로, GUI(21)(도 10)를 통하여, 레시피 정보, 장치 정보, 계산용 파라미터, GDS 데이터, 막두께 정보 등의 초기 조건을 입력한다(스텝 S401). 계속해서, 시뮬레이터(100)는, 도 8의 계산 플로에 따라서, 플럭스(이온, 래디컬), 형상 진전 등의 계산 처리를 실행한다(스텝 S402).
계속해서 시뮬레이터(100)는, 얻어진 형상과 소망하는 스펙과의 차가 10% 이상인지의 여부를 평가 또는 판정한다(스텝 S403). 당해 차가 10% 이상인 경우, 가공 조건을 변경하여, 가공 형상을 소망하는 스펙에 접근시킨다. 본 실시 형태에서는, 웨이퍼상에 더미 패턴(예를 들면 레지스트 패턴)을 배치함으로써, 타겟으로 하는 패턴에 입사하는 래디컬량을 조정한다(스텝 S404). 상기 처리를 반복하여 실행함으로써, 소망하는 스펙과의 차를 소정치 이하(본 예에서는 10% 미만)로 억제되는 레이아웃 패턴을 결정한다.
도 13은, 더미 패턴의 배치례를 도시하는 모식도이다. 웨이퍼(W)상의 임의의 하나의 칩(Wc)에 마련된 복수의 패턴(P1 내지 P3) 중, 예를 들면 패턴(P2)을 타겟으로 한 때의 형상 진전을 예측하는 경우를 상정한다. 예를 들면, 가공 조건이 상술한 제1의 실시 형태에서 설명한 계산례 1과 동일하고, 홀 가공 변환차의 스펙이 200㎚, 실시한 가공 변환차가 230㎚의 경우, 패턴(P2)의 주위에 레지스트 마스크로 덮여진 더미 패턴(DP)을 배치한다. 패턴(P2)에의 입사 래디컬량을 설계하는 과정에서, 패턴(P2)에의 입사 래디컬량이 최적으로 되도록 더미 패턴의 형상, 크기, 배치 등이 변경되어도 좋다.
더미 패턴(DP)을 배치하여 칩 레벨 개구율을 작게 함으로써, 레지스트 마스크로부터의 반응 생성물이 패턴(P2)에 입사하는 양이 증가하고, 이에 의해 가공 변환차를 작게 할 수 있다. 더미 패턴은, 예를 들면, 칩 레벨 개구율이 5% 작아지도록 배치된다. 타겟 패턴과 더미 패턴과의 거리는, 특히 한정되지 않고, 알맞게는, 프로세스의 압력 조건 등에도 의하지만, 반응 생성물의 평균 자유행정의 수배 정도 이내로 설정된다.
본 실시 형태에 관한 설계 방법은, 상술한 예로 한정되지 않고, 예를 들면, 타겟 패턴의 레이아웃이나 형상, 또는, 타겟 패턴의 주위에 형성되는 다른 패턴의 레이아웃 등의 결정에도 적용 가능하다.
또한 본 실시 형태에 의하면, 레이아웃 설계뿐만 아니라, 유량, 압력, 기판 온도, 전극 사이 거리, 바이어스 파워 등의 가공 조건을 포함하는 프로세스 설계나, 마스크 형상(막두께, 테이퍼각, 선폭, 개구율) 등을 포함하는 OPC 설계에도 적용 가능하다. 예를 들면, 시뮬레이터(100)에 의해 예측된 가공 형상이나 대미지를 고려하면서, 가공 레시피나 패턴의 마스크 형상을 최적화할 수 있다. 이 경우, 더미 패턴을 배치하여도 좋고, 배치하지 않아도 좋다.
이상, 본 기술의 실시 형태에 관해 설명하였지만, 본 기술은 상술한 실시 형태로만 한정되는 것이 아니고, 본 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러가지 변경을 가하여 얻음은 물론이다.
예를 들면 이상의 실시 형태에서는, 피가공체에 실시하는 가공 처리로서 플라즈마 에칭을 예로 들어 설명하였지만, 이것으로 한정되지 않고, 플라즈마를 이용한 각종 표면 처리, 예를 들면, CVD(Chemical Vapor Deposition)나 PVD(Physical Vapor Deposition) 등에도 본 기술은 적용 가능하다.
또한, 피가공체는, 실리콘 기판으로 한정되지 않고, Ga-AS 등의 다른 반도체 기판이라도 좋고, 금속, 플라스틱 등의 다른 재료로 구성된 피가공체에도 본 기술은 적용 가능하다. 또한 피가공막은, SiO2막 이외의 다른 절연막이라도 좋고, 도전막 그 밖의 기능막이라도 좋다.
