KR20190059287A - 데미지 예측 방법, 프로그램, 및 반도체 가공 시스템 - Google Patents

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Abstract

[과제] 현실적인 계산 시간 내에서, 플라즈마로부터의 이온 및 광에 의해 생기는 피가공물의 데미지 분포를 보다 정확하게 예측한다.
[해결 수단] 연산 장치를 이용하여, 가공 대상을 포함하는 피가공물의 패턴에 의거하여, 플라즈마에 의해 생성되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 패턴 내로 전반되는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 것과, 상기 패턴 내로 전반되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 광선추적에 의해 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 것과, 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 가공 대상의 데미지 분포를 산출하는 것을 포함하는, 데미지 예측 방법.

Description

데미지 예측 방법, 프로그램, 및 반도체 가공 시스템
본 개시는, 데미지 예측 방법, 프로그램, 및 반도체 가공 시스템에 관한 것이다.
근래, 정보화 사회의 진전에 수반하여, 정보 처리 회로를 구성하는 반도체 소자의 특성을 향상시키는 것이 점차로 요구되고 있다.
여기서, 반도체 소자의 특성 향상을 위해서는, 반도체 소자의 제조 공정에서, 플라즈마 프로세스(process)시에 생기는 반도체 소자에의 데미지(예를 들면, 결정 결함 등)를 저감하는 것이 중요해지고 있다.
플라즈마 프로세스에서의 반도체 소자에의 데미지는, 구체적으로는, 플라즈마로부터 피가공물로 입사하는 고에너지의 이온, 및 광(예를 들면, 진공자외선, 자외선 등) 등에 의해 야기된다. 이들의 이온 및 광은, 예를 들면, SiN 및 SiO2 등의 밴드 갭이 넓은 절연막을 통과하여 버리기 때문에, 하층의 유기막, 또는 실리콘 기판 등에 결함을 형성하여 버린다.
따라서 플라즈마 프로세스에서, 이온 및 광에 의한 피가공물의 데미지 분포를 예측하고, 그 데미지 분포를 제어하는 것은, 고성능의 반도체 소자를 개발함에 있어서, 매우 중요하다.
예를 들면, 하기한 비특허문헌 1에는, 진공자외선 및 자외선의 광을 입자의 모임으로서 모델화하고, 몬테카를로법을 이용하여, 피가공물에서의 데미지 분포를 예측하는 방법이 제안되어 있다.
비특허문헌 1 : Tian and Kushner, 「Controlling Correlations Between Ion and UV/VUV Photon Fluxes in Low Pressure Plasma Materials Processing」, [online], 2012년 10월 30일, AVS 59th International Symposium & Exhibition, [2016년 9월 29일 검색], 인터넷〈URL: https://www.src.org/library/publication/p065684/〉
그러나, 광은, 입자로서의 성질에 더하여, 파동으로서의 성질을 갖는다. 그 때문에, 광의 파동성에 기인한 회절 등을 무시하고 있는 비특허문헌 1에 개시된 기술에서는, 피가공물의 패턴 형상에 의존한 광의 패턴 내부로의 전반(傳搬)을 정확하게 예측하는 것이 곤란하였다.
한편, 파동성을 고려하여 광의 전반을 예측하는 방법으로서는, 예를 들면, FDTD(Finite-Difference Time-Domain)법을 이용하여, 피가공물에 입사하는 광의 맥스웰 방정식을 푸는 것이 생각된다. 그러나, 이 방법에서는, 시간 스텝마다, 피가공물의 모든 영역에서 맥스웰 방정식을 푸는 것으로 되기 때문에, 계산량이 방대하게 되어 버린다. 따라서 이 방법에서는, 이온 및 광에 의해 생기는 피가공물의 데미지 분포를 현실적인 계산 시간 내에 계산하는 것은, 곤란하였다.
진공자외선 본 개시에서는, 현실적인 계산 시간 내에서, 플라즈마로부터의 이온 및 광에 의해 생기는 피가공물의 데미지 분포를 보다 정확하게 예측하는 것이 가능한, 신규이면서 개량된 데미지 예측 방법, 프로그램, 및 반도체 가공 시스템을 제안한다.
본 개시에 의하면, 연산 장치를 이용하여, 가공 대상을 포함하는 피가공물의 패턴에 의거하여, 플라즈마에 의해 생성되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 패턴 내로 전반되는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 것과, 상기 패턴 내로 전반되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 광선추적(光線追跡)에 의해 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 것과, 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 가공 대상의 데미지 분포를 산출하는 것을 포함하는, 데미지 예측 방법이 제공된다.
또한, 본 개시에 의하면, 연산 장치를 이용하여, 플라즈마에 의해 생성되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 것과, 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 가공 대상의 표면부터의 침입 길이에 의거하여, 이온 및 광에 의한 데미지와, 광에 의한 데미지를 각각 연산하고, 상기 가공 대상의 데미지 분포를 산출하는 것을 포함하는, 데미지 예측 방법이 제공된다.
또한, 본 개시에 의하면, 연산 장치를 이용하여, 플라즈마에 의해 생성되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 것과, 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 광의 플럭스의 법선 벡터의 방향은, 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온의 플럭스의 법선 벡터의 방향과 같고, 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 가공 대상에의 데미지의 분포를 산출하는 것을 포함하는, 데미지 예측 방법이 제공된다.
또한, 본 개시에 의하면, 컴퓨터를, 가공 대상을 포함하는 피가공물의 패턴에 의거하여, 플라즈마에 의해 생성되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 패턴 내로 전반되는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 입사 플럭스 연산부와, 상기 패턴 내로 전반되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 광선추적에 의해 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 가공면 플럭스 연산부와, 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 가공 대상에의 데미지의 분포를 산출하는 데미지 연산부로서 기능시키는, 프로그램이 제공된다.
또한, 본 개시에 의하면, 가공 대상을 포함하는 피가공물의 패턴에 의거하여, 플라즈마에 의해 생성되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 패턴 내로 전반되는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 입사 플럭스 연산부와, 상기 패턴 내로 전반되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 광선추적에 의해 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 가공면 플럭스 연산부와, 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 가공 대상에의 데미지의 분포를 산출하는 데미지 연산부를 구비하는, 반도체 가공 시스템이 제공된다.
본 개시에 의하면, 광을 파(波)로서 취급하여, 피가공물의 개구에서의 회절을 고려할 수 있기 때문에, 보다 정확하게 피가공물의 데미지 분포를 계산할 수 있다. 또한, 본 개시에 의하면, 이온 및 광의 양방이 침입하는 영역과, 광만이 침입하는 영역에서 다른 모델을 이용하여, 피가공물에의 데미지를 계산할 수 있기 때문에, 보다 정확하게 피가공물의 데미지 분포를 계산할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 개시에 의하면, 현실적인 계산 시간 내에서, 플라즈마로부터의 이온 및 광에 의해 생기는 피가공물의 데미지 분포를 보다 정확하게 예측하는 것이 가능하다.
또한, 상기한 효과는 반드시 한정적인 것이 아니고, 상기한 효과와 함께, 또는 상기한 효과에 대신하여, 본 명세서에 나타난 어느 하나의 효과, 또는 본 명세서로부터 파악될 수 있는 다른 효과가 이루어져도 좋다.
도 1은 본 개시의 제1의 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법에서 취급되는 가공 프로세스를 설명하는 설명도.
도 2는 동 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법의 흐름을 설명하는 플로우 차트도.
도 3은 플라즈마에 의해 생성되는 광의 입사를 모식적으로 도시하는 설명도.
도 4는 마스크의 개구를 통과한 후의 광의 플럭스의 계산 방법을 설명하는 설명도.
도 5는 가공막의 가공 표면에 도달하는 광의 플럭스의 계산 수법을 설명하는 설명도.
도 6은 가공막의 가공 표면에 도달하는 이온의 플럭스의 계산 수법을 설명하는 설명도.
도 7은 가공막의 가공 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스를 도시하는 설명도.
도 8은 이온 및 광에 의한 가공막에의 데미지에 관해 모식적으로 도시하는 설명도.
도 9는 제1의 구체례에서의 데미지 예측 방법의 흐름을 설명하는 플로우 차트도.
도 10은 피가공물의 가공 표면에 도달하는 이온의 플럭스를 검색하기 위한 데이터베이스의 구성을 도시한 블록도.
도 11은 동 구체례에서, 가공 대상이 되는 피가공물과, 데미지 분포의 예측 결과를 모식적으로 도시한 단면도.
도 12는 제2의 구체례에서의 데미지 예측 방법의 흐름을 설명하는 플로우 차트도.
도 13은 시스 시뮬레이션에 의한 계산 결과의 한 예를 도시하는 그래프도.
도 14는 동 구체례에서, 가공 대상이 되는 피가공물과, 데미지 분포의 예측 결과를 모식적으로 도시한 단면도.
도 15는 제3의 구체례에서의 데미지 예측 방법의 흐름을 설명하는 플로우 차트도.
도 16은 본 개시의 제2의 실시 형태에 관한 프로그램을 실행하는 정보 처리 장치를 설명하는 설명도.
도 17은 동 실시 형태에 관한 프로그램을 실행하는 정보 처리 장치의 기능 구성을 도시한 블록도.
도 18은 동 실시 형태에 관한 프로그램을 실행하는 정보 처리 장치의 하드웨어 구성례를 도시한 블록도.
도 19는 본 개시의 제3의 실시 형태에 관한 반도체 가공 시스템의 개략을 설명하는 설명도.
도 20은 동 실시 형태에 관한 반도체 가공 시스템의 기능 구성을 도시한 블록도.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 개시의 알맞은 실시의 형태에 관해 상세히 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 관해서는, 동일한 부호를 붙임에 의해 중복 설명을 생략한다.
또한, 설명은 이하의 순서로 행하는 것으로 한다.
1. 제1의 실시 형태
1.1. 개략
1.2. 데미지 예측 방법의 흐름
1.3. 구체례
2. 제2의 실시 형태
2.1. 개략
2.2. 데미지 예측 장치의 구성례
2.3. 하드웨어 구성례
3. 제3의 실시의 형태
3. 1. 개략
3. 2. 반도체 가공 시스템의 구성례
4. 정리
<1. 제1의 실시 형태>
(1.1. 개략)
우선, 도 1을 참조하여, 본 개시의 제1의 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법의 개략에 관해 설명한다. 도 1은, 본 개시의 제1의 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법에서 취급되는 가공 프로세스를 설명하는 설명도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법은, 플라즈마(1)를 이용하여 가스의 분자 또는 원자를 이온화하고, 생성한 이온(3) 및 광(5)을 피가공물(7)에 대해 투사한 가공 프로세스에서의 피가공물(7)의 데미지를 예측하는 방법이다.
구체적으로는, 본 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법에서는, 플라즈마(1)에 의해 생성된 이온(3) 및 광(5)을 피가공물(7)에 입사시키고, 입사한 이온(3)에 의해 피가공물(7)의 마스크(75)로 덮여지지 않은 영역을 성막, 또는 에칭 등 하는 가공 프로세스를 취급한다. 또한, 피가공물(7)은, 예를 들면, 기판(71)의 위에 가공 대상인 가공막(73) 등이 형성되고, 또한 가공막(73)의 위에 마스크(75)가 마련된 적층체 등이다.
즉, 본 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법이 취급하는 가공 프로세스는, 반도체 소자의 제조에 이용되는 미세 가공 프로세스이고, 예를 들면, 플라즈마 에칭, PVD(Physical Vapor Deposition), CVD(Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 애싱, 또는 플라즈마 세정 프로세스 등이다. 또한, 피가공물(7)은, 반도체 소자의 제조 공정에서의 중간체라도 좋다.
플라즈마(1)는, 가스 등에 고주파, 또는 마이크로파를 공급하고, 방전시킴으로써 형성된다. 또한, 플라즈마(1)의 내부에서는, 가스의 원자 또는 분자가 전리(電離)하고, 이온(3)이 형성되어 있다. 플라즈마(1)는, 공지의 어느 방법으로 형성된 것이라도 좋고, 고주파 플라즈마, ECR(Electron Cyclotron Resonance) 플라즈마, 용량결합 플라즈마, 유도결합 플라즈마, 헬리콘파 플라즈마, 또는 UHF(Ultra High Frequency) 또는 VHF(Very High Frequency) 플라즈마 등이라도 좋다.
이온(3)은, 가스의 원자 또는 분자가 전리하여 이온화하는 것이다. 이온(3)을 형성하는 가스는, 예를 들면, 가공막(73)의 위에 성막되는 층의 재료 가스라도 좋고, 가공막(73)을 에칭하는 것을 목적으로 하는 에칭 가스라도 좋고, 마스크(75)를 제거하는 것을 목적하는 애싱 가스라도 좋고, 피가공물(7)의 표면을 청정화하는 것을 목적으로 하는 클리닝 가스라도 좋다.
