增强过程和轮廓模拟器的算法制造技术

一种增强过程和轮廓模拟器算法的方法，其可预测一个特定等离子过程将生成的表面轮廓。首先，高能粒子被跟踪，然后，这种高能粒子产生的离子通量被记录下来。根据同时求解的中性通量、表面化学覆盖和表面材料类型便可计算出局部刻蚀速率和局部堆积速率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件的等离子加工，更具体地说，本专利技术提供一种增强过程和轮廓模拟器算法用以预测一个特定等离子过程将产生的表面轮廓的方法。
技术介绍
运用诸如等离子刻蚀和活性离子刻蚀进行加工的各种方法的重要性正在不断地增加，特别是在半导体器件生产领域，人们对用于刻蚀过程的装置具有特殊的兴趣。图1举例说明一个可用来加工和生产半导体器件的常规电感耦合等离子刻蚀系统100。电感耦合等离子刻蚀系统100包括一个拥有等离子室104的等离子反应器102。变压器耦合电源(TCP)控制器106和偏压电源控制器108分别控制影响等离子室104内产生等离子的TCP电源110和偏压电源112。TCP电源控制器106可为TCP电源110设置调整点，后者配置用来当TCP匹配网络114调谐到位于等离子室104附近的TCP线圈116时提供射频(RF)信号。另外还特地配置了一个射频透明窗118，用来将TCP线圈116与等离子室104分隔开来，可同时又允许能量通过TCP线圈116到达等离子室104。偏压电源控制器108可为偏压电源112设置一个调整点，后者配置用来当偏压匹配网络120调谐到位于等离子反应器102内的电极122时提供射频(RF)信号。等离子反应器104可产生一个高于直流偏压的电极122，该电极适合于接收基底124，例如正在加工的半导体片。供气装置126，例如摆式控制阀，特地为等离子反应器102的内部供应生产过程所需的适当化学作用，排气装置128清除等离子室104中的粒子并使等离子室104保持一个特殊的压力。压力控制器130既控制供气装置126也控制排气装置128。温度控制器134利用诸如等离子室104四周加热盒的加热器136将等离子室104的温度控制到选定的温度调整点。在等离子室104中，在真空下将基底104暴露于离子化气体化合物(等离子体)可进行基底刻蚀。当气体输送到等离子室104时刻蚀过程开始，TCP线圈116输出和TCP匹配网络114调谐的射频电源使气体离子化。由电极122输出和由偏压匹配网络120调谐的射频电源在电极124上感应生成一个直流偏压用来控制基底124离子轰击的方向和能量。在刻蚀过程中，等离子体与基底124表面发生化学反应，清除未被光敏掩摸覆盖的物质。输入参数，例如等离子反应器的设定，在等离子加工中具有十分重要的意义。实际的TCP电源、偏压电源、气体压力、气体温度和等离子室104内的气流大小都会严重地影响过程的状态。输送到等离子室104的实际电源的明显差异可能会对其它过程变量参数，如中性和电离的粒子密度、温度和刻蚀速度的预期值产生意想不到的变化。确定一套适合建立一组已知器件特征的输入参数的传统做法是采用试错法。运用这种经验方法开发一个单一过程价格昂贵、花费时间，需要对多种图样的晶片进行处理以及随后使用扫描电镜对所得的轮廓进行研究。由于是采用不可预测的方式，一个输入参数的些许改变都会影响到轮廓，对布图的任何修改，例如不同应用采用的器件尺寸、晶片上图案的密度或总空间的变化常常都需要对过程进行重新开发，随之花费财力物力。器件制造技术的最新进展使得这种方法更是不堪重负，减少特征的尺寸对特征的尺寸和结构提出了更加严格的公差。这样，对一个特定过程进行优化所需要的试验次数就会增加。涉及直径增量变化的晶片直径生长加速和整个过程的重新设计均会使这种传统的经验方法重覆的次数更多，当前为特定应用定制器件的趋势的增长也使所需的开发和优化活动工作量增加。使用另一种可选的计算方法，可从完整地物理描述等离子加工，包括描述宏观输入参数与等离子体中不同种类的宏观通量、浓度和能量分布的耦合的等离子模型，以及从宏观通量原子测定晶片表面获得的刻蚀或堆积速率和计算晶片表面上轮廓演化的轮廓模拟器得到这些输入参数。更加理想地，这种对等离子刻蚀和堆积过程的物理描述能从一开始选择适合于在基底上生成理想轮廓的宏观输入参数，消除昂贵而又费时的试验次数。这一领域的大量研究工作业已阐明用于等离子加工过程的机制，从而专利技术了能构建物理描述的比例定律。不过，根据已知的比例定律，虽然可用强有力的计算方法进行必要的计算，但使用这种起始于源头的方法却受到缺乏数据的限制。例如，比例定律中某些系数的值依赖特定过程的细节目前还不得而知。在某些调查中，与一组特定输入参数定义的等离子过程保持一致的这种比例系数值的确定是通过比较应用该过程产生得到的轮廓与包括一个或多个这种系数为参数的模拟轮廓而得到的。这种事后诸葛亮的评价可以有助于理解一个特定系数在比例定律中的作用，但它绝对没有预测不同于实验过程中使用的、用来得到该系数值的一组输入参数定义的任何过程的轮廓演化的能力。因此，有需要创建一种方法，用来增强过程和轮廓模拟器算法而准确地预测特定等离子过程产生的表面轮廓。
