專利名稱：離子輻射損傷預(yù)測方法和仿真器以及離子輻射設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及離子輻射損傷預(yù)測方法、離子輻射損傷仿真器、離子輻射設(shè)備和離子 輻射方法。
背景技術(shù)：
研究結(jié)果已經(jīng)表明在制造薄膜的處理(如刻蝕工藝、物理氣相淀積(PVD)工藝或 離子注入工藝)中生成的進入離子所導(dǎo)致的損傷很有可能對包含薄膜的器件的電特性具 有很大影響。因此，這些損傷是需要盡快解決的問題。入射到用作生成離子的工藝的目標 薄膜的經(jīng)處理的薄膜的進入離子所導(dǎo)致的典型損傷是晶體(crystalline)缺陷。因此，包 括圖形的目標薄膜是指離子所轟擊的薄膜。然而，僅通過利用當(dāng)前的測量設(shè)備，難以對施加給真實圖形(real pattern)(特別 是圖形的側(cè)壁)的損傷進行直接分析。因此，為了研究所述損傷與包含薄膜的器件的電特 性之間的關(guān)系的細節(jié)以及需要針對改善該電特性所采取的措施的細節(jié)，通過仿真來預(yù)測對 入射離子轟擊的薄膜所施加的此損傷是重要的。例如，在現(xiàn)有離子注入工藝的仿真或離子在物質(zhì)中的阻止本領(lǐng)和射程(SRIM)仿 真中，可以預(yù)測入射離子穿透到被假定為具有無定形結(jié)構(gòu)的目標薄膜中的深度。注意， 對于與現(xiàn)有離子注入工藝的仿真有關(guān)的更多信息，建議讀者參考文檔，諸如日本專利特 開No. Hei 7-115071，而對于與SRIM仿真有關(guān)的更多信息，建議讀者參考文檔，諸如“The stopping and Range of Ions inSolids, "J. F. Ziegler,J. P. Biersack and U.Littmark, Pergamon Press, New York,1985。然而，入射離子的穿透所導(dǎo)致的作為目標薄膜的缺陷的晶體缺陷不能通過考慮目 標薄膜的晶體結(jié)構(gòu)來定量地表示。晶體缺陷的典型示例是多晶硅和/或二氧化硅的晶格晶 體的雜亂。另外，使用現(xiàn)有分子動力學(xué)仿真器的損傷仿真處理是通過考慮在穿透目標薄膜的 入射離子與構(gòu)成目標薄膜的原子之間的相互作用來執(zhí)行的。結(jié)果，即使在入射離子的能量 所導(dǎo)致的晶格晶體雜亂的情況下，也可以在原子級別或分子級別預(yù)測進入離子的入射角以 及目標薄膜的類型。注意，對于與該仿真處理有關(guān)的更多信息，建議讀者參考文檔，諸如 H.Ohta and Hamaguchi，‘‘Classical interatomic potentials for Si-O-F and Si-O-Cl systems，，，Journal ofChemical Physics, Vol. 115, number 14，pp. 6679-6690，2001。然而，在計算機(如，并入在普通制造設(shè)備中的計算機)可執(zhí)行的計算的實際時間 段內(nèi)，可以僅在非常小的有限區(qū)域(其具有若干nmX若干nm的典型尺寸)中計算損傷的 分布。計算機可執(zhí)行的計算的實際時間段的典型示例是若干星期。然而，由于該非常小的 有限區(qū)域所強加的限制，因此根據(jù)分子動力學(xué)所執(zhí)行的實際計算至多可應(yīng)用于忽略了已創(chuàng) 建圖形的假定平坦的目標薄膜這一情況的情況。另外，在每一個均具有小質(zhì)量(例如，氫離 子)的進入離子的情況下，目標薄膜內(nèi)部的飛行距離增大。因此，執(zhí)行計算所花費的時間變 得甚至更長。
因此，必定需要提供如下這樣的新計算算法其中，在短的實際時間段(如，若干 小時或若干天)內(nèi)，將用以發(fā)現(xiàn)在真實圖形(具有l(wèi)OOnm的規(guī)模)中以及在這種規(guī)模的實 際工藝中離子輻射所導(dǎo)致的損傷分布而執(zhí)行的計算結(jié)果反饋到器件工藝開發(fā)。例如，通過 預(yù)測晶體缺陷的分布和/或驗證缺陷生成機構(gòu)來計算損傷的分布。另外，對于高性能圖像傳感器的開發(fā)，能夠校正工藝條件以便通過采用上述新計 算算法降低損傷數(shù)量的離子輻射設(shè)備成為必須。離子輻射設(shè)備的典型示例是干法刻蝕設(shè)備 和離子注入設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題為如下這樣的事實即使可以在原子級別或分子級別預(yù)測進 入離子所導(dǎo)致的晶體晶格雜亂、入射離子的入射角度以及目標薄膜的類型，如果必須在計 算機(如，并入到普通制造設(shè)備中的計算機)可執(zhí)行的計算的實際時間段內(nèi)執(zhí)行預(yù)測，那么 也可以僅計算在非常小的有限矩形區(qū)域(其具有若干nmx若干nm的典型尺寸)中損傷的 分布。本發(fā)明的發(fā)明者已經(jīng)發(fā)明了一種新的技術(shù)，用于將用以發(fā)現(xiàn)在具有l(wèi)OOnm規(guī)模的 真實圖形中以及在這種規(guī)模的實際工藝中離子輻射所導(dǎo)致的損傷的分布而執(zhí)行的計算結(jié) 果，在較短的實際時間段(如，若干小時或若干天)內(nèi)反饋至器件工藝的開發(fā)。根據(jù)本發(fā)明一實施例的離子輻射損傷預(yù)測方法包括參數(shù)計算步驟，其通過考慮由 轟擊制造目標的入射離子跟蹤的、作為到所述制造目標的路徑的傳輸路徑，以及通過采用 將入射離子的通量的分布、入射離子的入射能量的分布以及入射離子的入射角度的分布作 為輸入?yún)?shù)的蒙特卡羅方法，來計算所述入射離子的碰撞位置和所述入射離子的入射角 度；以及缺陷分布計算步驟，其用于通過參考在所述參數(shù)計算步驟得到的信息以及由根 據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)或分子動力學(xué)的第一原理的計算所預(yù)先創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫，來執(zhí)行針對數(shù)據(jù) 進行檢索的檢索操作，其中所述數(shù)據(jù)庫用作用于存儲對所述制造目標具有影響的晶體缺 陷量的分布的數(shù)據(jù)庫、用于存儲離子反射概率的分布的數(shù)據(jù)庫以及用于存儲離子穿透深度 的分布的數(shù)據(jù)庫。進而，所述缺陷分布計算步驟基于在所述檢索操作中得到的所述數(shù)據(jù)、轟 擊所述制造目標的所述入射離子的入射能量以及所述入射離子的入射角度，得到轟擊所述 制造目標的所述入射離子的穿透深度以及所述入射離子的穿透位置。另外，所述缺陷分布 計算步驟根據(jù)轟擊所述制造目標的所述入射離子的所述穿透深度以及所述入射離子的所 述穿透位置，計算所述制造目標中離子輻射所導(dǎo)致的缺陷的分布。根據(jù)本發(fā)明如上所述提供的離子輻射損傷預(yù)測方法，可以在實際計算時間段內(nèi)定 量地預(yù)測穿透到制造目標的側(cè)壁和/或制造目標的底部的入射離子的分布以及入射離子 所導(dǎo)致的物理損傷量(或晶體缺陷)的2維或3維分布。注意，僅通過進行實驗，難以在實 際測量時間段內(nèi)測量所述分布。由于通過根據(jù)分子動力學(xué)的計算而已預(yù)先創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫的 使用，因此可以在實際計算時間段內(nèi)定量地預(yù)測所述分布，由此需要更少的時間來用于計 算離子穿透深度的分布以及晶體缺陷量的分布。根據(jù)本發(fā)明另一實施例的離子輻射損傷仿真器包括處理部分，其被配置為執(zhí)行 計算以預(yù)測由于輻射到制造目標的入射離子而在所述制造目標中生成的缺陷；以及輸出部 分，其被配置為將所述處理部分所計算的、作為由于輻射到所述制造目標的入射離子而在所述制造目標中生成的所述缺陷的所述缺陷的分布進行輸出。所述處理部分通過進行參數(shù) 計算步驟來執(zhí)行所述計算，其中所述參數(shù)計算步驟通過考慮由轟擊制造目標的入射離子跟 蹤的、作為到所述制造目標的路徑的傳輸路徑，以及通過采用將入射離子的通量的分布、入 射離子的入射能量的分布以及入射離子的入射角度的分布作為輸入?yún)?shù)的蒙特卡洛方法， 來計算所述入射離子的碰撞位置和所述入射離子的入射角度。所述處理部分通過進一步進 行缺陷分布計算步驟來執(zhí)行所述計算，其中所述缺陷分布計算步驟包括如下步驟通過參 考在所述參數(shù)計算步驟得到的信息以及由根據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)或分子動力學(xué)的第一原理 的計算所預(yù)先創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫，來執(zhí)行針對數(shù)據(jù)進行檢索的檢索操作，其中所述數(shù)據(jù)庫用作 用于存儲對所述制造目標具有影響的晶體缺陷量的分布的數(shù)據(jù)庫、用于存儲離子反射概率 的分布的數(shù)據(jù)庫以及用于存儲離子穿透深度的分布的數(shù)據(jù)庫。所述缺陷分布計算步驟進一 步包括如下步驟基于在所述檢索操作中得到的所述數(shù)據(jù)、轟擊所述制造目標的所述入射 離子的入射能量以及所述入射離子的入射角度，得到轟擊所述制造目標的所述入射離子的 穿透深度以及所述入射離子的穿透位置。所述缺陷分布計算步驟包括如下步驟根據(jù)轟擊 所述制造目標的所述入射離子的所述穿透深度以及所述入射離子的所述穿透位置，計算所 述制造目標中離子輻射所導(dǎo)致的缺陷的分布。通過利用本實施例如上所述提供的離子輻射損傷仿真器，可以在實際計算時間段 內(nèi)定量地預(yù)測穿透到制造目標的側(cè)壁和/或制造目標的底部的入射離子的分布以及入射 離子所導(dǎo)致的物理損傷量(或晶體缺陷)的2維或3維分布。注意，僅通過進行實驗，難以 在實際測量時間段內(nèi)測量所述分布。由于通過根據(jù)分子動力學(xué)的計算而已預(yù)先創(chuàng)建的數(shù)據(jù) 庫的使用，因此可以在實際計算時間段內(nèi)定量地預(yù)測所述分布，由此需要更少的時間來用 于計算離子穿透深度的分布以及晶體缺陷量的分布。根據(jù)本發(fā)明進一實施例的離子輻射設(shè)備包括形狀仿真器，其被配置為預(yù)測刻 蝕工藝所導(dǎo)致的、作為用作所述刻蝕工藝的對象的制造目標的形狀的變化的變化。所述離 子輻射裝置進一步包括離子輻射損傷仿真器，其被配置為通過參考所述形狀仿真器所預(yù) 測的、作為所述制造目標的形狀數(shù)據(jù)的形狀數(shù)據(jù)，預(yù)測在所述制造目標中由刻蝕工藝生成 的離子輻射損傷。所述離子輻射設(shè)備進一步包括控制部分，其被配置為基于所述離子輻射 損傷仿真器所預(yù)測的仿真結(jié)果，執(zhí)行控制以產(chǎn)生允許使前述離子輻射損傷的數(shù)目最小化的 刻蝕條件。所述離子輻射裝置進一步包括刻蝕工藝部分，其被配置為根據(jù)從所述控制部分 接收到的命令，對所述制造目標執(zhí)行所述刻蝕工藝。所述離子輻射損傷仿真器包括處理部 分，其被配置為執(zhí)行計算以預(yù)測由于輻射到所述制造目標的入射離子而在所述制造目標 中生成的缺陷；以及輸出部分，其被配置為將所述處理部分所計算的、作為由于輻射到所 述制造目標的入射離子而在所述制造目標中生成的所述缺陷的所述缺陷的分布進行輸出。 所述處理部分通過進行參數(shù)計算步驟來執(zhí)行所述計算，其中參數(shù)計算步驟通過考慮由轟擊 制造目標的入射離子跟蹤的、作為到所述制造目標的路徑的傳輸路徑，以及通過采用將入 射離子的通量的分布、入射離子的入射能量的分布以及入射離子的入射角度的分布作為輸 入?yún)?shù)的蒙特卡洛方法，來計算所述入射離子的碰撞位置和所述入射離子的入射角度。所 述處理部分通過進一步進行缺陷分布計算步驟來執(zhí)行所述計算，所述缺陷分布計算步驟包 括如下步驟通過參考在所述參數(shù)計算步驟得到的信息以及由根據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)或分子 動力學(xué)的第一原理的計算所預(yù)先創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫，來執(zhí)行針對數(shù)據(jù)進行檢索的檢索操作，其中所述數(shù)據(jù)庫用作用于存儲對所述制造目標具有影響的晶體缺陷量的分布的數(shù)據(jù)庫、用 于存儲離子反射概率的分布的數(shù)據(jù)庫以及用于存儲離子穿透深度的分布的數(shù)據(jù)庫。所述缺 陷分布計算步驟進一步包括如下步驟基于在所述檢索操作中得到的所述數(shù)據(jù)、轟擊所述 制造目標的所述入射離子的入射能量以及所述入射離子的入射角度，得到轟擊所述制造目 標的所述入射離子的穿透深度以及所述入射離子的穿透位置。所述缺陷分布計算步驟進一 步包括如下步驟根據(jù)轟擊所述制造目標的所述入射離子的所述穿透深度以及所述入射離 子的所述穿透位置，計算所述制造目標中離子輻射所導(dǎo)致的缺陷的分布。通過利用本實施例如上所述提供的離子輻射設(shè)備，可以在實際計算時間段內(nèi)定量 地預(yù)測穿透到制造目標的側(cè)壁和/或制造目標的底部的入射離子的分布以及入射離子所 導(dǎo)致的物理損傷量(或晶體缺陷)的2維或3維分布。注意，僅通過進行實驗，難以在實際 測量時間段內(nèi)測量所述分布。由于通過根據(jù)分子動力學(xué)的計算而已預(yù)先創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫的使 用，因此可以在實際計算時間段內(nèi)定量地預(yù)測所述分布，由此需要更少的時間來用于計算 離子穿透深度的分布以及晶體缺陷量的分布。根據(jù)本發(fā)明又一實施例的離子輻射設(shè)備包括離子輻射損傷仿真器，其被配置為 預(yù)測由于輻射到用作離子注入工藝的對象的制造目標的入射離子而在所述制造目標中生 成的損傷。所述離子輻射損傷仿真器進一步包括控制部分，其被配置為基于所述離子輻射 損傷仿真器所預(yù)測的仿真結(jié)果，執(zhí)行控制以產(chǎn)生包括在工藝條件范圍中的、作為允許使所 述離子輻射損傷的數(shù)目最小化的注入條件的離子注入條件。所述離子輻射損傷仿真器進一 步包括離子注入工藝部分，其被配置為根據(jù)從所述控制部分接收到的命令，對所述制造目 標執(zhí)行所述離子注入工藝。所述離子輻射損傷仿真器包括處理部分，其被配置為執(zhí)行計 算以預(yù)測由于輻射到所述制造目標的入射離子而在所述制造目標中生成的缺陷；以及輸出 部分，其被配置為將所述處理部分所計算的、作為由于輻射到所述制造目標的入射離子而 在所述制造目標中生成的所述缺陷的所述缺陷的分布進行輸出。所述處理部分通過進行參 數(shù)計算步驟來執(zhí)行所述計算，其中參數(shù)計算步驟通過考慮由轟擊制造目標的入射離子跟蹤 的、作為到所述制造目標的路徑的傳輸路徑，以及通過采用將入射離子的通量的分布、入射 離子的入射能量的分布以及入射離子的入射角度的分布作為輸入?yún)?shù)的蒙特卡洛方法，來 計算所述入射離子的碰撞位置和所述入射離子的入射角度。