离子辐射损伤预测方法和仿真器以及离子辐射设备和方法

专利名称：离子辐射损伤预测方法和仿真器以及离子辐射设备和方法
技术领域：
本发明涉及离子辐射损伤预测方法、离子辐射损伤仿真器、离子辐射设备和离子 辐射方法。
背景技术：
研究结果已经表明在制造薄膜的处理(如刻蚀工艺、物理气相淀积(PVD)工艺或 离子注入工艺)中生成的进入离子所导致的损伤很有可能对包含薄膜的器件的电特性具 有很大影响。因此，这些损伤是需要尽快解决的问题。入射到用作生成离子的工艺的目标 薄膜的经处理的薄膜的进入离子所导致的典型损伤是晶体(crystalline)缺陷。因此，包 括图形的目标薄膜是指离子所轰击的薄膜。然而，仅通过利用当前的测量设备，难以对施加给真实图形(real pattern)(特别 是图形的侧壁)的损伤进行直接分析。因此，为了研究所述损伤与包含薄膜的器件的电特 性之间的关系的细节以及需要针对改善该电特性所采取的措施的细节，通过仿真来预测对 入射离子轰击的薄膜所施加的此损伤是重要的。例如，在现有离子注入工艺的仿真或离子在物质中的阻止本领和射程(SRIM)仿 真中，可以预测入射离子穿透到被假定为具有无定形结构的目标薄膜中的深度。注意， 对于与现有离子注入工艺的仿真有关的更多信息，建议读者参考文档，诸如日本专利特 开No. Hei 7-115071，而对于与SRIM仿真有关的更多信息，建议读者参考文档，诸如“The stopping and Range of Ions inSolids, "J. F. Ziegler,J. P. Biersack and U.Littmark, Pergamon Press, New York,1985。然而，入射离子的穿透所导致的作为目标薄膜的缺陷的晶体缺陷不能通过考虑目 标薄膜的晶体结构来定量地表示。晶体缺陷的典型示例是多晶硅和/或二氧化硅的晶格晶 体的杂乱。另外，使用现有分子动力学仿真器的损伤仿真处理是通过考虑在穿透目标薄膜的 入射离子与构成目标薄膜的原子之间的相互作用来执行的。结果，即使在入射离子的能量 所导致的晶格晶体杂乱的情况下，也可以在原子级别或分子级别预测进入离子的入射角以 及目标薄膜的类型。注意，对于与该仿真处理有关的更多信息，建议读者参考文档，诸如 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，在计算机(如，并入在普通制造设备中的计算机)可执行的计算的实际时间 段内，可以仅在非常小的有限区域(其具有若干nmX若干nm的典型尺寸)中计算损伤的 分布。计算机可执行的计算的实际时间段的典型示例是若干星期。然而，由于该非常小的 有限区域所强加的限制，因此根据分子动力学所执行的实际计算至多可应用于忽略了已创 建图形的假定平坦的目标薄膜这一情况的情况。另外，在每一个均具有小质量(例如，氢离 子)的进入离子的情况下，目标薄膜内部的飞行距离增大。因此，执行计算所花费的时间变 得甚至更长。
因此，必定需要提供如下这样的新计算算法其中，在短的实际时间段(如，若干 小时或若干天)内，将用以发现在真实图形(具有lOOnm的规模)中以及在这种规模的实 际工艺中离子辐射所导致的损伤分布而执行的计算结果反馈到器件工艺开发。例如，通过 预测晶体缺陷的分布和/或验证缺陷生成机构来计算损伤的分布。另外，对于高性能图像传感器的开发，能够校正工艺条件以便通过采用上述新计 算算法降低损伤数量的离子辐射设备成为必须。离子辐射设备的典型示例是干法刻蚀设备 和离子注入设备。

发明内容
本发明要解决的问题为如下这样的事实即使可以在原子级别或分子级别预测进 入离子所导致的晶体晶格杂乱、入射离子的入射角度以及目标薄膜的类型，如果必须在计 算机(如，并入到普通制造设备中的计算机)可执行的计算的实际时间段内执行预测，那么 也可以仅计算在非常小的有限矩形区域(其具有若干nmx若干nm的典型尺寸)中损伤的 分布。本发明的发明者已经发明了一种新的技术，用于将用以发现在具有lOOnm规模的 真实图形中以及在这种规模的实际工艺中离子辐射所导致的损伤的分布而执行的计算结 果，在较短的实际时间段(如，若干小时或若干天)内反馈至器件工艺的开发。根据本发明一实施例的离子辐射损伤预测方法包括参数计算步骤，其通过考虑由 轰击制造目标的入射离子跟踪的、作为到所述制造目标的路径的传输路径，以及通过采用 将入射离子的通量的分布、入射离子的入射能量的分布以及入射离子的入射角度的分布作 为输入参数的蒙特卡罗方法，来计算所述入射离子的碰撞位置和所述入射离子的入射角 度；以及缺陷分布计算步骤，其用于通过参考在所述参数计算步骤得到的信息以及由根 据经典分子动力学或分子动力学的第一原理的计算所预先创建的数据库，来执行针对数据 进行检索的检索操作，其中所述数据库用作用于存储对所述制造目标具有影响的晶体缺 陷量的分布的数据库、用于存储离子反射概率的分布的数据库以及用于存储离子穿透深度 的分布的数据库。进而，所述缺陷分布计算步骤基于在所述检索操作中得到的所述数据、轰 击所述制造目标的所述入射离子的入射能量以及所述入射离子的入射角度，得到轰击所述 制造目标的所述入射离子的穿透深度以及所述入射离子的穿透位置。另外，所述缺陷分布 计算步骤根据轰击所述制造目标的所述入射离子的所述穿透深度以及所述入射离子的所 述穿透位置，计算所述制造目标中离子辐射所导致的缺陷的分布。根据本发明如上所述提供的离子辐射损伤预测方法，可以在实际计算时间段内定 量地预测穿透到制造目标的侧壁和/或制造目标的底部的入射离子的分布以及入射离子 所导致的物理损伤量(或晶体缺陷)的2维或3维分布。注意，仅通过进行实验，难以在实 际测量时间段内测量所述分布。由于通过根据分子动力学的计算而已预先创建的数据库的 使用，因此可以在实际计算时间段内定量地预测所述分布，由此需要更少的时间来用于计 算离子穿透深度的分布以及晶体缺陷量的分布。根据本发明另一实施例的离子辐射损伤仿真器包括处理部分，其被配置为执行 计算以预测由于辐射到制造目标的入射离子而在所述制造目标中生成的缺陷；以及输出部 分，其被配置为将所述处理部分所计算的、作为由于辐射到所述制造目标的入射离子而在所述制造目标中生成的所述缺陷的所述缺陷的分布进行输出。所述处理部分通过进行参数 计算步骤来执行所述计算，其中所述参数计算步骤通过考虑由轰击制造目标的入射离子跟 踪的、作为到所述制造目标的路径的传输路径，以及通过采用将入射离子的通量的分布、入 射离子的入射能量的分布以及入射离子的入射角度的分布作为输入参数的蒙特卡洛方法， 来计算所述入射离子的碰撞位置和所述入射离子的入射角度。所述处理部分通过进一步进 行缺陷分布计算步骤来执行所述计算，其中所述缺陷分布计算步骤包括如下步骤通过参 考在所述参数计算步骤得到的信息以及由根据经典分子动力学或分子动力学的第一原理 的计算所预先创建的数据库，来执行针对数据进行检索的检索操作，其中所述数据库用作 用于存储对所述制造目标具有影响的晶体缺陷量的分布的数据库、用于存储离子反射概率 的分布的数据库以及用于存储离子穿透深度的分布的数据库。所述缺陷分布计算步骤进一 步包括如下步骤基于在所述检索操作中得到的所述数据、轰击所述制造目标的所述入射 离子的入射能量以及所述入射离子的入射角度，得到轰击所述制造目标的所述入射离子的 穿透深度以及所述入射离子的穿透位置。所述缺陷分布计算步骤包括如下步骤根据轰击 所述制造目标的所述入射离子的所述穿透深度以及所述入射离子的所述穿透位置，计算所 述制造目标中离子辐射所导致的缺陷的分布。通过利用本实施例如上所述提供的离子辐射损伤仿真器，可以在实际计算时间段 内定量地预测穿透到制造目标的侧壁和/或制造目标的底部的入射离子的分布以及入射 离子所导致的物理损伤量(或晶体缺陷)的2维或3维分布。注意，仅通过进行实验，难以 在实际测量时间段内测量所述分布。由于通过根据分子动力学的计算而已预先创建的数据 库的使用，因此可以在实际计算时间段内定量地预测所述分布，由此需要更少的时间来用 于计算离子穿透深度的分布以及晶体缺陷量的分布。根据本发明进一实施例的离子辐射设备包括形状仿真器，其被配置为预测刻 蚀工艺所导致的、作为用作所述刻蚀工艺的对象的制造目标的形状的变化的变化。所述离 子辐射装置进一步包括离子辐射损伤仿真器，其被配置为通过参考所述形状仿真器所预 测的、作为所述制造目标的形状数据的形状数据，预测在所述制造目标中由刻蚀工艺生成 的离子辐射损伤。所述离子辐射设备进一步包括控制部分，其被配置为基于所述离子辐射 损伤仿真器所预测的仿真结果，执行控制以产生允许使前述离子辐射损伤的数目最小化的 刻蚀条件。所述离子辐射装置进一步包括刻蚀工艺部分，其被配置为根据从所述控制部分 接收到的命令，对所述制造目标执行所述刻蚀工艺。所述离子辐射损伤仿真器包括处理部 分，其被配置为执行计算以预测由于辐射到所述制造目标的入射离子而在所述制造目标 中生成的缺陷；以及输出部分，其被配置为将所述处理部分所计算的、作为由于辐射到所 述制造目标的入射离子而在所述制造目标中生成的所述缺陷的所述缺陷的分布进行输出。 所述处理部分通过进行参数计算步骤来执行所述计算，其中参数计算步骤通过考虑由轰击 制造目标的入射离子跟踪的、作为到所述制造目标的路径的传输路径，以及通过采用将入 射离子的通量的分布、入射离子的入射能量的分布以及入射离子的入射角度的分布作为输 入参数的蒙特卡洛方法，来计算所述入射离子的碰撞位置和所述入射离子的入射角度。所 述处理部分通过进一步进行缺陷分布计算步骤来执行所述计算，所述缺陷分布计算步骤包 括如下步骤通过参考在所述参数计算步骤得到的信息以及由根据经典分子动力学或分子 动力学的第一原理的计算所预先创建的数据库，来执行针对数据进行检索的检索操作，其中所述数据库用作用于存储对所述制造目标具有影响的晶体缺陷量的分布的数据库、用 于存储离子反射概率的分布的数据库以及用于存储离子穿透深度的分布的数据库。所述缺 陷分布计算步骤进一步包括如下步骤基于在所述检索操作中得到的所述数据、轰击所述 制造目标的所述入射离子的入射能量以及所述入射离子的入射角度，得到轰击所述制造目 标的所述入射离子的穿透深度以及所述入射离子的穿透位置。所述缺陷分布计算步骤进一 步包括如下步骤根据轰击所述制造目标的所述入射离子的所述穿透深度以及所述入射离 子的所述穿透位置，计算所述制造目标中离子辐射所导致的缺陷的分布。通过利用本实施例如上所述提供的离子辐射设备，可以在实际计算时间段内定量 地预测穿透到制造目标的侧壁和/或制造目标的底部的入射离子的分布以及入射离子所 导致的物理损伤量(或晶体缺陷)的2维或3维分布。注意，仅通过进行实验，难以在实际 测量时间段内测量所述分布。由于通过根据分子动力学的计算而已预先创建的数据库的使 用，因此可以在实际计算时间段内定量地预测所述分布，由此需要更少的时间来用于计算 离子穿透深度的分布以及晶体缺陷量的分布。根据本发明又一实施例的离子辐射设备包括离子辐射损伤仿真器，其被配置为 预测由于辐射到用作离子注入工艺的对象的制造目标的入射离子而在所述制造目标中生 成的损伤。所述离子辐射损伤仿真器进一步包括控制部分，其被配置为基于所述离子辐射 损伤仿真器所预测的仿真结果，执行控制以产生包括在工艺条件范围中的、作为允许使所 述离子辐射损伤的数目最小化的注入条件的离子注入条件。所述离子辐射损伤仿真器进一 步包括离子注入工艺部分，其被配置为根据从所述控制部分接收到的命令，对所述制造目 标执行所述离子注入工艺。所述离子辐射损伤仿真器包括处理部分，其被配置为执行计 算以预测由于辐射到所述制造目标的入射离子而在所述制造目标中生成的缺陷；以及输出 部分，其被配置为将所述处理部分所计算的、作为由于辐射到所述制造目标的入射离子而 在所述制造目标中生成的所述缺陷的所述缺陷的分布进行输出。所述处理部分通过进行参 数计算步骤来执行所述计算，其中参数计算步骤通过考虑由轰击制造目标的入射离子跟踪 的、作为到所述制造目标的路径的传输路径，以及通过采用将入射离子的通量的分布、入射 离子的入射能量的分布以及入射离子的入射角度的分布作为输入参数的蒙特卡洛方法，来 计算所述入射离子的碰撞位置和所述入射离子的入射角度。所述处理部分通过进一步进行 缺陷分布计算步骤来执行所述计算，所述缺陷分布计算步骤包括如下步骤通过参考在所 述参数计算步骤得到的信息以及由根据经典分子动力学或分子动力学的第一原理的计算 所预先创建的数据库，来执行针对数据进行检索的检索操作，其中所述数据库用作用于存 储对所述制造目标具有影响的晶体缺陷量的分布的数据库、用于存储离子反射概率的分布 的数据库以及用于存储离子穿透深度的分布的数据库。