또한, 본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(1) 피가공체에 플라즈마를 이용한 소정의 가공 처리를 행할 때의 가공 조건을 취득하고,
상기 가공 조건에 의거하여, 상기 피가공체의 표면의 소정의 평가점에서의, 당해 평가점부터 플라즈마 공간을 내다볼 수 있는 시야 영역에 상당하는 입체각을 산출하고,
상기 입체각과, 상기 평가점에 입사하는 래디컬의 당해 평가점과의 반응 확률을 인수로 하는 함수를 이용하여, 플럭스법에 의해 상기 평가점에 입사하는 입사 래디컬량을 산출하는 시뮬레이션 방법.
(2) 상기 (1)에 기재된 시뮬레이션 방법으로서,
상기 입사 래디컬량을 산출하는 처리는, 상기 플라즈마 공간부터 상기 평가점에 직접 입사하는 제1의 래디컬량과, 상기 피가공체의 표면에서 방출되어 상기 평가점에 입사하는 제2의 래디컬량과의 총합을 산출하는 시뮬레이션 방법.
(3) 상기 (2)에 기재된 시뮬레이션 방법으로서,
상기 입사 래디컬량을 산출하는 처리는, 상기 입체각이 소정의 임계치 이하일 때, 상기 입체각이 상기 임계치인 때의 래디컬량을 상기 입사 래디컬량으로서 산출하는 시뮬레이션 방법.
(4) 상기 (1) 내지 (3)의 어느 하나에 기재된 시뮬레이션 방법으로서,
상기 입체각을 dΩ, 상기 반응 확률을 Sn, 상기 플라즈마 공간에서 생성되는 래디컬량을 Γn0로 하였을 때, dΩ>L인 경우에 있어서, 상기 평가점에서의 입사 래디컬량(Γ(dΩ, Sn))은, m1(Sn) 및 m2(Sn)을 각각 상기 반응 확률에 의존하는 파라미터로 하여, Γ(dΩ, Sn)/Γn0=[dΩ/(2π)+m1(Sn)dΩm2( Sn )]의 식으로 산출되는 시뮬레이션 방법.
(5) 상기 (1) 내지 (4)의 어느 하나에 기재된 시뮬레이션 방법으로서,
상기 입체각을 dΩ, 상기 반응 확률을 Sn, 상기 플라즈마 공간에서 생성되는 래디컬량을 Γn0로 하였을 때, dΩ>L인 경우에 있어서, 상기 평가점에서의 입사 래디컬량(Γ(dΩ, Sn))은, m1(Sn) 및 m2(Sn)을 각각 상기 반응 확률에 의존하는 파라미터로 하여, Γ(dΩ, Sn)/Γn0=m1(Sn)[dΩ/(2π)+dΩm2( Sn )]의 식으로 산출되는 시뮬레이션 방법.
(6) 상기 (4) 또는 (5)에 기재된 시뮬레이션 방법으로서,
dΩ≤L인 경우에 있어서, 상기 평가점에서의 입사 래디컬량(Γ(dΩ, Sn))은, dΩ=L일 때의 값으로 일정하게 하는 시뮬레이션 방법.
다양한 수정, 조합, 하위 조합 및 변경은 관련 기술분야의 기술자의 설계의 요구 및 첨부된 청구항과 그 균등물 범위 내에 있는 다른 요인에 의하여 발생할 수 있음을 이해해야 한다.
11 : 입력부
12 : 연산부
13 : 형상-대미지 연산부
14 : 출력부
100 : 시뮬레이터
300 : 반도체 가공 장치

Claims (11)

  1. 피가공체에 플라즈마를 이용한 소정의 가공 처리를 행할 때의 가공 조건을 취득하고,
    상기 가공 조건에 의거하여, 상기 피가공체의 표면의 소정의 평가점에서의, 당해 평가점부터 플라즈마 공간을 내다볼 수 있는 시야 영역에 상당하는 입체각을 산출하고,
    상기 입체각과, 상기 평가점에 입사하는 래디컬의 당해 평가점과의 반응 확률을 인수로 하는 함수를 이용하여, 플럭스법에 의해 상기 평가점에 입사하는 입사 래디컬량을 산출하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입사 래디컬량을 산출하는 처리는, 상기 플라즈마 공간부터 상기 평가점에 직접 입사하는 제1의 래디컬량과, 상기 피가공체의 표면에서 방출되어 상기 평가점에 입사하는 제2의 래디컬량과의 총합을 산출하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 입사 래디컬량을 산출하는 처리는, 상기 입체각이 소정의 임계치 이하일 때, 상기 입체각이 상기 임계치인 때의 래디컬량을 상기 입사 래디컬량으로서 산출하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 입체각을 dΩ, 상기 반응 확률을 Sn, 상기 플라즈마 공간에서 생성되는 래디컬량을 Γn0로 하였을 때, dΩ>L인 경우에 있어서, 상기 평가점에서의 입사 래디컬량(Γ(dΩ, Sn))은, m1(Sn) 및 m2(Sn)을 각각 상기 반응 확률에 의존하는 파라미터로 하여, Γ(dΩ, Sn)/Γn0=[dΩ/(2π)+m1(Sn)dΩm2( Sn )]의 식으로 산출되는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 입체각을 dΩ, 상기 반응 확률을 Sn, 상기 플라즈마 공간에서 생성되는 래디컬량을 Γn0로 하였을 때, dΩ>L인 경우에 있어서, 상기 평가점에서의 입사 래디컬량(Γ(dΩ, Sn))은, m1(Sn) 및 m2(Sn)을 각각 상기 반응 확률에 의존하는 파라미터로 하여, Γ(dΩ, Sn)/Γn0=m1(Sn)[dΩ/(2π)+dΩm2( Sn )]의 식으로 산출되는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    dΩ≤L인 경우에 있어서, 상기 평가점에서의 입사 래디컬량(Γ(dΩ, Sn))은, dΩ=L일 때의 값으로 일정하게 하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 방법.