所述處理部分通過進一步進行 缺陷分布計算步驟來執(zhí)行所述計算，所述缺陷分布計算步驟包括如下步驟通過參考在所 述參數(shù)計算步驟得到的信息以及由根據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)或分子動力學(xué)的第一原理的計算 所預(yù)先創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫，來執(zhí)行針對數(shù)據(jù)進行檢索的檢索操作，其中所述數(shù)據(jù)庫用作用于存 儲對所述制造目標具有影響的晶體缺陷量的分布的數(shù)據(jù)庫、用于存儲離子反射概率的分布 的數(shù)據(jù)庫以及用于存儲離子穿透深度的分布的數(shù)據(jù)庫。所述缺陷分布計算步驟進一步包括 如下步驟基于在所述檢索操作中得到的所述數(shù)據(jù)、轟擊所述制造目標的所述入射離子的 入射能量以及所述入射離子的入射角度，得到轟擊所述制造目標的所述入射離子的穿透深 度以及所述入射離子的穿透位置。所述缺陷分布計算步驟進一步包括如下步驟根據(jù)轟擊 所述制造目標的所述入射離子的所述穿透深度以及所述入射離子的所述穿透位置，計算所 述制造目標中離子輻射所導(dǎo)致的缺陷的分布。通過利用本實施例如上所述提供的離子輻射裝置，可以在實際計算時間段內(nèi)定量 地預(yù)測穿透到制造目標的側(cè)壁和/或制造目標的底部的入射離子的分布以及入射離子所導(dǎo)致的物理損傷量(或晶體缺陷)的2維或3維分布。注意，僅通過進行實驗，難以在實際 的測量時間段內(nèi)測量所述分布。由于通過根據(jù)分子動力學(xué)的計算而已預(yù)先創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫的 使用，因此可以在實際的計算時間段內(nèi)定量地預(yù)測所述分布，由此需要更少的時間來用于 計算離子穿透深度的分布以及晶體缺陷量的分布。根據(jù)本發(fā)明又一實施例的離子輻射方法包括如下處理執(zhí)行形狀仿真，以便預(yù)測 刻蝕工藝所導(dǎo)致的、作為用作所述刻蝕工藝的對象的制造目標的形狀的變化的變化。所述 離子輻射方法進一步包括如下處理執(zhí)行離子輻射損傷仿真，以便通過參考由所述形狀仿 真的執(zhí)行所預(yù)測的、作為所述制造目標的形狀數(shù)據(jù)的形狀數(shù)據(jù)，預(yù)測由所述刻蝕工藝在所 述制造目標中生成的離子輻射損傷。所述離子輻射方法進一步包括如下處理基于通過執(zhí) 行所述離子輻射損傷仿真所預(yù)測的仿真結(jié)果，進行控制以產(chǎn)生允許使所述離子輻射損傷的 數(shù)目最小化的刻蝕條件。所述離子輻射方法進一步包括如下處理根據(jù)所述刻蝕條件，對所 述制造目標執(zhí)行所述刻蝕工藝。通過進行參數(shù)計算步驟來執(zhí)行所述離子輻射損傷仿真，其 中參數(shù)計算步驟通過考慮由轟擊制造目標的入射離子跟蹤的、作為到所述制造目標的路徑 的傳輸路徑，以及通過采用將入射離子的通量的分布、入射離子的入射能量的分布以及入 射離子的入射角度的分布作為輸入?yún)?shù)的蒙特卡洛方法，來計算所述入射離子的碰撞位置 和所述入射離子的入射角度。通過進一步進行缺陷分布計算步驟來執(zhí)行所述離子輻射損傷 仿真，其中缺陷分布計算步驟包括如下步驟通過參考在所述參數(shù)計算步驟得到的信息以 及由根據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)或分子動力學(xué)的第一原理的計算所預(yù)先創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫，來執(zhí)行針 對數(shù)據(jù)進行檢索的檢索操作，其中所述數(shù)據(jù)庫用作用于存儲對所述制造目標具有影響的 晶體缺陷量的分布的數(shù)據(jù)庫、用于存儲離子反射概率的分布的數(shù)據(jù)庫以及用于存儲離子穿 透深度的分布的數(shù)據(jù)庫。缺陷分布計算步驟進一步包括如下步驟基于在所述檢索操作中 得到的所述數(shù)據(jù)、轟擊所述制造目標的所述入射離子的入射能量以及所述入射離子的入射 角度，得到轟擊所述制造目標的所述入射離子的穿透深度以及所述入射離子的穿透位置。 缺陷分布計算步驟進一步包括如下步驟根據(jù)轟擊所述制造目標的所述入射離子的所述穿 透深度以及所述入射離子的所述穿透位置，計算所述制造目標中離子輻射所導(dǎo)致的缺陷的 分布。通過利用本實施例如上所述提供的離子輻射方法，可以在實際的計算時間段內(nèi)定 量地預(yù)測穿透到制造目標的側(cè)壁和/或制造目標的底部的入射離子的分布以及入射離子 所導(dǎo)致的物理損傷量(或晶體缺陷)的2維或3維分布。注意，僅通過進行實驗，難以在實 際的測量時間段內(nèi)測量所述分布。由于通過根據(jù)分子動力學(xué)的計算而已預(yù)先創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫 的使用，因此可以在實際的計算時間段內(nèi)定量地預(yù)測所述分布，由此需要更少的時間來用 于計算離子穿透深度的分布以及晶體缺陷量的分布。根據(jù)本發(fā)明又一實施例的離子輻射方法包括如下處理執(zhí)行離子輻射損傷仿真， 以便預(yù)測由于輻射到用作離子注入工藝的對象的制造目標的入射離子而在所述制造目標 中生成的離子輻射損傷。所述離子輻射方法進一步包括如下處理基于通過執(zhí)行所述離子 輻射損傷仿真所預(yù)測的仿真結(jié)果，執(zhí)行校正以產(chǎn)生包括在工藝條件范圍中的、作為允許使 所述離子輻射損傷的數(shù)目最小化的注入條件的校正離子注入條件。所述離子輻射方法進一 步包括如下處理根據(jù)所述校正離子注入條件，執(zhí)行所述離子注入工藝以便將離子注入到 所述制造目標中。通過進行參數(shù)計算步驟來執(zhí)行所述離子輻射損傷仿真，其中參數(shù)計算步驟通過考慮由轟擊制造目標的入射離子跟蹤的、作為到所述制造目標的路徑的傳輸路徑， 以及通過采用將入射離子的通量的分布、入射離子的入射能量的分布以及入射離子的入射 角度的分布作為輸入?yún)?shù)的蒙特卡洛方法，來計算所述入射離子的碰撞位置和所述入射離 子的入射角度。通過進一步進行缺陷分布計算步驟來執(zhí)行所述離子輻射損傷仿真，其中缺 陷分布計算步驟包括如下處理通過參考在所述參數(shù)計算步驟得到的信息以及由根據(jù)經(jīng)典 分子動力學(xué)或分子動力學(xué)的第一原理的計算所預(yù)先創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫，來執(zhí)行針對數(shù)據(jù)進行檢 索的檢索操作，其中所述數(shù)據(jù)庫用作用于存儲對所述制造目標具有影響的晶體缺陷量的 分布的數(shù)據(jù)庫、用于存儲離子反射概率的分布的數(shù)據(jù)庫以及用于存儲離子穿透深度的分布 的數(shù)據(jù)庫。缺陷分布計算步驟進一步包括如下處理基于在所述檢索操作中得到的所述數(shù) 據(jù)、轟擊所述制造目標的所述入射離子的入射能量以及所述入射離子的入射角度，得到轟 擊所述制造目標的所述入射離子的穿透深度以及所述入射離子的穿透位置。缺陷分布計算 步驟進一步包括如下處理根據(jù)轟擊所述制造目標的所述入射離子的所述穿透深度以及所 述入射離子的所述穿透位置，計算所述制造目標中離子輻射所導(dǎo)致的缺陷的分布。通過利用本實施例如上所述提供的離子輻射方法，可以在實際的計算時間段內(nèi)定 量地預(yù)測穿透到制造目標的側(cè)壁和/或制造目標的底部的入射離子的分布以及入射離子 所導(dǎo)致的物理損傷量(或晶體缺陷)的2維或3維分布。注意，僅通過進行實驗，難以在切 實可行的測量時間段內(nèi)測量所述分布。由于通過根據(jù)分子動力學(xué)的計算而已預(yù)先創(chuàng)建的數(shù) 據(jù)庫的使用，因此可以在實際的計算時間段內(nèi)定量地預(yù)測所述分布，由此需要更少的時間 來用于計算離子穿透深度的分布以及晶體缺陷量的分布。由于本發(fā)明實施例提供的離子輻射損傷預(yù)測方法允許顯著地縮短仿真時間，因此 該離子輻射損傷預(yù)測方法提供了如下的優(yōu)點可以縮短互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)器 件工藝和圖像傳感器工藝的開發(fā)的周轉(zhuǎn)時間(TAT)以及這些工藝的評估，從而可以降低開 發(fā)成本。由于本發(fā)明實施例提供的離子輻射損傷仿真器允許顯著地縮短仿真時間，因此該 離子輻射損傷仿真器提供了如下的優(yōu)點可以縮短CMOS器件工藝和圖像傳感器工藝的開 發(fā)的TAT以及這些工藝的評估，從而可以降低開發(fā)成本。由于本發(fā)明實施例提供的離子輻射設(shè)備能夠顯著地縮短利用了離子輻射的刻蝕 工藝和離子注入工藝的仿真時間，并且在實施所期望的處理尺寸的同時使離子輻射導(dǎo)致的 損傷的數(shù)目最小化，因此該離子輻射裝置提供了如下的優(yōu)點可以縮短CMOS器件的刻蝕工 藝與圖像傳感器的開發(fā)的TAT以及對于這些工藝的評估，從而可以降低開發(fā)成本。由于本發(fā)明實施例提供的離子輻射方法能夠顯著地縮短離子注入工藝的仿真時 間，因此該離子輻射方法提供了如下的優(yōu)點可以縮短CMOS器件的離子注入工藝與圖像傳 感器的開發(fā)的TAT以及對于這些工藝的評估，從而可以降低開發(fā)成本。


圖1示出表示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的離子輻射損傷預(yù)測方法的第一典型示例 的流程圖；圖2示出圖示通過利用等離子體氣體仿真器所執(zhí)行的預(yù)測的典型結(jié)果的多個圖；圖3示出圖示通過利用鞘層仿真器(sheath simulator)所執(zhí)行的預(yù)測的典型結(jié)果的多個圖；圖4示出圖示數(shù)據(jù)庫的概念的多個圖；圖5是示出根據(jù)分子動力學(xué)的計算的計算區(qū)域的圖；圖6A到圖6C是在缺陷分布、基于缺陷分布的內(nèi)插、通過內(nèi)插計算損傷分布、生成 加權(quán)隨機數(shù)以及根據(jù)通過內(nèi)插得到的損傷分布來確定基于隨機數(shù)的深度的說明中所要參 考的多個圖；圖7示出針對具有200eV的入射能量E及40度的入射角度<P的入射離子的情況， 在內(nèi)插的說明中所要參考的多個說明圖；圖8示出表示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的、鞘層仿真器所執(zhí)行的、用以預(yù)測離子能 量的分布和離子入射角度的分布的處理的流程圖；圖9示出表示本發(fā)明第一實施例所實施的、用作硅柵制造中所采用的方法的離子 輻射損傷預(yù)測方法的第二典型示例的流程圖；圖10是示出實施本發(fā)明的模式所提供的算法的離子輻射損傷仿真器的大致外觀 的圖；圖11示出表示本發(fā)明第一實施例所實施的、用作硅柵制造中所采用的方法的離 子輻射損傷預(yù)測方法的第三典型示例的流程圖；圖12示出表示氣體仿真器的算法的流程圖；圖13是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的離子輻射設(shè)備的第一典型示例的框圖；圖14是示出在根據(jù)第三實施例的離子輻射設(shè)備的第一典型示例中所使用的形狀 仿真器的大致外觀的圖；圖15是示出在根據(jù)第三實施例的離子輻射設(shè)備的第一典型示例中所使用的形狀 仿真器采用的離子輻射方法的圖；圖16示出表示在圖15所示流程圖的步驟S412通過利用仿真器以便從數(shù)據(jù)庫中 獲取校正值而執(zhí)行的計算的細節(jié)的流程圖；圖17是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的離子輻射設(shè)備的第二典型示例的框圖；以 及圖18示出表示根據(jù)第三實施例的離子輻射設(shè)備的第二典型示例所采用的離子輻 射方法的流程圖。
具體實施例方式下文將描述表示本發(fā)明的實施方案的每一優(yōu)選實施例。<1.第一實施例>[離子輻射損傷預(yù)測方法的第一典型示例]參考圖1所示的流程圖，說明根據(jù)本發(fā)明第一實施例的離子輻射損傷預(yù)測方法的 第一典型示例。如圖1的流程圖所示，首先執(zhí)行參數(shù)計算步驟。在參數(shù)計算步驟，通過考慮由入射 離子跟蹤的、作為到制造目標的路徑的傳輸路徑并且通過采用蒙特卡羅方法(其將入射離 子的通量的分布、入射離子的入射能量的分布、入射離子的入射角度的分布作為輸入?yún)?shù)) 來計算進入到制造目標的入射離子的碰撞位置以及入射離子的入射角度。
更具體而言，按照如下執(zhí)行參數(shù)計算步驟。在第一步驟S1，確定輸入?yún)?shù)。也就是 說，執(zhí)行第一步驟S1以便確定輸入?yún)?shù)(如，入射離子轟擊的制造目標的薄膜類型、制造目 標的結(jié)構(gòu)、入射離子的通量以及離子輻射時間的長度)。制造目標的結(jié)構(gòu)包含制造目標的大 小和制造目標的形狀。然后，在第二步驟S2，確定總?cè)肷潆x子計數(shù)N?？?cè)肷潆x子計數(shù)N是在離子輻射時 間段內(nèi)入射至制造目標的進入離子的總數(shù)。根據(jù)蒙特卡羅方法，基于輸入?yún)?shù)來執(zhí)行第二 步驟S2 o然后，在第三步驟S3，得到入射離子的入射能量E以及離子的入射角度(p。更具體 地，為了得到轟擊制造目標的第J個入射離子J的入射能量E以及離子J的入射角度cp (其 中，作為詞語‘離子’的后綴所附的參考符號J表示該離子是第J個入射離子)而執(zhí)行第三 步驟S3 o在已經(jīng)完成了上述參數(shù)計算步驟之后，執(zhí)行缺陷分布計算步驟。在缺陷分布計算 步驟，首先，通過參考在參數(shù)計算步驟得到的信息以及通過根據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)或分子動 力學(xué)的第一原理的計算而預(yù)先創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫而在檢索操作中檢索數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)庫包括用 于存儲對制造目標具有影響的晶體缺陷的量的分布的數(shù)據(jù)庫、用于存儲離子反射概率的分 布的數(shù)據(jù)庫以及用于存儲離子穿透深度的分布的數(shù)據(jù)庫。然后，基于在檢索操作中得到的 數(shù)據(jù)，得到轟擊制造目標的第J個入射離子J的入射能量E和離子J的入射角度9、轟擊制 造目標的第J個入射離子J的穿透深度以及離子的穿透位置。最后，計算在制造目標中由 離子輻射導(dǎo)致的缺陷的分布。作為入射能量E的分布和入射角度9的分布，可以利用通過等離子體氣體仿真器 和鞘層仿真器(其在附圖中未示出)所產(chǎn)生的典型預(yù)測結(jié)果。如上所述，在檢索數(shù)據(jù)庫的 操作中以及同樣在基于內(nèi)插的計算中，將入射能量E和入射角度cp用作輸入?yún)?shù)。圖2是示 出通過利用等離子體氣體仿真器所執(zhí)行的預(yù)測的典型結(jié)果的多個圖。另一方面，圖3圖示 用于示出通過利用鞘層仿真器所執(zhí)行的預(yù)測的典型結(jié)果的多個圖。代替利用通過等離子體 氣體仿真器和鞘層仿真器所產(chǎn)生的預(yù)測結(jié)果，可以利用作為等離子體發(fā)射光的實際測量或 者能譜的實際測量的結(jié)果所獲得的值。稍后將描述上面提到的前述等離子體氣體仿真器和鞘層仿真器。更具體而言，按照如下執(zhí)行上述缺陷分布計算步驟。首先，在第四步驟S4，在根據(jù)蒙特卡羅方法計算入射離子J的碰撞位置以及離子 J的入射角度9時，考慮進入制造目標的入射離子J的傳輸軌跡。更具體地，在該第四步驟 S4，通過采用蒙特卡羅方法，針對制造目標的形狀而得到由入射離子J跟蹤的、作為到制造 目標的軌跡的傳輸軌跡。例如，執(zhí)行第四步驟S4，以便計算入射離子J和制造目標的表面之 間的碰撞位置以及入射離子J的傳輸路徑結(jié)合制造目標的表面所形成的入射角度9。另外，針對具有入射能量E和入射角度9的每個離子在制造目標表面的入射，預(yù)先 計算諸如晶體缺陷D、離子反射概率P和加權(quán)值F之類的數(shù)據(jù)。注意，晶體缺陷D和加權(quán)值 F均是z的函數(shù)，其中，參考符號z表示離子穿透的深度。針對具有平面形狀的制造目標，通 常利用根據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)或分子動力學(xué)的第一原理的仿真器已經(jīng)計算出了諸如晶體缺 陷D、離子反射概率P和加權(quán)值F之類的數(shù)據(jù)。然后，預(yù)先將計算結(jié)果存儲為數(shù)據(jù)庫。也就 是說，計算結(jié)果通常用于創(chuàng)建如圖4的概念圖中所示的數(shù)據(jù)庫。