所述缺陷分布计算步骤进一步包括 如下步骤基于在所述检索操作中得到的所述数据、轰击所述制造目标的所述入射离子的 入射能量以及所述入射离子的入射角度，得到轰击所述制造目标的所述入射离子的穿透深 度以及所述入射离子的穿透位置。所述缺陷分布计算步骤进一步包括如下步骤根据轰击 所述制造目标的所述入射离子的所述穿透深度以及所述入射离子的所述穿透位置，计算所 述制造目标中离子辐射所导致的缺陷的分布。通过利用本实施例如上所述提供的离子辐射装置，可以在实际计算时间段内定量 地预测穿透到制造目标的侧壁和/或制造目标的底部的入射离子的分布以及入射离子所导致的物理损伤量(或晶体缺陷)的2维或3维分布。注意，仅通过进行实验，难以在实际 的测量时间段内测量所述分布。由于通过根据分子动力学的计算而已预先创建的数据库的 使用，因此可以在实际的计算时间段内定量地预测所述分布，由此需要更少的时间来用于 计算离子穿透深度的分布以及晶体缺陷量的分布。根据本发明又一实施例的离子辐射方法包括如下处理执行形状仿真，以便预测 刻蚀工艺所导致的、作为用作所述刻蚀工艺的对象的制造目标的形状的变化的变化。所述 离子辐射方法进一步包括如下处理执行离子辐射损伤仿真，以便通过参考由所述形状仿 真的执行所预测的、作为所述制造目标的形状数据的形状数据，预测由所述刻蚀工艺在所 述制造目标中生成的离子辐射损伤。所述离子辐射方法进一步包括如下处理基于通过执 行所述离子辐射损伤仿真所预测的仿真结果，进行控制以产生允许使所述离子辐射损伤的 数目最小化的刻蚀条件。所述离子辐射方法进一步包括如下处理根据所述刻蚀条件，对所 述制造目标执行所述刻蚀工艺。通过进行参数计算步骤来执行所述离子辐射损伤仿真，其 中参数计算步骤通过考虑由轰击制造目标的入射离子跟踪的、作为到所述制造目标的路径 的传输路径，以及通过采用将入射离子的通量的分布、入射离子的入射能量的分布以及入 射离子的入射角度的分布作为输入参数的蒙特卡洛方法，来计算所述入射离子的碰撞位置 和所述入射离子的入射角度。通过进一步进行缺陷分布计算步骤来执行所述离子辐射损伤 仿真，其中缺陷分布计算步骤包括如下步骤通过参考在所述参数计算步骤得到的信息以 及由根据经典分子动力学或分子动力学的第一原理的计算所预先创建的数据库，来执行针 对数据进行检索的检索操作，其中所述数据库用作用于存储对所述制造目标具有影响的 晶体缺陷量的分布的数据库、用于存储离子反射概率的分布的数据库以及用于存储离子穿 透深度的分布的数据库。缺陷分布计算步骤进一步包括如下步骤基于在所述检索操作中 得到的所述数据、轰击所述制造目标的所述入射离子的入射能量以及所述入射离子的入射 角度，得到轰击所述制造目标的所述入射离子的穿透深度以及所述入射离子的穿透位置。 缺陷分布计算步骤进一步包括如下步骤根据轰击所述制造目标的所述入射离子的所述穿 透深度以及所述入射离子的所述穿透位置，计算所述制造目标中离子辐射所导致的缺陷的 分布。通过利用本实施例如上所述提供的离子辐射方法，可以在实际的计算时间段内定 量地预测穿透到制造目标的侧壁和/或制造目标的底部的入射离子的分布以及入射离子 所导致的物理损伤量(或晶体缺陷)的2维或3维分布。注意，仅通过进行实验，难以在实 际的测量时间段内测量所述分布。由于通过根据分子动力学的计算而已预先创建的数据库 的使用，因此可以在实际的计算时间段内定量地预测所述分布，由此需要更少的时间来用 于计算离子穿透深度的分布以及晶体缺陷量的分布。根据本发明又一实施例的离子辐射方法包括如下处理执行离子辐射损伤仿真， 以便预测由于辐射到用作离子注入工艺的对象的制造目标的入射离子而在所述制造目标 中生成的离子辐射损伤。所述离子辐射方法进一步包括如下处理基于通过执行所述离子 辐射损伤仿真所预测的仿真结果，执行校正以产生包括在工艺条件范围中的、作为允许使 所述离子辐射损伤的数目最小化的注入条件的校正离子注入条件。所述离子辐射方法进一 步包括如下处理根据所述校正离子注入条件，执行所述离子注入工艺以便将离子注入到 所述制造目标中。通过进行参数计算步骤来执行所述离子辐射损伤仿真，其中参数计算步骤通过考虑由轰击制造目标的入射离子跟踪的、作为到所述制造目标的路径的传输路径， 以及通过采用将入射离子的通量的分布、入射离子的入射能量的分布以及入射离子的入射 角度的分布作为输入参数的蒙特卡洛方法，来计算所述入射离子的碰撞位置和所述入射离 子的入射角度。通过进一步进行缺陷分布计算步骤来执行所述离子辐射损伤仿真，其中缺 陷分布计算步骤包括如下处理通过参考在所述参数计算步骤得到的信息以及由根据经典 分子动力学或分子动力学的第一原理的计算所预先创建的数据库，来执行针对数据进行检 索的检索操作，其中所述数据库用作用于存储对所述制造目标具有影响的晶体缺陷量的 分布的数据库、用于存储离子反射概率的分布的数据库以及用于存储离子穿透深度的分布 的数据库。缺陷分布计算步骤进一步包括如下处理基于在所述检索操作中得到的所述数 据、轰击所述制造目标的所述入射离子的入射能量以及所述入射离子的入射角度，得到轰 击所述制造目标的所述入射离子的穿透深度以及所述入射离子的穿透位置。缺陷分布计算 步骤进一步包括如下处理根据轰击所述制造目标的所述入射离子的所述穿透深度以及所 述入射离子的所述穿透位置，计算所述制造目标中离子辐射所导致的缺陷的分布。通过利用本实施例如上所述提供的离子辐射方法，可以在实际的计算时间段内定 量地预测穿透到制造目标的侧壁和/或制造目标的底部的入射离子的分布以及入射离子 所导致的物理损伤量(或晶体缺陷)的2维或3维分布。注意，仅通过进行实验，难以在切 实可行的测量时间段内测量所述分布。由于通过根据分子动力学的计算而已预先创建的数 据库的使用，因此可以在实际的计算时间段内定量地预测所述分布，由此需要更少的时间 来用于计算离子穿透深度的分布以及晶体缺陷量的分布。由于本发明实施例提供的离子辐射损伤预测方法允许显著地缩短仿真时间，因此 该离子辐射损伤预测方法提供了如下的优点可以缩短互补金属氧化物半导体(CMOS)器 件工艺和图像传感器工艺的开发的周转时间(TAT)以及这些工艺的评估，从而可以降低开 发成本。由于本发明实施例提供的离子辐射损伤仿真器允许显著地缩短仿真时间，因此该 离子辐射损伤仿真器提供了如下的优点可以缩短CMOS器件工艺和图像传感器工艺的开 发的TAT以及这些工艺的评估，从而可以降低开发成本。由于本发明实施例提供的离子辐射设备能够显著地缩短利用了离子辐射的刻蚀 工艺和离子注入工艺的仿真时间，并且在实施所期望的处理尺寸的同时使离子辐射导致的 损伤的数目最小化，因此该离子辐射装置提供了如下的优点可以缩短CMOS器件的刻蚀工 艺与图像传感器的开发的TAT以及对于这些工艺的评估，从而可以降低开发成本。由于本发明实施例提供的离子辐射方法能够显著地缩短离子注入工艺的仿真时 间，因此该离子辐射方法提供了如下的优点可以缩短CMOS器件的离子注入工艺与图像传 感器的开发的TAT以及对于这些工艺的评估，从而可以降低开发成本。


图1示出表示根据本发明第一实施例的离子辐射损伤预测方法的第一典型示例 的流程图；图2示出图示通过利用等离子体气体仿真器所执行的预测的典型结果的多个图；图3示出图示通过利用鞘层仿真器(sheath simulator)所执行的预测的典型结果的多个图；图4示出图示数据库的概念的多个图；图5是示出根据分子动力学的计算的计算区域的图；图6A到图6C是在缺陷分布、基于缺陷分布的内插、通过内插计算损伤分布、生成 加权随机数以及根据通过内插得到的损伤分布来确定基于随机数的深度的说明中所要参 考的多个图；图7示出针对具有200eV的入射能量E及40度的入射角度<P的入射离子的情况， 在内插的说明中所要参考的多个说明图；图8示出表示根据本发明第一实施例的、鞘层仿真器所执行的、用以预测离子能 量的分布和离子入射角度的分布的处理的流程图；图9示出表示本发明第一实施例所实施的、用作硅栅制造中所采用的方法的离子 辐射损伤预测方法的第二典型示例的流程图；图10是示出实施本发明的模式所提供的算法的离子辐射损伤仿真器的大致外观 的图；图11示出表示本发明第一实施例所实施的、用作硅栅制造中所采用的方法的离 子辐射损伤预测方法的第三典型示例的流程图；图12示出表示气体仿真器的算法的流程图；图13是示出根据本发明第三实施例的离子辐射设备的第一典型示例的框图；图14是示出在根据第三实施例的离子辐射设备的第一典型示例中所使用的形状 仿真器的大致外观的图；图15是示出在根据第三实施例的离子辐射设备的第一典型示例中所使用的形状 仿真器采用的离子辐射方法的图；图16示出表示在图15所示流程图的步骤S412通过利用仿真器以便从数据库中 获取校正值而执行的计算的细节的流程图；图17是示出根据本发明第三实施例的离子辐射设备的第二典型示例的框图；以 及图18示出表示根据第三实施例的离子辐射设备的第二典型示例所采用的离子辐 射方法的流程图。
具体实施例方式下文将描述表示本发明的实施方案的每一优选实施例。<1.第一实施例>[离子辐射损伤预测方法的第一典型示例]参考图1所示的流程图，说明根据本发明第一实施例的离子辐射损伤预测方法的 第一典型示例。如图1的流程图所示，首先执行参数计算步骤。在参数计算步骤，通过考虑由入射 离子跟踪的、作为到制造目标的路径的传输路径并且通过采用蒙特卡罗方法(其将入射离 子的通量的分布、入射离子的入射能量的分布、入射离子的入射角度的分布作为输入参数) 来计算进入到制造目标的入射离子的碰撞位置以及入射离子的入射角度。
更具体而言，按照如下执行参数计算步骤。在第一步骤S1，确定输入参数。也就是 说，执行第一步骤S1以便确定输入参数(如，入射离子轰击的制造目标的薄膜类型、制造目 标的结构、入射离子的通量以及离子辐射时间的长度)。制造目标的结构包含制造目标的大 小和制造目标的形状。然后，在第二步骤S2，确定总入射离子计数N。总入射离子计数N是在离子辐射时 间段内入射至制造目标的进入离子的总数。根据蒙特卡罗方法，基于输入参数来执行第二 步骤S2 o然后，在第三步骤S3，得到入射离子的入射能量E以及离子的入射角度(p。更具体 地，为了得到轰击制造目标的第J个入射离子J的入射能量E以及离子J的入射角度cp (其 中，作为词语‘离子’的后缀所附的参考符号J表示该离子是第J个入射离子)而执行第三 步骤S3 o在已经完成了上述参数计算步骤之后，执行缺陷分布计算步骤。在缺陷分布计算 步骤，首先，通过参考在参数计算步骤得到的信息以及通过根据经典分子动力学或分子动 力学的第一原理的计算而预先创建的数据库而在检索操作中检索数据。该数据库包括用 于存储对制造目标具有影响的晶体缺陷的量的分布的数据库、用于存储离子反射概率的分 布的数据库以及用于存储离子穿透深度的分布的数据库。然后，基于在检索操作中得到的 数据，得到轰击制造目标的第J个入射离子J的入射能量E和离子J的入射角度9、轰击制 造目标的第J个入射离子J的穿透深度以及离子的穿透位置。最后，计算在制造目标中由 离子辐射导致的缺陷的分布。作为入射能量E的分布和入射角度9的分布，可以利用通过等离子体气体仿真器 和鞘层仿真器(其在附图中未示出)所产生的典型预测结果。如上所述，在检索数据库的 操作中以及同样在基于内插的计算中，将入射能量E和入射角度cp用作输入参数。图2是示 出通过利用等离子体气体仿真器所执行的预测的典型结果的多个图。另一方面，图3图示 用于示出通过利用鞘层仿真器所执行的预测的典型结果的多个图。代替利用通过等离子体 气体仿真器和鞘层仿真器所产生的预测结果，可以利用作为等离子体发射光的实际测量或 者能谱的实际测量的结果所获得的值。稍后将描述上面提到的前述等离子体气体仿真器和鞘层仿真器。更具体而言，按照如下执行上述缺陷分布计算步骤。首先，在第四步骤S4，在根据蒙特卡罗方法计算入射离子J的碰撞位置以及离子 J的入射角度9时，考虑进入制造目标的入射离子J的传输轨迹。更具体地，在该第四步骤 S4，通过采用蒙特卡罗方法，针对制造目标的形状而得到由入射离子J跟踪的、作为到制造 目标的轨迹的传输轨迹。例如，执行第四步骤S4，以便计算入射离子J和制造目标的表面之 间的碰撞位置以及入射离子J的传输路径结合制造目标的表面所形成的入射角度9。另外，针对具有入射能量E和入射角度9的每个离子在制造目标表面的入射，预先 计算诸如晶体缺陷D、离子反射概率P和加权值F之类的数据。注意，晶体缺陷D和加权值 F均是z的函数，其中，参考符号z表示离子穿透的深度。针对具有平面形状的制造目标，通 常利用根据经典分子动力学或分子动力学的第一原理的仿真器已经计算出了诸如晶体缺 陷D、离子反射概率P和加权值F之类的数据。然后，预先将计算结果存储为数据库。也就 是说，计算结果通常用于创建如图4的概念图中所示的数据库。
