專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體制造裝置、半導(dǎo)體器件制造方法及仿真裝置和程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造裝置、半導(dǎo)體器件制造方法、仿真裝置和仿真程序。
背景技術(shù)：
已知在諸如干式蝕刻方法、化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor DepositionCVD)方 法、物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition, PVD)方法等采用粒子(氣體)的半導(dǎo)體 工藝中，腔室壁的狀態(tài)影響蝕刻速率或沉積速率?？紤]腔室壁的溫度和蝕刻速率之間的相關(guān)性，日本專(zhuān)利特許公開(kāi)No. 2002-110635 披露了用于通過(guò)反饋控制將腔室壁的溫度維持在預(yù)定溫度下并由此使得蝕刻特性穩(wěn)定的 技術(shù)。另外，日本專(zhuān)利特許公開(kāi)No. 2002-110635將以下內(nèi)容作為腔室壁的溫度影響蝕 刻速率的原因隨著腔室壁溫度的降低粒子在腔室壁上的粘附量增加，并且由此導(dǎo)致粒子 在晶片上的沉積量減少。當(dāng)粒子沉積在腔室壁上并且因此使腔室壁的熱容量改變時(shí)，腔室壁的溫度改變。 另外，當(dāng)粒子與腔室壁碰撞時(shí)，腔室壁的溫度改變。因此，腔室壁的溫度不必精確表示粒子 在腔室壁上的粘附度。也就是說(shuō)，即使當(dāng)腔室壁的溫度維持在預(yù)定溫度時(shí)，蝕刻速率也不必 維持在所期望的速率。

發(fā)明內(nèi)容
期望提供能夠適當(dāng)考慮腔室壁的影響的半導(dǎo)體制造裝置、半導(dǎo)體器件制造方法、 仿真裝置和仿真程序。本發(fā)明的實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體制造裝置，所述半導(dǎo)體制造裝置包括腔室，在所 述腔室中能夠布置晶片；傳感器，它檢測(cè)表示所述腔室內(nèi)的狀態(tài)的指標(biāo)值；粘附概率計(jì)算 部，它被構(gòu)造為根據(jù)檢測(cè)出的所述指標(biāo)值的值計(jì)算粒子粘附到所述腔室的腔室壁上的粘附 概率的值；作用部，它能夠改變所述腔室中的粘附概率；以及控制部，它被構(gòu)造為控制所述 作用部，使得由所述粘附概率計(jì)算部計(jì)算出的粘附概率為預(yù)定值。優(yōu)選的是，所述半導(dǎo)體制造裝置還包括粒子密度計(jì)算單元，它通過(guò)根據(jù)粒子密度 的微分方程進(jìn)行時(shí)間發(fā)展型仿真來(lái)計(jì)算粒子密度，所述微分方程包括為多個(gè)網(wǎng)格壁中的各 個(gè)網(wǎng)格壁設(shè)定的粘附概率作為參數(shù)，所述多個(gè)網(wǎng)格壁是通過(guò)劃分所述腔室壁而設(shè)定的；指 標(biāo)值計(jì)算部，它被構(gòu)造為根據(jù)計(jì)算出的粒子密度計(jì)算所述指標(biāo)值；以及存儲(chǔ)部，它被構(gòu)造為 存儲(chǔ)使粘附概率與由所述指標(biāo)值計(jì)算部計(jì)算出的所述指標(biāo)值保持相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，所述指標(biāo)值是根據(jù)粘附概率從由所述粒子密度計(jì)算單元計(jì)算出的粒子密度獲得的；其中，所述粘 附概率計(jì)算部通過(guò)參照所述數(shù)據(jù)計(jì)算與檢測(cè)出的所述指標(biāo)值的值對(duì)應(yīng)的粘附概率的值。優(yōu)選的是，所述微分方程包括在對(duì)粒子密度進(jìn)行計(jì)算的位置與所述多個(gè)網(wǎng)格壁中 的各個(gè)網(wǎng)格壁之間的距離作為參數(shù)，所述參數(shù)使得當(dāng)所述參數(shù)的值減小時(shí)粒子的消失增多。