在如下給出的定義⑴或⑵中，定義了通過利用分子動力學(xué)的仿真器計算的、作 為一個入射離子所導(dǎo)致的缺陷的晶體缺陷D(z)。(1)根據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)所計算出的晶體缺陷D的定義利用根據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)的仿真器的計算的區(qū)域被分為如圖5的示意圖中所示 的單元。更確切地，通常將計算區(qū)域分為均具有大小2nmX2nmX2nm的單元1、單元2和單 元3。如從下面給出的等式(1)中顯而易見的那樣，將單元中的晶體缺陷D(z)定義為存在 于深度z的原子A的位置(XA、\、ZA)距離原始晶體結(jié)構(gòu)位置(XA0、Yao、Zao)的每一平移之 和。等式中使用的參考符號隊表示存在于一個單元中的晶體原子的數(shù)目。 (2)根據(jù)第一原理分子動力學(xué)計算出的晶體缺陷D的定義根據(jù)第一原理分子動力學(xué)，可以計算分子或原子的狀態(tài)作為波形的函數(shù)。將缺陷 D(zi)定義為單元中結(jié)合能(binding energy)變化AU之和。結(jié)合能變化AU均由等式 AU = U/U0來表示，并被相加來定義缺陷D(zi)。參考符號U表示由下列等式所表示的共 價結(jié)合能U = /EXn(E)dE如從上面等式中顯而易見的那樣，根據(jù)原子狀態(tài)n(E)估算共價結(jié)合能U。上述等 式中使用的參考符號E表示哈密爾敦對角化分量。另一方面，等式AU = U/U0中使用的參 考符號U0表示針對沒有離子注入情況下的共價結(jié)合能。利用根據(jù)上述定義所定義的晶體缺陷D，通過如下的等式(2)定義最終累積在單 元i中的總損傷DT(zi)
Ni 上面給出的等式(2)中所使用的參考標記Ni表示注入到單元i的入射離子的數(shù)目。另外，存在計算方法A和B來用于在第四步驟確定入射離子的傳輸軌跡。下面說 明計算方法A和B如下。計算方法A是如下這樣的方法其通過假定離子通過在制造目標(如，圖形)中重 復(fù)直接前進和鏡面反射(或穿透到薄膜)而傳播，來計算入射離子的傳輸軌跡。計算方法B是如下這樣的方法其通過還考慮由于刻蝕制造工藝所導(dǎo)致的作為圖 形表面的電荷分布的電荷分布所引起的電勢效應(yīng)(也稱作充電效應(yīng))，來計算入射離子的 傳輸軌跡。根據(jù)計算方法(A)，以根據(jù)離子速度分量(Vx，Vy)的分布所獲得的梯度Vy/Vx以 及根據(jù)輻射位置(或相對位置)所獲得的直線來表示傳輸軌跡。另一方面，根據(jù)計算方法(B)，需要考慮除了離子之外的電子的存在，計算由圖 形中的電子和離子所創(chuàng)建的電勢分布和電場分布，并且求解通過此電勢分布和此電場分 布傳播的離子和電子的運動等式。通常，通過采用逐次法(如，逐次超松馳(S0R)法)， 以與求解泊松等式的處理相同的方式來求解該運動等式。對于細節(jié)，建議讀者參考文 檔，如Taku Shimada于2006年提交于Keio大學(xué)的博士論文，題目為“Development Modeling of a Trench Shape ofSi02 and an Organic Low-Permittivity Material ina SurfaceCharging/Etching/Deposition Competition Process，，。然后，執(zhí)行第五步驟S5，以便根據(jù)將反射概率P與隨機數(shù)I進行比較的結(jié)果來確 定入射離子J經(jīng)歷了穿透還是反射。也就是說，在第五步驟S5，將通過參考入射離子J的入 射能量E以及入射離子J的入射角度cp所得到的反射概率P與隨機數(shù)I進行比較，以便確 定入射離子J穿透了制造目標還是入射離子J由制造目標的表面反射。例如，當(dāng)入射離子J與用作制造目標的圖形的側(cè)壁或者圖形的底部碰撞時，在該 點生成具有處于范圍0< I <1中的值的隨機數(shù)I。另外，從數(shù)據(jù)庫中檢索入射離子J的 入射能量E和入射角度cp，然后將其用于樣條內(nèi)插處理以得到反射概率P。隨后，將隨機數(shù) I與反射概率P進行比較，以便產(chǎn)生關(guān)于如下這樣的確定的結(jié)果入射離子J穿透了用作 制造目標的圖形的部分到達深度z并導(dǎo)致晶體缺陷，還是入射離子J以鏡面反射現(xiàn)象受到 圖形表面的反射并且保持入射離子J的能量。如果在第五步驟S5產(chǎn)生的確定結(jié)果表明反射概率P比隨機數(shù)I更小，S卩，關(guān)系 I >P成立以指示入射離子J已穿透制造目標，那么執(zhí)行下列的步驟。在第六步驟S6，針 對諸如制造目標的薄膜類型以及入射離子J的類型之類的數(shù)據(jù)檢索數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫用于存 儲在制造目標中入射離子的分布?；谌肷潆x子J的入射能量E、該離子的入射角度(p以及 制造目標的薄膜類型，通過根據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)的計算和根據(jù)分子動力學(xué)的第一原理的計 算，已經(jīng)預(yù)先創(chuàng)建了在制造目標中入射離子的分布。然后，在第七步驟S7，得到入射離子J的穿透深度以及入射離子J的穿透位置。更 具體而言，在第七步驟S7，基于在第六步驟S6執(zhí)行的檢索操作中所得到的數(shù)據(jù)，得到入射 離子J的入射能量E和入射角度9、入射離子J的穿透深度以及該離子J的穿透位置。因此，可以得到單元中具有入射能量E和入射角度q>的入射離子J所導(dǎo)致的晶體缺 陷的分布。注意，晶體缺陷的分布是關(guān)于穿透深度z的分布。另外，生成加權(quán)隨機數(shù)并用于 確定穿透深度z。注意，加權(quán)隨機數(shù)是隨機數(shù)與權(quán)重F(z)的乘積，所述權(quán)重F(z)表示穿透 深度z處的離子計數(shù)分布率，其中，離子計數(shù)分布率是入射離子計數(shù)與根據(jù)分子動力學(xué)的 計算中所使用的總?cè)肷潆x子計數(shù)的比率。例如，對于I >P(其表示生成了晶體缺陷的情況)，針對制造目標的薄膜類型以 及入射離子J的類型來檢索數(shù)據(jù)庫。在樣條內(nèi)插處理中使用圖6A所示的晶體缺陷分布曲 線，以便針對如圖6B的示意圖所示的入射能量E和入射角度(p得到晶體缺陷分布曲線。然 后，生成加權(quán)隨機數(shù)，并且將其用于基于如圖6C的示意圖中所示樣條內(nèi)插處理所得到的晶 體缺陷分布曲線來確定穿透深度z。作為示例，圖7是針對具有200eV的入射能量E及40 度的入射角度q>的入射離子J的情況而示出樣條內(nèi)插處理的多個說明圖。然后，在第八步驟S8，將缺陷數(shù)據(jù)進行累積，并且將所累積的缺陷數(shù)據(jù)的離子計數(shù) E J與總?cè)肷潆x子計數(shù)N進行比較，以便確定關(guān)系E J >N是否成立。更具體而言，通過存 儲入射離子J的穿透深度z以及離子J的穿透位置來累積缺陷數(shù)據(jù)。另外，將表示經(jīng)處理 的入射離子J的數(shù)目的離子計數(shù)E J與總?cè)肷潆x子計數(shù)N進行比較，以便確定入射離子J 的數(shù)目是否已經(jīng)達到了總?cè)肷潆x子計數(shù)N。如果在第八步驟S8產(chǎn)生的確定結(jié)果表明經(jīng)處理的入射離子J的數(shù)目尚未達到總 入射離子計數(shù)N，則流程前進到第十一步驟S11，在該第十一步驟S11，如圖1所示的流程圖 中的等式J = J+1所表示的那樣，通過把索引J遞增1而更新索引J。然后，流程返回到第三步驟S3，以便針對更新后的索引J( = J+1)所指示的入射離子來重復(fù)處理。事實上，重復(fù)執(zhí)行范圍從第三步驟S3至第八步驟S8的步驟的序列，直到經(jīng)處理的 入射離子J的數(shù)目達到總?cè)肷潆x子計數(shù)N為止。另一方面，如果在第八步驟S8產(chǎn)生的確定結(jié)果表明經(jīng)處理的入射離子J的數(shù)目已 達到總?cè)肷潆x子計數(shù)N，則流程前進到第九步驟S9，在該第九步驟S9，離子輻射損傷預(yù)測方 法終止并且基于晶體缺陷的累積數(shù)據(jù)來創(chuàng)建晶體缺陷分布。另外，另一方面，如果在第五步驟S5產(chǎn)生的確定結(jié)果示出反射概率P等于或大于 隨機數(shù)€，即，關(guān)系I彡P(guān)成立以指示入射離子J由制造目標的表面反射，則流程前進到第 十步驟S10，在該第十步驟S10，將入射離子確定為已經(jīng)歷了鏡面反射并且得到該離子的入 射角度9。也就是說，在第十步驟Sio，將入射離子確定為已經(jīng)歷了關(guān)于從制造目標表面反射 離子的鏡面反射處理，并且確定該離子的入射角度9。然后，流程返回到第四步驟S4。如上所述，根據(jù)該算法，針對由具有滿足關(guān)系1 < J < N的值的索引J所標識的每 一第J個入射離子重復(fù)地執(zhí)行從第三步驟S3至第十一步驟S11的處理。上述離子輻射損傷預(yù)測方法特征在于考慮了根據(jù)蒙特卡羅方法所識別出的、作 為制造目標(或圖形)中由入射離子(或入射粒子)跟蹤的路徑的傳輸路徑，同時使用通 過根據(jù)分子動力學(xué)的計算所預(yù)先創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫。因此，可以顯著地減少向根據(jù)分子動力學(xué) 的計算所分配的那部分時間的長度。另外，還可以在短時間段內(nèi)計算在以lOOnm工藝創(chuàng)建 的制造目標(或圖形)的側(cè)壁和/或底部中入射離子所導(dǎo)致的缺陷的2維或3維分布。注 意，目前為止難以在短時間段內(nèi)計算2維或3維分布。對于入射離子的每一類型、入射離子的每一能量、入射離子的每一入射角度和入 射離子所轟擊的薄膜的每一類型所提供的、用作檢索操作的對象的數(shù)據(jù)庫通常包含用于 存儲在用作離子輻射的對象的薄膜上生成的晶體缺陷的量的分布的數(shù)據(jù)庫、用于存儲離子 輻射概率的分布的數(shù)據(jù)庫、離子穿透深度的分布的數(shù)據(jù)庫以及權(quán)重值的數(shù)據(jù)庫。根據(jù)上述離子輻射損傷預(yù)測方法，可以在計算時間的實際時段內(nèi)定量地預(yù)測穿透 到制造目標的側(cè)壁和/或底部的入射離子的分布以及入射離子所導(dǎo)致的物理損傷量(或晶 體缺陷)的2維或3維分布。注意，僅通過進行實驗，難以在測量時間的實際時段內(nèi)測量所 述分布。由于使用通過根據(jù)分子動力學(xué)的計算而預(yù)先創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫，因此上述預(yù)測是可能 的，由此需要更少的時間來用于計算離子穿透深度的分布以及晶體缺陷量的分布。例如，離子輻射損傷預(yù)測方法所采用的算法使得可以針對具有l(wèi)OOnm這一規(guī)模的 實際圖形來執(zhí)行計算。注意，作為根據(jù)分子動力學(xué)的計算，難以執(zhí)行針對具有l(wèi)OOnm這一規(guī) 模的真實圖形的計算。因此，可以以比根據(jù)分子動力學(xué)的現(xiàn)有計算的速度更高的速度來得 到晶體缺陷D的分布。值得注意的是，晶體缺陷D的分布是指示在真實的圖形中生成了什 么程度的晶體缺陷D的信息。另外，在用作刻蝕制造工藝的對象的薄膜中，不僅可以將離子輻射損傷預(yù)測方法 應(yīng)用于入射離子所導(dǎo)致的晶體缺陷，而且例如可以將其應(yīng)用于光子(如UV(紫外)光)所 生成的晶體缺陷。除此之外，通過利用形狀仿真器以預(yù)測由于諸如刻蝕制造工藝之類的處理而改變 了制造目標(圖形)的形狀的這一狀態(tài)，可以針對改變其形狀的制造目標(圖形)而以真 實方式預(yù)測離子損傷的分布。因此，可以提供采用了形狀規(guī)范與離子損傷所導(dǎo)致的缺陷這兩者的最優(yōu)工藝條件。注意，離子損傷所導(dǎo)致的缺陷被認為是與制造的器件的電特性有關(guān) 的缺陷。稍后將描述形狀仿真器。[典型的鞘層仿真器]根據(jù)蒙特卡羅方法，將鞘層仿真器用于預(yù)測處理。在鞘層仿真器所執(zhí)行的預(yù)測處 理中，將具有基于麥克斯韋分布的速率的離子輻射到鞘層區(qū)域，在該鞘層區(qū)域中，每個離子 由于離子和鞘層區(qū)域之間的電勢差而加速，并且與鞘層區(qū)域中存在的中性粒子碰撞。每一 離子重復(fù)所述加速和碰撞。圖8示出表示鞘層仿真器所執(zhí)行的處理的流程圖。如圖8所示，該流程圖以作為設(shè)置輸入?yún)?shù)的輸入?yún)?shù)設(shè)置處理的步驟S20開始。 輸入?yún)?shù)包括電子密度或等離子體密度、電子溫度、離子溫度、離子質(zhì)量、中性粒子溫度、中 性粒子質(zhì)量、氣壓、下偏置頻率、自感偏置Vdc、下外加偏置Vrf和入射離子的數(shù)目。在輸入?yún)?shù)設(shè)置步驟之后，通過執(zhí)行設(shè)置初始速率的步驟S21、設(shè)置偏置的初始 相位部分的步驟S22以及設(shè)置距碰撞的距離的步驟S23，來進行粒子注入工藝。更具體而言，首先，在步驟S21，基于所生成的隨機數(shù)來設(shè)置離子的初始速率。例 如，根據(jù)麥克斯韋分布給出離子的初始速率。然后，在步驟S22，基于所生成的隨機數(shù)來設(shè)置偏置的初始相位部分。隨后，在步驟 S23，基于所生成的隨機數(shù)來設(shè)置距關(guān)于制造目標的碰撞的距離。然后，執(zhí)行作為偏置加速步驟的步驟S24。也就是說，在偏置加速步驟，通過將偏置 應(yīng)用于離子而使離子加速。隨后，執(zhí)行作為飛行距離和碰撞距離比較步驟的步驟S25。在步驟S25，如果‘飛行 距離<碰撞距離’成立以指示飛行距離比距關(guān)于制造目標的碰撞的距離更短，則流程返回 到步驟S24，在該步驟24，通過將偏置應(yīng)用于離子而使離子加速。