在如下给出的定义⑴或⑵中，定义了通过利用分子动力学的仿真器计算的、作 为一个入射离子所导致的缺陷的晶体缺陷D(z)。(1)根据经典分子动力学所计算出的晶体缺陷D的定义利用根据经典分子动力学的仿真器的计算的区域被分为如图5的示意图中所示 的单元。更确切地，通常将计算区域分为均具有大小2nmX2nmX2nm的单元1、单元2和单 元3。如从下面给出的等式(1)中显而易见的那样，将单元中的晶体缺陷D(z)定义为存在 于深度z的原子A的位置(XA、\、ZA)距离原始晶体结构位置(XA0、Yao、Zao)的每一平移之 和。等式中使用的参考符号队表示存在于一个单元中的晶体原子的数目。 (2)根据第一原理分子动力学计算出的晶体缺陷D的定义根据第一原理分子动力学，可以计算分子或原子的状态作为波形的函数。将缺陷 D(zi)定义为单元中结合能(binding energy)变化AU之和。结合能变化AU均由等式 AU = U/U0来表示，并被相加来定义缺陷D(zi)。参考符号U表示由下列等式所表示的共 价结合能U = /EXn(E)dE如从上面等式中显而易见的那样，根据原子状态n(E)估算共价结合能U。上述等 式中使用的参考符号E表示哈密尔敦对角化分量。另一方面，等式AU = U/U0中使用的参 考符号U0表示针对没有离子注入情况下的共价结合能。利用根据上述定义所定义的晶体缺陷D，通过如下的等式(2)定义最终累积在单 元i中的总损伤DT(zi)
Ni 上面给出的等式(2)中所使用的参考标记Ni表示注入到单元i的入射离子的数目。另外，存在计算方法A和B来用于在第四步骤确定入射离子的传输轨迹。下面说 明计算方法A和B如下。计算方法A是如下这样的方法其通过假定离子通过在制造目标(如，图形)中重 复直接前进和镜面反射(或穿透到薄膜)而传播，来计算入射离子的传输轨迹。计算方法B是如下这样的方法其通过还考虑由于刻蚀制造工艺所导致的作为图 形表面的电荷分布的电荷分布所引起的电势效应(也称作充电效应)，来计算入射离子的 传输轨迹。根据计算方法(A)，以根据离子速度分量(Vx，Vy)的分布所获得的梯度Vy/Vx以 及根据辐射位置(或相对位置)所获得的直线来表示传输轨迹。另一方面，根据计算方法(B)，需要考虑除了离子之外的电子的存在，计算由图 形中的电子和离子所创建的电势分布和电场分布，并且求解通过此电势分布和此电场分 布传播的离子和电子的运动等式。通常，通过采用逐次法(如，逐次超松驰(S0R)法)， 以与求解泊松等式的处理相同的方式来求解该运动等式。对于细节，建议读者参考文 档，如Taku Shimada于2006年提交于Keio大学的博士论文，题目为“Development Modeling of a Trench Shape ofSi02 and an Organic Low-Permittivity Material ina SurfaceCharging/Etching/Deposition Competition Process，，。然后，执行第五步骤S5，以便根据将反射概率P与随机数I进行比较的结果来确 定入射离子J经历了穿透还是反射。也就是说，在第五步骤S5，将通过参考入射离子J的入 射能量E以及入射离子J的入射角度cp所得到的反射概率P与随机数I进行比较，以便确 定入射离子J穿透了制造目标还是入射离子J由制造目标的表面反射。例如，当入射离子J与用作制造目标的图形的侧壁或者图形的底部碰撞时，在该 点生成具有处于范围0< I <1中的值的随机数I。另外，从数据库中检索入射离子J的 入射能量E和入射角度cp，然后将其用于样条内插处理以得到反射概率P。随后，将随机数 I与反射概率P进行比较，以便产生关于如下这样的确定的结果入射离子J穿透了用作 制造目标的图形的部分到达深度z并导致晶体缺陷，还是入射离子J以镜面反射现象受到 图形表面的反射并且保持入射离子J的能量。如果在第五步骤S5产生的确定结果表明反射概率P比随机数I更小，S卩，关系 I >P成立以指示入射离子J已穿透制造目标，那么执行下列的步骤。在第六步骤S6，针 对诸如制造目标的薄膜类型以及入射离子J的类型之类的数据检索数据库。数据库用于存 储在制造目标中入射离子的分布。基于入射离子J的入射能量E、该离子的入射角度(p以及 制造目标的薄膜类型，通过根据经典分子动力学的计算和根据分子动力学的第一原理的计 算，已经预先创建了在制造目标中入射离子的分布。然后，在第七步骤S7，得到入射离子J的穿透深度以及入射离子J的穿透位置。更 具体而言，在第七步骤S7，基于在第六步骤S6执行的检索操作中所得到的数据，得到入射 离子J的入射能量E和入射角度9、入射离子J的穿透深度以及该离子J的穿透位置。因此，可以得到单元中具有入射能量E和入射角度q>的入射离子J所导致的晶体缺 陷的分布。注意，晶体缺陷的分布是关于穿透深度z的分布。另外，生成加权随机数并用于 确定穿透深度z。注意，加权随机数是随机数与权重F(z)的乘积，所述权重F(z)表示穿透 深度z处的离子计数分布率，其中，离子计数分布率是入射离子计数与根据分子动力学的 计算中所使用的总入射离子计数的比率。例如，对于I >P(其表示生成了晶体缺陷的情况)，针对制造目标的薄膜类型以 及入射离子J的类型来检索数据库。在样条内插处理中使用图6A所示的晶体缺陷分布曲 线，以便针对如图6B的示意图所示的入射能量E和入射角度(p得到晶体缺陷分布曲线。然 后，生成加权随机数，并且将其用于基于如图6C的示意图中所示样条内插处理所得到的晶 体缺陷分布曲线来确定穿透深度z。作为示例，图7是针对具有200eV的入射能量E及40 度的入射角度q>的入射离子J的情况而示出样条内插处理的多个说明图。然后，在第八步骤S8，将缺陷数据进行累积，并且将所累积的缺陷数据的离子计数 E J与总入射离子计数N进行比较，以便确定关系E J >N是否成立。更具体而言，通过存 储入射离子J的穿透深度z以及离子J的穿透位置来累积缺陷数据。另外，将表示经处理 的入射离子J的数目的离子计数E J与总入射离子计数N进行比较，以便确定入射离子J 的数目是否已经达到了总入射离子计数N。如果在第八步骤S8产生的确定结果表明经处理的入射离子J的数目尚未达到总 入射离子计数N，则流程前进到第十一步骤S11，在该第十一步骤S11，如图1所示的流程图 中的等式J = J+1所表示的那样，通过把索引J递增1而更新索引J。然后，流程返回到第三步骤S3，以便针对更新后的索引J( = J+1)所指示的入射离子来重复处理。事实上，重复执行范围从第三步骤S3至第八步骤S8的步骤的序列，直到经处理的 入射离子J的数目达到总入射离子计数N为止。另一方面，如果在第八步骤S8产生的确定结果表明经处理的入射离子J的数目已 达到总入射离子计数N，则流程前进到第九步骤S9，在该第九步骤S9，离子辐射损伤预测方 法终止并且基于晶体缺陷的累积数据来创建晶体缺陷分布。另外，另一方面，如果在第五步骤S5产生的确定结果示出反射概率P等于或大于 随机数€，即，关系I彡P成立以指示入射离子J由制造目标的表面反射，则流程前进到第 十步骤S10，在该第十步骤S10，将入射离子确定为已经历了镜面反射并且得到该离子的入 射角度9。也就是说，在第十步骤Sio，将入射离子确定为已经历了关于从制造目标表面反射 离子的镜面反射处理，并且确定该离子的入射角度9。然后，流程返回到第四步骤S4。如上所述，根据该算法，针对由具有满足关系1 < J < N的值的索引J所标识的每 一第J个入射离子重复地执行从第三步骤S3至第十一步骤S11的处理。上述离子辐射损伤预测方法特征在于考虑了根据蒙特卡罗方法所识别出的、作 为制造目标(或图形)中由入射离子(或入射粒子)跟踪的路径的传输路径，同时使用通 过根据分子动力学的计算所预先创建的数据库。因此，可以显著地减少向根据分子动力学 的计算所分配的那部分时间的长度。另外，还可以在短时间段内计算在以lOOnm工艺创建 的制造目标(或图形)的侧壁和/或底部中入射离子所导致的缺陷的2维或3维分布。注 意，目前为止难以在短时间段内计算2维或3维分布。对于入射离子的每一类型、入射离子的每一能量、入射离子的每一入射角度和入 射离子所轰击的薄膜的每一类型所提供的、用作检索操作的对象的数据库通常包含用于 存储在用作离子辐射的对象的薄膜上生成的晶体缺陷的量的分布的数据库、用于存储离子 辐射概率的分布的数据库、离子穿透深度的分布的数据库以及权重值的数据库。根据上述离子辐射损伤预测方法，可以在计算时间的实际时段内定量地预测穿透 到制造目标的侧壁和/或底部的入射离子的分布以及入射离子所导致的物理损伤量(或晶 体缺陷)的2维或3维分布。注意，仅通过进行实验，难以在测量时间的实际时段内测量所 述分布。由于使用通过根据分子动力学的计算而预先创建的数据库，因此上述预测是可能 的，由此需要更少的时间来用于计算离子穿透深度的分布以及晶体缺陷量的分布。例如，离子辐射损伤预测方法所采用的算法使得可以针对具有lOOnm这一规模的 实际图形来执行计算。注意，作为根据分子动力学的计算，难以执行针对具有lOOnm这一规 模的真实图形的计算。因此，可以以比根据分子动力学的现有计算的速度更高的速度来得 到晶体缺陷D的分布。值得注意的是，晶体缺陷D的分布是指示在真实的图形中生成了什 么程度的晶体缺陷D的信息。另外，在用作刻蚀制造工艺的对象的薄膜中，不仅可以将离子辐射损伤预测方法 应用于入射离子所导致的晶体缺陷，而且例如可以将其应用于光子(如UV(紫外)光)所 生成的晶体缺陷。除此之外，通过利用形状仿真器以预测由于诸如刻蚀制造工艺之类的处理而改变 了制造目标(图形)的形状的这一状态，可以针对改变其形状的制造目标(图形)而以真 实方式预测离子损伤的分布。因此，可以提供采用了形状规范与离子损伤所导致的缺陷这两者的最优工艺条件。注意，离子损伤所导致的缺陷被认为是与制造的器件的电特性有关 的缺陷。稍后将描述形状仿真器。[典型的鞘层仿真器]根据蒙特卡罗方法，将鞘层仿真器用于预测处理。在鞘层仿真器所执行的预测处 理中，将具有基于麦克斯韦分布的速率的离子辐射到鞘层区域，在该鞘层区域中，每个离子 由于离子和鞘层区域之间的电势差而加速，并且与鞘层区域中存在的中性粒子碰撞。每一 离子重复所述加速和碰撞。图8示出表示鞘层仿真器所执行的处理的流程图。如图8所示，该流程图以作为设置输入参数的输入参数设置处理的步骤S20开始。 输入参数包括电子密度或等离子体密度、电子温度、离子温度、离子质量、中性粒子温度、中 性粒子质量、气压、下偏置频率、自感偏置Vdc、下外加偏置Vrf和入射离子的数目。在输入参数设置步骤之后，通过执行设置初始速率的步骤S21、设置偏置的初始 相位部分的步骤S22以及设置距碰撞的距离的步骤S23，来进行粒子注入工艺。更具体而言，首先，在步骤S21，基于所生成的随机数来设置离子的初始速率。例 如，根据麦克斯韦分布给出离子的初始速率。然后，在步骤S22，基于所生成的随机数来设置偏置的初始相位部分。随后，在步骤 S23，基于所生成的随机数来设置距关于制造目标的碰撞的距离。然后，执行作为偏置加速步骤的步骤S24。也就是说，在偏置加速步骤，通过将偏置 应用于离子而使离子加速。随后，执行作为飞行距离和碰撞距离比较步骤的步骤S25。在步骤S25，如果‘飞行 距离<碰撞距离’成立以指示飞行距离比距关于制造目标的碰撞的距离更短，则流程返回 到步骤S24，在该步骤24，通过将偏置应用于离子而使离子加速。另一方面，如果关系‘飞行距离>碰撞距离’成立以指示飞行距离等于或长于距关 于制造目标的碰撞的距离，则流程前进到步骤S26，在该步骤S26，基于所生成的随机数来 计算离子的碰撞后方向以及离子的碰撞后能量。例如，执行步骤S26以便基于所生成的随 机数来计算入射离子所取得的作为离子和制造目标之间碰撞后的穿透方向的碰撞后穿透 方向、或者入射离子所取得的作为跟随离子和制造目标之间的碰撞的反射方向的碰撞后反 射方向。另外，还基于生成的随机数来计算离子的碰撞后能量。