광(5)은, 플라즈마(1)에 의해 생성되는 광이고, 예를 들면, 자외선 및 진공자외선이다. 이들의 광(5)은, 에너지가 높기 때문에, 비교적 밴드 갭이 넓은 SiN 또는 SiO2 등의 절연층에서는 흡수되지 않고, 가공막(73)의 하층의 기판(71), 또는 기판(71)과 가공막(73)과의 계면에 도달하여, 가공막(73) 또는 기판(71)에 데미지를 주어 버린다. 광(5)에 의해 데미지를 받은 가공막(73) 또는 기판(71)에서는, 결함 등이 형성되어 버리기 때문에, 가공막(73) 또는 기판(71)에 의해 형성된 반도체 소자의 특성이 저하되어 버린다.
또한, 광(5)은, 상술한 자외선 및 진공자외선으로 한정되지 않고, 가시광, 또는 적외선 등이라도 좋다. 본 개시에 관한 기술에서는, 광(5이)란, 입자성과 파동성을 겸비한 전자파를 나타내고, 가시광, 적외선, 전파, 및 방사선 등도 포함하는 것으로 한다.
기판(71)은, 반도체 소자의 형성에 사용되는 기판이라면, 공지의 것을 사용하는 것이 가능하다. 판(71)은, 예를 들면, 금속 기판, 반도체 기판, 유리 기판, 또는 수지 기판 등이라도 좋다. 기판(71)이 금속 기판, 또는 반도체 기판인 경우, 광(5)은, 기판(71)의 결정 구조 중에 결함을 형성함으로써, 기판(71)에 형성된 반도체 소자의 특성을 저하시킨다. 또한, 기판(71)이 유리 기판, 또는 수지 기판인 경우, 광(5)은, 기판(71)의 재질의 화학 결합에 데미지를 줌으로써, 기판(71)의 강도 등을 열화시킨다.
가공막(73)은, 가공 대상에 상당하고, 플라즈마(1)에 의해 생성된 이온(3)에 의해, 예를 들면, 성막, 에칭, 애싱, 또는 클리닝 등이 행하여지는 막이다. 가공막(73)은, 예를 들면, SiN, 또는 SiO2 등의 절연층이라도 좋고, 실리콘(Si), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 티탄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu), 또는 알루미늄(Al) 등을 포함하는 금속층 또는 화합물 반도체층이라도 좋고, 이미드 수지, 아크릴 수지, 또는 노볼락 수지 등의 수지층이라도 좋다. 즉, 가공막(73)은, 반도체 소자에 사용되는 막이라면, 어떠한 막이라도 좋다.
마스크(75)는, 예를 들면, 레지스트층, 절연층, 또는 금속층 등의 패터닝된 층이다. 마스크(75)는, 예를 들면, 성막 프로세스, 또는 에칭 프로세스에서, 가공막(73)의 패터닝을 위해 사용된다. 단, 마스크(75)는, 플라즈마 프로세스의 종류에 따라서는 사용되지 않아도 좋다.
본 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법에서는, 상술한 바와 같은 플라즈마(1)를 이용한 가공 공정에서, 이온(3) 및 광(5)에 의해 생기는 피가공물(7)(특히, 가공막(73))의 데미지 분포를 현실적인 계산 시간에서, 보다 정확하게 산출하는 것이 가능하다.
(1.2. 데미지 예측 방법의 흐름)
다음에, 도 2를 참조하여, 본 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법의 흐름에 관해 설명한다. 도 2는, 본 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법의 흐름을 설명하는 플로우 차트도이다.
또한, 이하에서는, 계산 수법으로서, 계산 소편(素片)으로서 2차원 복셀(voxel)을 이용하는 복셀 모델을 예시하지만, 본 개시에 관한 기술은, 이러한 예시로 한정되지 않는다. 본 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법에서는, 계산 수법으로서, 예를 들면, level-set법, 또는 string법 등의 공지의 다른 계산 수법을 이용하는 것도 가능하다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 우선, 플라즈마(1)를 이용한 가공 프로세스의 초기 조건이 설정된다(S101). 가공 프로세스의 초기 조건에는, 구체적으로는, 가공 프로세스에 관한 조건, 및 피가공물에 관한 조건 등이 포함된다. 예를 들면, 가공 프로세스에 관한 조건으로서, 가공 프로세스의 종류, 플라즈마(1)의 생성 조건, 플라즈마(1)를 형성하는 가스종(種)에 관한 조건, 및 플라즈마(1)에서 생성된 이온의 투사에 관한 조건 등이 포함되어도 좋다. 또한, 피가공물(7)에 관한 조건으로서, 예를 들면, 피가공물(7)의 표면 형상에 관한 조건(또는, 마스크(75)의 패턴에 관한 조건), 및 피가공물(7)의 재질에 관한 조건 등이 포함되어 있어도 좋다.
또한, 초기 조건에는, 데미지 예측 방법의 예측 정밀도에 관한 조건이 포함되어 있어도 좋다. 예측 정밀도에 관한 조건으로서, 예를 들면, 계산 소편의 크기, 계산시의 근사 수준, 샘플링의 간격, 및 데미지 예측을 실행하는 시간 간격 등이 포함되어 있어도 좋다.
다음에, 플라즈마(1)에 의해 생성되는 이온(3) 및 광(5)의 입사 플럭스가 계산된다(S103). 구체적으로는, 플라즈마(1)의 생성 조건, 및 플라즈마(1)를 형성하는 가스종에 관한 조건 등에 의거하여, 플라즈마(1)에 의해 생성되는 이온(3) 및 광(5)의 입사 플럭스가 계산되다. 또한, 이온(3) 또는 광(5)의 플럭스란, 이온(3) 또는 광(5)의 흐름을 벡터장(場)으로 표현한 것을 나타낸다.
예를 들면, 플라즈마(1)에 의해 생성되는 이온(3) 및 광(5)의 입사 플럭스는, 초기 조건에 의거한 시뮬레이션에 의해 계산되어도 좋고, 가공 프로세스가 행하여지는 챔버 내에서 측정된 실측치를 이용하여 계산되어도 좋다.
여기서, 도 3을 참조하여, 플라즈마(1)에 의해 생성되는 광(5)의 입사 플럭스에 관해 설명한다. 도 3은, 플라즈마(1)에 의해 생성되는 광(5)의 입사를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
가공 프로세스가 행하여지는 챔버 내에서, 플라즈마(1)가 생성되는 영역은, 피가공물(7)의 표면(즉, 마스크(75)의 표면)부터, 대강 수센티미터 정도의 거리만큼 떨어져 있다. 한편으로, 피가공물(7)의 표면의 패턴의 크기는, 대강 수마이크로미터 정도이다. 따라서 플라즈마(1)로부터 피가공물(7)에의 거리는, 피가공물(7)의 크기에 대해 충분히 크기 때문에, 플라즈마(1)에 생성된 광(5)은, 충분히 떨어진 장소로부터 피가공물(7)에 전반된 평면파(平面波)로 간주할 수 있다.
또한, 도 3에 도시하는 바와 같이, 예를 들면, 플라즈마(1)가 고주파 플라즈마인 경우, 플라즈마(1)는, 고주파의 전압 인가에 의해 생성되기 때문에, 피가공물(7)에는, 플라즈마(1)로부터의 광(5)이 시간 스텝(dt)마다 위상이 다른 평면파로서, 계속해서 투사된다. 따라서 피가공물(7)에 투사되는 광(5)의 각각은, 서로 위상이 다르기 때문에, 피가공물(7)에 투사되는 광(5)의 각각의 사이에서의 간섭의 영향은 작다고 간주할 수 있다. 즉, 플라즈마(1)로부터 피가공물(7)에 투사되는 광(5)은, 평면파라고 근사하는 것이 가능하고, 또한 간섭에 의한 영향을 무시하고 계산에 이용하는 것이 가능하다.
또한, 플라즈마(1)가 마이크로파 등의 교류 신호를 이용한 플라즈마인 경우도 마찬가지로, 피가공물(7)에는, 플라즈마(1)로부터의 광(5)으로서, 시간 스텝마다 위상이 다른 평면파가 투사된다. 따라서 이와 같은 경우에도, 플라즈마(1)로부터의 광(5)은, 피가공물(7)의 패턴 내부에서의 간섭의 영향을 무시하는 것이 가능하다.
계속해서, 피가공물(7)의 표면의 마스크(75)의 패턴(즉, 개구)을 통과한 후의 광(5)의 플럭스를 계산한다(S105). 구체적으로는, 광(5)의 파장과, 개구의 크기에 의거한 회절 근사에 의해, 피가공물(7)의 표면에 형성된 마스크(75)의 개구를 통과한 후의 광(5)의 플럭스를 계산한다.
예를 들면, 마스크(75)의 개구를 통과한 후의 광(5)의 플럭스는, 프레넬 회절(Fresnel diffraction)에 의한 근사를 이용하여 계산되어도 좋다. 프레넬 회절이란, 광원으로부터의 거리에 대해 충분히 작은 개구를 통과한 평면파의 광이 일으키는 회절이다.
본 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법에서는, 상술한 바와 같이, 플라즈마(1)로부터 생긴 광(5)을 평면파로 간주하는 것이 가능하고, 또한 피가공물(7)의 표면에 형성된 마스크(75)의 개구의 크기는, 플라즈마(1)로부터 피가공물(7)에의 거리보다도 충분히 작다. 따라서 피가공물(7)에 투사된 광(5)은, 프레넬 회절을 일으킨다고 간주할 수 있다.
여기서, 도 4를 참조하여, 프레넬 회절에 의해, 마스크(75)의 개구를 통과한 후의 광(5)의 플럭스(또는, 강도 분포)를 계산하는 수법에 관해 구체적으로 설명한다. 도 4는, 마스크(75)의 개구를 통과한 후의 광(5)의 플럭스의 계산 방법을 설명하는 설명도이다. 도 4에서는, 도면을 정대(正對)하여, 상방부터 하방으로의 방향을 Z축의 정방향으로 하고, 좌방부터 우방(右方)으로의 방향을 X축의 정방향으로 하고, 지면의 뒤(奧)로부터 자기 앞(手前) 방향을 Y축의 정방향으로서 나타냈다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 우선, 마스크(75)의 개구를 통과하기 직전의 Z좌표를 Z=0으로 하고, 마스크(75)의 개구를 통과하기 전의 광(5)의 플럭스(즉, 플라즈마에서 생성된 광의 강도 분포)를 U(x1, y1, 0)로 나타낸다. 이때, 광(5)의 파장을 λ로 하고, 광(5)의 파수(波數)를 k로 하면, 마스크(75)의 개구를 통과한 직후의 광(5)의 플럭스(U(x2, y2, z))는, 평면파의 겹침(superposition)에 의해, 이하의 수식 1로서 표시할 수 있다. 또한, Σ는, 도 4의 Z=0에서의 개구 영역이다.
[수 1]
Figure pct00001
마스크(75)의 개구의 형상이, 가공막(73)측의 개구의 크기의 쪽이 작아지는 형상(이른바, 역(逆)테이퍼 형상)이 아닌 경우, cosγ는, 1이라고 근사할 수 있다. 또한, 1/r는, 마스크(75)의 개구를 통과한 직후의 Z좌표(R)에서의 플럭스를 계산한 경우, 1/R로서 근사할 수 있다. 이상의 근사에 의해, 수식 1은, 이하의 수식 2와 같이 표시할 수 있다.
[수 2]
Figure pct00002
또한, 광(5)은 마스크(75)의 개구에 프레넬 회절을 일으킨다고 근사함에 의해, 거리(r)의 R2항 이후가 무시된다. 따라서 거리(r)는, 이하의 수식 3과 같이 표시할 수 있다.
[수 3]
Figure pct00003
따라서, 수식 2에 수식 3을 대입함으로써, 수식 2는, 이하의 수식 4와 같이 표시할 수 있다.
[수 4]
Figure pct00004
여기서, 수식 4의 우변의 적분항을 각각 이하의 수식 5 및 수식 6으로 치환하면, 수식 4는, 이하의 수식 7과 같이 표시할 수 있다. 따라서, 수식 7의 우변이 Z=R에서의 광(5)의 플럭스의 진폭(振幅)이 된다.
[수 5]
Figure pct00005
따라서 Z=R에서의 광(5)의 강도 분포는, U(x1, y1, 0)를 U0로 나타내는 경우, U(x2, y2, R)와, U(x2, y2, R)의 공역복소수와의 곱에 의해, 이하의 수식 8과 같이 표시할 수 있다. 즉, F2가 좌표(x2, y2, R)에서의 광(5)의 강도 분포이다.
[수 6]
Figure pct00006
또한, 마스크(75)의 개구를 통과한 후의 이온(3)의 플럭스(G2(x2, y2, R))는, 예를 들면, 플라즈마(1)로부터 발하여진 이온(3)의 에너지, 및 입사각도와, 이온(3)의 플럭스(G2(x2, y2, R))가 대응시켜진 데이터베이스를 검색함으로써 계산되어도 좋다. 또한, 이온(3)의 플럭스(G2(x2, y2, R))는, 예를 들면, 시스 시뮬레이션(sheath simulation)에 의해 계산되어도 좋고, 가공 프로세스가 행하여지는 챔버 내에서 측정된 실측치를 이용하여도 좋다. 이온(3)은, 광(5)과는 달리, 파동성의 영향이 무시할 수 있는 정도로 작기 때문에, 마스크(75)의 개구를 통과하기 전후에서의 플럭스의 변화는, 무시하는 것이 가능하다.