另一方面，如果關(guān)系‘飛行距離>碰撞距離’成立以指示飛行距離等于或長于距關(guān) 于制造目標的碰撞的距離，則流程前進到步驟S26，在該步驟S26，基于所生成的隨機數(shù)來 計算離子的碰撞后方向以及離子的碰撞后能量。例如，執(zhí)行步驟S26以便基于所生成的隨 機數(shù)來計算入射離子所取得的作為離子和制造目標之間碰撞后的穿透方向的碰撞后穿透 方向、或者入射離子所取得的作為跟隨離子和制造目標之間的碰撞的反射方向的碰撞后反 射方向。另外，還基于生成的隨機數(shù)來計算離子的碰撞后能量。然后，執(zhí)行步驟S27,以便通過將偏置應(yīng)用于離子而使離子加速并且基于生成的隨 機數(shù)而得到距碰撞的距離。也就是說，通過應(yīng)用于離子的偏置而使入射離子加速，并且基于 生成的隨機數(shù)來計算距離子和制造目標表面之間的碰撞的距離。隨后，執(zhí)行作為飛行距離和鞘層區(qū)域厚度比較步驟的步驟S28。在步驟S28，如果 ‘飛行距離<鞘層區(qū)域的厚度’成立以指示飛行距離比鞘層區(qū)域的厚度更短，則流程返回到 步驟S24，在該步驟S24，通過將偏置應(yīng)用于離子而使離子加速。另一方面，如果關(guān)系‘飛行距離彡鞘層區(qū)域的厚度’成立以指示飛行距離等于或長 于鞘層區(qū)域的厚度，則流程前進到步驟S29，在該步驟S29，計算基礎(chǔ)(basic)入射時間的入 射角以及基礎(chǔ)入射時間的入射能量。例如，在進入鞘層區(qū)域之前，離子具有根據(jù)如上所述的 麥斯維爾分布的速率。然后，具有根據(jù)麥斯維爾分布的速率的離子進入鞘層區(qū)域。當(dāng)離子進入鞘層區(qū)域時，由于離子和鞘層區(qū)域之間的電勢差，鞘層區(qū)域使離子加速。在離子正加速 的同時，離子還與中性粒子碰撞。通常通過采用蒙特卡羅方法來計算加速的重復(fù)和碰撞的重復(fù)。接著，執(zhí)行作為產(chǎn)生關(guān)于如下確定的結(jié)果的步驟的步驟S30，所述確定為經(jīng)處理 的粒子的數(shù)目是否小于表示粒子數(shù)目的設(shè)置粒子計數(shù)。如果在步驟S30產(chǎn)生的確定結(jié)果指 示關(guān)系‘經(jīng)處理的粒子的數(shù)目<設(shè)置粒子計數(shù)’(其意味著經(jīng)處理的粒子的數(shù)目小于設(shè)置粒 子計數(shù))成立，則流程返回到以步驟S21開始的粒子注入工藝。另一方面，如果確定結(jié)果指示關(guān)系‘經(jīng)處理的粒子的數(shù)目>設(shè)置粒子計數(shù)’成立， 則預(yù)測處理的流程前進到終止計算/預(yù)測處理的步驟S31。鞘層仿真器執(zhí)行基于上述算法的計算，以便預(yù)測鞘層區(qū)域中入射離子的行為。[離子輻射損傷預(yù)測方法的第二典型示例]下列描述說明了根據(jù)基于本發(fā)明第一實施例的離子輻射損傷預(yù)測方法的第一典 型示例，用于在硅柵的刻蝕制造工藝中預(yù)測損傷分布所執(zhí)行的處理。該預(yù)測處理中所采用 的技術(shù)稱為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的離子輻射損傷預(yù)測方法的第二典型示例。圖9示出了 根據(jù)離子輻射損傷預(yù)測方法的第二典型示例，表示用于在硅柵的刻蝕制造工藝中預(yù)測損傷 分布的典型計算算法的流程圖。圖9所示的流程圖以確定輸入?yún)?shù)的第一步驟S101開始。更確切地，執(zhí)行該第一 步驟S101來確定輸入?yún)?shù)，如，用作通過將離子輻射到薄膜所執(zhí)行的刻蝕制造工藝的對象 的薄膜的類型、薄膜的圖形結(jié)構(gòu)、離子通量和刻蝕時間的長度。用作刻蝕制造工藝的對象的 薄膜的圖形結(jié)構(gòu)包括薄膜的圖形大小和薄膜的圖形形狀。然后，在第二步驟S102，確定總?cè)肷潆x子計數(shù)N。更具體而言，總?cè)肷潆x子計數(shù)N 是在離子輻射時間段內(nèi)轟擊用作刻蝕制造工藝的對象的薄膜的入射離子的總數(shù)，并且在第 二步驟S102，根據(jù)蒙特卡羅方法，基于輸入?yún)?shù)來確定總?cè)肷潆x子計數(shù)N。然后，在第三步驟S3，確定鞘層仿真器的輸入?yún)?shù)。鞘層仿真器的輸入?yún)?shù)是在圖 8所示流程圖的步驟S20所設(shè)置的輸入?yún)?shù)。如先前所述，在圖8所示流程圖的步驟S20設(shè) 置的輸入?yún)?shù)包括電子密度或等離子體密度、電子溫度、離子溫度、離子質(zhì)量、中性粒子溫 度、中性粒子質(zhì)量、氣壓、下偏置頻率、自感偏置Vdc、下外加偏置Vrf和總?cè)肷潆x子計數(shù)。然后，在第四步驟S104，通過利用鞘層仿真器來執(zhí)行計算。在使用鞘層仿真器所執(zhí) 行的計算中，仿真器對具有初始能量和入射角度的入射離子J的入射進行仿真。也就是說， 仿真器對鞘層區(qū)域中入射離子J的行為進行仿真。例如，得到進入至用作刻蝕制造工藝的 對象的薄膜的入射離子J的入射能量和入射角度，其中，參考符號J指示該離子是第J個入 射離子。然后，執(zhí)行第五步驟S105作為通過考慮由入射離子J跟蹤的傳輸路徑并且通過采 用蒙特卡羅方法，計算用以轟擊制造目標的入射離子J的碰撞位置以及入射離子J的入射 角度的步驟。在該第五步驟S105，通過采用蒙特卡羅方法，針對制造目標的形狀而得到由入 射離子J跟蹤的、作為到制造目標的軌跡的傳輸軌跡。例如，執(zhí)行第五步驟S105，以便計算 入射離子J與制造目標的表面之間的碰撞的位置，以及入射離子J的傳輸路徑結(jié)合制造目 標的表面所形成的入射角度。另外，針對在制造目標表面具有入射能量E和入射角度9的每個離子的入射，預(yù)先計算諸如晶體缺陷D、離子反射概率P和加權(quán)值F之類的數(shù)據(jù)。注意，晶體缺陷D和加權(quán)值 F均為z的函數(shù)，其中，參考符號z表示離子穿透的深度。通常針對具有平面形狀的制造目 標，利用根據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)或分子動力學(xué)的第一原理的仿真器已經(jīng)計算出了上述數(shù)據(jù)。 然后，預(yù)先將計算結(jié)果存儲為數(shù)據(jù)庫。也就是說，計算結(jié)果通常用于創(chuàng)建如圖4的概念圖中 所示的數(shù)據(jù)庫。接著，執(zhí)行第六步驟S106，以根據(jù)將反射概率P與隨機數(shù)\進行比較的結(jié)果來確 定入射離子J經(jīng)歷了穿透還是反射。也就是說，在第六步驟S106，將通過參考入射離子J的 入射能量E和入射角度cp所得到的反射概率P與隨機數(shù)I進行比較，以便基于比較結(jié)果來 確定入射離子J是穿透了制造目標，還是入射離子J由制造目標的表面反射。例如，當(dāng)入射離子J與用作制造目標的圖形的側(cè)壁或圖形的底部碰撞時，在該點 生成具有處于范圍0< I <1中的值的隨機數(shù)I。另外，從數(shù)據(jù)庫中檢索入射離子J的入 射能量E和入射角度CP，并且將其用于樣條內(nèi)插處理以得到反射概率P。隨后，將隨機數(shù)I 與反射概率P進行比較，以便產(chǎn)生關(guān)于如下確定的結(jié)果入射離子J穿透用作制造目標的部 分圖形到達深度z并導(dǎo)致晶體缺陷，還是入射離子J以鏡面反射現(xiàn)象被圖形的表面反射并 且保持入射離子J的能量。如果在第六步驟S106產(chǎn)生的確定結(jié)果表明反射概率P比隨機數(shù)I更小，即，關(guān)系 I >P成立而指示入射離子J穿透了制造目標，那么執(zhí)行下列的步驟。在第七步驟S107， 針對諸如制造目標的薄膜類型以及入射離子J的類型之類的數(shù)據(jù)而檢索數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫用 于存儲在制造目標中入射離子的分布?；谌肷潆x子J的入射能量E、該離子的入射角度9 以及制造目標的薄膜類型，通過根據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)的計算以及根據(jù)分子動力學(xué)的第一原 理的計算而已經(jīng)預(yù)先創(chuàng)建了在制造目標中入射離子的分布。例如，對于I >P(其表示生成了晶體缺陷的情況)，針對制造目標的薄膜類型以 及入射離子J的類型來檢索數(shù)據(jù)庫。在樣條內(nèi)插處理中使用圖6A所示的晶體缺陷分布曲 線，以便針對如圖6B的示意圖所示的入射能量E和入射角度q>得到晶體缺陷分布曲線。作 為示例，圖7是針對具有200eV的入射能量E及40度的入射角度cp的入射離子J的情況而 示出樣條內(nèi)插處理的多個說明圖。然后，在第八步驟S108，得到入射離子J的穿透深度以及離子J的穿透位置。更具 體而言，在第八步驟S108，基于在第七步驟S107執(zhí)行的檢索操作中得到的數(shù)據(jù)，得到入射 離子J的入射能量E和入射角度9、入射離子J的穿透深度以及離子J的穿透位置。因此，可以得到單元中具有入射能量E和入射角度Cp的入射離子J所導(dǎo)致的晶體缺 陷的分布。注意，晶體缺陷的分布是關(guān)于穿透深度z的分布。另外，生成加權(quán)隨機數(shù)并且將 其用于確定穿透深度z。注意，加權(quán)隨機數(shù)是隨機數(shù)與權(quán)重F(z)的乘積，所述權(quán)重F(z)表 示穿透深度z處的離子計數(shù)分布率，其中，離子計數(shù)分布率是入射離子計數(shù)與根據(jù)分子動 力學(xué)的計算中所使用的總?cè)肷潆x子計數(shù)的比率。然后，在第九步驟S109，將缺陷數(shù)據(jù)進行累積，并且將所累積的缺陷數(shù)據(jù)的離子計 數(shù)E J與總?cè)肷潆x子計數(shù)N進行比較，以便確定關(guān)系E J >N是否成立。更具體而言，通過 存儲入射離子J的穿透深度z以及離子J的穿透位置來累積缺陷數(shù)據(jù)。另外，將表示經(jīng)處 理的入射離子J的數(shù)目的離子計數(shù)E J與總?cè)肷潆x子計數(shù)N進行比較，以便確定經(jīng)處理的 入射離子J的數(shù)目是否已經(jīng)達到了總?cè)肷潆x子計數(shù)N。
如果在第九步驟S109產(chǎn)生的確定結(jié)果表明經(jīng)處理的入射離子J的數(shù)目尚未達到 總?cè)肷潆x子計數(shù)N，則流程前進到第十二步驟S112，在該第十二步驟S112，如圖9所示流程 圖中的等式J = J+1所表示的那樣，通過把入射離子的索引J遞增1而更新索引J。然后， 流程返回到第四步驟S104，以便針對更新后的索引J( = J+1)所指示的入射離子來重復(fù)處理。事實上，重復(fù)執(zhí)行范圍從第四步驟S104至第九步驟S109的步驟的序列，直到經(jīng)處 理的入射離子J的數(shù)目達到總?cè)肷潆x子計數(shù)N為止。另一方面，如果在第九步驟S109產(chǎn)生的確定結(jié)果表明經(jīng)處理的入射離子J的數(shù)目 已達到總?cè)肷潆x子計數(shù)N，則流程前進到第十步驟S110，在該第十步驟S110，離子輻射損傷 預(yù)測方法終止并且基于所累積的晶體缺陷數(shù)據(jù)來創(chuàng)建晶體缺陷分布。另外，另一方面，如果在第六步驟S106產(chǎn)生的確定結(jié)果表明反射概率P等于或大 于隨機數(shù)€，即，關(guān)系I彡P(guān)成立而指示入射離子J被制造目標的表面反射，則流程前進到 第十一步驟S111，在該第十一步驟S111，將入射離子確定為已經(jīng)經(jīng)歷了鏡面反射并且得到 了該離子的入射角度9。也就是說，在第十一步驟S111，將入射離子確定為已經(jīng)經(jīng)歷了從制 造目標的表面反射離子的鏡面反射處理，并且檢測該離子的入射角度9。然后，流程返回到 第五步驟S105以重復(fù)開始于該步驟的處理。如上所述，根據(jù)該算法，針對由具有滿足關(guān)系1 < J < N的值的索引J所標識的每 一第J個入射離子，重復(fù)地執(zhí)行開始于第四步驟S104且結(jié)束于第十二步驟S112的處理。根據(jù)上述算法，由此可以在利用抗蝕劑圖形作為掩模的硅柵制造工藝的過刻蝕 (over etching)步驟預(yù)測氫離子所導(dǎo)致的每一損傷的分布。在過刻蝕步驟所使用的抗 蝕劑圖形是柵制造評估圖形。抗蝕劑圖形的結(jié)構(gòu)具有250nm的抗蝕劑薄膜厚度、80nm的 BARC(Bottom Anti Reflective Coating，底部抗反射涂層)薄膜厚度、150nm的硅薄膜厚 度、300nm的間距以及l(fā)OOnm的線寬。另外，設(shè)置單元大小為2nmX2nmX2nm?？刮g劑圖形 是具有固定形狀的圖形，其在預(yù)測的過程中不變化。預(yù)先提供用于具有與單元大小相等的 大小的區(qū)域的數(shù)據(jù)庫。通過根據(jù)分子動力學(xué)的計算來創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫。圖4中下方的示意圖中 示出了該數(shù)據(jù)庫的典型示例。針對1016/s cm2的離子通量以及10秒的刻蝕時間段來執(zhí)行 過刻蝕步驟。轟擊具有大小500nmX2nm的抗蝕劑圖形的總?cè)肷潆x子計數(shù)N為1X1016。該 入射離子總數(shù)對應(yīng)于這種過刻蝕步驟。另外，通過在下述條件下，利用之前所述的鞘層仿真 器而得到離子能量E的分布和入射角度cp的分布。此分布用作基于所述算法(通過參考圖 9所示的流程圖而已經(jīng)于先前對其進行過說明)的、作為抗蝕劑圖形中的傳輸路徑計算的 計算中的輸入?yún)?shù)，并且還用作基于數(shù)據(jù)庫的內(nèi)插計算中的輸入?yún)?shù)。注意，利用鞘層仿真 器的計算所得到的輸入?yún)?shù)用作在圖9所示流程圖的第三步驟S103所確定的參數(shù)。將鞘層仿真器設(shè)置為在下列典型條件下工作電子能量5eV離子溫度1，000K中性粒子溫度400K氣壓1.33Pa, 13. 3Pa 和 6. 7Pa等離子體密度dCT/cm3等離子體電勢20V