然后，执行步骤S27,以便通过将偏置应用于离子而使离子加速并且基于生成的随 机数而得到距碰撞的距离。也就是说，通过应用于离子的偏置而使入射离子加速，并且基于 生成的随机数来计算距离子和制造目标表面之间的碰撞的距离。随后，执行作为飞行距离和鞘层区域厚度比较步骤的步骤S28。在步骤S28，如果 ‘飞行距离<鞘层区域的厚度’成立以指示飞行距离比鞘层区域的厚度更短，则流程返回到 步骤S24，在该步骤S24，通过将偏置应用于离子而使离子加速。另一方面，如果关系‘飞行距离彡鞘层区域的厚度’成立以指示飞行距离等于或长 于鞘层区域的厚度，则流程前进到步骤S29，在该步骤S29，计算基础(basic)入射时间的入 射角以及基础入射时间的入射能量。例如，在进入鞘层区域之前，离子具有根据如上所述的 麦斯维尔分布的速率。然后，具有根据麦斯维尔分布的速率的离子进入鞘层区域。当离子进入鞘层区域时，由于离子和鞘层区域之间的电势差，鞘层区域使离子加速。在离子正加速 的同时，离子还与中性粒子碰撞。通常通过采用蒙特卡罗方法来计算加速的重复和碰撞的重复。接着，执行作为产生关于如下确定的结果的步骤的步骤S30，所述确定为经处理 的粒子的数目是否小于表示粒子数目的设置粒子计数。如果在步骤S30产生的确定结果指 示关系‘经处理的粒子的数目<设置粒子计数’(其意味着经处理的粒子的数目小于设置粒 子计数)成立，则流程返回到以步骤S21开始的粒子注入工艺。另一方面，如果确定结果指示关系‘经处理的粒子的数目>设置粒子计数’成立， 则预测处理的流程前进到终止计算/预测处理的步骤S31。鞘层仿真器执行基于上述算法的计算，以便预测鞘层区域中入射离子的行为。[离子辐射损伤预测方法的第二典型示例]下列描述说明了根据基于本发明第一实施例的离子辐射损伤预测方法的第一典 型示例，用于在硅栅的刻蚀制造工艺中预测损伤分布所执行的处理。该预测处理中所采用 的技术称为根据本发明第一实施例的离子辐射损伤预测方法的第二典型示例。图9示出了 根据离子辐射损伤预测方法的第二典型示例，表示用于在硅栅的刻蚀制造工艺中预测损伤 分布的典型计算算法的流程图。图9所示的流程图以确定输入参数的第一步骤S101开始。更确切地，执行该第一 步骤S101来确定输入参数，如，用作通过将离子辐射到薄膜所执行的刻蚀制造工艺的对象 的薄膜的类型、薄膜的图形结构、离子通量和刻蚀时间的长度。用作刻蚀制造工艺的对象的 薄膜的图形结构包括薄膜的图形大小和薄膜的图形形状。然后，在第二步骤S102，确定总入射离子计数N。更具体而言，总入射离子计数N 是在离子辐射时间段内轰击用作刻蚀制造工艺的对象的薄膜的入射离子的总数，并且在第 二步骤S102，根据蒙特卡罗方法，基于输入参数来确定总入射离子计数N。然后，在第三步骤S3，确定鞘层仿真器的输入参数。鞘层仿真器的输入参数是在图 8所示流程图的步骤S20所设置的输入参数。如先前所述，在图8所示流程图的步骤S20设 置的输入参数包括电子密度或等离子体密度、电子温度、离子温度、离子质量、中性粒子温 度、中性粒子质量、气压、下偏置频率、自感偏置Vdc、下外加偏置Vrf和总入射离子计数。然后，在第四步骤S104，通过利用鞘层仿真器来执行计算。在使用鞘层仿真器所执 行的计算中，仿真器对具有初始能量和入射角度的入射离子J的入射进行仿真。也就是说， 仿真器对鞘层区域中入射离子J的行为进行仿真。例如，得到进入至用作刻蚀制造工艺的 对象的薄膜的入射离子J的入射能量和入射角度，其中，参考符号J指示该离子是第J个入 射离子。然后，执行第五步骤S105作为通过考虑由入射离子J跟踪的传输路径并且通过采 用蒙特卡罗方法，计算用以轰击制造目标的入射离子J的碰撞位置以及入射离子J的入射 角度的步骤。在该第五步骤S105，通过采用蒙特卡罗方法，针对制造目标的形状而得到由入 射离子J跟踪的、作为到制造目标的轨迹的传输轨迹。例如，执行第五步骤S105，以便计算 入射离子J与制造目标的表面之间的碰撞的位置，以及入射离子J的传输路径结合制造目 标的表面所形成的入射角度。另外，针对在制造目标表面具有入射能量E和入射角度9的每个离子的入射，预先计算诸如晶体缺陷D、离子反射概率P和加权值F之类的数据。注意，晶体缺陷D和加权值 F均为z的函数，其中，参考符号z表示离子穿透的深度。通常针对具有平面形状的制造目 标，利用根据经典分子动力学或分子动力学的第一原理的仿真器已经计算出了上述数据。 然后，预先将计算结果存储为数据库。也就是说，计算结果通常用于创建如图4的概念图中 所示的数据库。接着，执行第六步骤S106，以根据将反射概率P与随机数\进行比较的结果来确 定入射离子J经历了穿透还是反射。也就是说，在第六步骤S106，将通过参考入射离子J的 入射能量E和入射角度cp所得到的反射概率P与随机数I进行比较，以便基于比较结果来 确定入射离子J是穿透了制造目标，还是入射离子J由制造目标的表面反射。例如，当入射离子J与用作制造目标的图形的侧壁或图形的底部碰撞时，在该点 生成具有处于范围0< I <1中的值的随机数I。另外，从数据库中检索入射离子J的入 射能量E和入射角度CP，并且将其用于样条内插处理以得到反射概率P。随后，将随机数I 与反射概率P进行比较，以便产生关于如下确定的结果入射离子J穿透用作制造目标的部 分图形到达深度z并导致晶体缺陷，还是入射离子J以镜面反射现象被图形的表面反射并 且保持入射离子J的能量。如果在第六步骤S106产生的确定结果表明反射概率P比随机数I更小，即，关系 I >P成立而指示入射离子J穿透了制造目标，那么执行下列的步骤。在第七步骤S107， 针对诸如制造目标的薄膜类型以及入射离子J的类型之类的数据而检索数据库。数据库用 于存储在制造目标中入射离子的分布。基于入射离子J的入射能量E、该离子的入射角度9 以及制造目标的薄膜类型，通过根据经典分子动力学的计算以及根据分子动力学的第一原 理的计算而已经预先创建了在制造目标中入射离子的分布。例如，对于I >P(其表示生成了晶体缺陷的情况)，针对制造目标的薄膜类型以 及入射离子J的类型来检索数据库。在样条内插处理中使用图6A所示的晶体缺陷分布曲 线，以便针对如图6B的示意图所示的入射能量E和入射角度q>得到晶体缺陷分布曲线。作 为示例，图7是针对具有200eV的入射能量E及40度的入射角度cp的入射离子J的情况而 示出样条内插处理的多个说明图。然后，在第八步骤S108，得到入射离子J的穿透深度以及离子J的穿透位置。更具 体而言，在第八步骤S108，基于在第七步骤S107执行的检索操作中得到的数据，得到入射 离子J的入射能量E和入射角度9、入射离子J的穿透深度以及离子J的穿透位置。因此，可以得到单元中具有入射能量E和入射角度Cp的入射离子J所导致的晶体缺 陷的分布。注意，晶体缺陷的分布是关于穿透深度z的分布。另外，生成加权随机数并且将 其用于确定穿透深度z。注意，加权随机数是随机数与权重F(z)的乘积，所述权重F(z)表 示穿透深度z处的离子计数分布率，其中，离子计数分布率是入射离子计数与根据分子动 力学的计算中所使用的总入射离子计数的比率。然后，在第九步骤S109，将缺陷数据进行累积，并且将所累积的缺陷数据的离子计 数E J与总入射离子计数N进行比较，以便确定关系E J >N是否成立。更具体而言，通过 存储入射离子J的穿透深度z以及离子J的穿透位置来累积缺陷数据。另外，将表示经处 理的入射离子J的数目的离子计数E J与总入射离子计数N进行比较，以便确定经处理的 入射离子J的数目是否已经达到了总入射离子计数N。
如果在第九步骤S109产生的确定结果表明经处理的入射离子J的数目尚未达到 总入射离子计数N，则流程前进到第十二步骤S112，在该第十二步骤S112，如图9所示流程 图中的等式J = J+1所表示的那样，通过把入射离子的索引J递增1而更新索引J。然后， 流程返回到第四步骤S104，以便针对更新后的索引J( = J+1)所指示的入射离子来重复处理。事实上，重复执行范围从第四步骤S104至第九步骤S109的步骤的序列，直到经处 理的入射离子J的数目达到总入射离子计数N为止。另一方面，如果在第九步骤S109产生的确定结果表明经处理的入射离子J的数目 已达到总入射离子计数N，则流程前进到第十步骤S110，在该第十步骤S110，离子辐射损伤 预测方法终止并且基于所累积的晶体缺陷数据来创建晶体缺陷分布。另外，另一方面，如果在第六步骤S106产生的确定结果表明反射概率P等于或大 于随机数€，即，关系I彡P成立而指示入射离子J被制造目标的表面反射，则流程前进到 第十一步骤S111，在该第十一步骤S111，将入射离子确定为已经经历了镜面反射并且得到 了该离子的入射角度9。也就是说，在第十一步骤S111，将入射离子确定为已经经历了从制 造目标的表面反射离子的镜面反射处理，并且检测该离子的入射角度9。然后，流程返回到 第五步骤S105以重复开始于该步骤的处理。如上所述，根据该算法，针对由具有满足关系1 < J < N的值的索引J所标识的每 一第J个入射离子，重复地执行开始于第四步骤S104且结束于第十二步骤S112的处理。根据上述算法，由此可以在利用抗蚀剂图形作为掩模的硅栅制造工艺的过刻蚀 (over etching)步骤预测氢离子所导致的每一损伤的分布。在过刻蚀步骤所使用的抗 蚀剂图形是栅制造评估图形。抗蚀剂图形的结构具有250nm的抗蚀剂薄膜厚度、80nm的 BARC(Bottom Anti Reflective Coating，底部抗反射涂层)薄膜厚度、150nm的硅薄膜厚 度、300nm的间距以及lOOnm的线宽。另外，设置单元大小为2nmX2nmX2nm。抗蚀剂图形 是具有固定形状的图形，其在预测的过程中不变化。预先提供用于具有与单元大小相等的 大小的区域的数据库。通过根据分子动力学的计算来创建数据库。图4中下方的示意图中 示出了该数据库的典型示例。针对1016/s cm2的离子通量以及10秒的刻蚀时间段来执行 过刻蚀步骤。轰击具有大小500nmX2nm的抗蚀剂图形的总入射离子计数N为1X1016。该 入射离子总数对应于这种过刻蚀步骤。另外，通过在下述条件下，利用之前所述的鞘层仿真 器而得到离子能量E的分布和入射角度cp的分布。此分布用作基于所述算法(通过参考图 9所示的流程图而已经于先前对其进行过说明)的、作为抗蚀剂图形中的传输路径计算的 计算中的输入参数，并且还用作基于数据库的内插计算中的输入参数。注意，利用鞘层仿真 器的计算所得到的输入参数用作在图9所示流程图的第三步骤S103所确定的参数。将鞘层仿真器设置为在下列典型条件下工作电子能量5eV离子温度1，000K中性粒子温度400K气压1.33Pa, 13. 3Pa 和 6. 7Pa等离子体密度dCT/cm3等离子体电势20V
