JPH06196405A - 薄膜堆積形状予測方法 - Google Patents
薄膜堆積形状予測方法Info
- Publication number
- JPH06196405A JPH06196405A JP30687592A JP30687592A JPH06196405A JP H06196405 A JPH06196405 A JP H06196405A JP 30687592 A JP30687592 A JP 30687592A JP 30687592 A JP30687592 A JP 30687592A JP H06196405 A JPH06196405 A JP H06196405A
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- film
- particles
- deposition shape
- predicting
- thin film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 下地ヘの衝突の判定に要する計算時間の節約
を図る。 【構成】 各セグメントヘのフラックスを求めるには下
地の分子が衝突したかどうかの判定を行なう必要があ
る。しかし、計算領域にある全粉子を対象に、下地への
衝突の判定を行なうと非常に時間がかかる。そこで、下
地膜のｙ座標の最も大きい値をＹｍａｘとしたとき、△
ｔ後粒子のｙ座標がＹｍａｘより小さくなったときは、
△ｔの間に下地に衝突した可能性があるので、この時だ
け下地に衝突したかどうかの判定を行なう。
を図る。 【構成】 各セグメントヘのフラックスを求めるには下
地の分子が衝突したかどうかの判定を行なう必要があ
る。しかし、計算領域にある全粉子を対象に、下地への
衝突の判定を行なうと非常に時間がかかる。そこで、下
地膜のｙ座標の最も大きい値をＹｍａｘとしたとき、△
ｔ後粒子のｙ座標がＹｍａｘより小さくなったときは、
△ｔの間に下地に衝突した可能性があるので、この時だ
け下地に衝突したかどうかの判定を行なう。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、薄膜堆積形状予測方法に関し、
より詳細には、常圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）による成膜過程の解析、リフロー技術による平坦化
過程の解析に関する。成膜過程の解析は、常圧ＣＶＤの
他にも低圧ＣＶＤやスパッタによる成膜過程の解析に適
用されるものである。
より詳細には、常圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n）による成膜過程の解析、リフロー技術による平坦化
過程の解析に関する。成膜過程の解析は、常圧ＣＶＤの
他にも低圧ＣＶＤやスパッタによる成膜過程の解析に適
用されるものである。
【０００２】
【従来技術】ＬＳＩの層間絶縁膜の平坦化の方法とし
て、ＰＳＧ（Phosphosilicate Glass），ＢＳＧ（Boros
ilicate Glass），ＢＰＳＧ（Borophosphosilicate Gla
ss）等のリフローが広く使われており、数値シミュレー
ションにより予めそれらのＣＶＤによる堆積形状および
リフロー形状を予測することが望ましい。本発明は、Ｃ
ＶＤ，リフローによる層間絶縁膜の平坦化プロセスの数
値解析の時間を節約し、計算費用を節約することを目的
としている。基盤上の幅及び深さが数μｍの溝周辺のガ
スの流れは、希薄の程度を表すクヌーセン数Ｋｎ（＝分
子の平均自由工程／流れの代表的長さ）が０．０１以上
になるため、連続流（Ｋｎ＜１０-2)ではなく、中間流
や分子流などの希薄流になり、ボルツマン方程式に支配
される。ＣＶＤのシミュレーションとしては、ボルツマ
ン方程式の数値解法の１つであるであるＭＣＤＳ（Mont
e Carlo Direct Simulation）法を用いたシミュレーシ
ョン例が知られている。例えば、「モンテカルロ法に
よる半導体成膜形状シュミレーション」（池川正人 外
１名，電子情報通信学会技術報告書 Vol.89 No.201 198
9,P.59）に記載されている。
て、ＰＳＧ（Phosphosilicate Glass），ＢＳＧ（Boros
ilicate Glass），ＢＰＳＧ（Borophosphosilicate Gla
ss）等のリフローが広く使われており、数値シミュレー
ションにより予めそれらのＣＶＤによる堆積形状および