外加偏置電壓200V自偏置電壓-200V外加偏置頻率13. 56MHz離子質(zhì)量lamu中性粒子質(zhì)量lamu使用Windows/Cygwin OS作為用于該算法的代碼的執(zhí)行的平臺。然而，同樣也可 以使用另一 OS來用作該平臺。其他OS的典型示例為Mac、OSX、LINUX和UNIX系列的OS。 算法本身是通過利用Fortran 77而編寫的(即使同樣也可以使用任何其他的語言)。所述 其他語言的典型示例為FOrtran90、FOrtran95、C、C++和JAVA。也就是說，用于編寫算法的 語言并不是問題。圖10是示出實施所述算法的離子輻射損傷仿真器的大致外觀的圖。仿真器的界 面部分由tcl/tk和PGPL0T構(gòu)成。仿真器的界面部分使得計算控制和計算對于用戶是可見 的。然而，也可以使用另一控制系統(tǒng)語言和另一工具。然后，計算在氣壓1. 33Pa、13. 3Pa和6. 7Pa中每一個氣壓輻射的離子所導(dǎo)致的缺 陷的2維分布。此外，同樣還得到針對相同條件的離子能量分布。除此之外，同樣還預(yù)測離 子路徑結(jié)合圖形表面所形成的每一入射角度的分布。通過利用Windows/Cygwin OS作為在 計算機(其具有用作計算機的CPU的、頻率為1. 60GHz的Intel Pentium M處理器)中執(zhí) 行的平臺，可以將計算時間降低至50小時。另一方面，如果僅執(zhí)行根據(jù)分子動力學(xué)的計算， 則對具有2nmX2nm大小并且在其之中沒有創(chuàng)建圖形的平面區(qū)域中的樣本執(zhí)行計算所花費 的時間為2000小時。由此顯而易見的是，通過采用本發(fā)明提供的方法來用作用于預(yù)測離子 輻射所導(dǎo)致的損傷的方法，可以顯著地降低計算時間。注意，2000小時的計算時間是針對將 劑量設(shè)置為與對于50小時的仿真器計算時間的值相等的值的情況，執(zhí)行根據(jù)分子動力學(xué) 的計算所花費的時間。另外，根據(jù)本發(fā)明的離子輻射損傷預(yù)測方法，用作制造工藝(如刻蝕制造工藝或 離子注入工藝)的對象的薄膜不需要是由硅制造的薄膜。例如，該薄膜也可以是由二氧化 硅制造的薄膜、由氮化硅制造的薄膜、有機薄膜或由金屬制造的另一薄膜。除此之外，在本發(fā)明的方法中，應(yīng)用了本方法的圖形的形狀并不是問題。也就是 說，圖形的結(jié)構(gòu)不一定是柵的結(jié)構(gòu)。例如，圖形的結(jié)構(gòu)可以是側(cè)壁結(jié)構(gòu)、淺溝結(jié)構(gòu)、大馬士革 結(jié)構(gòu)、接觸孔結(jié)構(gòu)或通孔(via-hole)結(jié)構(gòu)。另外，已經(jīng)通過描述固定圖形(如，用作過刻蝕 制造工藝的對象的圖形)而示例了用于預(yù)測離子輻射所導(dǎo)致的損傷的方法。然而，也可以 將該方法應(yīng)用于隨著時間的經(jīng)過而變化的圖形形狀。形狀隨時間變化的圖形的典型示例是 用作主刻蝕制造工藝的對象的圖形。除此之外，即使已經(jīng)說明了用于預(yù)測2維損傷分布的 方法的應(yīng)用，但本發(fā)明同樣也可以容易地擴展至用于預(yù)測3維損傷分布的方法。另外，為了改善計算的精度，可以考慮充電效應(yīng)。充電效應(yīng)是在刻蝕制造工藝的過 程中累積在圖形表面上的電荷產(chǎn)生的電勢差所導(dǎo)致的、用作對于離子和電子的傳輸軌跡的 影響的影響。因此，通過考慮充電效應(yīng)，可以通過考慮入射離子和入射電子的輻射所產(chǎn)生的 對于制造目標的電勢差影響來識別入射離子的傳輸軌跡。上述離子輻射是在等離子體刻蝕工藝中執(zhí)行的離子輻射。因此，通過將制造目標 的電導(dǎo)率添加至根據(jù)分子動力學(xué)的計算所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫，可以針對用作等離子體刻蝕工藝的對象的制造目標的側(cè)壁和/或底部，來計算電導(dǎo)率的2維或3維分布。[離子輻射損傷預(yù)測方法的第三典型示例]下列描述根據(jù)基于本發(fā)明第一實施例的離子輻射損傷預(yù)測方法的第一典型示例， 說明用于在硅柵的刻蝕制造工藝中預(yù)測損傷分布所執(zhí)行的其他處理。該其他處理中所采用 的技術(shù)稱為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的離子輻射損傷預(yù)測方法的第三典型示例。圖11示出 了根據(jù)離子輻射損傷預(yù)測方法的第三典型示例，表示用于在硅柵的刻蝕制造工藝中預(yù)測損 傷分布的典型計算算法的流程圖。通過參考圖11所示的流程圖，按照如下那樣說明離子輻 射損傷預(yù)測方法的第三典型示例。圖11所示的流程圖以確定輸入?yún)?shù)的第一步驟S101開始。更確切地，執(zhí)行該第一 步驟S101來確定輸入?yún)?shù)，如，用作通過將離子輻射到薄膜而執(zhí)行的刻蝕制造工藝的對象 的薄膜的類型、用作刻蝕制造工藝的對象的薄膜的圖形結(jié)構(gòu)、離子通量和刻蝕時間的長度。 用作刻蝕制造工藝的對象的薄膜的圖形結(jié)構(gòu)包括薄膜的圖形大小和薄膜的圖形形狀。在此情況下，作為在步驟S122(其為執(zhí)行氣體仿真器計算的步驟)執(zhí)行的計算的 結(jié)果而獲得離子通量。通過將在配方參數(shù)步驟S121生成的配方參數(shù)作為輸入?yún)?shù)，來執(zhí)行 步驟S122的計算。配方參數(shù)是真實工藝條件的參數(shù)。然后，在第二步驟S102，確定總?cè)肷潆x子計數(shù)N?？?cè)肷潆x子計數(shù)N是在離子輻射 時間段內(nèi)轟擊用作刻蝕制造工藝的對象的薄膜的入射離子的總數(shù)。第二步驟S102是根據(jù) 蒙特卡羅方法，基于輸入?yún)?shù)而執(zhí)行的。然后，在第三步驟S103，確定鞘層仿真器的輸入?yún)?shù)。第三步驟S103的鞘層仿真 器的輸入?yún)?shù)是在圖8所示流程圖的步驟S20所設(shè)置的輸入?yún)?shù)。如先前所述，此輸入?yún)?數(shù)包括電子密度或等離子體密度、電子溫度、離子溫度、離子質(zhì)量、中性粒子溫度、中性粒子 質(zhì)量、氣壓、下偏置頻率、自感偏置Vdc、下外加偏置Vrf和入射離子的數(shù)目。然后，在第四步驟S104，通過利用鞘層仿真器來執(zhí)行計算。在利用鞘層仿真器所執(zhí) 行的計算中，仿真器對具有入射的初始能量和角度的入射離子J的入射進行仿真。也就是 說，仿真器對鞘層區(qū)域中入射離子J的行為進行仿真。例如，得到入射離子J的入射能量和 入射角度，其中，作為后綴附給詞語‘離子’的參考符號J表明該離子是第J個入射離子。然后，執(zhí)行第五步驟S105作為采用蒙特卡羅方法，通過考慮入射離子J跟蹤的傳 輸路徑，計算轟擊制造目標的入射離子J的碰撞位置以及入射離子J的入射角度的步驟。也 就是說，在得到入射離子J和制造目標表面之間的碰撞位置以及入射離子J結(jié)合制造目標 的表面所形成的入射角度時，將傳輸軌跡考慮在內(nèi)。具體而言，在該第五步驟S105，通過采 用蒙特卡羅方法，針對制造目標的形狀得到入射離子J跟蹤的、作為到制造目標的軌跡的 傳輸軌跡。另外，針對在制造目標表面具有入射能量E和入射角度tp的每個離子的入射，預(yù)先 計算諸如晶體缺陷D、離子反射概率P和權(quán)重值F之類的數(shù)據(jù)。注意，晶體缺陷D和權(quán)重值 F均為z的函數(shù)，其中，參考符號z表示離子穿透的深度。通常針對具有平面形狀的制造目 標，利用根據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)或分子動力學(xué)的第一原理的仿真器已經(jīng)計算出了諸如晶體缺 陷D、離子反射概率P和權(quán)重值F之類的數(shù)據(jù)。然后，預(yù)先將計算結(jié)果存儲為數(shù)據(jù)庫。也就 是說，計算結(jié)果通常用于創(chuàng)建如圖4的概念圖中所示的數(shù)據(jù)庫。接著，執(zhí)行第六步驟S106，以根據(jù)將反射概率P與隨機數(shù)I進行比較的結(jié)果來確
24定入射離子J經(jīng)歷了穿透還是反射。也就是說，在第六步驟S106，將通過參考入射離子J的 入射能量E和入射角度(P所得到的反射概率P與隨機數(shù)I進行比較，以便基于比較結(jié)果來 確定入射離子J穿透了制造目標，還是入射離子J被制造目標的表面反射。例如，當(dāng)入射離子J與用作制造目標的圖形的側(cè)壁或圖形的底部碰撞時，在該點 生成具有處于范圍0< I <1中的值的隨機數(shù)I。另外，從數(shù)據(jù)庫中檢索入射離子J的入 射能量E和入射角度cp，并且將其用于樣條內(nèi)插處理以得到反射概率P。隨后，將隨機數(shù)I 與反射概率P進行比較，以便產(chǎn)生關(guān)于如下確定的結(jié)果入射離子J穿透用作制造目標的部 分圖形達到深度z并導(dǎo)致晶體缺陷，還是入射離子J以鏡面反射現(xiàn)象被圖形的表面反射并 且保持入射離子J的能量。如果在第六步驟S106產(chǎn)生的確定結(jié)果表明關(guān)系I >P成立而指示入射離子J穿 透了制造目標，那么執(zhí)行下列步驟。首先，在第七步驟S107，針對諸如制造目標的薄膜類型 以及入射離子J的類型之類的數(shù)據(jù)而檢索數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫是用于存儲在制造目標中入射 離子的分布的數(shù)據(jù)庫。基于入射離子J的入射能量E和入射角度9以及制造目標的薄膜類 型，通過根據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)的計算以及根據(jù)分子動力學(xué)的第一原理的計算而已經(jīng)預(yù)先創(chuàng) 建了在制造目標中入射離子的分布。例如，對于I >P(其表示生成了晶格缺陷的情況)，針對制造目標的薄膜類型以 及入射離子J的類型來檢索數(shù)據(jù)庫。在樣條內(nèi)插處理中使用圖6A所示的晶體缺陷分布曲 線，以便針對如圖6B的示意圖所示的入射能量E和入射角度得到晶體缺陷分布曲線。作為 示例，圖7是針對具有200eV的入射能量E及40度的入射角度9的入射離子J的情況而示 出樣條內(nèi)插處理的多個說明圖。然后，在第八步驟S108，得到入射離子J的穿透深度以及離子J的穿透位置。更具 體而言，在第八步驟S108，基于在第七步驟S107執(zhí)行的檢索操作中得到的數(shù)據(jù)，得到入射 離子J的入射能量E和入射角度9、入射離子J的穿透深度以及離子J的穿透位置。因此，可以得到單元中具有入射能量E和入射角度(P的入射離子J所導(dǎo)致的晶體缺 陷的分布。注意，晶體缺陷的分布是關(guān)于穿透深度z的分布。另外，生成加權(quán)隨機數(shù)并且將 其用于確定穿透深度z。注意，加權(quán)隨機數(shù)是隨機數(shù)與權(quán)重F(z)的乘積，所述權(quán)重F(z)表 示穿透深度z處的離子計數(shù)分布率，其中，離子計數(shù)分布率是入射離子計數(shù)與根據(jù)分子動 力學(xué)的計算中所使用的總?cè)肷潆x子計數(shù)的比率。然后，在第九步驟S109，將缺陷數(shù)據(jù)進行累積，并且將所累積的缺陷數(shù)據(jù)的離子計 數(shù)E J與入射離子計數(shù)N進行比較，以便確定關(guān)系E J >N是否成立。更具體而言，通過存 儲入射離子J的穿透深度z以及離子J的穿透位置來累積缺陷數(shù)據(jù)。另外，將表示經(jīng)處理 的入射離子J的數(shù)目的離子計數(shù)E J與總?cè)肷潆x子計數(shù)N進行比較，以便產(chǎn)生關(guān)于入射離 子J的數(shù)目是否已經(jīng)達到了總?cè)肷潆x子計數(shù)N的確定的結(jié)果。如果在第九步驟S109產(chǎn)生的確定結(jié)果表明經(jīng)處理的入射離子J的數(shù)目尚未達到 總?cè)肷潆x子計數(shù)N，則流程前進到第十二步驟S112，在該第十二步驟S112，如圖11所示流程 圖中的等式J = J+1所表示的那樣，通過把入射離子的索引J遞增1來更新索引J。然后， 離子輻射損傷預(yù)測方法的過程的流程返回到第四步驟S104，以便針對更新后的索引J(= J+1)所指示的入射離子來重復(fù)處理。事實上，重復(fù)執(zhí)行范圍從第四步驟S104至第九步驟S109的步驟的序列，直到經(jīng)處
25理的入射離子J的數(shù)目達到總?cè)肷潆x子計數(shù)N為止。另一方面，如果在第九步驟S109產(chǎn)生的確定結(jié)果表明經(jīng)處理的入射離子J的數(shù)目 已達到總?cè)肷潆x子計數(shù)N，則流程前進到第十步驟S110，在該第十步驟S110，離子輻射損傷 預(yù)測方法終止并且基于所累積的晶體缺陷數(shù)據(jù)來創(chuàng)建晶體缺陷分布。此外，另一方面，如果在第六步驟S106產(chǎn)生的確定結(jié)果表明關(guān)系I 成立而 指示入射離子J被制造目標的表面反射，則流程前進到第十一步驟S111，在該第十一步驟 S111，將入射離子確定為已經(jīng)經(jīng)歷了鏡面反射并且得到了該離子的入射角度9。也就是說， 在第十一步驟S111，將入射離子確定為已經(jīng)經(jīng)歷了從制造目標的表面反射離子的鏡面反射 處理，并且檢測到該離子的入射角度9。然后，流程返回到第五步驟S105以便重復(fù)開始于該 步驟的處理。如上所述，根據(jù)該算法，針對具有滿足關(guān)系1 < J < N的值的索引J所標識的每一 第J個入射離子而重復(fù)地執(zhí)行開始于第四步驟S104并結(jié)束于第十二步驟S112的處理。用于預(yù)測入射離子所導(dǎo)致的損傷的方法的第三典型示例同樣不關(guān)心用作刻蝕制 造工藝的對象的薄膜的類型、用作刻蝕制造工藝的對象的圖形的結(jié)構(gòu)的類型以及圖形隨著 時間的經(jīng)過是固定還是變化。另外，同樣可以將充電效應(yīng)考慮在內(nèi)。通過參考圖12所示的流程圖說明氣體仿真器所采用的算法。如圖12所示，該流程圖以用于確定參數(shù)的步驟S201開始。參數(shù)通常包括工藝信 息、設(shè)備信息、晶片信息以及作為關(guān)于腔室壁的信息的壁狀態(tài)信息。工藝信息包括電子溫 度、壓力(即，處理容許溫度)、流量(即，處理氣體的流量)、離子溫度、中性粒子溫度、體 (bulk)等離子體密度和刻蝕時間段。設(shè)備信息包括腔室的半徑、間隙長度(即，用作制造目 標的晶片與上電極之間的距離)、上電極的半徑和腔室的體積。晶片信息包括孔徑比和晶片 的半徑。壁狀態(tài)信息包括粒子粘合概率，如粒子對于頂板的粘合的概率以及粒子對于側(cè)壁 的粘合的概率。然后，執(zhí)行步驟S202來計算電子密度。例如，在電子密度的計算中，使用從正的輝 光柱(glow Pillar)模型中獲得的值。作為替代，給出實際測量值。按照如下那樣說明電子密度的計算。關(guān)于作為模型的輸入?yún)?shù)的電子密度(如等離子體密度)的分布，假設(shè)在流體連 續(xù)性等式中存在穩(wěn)定狀態(tài)并且存在軸對稱分布n(r)，根據(jù)正輝光柱理論得到等式(3)所表 示的擴散方程。在等式(3)中，參考標記v表示碰撞頻率，而參考標記D表示擴散系數(shù)。
「…… d2n 1 dn v n門、~- +--+ —《二0 …(3)
dr r dr D等式(3)稱作貝塞爾差分等式。假定針對r = 0的密度rv如等式4所示，可以以 1表示對于貝塞爾等式的解。在等式(4)中，參考標記&表示第0階貝塞爾函數(shù)。n = n0J0(^v/(Dxr) …(4)在用作腔室壁的圓柱形側(cè)壁中，假定對于r = R而言n = 0，滿足J = 0的最小解 為2. 405。也就是說，如等式(5)所示那樣，以距腔室中心的距離r和腔室的半徑Rwo來表 示電子密度分布n(r)。n = n0J0(^j2A05r/R) ... (5)因此，可以得到腔室中每一位置的電子密度。
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然后，在步驟S203，計算粒子密度和通量。通過將C1 (氯)族氣體作為示例而對離 子密度和通量的計算進行了示例。當(dāng)然，粒子密度和通量的下列描述對于除了 C1(氯)族 氣體之外的氣體來說同樣是成立的。例如，對于針對每個離子基密度(radical density) 隨著時間的變化，由等式(6)來表示關(guān)于(1、(1+、(1++、(1-、(12+、5比14和SiCl2的聯(lián)立常微 分方程組 其中，^^表示關(guān)于時間的密度變化，