外加偏置电压200V自偏置电压-200V外加偏置频率13. 56MHz离子质量lamu中性粒子质量lamu使用Windows/Cygwin OS作为用于该算法的代码的执行的平台。然而，同样也可 以使用另一 OS来用作该平台。其他OS的典型示例为Mac、OSX、LINUX和UNIX系列的OS。 算法本身是通过利用Fortran 77而编写的(即使同样也可以使用任何其他的语言)。所述 其他语言的典型示例为FOrtran90、FOrtran95、C、C++和JAVA。也就是说，用于编写算法的 语言并不是问题。图10是示出实施所述算法的离子辐射损伤仿真器的大致外观的图。仿真器的界 面部分由tcl/tk和PGPL0T构成。仿真器的界面部分使得计算控制和计算对于用户是可见 的。然而，也可以使用另一控制系统语言和另一工具。然后，计算在气压1. 33Pa、13. 3Pa和6. 7Pa中每一个气压辐射的离子所导致的缺 陷的2维分布。此外，同样还得到针对相同条件的离子能量分布。除此之外，同样还预测离 子路径结合图形表面所形成的每一入射角度的分布。通过利用Windows/Cygwin OS作为在 计算机(其具有用作计算机的CPU的、频率为1. 60GHz的Intel Pentium M处理器)中执 行的平台，可以将计算时间降低至50小时。另一方面，如果仅执行根据分子动力学的计算， 则对具有2nmX2nm大小并且在其之中没有创建图形的平面区域中的样本执行计算所花费 的时间为2000小时。由此显而易见的是，通过采用本发明提供的方法来用作用于预测离子 辐射所导致的损伤的方法，可以显著地降低计算时间。注意，2000小时的计算时间是针对将 剂量设置为与对于50小时的仿真器计算时间的值相等的值的情况，执行根据分子动力学 的计算所花费的时间。另外，根据本发明的离子辐射损伤预测方法，用作制造工艺(如刻蚀制造工艺或 离子注入工艺)的对象的薄膜不需要是由硅制造的薄膜。例如，该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、有机薄膜或由金属制造的另一薄膜。除此之外，在本发明的方法中，应用了本方法的图形的形状并不是问题。也就是 说，图形的结构不一定是栅的结构。例如，图形的结构可以是侧壁结构、浅沟结构、大马士革 结构、接触孔结构或通孔(via-hole)结构。另外，已经通过描述固定图形(如，用作过刻蚀 制造工艺的对象的图形)而示例了用于预测离子辐射所导致的损伤的方法。然而，也可以 将该方法应用于随着时间的经过而变化的图形形状。形状随时间变化的图形的典型示例是 用作主刻蚀制造工艺的对象的图形。除此之外，即使已经说明了用于预测2维损伤分布的 方法的应用，但本发明同样也可以容易地扩展至用于预测3维损伤分布的方法。另外，为了改善计算的精度，可以考虑充电效应。充电效应是在刻蚀制造工艺的过 程中累积在图形表面上的电荷产生的电势差所导致的、用作对于离子和电子的传输轨迹的 影响的影响。因此，通过考虑充电效应，可以通过考虑入射离子和入射电子的辐射所产生的 对于制造目标的电势差影响来识别入射离子的传输轨迹。上述离子辐射是在等离子体刻蚀工艺中执行的离子辐射。因此，通过将制造目标 的电导率添加至根据分子动力学的计算所创建的数据库，可以针对用作等离子体刻蚀工艺的对象的制造目标的侧壁和/或底部，来计算电导率的2维或3维分布。[离子辐射损伤预测方法的第三典型示例]下列描述根据基于本发明第一实施例的离子辐射损伤预测方法的第一典型示例， 说明用于在硅栅的刻蚀制造工艺中预测损伤分布所执行的其他处理。该其他处理中所采用 的技术称为根据本发明第一实施例的离子辐射损伤预测方法的第三典型示例。图11示出 了根据离子辐射损伤预测方法的第三典型示例，表示用于在硅栅的刻蚀制造工艺中预测损 伤分布的典型计算算法的流程图。通过参考图11所示的流程图，按照如下那样说明离子辐 射损伤预测方法的第三典型示例。图11所示的流程图以确定输入参数的第一步骤S101开始。更确切地，执行该第一 步骤S101来确定输入参数，如，用作通过将离子辐射到薄膜而执行的刻蚀制造工艺的对象 的薄膜的类型、用作刻蚀制造工艺的对象的薄膜的图形结构、离子通量和刻蚀时间的长度。 用作刻蚀制造工艺的对象的薄膜的图形结构包括薄膜的图形大小和薄膜的图形形状。在此情况下，作为在步骤S122(其为执行气体仿真器计算的步骤)执行的计算的 结果而获得离子通量。通过将在配方参数步骤S121生成的配方参数作为输入参数，来执行 步骤S122的计算。配方参数是真实工艺条件的参数。然后，在第二步骤S102，确定总入射离子计数N。总入射离子计数N是在离子辐射 时间段内轰击用作刻蚀制造工艺的对象的薄膜的入射离子的总数。第二步骤S102是根据 蒙特卡罗方法，基于输入参数而执行的。然后，在第三步骤S103，确定鞘层仿真器的输入参数。第三步骤S103的鞘层仿真 器的输入参数是在图8所示流程图的步骤S20所设置的输入参数。如先前所述，此输入参 数包括电子密度或等离子体密度、电子温度、离子温度、离子质量、中性粒子温度、中性粒子 质量、气压、下偏置频率、自感偏置Vdc、下外加偏置Vrf和入射离子的数目。然后，在第四步骤S104，通过利用鞘层仿真器来执行计算。在利用鞘层仿真器所执 行的计算中，仿真器对具有入射的初始能量和角度的入射离子J的入射进行仿真。也就是 说，仿真器对鞘层区域中入射离子J的行为进行仿真。例如，得到入射离子J的入射能量和 入射角度，其中，作为后缀附给词语‘离子’的参考符号J表明该离子是第J个入射离子。然后，执行第五步骤S105作为采用蒙特卡罗方法，通过考虑入射离子J跟踪的传 输路径，计算轰击制造目标的入射离子J的碰撞位置以及入射离子J的入射角度的步骤。也 就是说，在得到入射离子J和制造目标表面之间的碰撞位置以及入射离子J结合制造目标 的表面所形成的入射角度时，将传输轨迹考虑在内。具体而言，在该第五步骤S105，通过采 用蒙特卡罗方法，针对制造目标的形状得到入射离子J跟踪的、作为到制造目标的轨迹的 传输轨迹。另外，针对在制造目标表面具有入射能量E和入射角度tp的每个离子的入射，预先 计算诸如晶体缺陷D、离子反射概率P和权重值F之类的数据。注意，晶体缺陷D和权重值 F均为z的函数，其中，参考符号z表示离子穿透的深度。通常针对具有平面形状的制造目 标，利用根据经典分子动力学或分子动力学的第一原理的仿真器已经计算出了诸如晶体缺 陷D、离子反射概率P和权重值F之类的数据。然后，预先将计算结果存储为数据库。也就 是说，计算结果通常用于创建如图4的概念图中所示的数据库。接着，执行第六步骤S106，以根据将反射概率P与随机数I进行比较的结果来确
24定入射离子J经历了穿透还是反射。也就是说，在第六步骤S106，将通过参考入射离子J的 入射能量E和入射角度(P所得到的反射概率P与随机数I进行比较，以便基于比较结果来 确定入射离子J穿透了制造目标，还是入射离子J被制造目标的表面反射。例如，当入射离子J与用作制造目标的图形的侧壁或图形的底部碰撞时，在该点 生成具有处于范围0< I <1中的值的随机数I。另外，从数据库中检索入射离子J的入 射能量E和入射角度cp，并且将其用于样条内插处理以得到反射概率P。随后，将随机数I 与反射概率P进行比较，以便产生关于如下确定的结果入射离子J穿透用作制造目标的部 分图形达到深度z并导致晶体缺陷，还是入射离子J以镜面反射现象被图形的表面反射并 且保持入射离子J的能量。如果在第六步骤S106产生的确定结果表明关系I >P成立而指示入射离子J穿 透了制造目标，那么执行下列步骤。首先，在第七步骤S107，针对诸如制造目标的薄膜类型 以及入射离子J的类型之类的数据而检索数据库。该数据库是用于存储在制造目标中入射 离子的分布的数据库。基于入射离子J的入射能量E和入射角度9以及制造目标的薄膜类 型，通过根据经典分子动力学的计算以及根据分子动力学的第一原理的计算而已经预先创 建了在制造目标中入射离子的分布。例如，对于I >P(其表示生成了晶格缺陷的情况)，针对制造目标的薄膜类型以 及入射离子J的类型来检索数据库。在样条内插处理中使用图6A所示的晶体缺陷分布曲 线，以便针对如图6B的示意图所示的入射能量E和入射角度得到晶体缺陷分布曲线。作为 示例，图7是针对具有200eV的入射能量E及40度的入射角度9的入射离子J的情况而示 出样条内插处理的多个说明图。然后，在第八步骤S108，得到入射离子J的穿透深度以及离子J的穿透位置。更具 体而言，在第八步骤S108，基于在第七步骤S107执行的检索操作中得到的数据，得到入射 离子J的入射能量E和入射角度9、入射离子J的穿透深度以及离子J的穿透位置。因此，可以得到单元中具有入射能量E和入射角度(P的入射离子J所导致的晶体缺 陷的分布。注意，晶体缺陷的分布是关于穿透深度z的分布。另外，生成加权随机数并且将 其用于确定穿透深度z。注意，加权随机数是随机数与权重F(z)的乘积，所述权重F(z)表 示穿透深度z处的离子计数分布率，其中，离子计数分布率是入射离子计数与根据分子动 力学的计算中所使用的总入射离子计数的比率。然后，在第九步骤S109，将缺陷数据进行累积，并且将所累积的缺陷数据的离子计 数E J与入射离子计数N进行比较，以便确定关系E J >N是否成立。更具体而言，通过存 储入射离子J的穿透深度z以及离子J的穿透位置来累积缺陷数据。另外，将表示经处理 的入射离子J的数目的离子计数E J与总入射离子计数N进行比较，以便产生关于入射离 子J的数目是否已经达到了总入射离子计数N的确定的结果。如果在第九步骤S109产生的确定结果表明经处理的入射离子J的数目尚未达到 总入射离子计数N，则流程前进到第十二步骤S112，在该第十二步骤S112，如图11所示流程 图中的等式J = J+1所表示的那样，通过把入射离子的索引J递增1来更新索引J。然后， 离子辐射损伤预测方法的过程的流程返回到第四步骤S104，以便针对更新后的索引J(= J+1)所指示的入射离子来重复处理。事实上，重复执行范围从第四步骤S104至第九步骤S109的步骤的序列，直到经处
25理的入射离子J的数目达到总入射离子计数N为止。另一方面，如果在第九步骤S109产生的确定结果表明经处理的入射离子J的数目 已达到总入射离子计数N，则流程前进到第十步骤S110，在该第十步骤S110，离子辐射损伤 预测方法终止并且基于所累积的晶体缺陷数据来创建晶体缺陷分布。此外，另一方面，如果在第六步骤S106产生的确定结果表明关系I 成立而 指示入射离子J被制造目标的表面反射，则流程前进到第十一步骤S111，在该第十一步骤 S111，将入射离子确定为已经经历了镜面反射并且得到了该离子的入射角度9。也就是说， 在第十一步骤S111，将入射离子确定为已经经历了从制造目标的表面反射离子的镜面反射 处理，并且检测到该离子的入射角度9。然后，流程返回到第五步骤S105以便重复开始于该 步骤的处理。如上所述，根据该算法，针对具有满足关系1 < J < N的值的索引J所标识的每一 第J个入射离子而重复地执行开始于第四步骤S104并结束于第十二步骤S112的处理。用于预测入射离子所导致的损伤的方法的第三典型示例同样不关心用作刻蚀制 造工艺的对象的薄膜的类型、用作刻蚀制造工艺的对象的图形的结构的类型以及图形随着 时间的经过是固定还是变化。另外，同样可以将充电效应考虑在内。通过参考图12所示的流程图说明气体仿真器所采用的算法。如图12所示，该流程图以用于确定参数的步骤S201开始。参数通常包括工艺信 息、设备信息、晶片信息以及作为关于腔室壁的信息的壁状态信息。工艺信息包括电子温 度、压力(即，处理容许温度)、流量(即，处理气体的流量)、离子温度、中性粒子温度、体 (bulk)等离子体密度和刻蚀时间段。设备信息包括腔室的半径、间隙长度(即，用作制造目 标的晶片与上电极之间的距离)、上电极的半径和腔室的体积。晶片信息包括孔径比和晶片 的半径。壁状态信息包括粒子粘合概率，如粒子对于顶板的粘合的概率以及粒子对于侧壁 的粘合的概率。然后，执行步骤S202来计算电子密度。例如，在电子密度的计算中，使用从正的辉 光柱(glow Pillar)模型中获得的值。作为替代，给出实际测量值。按照如下那样说明电子密度的计算。关于作为模型的输入参数的电子密度(如等离子体密度)的分布，假设在流体连 续性等式中存在稳定状态并且存在轴对称分布n(r)，根据正辉光柱理论得到等式(3)所表 示的扩散方程。在等式(3)中，参考标记v表示碰撞频率，而参考标记D表示扩散系数。
「…… d2n 1 dn v n门、~- +--+ —《二0 …(3)
dr r dr D等式(3)称作贝塞尔差分等式。假定针对r = 0的密度rv如等式4所示，可以以 1表示对于贝塞尔等式的解。在等式(4)中，参考标记&表示第0阶贝塞尔函数。n = n0J0(^v/(Dxr) …(4)在用作腔室壁的圆柱形侧壁中，假定对于r = R而言n = 0，满足J = 0的最小解 为2. 405。也就是说，如等式(5)所示那样，以距腔室中心的距离r和腔室的半径Rwo来表 示电子密度分布n(r)。n = n0J0(^j2A05r/R) ... (5)因此，可以得到腔室中每一位置的电子密度。
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然后，在步骤S203，计算粒子密度和通量。通过将C1 (氯)族气体作为示例而对离 子密度和通量的计算进行了示例。当然，粒子密度和通量的下列描述对于除了 C1(氯)族 气体之外的气体来说同样是成立的。例如，对于针对每个离子基密度(radical density) 随着时间的变化，由等式(6)来表示关于(1、(1+、(1++、(1-、(12+、5比14和SiCl2的联立常微 分方程组 其中，^^表示关于时间的密度变化，