リフロー形状を予測することが望ましい。本発明は、Ｃ
ＶＤ，リフローによる層間絶縁膜の平坦化プロセスの数
値解析の時間を節約し、計算費用を節約することを目的
としている。基盤上の幅及び深さが数μｍの溝周辺のガ
スの流れは、希薄の程度を表すクヌーセン数Ｋｎ（＝分
子の平均自由工程／流れの代表的長さ）が０．０１以上
になるため、連続流（Ｋｎ＜１０-2)ではなく、中間流
や分子流などの希薄流になり、ボルツマン方程式に支配
される。ＣＶＤのシミュレーションとしては、ボルツマ
ン方程式の数値解法の１つであるであるＭＣＤＳ（Mont
e Carlo Direct Simulation）法を用いたシミュレーシ
ョン例が知られている。例えば、「モンテカルロ法に
よる半導体成膜形状シュミレーション」（池川正人 外
１名，電子情報通信学会技術報告書 Vol.89 No.201 198
9,P.59）に記載されている。
【０００３】図３は、成膜形状シミュレータのフローチ
ャートを示す図で、図４は成膜物理モデルを示す図であ
る。流れ場は、分子の平均自由工程より小さい多数のセ
ルに分割される。上流領域は平衡状態にあるものとし、
反応分子は、マクスウェル速度分布で流れ場に入射す
る。△ｔ間の分子を移動させたあと、分子間衝突を計算
する。分子間衝突は、Ｂｉrｄ法，南部法などを用い
る。下地形状はストリングモデルで表され、各セグメン
トへ十分な数の分子が堆積したら、各セグメントの成長
速度を求め、平均入射方向に微小厚さ膜を成長させる。
この膜形状に対して以上の計算を繰り返し、膜の厚さが
目標値に達したところで完了する。しかし、流入出境界
の位置に関する記述はない。また、２回目以上の膜成長
速度を求める際、最初の初期状態から始めるため、流れ
が平衡に達するまで時間がかかる。
ャートを示す図で、図４は成膜物理モデルを示す図であ
る。流れ場は、分子の平均自由工程より小さい多数のセ
ルに分割される。上流領域は平衡状態にあるものとし、
反応分子は、マクスウェル速度分布で流れ場に入射す
る。△ｔ間の分子を移動させたあと、分子間衝突を計算
する。分子間衝突は、Ｂｉrｄ法，南部法などを用い
る。下地形状はストリングモデルで表され、各セグメン
トへ十分な数の分子が堆積したら、各セグメントの成長
速度を求め、平均入射方向に微小厚さ膜を成長させる。
この膜形状に対して以上の計算を繰り返し、膜の厚さが
目標値に達したところで完了する。しかし、流入出境界
の位置に関する記述はない。また、２回目以上の膜成長
速度を求める際、最初の初期状態から始めるため、流れ
が平衡に達するまで時間がかかる。
【０００４】
【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、下地への衝突の判定に要する計算時間の節約を
図り、実験との合わせ込みを容易に行うことを可能にす
る薄膜堆積形状予測方法を提供することを目的としてな
されたものである。
もので、下地への衝突の判定に要する計算時間の節約を
図り、実験との合わせ込みを容易に行うことを可能にす
る薄膜堆積形状予測方法を提供することを目的としてな
されたものである。
【０００５】
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
予め粒子の平均自由行程より小さいセルに分割してある
流れ場に、流入出境界からＮ個の粒子を流入させ、セル
内での粒子間衝突を考慮して平均自由時間よりも小さい
タイムステップ△ｔ間粒子を移動させ、次のタイムステ
ップを進めるモンテカルロ法を用いた希薄流の解析を行
い、セグメントとノードの折線で表した膜表面への粒子
のフラックスを求め、フラックスに比例して平均入射方
向に膜を成長することを繰り返して、膜の堆積形状を予
測する薄膜堆積形状予測方法において、下地膜の高さが
一番高い位置よりも△ｔ後の粒子の位置が低くなったと
きに、下地に衝突したかどうかの判断をすること、或い
は、（２）予め粒子の平均自由行程より小さいセルに分
割してある流れ場に、流入出境界からＮ個の粒子を流入
させ、セル内での粒子間衝突を考慮して平均自由時間よ
りも小さいタイムステップ△ｔ間粒子を移動させ、次の
タイムステップを進めるモンテカルロ法を用いた希薄流
の解析を行い、セグメントとノードの折線で表した膜表
面への粒子のフラックスを求め、フラックスに比例して
平均入射方向に膜を成長することを繰り返して、膜の堆
積形状を予測する薄膜堆積形状予測方法において、堆積
膜形状の出力を一定時間毎に出力する方法と、特定の箇
所の膜厚が一定になるように出力する方法とを選択でき
ること、更には、（３）前記（２）において、基板上に