表示m個類型的化學(xué)反應(yīng)， n(i，t)〒表示發(fā)射效應(yīng)，以及表示擴散效應(yīng)。在上面給出的等式(6)中，參考符號n(i，t)表示感興趣粒子的密度，參考符號km 表示化學(xué)反應(yīng)速率、參考符號n(j，t)表示用作感興趣粒子的化學(xué)反應(yīng)同伴的粒子的密度， 參考符號^表示發(fā)射特性時間，參考符號\表示擴散特性時間。上面給出的等式(6)所 表示的聯(lián)立常微分方程組對具有彼此非常不同的階的各項進行處理。所述項的示例為電 子密度、化學(xué)反應(yīng)速率和時間步長。因此，通過僅僅采用普通的4階Rimg-Kutta方法，聯(lián)立 常微分方程組的解可能在某些情況下不收斂。為了解決該問題，此模型采用作為針對剛性 常微分聯(lián)立方程組所準備的隱性數(shù)值求解方法而公知的Gear方法。另外，將電子密度和 Cl2密度均假設(shè)為常數(shù)。這是由于相比于其他化學(xué)反應(yīng)，等離子體轉(zhuǎn)換的主化學(xué)反應(yīng)的時標 (time scale)(弛豫時標(relaxation time scale))較小(小于 0. lnsec)，并且總是提供 氣體。如上所述，等式(6)所表達的聯(lián)立常微分方程組中的參考符號、指示以秒所表 示的發(fā)射特性時間。通過下面給出的等式(7)來表示發(fā)射特性時間^。在等式(7)的右 手側(cè)，參考符號P指示以mT所表示的氣壓，參考符號V指示以升所表示的腔室體積，而參考 符號Q指示以seem表示的總液體流。發(fā)射特性時間T r具有范圍在1msec與幾十msec之 間的值。[ =、Qn)9 …(7)另外，同樣如上所述，等式(6)所表示的聯(lián)立常微分方程組中的參考符號、指示 以秒所表示的擴散特性時間。通過下面給出的等式(8) (13)來表示擴散時間Tn。在 等式(8) (13)中，參考符號A指示特性擴散長度，而參考符號D指示擴散常數(shù)。可以 在假設(shè)等離子體體部分(Plasma bulk portion)為考慮的對象的情況下，通過關(guān)于圓柱形 等離子體的擴散長度來近似特性擴散長度A。另一方面，擴散常數(shù)D是兩個電極擴散常 數(shù)。另外，在等式(8) (13)中，參考符號R指示以cm所表示的腔室半徑，參考符號v指 示用于表示每秒的碰撞數(shù)目的碰撞頻率，參考符號、指示具有值為(1.308X10_23J/K)的 玻爾茲曼常數(shù)，參考符號指示以(eVX11600K)所表示的電子溫度，參考符號m指示以(ZX 1. 627 X 10_27kg)所表示的離子質(zhì)量，參考符號 指示以m_3所表示的等離子體密度，參 考符號指示以德拜(Debye)單位所表示的德拜長度。擴散特性時間、具有毫秒量級 的值。
\ 然后，通過利用作為對于聯(lián)立常微分方程組的解所獲得的粒子密度，假定Baum速 率和熱運動速率，可以分別通過下面給出的等式(14)和(15)來表示離子的通量r s〒和基 通量rs。在等式(14)和(15)中，參考符號、表示玻爾茲曼常數(shù)，參考符號I；表示電子 溫度，參考符號Tn表示基溫度，參考符號ni表示離子密度，參考符號nn表示基密度，參考符 號Mi表示離子的質(zhì)量，參考符號M表示基質(zhì)量。
如上所述，可以計算出粒子密度和通量。然后，執(zhí)行步驟S204，以便確定是否已經(jīng)經(jīng)過了計算時間段。也就是說，執(zhí)行步驟 S204,以便產(chǎn)生關(guān)于是否已經(jīng)經(jīng)過了所設(shè)置的刻蝕時間段的確定的結(jié)果。如果確定的結(jié)果 表明基于算法的計算處理已經(jīng)在所設(shè)置的刻蝕時間段之后完成，那么處理的流程前進到終 止計算處理的步驟S205。另一方面，如果確定的結(jié)果表明基于算法的計算處理不是在所設(shè) 置的刻蝕時間段之后完成的(即，如果確定的結(jié)果表明基于算法的計算處理已經(jīng)在所設(shè)置 的刻蝕時間段內(nèi)完成)，則處理的流程前進到執(zhí)行時間的擴展以便將計算處理進行擴展的 步驟S206。在步驟S206，在經(jīng)過預(yù)先確定的時間后，再次計算粒子密度和通量。然后，計算 處理的流程返回到步驟S204以便如上所述那樣產(chǎn)生關(guān)于是否已經(jīng)經(jīng)過了所設(shè)置的刻蝕時 間段的確定的結(jié)果。事實上，步驟S204和S206重復(fù)執(zhí)行，直到經(jīng)過了所設(shè)置的刻蝕時間為 止，即，直到所述確定表明基于算法的計算處理已經(jīng)在所設(shè)置的刻蝕時間段之后完成為止。 當(dāng)確定的結(jié)果表明基于算法的計算處理已經(jīng)在所設(shè)置的刻蝕時間段之后完成時，處理的流 程前進到終止計算處理的步驟S205。當(dāng)在根據(jù)本發(fā)明第一實施例的離子輻射預(yù)測方法的第一至第三典型示例的執(zhí)行 中利用根據(jù)分子動力學(xué)的第一原理的計算所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫的時候，可以像圖4中下方的示意圖所示那樣將電導(dǎo)率添加至數(shù)據(jù)庫。通過以這種方式將電導(dǎo)率添加至數(shù)據(jù)庫，可以在制 造工藝的過程中以及恰好在制造工藝后預(yù)測制造工藝所損傷的區(qū)域中的電導(dǎo)率的分布。也 就是說，在制造工藝期間以及之后，可以預(yù)測受損傷區(qū)域中的電特性變化。用于內(nèi)插來自這 種數(shù)據(jù)庫的值的方法與之前通過參考圖6的圖所說明的方法相同。根據(jù)哈密爾敦函數(shù)，通過采用基于根據(jù)分子動力學(xué)的第一原理所計算出的波形函 數(shù)的方法以及基于非平衡態(tài)格林函數(shù)的方法，計算在創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫的處理中添加至數(shù)據(jù)庫的 電導(dǎo)率。對于與用于計算電導(dǎo)率的方法有關(guān)的更多信息，建議讀者參考文檔，如Meir和 ffingreen 于 1992 年在 Phys. Rev. Lett.，Vol. 68，p. 2512 中所著的文章。<2.第二實施例>[典型的離子輻射損傷仿真器]按照如下那樣說明根據(jù)本發(fā)明第二實施例的離子輻射損傷仿真器的典型示例。離子輻射損傷仿真器的典型示例包括處理部分，其被配置為執(zhí)行計算以預(yù)測由于輻射到制造目標的入射離子而在所 述制造目標中生成的缺陷；以及輸出部分，其被配置為將所述處理部分所計算的、作為由于輻射到所述制造目標 的入射離子而在所述制造目標中生成的缺陷分布的缺陷分布進行輸出。處理部分通過采用均于之前所說明的、作為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的離子輻射損 傷預(yù)測方法的第一至第三典型實施例之一的算法的計算算法中的任何一個，來執(zhí)行計算以 預(yù)測缺陷。另一方面，輸出部分通常是如下這樣的圖像顯示設(shè)備該圖像顯示設(shè)備用于顯示 處理部分所計算出的、作為由于輻射到所述制造目標的入射離子而在所述制造目標中生成 的缺陷分布的缺陷分布。作為替代，輸出部分是如下這樣的打印設(shè)備該打印設(shè)備用于打印 處理部分所計算出的、作為由于輻射到所述制造目標的入射離子而在所述制造目標中生成 的缺陷分布的缺陷分布。作為另一替代，輸出部分通常是如下這樣的存儲設(shè)備該存儲設(shè)備 用于存儲處理部分所計算出的、作為由于輻射到所述制造目標的入射離子而在所述制造目 標中生成的缺陷分布的缺陷分布。存儲設(shè)備的典型示例是硬盤。通過將缺陷分布存儲在諸 如硬盤之類的存儲設(shè)備中，可以使用缺陷分布而將工藝條件反饋到離子輻射設(shè)備(其為用 于將離子輻射到制造目標的設(shè)備)中所采用的控制部分。<3.第三實施例〉[離子輻射設(shè)備的第一示例]通過參考圖13的框圖說明根據(jù)本發(fā)明第三實施例的離子輻射設(shè)備的第一示例。如圖13的框圖所示，離子輻射設(shè)備的第一示例是干法刻蝕設(shè)備400，其采用形狀 仿真器410來預(yù)測在刻蝕制造工藝中所生成的、作為用作刻蝕制造工藝的對象的制造目標 的形狀的變化的形狀變化。另外，干法刻蝕設(shè)備400還采用離子輻射損傷仿真器420，通過 參考形狀仿真器410所預(yù)測的、作為制造目標的形狀數(shù)據(jù)的形狀變化，來預(yù)測在刻蝕制造 工藝中離子輻射所導(dǎo)致的損傷。除此之外，干法刻蝕設(shè)備400還采用控制部分430和刻蝕工藝部分440?？刂撇?分430是這樣的部分其被配置為基于離子輻射損傷仿真器420所預(yù)測的仿真結(jié)果來控制 用于將離子輻射所導(dǎo)致的損傷的數(shù)目最小化的刻蝕條件。除此之外，刻蝕工藝部分440是這樣的部分其被配置為根據(jù)從控制部分430接收到的命令來執(zhí)行刻蝕制造工藝。在實際中，刻蝕工藝部分440采用測量單元來用于監(jiān)控處理狀態(tài)。然而，該測量部 分未示出在圖13中。測量單元的典型示例是朗繆爾(Langmuir)探針、0ES (發(fā)光分光器)、 QMS(正交質(zhì)量分光器)和能譜分析儀。很像之前所述的根據(jù)第二實施例的離子輻射損傷仿真器那樣，離子輻射損傷仿真 器420通過采用均于之前作為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的離子輻射損傷預(yù)測方法的第一至 第三典型示例之一的算法所說明的計算算法中的任何一種算法，執(zhí)行用于預(yù)測損傷分布的計算。形狀仿真器410是用于預(yù)測制造形狀的仿真器。圖14是示出形狀仿真器410的 大致外觀的圖。形狀仿真器410和離子輻射損傷仿真器420分別實施由圖15和16中所示 流程圖所表示的計算算法。首先，下列描述說明圖15所示的、用作表示形狀仿真器410所采用的計算算法的 流程圖的流程圖。圖15所示的流程圖開始于步驟S411，結(jié)束于步驟S417。執(zhí)行步驟S411以獲得如下這樣的輸入?yún)?shù)，所述輸入?yún)?shù)包括由刻蝕工藝部分 440中使用的監(jiān)控器所輸出的工藝配方值和測量值。注意，該監(jiān)控器未示出在圖13的框圖 中。然后，在下一步驟S412，離子輻射損傷仿真器420用于執(zhí)行計算以便從數(shù)據(jù)庫中 獲得校正值。也就是說，離子輻射損傷仿真器420執(zhí)行操作以便從數(shù)據(jù)庫中獲取校正值。在 步驟S412所執(zhí)行的工藝的細節(jié)示出在將于稍后描述的圖16的流程圖中。該數(shù)據(jù)庫是用于 存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)包括掩?？讖奖?、圖形結(jié)構(gòu)(立體角)、刻蝕氣體、刻蝕薄膜的 類型、晶片溫度、氣壓、氣體流量、電源的臨界尺寸(⑶)和斜角(taper angle)。然后，在下一步驟S413，離子輻射損傷仿真器420將校正值傳遞給控制部分430。 也就是說，離子輻射損傷仿真器420將校正值提供給控制部分430。隨后，控制部分430將 校正值提供給刻蝕工藝部分440作為要將工藝參數(shù)設(shè)置為的值。然后，在下一步驟S414，刻蝕工藝部分440將工藝參數(shù)設(shè)置為從控制部分430接收 到的校正值。也就是說，刻蝕工藝部分440將工藝參數(shù)設(shè)置為基于從控制部分430接收到 的校正值的值。隨后，執(zhí)行基于被設(shè)置為校正值的參數(shù)的刻蝕制造工藝。然后，在自從開始刻蝕制造工藝已經(jīng)經(jīng)過了預(yù)先確定的時間之后，執(zhí)行用作‘刻蝕 結(jié)束？ ’步驟的下一步驟S415，以便確定是否要終止刻蝕制造工藝。通常執(zhí)行‘刻蝕結(jié)束？， 步驟S415以便產(chǎn)生關(guān)于刻蝕形狀是否已經(jīng)取得期望形狀的確定的結(jié)果。如果在‘刻蝕結(jié)束？ ’步驟S415產(chǎn)生的確定結(jié)果指示尚不終止刻蝕制造工藝，則流 程前進到將刻蝕時間進行擴展的步驟S416。然后，流程返回到步驟S412，在該步驟S412，離 子輻射損傷仿真器420從數(shù)據(jù)庫獲得基于當(dāng)前刻蝕狀態(tài)的新校正值。隨后，重復(fù)隨后的步 驟S413和S414的處理。事實上，重復(fù)執(zhí)行步驟3416、3412、3413、3414和3415的處理，直 到在‘刻蝕結(jié)束？ ’步驟S415產(chǎn)生的確定結(jié)果指示要終止刻蝕制造工藝為止。當(dāng)在‘刻蝕結(jié)束？ ’步驟S415產(chǎn)生的確定結(jié)果指示要終止刻蝕制造工藝時，計算算 法的流程前進到終止仿真的步驟S417。接下來，通過參考圖16所示的流程圖，下列描述說明為了從數(shù)據(jù)庫獲得校正值而
30由離子輻射損傷仿真器420在以上說明的步驟S412執(zhí)行的處理的細節(jié)。圖16所示的流程圖開始于執(zhí)行監(jiān)控信號核對的步驟S421。例如，基于在刻蝕工藝 部分440中安裝的下電極的溫度數(shù)據(jù)，通過采用內(nèi)插技術(shù)而得到滿足期望的處理尺寸(CD) 的最佳值T’。然后，在下一步驟S422，將處于最佳值T’的處理尺寸(⑶)與許可規(guī)范進行比較， 以便產(chǎn)生關(guān)于處于最佳值T’的處理尺寸(CD)是否在許可規(guī)范內(nèi)的確定的結(jié)果。如果確定 結(jié)果指示處于最佳值T’的處理尺寸(CD)在該許可規(guī)范內(nèi)，則處理的流程前進到圖15所示 流程圖的步驟S413以將校正值傳遞給控制部分430，然后控制部分430將校正值提供給刻 蝕工藝部分440。另一方面，如果在下一步驟S422產(chǎn)生的確定結(jié)果指示處于最佳值T’的處理尺寸 (CD)不在許可規(guī)范內(nèi)，則處理的流程前進到步驟S423，在該步驟S423，將監(jiān)控信號與最佳 值T’進行核對，以便基于在刻蝕工藝部分440中可用的氣壓數(shù)據(jù)，通常通過采用內(nèi)插技術(shù) 而得到滿足期望的處理尺寸(⑶)的最佳值P’。然后，在下一步驟S424，將處于最佳數(shù)據(jù)P’的處理尺寸(⑶)和許可規(guī)范進行比 較，以便產(chǎn)生關(guān)于處于最佳值P’的處理尺寸(CD)是否在許可規(guī)范內(nèi)的確定的結(jié)果。如果 確定結(jié)果指示處于最佳值P’的處理尺寸(CD)在許可規(guī)范內(nèi)，則流程前進到圖15所示流程 圖的步驟S413以將校正值傳遞給控制部分430，該控制部分430然后將校正值提供給刻蝕 工藝部分440。另一方面，如果在下一步驟S424產(chǎn)生的確定結(jié)果指示最佳值P’的處理尺寸(⑶) 不在許可規(guī)范內(nèi)，則流程前進到將監(jiān)控信號、最佳值T’和最佳值P’相互核對的步驟S425。 例如，在步驟S425，基于在刻蝕工藝部分440中可用的低偏置電源數(shù)據(jù)，通常通過采用內(nèi)插 技術(shù)而得到滿足期望的處理尺寸(CD)的最佳值Wb’。然后，在下一步驟S426，通過利用離子輻射損傷仿真器，實施用于預(yù)測離子輻射在 最佳值P’和Wb’的范圍中所導(dǎo)致的損傷的方法。實施步驟S426的方法，以便執(zhí)行通過參 考圖1所示的流程圖而于先前說明的、作為根據(jù)第一實施例的離子輻射損傷預(yù)測方法的第 一示例的第一典型離子輻射損傷預(yù)測方法的算法。注意，也可以實施步驟S426的方法，以 便執(zhí)行分別通過參考圖9或11所示的流程圖而于先前說明的、作為根據(jù)第一實施例的離子 輻射損傷預(yù)測方法的第二或第三示例的第二或第三典型離子輻射損傷預(yù)測方法的算法。然后，在下一步驟S427，通過利用離子輻射損傷仿真器來確定使損傷數(shù)量最小化 的最佳值P’和Wb’。也就是說，在該步驟確定的最佳值P’和Wb’是使損傷數(shù)量最小化的 值。如上所述，在用作本發(fā)明所提供的離子輻射設(shè)備的干法刻蝕設(shè)備400中，監(jiān)控刻 蝕工藝部分440中的刻蝕狀態(tài)，并且將作為監(jiān)控結(jié)果所獲得的數(shù)據(jù)提供給形狀仿真器410。 然后，在離子輻射損傷仿真器420執(zhí)行用于獲得使離子輻射所導(dǎo)致的損傷數(shù)量最小化的工 藝條件(或仿真校正值)的處理時，將形狀仿真器410中生成的作為受監(jiān)控目標的形狀的 變化的形狀變化考慮在內(nèi)。注意，受監(jiān)控目標的典型示例是用作刻蝕制造工藝的對象的圖 形以及用作刻蝕制造工藝的對象的薄膜。離子輻射損傷仿真器420將仿真校正值提供給控 制部分430，控制部分430然后將工作信號賦予刻蝕工藝部分440以便實施工藝校正。如上所述，用作本發(fā)明所提供的離子輻射設(shè)備的干法刻蝕設(shè)備400使用了離子輻