다음에, 가공막(73)의 가공 표면에 도달하는 이온(3) 및 광(5)의 플럭스가 계산된다(S107). 구체적으로는, 가공 표면에 도달하는 이온(3) 및 광(5)의 플럭스는, 가공 표면에의 입사각마다, 이온(3) 및 광(5)의 플럭스를 광선추적하고, 가공막(73)의 패턴 내부에서의 이온(3) 및 광(5)의 반사를 고려함으로써 계산된다. 예를 들면, 가공 표면에 도달하는 이온(3) 및 광(5)의 플럭스는, 마스크(75)의 개구를 통과한 후의 이온(3) 및 광(5)의 플럭스에 대해, 그 이온(3) 및 광(5)의 반사 횟수 및 반사 확률을 연산함으로써 계산되어도 좋다.
여기서, 도 5 및 도 6을 참조하여, 가공막(73)의 가공 표면에 도달하는 이온(3) 및 광(5)의 플럭스의 계산 수법을 구체적으로 설명한다. 도 5는, 가공막(73)의 가공 표면에 도달하는 광(5)의 플럭스의 계산 수법을 설명하는 설명도이고, 도 6은, 가공막(73)의 가공 표면에 도달하는 이온(3)의 플럭스의 계산 수법을 설명하는 설명도이다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 가공막(73)의 표면에 도달하는 광(5)의 플럭스는, 계산 대상인 복셀을 기점으로 하여, 마스크(75) 및 가공막(73)의 개구 방향으로, 각도 스텝(dΩ)마다 광선추적을 행함으로써 도출할 수 있다. 또한, 각도 스텝(dΩ)은, 예를 들면, 초기 조건에서 설정된다.
구체적으로는, 입사각도의 각도 스텝(dΩ)마다, 가공 표면에 입사한 광(5)의 광선추적을 행하고, 광(5)이 가공막(73)의 측벽 등에 닿은 경우, 광(5)의 파장(λ), 및 가공막(73)의 막종(mi)에 응한 반사 확률(rph)(단, 0<rph<1)로 광(5)이 반사하였다고 한다. 이것을 광(5)의 Z좌표가 Z=R에 도달할 때까지 반복한다. 예를 들면, 광(5)의 Z좌표가 Z=R에 도달할 때까지, n회 반사되었다고 판단된 경우, 가공막(73)의 표면에 도달하는 광(5)의 플럭스(F2')는, 마스크(75)의 개구를 통과한 광(5)의 플럭스(F2)를 이용하여, 이하의 수식 9로 표시할 수 있다. 즉 계산 대상인 복셀에는, 플럭스(F2')로 표시되는 광(5)이 도달하였다고 간주할 수 있다.
[수 7]
Figure pct00007
또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 가공막(73)의 표면에 도달하는 이온(3)의 플럭스는, 계산 대상인 복셀을 기점으로 하여, 마스크(75) 및 가공막(73)의 개구 방향으로, 각도 스텝(dΩ)마다 광선추적을 행함으로써 도출할 수 있다.
구체적으로는, 입사각도의 각도 스텝(dΩ)마다, 가공 표면에 입사한 이온(3)의 광선추적을 행하고, 이온(3)이 가공막(73)의 측벽 등에 닿은 경우, 이온(3)의 에너지(E), 및 가공막(73)의 막종(mi)에 응한 반사 확률(rion)(단, 0<rion<1)으로 이온(3)이 반사하였다고 한다. 이것을 이온(3)의 Z좌표가 Z=R에 도달할 때까지 반복한다. 예를 들면, 이온(3)의 Z좌표가 Z=R에 도달할 때까지, n회 반사되었다고 판단된 경우, 가공막(73)의 표면에 도달하는 이온(3)의 플럭스(G2')는, 마스크(75)의 개구를 통과한 이온(3)의 플럭스(G2)를 이용하여, 이하의 수식 10으로 표시할 수 있다. 즉, 계산 대상인 복셀에는, 플럭스(G2')로 표시되는 이온(3)이 도달하였다고 간주할 수 있다.
[수 8]
Figure pct00008
또한, 이온(3)의 광선추적에 이용하는 각도 스텝(dΩ)은, 예를 들면, 초기 조건에서 설정된다. 이온(3)의 광선추적에 이용하는 각도 스텝(dΩ)은, 광(5)의 광선추적에 이용하는 각도 스텝(dΩ)과 같아도 좋고, 달라도 좋다. 단, 이온(3) 및 광(5)의 광선추적에 이용하는 각도 스텝(dΩ)이 같은 경우, 이온(3) 및 광(5)의 광선추적을 동시에 행할 수 있기 때문에, 계산량을 삭감할 수 있다.
여기서, 마스크(75)의 개구를 통과한 이온(3)의 플럭스(G2)는, 상술한 바와 같이, 플라즈마(1)로부터 발하여진 이온(3)의 에너지, 및 입사각도와, 이온(3)의 플럭스가 대응시켜진 데이터베이스를 검색 계산되어도 좋다. 또한, 이온(3)의 플럭스(G2)는, 시스 시뮬레이션에 의해 계산되어도 좋고, 가공 프로세스가 행하여지는 챔버 내에서 측정된 실측치가 사용되어도 좋다.
계속해서, 가공막(73)의 가공 표면에서의 반응의 진행 벡터가 계산된다(S109). 구체적으로는, 가공막(73)의 가공 표면에서, 이온(3) 및 광(5)에 의한 가공막(73)에의 데미지의 벡터, 및 이온(3) 등에 의한 가공막(73)의 형상 진전의 벡터가 계산된다.
가공막(73)의 가공 표면에서의 반응의 진행 벡터로서는, 예를 들면, 가공막(73)의 가공 표면에 입사하는 이온(3)의 플럭스의 벡터를 모두 더한 법선 벡터를 이용할 수 있다.
도 7을 참조하여, 상술한 점에 관해 설명한다. 도 7은, 가공막(73)의 가공 표면에 도달하는 이온(3) 및 광(5)의 플럭스를 도시하는 설명도이다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 이온(3)은, 가공막(73)의 가공 표면에 대해, 방향성을 갖고서 입사한다. 따라서 어느 복셀에 입사하는 이온(3)에 의한 반응의 진행 방향(31)은, 그 복셀에 도달한 이온(3)의 플럭스의 벡터를 모두 더한 법선 벡터가 된다.
한편, 광(5)은, 가공막(73)의 가공 표면에 대해, 등방적으로 입사한다. 따라서 어느 복셀에 입사하는 광(5)의 전반광(傳搬侊)(51)의 파면(波面)은, 그 복셀을 중심으로 하여 동심원형상으로 넓어지고, 방향성을 갖지 않는다. 그래서, 광(5)에 의한 데미지를 예측할 때에 이용하는 벡터(51A)는, 이온(3)의 플럭스의 법선 벡터를 대표로서 이용하는 것으로 한다. 이와 같은 경우, 광(5)에 의한 데미지와, 이온(3)에 의한 데미지를 동시에 계산할 수 있기 때문에, 계산량을 삭감할 수 있다.
다음에, 이온(3) 및 광(5)에 의한 가공막(73)에서의 표면 반응이 계산된다(S111). 예를 들면, 표면 반응이란, 가공 표면에 입사한 이온(3)에 의한 성막, 에칭, 애싱, 또는 클리닝 등을 나타낸다. 표면 반응이 성막인 경우, 가공막(73)은, 표면 반응에 의해 성장하기 때문에, 2차원 복셀 모델에서는, 새로운 복셀이 생성되게 된다. 또한, 표면 반응이 에칭, 또는 애싱인 경우, 가공막(73)은, 표면 반응에 의해 제거되기 때문에, 2차원 복셀 모델에서는, 가공막(73)의 가공 표면의 복셀이 소멸하게 된다.
이와 같은 가공막(73)에서의 표면 반응은, 예를 들면, 플라즈마 프로세스마다 공지의 시뮬레이션 수법을 이용함으로써 계산되어도 좋다. 또한, 가공막(73)에서의 표면 반응의 진행 벡터는, 예를 들면, 전단의 S109에서 계산한 표면 반응의 진행 벡터로 하여도 좋다.
계속해서, 이온(3) 및 광(5)에 의한 가공막(73)에의 데미지가 계산된다(S113). 구체적으로는, 이온(3) 및 광(5)에 의한 가공막(73)에의 데미지는, 가공막(73)의 가공 표면에서의 이온(3) 및 광(5)의 침입 길이에 따라, 다른 모델로 계산된다. 또한, 이온(3) 및 광(5)에 의한 가공막(73)에의 데미지의 방향은, S109에서 계산한 표면 반응의 진행 벡터의 방향으로 한다.
이온(3) 및 광(5)의 가공막(73)에의 침입 길이는, 이온원(源)인 가스의 종류, 및 가공막(73)의 재질에 따라 다르지만, 광(5)의 쪽이 이온(3)보다도 깊게 가공막(73)에 침입한다. 또한, 광(5)은, 단체(單體)로 가공막(73)에 데미지를 줄 뿐만 아니라 이온(3)과 가공막(73)과의 반응 확률을 증가시킴으로써, 이온(3)이 가공막(73)에 주는 데미지를 증가시킨다. 그때문에, 이온(3) 및 광(5)에 의한 가공막(73)에의 데미지는, 이온(3) 및 광(5) 사이에서의 상호작용을 고려하기 때문에, 이온(3) 및 광(5)의 양방이 침입하는 침입 길이와, 광(5)만이 침입하는 침입 길이에서 다른 모델을 이용하여 계산된다.
여기서, 도 8을 참조하여, 이온(3) 및 광(5)에 의한 가공막(73)에의 데미지를 계산하는 수법에 관해 보다 구체적으로 설명한다. 도 8은, 이온(3) 및 광(5)에 의한 가공막(73)에의 데미지에 관해 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 이온(3) 및 광(5)에 의한 가공막(73)에의 데미지는, 이온(3) 및 광(5)이 입사하는 복셀을 가공 표면부터의 거리에 응하여 복수의 박편(薄片)(도 8에서는, Slab1∼5)으로 분할하고, 분할된 Slab마다 데미지를 계산함으로써 산출된다.
구체적으로는, 이온(3) 및 광(5)의 양방이 침입하는 Slab(Slab1∼3)에서는, 이온(3) 및 광(5)의 사이에서의 상호작용을 고려한 모델(model 1)에 의해, 가공막(73)에의 데미지가 계산된다. 또한, 광(5)만이 침입한 Slab(Slab4∼5)에서는, 광(5)에 의한 데미지 생성을 반영한 모델(model 2)에 의해, 가공막(73)에의 데미지가 계산된다. 또한, 이온(3) 및 광(5)의 가공막(73)에의 침입 길이는, 이온원인 가스의 종류, 및 가공막(73)의 재질에 의거하여, 계산된다.
이하에서는, 이온(3) 및 광(5)의 양방이 침입하는 영역에서의 가공막(73)에의 데미지의 모델(model 1), 및 광(5)만이 침입하는 영역에서의 가공막(73)에의 데미지의 모델(model 2)에 관해, 에칭 프로세스를 예시하여 각각 설명한다.
우선, 이온(3) 및 광(5)의 양방이 침입하는 영역에서의 가공막(73)에의 데미지의 모델(model 1)에 관해 설명한다. 이온(3) 및 광(5)의 양방이 침입하는 영역에서는, 이온(3) 및 광(5)의 입사에 의한 데미지 비율(θ)의 생성에 더하여, 에칭에 의한 θ의 소멸이 생기고 있다. 따라서, j번째의 Slab에서의 θ의 생성 및 소멸은, 이하의 수식 11로 표시할 수 있다. 또한, 데미지 비율(θ)의 생성 및 소멸은, 가공막(73)의 형상 변화에 대해 평형(平衡)으로 되어 있다고 생각할 수 있기 때문에, 각 시간(t1, t2, t3)에서, 가공막(73)에는, 일정한 비율로 데미지 영역(77)이 형성되어 있다고 간주할 수 있다.
[수 9]
Figure pct00009
수식 11에서, 우변의 제1항 및 제2항은, 각각 이온(3) 및 광(5)에 의한 데미지의 생성을 나타내고 있고, 우변의 제3항은, 에칭에 의한 데미지의 소멸을 나타내고 있다. Yi(Vnet)는, 이온(3)의 가공막(73) 중의 에너지(Vnet)에 의존하는 이온(3)과, 가공막(73)과의 반응 확률을 나타내고, Yph(λ)는, 광(5)의 파장(λ)에 의존하는 광(5)과, 가공막(73)과의 반응 확률을 나타낸다. 또한, σ는, 가공막(73)의 면밀도(面密度)를 나타낸다.