溝や穴等の段差があるときの堆積形状を予測するとき、
特定の箇所の膜厚が一定となるように出力する方法のと
きに前記段差の上部の膜厚が一定になるように出力する
ことを特徴としたものである。以下、本発明の実施例に
基づいて説明する。
予め粒子の平均自由行程より小さいセルに分割してある
流れ場に、流入出境界からＮ個の粒子を流入させ、セル
内での粒子間衝突を考慮して平均自由時間よりも小さい
タイムステップ△ｔ間粒子を移動させ、次のタイムステ
ップを進めるモンテカルロ法を用いた希薄流の解析を行
い、セグメントとノードの折線で表した膜表面への粒子
のフラックスを求め、フラックスに比例して平均入射方
向に膜を成長することを繰り返して、膜の堆積形状を予
測する薄膜堆積形状予測方法において、下地膜の高さが
一番高い位置よりも△ｔ後の粒子の位置が低くなったと
きに、下地に衝突したかどうかの判断をすること、或い
は、（２）予め粒子の平均自由行程より小さいセルに分
割してある流れ場に、流入出境界からＮ個の粒子を流入
させ、セル内での粒子間衝突を考慮して平均自由時間よ
りも小さいタイムステップ△ｔ間粒子を移動させ、次の
タイムステップを進めるモンテカルロ法を用いた希薄流
の解析を行い、セグメントとノードの折線で表した膜表
面への粒子のフラックスを求め、フラックスに比例して
平均入射方向に膜を成長することを繰り返して、膜の堆
積形状を予測する薄膜堆積形状予測方法において、堆積
膜形状の出力を一定時間毎に出力する方法と、特定の箇
所の膜厚が一定になるように出力する方法とを選択でき
ること、更には、（３）前記（２）において、基板上に
溝や穴等の段差があるときの堆積形状を予測するとき、
特定の箇所の膜厚が一定となるように出力する方法のと
きに前記段差の上部の膜厚が一定になるように出力する
ことを特徴としたものである。以下、本発明の実施例に
基づいて説明する。
【０００６】図１は、本発明による薄膜堆積形状予測方
法の一実施例を説明するための構成図で、図中、１は下
地形状、２は下地初期形状、３は成長膜である。各セグ
メントへのフラックスを求めるには、下地に分子が衝突
したかどうかの判定を行なう必要がある。しかし、計算
領域にある全粒子を対象に、下地への衝突判定を行なう
と非常に時間がかかる。そこで、図１に示したように、
本発明では下地膜のｙ座標の最も大きい値をＹｍａｘと
したとき、△ｔ後粒子のｙ座標がＹｍａｘより小さくな
ったときは、△ｔの間に下地に衝突した可能があるの
で、この時だけ下地に衝突したかどうかの判定を行なっ
た。これにより、下地への衝突の判定に要する計算時間
を約１／４に節約することができた。
法の一実施例を説明するための構成図で、図中、１は下
地形状、２は下地初期形状、３は成長膜である。各セグ
メントへのフラックスを求めるには、下地に分子が衝突
したかどうかの判定を行なう必要がある。しかし、計算
領域にある全粒子を対象に、下地への衝突判定を行なう
と非常に時間がかかる。そこで、図１に示したように、
本発明では下地膜のｙ座標の最も大きい値をＹｍａｘと
したとき、△ｔ後粒子のｙ座標がＹｍａｘより小さくな
ったときは、△ｔの間に下地に衝突した可能があるの
で、この時だけ下地に衝突したかどうかの判定を行なっ
た。これにより、下地への衝突の判定に要する計算時間
を約１／４に節約することができた。
【０００７】膜厚が目標値に達するまで微小厚さの膜成
長を繰り返すが、このとき一回あたりに成長させる膜厚
については従来例では触れられていない。本発明では、
ある一定時間ｔに成長する膜厚だけ成長させる方法
と、時間に関わらず特定の箇所の膜厚が一定になるよ
うに成長させる方法、の２通りの方法をとり、用途に応
じてどちらかを選択できるようにした。
長を繰り返すが、このとき一回あたりに成長させる膜厚
については従来例では触れられていない。本発明では、
ある一定時間ｔに成長する膜厚だけ成長させる方法
と、時間に関わらず特定の箇所の膜厚が一定になるよ
うに成長させる方法、の２通りの方法をとり、用途に応
じてどちらかを選択できるようにした。
【０００８】時間一定の出力（）では、別々の計算結
果に対しても同一時間での膜形状や膜厚などを比較する
ことができる。膜厚一定の出力（）では、目標膜厚に
ぴったりと一致させることができるので、実験との比較
により付着確率等のパラメータを合わせ込む場合、実験
で得られた形状と或る箇所で実験と一致するように設定
することにより他の箇所のずれ具合が良く判り（図
２）、実験との比較が容易に行なえる。また、膜厚一定