  7. 피가공체에 플라즈마를 이용한 소정의 가공 처리를 행할 때의 가공 조건에 의거하여, 상기 피가공체의 표면의 소정의 평가점에서의, 당해 평가점부터 플라즈마 공간을 내다볼 수 있는 시야 영역에 상당하는 입체각을 산출하는 처리와,
    상기 입체각과, 상기 평가점에 입사하는 래디컬의 당해 평가점과의 반응 확률을 인수로 하는 함수를 이용하여, 플럭스법에 의해 상기 평가점에 입사하는 입사 래디컬량을 산출하는 처리를 포함하는 계산을 정보 처리 장치에서 실행시키는 것을 특징으로 하는 시뮬레이션 프로그램.
  8. 피가공체에 플라즈마를 이용한 소정의 가공 처리를 행하는 가공부와,
    상기 가공부에서의 플라즈마 상태를 모니터링하는 검출부와,
    상기 소정의 가공 처리를 시뮬레이션하는 시뮬레이터와,
    상기 시뮬레이터에 의한 시뮬레이션 결과에 의거하여 상기 가공부를 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 시뮬레이터는,
    상기 소정의 가공 처리를 행할 때의 가공 조건을 취득하도록 구성된 입력부와,
    상기 가공 조건에 의거하여, 상기 피가공체의 표면의 소정의 평가점에서의, 당해 평가점부터 플라즈마 공간을 내다볼 수 있는 시야 영역에 상당하는 입체각을 산출하고, 상기 입체각과, 상기 평가점에 입사하는 래디컬의 당해 평가점과의 반응 확률을 인수로 하는 함수를 이용하여, 플럭스법에 의해 상기 평가점에 입사하는 입사 래디컬량을 산출하도록 구성된 연산부와,
    상기 입사 래디컬량에 의거하여 생성된 상기 가공 조건의 보정 신호를 상기 제어부에 출력한 출력부를 갖는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 시뮬레이터의 출력에 의거하여, 상기 가공 처리의 이상을 알리도록 구성된 관리 시스템을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
  10. 피가공체에 플라즈마를 이용한 소정의 가공 처리를 행할 때의 가공 조건을 취득하도록 구성된 입력부와,
    상기 가공 조건에 의거하여, 상기 피가공체의 표면의 소정의 평가점에서의, 당해 평가점부터 플라즈마 공간을 내다볼 수 있는 시야 영역에 상당하는 입체각을 산출하고, 상기 입체각과, 상기 평가점에 입사하는 래디컬의 당해 평가점과의 반응 확률을 인수로 하는 함수를 이용하여, 플럭스법에 의해 상기 평가점에 입사하는 입사 래디컬량을 산출하도록 구성된 연산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이터.
  11. 피가공체에 플라즈마를 이용한 소정의 가공 처리를 행할 때의 가공 조건을 취득하고,
    상기 가공 조건에 의거하여, 상기 피가공체의 표면의 소정의 평가점에서의, 당해 평가점부터 플라즈마 공간을 내다볼 수 있는 시야 영역에 상당하는 입체각을 산출하고,
    상기 입체각과, 상기 평가점에 입사하는 래디컬의 당해 평가점과의 반응 확률을 인수로 하는 함수를 이용하여, 플럭스법에 의해 상기 평가점에 입사하는 입사 래디컬량을 산출하고,
    상기 입사 래디컬량에 의거하여 예측된 가공 형상을 평가하고,
    상기 가공 형상의 평가 결과에 의거하여 상기 가공 조건 및 칩 내 레이아웃의 적어도 하나를 변경하는 것을 특징으로 하는 설계 방법.
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