또한, ΓDB는, 가공막(73)에서 에칭되는 양을 나타낸다. 또한, Γi은, 각 Slab에 입사하는 이온(3)의 플럭스를 나타내고, Γph는, 각 Slab에 입사하는 광(5)의 플럭스를 나타내다. 또한, ΓDB는, 전단의 S111에서 산출한 이온(3) 및 광(5)에 의한 가공막(73)에서의 표면 반응의 계산 결과를 이용할 수 있다.
또한, 광(5)의 플럭스는, 가공막(73)의 막 중을 전반함에 따라, 가공막(73)의 막종(mi) 및 광(5)의 파장(λ)에 의존한 소쇠(消衰) 계수(extinction coefficient)(α(λ, mi))와, 가공 표면에서의 깊이(d)에 응하여 감쇠한다. 따라서 각 Slab에 입사하는 광(5)의 플럭스(Γph)는, 가공 표면에 도달한 광(5)의 플럭스(F2')를 이용하여, 이하의 수식 12로 표시할 수 있다. 한편, 이온(3)의 플럭스는, 가공막(73)의 막 중을 전반함에 따라, 가공막(73)의 막종(mi), 및 이온(3)의 에너지(E)에 의존한 소쇠 계수(α'(E, mi))와, 가공 표면부터의 깊이(d)에 응하여 감쇠한다. 따라서 각 Slab에 입사하는 이온(3)의 플럭스(Γi)는, 가공 표면에 도달한 이온(3)의 플럭스(G2')를 이용하여, 이하의 수식 13으로 표시할 수 있다.
[수 10]
Figure pct00010
여기서, 가공막(73)의 형상 변화의 시간 스케일(dt)에 대해, θ의 생성 및 소멸의 시간 스케일이 충분히 작은 경우, 상술한 바와 같이 θ의 생성 및 소멸은, 평형으로 되어 있다고 생각할 수 있다. 따라서 dθ/dt=0으로 근사함으로써, j번째의 Slab에서의 데미지 비율(θ), 및 데미지(Da)는, 이하의 수식 14, 15로 표시할 수 있다. 또한, L(j)는, j번째의 Slab의 두께이고, A'는, 시뮬레이션의 파라미터이다.
[수 11]
Figure pct00011
다음에, 광(5)만이 침입하는 영역에서의 가공막(73)에의 데미지의 모델(model 2)에 관해 설명한다. 즉, 이온(3)이 침입하는 깊이보다도 깊은 영역에서는, 광(5)밖에 침입하지 않기 때문에, 광(5)에 의한 가공막(73)에의 데미지 생성만을 생각하면 좋다. 광(5)은, 있는 시간(tn)에서 데미지를 받지 않는 가공막(73)의 영역에 새롭게 데미지를 주어, 데미지 영역(77)을 형성한다고 생각할 수 있다. 또한, 광(5)에 의해 형성된 데미지 영역(77)은, 가공막(73)에 축적되고, 어느 수준에서 포화한다(θ=1이 된다)고 생각할 수 있다. 따라서 j번째의 Slab로의 θ의 생성 속도는, 이하의 수식 16으로 표시할 수 있다. 또한, 수식 16의 우변의 Σ의 항은, 시간(t)에 의존하지 않고, 정수(β)로 간주할 수 있기 때문에, θ는, 수식 17과 같이 표시하는 것도 가능하다.
[수 12]
Figure pct00012
따라서 있는 시간(tn)에, j번째의 Slab에서 생성되는 광(5)에 의한 데미지(Da)는, 수식 18과 같이 표시할 수 있다. 또한, dLUV은, j번째의 Slab의 두께이고, A는, 시뮬레이션의 파라미터이다.
[수 13]
Figure pct00013
이상의 계산을 시간 스텝마다 가공막(73)의 가공 표면의 각 복셀에 행함으로써, 이온(3) 및 광(5)의 가공막(73)에의 전반과, 이온(3) 및 광(5)에 의한 가공막(73)에의 데미지를 계산할 수 있다. 이에 의하면, 이온(3) 및 광(5)의 양방이 침입하는 영역과, 광(5)만이 침입하는 영역으로 모델을 나누어서 가공막(73)에의 데미지를 계산하기 때문에, 보다 정확하게 가공막(73)에서 데미지 분포를 계산할 수 있다.
다음에, 플라즈마 프로세스의 시작부터의 경과 시간을 시간 스텝만큼 진전시켜(S115), 경과 시간이 설정 시간에 도달하였는지의 여부를 판단한다(S117). 설정 시간은, 플라즈마 프로세스의 종료시간에 상당하고, 시간 스텝은, 가공막(73)의 데미지 분포를 계산하는 시간 간격에 상당한다. 이들의 설정 시간, 및 시간 스텝은, 예를 들면, 초기 조건의 설정시에 설정되어도 좋다.
경과 시간이 설정 시간에 도달하지 않은 경우(S117/No), 다음의 시간 스텝에서의 가공막(73)의 데미지 분포를 계산하기 위해, S103으로 되돌아와 계산이 속행된다. 한편, 경과 시간이 설정 시간에 도달하여 있는 경우(S117/Yes), 데미지 예측을 종료한다.
또한, 상기에서는, 플라즈마(1)에 생성된 이온(3) 및 광(5)이 가공막(73)에 주는 데미지를 예측하는 흐름에 관해 설명하였지만, 가공막(73)에 더하여, 가공막(73)의 하방의 다른 막, 및 기판(71) 등의 데미지에 대해서도 마찬가지로 예측 가능함은 말할 필요도 없다.
이상에서 설명한 흐름에 의하면, 본 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법에서는, 광(5)의 플럭스를 이용함에 의해, 광(5)을 파로서 취급하여, 마스크(75)의 개구에서의 회절을 고려할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법에서는, 이온(3) 및 광(5)의 양방이 침입하는 영역과, 광(5)만이 침입하는 영역에서 다른 모델을 이용하여, 가공막(73)에의 데미지를 계산하기 때문에, 이온(3) 및 광(5)의 상호작용을 고려하여 데미지를 예측하는 것이 가능하다. 따라서 본 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법에서는, 보다 정확하게 가공막(73)의 데미지 분포를 계산할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법에서는, 플럭스를 이용함으로써, 이온(3) 및 광(5)에 의한 가공막(73)에의 데미지를 공통의 구성으로 계산할 수 있기 때문에, 계산 속도를 향상시킬 수 있다. 이에 의하면, 본 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법에서는, 현실적인 시간 내에서, 가공막(73)의 데미지 분포를 계산하는 것이 가능하다.
(1.3. 구체례)
계속해서, 도 9∼도 15를 참조하여, 본 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법의 제1∼제3의 구체례에 관해 설명한다.
(제1의 구체례)
우선, 도 9∼도 11을 참조하여, 에칭에 의한 데미지를 예측하는 제1의 구체례에 관해 설명한다. 제1의 구체례는, 레지스트의 개구에 입사하는 이온 및 광의 플럭스를 플라즈마 시뮬레이션에 의해 계산하는 예이다.
도 9는, 제1의 구체례에서의 데미지 예측 방법의 흐름을 설명하는 플로우 차트도이다. 또한, 도 10은, 피가공물의 가공 표면에 도달하는 이온의 플럭스를 검색하기 위한 데이터베이스의 구성을 도시한 블록도이다. 또한, 도 11은, 가공 대상이 되는 피가공물과, 데미지 분포의 예측 결과를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 우선, 초기 조건을 설정한다(S201). 제1의 구체례로는, 이하의 조건을 초기 조건으로서 설정하였다.
예를 들면, 가공 대상이 되는 피가공물로서, 도 11에 도시하는 바와 같이, 두께 1㎛의 SiO2층(731)과, 두께 400㎚의 레지스트층(751)이 적층된 Si 기판(711)을 설정하였다. 또한, 레지스트층(751)은, 직경 200㎚의 홀이 패터닝 되어 있는 것으로 한다. 즉, 제1의 구체례는, 레지스트층(751)을 마스크로 하여 SiO2층(731)을 패터닝할 때의 Si 기판(711)에의 에칭 데미지를 계산하는 예이다.
또한, 프로세스 조건 및 장치 조건은, 이하와 같이 설정하였다. 에칭 장치는, 용량 결합 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma : CCP)형으로 하고, 인가하는 전압의 주파수는, 이온 인입용의 전극에서는, 0.8㎒로 하고, 플라즈마 생성용의 전극에서는, 27㎒로 하였다. 또한, 플라즈마의 발생 기구는, ICP(Inductively Coupled Plasma)형, 또는 ECR(Electron Cyclotron Resonance)형 등의 다른 기구라도 좋다.
에칭 가스는, C4F8, O2, 및 Ar의 혼합 가스로 하고, 유량의 비율은, C4F8 : O2 : Ar=11 : 8 : 400(sccm)으로 하였다. 또한, sccm는, 0℃, 1기압에서의 기체의 1분간당의 유량(㎤/min)을 나타내고, SI 단위계로 표시한 경우, 유량은, C4F8 : O2 : Ar=18.59×10-4 : 13.52×10- 4 : 676×10-4(Pa·㎥/sec)이다. 피가공물을 가공하는 챔버의 내부의 압력은, 30mTorr(4Pa)로 하고, 에칭 시간은, 30초로 하였다. 또한, 플라즈마에 의해 생성된 이온의 에너지는, 0V∼1450V로 설정하였다.
또한, SiO2층(731)의 형상 변화는, 예를 들면, 1변의 길이가 5㎚의 정방형을 1복셀로 하는 2차원 복셀 모델로 모델화하였다. 단, SiO2층(731)의 형상 변화는, 다른 모델로 모델화하여도 좋고, level-set법, 또는 string법 등을 이용하여 모델화되어도 좋다.
다음에, 플라즈마 시뮬레이션에 의해, 플라즈마에서 생성되는 이온 및 광(구체적으로는, 자외선)의 입사 플럭스를 계산한다(S203). 예를 들면, Kuboi etal., Japanese Journal of Appled Physics, 49, 08JD01(2010), 또는 특개2013-115354 등에 개시된 계산 방법을 이용함으로써, 피가공물을 가공하는 챔버의 벽면의 상태도 고려하여, 피가공물에 입사하는 이온 및 광의 플럭스를 계산할 수 있다. 또한, 광의 플럭스의 파장 영역은, 에천트인 CF2 가스의 발광 영역인 250㎚∼270㎚로 하였다.
계속해서, 레지스트층(751)의 개구를 통과한 후의 광의 플럭스를 계산한다(S205). 예를 들면, 레지스트층(751)의 개구의 크기를 직경 200㎚의 원형으로 하여, 상술한 프레넬 회절에 의한 근사를 이용함으로써, 레지스트층(751)의 개구를 통과한 후의 광의 플럭스(F2)를 계산할 수 있다.
또한, 레지스트층(751)의 개구를 통과한 광의 플럭스(F2)를 이용하여, 광선추적을 행함으로써, SiO2층(731)의 가공 표면에 도달하는 광의 플럭스를 계산한다(S2071). 예를 들면, 광선추적을 행하는 각도 스텝(dΩ)을 1.5도(度)로 하고, SiO2층(731)에서의 반사를 경면 반사로 하고, 반사 확률을 단순화를 위해 0.1로 하여 상술한 계산을 행함으로써, SiO2층(731)의 가공 표면에 도달하는 광의 플럭스(F2')를 계산할 수 있다.
계속해서, 실측 데이터베이스를 검색함으로써, SiO2층(731)의 가공 표면에 도달하는 이온의 플럭스를 계산한다(S2072).
구체적으로는, 우선, S2071과 마찬가지로, SiO2층(731)의 가공 표면부터 광선추적을 행함으로써, 레지스트층(751)의 개구를 통과한 후의 이온의 입사각도를 계산한다. 다음에, 계산한 입사각도와, 이온의 에너지를 인수(引數)로 하여, 실측 데이터베이스를 검색함으로써, 레지스트층(751)의 개구를 통과한 후의 이온의 플럭스(G2)를 도출한다. 계속해서, 도출한 이온의 플럭스(G2)에 대해, 광선추적에서 도출한 반사 횟수, 및 반사 확률을 연산함으로써, SiO2층(731)의 가공 표면에 도달하는 이온의 플럭스(G2')를 계산할 수 있다. 또한, 광선추적을 행하는 각도 스텝(dΩ)은, 예를 들면, 1.5도로 하여도 좋고, SiO2층(731)에서의 반사는, 반사 확률이 0.1의 경면 반사로 하여도 좋다.
여기서, 도 10을 참조하여, 실측 데이터베이스의 구성에 관해 설명한다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 실측 데이터베이스(900)는, 이온의 입사각도(Ω), 이온의 에너지(E), 및 이온의 플럭스(G2)를 각각 대응시키고 기억한다. 구체적으로는, 실측 데이터베이스(900)에는, 각종 플라즈마를 실측함으로써 얻어진 이온의 입사각도(Ω), 이온의 에너지(E), 및 이온의 플럭스(G2)가 각각 기억되어 있다. 따라서 이온의 입사각도(Ω), 및 이온의 에너지(E)를 인수로 하여 검색함으로써, 그 인수에 대응하는 이온의 플럭스(G2)의 실측 데이터를 특정할 수 있다.