になるように設定する箇所は、溝や穴の側壁や底の部分
ではなく、図２に示してあるように、段差の上部になる
ようにする。一般に側壁や底の部分の膜厚は薄いためこ
こを基準に段差の上部を合わせるのは難しいし、条件に
よっては溝や穴の部分に空隙を残して肩の部分で閉じて
しまうことがあるためである。
果に対しても同一時間での膜形状や膜厚などを比較する
ことができる。膜厚一定の出力（）では、目標膜厚に
ぴったりと一致させることができるので、実験との比較
により付着確率等のパラメータを合わせ込む場合、実験
で得られた形状と或る箇所で実験と一致するように設定
することにより他の箇所のずれ具合が良く判り（図
２）、実験との比較が容易に行なえる。また、膜厚一定
になるように設定する箇所は、溝や穴の側壁や底の部分
ではなく、図２に示してあるように、段差の上部になる
ようにする。一般に側壁や底の部分の膜厚は薄いためこ
こを基準に段差の上部を合わせるのは難しいし、条件に
よっては溝や穴の部分に空隙を残して肩の部分で閉じて
しまうことがあるためである。
【０００９】
【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。 （１）請求項１に対応する効果；下地膜の高さが一番高
い位置よりも△ｔ後の粒子の位置が低くなったときに、
下地に衝突したかどうかの判断をするので、下地への衝
突の判定に要する計算時間を節約することができる。 （２）請求項２に対応する効果；堆積膜形状の出力を一
定時間毎に出力する方法と、特定の箇所の膜厚が一定に
なるように出力する方法とを選択可能としたので、別々
の計算結果の比較をする場合や、実験との合わせ込みを
行なう場合など用途に応じた計算が可能である。 （３）請求項３に対応する効果；特定の箇所の膜厚が一
定となるように出力する方法の時に、段差の上部の膜圧
が一定となるように出力するので、実験との合わせ込み
が容易に行なえる。
と、以下のような効果がある。 （１）請求項１に対応する効果；下地膜の高さが一番高
い位置よりも△ｔ後の粒子の位置が低くなったときに、
下地に衝突したかどうかの判断をするので、下地への衝
突の判定に要する計算時間を節約することができる。 （２）請求項２に対応する効果；堆積膜形状の出力を一
定時間毎に出力する方法と、特定の箇所の膜厚が一定に
なるように出力する方法とを選択可能としたので、別々
の計算結果の比較をする場合や、実験との合わせ込みを
行なう場合など用途に応じた計算が可能である。 （３）請求項３に対応する効果；特定の箇所の膜厚が一
定となるように出力する方法の時に、段差の上部の膜圧
が一定となるように出力するので、実験との合わせ込み
が容易に行なえる。
【図１】 本発明による薄膜堆積形状予測方法の実施例
を説明するための構成図である。
を説明するための構成図である。
【図２】 本発明による実験との比較図である。
【図３】 従来の成膜形状シミュレータのフローチャー
トを示す図である。
トを示す図である。
【図４】 従来の成膜物理モデルを示す図である。
１…下地形状、２…下地初期形状、３…成長膜。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年９月１４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
Claims (3)
- 【請求項１】 予め粒子の平均自由行程より小さいセル
に分割してある流れ場に、流入出境界からＮ個の粒子を
流入させ、セル内での粒子間衝突を考慮して平均自由時
間よりも小さいタイムステップ△ｔ間粒子を移動させ、
次のタイムステップを進めるモンテカルロ法を用いた希
薄流の解析を行い、セグメントとノードの折線で表した
膜表面への粒子のフラックスを求め、フラックスに比例
して平均入射方向に膜を成長することを繰り返して、膜
の堆積形状を予測する薄膜堆積形状予測方法において、
下地膜の高さが一番高い位置よりも△ｔ後の粒子の位置
が低くなったときに、下地に衝突したかどうかの判断を
することを特徴とする薄膜堆積形状予測方法。 - 【請求項２】 予め粒子の平均自由行程より小さいセル
に分割してある流れ場に、流入出境界からＮ個の粒子を
流入させ、セル内での粒子間衝突を考慮して平均自由時
間よりも小さいタイムステップ△ｔ間粒子を移動させ、
次のタイムステップを進めるモンテカルロ法を用いた希
薄流の解析を行い、セグメントとノードの折線で表した
膜表面への粒子のフラックスを求め、フラックスに比例
して平均入射方向に膜を成長することを繰り返して、膜
の堆積形状を予測する薄膜堆積形状予測方法において、