表示m个类型的化学反应， n(i，t)〒表示发射效应，以及表示扩散效应。在上面给出的等式(6)中，参考符号n(i，t)表示感兴趣粒子的密度，参考符号km 表示化学反应速率、参考符号n(j，t)表示用作感兴趣粒子的化学反应同伴的粒子的密度， 参考符号^表示发射特性时间，参考符号\表示扩散特性时间。上面给出的等式(6)所 表示的联立常微分方程组对具有彼此非常不同的阶的各项进行处理。所述项的示例为电 子密度、化学反应速率和时间步长。因此，通过仅仅采用普通的4阶Rimg-Kutta方法，联立 常微分方程组的解可能在某些情况下不收敛。为了解决该问题，此模型采用作为针对刚性 常微分联立方程组所准备的隐性数值求解方法而公知的Gear方法。另外，将电子密度和 Cl2密度均假设为常数。这是由于相比于其他化学反应，等离子体转换的主化学反应的时标 (time scale)(弛豫时标(relaxation time scale))较小(小于 0. lnsec)，并且总是提供 气体。如上所述，等式(6)所表达的联立常微分方程组中的参考符号、指示以秒所表 示的发射特性时间。通过下面给出的等式(7)来表示发射特性时间^。在等式(7)的右 手侧，参考符号P指示以mT所表示的气压，参考符号V指示以升所表示的腔室体积，而参考 符号Q指示以seem表示的总液体流。发射特性时间T r具有范围在1msec与几十msec之 间的值。[ =、Qn)9 …(7)另外，同样如上所述，等式(6)所表示的联立常微分方程组中的参考符号、指示 以秒所表示的扩散特性时间。通过下面给出的等式(8) (13)来表示扩散时间Tn。在 等式(8) (13)中，参考符号A指示特性扩散长度，而参考符号D指示扩散常数。可以 在假设等离子体体部分(Plasma bulk portion)为考虑的对象的情况下，通过关于圆柱形 等离子体的扩散长度来近似特性扩散长度A。另一方面，扩散常数D是两个电极扩散常 数。另外，在等式(8) (13)中，参考符号R指示以cm所表示的腔室半径，参考符号v指 示用于表示每秒的碰撞数目的碰撞频率，参考符号、指示具有值为(1.308X10_23J/K)的 玻尔兹曼常数，参考符号指示以(eVX11600K)所表示的电子温度，参考符号m指示以(ZX 1. 627 X 10_27kg)所表示的离子质量，参考符号 指示以m_3所表示的等离子体密度，参 考符号指示以德拜(Debye)单位所表示的德拜长度。扩散特性时间、具有毫秒量级 的值。
\ 然后，通过利用作为对于联立常微分方程组的解所获得的粒子密度，假定Baum速 率和热运动速率，可以分别通过下面给出的等式(14)和(15)来表示离子的通量r s〒和基 通量rs。在等式(14)和(15)中，参考符号、表示玻尔兹曼常数，参考符号I；表示电子 温度，参考符号Tn表示基温度，参考符号ni表示离子密度，参考符号nn表示基密度，参考符 号Mi表示离子的质量，参考符号M表示基质量。
如上所述，可以计算出粒子密度和通量。然后，执行步骤S204，以便确定是否已经经过了计算时间段。也就是说，执行步骤 S204,以便产生关于是否已经经过了所设置的刻蚀时间段的确定的结果。如果确定的结果 表明基于算法的计算处理已经在所设置的刻蚀时间段之后完成，那么处理的流程前进到终 止计算处理的步骤S205。另一方面，如果确定的结果表明基于算法的计算处理不是在所设 置的刻蚀时间段之后完成的(即，如果确定的结果表明基于算法的计算处理已经在所设置 的刻蚀时间段内完成)，则处理的流程前进到执行时间的扩展以便将计算处理进行扩展的 步骤S206。在步骤S206，在经过预先确定的时间后，再次计算粒子密度和通量。然后，计算 处理的流程返回到步骤S204以便如上所述那样产生关于是否已经经过了所设置的刻蚀时 间段的确定的结果。事实上，步骤S204和S206重复执行，直到经过了所设置的刻蚀时间为 止，即，直到所述确定表明基于算法的计算处理已经在所设置的刻蚀时间段之后完成为止。 当确定的结果表明基于算法的计算处理已经在所设置的刻蚀时间段之后完成时，处理的流 程前进到终止计算处理的步骤S205。当在根据本发明第一实施例的离子辐射预测方法的第一至第三典型示例的执行 中利用根据分子动力学的第一原理的计算所创建的数据库的时候，可以像图4中下方的示意图所示那样将电导率添加至数据库。通过以这种方式将电导率添加至数据库，可以在制 造工艺的过程中以及恰好在制造工艺后预测制造工艺所损伤的区域中的电导率的分布。也 就是说，在制造工艺期间以及之后，可以预测受损伤区域中的电特性变化。用于内插来自这 种数据库的值的方法与之前通过参考图6的图所说明的方法相同。根据哈密尔敦函数，通过采用基于根据分子动力学的第一原理所计算出的波形函 数的方法以及基于非平衡态格林函数的方法，计算在创建数据库的处理中添加至数据库的 电导率。对于与用于计算电导率的方法有关的更多信息，建议读者参考文档，如Meir和 ffingreen 于 1992 年在 Phys. Rev. Lett.，Vol. 68，p. 2512 中所著的文章。<2.第二实施例>[典型的离子辐射损伤仿真器]按照如下那样说明根据本发明第二实施例的离子辐射损伤仿真器的典型示例。离子辐射损伤仿真器的典型示例包括处理部分，其被配置为执行计算以预测由于辐射到制造目标的入射离子而在所 述制造目标中生成的缺陷；以及输出部分，其被配置为将所述处理部分所计算的、作为由于辐射到所述制造目标 的入射离子而在所述制造目标中生成的缺陷分布的缺陷分布进行输出。处理部分通过采用均于之前所说明的、作为根据本发明第一实施例的离子辐射损 伤预测方法的第一至第三典型实施例之一的算法的计算算法中的任何一个，来执行计算以 预测缺陷。另一方面，输出部分通常是如下这样的图像显示设备该图像显示设备用于显示 处理部分所计算出的、作为由于辐射到所述制造目标的入射离子而在所述制造目标中生成 的缺陷分布的缺陷分布。作为替代，输出部分是如下这样的打印设备该打印设备用于打印 处理部分所计算出的、作为由于辐射到所述制造目标的入射离子而在所述制造目标中生成 的缺陷分布的缺陷分布。作为另一替代，输出部分通常是如下这样的存储设备该存储设备 用于存储处理部分所计算出的、作为由于辐射到所述制造目标的入射离子而在所述制造目 标中生成的缺陷分布的缺陷分布。存储设备的典型示例是硬盘。通过将缺陷分布存储在诸 如硬盘之类的存储设备中，可以使用缺陷分布而将工艺条件反馈到离子辐射设备(其为用 于将离子辐射到制造目标的设备)中所采用的控制部分。<3.第三实施例〉[离子辐射设备的第一示例]通过参考图13的框图说明根据本发明第三实施例的离子辐射设备的第一示例。如图13的框图所示，离子辐射设备的第一示例是干法刻蚀设备400，其采用形状 仿真器410来预测在刻蚀制造工艺中所生成的、作为用作刻蚀制造工艺的对象的制造目标 的形状的变化的形状变化。另外，干法刻蚀设备400还采用离子辐射损伤仿真器420，通过 参考形状仿真器410所预测的、作为制造目标的形状数据的形状变化，来预测在刻蚀制造 工艺中离子辐射所导致的损伤。除此之外，干法刻蚀设备400还采用控制部分430和刻蚀工艺部分440。控制部 分430是这样的部分其被配置为基于离子辐射损伤仿真器420所预测的仿真结果来控制 用于将离子辐射所导致的损伤的数目最小化的刻蚀条件。除此之外，刻蚀工艺部分440是这样的部分其被配置为根据从控制部分430接收到的命令来执行刻蚀制造工艺。在实际中，刻蚀工艺部分440采用测量单元来用于监控处理状态。然而，该测量部 分未示出在图13中。测量单元的典型示例是朗缪尔(Langmuir)探针、0ES (发光分光器)、 QMS(正交质量分光器)和能谱分析仪。很像之前所述的根据第二实施例的离子辐射损伤仿真器那样，离子辐射损伤仿真 器420通过采用均于之前作为根据本发明第一实施例的离子辐射损伤预测方法的第一至 第三典型示例之一的算法所说明的计算算法中的任何一种算法，执行用于预测损伤分布的计算。形状仿真器410是用于预测制造形状的仿真器。图14是示出形状仿真器410的 大致外观的图。形状仿真器410和离子辐射损伤仿真器420分别实施由图15和16中所示 流程图所表示的计算算法。首先，下列描述说明图15所示的、用作表示形状仿真器410所采用的计算算法的 流程图的流程图。图15所示的流程图开始于步骤S411，结束于步骤S417。执行步骤S411以获得如下这样的输入参数，所述输入参数包括由刻蚀工艺部分 440中使用的监控器所输出的工艺配方值和测量值。注意，该监控器未示出在图13的框图 中。然后，在下一步骤S412，离子辐射损伤仿真器420用于执行计算以便从数据库中 获得校正值。也就是说，离子辐射损伤仿真器420执行操作以便从数据库中获取校正值。在 步骤S412所执行的工艺的细节示出在将于稍后描述的图16的流程图中。该数据库是用于 存储数据的数据库，所述数据包括掩模孔径比、图形结构(立体角)、刻蚀气体、刻蚀薄膜的 类型、晶片温度、气压、气体流量、电源的临界尺寸(⑶)和斜角(taper angle)。然后，在下一步骤S413，离子辐射损伤仿真器420将校正值传递给控制部分430。 也就是说，离子辐射损伤仿真器420将校正值提供给控制部分430。随后，控制部分430将 校正值提供给刻蚀工艺部分440作为要将工艺参数设置为的值。然后，在下一步骤S414，刻蚀工艺部分440将工艺参数设置为从控制部分430接收 到的校正值。也就是说，刻蚀工艺部分440将工艺参数设置为基于从控制部分430接收到 的校正值的值。随后，执行基于被设置为校正值的参数的刻蚀制造工艺。然后，在自从开始刻蚀制造工艺已经经过了预先确定的时间之后，执行用作‘刻蚀 结束？ ’步骤的下一步骤S415，以便确定是否要终止刻蚀制造工艺。通常执行‘刻蚀结束？， 步骤S415以便产生关于刻蚀形状是否已经取得期望形状的确定的结果。如果在‘刻蚀结束？ ’步骤S415产生的确定结果指示尚不终止刻蚀制造工艺，则流 程前进到将刻蚀时间进行扩展的步骤S416。然后，流程返回到步骤S412，在该步骤S412，离 子辐射损伤仿真器420从数据库获得基于当前刻蚀状态的新校正值。随后，重复随后的步 骤S413和S414的处理。事实上，重复执行步骤3416、3412、3413、3414和3415的处理，直 到在‘刻蚀结束？ ’步骤S415产生的确定结果指示要终止刻蚀制造工艺为止。当在‘刻蚀结束？ ’步骤S415产生的确定结果指示要终止刻蚀制造工艺时，计算算 法的流程前进到终止仿真的步骤S417。接下来，通过参考图16所示的流程图，下列描述说明为了从数据库获得校正值而
30由离子辐射损伤仿真器420在以上说明的步骤S412执行的处理的细节。图16所示的流程图开始于执行监控信号核对的步骤S421。例如，基于在刻蚀工艺 部分440中安装的下电极的温度数据，通过采用内插技术而得到满足期望的处理尺寸(CD) 的最佳值T’。然后，在下一步骤S422，将处于最佳值T’的处理尺寸(⑶)与许可规范进行比较， 以便产生关于处于最佳值T’的处理尺寸(CD)是否在许可规范内的确定的结果。如果确定 结果指示处于最佳值T’的处理尺寸(CD)在该许可规范内，则处理的流程前进到图15所示 流程图的步骤S413以将校正值传递给控制部分430，然后控制部分430将校正值提供给刻 蚀工艺部分440。另一方面，如果在下一步骤S422产生的确定结果指示处于最佳值T’的处理尺寸 (CD)不在许可规范内，则处理的流程前进到步骤S423，在该步骤S423，将监控信号与最佳 值T’进行核对，以便基于在刻蚀工艺部分440中可用的气压数据，通常通过采用内插技术 而得到满足期望的处理尺寸(⑶)的最佳值P’。然后，在下一步骤S424，将处于最佳数据P’的处理尺寸(⑶)和许可规范进行比 较，以便产生关于处于最佳值P’的处理尺寸(CD)是否在许可规范内的确定的结果。如果 确定结果指示处于最佳值P’的处理尺寸(CD)在许可规范内，则流程前进到图15所示流程 图的步骤S413以将校正值传递给控制部分430，该控制部分430然后将校正值提供给刻蚀 工艺部分440。另一方面，如果在下一步骤S424产生的确定结果指示最佳值P’的处理尺寸(⑶) 不在许可规范内，则流程前进到将监控信号、最佳值T’和最佳值P’相互核对的步骤S425。 例如，在步骤S425，基于在刻蚀工艺部分440中可用的低偏置电源数据，通常通过采用内插 技术而得到满足期望的处理尺寸(CD)的最佳值Wb’。然后，在下一步骤S426，通过利用离子辐射损伤仿真器，实施用于预测离子辐射在 最佳值P’和Wb’的范围中所导致的损伤的方法。实施步骤S426的方法，以便执行通过参 考图1所示的流程图而于先前说明的、作为根据第一实施例的离子辐射损伤预测方法的第 一示例的第一典型离子辐射损伤预测方法的算法。注意，也可以实施步骤S426的方法，以 便执行分别通过参考图9或11所示的流程图而于先前说明的、作为根据第一实施例的离子 辐射损伤预测方法的第二或第三示例的第二或第三典型离子辐射损伤预测方法的算法。然后，在下一步骤S427，通过利用离子辐射损伤仿真器来确定使损伤数量最小化 的最佳值P’和Wb’。也就是说，在该步骤确定的最佳值P’和Wb’是使损伤数量最小化的 值。如上所述，在用作本发明所提供的离子辐射设备的干法刻蚀设备400中，监控刻 蚀工艺部分440中的刻蚀状态，并且将作为监控结果所获得的数据提供给形状仿真器410。 然后，在离子辐射损伤仿真器420执行用于获得使离子辐射所导致的损伤数量最小化的工 艺条件(或仿真校正值)的处理时，将形状仿真器410中生成的作为受监控目标的形状的 变化的形状变化考虑在内。注意，受监控目标的典型示例是用作刻蚀制造工艺的对象的图 形以及用作刻蚀制造工艺的对象的薄膜。离子辐射损伤仿真器420将仿真校正值提供给控 制部分430，控制部分430然后将工作信号赋予刻蚀工艺部分440以便实施工艺校正。如上所述，用作本发明所提供的离子辐射设备的干法刻蚀设备400使用了离子辐