다음에, SiO2층(731)의 가공 표면에서의 표면 반응의 진행 벡터로서, 가공 표면에 도달하는 이온의 플럭스의 법선 벡터를 계산한다(S209). 구체적으로는, S2072에서 계산한 가공 표면에 도달하는 이온의 플럭스(G2')의 입사 벡터를 모두 더함으로써, 이온의 플럭스(G2')의 법선 벡터를 계산하고, 그 법선 벡터를 가공 표면에서의 표면 반응의 진행 벡터로서 설정한다.
계속해서, 에칭에 의한 SiO2층(731)의 형상 변화를 계산한다(S211). 예를 들면, S209에서 계산한 표면 반응의 진행 벡터에 의거하여, 공지의 시뮬레이션을 행함으로써, 2차원 복셀 모델에서의 가공 표면의 복셀의 소멸 확률을 예측하고, SiO2층(731)의 형상 변화를 계산할 수 있다.
다음에, 이온 및 광에 의한 Si 기판(711)의 데미지 분포를 계산한다(S213). 구체적으로는, 이온 및 광이 침입하는 영역과, 광만이 침입하는 영역에서 다른 모델을 이용하여, 이온 및 광이 Si 기판(711)에 주는 데미지를 계산한다. 또한, Si 기판(711)에의 데미지의 방향은, S209에서 계산한 표면 반응의 진행 벡터의 방향과 같게 할 수 있다. 예를 들면, 상술한 바와 같이, 가공 표면을 복수의 박편으로 분할하는 Slab 모델을 이용하여 계산함으로써, 이온 및 광에 의한 Si 기판(711)의 데미지 분포를 계산할 수 있다.
계속해서, 에칭 시작부터의 경과 시간을 시간 스텝만큼 진전시킨(S215) 후, 경과 시간이 설정 시간에 도달하였는지의 여부를 판단한다(S217). 경과 시간이 설정 시간에 도달하지 않은 경우(S217/No), 다음의 시간 스텝에서의 Si 기판(711)의 데미지 분포를 계산하기 위해, S203로 되돌아와 계산을 속행한다. 한편, 경과 시간이 설정 시간에 도달하여 있는 경우(S217/Yes), 계산을 종료한다.
이상의 제1의 구체례에 의한 계산의 결과를 도 11에 아울러서 도시한다. 도 11에 도시하는 데미지 분포 예측(771)에 의하면, Si 기판(711)이 노출한 표면에 가까운 영역쪽이 보다 큰 데미지를 받는 것이 예측된다. 또한, 계산의 결과, Si 기판(711)에의 이온의 침입 길이는 약 10㎚이고, 그 이후의 깊이의 Si 기판(711)에서는, 광에 의한 데미지가 지배적이 되는 것이 예측된다.
또한, 가스종(種), 및 피가공물의 재질에 의해서는, 광보다도 이온쪽이 피가공물에의 침입 길이가 길어지는 경우가 있다. 예를 들면, 수소 원자를 포함하는 가스를 이용한 실리콘에의 고에너지 에칭에서는, 자외선보다도 수소 이온쪽이 피가공물에의 침입 길이가 길어지는 경우가 있을 수 있다. 이와 같은 경우라도, 자외선 및 수소 이온이 침입하는 영역과, 수소 이온만이 침입하는 영역을 나누어서 모델화함으로써, 피가공물의 데미지 분포를 보다 정확하게 예측하는 것이 가능하다.
(제2의 구체례)
다음에, 도 12∼도 14를 참조하여, 에칭에 의한 데미지를 예측하는 제2의 구체례에 관해 설명한다. 제2의 구체례는, 가공 표면에 도달하는 이온의 플럭스를 시스 시뮬레이션에 의해 계산하는 예이다.
도 12는, 제2의 구체례에서의 데미지 예측 방법의 흐름을 설명하는 플로우 차트도이다. 또한, 도 13은, 시스 시뮬레이션에 의한 계산 결과의 한 예를 도시하는 그래프도이다. 또한, 도 14는, 가공 대상이 되는 피가공물과, 데미지 분포의 예측 결과를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 12에 도시하는 바와 같이, 우선, 초기 조건을 설정한다(S301). 제2의 구체례에서는, 이하의 조건을 초기 조건으로서 설정하였다.
예를 들면, 가공 대상이 되는 피가공물로서, 도 14에 도시하는 바와 같이, Si 기판(712)과, Si 기판(712)의 위에 SiO2로 마련된 게이트 절연막(722)과, 게이트 절연막(722)의 위에 poly-Si로 마련된 게이트 전극(762)과, Si 기판(712) 및 게이트 전극(762)의 위에 SiO2로 한 면에 마련된 제1 절연층(732)과, 제1 절연층(732)의 위에 SiN으로 한 면에 마련된 제2 절연층(752)을 구비한 MOS(Metal-Oxide-Semiconductor) 트랜지스터의 중간체를 설정하였다.
또한, 게이트 절연막(722) 및 제1 절연층(732)의 막두께는 2㎚로 하고, 게이트 전극(762)의 막두께는 150㎚로 하고, 제2 절연층(752)의 막두께 70㎚로 하였다. 즉, 제2의 구체례는, MOS 트랜지스터에서, 사이드 월(752A)을 형성할 때의 전면(全面) 에칭(이른바, 에치백)에 의한 Si 기판(712)에의 데미지를 계산하는 예이다.
또한, 프로세스 조건 및 장치 조건은, 이하와 같이 설정하였다. 에칭 장치는, 용량 결합 플라즈마(CCP)형으로 하고, 인가한 전압의 주파수는, 이온 인입용의 전극에서는, 2㎒로 하고, 플라즈마 생성용의 전극에서는, 60㎒로 하였다. 또한, 소스 전력 및 바이어스 전력은, 500W 및 100W로 하였다. 또한, 플라즈마의 발생 기구는, ICP형, 또는 ECR형 등의 다른 기구라도 좋다.
에칭 가스는, C4F8, O2, 및 Ar의 혼합 가스로 하고, 유량의 비율은, CH2F2 : O2 : Ar=60 : 30 : 300(sccm)으로 하였다. 또한, sccm는, 0℃, 1기압에서의 기체의 1분간당의 유량(㎤/min)을 나타내고, SI 단위계로 표시한 경우, 유량은, CH2F2 : O2 : Ar=101.4×10- 4 : 50.7×10- 4 : 507×10-4(Pa·㎥/sec)이다. 피가공물을 가공하는 챔버의 내부의 압력은, 20mTorr(2.7Pa)로 하고, 에칭 시간은, 50초라로 하였다. 또한, 플라즈마에 의해 생성되는 이온의 에너지는, 350V로 설정하였다.
또한, 제2 절연층(752)의 형상 변화는, 예를 들면, 1변의 길이가 2㎚의 정방형을 1복셀로 하는 2차원 복셀 모델로 모델화하였다. 단, 제2 절연층(752)의 형상 변화는, 다른 모델로 모델화하여도 좋고, level-set법, 또는 string법 등을 이용하여 모델화하여도 좋다.
다음에, 플라즈마 시뮬레이션에 의해, 플라즈마에서 생성되는 이온 및 광(구체적으로는, 자외선)의 입사 플럭스를 계산한다(S303). 예를 들면, Kuboi etal., Japanese Journal of Appled Physics, 49, 08JD01(2010), 또는 일본 특개2013-115354에 개시된 계산 방법을 이용함으로써, 피가공물을 가공하는 챔버의 벽면의 상태도 고려하여, 피가공물에 입사하는 이온 및 광의 플럭스를 계산할 수 있다. 또한, 광의 플럭스의 파장 영역은, 에천트인 CF2 가스의 발광 영역인 250㎚∼270㎚로 하였다.
계속해서, 플라즈마 시뮬레이션에서 계산한 광의 입사 플럭스를 이용하여, 제2 절연층(752)의 가공 표면에 도달하는 광의 플럭스를 계산한다(S3071). 예를 들면, 광선추적을 행하는 각도 스텝(dΩ)을 1.5도로 하고, 제2 절연층(752)의 측면에서의 반사를 경면 반사로 하고, 반사 확률을 단순화를 위해 0.1로 하여 상술한 계산을 행함으로써, 제2 절연층(752)의 가공 표면에 도달하는 광의 플럭스(F2')를 계산할 수 있다.
다음에, 시스 시뮬레이션에 의해, 제2 절연층(752)의 가공 표면에 도달하는 이온의 플럭스를 계산한다(S3072). 예를 들면, Kushner, Journal of Appled Physics, 58, 4024(2014) 등에 개시된 시스 시뮬레이션을 이용함으로써, 시스 내에서의 이온과, 가스 분자 등의 다른 입자와의 충돌 효과를 고려하여, 이온의 입사각도, 및 이온의 에너지의 분포를 도출할 수 있다. 따라서 시스 시뮬레이션에서 도출한 정보를 이용함으로써, 제2 절연층(752)의 가공 표면에 입사하는 이온의 플럭스(G2')를 계산할 수 있다.
여기서, 도 13을 참조하여, 시스 시뮬레이션을 이용한 이온의 플럭스(G2')의 계산에 관해 구체적으로 설명한다.
도 13에 도시하는 바와 같이, 시스 시뮬레이션을 이용함으로써, 이온의 입사각도(Ω), 이온의 에너지(E), 및 이온의 플럭스(G)를 좌표축으로 하는 3차원 그래프를 도출할 수 있다. 즉, 시스 시뮬레이션에서 계산된 3차원 그래프를 이용함으로써, 이온의 입사각도(Ω), 이온의 에너지(E), 및 이온의 플럭스(G)의 대응 관계를 예측할 수 있다.
구체적으로는, 우선, 제2 절연층(752)의 가공 표면부터 광선추적을 행함으로써, 피가공물에 대한 이온의 입사각도를 계산한다. 다음에, 계산한 입사각도, 및 이온의 에너지에 대응하는 이온의 플럭스(G2)를 시스 시뮬레이션에서 계산된 3차원 그래프로부터 도출한다. 계속해서, 산출한 이온의 플럭스(G2)에 대해, 광선추적에서 도출한 반사 횟수, 및 반사 확률을 이용하여 연산함으로써, 제2 절연층(752)의 가공 표면에 도달하는 이온의 플럭스(G2')를 계산할 수 있다. 또한, 광선추적을 행하는 각도 스텝(dΩ)은, 예를 들면, 1.5도로 하여도 좋고, 제2 절연층(752)에서의 반사는, 예를 들면, 반사 확률이 0.1의 경면 반사로 하여도 좋다.
다음에, 제2 절연층(752)의 가공 표면에서의 표면 반응의 진행 벡터로서, 가공 표면에 도달하는 이온의 플럭스의 법선 벡터를 계산한다(S309). 구체적으로는, S3072에서 계산한 가공 표면에 도달하는 이온의 플럭스(G2')의 입사 벡터를 모두 더함으로써, 이온의 플럭스(G2')의 법선 벡터를 계산하고, 그 법선 벡터를 가공 표면에서의 표면 반응의 진행 벡터로서 설정한다.
계속해서, 에칭에 의한 제2 절연층(752)의 형상 변화를 계산한다(S311). 예를 들면, S309에서 계산한 표면 반응의 진행 벡터에 의거하여, 공지의 시뮬레이션을 행함으로써, 2차원 복셀 모델에서의 가공 표면의 복셀의 소멸 확률을 예측하고, 제2 절연층(752)의 형상 변화를 계산할 수 있다.
다음에, 이온 및 광에 의한 Si 기판(712)의 데미지 분포를 계산한다(S313). 구체적으로는, 이온 및 광이 침입하는 영역과, 광만이 침입하는 영역에서 다른 모델을 이용하여, Si 기판(712)에 주어지는 데미지를 계산한다. 또한, Si 기판(712)에의 데미지의 방향은, S209에서 계산한 표면 반응의 진행 벡터의 방향과 같게 할 수 있다. 예를 들면, 상술한 바와 같이 가공 표면을 복수의 박편으로 분할하는 Slab 모델을 이용하여 계산을 행함으로써, 이온 및 광에 의한 Si 기판(712)의 데미지 분포를 계산할 수 있다.
계속해서, 에칭 시작부터의 경과 시간을 시간 스텝만큼 진전시킨(S315) 후, 경과 시간이 설정 시간에 도달하였는지의 여부를 판단한다(S317). 경과 시간이 설정 시간에 도달하지 않은 경우(S317/No), 다음의 시간 스텝에서의 Si 기판(712)의 데미지 분포를 계산하기 위해, S303로 되돌아와 계산을 속행한다. 한편, 경과 시간이 설정 시간에 도달하여 있는 경우(S317/Yes), 계산을 종료한다.
이상의 제2의 구체례에 의한 계산의 결과를 도 14에 아울러서 도시한다. 도 14에 도시하는 데미지 분포 예측(772)에 의하면, Si 기판(712)에서는, 사이드 월(752A)에 덮이지 않고, 이온 및 광의 양방이 직접 도달하는 영역에서는, 데미지가 강하게 분포하는 것이 예측된다. 또한, Si 기판(712)의 사이드 월(752A)에 덮인 영역에서는, 이온이 직접 도달하지 않기 때문에, 광에 의한 데미지가 약하게 분포하는 것이 예측된다.