堆積膜形状の出力を一定時間毎に出力する方法と、特定
の箇所の膜厚が一定になるように出力する方法とを選択
できることを特徴とする薄膜堆積形状予測方法。 - 【請求項３】基板上に溝や穴等の段差があるときの堆積
形状を予測するとき、特定の箇所の膜厚が一定となるよ
うに出力する方法のときに前記段差の上部の膜厚が一定
になるように出力することを特徴とする請求項２記載の
薄膜堆積形状予測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30687592A JPH06196405A (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | 薄膜堆積形状予測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30687592A JPH06196405A (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | 薄膜堆積形状予測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196405A true JPH06196405A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=17962300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30687592A Pending JPH06196405A (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | 薄膜堆積形状予測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06196405A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003524701A (ja) * | 1998-03-03 | 2003-08-19 | ラム リサーチ コーポレイション | プラズマプロセスによる表面プロファイルを予測するための方法及び装置 |
| US9996639B2 (en) | 2014-09-09 | 2018-06-12 | Toshiba Memory Corporation | Topography simulation apparatus, topography simulation method and recording medium |
| CN113471093A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-10-01 | 广东省大湾区集成电路与系统应用研究院 | 一种用于半导体器件的薄膜形貌预测方法及装置 |
-
1992
- 1992-11-17 JP JP30687592A patent/JPH06196405A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003524701A (ja) * | 1998-03-03 | 2003-08-19 | ラム リサーチ コーポレイション | プラズマプロセスによる表面プロファイルを予測するための方法及び装置 |
| JP2010282636A (ja) * | 1998-03-03 | 2010-12-16 | Lam Res Corp | プラズマプロセスによる表面プロファイルを予測するための方法及び装置 |
| US9996639B2 (en) | 2014-09-09 | 2018-06-12 | Toshiba Memory Corporation | Topography simulation apparatus, topography simulation method and recording medium |
| CN113471093A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-10-01 | 广东省大湾区集成电路与系统应用研究院 | 一种用于半导体器件的薄膜形貌预测方法及装置 |
| CN113471093B (zh) * | 2021-06-08 | 2024-06-04 | 广东省大湾区集成电路与系统应用研究院 | 一种用于半导体器件的薄膜形貌预测方法及装置 |
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