31射损伤仿真器420。因此，可以在实际时间段内，定量地预测穿透到制造目标的侧壁和/或 底部的入射离子的分布以及入射离子所导致的物理损伤量(或晶体缺陷)的2维或3维分 布。注意，仅通过进行实验，难以在实际测量时间段内测量分布。由于通过根据分子动力学 的计算所预先创建的数据库的使用而可以在实际计算时间段内定量地预测分布，由此对于 入射离子穿透的分布以及晶体缺陷的分布而言，需要更少的计算时间。结果，可以显著地缩短基于离子辐射所执行的刻蚀制造工艺的仿真时间。另外，可 以在实现期望的处理大小的同时使离子辐射所导致的损伤数量最小化。因此，该离子辐射 设备提供了这样的优点可以缩短CMOS器件刻蚀工艺和图像传感器刻蚀工艺的开发的TAT 以及这些工艺的评估，从而可以降低开发成本。[离子辐射设备的第二示例]通过参考图17的框图，说明根据本发明第三实施例的离子辐射设备的第二示例。如图17所示，离子辐射设备的第二示例是离子注入设备500，其采用离子辐射损 伤仿真器500来用于预测注入离子所导致的离子辐射损伤。另外，离子注入设备500还具有控制部分530以及离子注入工艺部分540。控制 部分530是如下这样的部分其被配置为基于离子辐射损伤仿真器520所预测的仿真结果 来控制用于使离子辐射所导致的损伤数量最小化的注入条件。另一方面，离子注入工艺部 分540是如下这样的部分其被配置为根据从控制部分530接收到的命令而执行刻蚀制造工艺。离子注入工艺部分540配备有离子源542，离子源542通常包括离子源电源；以 及气柜，其用作用于针对离子注入而提供气体的源。离子源542的离子发射侧配置有质量 分析部分544。质量分析部分544具有用于使得所发射离子的方向一致的磁体和狭缝。另 外，质量分析部分544的离子发射侧配备有加速器546，其用于将注入的离子加速。除此 之外，加速器546的离子发射侧配备有晶片处理腔室548，其用于将加速后的离子辐射至晶 片。图18示出表示由上述离子注入设备500所实施的离子注入方法的流程图。如图18所示，流程图开始于确定输入参数的步骤S511。更具体而言，执行该步骤 以便设置工艺条件的输入参数以及每一参数的许可范围。通常，工艺条件的输入参数包括 离子能量、入射角度和剂量。输入参数的范围通常包括针对剂量的士 10%的范围和入射角 度的范围。然后，在下一步骤S512，离子辐射损伤仿真器520执行某些计算。更具体而言，离 子辐射损伤仿真器520执行用于在参数许可范围中针对缺陷量来检索数据库的操作以及 关于缺陷量的内插以便产生内插的缺陷量，并且对可用于将内插的缺陷量最小化的最优工 艺参数进行自动校正。在该步骤，离子辐射损伤仿真器520采用离子辐射损伤预测方法的 第一典型示例。由于离子的辐射在该情况下是离子的注入，因此，可以执行不具有离子注入 区域的形状的变化的离子注入。因此，无需利用在刻蚀制造工艺中所需要的形状仿真器。注 意，在需要生成离子注入区域的形状的变化的情况下，可以利用采用了离子辐射损伤预测 方法的第二或第三典型示例的离子辐射损伤仿真器520。在这种情况下，用于设置输入参数 的条件是适用于离子注入的条件。然后，在下一步骤S513，离子辐射损伤仿真器520将校正值传递给控制部分530。严格说来，离子辐射损伤仿真器520经由控制部分530而将校正值提供给离子注入工艺部 分 540。然后，在下一步骤S514，离子注入工艺部分540将离子注入工艺部分540的工艺参 数设置为校正值。随后，在下一步骤S515，执行离子注入工艺。以此方式，可以执行抑制缺陷量的离 子注入工艺。在由离子注入设备500执行的离子注入工艺中，通过考虑图4中下方的示意图所 示的数据库，可以进一步将离子注入能量区域提升至keV量级的级别。因此，也可以将注入 离子的工艺中所生成的晶体缺陷的分布定量地预测到离子注入条件、对于分布的离子注入 能量以及对于离子入射角度的相关性之下的图形。结果，可以在添加了缺陷量的情况下优 化离子注入条件。注意，离子注入条件包括离子注入能量、离子注入角度和剂量。<4.第四实施例〉[离子辐射方法的第一典型示例]下列描述说明根据本发明第四实施例的离子辐射方法的第一典型示例。在离子辐射设备的第一典型示例中通常采用离子辐射方法的第一典型示例。首先，使用形状仿真器执行形状仿真以预测刻蚀制造工艺中所导致的、作为用作 刻蚀制造工艺的对象的制造目标的形状的变化的变化。然后，使用离子辐射损伤仿真器执行离子辐射损伤仿真，以便通过参考形状仿真 所预测的、作为制造目标的形状数据的形状数据，来执行用于预测在刻蚀制造工艺中发生 的离子辐射损伤的离子辐射损伤仿真。随后，将使离子辐射所导致的损伤数量最小化的刻蚀条件(即，所谓的校正值)提 供给控制部分。刻蚀条件是基于由离子辐射损伤仿真预测的仿真结果而确定的条件。最后，基于校正值，在控制单元校正的条件下执行将制造目标进行刻蚀的刻蚀制
造工艺o作为上述的形状仿真，可以执行之前所述的形状仿真。同样地，作为上述的离子辐 射损伤仿真，可以执行前面所述的根据采用了离子辐射损伤预测方法的离子辐射损伤仿真 器的仿真。[离子辐射方法的第二典型示例]下列描述说明根据本发明第四实施例的离子辐射方法的第二典型示例。离子辐射方法的第二典型示例通常用于离子辐射设备的第二典型示例中。首先，使用离子辐射损伤仿真器执行离子辐射损伤仿真来预测辐射到制造目标的 离子所导致的损伤。然后，基于在离子辐射损伤仿真中预测的仿真结果，在工艺条件的范围内将工艺 条件校正到使离子辐射所导致的损伤数量最小化的离子注入条件。最后，在该离子注入条件下执行制造目标的离子辐射处理。离子辐射损伤仿真器用于通过采用之前所述的离子辐射损伤预测方法来执行离 子辐射损伤仿真。在根据离子辐射方法的第二典型示例执行的离子注入工艺中，通过考虑图4中下 方的示意图所示的数据库，可以进一步将离子注入能量区域提升至keV量级的级别。因此，也可以将注入离子的工艺中所生成的晶体缺陷的分布定量地预测到离子注入条件、对于分 布的离子入射能量以及对于离子入射角度的相关性之下的图形。结果，可以在添加了缺陷 量的情况下优化离子注入条件。注意，离子注入条件包括离子注入能量、离子注入角度和剂量。如上所述，可以定量地预测穿透到制造目标的侧壁和/或底部的入射离子的分布 以及入射离子所导致的物理损伤量(或晶体缺陷)的2维或3维分布。注意，仅通过进行 实验，难以在实际测量时间段内测量分布。另外，可以在比根据至今为止所知的分子动力学 的计算的情况的计算时间段短得多的计算时间段内定量地预测分布。除了此外，如果使用形状仿真器，则可以预测真实图形制造形状和离子损伤量两 者。因此，可以自动地执行导致了期望的规范形状和少量损伤的制造工艺的优化。结果，离 子辐射方法提供了这样的优点可以缩短CMOS器件刻蚀工艺和图像传感器刻蚀工艺的开 发的TAT以及这些工艺的评估，从而可以降低开发成本。另外，如果使用形状仿真器并且将电导率加以考虑，那么可以执行将形状和损伤 考虑在内的处理。除此之外，即使预测当时存在的电导率的分布也是可能的。因此，可以改 善CMOS器件和图像传感器的性能特性。CMOS器件和图像传感器的性能特性通常包括信号 电荷Qs的特性、用于控制暗电流的特性以及用于降低白点数目的特性。另外，通过利用仿真器，可以预测所有的制造大气气体、离子鞘层区域、制造目标 的形状和损伤的分布。因此，可以在公开地且在短时间段内开发新结构和新工艺，而无需使 用实际的晶片。另外，可以通过利用用于将损伤数目最小化的校正值来执行刻蚀制造工艺和/或 离子注入工艺。因此，可以降低均由辐射到制造目标的离子所导致的缺陷的数目。结果，可 以进一步改善器件特性。本申请包含与于2009年3月30日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2009-081098中公开的主题有关的主题，其全部内容通过引用的方式合并在此。本领域的技术人员应该理解，依据设计要求和其他因素可能出现各种变型、组合、 部分组合和变更，只要其在所附权利要求及其等价物的范围内即可。
权利要求
一种离子辐射损伤预测方法，包含参数计算步骤，其通过考虑由轰击制造目标的入射离子跟踪的、作为到所述制造目标的路径的传输路径，以及通过采用将入射离子的通量的分布、入射离子的入射能量的分布以及入射离子的入射角度的分布作为输入参数的蒙特卡罗方法，来计算所述入射离子的碰撞位置和所述入射离子的入射角度；以及缺陷分布计算步骤，通过参考在所述参数计算步骤得到的信息以及由根据经典分子动力学或分子动力学的第一原理的计算所预先创建的数据库，来执行针对数据进行检索的检索操作，其中所述数据库用作用于存储对所述制造目标具有影响的晶体缺陷量的分布的数据库、用于存储离子反射概率的分布的数据库以及用于存储离子穿透深度的分布的数据库，基于在所述检索操作中得到的所述数据、轰击所述制造目标的所述入射离子的入射能量以及所述入射离子的入射角度，得到轰击所述制造目标的所述入射离子的穿透深度以及所述入射离子的穿透位置，以及根据轰击所述制造目标的所述入射离子的所述穿透深度以及所述入射离子的所述穿透位置，计算所述制造目标中离子辐射所导致的缺陷的分布。
2.如权利要求1所述的离子辐射损伤预测方法，其中 所述参数计算步骤包括第一步骤，其确定如下输入参数入射离子所轰击的所述制造目标的薄膜类型、所述制 造目标的结构、离子通量和离子辐射时间段，第二步骤，其基于所述输入参数并且根据所述蒙特卡罗方法，确定表示在所述离子辐 射时间段期间轰击所述制造目标的入射离子的数目的总入射离子计数N，第三步骤，其得到入射离子J的入射能量以及所述入射离子J的入射角度，其中，表示 入射离子的参考标记J是整数，其指示所述入射离子J是在所述离子辐射时间段期间轰击 所述制造目标的所述入射离子的第J个入射离子，以及第四步骤，其针对所述制造目标的形状，通过考虑由轰击制造目标的所述入射离子J 跟踪的、作为到所述制造目标的路径的传输路径，并且通过采用所述蒙特卡罗方法，计算所 述入射离子J的碰撞位置以及所述入射离子J的入射角度；而 所述缺陷分布计算步骤包括第五步骤，其将通过参考所述入射离子J的入射能量E以及所述入射离子J的入射角 度φ所得到的反射概率P与随机数ξ进行比较，以便产生关于如下确定的结果所述入射 离子J穿透所述制造目标，还是所述入射离子J由所述制造目标的表面反射，第六步骤，如果在所述第五步骤产生的所述确定结果如关系ξ > P成立这一事实所证 明的那样指示所述入射离子J穿透所述制造目标，则所述第六步骤通过参考基于离子入射 角度、离子入射能量和制造目标的薄膜类型，根据经典分子动力学或分子动力学的第一原 理的计算所预先创建的、用作用于存储在所述制造目标中所述入射离子的分布的数据库的 数据库，来针对数据进行检索，第七步骤，其基于在第六步骤得到的所述数据、所述入射离子J的入射能量以及所述 入射离子J的入射角度，得到所述入射离子J的穿透深度以及所述入射离子J的穿透位置， 第八步骤，其通过存储每个经处理的入射离子J的入射深度以及每个所述经处理的入射离子J的穿透位置来累积所述经处理的入射离子J所导致的缺陷的数据，并且将所述经 处理的入射离子J的数目与所述总入射离子计数N进行比较，以便产生关于所述经处理的 入射离子J的数目是否已经达到所述总入射离子计数N的确定的结果， 第十一步骤，如果在所述第八步骤产生的所述确定结果指示所述经处理的入射离子J 的数目尚未达到所述总入射离子计数N，则所述第十一步骤根据表达式J = J+1将所述整数 J递增1，并且返回到所述第三步骤继续执行所述离子辐射损伤预测方法，第九步骤，如果在所述第八步骤产生的所述确定结果指示所述经处理的入射离子J的 数目已经达到所述总入射离子计数N，则所述第九步骤终止所述离子辐射损伤预测方法的 执行，并且基于在所述第八步骤作为所述缺陷的数据所累积的数据来创建缺陷的分布，第十步骤，如果在所述第五步骤产生的所述确定结果如关系ξ <P成立这一事实所证 明的那样指示所述入射离子J从所述制造目标的表面反射，则所述第十步骤确定所述入射 离子J经历镜面反射处理，识别所述入射离子J的入射角度φ,并且返回到所述第四步骤继 续执行所述离子辐射损伤预测方法，以及对第一入射离子J到第N入射离子J中的每一个执行范围从所述第三步骤到所述第 十一步骤的步骤的序列。