(제3의 구체례)
계속해서, 도 15를 참조하여, 에칭에 의한 데미지를 예측하는 제3의 구체례에 관해 설명한다. 제3의 구체례는, 플라즈마에서 생성되는 이온 및 광의 입사 플럭스를 실측치로부터 도출하는 예이다. 도 15는, 제3의 구체례에서의 데미지 예측 방법의 흐름을 설명하는 플로우 차트도이다.
도 15에 도시하는 바와 같이, 우선, 초기 조건을 설정한다(S401). 또한, 제3의 구체례는, 제1의 구체례에 대해, 플라즈마에서 생성되는 이온 및 광의 입사 플럭스의 도출 방법만이 다르다. 따라서 제3의 구체례의 S401, S405∼S417은, S201, S205∼S217과 실질적으로 갖기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다. 또한, S4072에 관해서는, 실측 데이터베이스가 아니라, S3072와 마찬가지로 시뮬레이션을 이용하여 이온의 플럭스를 계산하여도 좋음은 말할 필요도 없다.
다음에, 피가공물을 가공하는 챔버 내부의 플라즈마를 모니터링함으로써, 플라즈마에서 생성되는 이온 및 광(구체적으로는, 자외선)의 입사 플럭스를 도출한다(S403).
예를 들면, OES(Optical Emission Spectroscope)에 의한 챔버 내부의 모니터링에 얻어진 정보를 이용하여, 특개2013-115355에 개시된 계산을 행함으로써, 피가공물에 입사하는 광의 플럭스를 계산할 수 있다. 또한, QMS(Quadropole Mass Spectroscope), 및 IRLAS(Infrared Laser Absorption Spectroscope)에 의한 챔버 내부의 모니터링에서 얻어진 정보를 이용함으로써, 피가공물에 입사하는 이온 및 래디칼의 플럭스를 계산할 수 있다.
<2. 제2의 실시 형태>
(2.1. 개략)
다음에, 도 16을 참조하여, 본 개시의 제2의 실시 형태에 관한 프로그램의 개략에 관해 설명한다. 도 16은, 본 개시의 제2의 실시 형태에 관한 프로그램을 실행하는 정보 처리 장치를 설명하는 설명도이다.
본 실시 형태에 관한 프로그램은, 상술한 제1의 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법을 실행하는 프로그램이다. 본 실시 형태에 관한 프로그램은, 예를 들면, 공지의 프로그래밍 언어로 프로그래밍할 수 있는데, 예를 들면, C, C++, Fortran, 또는 JAVA(등록상표) 등의 프로그래밍 언어로 프로그래밍되어 있어도 좋다. 또한, 본 실시 형태는, 상술한 제1의 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법을 실행하는 프로그램이 기억된 기억 매체도 포함하는 것으로 한다.
도 16에서 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 프로그램은, 예를 들면, 컴퓨터 등의 정보 처리 장치(100A)로 실행되어도 좋다.
또한, 본 실시 형태에 관한 프로그램은, 네트워크(11)에 접속된 정보 처리 장치(100A)와, 정보 처리 서버(100B)와의 협동에 의해 실행되어도 좋다. 이와 같은 경우, 보다 연산 능력이 높은 정보 처리 서버(100B)에서, 계산량이 많은 처리를 실행시킬 수 있기 때문에, 본 실시 형태에 관한 프로그램의 실행 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 정보 처리 장치(100A)와 정보 처리 서버(100B)를 접속하는 네트워크(11)는, 인터넷 등의 공중 회선망이라도 좋고, LAN(Local Area Network) 등의 한정된 좁은 범위를 커버하는 네트워크라도 좋다.
(2.2. 데미지 예측 장치의 구성례)
계속해서, 도 17을 참조하여, 본 실시 형태에 관한 프로그램을 실행하는 정보 처리 장치의 구성례에 관해 설명한다. 도 17은, 본 실시 형태에 관한 프로그램을 실행하는 정보 처리 장치의 기능 구성을 도시한 블록도이다. 또한, 도 17의 정보 처리 장치(100)는, 도 16에서 도시한 정보 처리 장치(100A), 또는 정보 처리 장치(100A)와 정보 처리 서버(100B)로 이루어지는 정보 처리 시스템의 어느 하나를 나타낸다.
도 17에 도시하는 바와 같이, 정보 처리 장치(100)는, 입력부(101)와, 입사 플럭스 연산부(103)와, 가공면 플럭스 연산부(105)와, 형상 연산부(107)와, 데미지 연산부(109)와, 출력부(111)를 구비한다. 또한, 본 실시 형태에 관한 프로그램을 실행하는 정보 처리 장치(100)의 실행 플랫폼은, Windows(등록상표), Linux(등록상표), Unix(등록상표), Mac OS(등록상표), 또는 OS X(등록상표) 등, 어느 것이라도 좋다.
입력부(101)는, 데미지 예측 방법에서, 초기 조건의 입력을 접수하고, 입력된 초기 조건을 입사 플럭스 연산부(103)에 건네준다. 구체적으로는, 입력부(101)에는, 프로세스의 레시피 정보, 장치 정보, 계산에 이용하는 각종 파라미터, 및 피가공물의 형상, 막종(膜種), 및 막두께 등의 정보가 입력되어도 좋다. 입력부(101)는, 예를 들면, 표시 장치에 표시된 GUI(Graphical User Interface) 등이라도 좋다. 또한, GUI의 구성 언어는, OpenGL(등록상표), Motif, 또는 tcl/tk 등, 어느 것이라도 좋다.
입사(入射) 플럭스 연산부(103)는, 입력된 초기 조건에 의거하여, 플라즈마에서 생성되는 이온 및 광의 플럭스를 계산한다. 구체적으로는, 입사 플럭스 연산부(103)는, 플라즈마 중에서의 가스종(種)의 밀도를 계산하고, 플라즈마에서 생성되는 이온의 에너지 분포, 및 피가공물에의 입사각도 분포를 계산한다. 또한, 입사 플럭스 연산부(103)는, 이온의 에너지 분포, 및 피가공물에의 입사각도 분포로부터, 이온의 플럭스를 계산한다. 또한, 입사 플럭스 연산부(103)는, 가스종, 및 플라즈마의 생성 조건에 의거한 시뮬레이션에 의해, 플라즈마에서 생성된 광의 플럭스를 계산한다. 입사 플럭스 연산부(103)가 실행하는 구체적인 계산 방법에 관해서는, 제1의 실시 형태에서 상세히 기술하였기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
가공면 플럭스 연산부(105)는, 입력된 피가공물의 형상, 층구조, 및 막두께 등의 정보로부터, 웨이퍼의 개구율, 칩 레벨의 개구율, 및 피가공물의 패턴 형상의 개구에 의한 이온 및 광의 플럭스에의 영향을 계산한다. 또한, 가공면 플럭스 연산부(105)는, 광선추적을 이용함으로써, 플라즈마에서 생성된 이온 및 광의 플럭스로부터, 피가공물의 가공 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스를 계산한다. 가공면 플럭스 연산부(105)가 실행하는 구체적인 계산 방법에 관해서는, 제1의 실시 형태에서 상세히 기술하였기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
형상 연산부(107)는, 피가공물의 가공 표면에 도달하는 이온에 의한 표면 반응을 계산하고, 피가공물의 가공 표면의 형상 진전을 계산한다. 구체적으로는, 형상 연산부(107)는, 가공 표면에서의 반응의 진행 벡터로서, 가공 표면에 입사하는 이온의 플럭스의 벡터를 모두 더한 법선 벡터를 계산한다. 또한, 형상 연산부(107)는, 이온의 입사에 의한 가공 표면의 반응을 계산하고, 피가공물의 가공 표면의 형상 진전을 계산한다. 형상 연산부(107)가 실행하는 형상 진전의 구체적인 계산 방법에 관해서는, 공지의 방법을 이용할 수 있기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
데미지 연산부(109)는, 가공 표면에 입사하는 이온 및 광의 플럭스에 의거하여, 이온 및 광이 피가공물에 주는 데미지 분포를 계산한다. 구체적으로는, 데미지 연산부(109)는, 이온 및 광의 양방이 침입하는 영역과, 광만이 침입하는 영역에서 다른 모델을 이용하여, 이온 및 광이 피가공물에 주는 데미지를 계산한다. 또한, 데미지 연산부(109)는, 이온 및 광에 의한 피가공물에의 데미지의 방향에, 표면 반응의 진행 벡터의 방향을 이용함에 의해, 이온 및 광에 의한 데미지를 동시에 계산할 수 있다. 또한, 표면 반응의 진행 벡터는, 상술한 바와 같이, 형상 연산부(107)가 계산하여도 좋지만, 데미지 연산부(109)가 계산하여도 좋음은 말할 필요도 없다. 데미지 연산부(109)가 실행하는 구체적인 계산 방법에 관해서는, 제1의 실시 형태에서 상세히 기술하였기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
출력부(111)는, 계산된 피가공물의 데미지 분포를 출력한다. 또한, 출력부(111)는, 피가공물의 가공 후의 형상을 출력하여도 좋다. 출력부(111)는, 피가공물의 데미지 분포의 계산 결과를 데이터 파일로서 출력하여도 좋고, GUI 등의 화상 등으로 가시화하여 출력하여도 좋다. GUI의 구성 언어는, OpenGL, Motif, 또는 tcl/tk 등, 어느 것이나 사용하는 것이 가능하다. 또한, 출력부(111)는, 피가공물의 데미지 분포의 계산 결과의 출력을 계산 종료 후에 통합하여 출력하여도 좋고, 계산 중에 리얼타임으로 출력하여도 좋다.
정보 처리 장치(100)는, 본 실시 형태에 관한 프로그램을 실행함에 의해, 상술한 기능을 실현하는 것이 가능하다. 이에 의하면, 정보 처리 장치(100)는, 현실적인 계산 시간에서, 플라즈마 프로세스에서의 피가공물의 데미지 분포를 보다 정확하게 예측하는 것이 가능하다.
(2.3. 하드웨어 구성)
다음에, 도 18을 참조하여, 본 실시 형태에 관한 프로그램을 실행하는 정보 처리 장치의 하드웨어 구성에 관해 설명한다. 본 실시 형태에 관한 프로그램은, 도 18에서 도시하는 바와 같은 하드웨어와 협동함에 의해, 도 17에서 도시한 기능 구성을 실현하여, 제1의 실시 형태에서 설명한 데미지 예측 방법을 실행할 수 있다. 도 18은, 본 실시 형태에 관한 프로그램을 실행하는 정보 처리 장치의 하드웨어 구성례를 도시한 블록도이다.
도 18에 도시하는 바와 같이, 정보 처리 장치(100)는, CPU(Central Processing Unit)(151)와, ROM(Read Only Memory)(153)과, RAM(Random Access Memory)(155)과, 브리지(161)와, 내부 버스(157 및 159)와, 인터페이스(163)와, 입력 장치(165)와, 출력 장치(167)와, 스토리지 장치(169)와, 드라이브(171)와, 접속 포트(173)와, 통신 장치(175)를 구비한다.
CPU(151)는, 연산 처리 장치 및 제어 장치로서 기능하여, ROM(153) 등에 기억된 각종 프로그램(본 실시 형태에 관한 프로그램 등)에 따라, 정보 처리 장치(100)의 동작 전반을 제어한다. ROM(153)은, CPU(151)가 사용하는 프로그램, 연산 파라미터를 기억하고, RAM(155)은, CPU(151)의 실행에서 사용하는 프로그램이나, 그 실행에서 적절히 변화하는 파라미터 등을 일시 기억한다. 예를 들면, CPU(151)는, 입사 플럭스 연산부(103), 가공면 플럭스 연산부(105), 형상 연산부(107), 및 데미지 연산부(109) 등의 기능을 실행하여도 좋다.
이들 CPU(151), ROM(153), 및 RAM(155)은, 브리지(161), 내부 버스(157 및 159) 등에 의해 상호 접속되어 있다. 또한, CPU(151), ROM(153), 및 RAM(155)은, 인터페이스(163)를 통하여 입력 장치(165), 출력 장치(167), 스토리지 장치(169), 드라이브(171), 접속 포트(173), 및 통신 장치(175)와도 접속되어 있다.
입력 장치(165)는, 터치 패널, 키보드, 마우스, 버튼, 마이크로폰, 스위치, 및 레버 등의 각종 정보를 입력 가능한 입력 수단을 포함한다. 또한, 입력 장치(165)는, 입력된 정보에 의거하여 입력 신호를 생성하고, CPU(151)에 출력하기 위한 입력 제어 회로 등도 포함한다. 예를 들면, 입력 장치(165)는, 입력부(101)의 기능을 실행하여도 좋다.
출력 장치(167)는, 예를 들면, CRT(Cathode Ray Tube) 장치, 액정 표시 장치, 및 유기 일렉트로루미에선스 표시 장치 등의 표시 장치를 포함한다. 또한, 출력 장치(167)는, 스피커, 및 헤드폰 등의 음성 출력 장치를 포함한다. 예를 들면, 출력 장치(167)는, 출력부(111) 등의 기능을 실행하여도 좋다.