31射損傷仿真器420。因此，可以在實際時間段內(nèi)，定量地預(yù)測穿透到制造目標的側(cè)壁和/或 底部的入射離子的分布以及入射離子所導(dǎo)致的物理損傷量(或晶體缺陷)的2維或3維分 布。注意，僅通過進行實驗，難以在實際測量時間段內(nèi)測量分布。由于通過根據(jù)分子動力學(xué) 的計算所預(yù)先創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫的使用而可以在實際計算時間段內(nèi)定量地預(yù)測分布，由此對于 入射離子穿透的分布以及晶體缺陷的分布而言，需要更少的計算時間。結(jié)果，可以顯著地縮短基于離子輻射所執(zhí)行的刻蝕制造工藝的仿真時間。另外，可 以在實現(xiàn)期望的處理大小的同時使離子輻射所導(dǎo)致的損傷數(shù)量最小化。因此，該離子輻射 設(shè)備提供了這樣的優(yōu)點可以縮短CMOS器件刻蝕工藝和圖像傳感器刻蝕工藝的開發(fā)的TAT 以及這些工藝的評估，從而可以降低開發(fā)成本。[離子輻射設(shè)備的第二示例]通過參考圖17的框圖，說明根據(jù)本發(fā)明第三實施例的離子輻射設(shè)備的第二示例。如圖17所示，離子輻射設(shè)備的第二示例是離子注入設(shè)備500，其采用離子輻射損 傷仿真器500來用于預(yù)測注入離子所導(dǎo)致的離子輻射損傷。另外，離子注入設(shè)備500還具有控制部分530以及離子注入工藝部分540?？刂?部分530是如下這樣的部分其被配置為基于離子輻射損傷仿真器520所預(yù)測的仿真結(jié)果 來控制用于使離子輻射所導(dǎo)致的損傷數(shù)量最小化的注入條件。另一方面，離子注入工藝部 分540是如下這樣的部分其被配置為根據(jù)從控制部分530接收到的命令而執(zhí)行刻蝕制造工藝。離子注入工藝部分540配備有離子源542，離子源542通常包括離子源電源；以 及氣柜，其用作用于針對離子注入而提供氣體的源。離子源542的離子發(fā)射側(cè)配置有質(zhì)量 分析部分544。質(zhì)量分析部分544具有用于使得所發(fā)射離子的方向一致的磁體和狹縫。另 外，質(zhì)量分析部分544的離子發(fā)射側(cè)配備有加速器546，其用于將注入的離子加速。除此 之外，加速器546的離子發(fā)射側(cè)配備有晶片處理腔室548，其用于將加速后的離子輻射至晶 片。圖18示出表示由上述離子注入設(shè)備500所實施的離子注入方法的流程圖。如圖18所示，流程圖開始于確定輸入?yún)?shù)的步驟S511。更具體而言，執(zhí)行該步驟 以便設(shè)置工藝條件的輸入?yún)?shù)以及每一參數(shù)的許可范圍。通常，工藝條件的輸入?yún)?shù)包括 離子能量、入射角度和劑量。輸入?yún)?shù)的范圍通常包括針對劑量的士 10%的范圍和入射角 度的范圍。然后，在下一步驟S512，離子輻射損傷仿真器520執(zhí)行某些計算。更具體而言，離 子輻射損傷仿真器520執(zhí)行用于在參數(shù)許可范圍中針對缺陷量來檢索數(shù)據(jù)庫的操作以及 關(guān)于缺陷量的內(nèi)插以便產(chǎn)生內(nèi)插的缺陷量，并且對可用于將內(nèi)插的缺陷量最小化的最優(yōu)工 藝參數(shù)進行自動校正。在該步驟，離子輻射損傷仿真器520采用離子輻射損傷預(yù)測方法的 第一典型示例。由于離子的輻射在該情況下是離子的注入，因此，可以執(zhí)行不具有離子注入 區(qū)域的形狀的變化的離子注入。因此，無需利用在刻蝕制造工藝中所需要的形狀仿真器。注 意，在需要生成離子注入?yún)^(qū)域的形狀的變化的情況下，可以利用采用了離子輻射損傷預(yù)測 方法的第二或第三典型示例的離子輻射損傷仿真器520。在這種情況下，用于設(shè)置輸入?yún)?shù) 的條件是適用于離子注入的條件。然后，在下一步驟S513，離子輻射損傷仿真器520將校正值傳遞給控制部分530。嚴格說來，離子輻射損傷仿真器520經(jīng)由控制部分530而將校正值提供給離子注入工藝部 分 540。然后，在下一步驟S514，離子注入工藝部分540將離子注入工藝部分540的工藝參 數(shù)設(shè)置為校正值。隨后，在下一步驟S515，執(zhí)行離子注入工藝。以此方式，可以執(zhí)行抑制缺陷量的離 子注入工藝。在由離子注入設(shè)備500執(zhí)行的離子注入工藝中，通過考慮圖4中下方的示意圖所 示的數(shù)據(jù)庫，可以進一步將離子注入能量區(qū)域提升至keV量級的級別。因此，也可以將注入 離子的工藝中所生成的晶體缺陷的分布定量地預(yù)測到離子注入條件、對于分布的離子注入 能量以及對于離子入射角度的相關(guān)性之下的圖形。結(jié)果，可以在添加了缺陷量的情況下優(yōu) 化離子注入條件。注意，離子注入條件包括離子注入能量、離子注入角度和劑量。<4.第四實施例〉[離子輻射方法的第一典型示例]下列描述說明根據(jù)本發(fā)明第四實施例的離子輻射方法的第一典型示例。在離子輻射設(shè)備的第一典型示例中通常采用離子輻射方法的第一典型示例。首先，使用形狀仿真器執(zhí)行形狀仿真以預(yù)測刻蝕制造工藝中所導(dǎo)致的、作為用作 刻蝕制造工藝的對象的制造目標的形狀的變化的變化。然后，使用離子輻射損傷仿真器執(zhí)行離子輻射損傷仿真，以便通過參考形狀仿真 所預(yù)測的、作為制造目標的形狀數(shù)據(jù)的形狀數(shù)據(jù)，來執(zhí)行用于預(yù)測在刻蝕制造工藝中發(fā)生 的離子輻射損傷的離子輻射損傷仿真。隨后，將使離子輻射所導(dǎo)致的損傷數(shù)量最小化的刻蝕條件(即，所謂的校正值)提 供給控制部分?？涛g條件是基于由離子輻射損傷仿真預(yù)測的仿真結(jié)果而確定的條件。最后，基于校正值，在控制單元校正的條件下執(zhí)行將制造目標進行刻蝕的刻蝕制
造工藝o作為上述的形狀仿真，可以執(zhí)行之前所述的形狀仿真。同樣地，作為上述的離子輻 射損傷仿真，可以執(zhí)行前面所述的根據(jù)采用了離子輻射損傷預(yù)測方法的離子輻射損傷仿真 器的仿真。[離子輻射方法的第二典型示例]下列描述說明根據(jù)本發(fā)明第四實施例的離子輻射方法的第二典型示例。離子輻射方法的第二典型示例通常用于離子輻射設(shè)備的第二典型示例中。首先，使用離子輻射損傷仿真器執(zhí)行離子輻射損傷仿真來預(yù)測輻射到制造目標的 離子所導(dǎo)致的損傷。然后，基于在離子輻射損傷仿真中預(yù)測的仿真結(jié)果，在工藝條件的范圍內(nèi)將工藝 條件校正到使離子輻射所導(dǎo)致的損傷數(shù)量最小化的離子注入條件。最后，在該離子注入條件下執(zhí)行制造目標的離子輻射處理。離子輻射損傷仿真器用于通過采用之前所述的離子輻射損傷預(yù)測方法來執(zhí)行離 子輻射損傷仿真。在根據(jù)離子輻射方法的第二典型示例執(zhí)行的離子注入工藝中，通過考慮圖4中下 方的示意圖所示的數(shù)據(jù)庫，可以進一步將離子注入能量區(qū)域提升至keV量級的級別。因此，也可以將注入離子的工藝中所生成的晶體缺陷的分布定量地預(yù)測到離子注入條件、對于分 布的離子入射能量以及對于離子入射角度的相關(guān)性之下的圖形。結(jié)果，可以在添加了缺陷 量的情況下優(yōu)化離子注入條件。注意，離子注入條件包括離子注入能量、離子注入角度和劑量。如上所述，可以定量地預(yù)測穿透到制造目標的側(cè)壁和/或底部的入射離子的分布 以及入射離子所導(dǎo)致的物理損傷量(或晶體缺陷)的2維或3維分布。注意，僅通過進行 實驗，難以在實際測量時間段內(nèi)測量分布。另外，可以在比根據(jù)至今為止所知的分子動力學(xué) 的計算的情況的計算時間段短得多的計算時間段內(nèi)定量地預(yù)測分布。除了此外，如果使用形狀仿真器，則可以預(yù)測真實圖形制造形狀和離子損傷量兩 者。因此，可以自動地執(zhí)行導(dǎo)致了期望的規(guī)范形狀和少量損傷的制造工藝的優(yōu)化。結(jié)果，離 子輻射方法提供了這樣的優(yōu)點可以縮短CMOS器件刻蝕工藝和圖像傳感器刻蝕工藝的開 發(fā)的TAT以及這些工藝的評估，從而可以降低開發(fā)成本。另外，如果使用形狀仿真器并且將電導(dǎo)率加以考慮，那么可以執(zhí)行將形狀和損傷 考慮在內(nèi)的處理。除此之外，即使預(yù)測當(dāng)時存在的電導(dǎo)率的分布也是可能的。因此，可以改 善CMOS器件和圖像傳感器的性能特性。CMOS器件和圖像傳感器的性能特性通常包括信號 電荷Qs的特性、用于控制暗電流的特性以及用于降低白點數(shù)目的特性。另外，通過利用仿真器，可以預(yù)測所有的制造大氣氣體、離子鞘層區(qū)域、制造目標 的形狀和損傷的分布。因此，可以在公開地且在短時間段內(nèi)開發(fā)新結(jié)構(gòu)和新工藝，而無需使 用實際的晶片。另外，可以通過利用用于將損傷數(shù)目最小化的校正值來執(zhí)行刻蝕制造工藝和/或 離子注入工藝。因此，可以降低均由輻射到制造目標的離子所導(dǎo)致的缺陷的數(shù)目。結(jié)果，可 以進一步改善器件特性。本申請包含與于2009年3月30日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP 2009-081098中公開的主題有關(guān)的主題，其全部內(nèi)容通過引用的方式合并在此。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，依據(jù)設(shè)計要求和其他因素可能出現(xiàn)各種變型、組合、 部分組合和變更，只要其在所附權(quán)利要求及其等價物的范圍內(nèi)即可。
權(quán)利要求
一種離子輻射損傷預(yù)測方法，包含參數(shù)計算步驟，其通過考慮由轟擊制造目標的入射離子跟蹤的、作為到所述制造目標的路徑的傳輸路徑，以及通過采用將入射離子的通量的分布、入射離子的入射能量的分布以及入射離子的入射角度的分布作為輸入?yún)?shù)的蒙特卡羅方法，來計算所述入射離子的碰撞位置和所述入射離子的入射角度；以及缺陷分布計算步驟，通過參考在所述參數(shù)計算步驟得到的信息以及由根據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)或分子動力學(xué)的第一原理的計算所預(yù)先創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫，來執(zhí)行針對數(shù)據(jù)進行檢索的檢索操作，其中所述數(shù)據(jù)庫用作用于存儲對所述制造目標具有影響的晶體缺陷量的分布的數(shù)據(jù)庫、用于存儲離子反射概率的分布的數(shù)據(jù)庫以及用于存儲離子穿透深度的分布的數(shù)據(jù)庫，基于在所述檢索操作中得到的所述數(shù)據(jù)、轟擊所述制造目標的所述入射離子的入射能量以及所述入射離子的入射角度，得到轟擊所述制造目標的所述入射離子的穿透深度以及所述入射離子的穿透位置，以及根據(jù)轟擊所述制造目標的所述入射離子的所述穿透深度以及所述入射離子的所述穿透位置，計算所述制造目標中離子輻射所導(dǎo)致的缺陷的分布。
2.如權(quán)利要求1所述的離子輻射損傷預(yù)測方法，其中 所述參數(shù)計算步驟包括第一步驟，其確定如下輸入?yún)?shù)入射離子所轟擊的所述制造目標的薄膜類型、所述制 造目標的結(jié)構(gòu)、離子通量和離子輻射時間段，第二步驟，其基于所述輸入?yún)?shù)并且根據(jù)所述蒙特卡羅方法，確定表示在所述離子輻 射時間段期間轟擊所述制造目標的入射離子的數(shù)目的總?cè)肷潆x子計數(shù)N，第三步驟，其得到入射離子J的入射能量以及所述入射離子J的入射角度，其中，表示 入射離子的參考標記J是整數(shù)，其指示所述入射離子J是在所述離子輻射時間段期間轟擊 所述制造目標的所述入射離子的第J個入射離子，以及第四步驟，其針對所述制造目標的形狀，通過考慮由轟擊制造目標的所述入射離子J 跟蹤的、作為到所述制造目標的路徑的傳輸路徑，并且通過采用所述蒙特卡羅方法，計算所 述入射離子J的碰撞位置以及所述入射離子J的入射角度；而 所述缺陷分布計算步驟包括第五步驟，其將通過參考所述入射離子J的入射能量E以及所述入射離子J的入射角 度φ所得到的反射概率P與隨機數(shù)ξ進行比較，以便產(chǎn)生關(guān)于如下確定的結(jié)果所述入射 離子J穿透所述制造目標，還是所述入射離子J由所述制造目標的表面反射，第六步驟，如果在所述第五步驟產(chǎn)生的所述確定結(jié)果如關(guān)系ξ > P成立這一事實所證 明的那樣指示所述入射離子J穿透所述制造目標，則所述第六步驟通過參考基于離子入射 角度、離子入射能量和制造目標的薄膜類型，根據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)或分子動力學(xué)的第一原 理的計算所預(yù)先創(chuàng)建的、用作用于存儲在所述制造目標中所述入射離子的分布的數(shù)據(jù)庫的 數(shù)據(jù)庫，來針對數(shù)據(jù)進行檢索，第七步驟，其基于在第六步驟得到的所述數(shù)據(jù)、所述入射離子J的入射能量以及所述 入射離子J的入射角度，得到所述入射離子J的穿透深度以及所述入射離子J的穿透位置， 第八步驟，其通過存儲每個經(jīng)處理的入射離子J的入射深度以及每個所述經(jīng)處理的入射離子J的穿透位置來累積所述經(jīng)處理的入射離子J所導(dǎo)致的缺陷的數(shù)據(jù)，并且將所述經(jīng) 處理的入射離子J的數(shù)目與所述總?cè)肷潆x子計數(shù)N進行比較，以便產(chǎn)生關(guān)于所述經(jīng)處理的 入射離子J的數(shù)目是否已經(jīng)達到所述總?cè)肷潆x子計數(shù)N的確定的結(jié)果， 第十一步驟，如果在所述第八步驟產(chǎn)生的所述確定結(jié)果指示所述經(jīng)處理的入射離子J 的數(shù)目尚未達到所述總?cè)肷潆x子計數(shù)N，則所述第十一步驟根據(jù)表達式J = J+1將所述整數(shù) J遞增1，并且返回到所述第三步驟繼續(xù)執(zhí)行所述離子輻射損傷預(yù)測方法，第九步驟，如果在所述第八步驟產(chǎn)生的所述確定結(jié)果指示所述經(jīng)處理的入射離子J的 數(shù)目已經(jīng)達到所述總?cè)肷潆x子計數(shù)N，則所述第九步驟終止所述離子輻射損傷預(yù)測方法的 執(zhí)行，并且基于在所述第八步驟作為所述缺陷的數(shù)據(jù)所累積的數(shù)據(jù)來創(chuàng)建缺陷的分布，第十步驟，如果在所述第五步驟產(chǎn)生的所述確定結(jié)果如關(guān)系ξ <P成立這一事實所證 明的那樣指示所述入射離子J從所述制造目標的表面反射，則所述第十步驟確定所述入射 離子J經(jīng)歷鏡面反射處理，識別所述入射離子J的入射角度φ,并且返回到所述第四步驟繼 續(xù)執(zhí)行所述離子輻射損傷預(yù)測方法，以及對第一入射離子J到第N入射離子J中的每一個執(zhí)行范圍從所述第三步驟到所述第 十一步驟的步驟的序列。