3.如权利要求2所述的离子辐射损伤预测方法，其中，使用鞘层仿真器来得到如下处 理的重复，所述处理为通过利用所述离子与鞘层区域之间的电势差而以根据麦斯维尔分 布的速率将注入到所述鞘层区域的离子进行加速；并且根据所述蒙特卡罗方法得到所述离 子与存在于所述鞘层区域中的中性粒子的碰撞的重复。
4.如权利要求2所述的离子辐射损伤预测方法，其中所述离子的辐射是等离子体刻蚀工艺；以及通过将所述制造目标的电导率添加到根据经典分子动力学或分子动力学的第一原理 的计算所创建的所述数据库，能够在用作所述等离子体刻蚀工艺的对象的所述制造目标的 侧壁以及所述制造目标的底部，计算电导率的2维或3维分布。
5.如权利要求2所述的离子辐射损伤预测方法，其中，通过考虑入射离子对于所述制 造目标的所述辐射所生成的电子的辐射而产生的电势影响，确定所述入射离子的传输轨 迹。
6.如权利要求2所述的离子辐射损伤预测方法，其中，通过利用气体仿真器以及鞘层 仿真器，从制造工艺条件中得到如下输入参数在所述制造目标正上方的入射离子的所述 通量的分布、所述入射离子的所述入射能量的分布以及所述入射离子的所述入射角度的分布。
7.如权利要求2所述的离子辐射损伤预测方法，其中，所述制造目标的形状固定，而不 随着时间经过而变化。
8.如权利要求2所述的离子辐射损伤预测方法，其中，所述制造目标的形状随着时间 经过而变化。
9.如权利要求8所述的离子辐射损伤预测方法，其中，所述制造目标的一部分的形状 由于所述入射离子的辐射而变化，并且所述入射离子辐射到所述部分的坐标位置。
10.一种离子辐射损伤仿真器，包含处理部分，其被配置为执行计算以预测由于辐射到制造目标的入射离子而在所述制造目标中生成的缺陷；以及输出部分，其被配置为将所述处理部分所计算的、作为由于辐射到所述制造目标的入 射离子而在所述制造目标中生成的所述缺陷的所述缺陷的分布进行输出，其中 所述处理部分通过进行以下步骤来执行所述计算，参数计算步骤，其通过考虑由轰击制造目标的入射离子跟踪的、作为到所述制造目标 的路径的传输路径，以及通过采用将入射离子的通量的分布、入射离子的入射能量的分布 以及入射离子的入射角度的分布作为输入参数的蒙特卡罗方法，来计算所述入射离子的碰 撞位置和所述入射离子的入射角度；以及 缺陷分布计算步骤， 通过参考在所述参数计算步骤得到的信息以及由根据经典分子动力学或分子动力学 的第一原理的计算所预先创建的数据库，来执行针对数据进行检索的检索操作，其中所述 数据库用作用于存储对所述制造目标具有影响的晶体缺陷量的分布的数据库、用于存储 离子反射概率的分布的数据库以及用于存储离子穿透深度的分布的数据库，基于在所述检索操作中得到的所述数据、轰击所述制造目标的所述入射离子的入射能 量以及所述入射离子的入射角度，得到用于轰击所述制造目标的所述入射离子的穿透深度 以及所述入射离子的穿透位置，以及根据轰击所述制造目标的所述入射离子的所述穿透深度以及所述入射离子的所述穿 透位置，计算所述制造目标中离子辐射所导致的缺陷的分布。
11. 一种离子辐射设备，包含形状仿真器，其被配置为预测作为用作所述刻蚀工艺的对象的制造目标的形状的变 化的、由刻蚀工艺所导致的变化；离子辐射损伤仿真器，其被配置为通过参考作为所述制造目标的形状数据的、所述形 状仿真器所预测的形状数据，预测由于辐射到所述制造目标的入射离子而由所述刻蚀工艺 在所述制造目标中生成的离子辐射损伤；控制部分，其被配置为基于所述离子辐射损伤仿真器所预测的仿真结果，执行控制以 产生允许使所述离子辐射损伤的数目最小化的刻蚀条件；以及刻蚀工艺部分，其被配置为根据从所述控制部分接收到的命令，对所述制造目标执行 所述刻蚀工艺，其中所述离子辐射损伤仿真器包括处理部分，其被配置为执行计算以预测由于辐射到所述制造目标的入射离子而在所 述制造目标中生成的缺陷，以及输出部分，其被配置为将所述处理部分所计算的、作为由于辐射到所述制造目标的入 射离子而在所述制造目标中生成的所述缺陷的所述缺陷的分布进行输出， 所述处理部分通过进行以下步骤来执行所述计算，参数计算步骤，其通过考虑由轰击制造目标的入射离子跟踪的、作为到所述制造目标 的路径的传输路径，以及通过采用将入射离子的通量的分布、入射离子的入射能量的分布 以及入射离子的入射角度的分布作为输入参数的蒙特卡罗方法，来计算所述入射离子的碰 撞位置和所述入射离子的入射角度；以及 缺陷分布计算步骤，通过参考在所述参数计算步骤得到的信息以及由根据经典分子动力学或分子动力学 的第一原理的计算所预先创建的数据库，来执行针对数据进行检索的检索操作，其中所述 数据库用作用于存储对所述制造目标具有影响的晶体缺陷量的分布的数据库、用于存储 离子反射概率的分布的数据库以及用于存储离子穿透深度的分布的数据库，基于在所述检索操作中得到的所述数据、轰击所述制造目标的所述入射离子的入射能 量以及所述入射离子的入射角度，得到轰击所述制造目标的所述入射离子的穿透深度以及 所述入射离子的穿透位置，以及根据轰击所述制造目标的所述入射离子的所述穿透深度以及所述入射离子的所述穿 透位置，计算所述制造目标中离子辐射所导致的缺陷的分布。
12.—种离子辐射设备，包含离子辐射损伤仿真器，其被配置为预测由于辐射到用作离子注入工艺的对象的制造 目标的入射离子而在所述制造目标中生成的离子辐射损伤；控制部分，其被配置为基于所述离子辐射损伤仿真器所预测的仿真结果，执行控制以 产生包括在工艺条件范围中的、作为允许使所述离子辐射损伤的数目最小化的注入条件的 离子注入条件；以及离子注入工艺部分，其被配置为根据从所述控制部分接收到的命令，对所述制造目标 执行所述离子注入工艺，其中所述离子辐射损伤仿真器包括处理部分，其被配置为执行计算以预测由于辐射到所述制造目标的入射离子而在所 述制造目标中生成的缺陷的分布，以及输出部分，其被配置为将所述处理部分所计算的、作为由于辐射到所述制造目标的入 射离子而在所述制造目标中生成的所述缺陷的所述缺陷的分布进行输出， 所述处理部分通过进行以下步骤来执行所述计算，参数计算步骤，其通过考虑由轰击制造目标的入射离子跟踪的、作为到所述制造目标 的路径的传输路径，以及通过采用将入射离子的通量的分布、入射离子的入射能量的分布 以及入射离子的入射角度的分布作为输入参数的蒙特卡罗方法，来计算所述入射离子的碰 撞位置和所述入射离子的入射角度；以及 缺陷分布计算步骤，通过参考在所述参数计算步骤得到的信息以及由根据经典分子动力学或分子动力学 的第一原理的计算所预先创建的数据库，来执行针对数据进行检索的检索操作，其中所述 数据库用作用于存储对所述制造目标具有影响的晶体缺陷量的分布的数据库、用于存储 离子反射概率的分布的数据库以及用于存储离子穿透深度的分布的数据库，基于在所述检索操作中得到的所述数据、轰击所述制造目标的所述入射离子的入射能 量以及所述入射离子的入射角度，得到轰击所述制造目标的所述入射离子的穿透深度以及 所述入射离子的穿透位置，以及根据轰击所述制造目标的所述入射离子的所述穿透深度以及所述入射离子的所述穿 透位置，计算所述制造目标中离子辐射所导致的缺陷的分布。
13.一种离子辐射方法，包含以下处理执行形状仿真，以便预测作为用作所述刻蚀工艺的对象的制造目标的形状的变化的、刻蚀工艺所导致的变化；执行离子辐射损伤仿真，以便通过参考由所述形状仿真的执行所预测的、作为所述制造目标的形状数据的形状数据，预测由于辐射到所述制造目标的入射离子而由所述刻蚀工 艺在所述制造目标中生成的离子辐射损伤；基于通过执行所述离子辐射损伤仿真所预测的仿真结果，进行控制以产生允许使所述 离子辐射损伤的数目最小化的刻蚀条件；以及根据所述刻蚀条件，对所述制造目标执行所述刻蚀工艺，其中 通过进行以下步骤来执行所述离子辐射损伤仿真参数计算步骤，其通过考虑由轰击制造目标的入射离子跟踪的、作为到所述制造目标 的路径的传输路径，以及通过采用将入射离子的通量的分布、入射离子的入射能量的分布 以及入射离子的入射角度的分布作为输入参数的蒙特卡罗方法，来计算所述入射离子的碰 撞位置和所述入射离子的入射角度；以及 缺陷分布计算步骤，通过参考在所述参数计算步骤得到的信息以及由根据经典分子动力学或分子动力学 的第一原理的计算所预先创建的数据库，来执行针对数据进行检索的检索操作，其中所述 数据库用作用于存储对所述制造目标具有影响的晶体缺陷量的分布的数据库、用于存储 离子反射概率的分布的数据库以及用于存储离子穿透深度的分布的数据库，基于在所述检索操作中得到的所述数据、轰击所述制造目标的所述入射离子的入射能 量以及所述入射离子的入射角度，得到轰击所述制造目标的所述入射离子的穿透深度以及 所述入射离子的穿透位置，以及根据轰击所述制造目标的所述入射离子的所述穿透深度以及所述入射离子的所述穿 透位置，计算所述制造目标中离子辐射所导致的缺陷的分布。
14. 一种离子辐射方法，包含以下处理执行离子辐射损伤仿真，以便预测由于辐射到用作离子注入工艺的对象的制造目标的 入射离子而在所述制造目标中生成的离子辐射损伤；基于通过执行所述离子辐射损伤仿真所预测的仿真结果，执行校正以产生包括在工艺 条件范围中的、作为允许使所述离子辐射损伤的数目最小化的注入条件的校正离子注入条 件；以及根据所述校正离子注入条件，执行所述离子注入工艺以便将离子注入到所述制造目标 中；其中通过进行以下步骤来执行所述离子辐射损伤仿真参数计算步骤，其通过考虑由轰击制造目标的入射离子跟踪的、作为到所述制造目标 的路径的传输路径，以及通过采用将入射离子的通量的分布、入射离子的入射能量的分布 以及入射离子的入射角度的分布作为输入参数的蒙特卡罗方法，来计算所述入射离子的碰 撞位置和所述入射离子的入射角度；以及 缺陷分布计算步骤，通过参考在所述参数计算步骤得到的信息以及由根据经典分子动力学或分子动力学 的第一原理的计算所预先创建的数据库，来执行针对数据进行检索的检索操作，其中所述 数据库用作用于存储对所述制造目标具有影响的晶体缺陷量的分布的数据库、用于存储离子反射概率的分布的数据库以及用于存储离子穿透深度的分布的数据库，基于在所述检索操作中得到的所述数据、轰击所述制造目标的所述入射离子 的入射能 量以及所述入射离子的入射角度，得到轰击所述制造目标的所述入射离子的穿透深度以及 所述入射离子的穿透位置，以及根据轰击所述制造目标的所述入射离子的所述穿透深度以及所述入射离子的所述穿 透位置，计算所述制造目标中离子辐射所导致的缺陷的分布。
全文摘要
公开了离子辐射损伤预测方法和仿真器以及离子辐射设备和方法。所述离子辐射损伤预测方法包括参数计算步骤，其通过考虑轰击制造目标的入射离子的传输路径，以及通过采用将入射离子的通量、入射能量和角度的分布作为输入参数的蒙特卡罗方法，来计算所述离子的碰撞位置和入射角度；以及缺陷分布计算步骤，其用于通过参考在所述参数计算步骤得到的信息以及预先创建的数据库，来针对数据进行检索，其中所述数据库用于存储对所述制造目标具有影响的晶体缺陷量的分布、离子反射概率的分布以及离子穿透深度的分布；基于在检索操作中得到的所述数据以及入射离子的入射能量和角度，得到入射离子的穿透深度和位置；以及根据穿透深度和位置，计算制造目标中缺陷的分布。
文档编号H01L21/00GK101853780SQ20101015151
公开日2010年10月6日 申请日期2010年3月23日 优先权日2009年3月30日
发明者久保井信行, 小林正治 申请人:索尼公司