스토리지 장치(169)는, 정보 처리 장치(100)의 기억부의 한 예로서 구성되는 데이터 격납용의 장치이다. 스토리지 장치(169)는, 기억 매체, 기억 매체에 데이터를 기억하는 기억 장치, 기억 매체로부터 데이터를 판독하는 판독 장치, 및 기억된 데이터를 삭제하는 삭제 장치를 포함하여도 좋다.
드라이브(171)는, 기억 매체용 리드라이터이고, 정보 처리 장치(100)에 내장, 또는 외부 부착된다. 예를 들면, 드라이브(171)는, 장착되어 있는 자기 디스크, 광디스크, 광자기 디스크, 또는 반도체 메모리 등의 리무버블 기억 매체에 기억되어 있는 정보를 판독하고, RAM(153)에 출력한다. 또한, 드라이브(171)는, 리무버블 기억 매체에 정보를 기록하는 것도 가능하다.
접속 포트(173)는, 예를 들면, USB(Universal Serial Bus) 포트, 이더넷(Ethernet)(등록상표) 포트, IEEE802.11 규격 포트, 및 광 오디오 단자 등과 같은 외부 접속 기기를 접속하기 위한 접속 포트로 구성된 접속 인터페이스이다.
통신 장치(175)는, 예를 들면, 네트워크(11)에 접속하기 위한 통신 디바이스 등으로 구성된 통신 인터페이스이다. 또한, 통신 장치(175)는, 유선에 의한 케이블 통신을 행하는 케이블 통신 장치라도 좋고, 유선 또는 무선 LAN 대응 통신 장치라도 좋다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 프로그램은, 연산 처리 장치에 의해 실행됨으로써, 제1의 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법을 행하는 것이 가능하다.
<3. 제3의 실시 형태>
(3. 1. 개략)
계속해서, 도 19를 참조하여, 본 개시의 제3의 실시 형태에 관한 반도체 가공 시스템의 개략에 관해 설명한다. 도 19는, 본 개시의 제3의 실시 형태에 관한 반도체 가공 시스템의 개략을 설명하는 설명도이다.
도 19에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 반도체 가공 시스템은, 반도체 가공 장치(300)와, 제1의 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법을 실행하는 정보 처리 장치(200A)를 포함하다. 또한, 정보 처리 장치(200A)는, 네트워크(11)에 의해 접속된 정보 처리 서버(200B)와 협동하여, 제1의 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법을 실행하여도 좋다.
본 실시 형태에 관한 반도체 가공 시스템은, 상술한 제1의 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법을 이용하여, 플라즈마 프로세스에 의한 데미지가 최적화되도록, 프로세스 조건을 피드백 보정한 반도체 가공 시스템이다.
반도체 가공 장치(300)는, 플라즈마를 이용하여 반도체를 가공하는 장치이다. 예를 들면, 반도체 가공 장치(300)는, 에칭 장치, PVD 장치, CVD 장치, 플라즈마 애싱 장치, 또는 플라즈마 클리닝 장치의 어느 것이라도 좋다. 또한, 반도체 가공 장치(300)가 이용하는 플라즈마는, 예를 들면, 고주파 플라즈마, ECR 플라즈마, 용량 결합 플라즈마, 유도 결합 플라즈마, 헬리콘파(波) 플라즈마, 또는 UHF 또는 VHF 플라즈마 등이라도 좋고, 기타의 기구에 의해 생성되는 플라즈마라도 좋다.
정보 처리 장치(200A)는, 예를 들면, 컴퓨터 등이고, 제1의 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법을 실행한다. 또한, 정보 처리 장치(200A)는, 제1의 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법의 연산의 일부를 정보 처리 서버(200B)에서 실행시켜도 좋다. 정보 처리 장치(200A)는, 계산량이 많은 처리를 연산 능력이 높은 정보 처리 서버(200B)에서 실행시킴에 의해, 데미지 예측 방법의 계산 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 정보 처리 장치(200A)와 정보 처리 서버(200B)를 접속하는 네트워크(11)는, 제2의 실시 형태에서 설명하는 것과 마찬가지이기 때문에 여기서의 설명은 생략한다.
(3. 2. 반도체 가공 시스템의 구성례)
다음에, 도 20을 참조하여, 본 실시 형태에 관한 반도체 가공 시스템의 구성례에 관해 설명한다. 도 20은, 본 실시 형태에 관한 반도체 가공 시스템의 기능 구성을 도시한 블록도이다. 또한, 도 20의 정보 처리 장치(200)는, 도 19에서 도시한 정보 처리 장치(200A), 또는 정보 처리 장치(200A)와 정보 처리 서버(200B)로 이루어지는 시스템의 어느 하나를 나타낸다.
도 20에 도시하는 바와 같이, 반도체 가공 장치(300)는, 가공부(301)와, 센서부(303)와, 제어부(305)를 구비한다. 또한, 정보 처리 장치(200)는, 입사 플럭스 연산부(203)와, 가공면 플럭스 연산부(205)와, 형상 연산부(207)와, 데미지 연산부(209)와, 보정 판단부(211)와, 가공 정지부(213))를 구비한다.
(반도체 가공 장치(300))
가공부(301)는, 피가공물인 반도체 웨이퍼 등에의 가공이 행하여지는 챔버를 구비한다. 예를 들면, 가공부(301)는, 챔버의 내부에 도입한 가스를 전리시킴으로써 플라즈마를 생성하고, 피가공물에의 에칭, 성막, 애싱, 또는 클리닝 등을 행한다. 가공부(301)에서 행하여지는 프로세스는, 플라즈마를 이용한 프로세스라면, 특히 한정되지 않는다.
센서부(303)는, 가공부(301)의 내부에 관한 정보를 측정한다. 구체적으로는, 센서부(303)는, 가공부(301)에 구비된 센서류에 의해 가공부(301)의 내부의 플라즈마의 상태 등을 측정하고, 측정한 정보를 정보 처리 장치(200)에 건네준다.
가공부(301)에 구비된 센서류는, 예를 들면, 발광 분석기(Optical Emission Spectrometry : OES), 질량 분석계(Quadrupole Mass Spectrometry : QMS), 흡수 분광 분석기(Infrared Laser Absorption Spectroscopy : IRLAS), 또는 에너지 스펙트럼 애널라이저 등이라도 좋다. 이들의 센서류에 의해, 센서부(303)는, 가공부(301)의 내부의 플라즈마의 상태를 항상 모니터링 할 수 있다. 센서부(303)에 의한 측정은, 예를 들면, 0.1초의 샘플링 속도로 행하여져도 좋다.
제어부(305)는, 가공부(301)에서의 프로세스 조건을 제어한다. 구체적으로는, 제어부(305)는, 정보 처리 장치(200)의 보정 판단부(211)로부터 프로세스 조건의 보정을 수신한 경우, 수신한 보정에 의거하여, 가공부(301)에서의 프로세스 조건을 제어한다. 또한, 제어부(305)는, 정보 처리 장치(200)의 가공 정지부(213))로부터 정지 지시를 수신한 경우, 가공부(301)에서의 가공을 정지시킨다. 즉, 제어부(305)는, 가공부(301)에서의 가공 전반을 제어함과 함께, 정보 처리 장치(200)에서 실행된 데미지 예측 방법의 결과를 가공부(301)에 반영할 수 있다.
(정보 처리 장치(200))
입사 플럭스 연산부(203)는, 플라즈마에 의해 생성된 이온 및 광의 입사 플럭스를 계산한다. 구체적으로는, 입사 플럭스 연산부(203)는, 센서부(303)가 측정한 플라즈마의 상태에 관한 정보에 의거하여, 가공부(301)의 내부의 가스 밀도, 및 이온 에너지를 계산하고, 플라즈마에 의해 생성된 이온 및 광의 입사 플럭스를 계산한다. 또한, 계산 시간이 실제의 가공 시간보다도 충분히 짧은 경우, 입사 플럭스 연산부(203)는, 플라즈마 시뮬레이션에 의해, 플라즈마에 의해 생성되는 이온 및 광의 입사 플럭스를 계산하여도 좋다.
가공면 플럭스 연산부(205), 형상 연산부(207), 및 데미지 연산부(209)는, 제2의 실시 형태에서 설명한 가공면 플럭스 연산부(105), 형상 연산부(107), 및 데미지 연산부(109)와 실질적으로 갖기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
보정 판단부(211)는, 형상 연산부(207), 및 데미지 연산부(209)에 의해 계산된 피가공물의 형상, 및 데미지 분포가 소망하는 규정치를 초과한 경우, 프로세스 조건에 대한 보정을 판단한다. 구체적으로는, 보정 판단부(211)는, 가공부(301)의 내부의 상태에 의거하여 예측된 피가공물의 형상, 및 데미지 분포가 소망하는 규정치를 초과하는 경우, 소망하는 규정치를 충족시키는 프로세스 조건을 찾아내어, 현재 상태의 프로세스 조건에 대한 보정을 판단한다.
예를 들면, 에칭 프로세스에서, 에칭으로 형성되는 오목부의 치수 변동치가 ±10% 이상인 경우, 또는 피가공물에 대한 데미지가 소망하는 규정치(예를 들면, 결함수가 1011개/㎠)를 50% 이상 초과하는 경우, 보정 판단부(211)는, 원료 가스의 유량, 가스 압력, 인가 파워, 및 웨이퍼 온도의 순서로, 프로세스 조건을 ±50%씩 변동시켜서, 재차, 피가공물의 형상 및 데미지 분포를 입사 플럭스 연산부(203), 가공면 플럭스 연산부(205), 형상 연산부(207), 및 데미지 연산부(209)에 계산시킨다. 이것을 반복함에 의해, 보정 판단부(211)는, 계산에 의해 예측된 피가공물의 형상, 및 데미지 분포가 소망하는 규정치를 충족시키는 프로세스 조건을 찾아내어, 현재 상태의 프로세스 조건에의 보정을 판단한다.
한편, 보정 판단부(211)가 소망하는 규정치를 충족시키는 프로세스 조건을 찾아낼 수 없는 경우, 보정 판단부(211)는, 경계 상태 신호를 가공 정지부(213))에 송신하여, 가공부(301)에 의한 가공을 정지시켜도 좋다.
또한, 계산 시간이 실제의 가공 시간과 같은 정도인 경우, 정보 처리 장치(200)는, 예를 들면, 다양한 프로세스 조건에 대해 섭동(攝動) 계산(perturbation computation)을 행한 데이터베이스를 미리 준비하고 있어서도 좋다. 이와 같은 경우, 보정 판단부(211)는, 그 데이터베이스를 검색함으로써, 피가공물의 형상, 및 데미지 분포가 소망하는 규정치를 충족시키는 프로세스 조건을 찾아내어도 좋다.
보정 판단부(211)에 의해 판단된 보정은, 반도체 가공 장치(300)의 제어부(305)에 송신됨에 의해, 가공부(301)에서의 프로세스 조건에 반영된다.
가공 정지부(213))는, 소망하는 피가공물을 형성하는 것이 곤란하다라고 판단된 경우, 반도체 가공 장치(300)에 의한 가공을 정지시킨다. 구체적으로는, 소망하는 규정치를 충족시키는 형상, 및 데미지 분포의 피가공물을 형성하는 프로세스 조건을 찾아낼 수가 없다고 보정 판단부(211)가 판단한 경우, 가공 정지부(213))는, 반도체 가공 장치(300)에서의 가공을 정지시킨다. 가공 정지부(213))는, 예를 들면, FDC/EES(Fault Detection and Classification/Equipment Engineering System) 등이라도 좋다. 가공 정지부(213))에 의하면, 소망하는 피가공물을 형성하는 것이 곤란한 경우, 조기에 반도체 가공 장치(300)를 정지시킴에 의해, 에러에 대한 대처를 조기에 행할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 반도체 가공 시스템에 의하면, 플라즈마 프로세스에서의 피가공물의 데미지 분포를 예측하고, 예측 결과에 의거한 보정을 프로세스 조건에 피드백함으로써, 소망하는 특성을 갖는 반도체 소자를 효율 좋게 형성하는 것이 가능하다.
또한, 상기에서는, 본 실시 형태는, 반도체 가공 장치(300)와, 정보 처리 장치(200)로 이루어지는 시스템으로서 설명하였지만, 본 개시에 관한 기술은, 이러한 예시로 한정되지 않는다. 예를 들면, 본 실시 형태는, 반도체 가공 장치(300)와, 정보 처리 장치(200)가 일체화한 반도체 가공 장치라도 좋다.
<4. 정리>
이상에서 상세히 기술한 바와 같이, 본 개시의 제1의 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법에서는, 광을 파(波)로서 취급하여, 피가공물의 개구에서의 회절을 고려할 수 있기 때문에, 보다 정확하게 피가공물의 데미지 분포를 계산할 수 있다.