技术实现思路
本专利技术是一种增强过程和轮廓模拟器算法预测特定等离子过程产生的表面轮廓的方法。该方法首先跟踪高能粒子并记录该高能粒子产生的离子通量。局部刻蚀速率和局部堆积速率可从同时求得解的中性通量、表面化学覆盖和材料类型计算出来。中性通量、表面化学覆盖和材料类型可用第一次计算的中性通量同时求解，部位平衡方程式可用中性通量首先自相容地求解，然后堆积膜的刻蚀速率可用解部位平衡方程式计算出来。表面材料类型可根据堆积膜的刻蚀速率相应地调整到堆积膜或下面材料的类型。使用该方法重复为中性通量、表面化学覆盖和表面材料类型求解直至它们互相自相容。中性通量可通过分析计算得到。通过计算每种中性的直接通量、再发射通量和透射矩阵可提高精度和改善计算效率。所有中性品种都必须重复前面的计算。运用笛卡尔坐标和粒子速度3个自由度到粒子速度3个空间自由度和3个自由度的方位角对称柱面坐标外推特征轮廓的描述也可增强等离子刻蚀或堆积过程的模拟。附图说明包含在本说明并组成本说明一部分的附图举例说明一个或多个本专利技术的实施例。与具体实施方式一起，这些附图用来说明本专利技术的原理和实现。图1是举例说明常规等离子刻蚀系统的方框图；图2是基于本专利技术一个实施例举例说明等离子刻蚀系统的方框图；图3是基于本专利技术一个实施例举例说明计算机应用的系统方框图；图4是举例说明计算材料类型、化学覆盖和注入到特征轮廓中表面部分的中性和离子通量的方法，以便根据本专利技术的一个实施例计算沿特征轮廓的刻蚀速率的流程图；图5是基于本专利技术一个实施例举例说明沿特征轮廓的每个部分包括表面化学覆盖、入射中性通量和表面材料类型在内的耦合量同时求解的方法的流程图；图6是基于本专利技术一个实施例举例说明计算注入到表面部分中性通量的方法的流程图；图7是根据朗缪尔模型描述等离子过程中表面动力学的正视截面图。具体实施例方式本专利技术的实施例是基于轮廓模拟器算法加以说明的。本领域的普通技术人员将发现，下面对本专利技术的详细描述仅仅只是一些举例说明，而绝无仅限于此之意，本次公开而颇受裨益的技术人员将会随时因本专利技术的其它实施例而证实这一点。实现本专利技术的引用将详细地记录在附图中，整个图中使用相同的引用标记，以下的详细描述涉及相同或类似的部件。为了简洁起见，在本次说明中没有将应用的所有常规特征加以显示和描述。因此，必须认识到在开发任何这样的实际应用时，还必须做出大量应用特异的决定，以便实现开发者的具体目标，例如要符合与应用和经营有关的制约，具体目标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子室，特征在于，其包括：一个室；一个第一电源；一个第二电源；一个供气排气装置；一个置于所述室顶部的电感器，该电感器与所述的第一电源耦联；一个位于所述室内部的电极，该电极与所述的第二电源 耦联；一个与所述第一电源耦联的第一电源控制器；一个与所述第二电源耦联的第二电源控制器；一个与所述供气排气装置耦联的压力控制器；和一个与所述第一电源控制器、所述第二电源控制器和所述压力控制器耦联的计算机；　 　其中，所述计算机预测性地计算出等离子过程顺序将在基底上生成的表面轮廓；所述计算机跟踪高能粒子；所述计算机记录所述高能离子的离子通量多重性；所述计算机同时为中性通量、表面化学覆盖和表面材料类型的多重性求解，和 所述计算机根据所述离子通量多重性、所述中性通量多重性、所述表面化学覆盖和所述表面材料类型计算出局部刻蚀速率和局部堆积速率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴维克奥波，维诃迪维迪，
申请(专利权)人：LAM研究有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]