3.如權(quán)利要求2所述的離子輻射損傷預(yù)測方法，其中，使用鞘層仿真器來得到如下處 理的重復(fù)，所述處理為通過利用所述離子與鞘層區(qū)域之間的電勢差而以根據(jù)麥斯維爾分 布的速率將注入到所述鞘層區(qū)域的離子進行加速；并且根據(jù)所述蒙特卡羅方法得到所述離 子與存在于所述鞘層區(qū)域中的中性粒子的碰撞的重復(fù)。
4.如權(quán)利要求2所述的離子輻射損傷預(yù)測方法，其中所述離子的輻射是等離子體刻蝕工藝；以及通過將所述制造目標的電導(dǎo)率添加到根據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)或分子動力學(xué)的第一原理 的計算所創(chuàng)建的所述數(shù)據(jù)庫，能夠在用作所述等離子體刻蝕工藝的對象的所述制造目標的 側(cè)壁以及所述制造目標的底部，計算電導(dǎo)率的2維或3維分布。
5.如權(quán)利要求2所述的離子輻射損傷預(yù)測方法，其中，通過考慮入射離子對于所述制 造目標的所述輻射所生成的電子的輻射而產(chǎn)生的電勢影響，確定所述入射離子的傳輸軌 跡。
6.如權(quán)利要求2所述的離子輻射損傷預(yù)測方法，其中，通過利用氣體仿真器以及鞘層 仿真器，從制造工藝條件中得到如下輸入?yún)?shù)在所述制造目標正上方的入射離子的所述 通量的分布、所述入射離子的所述入射能量的分布以及所述入射離子的所述入射角度的分布。
7.如權(quán)利要求2所述的離子輻射損傷預(yù)測方法，其中，所述制造目標的形狀固定，而不 隨著時間經(jīng)過而變化。
8.如權(quán)利要求2所述的離子輻射損傷預(yù)測方法，其中，所述制造目標的形狀隨著時間 經(jīng)過而變化。
9.如權(quán)利要求8所述的離子輻射損傷預(yù)測方法，其中，所述制造目標的一部分的形狀 由于所述入射離子的輻射而變化，并且所述入射離子輻射到所述部分的坐標位置。
10.一種離子輻射損傷仿真器，包含處理部分，其被配置為執(zhí)行計算以預(yù)測由于輻射到制造目標的入射離子而在所述制造目標中生成的缺陷；以及輸出部分，其被配置為將所述處理部分所計算的、作為由于輻射到所述制造目標的入 射離子而在所述制造目標中生成的所述缺陷的所述缺陷的分布進行輸出，其中 所述處理部分通過進行以下步驟來執(zhí)行所述計算，參數(shù)計算步驟，其通過考慮由轟擊制造目標的入射離子跟蹤的、作為到所述制造目標 的路徑的傳輸路徑，以及通過采用將入射離子的通量的分布、入射離子的入射能量的分布 以及入射離子的入射角度的分布作為輸入?yún)?shù)的蒙特卡羅方法，來計算所述入射離子的碰 撞位置和所述入射離子的入射角度；以及 缺陷分布計算步驟， 通過參考在所述參數(shù)計算步驟得到的信息以及由根據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)或分子動力學(xué) 的第一原理的計算所預(yù)先創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫，來執(zhí)行針對數(shù)據(jù)進行檢索的檢索操作，其中所述 數(shù)據(jù)庫用作用于存儲對所述制造目標具有影響的晶體缺陷量的分布的數(shù)據(jù)庫、用于存儲 離子反射概率的分布的數(shù)據(jù)庫以及用于存儲離子穿透深度的分布的數(shù)據(jù)庫，基于在所述檢索操作中得到的所述數(shù)據(jù)、轟擊所述制造目標的所述入射離子的入射能 量以及所述入射離子的入射角度，得到用于轟擊所述制造目標的所述入射離子的穿透深度 以及所述入射離子的穿透位置，以及根據(jù)轟擊所述制造目標的所述入射離子的所述穿透深度以及所述入射離子的所述穿 透位置，計算所述制造目標中離子輻射所導(dǎo)致的缺陷的分布。
11. 一種離子輻射設(shè)備，包含形狀仿真器，其被配置為預(yù)測作為用作所述刻蝕工藝的對象的制造目標的形狀的變 化的、由刻蝕工藝所導(dǎo)致的變化；離子輻射損傷仿真器，其被配置為通過參考作為所述制造目標的形狀數(shù)據(jù)的、所述形 狀仿真器所預(yù)測的形狀數(shù)據(jù)，預(yù)測由于輻射到所述制造目標的入射離子而由所述刻蝕工藝 在所述制造目標中生成的離子輻射損傷；控制部分，其被配置為基于所述離子輻射損傷仿真器所預(yù)測的仿真結(jié)果，執(zhí)行控制以 產(chǎn)生允許使所述離子輻射損傷的數(shù)目最小化的刻蝕條件；以及刻蝕工藝部分，其被配置為根據(jù)從所述控制部分接收到的命令，對所述制造目標執(zhí)行 所述刻蝕工藝，其中所述離子輻射損傷仿真器包括處理部分，其被配置為執(zhí)行計算以預(yù)測由于輻射到所述制造目標的入射離子而在所 述制造目標中生成的缺陷，以及輸出部分，其被配置為將所述處理部分所計算的、作為由于輻射到所述制造目標的入 射離子而在所述制造目標中生成的所述缺陷的所述缺陷的分布進行輸出， 所述處理部分通過進行以下步驟來執(zhí)行所述計算，參數(shù)計算步驟，其通過考慮由轟擊制造目標的入射離子跟蹤的、作為到所述制造目標 的路徑的傳輸路徑，以及通過采用將入射離子的通量的分布、入射離子的入射能量的分布 以及入射離子的入射角度的分布作為輸入?yún)?shù)的蒙特卡羅方法，來計算所述入射離子的碰 撞位置和所述入射離子的入射角度；以及 缺陷分布計算步驟，通過參考在所述參數(shù)計算步驟得到的信息以及由根據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)或分子動力學(xué) 的第一原理的計算所預(yù)先創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫，來執(zhí)行針對數(shù)據(jù)進行檢索的檢索操作，其中所述 數(shù)據(jù)庫用作用于存儲對所述制造目標具有影響的晶體缺陷量的分布的數(shù)據(jù)庫、用于存儲 離子反射概率的分布的數(shù)據(jù)庫以及用于存儲離子穿透深度的分布的數(shù)據(jù)庫，基于在所述檢索操作中得到的所述數(shù)據(jù)、轟擊所述制造目標的所述入射離子的入射能 量以及所述入射離子的入射角度，得到轟擊所述制造目標的所述入射離子的穿透深度以及 所述入射離子的穿透位置，以及根據(jù)轟擊所述制造目標的所述入射離子的所述穿透深度以及所述入射離子的所述穿 透位置，計算所述制造目標中離子輻射所導(dǎo)致的缺陷的分布。
12.—種離子輻射設(shè)備，包含離子輻射損傷仿真器，其被配置為預(yù)測由于輻射到用作離子注入工藝的對象的制造 目標的入射離子而在所述制造目標中生成的離子輻射損傷；控制部分，其被配置為基于所述離子輻射損傷仿真器所預(yù)測的仿真結(jié)果，執(zhí)行控制以 產(chǎn)生包括在工藝條件范圍中的、作為允許使所述離子輻射損傷的數(shù)目最小化的注入條件的 離子注入條件；以及離子注入工藝部分，其被配置為根據(jù)從所述控制部分接收到的命令，對所述制造目標 執(zhí)行所述離子注入工藝，其中所述離子輻射損傷仿真器包括處理部分，其被配置為執(zhí)行計算以預(yù)測由于輻射到所述制造目標的入射離子而在所 述制造目標中生成的缺陷的分布，以及輸出部分，其被配置為將所述處理部分所計算的、作為由于輻射到所述制造目標的入 射離子而在所述制造目標中生成的所述缺陷的所述缺陷的分布進行輸出， 所述處理部分通過進行以下步驟來執(zhí)行所述計算，參數(shù)計算步驟，其通過考慮由轟擊制造目標的入射離子跟蹤的、作為到所述制造目標 的路徑的傳輸路徑，以及通過采用將入射離子的通量的分布、入射離子的入射能量的分布 以及入射離子的入射角度的分布作為輸入?yún)?shù)的蒙特卡羅方法，來計算所述入射離子的碰 撞位置和所述入射離子的入射角度；以及 缺陷分布計算步驟，通過參考在所述參數(shù)計算步驟得到的信息以及由根據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)或分子動力學(xué) 的第一原理的計算所預(yù)先創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫，來執(zhí)行針對數(shù)據(jù)進行檢索的檢索操作，其中所述 數(shù)據(jù)庫用作用于存儲對所述制造目標具有影響的晶體缺陷量的分布的數(shù)據(jù)庫、用于存儲 離子反射概率的分布的數(shù)據(jù)庫以及用于存儲離子穿透深度的分布的數(shù)據(jù)庫，基于在所述檢索操作中得到的所述數(shù)據(jù)、轟擊所述制造目標的所述入射離子的入射能 量以及所述入射離子的入射角度，得到轟擊所述制造目標的所述入射離子的穿透深度以及 所述入射離子的穿透位置，以及根據(jù)轟擊所述制造目標的所述入射離子的所述穿透深度以及所述入射離子的所述穿 透位置，計算所述制造目標中離子輻射所導(dǎo)致的缺陷的分布。
13.一種離子輻射方法，包含以下處理執(zhí)行形狀仿真，以便預(yù)測作為用作所述刻蝕工藝的對象的制造目標的形狀的變化的、刻蝕工藝所導(dǎo)致的變化；執(zhí)行離子輻射損傷仿真，以便通過參考由所述形狀仿真的執(zhí)行所預(yù)測的、作為所述制造目標的形狀數(shù)據(jù)的形狀數(shù)據(jù)，預(yù)測由于輻射到所述制造目標的入射離子而由所述刻蝕工 藝在所述制造目標中生成的離子輻射損傷；基于通過執(zhí)行所述離子輻射損傷仿真所預(yù)測的仿真結(jié)果，進行控制以產(chǎn)生允許使所述 離子輻射損傷的數(shù)目最小化的刻蝕條件；以及根據(jù)所述刻蝕條件，對所述制造目標執(zhí)行所述刻蝕工藝，其中 通過進行以下步驟來執(zhí)行所述離子輻射損傷仿真參數(shù)計算步驟，其通過考慮由轟擊制造目標的入射離子跟蹤的、作為到所述制造目標 的路徑的傳輸路徑，以及通過采用將入射離子的通量的分布、入射離子的入射能量的分布 以及入射離子的入射角度的分布作為輸入?yún)?shù)的蒙特卡羅方法，來計算所述入射離子的碰 撞位置和所述入射離子的入射角度；以及 缺陷分布計算步驟，通過參考在所述參數(shù)計算步驟得到的信息以及由根據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)或分子動力學(xué) 的第一原理的計算所預(yù)先創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫，來執(zhí)行針對數(shù)據(jù)進行檢索的檢索操作，其中所述 數(shù)據(jù)庫用作用于存儲對所述制造目標具有影響的晶體缺陷量的分布的數(shù)據(jù)庫、用于存儲 離子反射概率的分布的數(shù)據(jù)庫以及用于存儲離子穿透深度的分布的數(shù)據(jù)庫，基于在所述檢索操作中得到的所述數(shù)據(jù)、轟擊所述制造目標的所述入射離子的入射能 量以及所述入射離子的入射角度，得到轟擊所述制造目標的所述入射離子的穿透深度以及 所述入射離子的穿透位置，以及根據(jù)轟擊所述制造目標的所述入射離子的所述穿透深度以及所述入射離子的所述穿 透位置，計算所述制造目標中離子輻射所導(dǎo)致的缺陷的分布。
14. 一種離子輻射方法，包含以下處理執(zhí)行離子輻射損傷仿真，以便預(yù)測由于輻射到用作離子注入工藝的對象的制造目標的 入射離子而在所述制造目標中生成的離子輻射損傷；基于通過執(zhí)行所述離子輻射損傷仿真所預(yù)測的仿真結(jié)果，執(zhí)行校正以產(chǎn)生包括在工藝 條件范圍中的、作為允許使所述離子輻射損傷的數(shù)目最小化的注入條件的校正離子注入條 件；以及根據(jù)所述校正離子注入條件，執(zhí)行所述離子注入工藝以便將離子注入到所述制造目標 中；其中通過進行以下步驟來執(zhí)行所述離子輻射損傷仿真參數(shù)計算步驟，其通過考慮由轟擊制造目標的入射離子跟蹤的、作為到所述制造目標 的路徑的傳輸路徑，以及通過采用將入射離子的通量的分布、入射離子的入射能量的分布 以及入射離子的入射角度的分布作為輸入?yún)?shù)的蒙特卡羅方法，來計算所述入射離子的碰 撞位置和所述入射離子的入射角度；以及 缺陷分布計算步驟，通過參考在所述參數(shù)計算步驟得到的信息以及由根據(jù)經(jīng)典分子動力學(xué)或分子動力學(xué) 的第一原理的計算所預(yù)先創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫，來執(zhí)行針對數(shù)據(jù)進行檢索的檢索操作，其中所述 數(shù)據(jù)庫用作用于存儲對所述制造目標具有影響的晶體缺陷量的分布的數(shù)據(jù)庫、用于存儲離子反射概率的分布的數(shù)據(jù)庫以及用于存儲離子穿透深度的分布的數(shù)據(jù)庫，基于在所述檢索操作中得到的所述數(shù)據(jù)、轟擊所述制造目標的所述入射離子 的入射能 量以及所述入射離子的入射角度，得到轟擊所述制造目標的所述入射離子的穿透深度以及 所述入射離子的穿透位置，以及根據(jù)轟擊所述制造目標的所述入射離子的所述穿透深度以及所述入射離子的所述穿 透位置，計算所述制造目標中離子輻射所導(dǎo)致的缺陷的分布。
全文摘要
公開了離子輻射損傷預(yù)測方法和仿真器以及離子輻射設(shè)備和方法。所述離子輻射損傷預(yù)測方法包括參數(shù)計算步驟，其通過考慮轟擊制造目標的入射離子的傳輸路徑，以及通過采用將入射離子的通量、入射能量和角度的分布作為輸入?yún)?shù)的蒙特卡羅方法，來計算所述離子的碰撞位置和入射角度；以及缺陷分布計算步驟，其用于通過參考在所述參數(shù)計算步驟得到的信息以及預(yù)先創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫，來針對數(shù)據(jù)進行檢索，其中所述數(shù)據(jù)庫用于存儲對所述制造目標具有影響的晶體缺陷量的分布、離子反射概率的分布以及離子穿透深度的分布；基于在檢索操作中得到的所述數(shù)據(jù)以及入射離子的入射能量和角度，得到入射離子的穿透深度和位置；以及根據(jù)穿透深度和位置，計算制造目標中缺陷的分布。
文檔編號H01L21/00GK101853780SQ20101015151
公開日2010年10月6日 申請日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者久保井信行, 小林正治 申請人:索尼公司