또한, 본 개시의 제1의 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법에서는, 이온 및 광의 양방이 침입하는 영역과, 광만이 침입하는 영역에서 다른 모델을 이용하여, 피가공물에의 데미지를 계산할 수 있다. 따라서 본 개시의 제1의 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법은, 이온 및 광의 상호작용을 고려할 수 있기 때문에, 보다 정확하게 피가공물의 데미지 분포를 계산할 수 있다.
또한, 본 개시의 제1의 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법에서는, 플럭스를 이용하여, 이온 및 광에 의한 피가공물에의 데미지를 공통의 구성으로 계산할 수 있기 때문에, 계산 속도를 향상시킬 수 있다. 따라서 본 개시의 제1의 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법은, 현실적인 시간 내에서, 피가공물의 데미지 분포를 계산하는 것이 가능하다.
또한, 본 개시의 제2의 실시 형태에 관한 프로그램은, 정보 처리 장치를 이용하여 제1의 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법을 연산 처리시킴에 의해, 피가공물의 데미지 분포를 효율적으로 예측하는 것이 가능하다.
또한, 본 개시의 제3의 실시 형태에 관한 반도체 가공 시스템은, 제1의 실시 형태에 관한 데미지 예측 방법의 결과를 피드백함에 의해, 소망하는 형상, 및 데미지 분포를 갖는 피가공물을 보다 용이하게 형성하는 것이 가능하다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 개시의 알맞은 실시 형태에 관해 상세히 설명하였지만, 본 개시의 기술적 범위는 이러한 예로 한정되지 않는다. 본 개시의 기술 분야에서의 통상의 지식을 갖는 자라면, 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서, 각종의 변경례 또는 수정례에 상도할 수 있음은 분명하고, 이들에 대해서도, 당연히 본 개시의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
또한, 본 명세서에 기재된 효과는, 어디까지나 설명적 또는 예시적인 것이고 한정적이 아니다. 즉, 본 개시에 관한 기술은, 상기한 효과와 함께, 또는 상기한 효과에 대신하여, 본 명세서의 기재로부터 당업자에게는 분명한 다른 효과를 이룰 수 있다.
또한, 이하와 같은 구성도 본 개시의 기술적 범위에 속한다.
(1)
연산 장치를 이용하여, 가공 대상을 포함하는 피가공물의 패턴에 의거하여, 플라즈마에 의해 생성되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 패턴 내로 전반되는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 것과,
상기 패턴 내로 전반되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 광선추적에 의해 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 것과,
상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 가공 대상의 데미지 분포를 산출하는 것을 포함하는, 데미지 예측 방법.
(2)
상기 패턴은, 상기 피가공물의 표면에 마련된 개구인, 상기 (1)에 기재된 데미지 예측 방법.
(3)
상기 피가공물은, 마스크가 형성된 상기 가공 대상이고,
상기 개구는, 상기 마스크에 마련되는, 상기 (2)에 기재된 데미지 예측 방법.
(4)
상기 패턴 내로 전반된 광의 플럭스는, 상기 광의 파장과, 상기 개구의 크기에 의거한 회절 근사에 의해 산출되는, 상기 (2) 또는 (3)에 기재된 데미지 예측 방법.
(5)
상기 광은, 평면파로서 근사되고,
상기 패턴 내로 전반되는 광의 플럭스는, 상기 광과 상기 개구와의 프레넬 회절에 의해 산출되는, 상기 (4)에 기재된 데미지 예측 방법.
(6)
상기 패턴 내로 전반된 이온의 플럭스는, 상기 이온의 에너지 및 입사각도를 인수로 하는 데이터베이스, 시스 시뮬레이션, 또는 실측된 데이터에 의거하여 산출되는, 상기 (1)∼(5)의 어느 한 항에 기재된 데미지 예측 방법.
(7)
상기 플라즈마에 의해 생성되는 이온 및 광의 플럭스는, 시뮬레이션, 또는 실측된 데이터에 의거하여 산출되는, 상기 (1)∼(6)의 어느 한 항에 기재된 데미지 예측 방법.
(8)
상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스는, 상기 가공 대상의 표면에의 입사각도마다, 상기 패턴 내로 전반되는 이온 및 광의 플럭스를 광선추적하고, 광선추적한 상기 이온 및 광의 플럭스를 반사 횟수 및 반사 확률에 의해 연산함으로써 산출되는, 상기 (1)∼(7)의 어느 한 항에 기재된 데미지 예측 방법.
(9)
상기 가공 대상의 표면에서의 가공 반응의 진행 방향은, 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온의 플럭스의 법선 벡터의 방향인, 상기 (1)∼(8)의 어느 한 항에 기재된 데미지 예측 방법.
(10)
상기 가공 대상의 데미지 분포는, 상기 이온의 입사에 의한 상기 가공 대상의 형상 변화를 고려하여 산출되는, 상기 (1)∼(9)의 어느 한 항에 기재된 데미지 예측 방법.
(11)
상기 가공 대상의 데미지 분포는, 상기 가공 대상의 표면부터의 침입 길이에 의거하여, 이온 및 광에 의한 데미지와, 광에 의한 데미지를 각각 연산함으로써 산출되는, 상기 (1)∼(10)의 어느 한 항에 기재된 데미지 예측 방법.
(12)
상기 가공 대상의 표면에 도달하는 광의 플럭스의 법선 벡터의 방향은, 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온의 플럭스의 법선 벡터의 방향과 같은, 상기 (1)∼(11)의 어느 한 항에 기재된 데미지 예측 방법.
(13)
연산 장치를 이용하여, 플라즈마에 의해 생성되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 것과,
상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 가공 대상의 표면부터의 침입 길이에 의거하여, 이온 및 광에 의한 데미지와, 광에 의한 데미지를 각각 연산하고, 상기 가공 대상의 데미지 분포를 산출하는 것을 포함하는, 데미지 예측 방법.
(14)
연산 장치를 이용하여, 플라즈마에 의해 생성되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 것과,
상기 가공 대상의 표면에 도달하는 광의 플럭스의 법선 벡터의 방향은, 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온의 플럭스의 법선 벡터의 방향과 같고, 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 가공 대상에의 데미지의 분포를 산출하는 것을 포함하는, 데미지 예측 방법.
(15)
컴퓨터를
가공 대상을 포함하는 피가공물의 패턴에 의거하여, 플라즈마에 의해 생성되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 패턴 내로 전반되는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 입사 플럭스 연산부와,
상기 패턴 내로 전반되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 광선추적에 의해 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 가공면 플럭스 연산부와,
상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 가공 대상에의 데미지의 분포를 산출하는 데미지 연산부로서 기능시키는, 프로그램.
(16)
가공 대상을 포함하는 피가공물의 패턴에 의거하여, 플라즈마에 의해 생성되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 패턴 내로 전반되는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 입사 플럭스 연산부와,
상기 패턴 내로 전반되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 광선추적에 의해 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 가공면 플럭스 연산부와,
상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 가공 대상에의 데미지의 분포를 산출하는 데미지 연산부를 구비하는, 반도체 가공 시스템.
(17)
가공 대상을 포함하는 피가공물을 가공하는 챔버의 내부의 상태를 계측한 센서부와,
상기 센서부에 계측된 정보를 이용하여 산출된 상기 가공 대상의 데미지 분포에 의거하여, 상기 피가공물의 가공 조건에 대한 보정을 판단한 보정 판단부와,
판단된 상기 보정에 의거하여, 상기 가공 조건을 제어한 제어부를 또한 구비하는, 상기 (16)에 기재된 반도체 가공 시스템.
(18)
상기 보정 판단부가 상기 보정을 판단할 수 없는 경우, 상기 피가공물의 가공을 정지시키는 가공 정지부를 또한 구비하는, 상기 (17)에 기재된 반도체 가공 시스템.
1 : 플라즈마
3 : 이온
5 : 광
7 : 피가공물
71 : 기판
73 : 가공막
75 : 마스크
100, 200 : 정보 처리 장치
101 : 입력부
103, 203 : 입사 플럭스 연산부
105, 205 : 가공면 플럭스 연산부
107, 207 : 형상 연산부
109, 209 : 데미지 연산부
111 : 출력부
211 : 보정 판단부
213 : 가공 정지부
300 : 반도체 가공 장치
301 : 가공부
303 : 센서부
305 : 제어부

Claims (18)

  1. 연산 장치를 이용하여, 가공 대상을 포함하는 피가공물의 패턴에 의거하여, 플라즈마에 의해 생성되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 패턴 내로 전반되는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 것과,
    상기 패턴 내로 전반되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 광선추적에 의해 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 것과,
    상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 가공 대상의 데미지 분포를 산출하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 데미지 예측 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패턴은, 상기 피가공물의 표면에 마련된 개구인 것을 특징으로 하는 데미지 예측 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 피가공물은, 마스크가 형성된 상기 가공 대상이고,
    상기 개구는, 상기 마스크에 마련되는 것을 특징으로 하는 데미지 예측 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 패턴 내로 전반된 광의 플럭스는, 상기 광의 파장과, 상기 개구의 크기에 의거한 회절 근사에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 데미지 예측 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광은, 평면파로서 근사되고,
    상기 패턴 내로 전반된 광의 플럭스는, 상기 광과 상기 개구와의 프레넬 회절에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 데미지 예측 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 패턴 내로 전반되는 이온의 플럭스는, 상기 이온의 에너지 및 입사각도를 인수로 하는 데이터베이스, 시스 시뮬레이션, 또는 실측된 데이터에 의거하여 산출되는 것을 특징으로 하는 데미지 예측 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마에 의해 생성되는 이온 및 광의 플럭스는, 시뮬레이션, 또는 실측된 데이터에 의거하여 산출되는 것을 특징으로 하는 데미지 예측 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스는, 상기 가공 대상의 표면에의 입사각도마다, 상기 패턴 내로 전반되는 이온 및 광의 플럭스를 광선추적하고, 광선추적한 상기 이온 및 광의 플럭스를 반사 횟수 및 반사 확률에 의해 연산함으로써 산출되는 것을 특징으로 하는 데미지 예측 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가공 대상의 표면에서의 가공 반응의 진행 방향은, 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온의 플럭스의 법선 벡터의 방향인 것을 특징으로 하는 데미지 예측 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 가공 대상의 데미지 분포는, 상기 이온의 입사에 의한 상기 가공 대상의 형상 변화를 고려하여 산출되는 것을 특징으로 하는 데미지 예측 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 가공 대상의 데미지 분포는, 상기 가공 대상의 표면부터의 침입 길이에 의거하여, 이온 및 광에 의한 데미지와, 광에 의한 데미지를 각각 연산함으로써 산출되는 것을 특징으로 하는 데미지 예측 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 가공 대상의 표면에 도달하는 광의 플럭스의 법선 벡터의 방향은, 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온의 플럭스의 법선 벡터의 방향과 같은 것을 특징으로 하는 데미지 예측 방법.
  13. 연산 장치를 이용하여, 플라즈마에 의해 생성되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 것과,
    상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 가공 대상의 표면부터의 침입 길이에 의거하여, 이온 및 광에 의한 데미지와, 광에 의한 데미지를 각각 연산하고, 상기 가공 대상의 데미지 분포를 산출하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 데미지 예측 방법.
  14. 연산 장치를 이용하여, 플라즈마에 의해 생성되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 것과,
    상기 가공 대상의 표면에 도달하는 광의 플럭스의 법선 벡터의 방향은, 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온의 플럭스의 법선 벡터의 방향과 같고, 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 가공 대상에의 데미지의 분포를 산출하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 데미지 예측 방법.
  15. 컴퓨터를
    가공 대상을 포함하는 피가공물의 패턴에 의거하여, 플라즈마에 의해 생성되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 패턴 내로 전반되는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 입사 플럭스 연산부와,
    상기 패턴 내로 전반되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 광선추적에 의해 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 가공면 플럭스 연산부와,
    상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 가공 대상에의 데미지의 분포를 산출하는 데미지 연산부로서 기능시키는 것을 특징으로 하는 프로그램.
  16. 가공 대상을 포함하는 피가공물의 패턴에 의거하여, 플라즈마에 의해 생성되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 패턴 내로 전반되는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 입사 플럭스 연산부와,
    상기 패턴 내로 전반되는 이온 및 광의 플럭스로부터, 광선추적에 의해 상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스를 산출하는 가공면 플럭스 연산부와,
    상기 가공 대상의 표면에 도달하는 이온 및 광의 플럭스로부터, 상기 가공 대상에의 데미지의 분포를 산출하는 데미지 연산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 가공 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    가공 대상을 포함하는 피가공물을 가공하는 챔버의 내부의 상태를 계측하는 센서부와,
    상기 센서부에서 계측된 정보를 이용하여 산출되는 상기 가공 대상의 데미지 분포에 의거하여, 상기 피가공물의 가공 조건에 대한 보정을 판단하는 보정 판단부와,
    판단된 상기 보정에 의거하여, 상기 가공 조건을 제어하는 제어부를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 가공 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 보정 판단부가 상기 보정을 판단할 수 없는 경우, 상기 피가공물의 가공을 정지시키는 가공 정지부를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 가공 시스템.
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