優(yōu)選的是，所述粒子密度計(jì)算單元計(jì)算多個(gè)網(wǎng)格空間中的各個(gè)網(wǎng)格空間的粒子密 度，所述多個(gè)網(wǎng)格空間是通過(guò)劃分所述腔室的內(nèi)部而設(shè)定的，所述指標(biāo)值計(jì)算部根據(jù)所述 多個(gè)網(wǎng)格空間中的各個(gè)網(wǎng)格空間的粒子密度計(jì)算所述多個(gè)網(wǎng)格空間中的各個(gè)網(wǎng)格空間的 發(fā)光強(qiáng)度，并且在預(yù)定方向上將所述多個(gè)網(wǎng)格空間中的各個(gè)網(wǎng)格空間的計(jì)算出的發(fā)光強(qiáng)度 積分，由此所述指標(biāo)值計(jì)算部計(jì)算出以所述預(yù)定方向作為視線方向的發(fā)光強(qiáng)度，并且所述 傳感器檢測(cè)所述視線方向上的發(fā)光強(qiáng)度。優(yōu)選的是，所述作用部具有光照射部，所述光照射部被構(gòu)造為用光照射所述腔室 壁，并且所述控制部控制所述光照射部的光照射量，使得由所述粘附概率計(jì)算部計(jì)算出的 粘附概率為所述預(yù)定值。優(yōu)選的是，所述作用部包括擋板，它能夠在覆蓋所述晶片的覆蓋位置與從所述 覆蓋位置退回的退回位置之間運(yùn)動(dòng)；以及氣體供給部，它能夠在所述腔室內(nèi)在處于所述覆 蓋位置的所述擋板與所述晶片相反的一側(cè)上供給影響粘附概率的預(yù)定氣體，并且所述控制 部控制所述預(yù)定氣體的供給量，使得由所述粘附概率計(jì)算部計(jì)算出的粘附概率為所述預(yù)定值。優(yōu)選的是，所述作用部包括擋板，它能夠在覆蓋所述晶片的覆蓋位置與從所述覆 蓋位置退回的退回位置之間運(yùn)動(dòng)；以及氣體供給部，它能夠在所述腔室內(nèi)在處于所述覆蓋 位置的所述擋板與所述晶片相反的一側(cè)上供給影響粘附概率的多種氣體，并且所述控制部 控制供給氣體的種類(lèi)，使得由所述粘附概率計(jì)算部計(jì)算出的粘附概率為所述預(yù)定值。優(yōu)選的是，所述作用部包括電極，它形成所述腔室壁的一部分；以及電源供給 部，它能夠向所述電極施加用于產(chǎn)生等離子體的高頻電壓和用于控制粒子能量的低頻電 壓，并且所述控制部控制所述低頻電壓的電壓值，使得由所述粘附概率計(jì)算部計(jì)算出的粘 附概率為所述預(yù)定值。優(yōu)選的是，所述作用部包括導(dǎo)電率改變部，它由導(dǎo)電率根據(jù)電壓的施加而改變的 材料形成，并且形成所述腔室壁的至少一部分；以及電源供給部，它能夠向所述導(dǎo)電率改變 部施加電壓，并且所述控制部控制向所述導(dǎo)電率改變部施加的電壓，使得由所述粘附概率 計(jì)算部計(jì)算出的粘附概率為所述預(yù)定值。優(yōu)選的是，所述控制部根據(jù)檢測(cè)出的所述指標(biāo)值計(jì)算蝕刻速率和沉積速率二者中 的至少一者，計(jì)算當(dāng)使計(jì)算出的速率為預(yù)定速率規(guī)范時(shí)的粘附概率，并且控制所述作用部， 使得由所述粘附概率計(jì)算部計(jì)算出的粘附概率為當(dāng)使所述計(jì)算出的速率為所述預(yù)定速率 規(guī)范時(shí)的粘附概率。本發(fā)明的實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體器件制造方法，所述半導(dǎo)體器件制造方法包括以 下步驟檢測(cè)表示腔室內(nèi)的狀態(tài)的指標(biāo)值；計(jì)算粒子粘附到所述腔室的腔室壁上的粘附概 率，所述粘附概率與檢測(cè)出的所述指標(biāo)值的值對(duì)應(yīng)；并且控制影響粘附概率的物理量，使得 計(jì)算出的粘附概率為預(yù)定值。
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種仿真裝置，所述仿真裝置包括粘附概率設(shè)定部，它被構(gòu) 造為針對(duì)多個(gè)網(wǎng)格壁中的各個(gè)網(wǎng)格壁設(shè)定粒子粘附到腔室壁上的粘附概率，所述多個(gè)網(wǎng)格 壁是通過(guò)劃分所述腔室壁而設(shè)定的；以及粒子密度計(jì)算單元，它通過(guò)根據(jù)粒子密度的微分 方程進(jìn)行時(shí)間發(fā)展型仿真來(lái)計(jì)算粒子密度，所述微分方程包括為所述多個(gè)網(wǎng)格壁中的各個(gè) 網(wǎng)格壁設(shè)定的粘附概率作為參數(shù)。優(yōu)選的是，所述仿真裝置還包括速率計(jì)算單元，所述速率計(jì)算單元根據(jù)計(jì)算出的 粒子密度計(jì)算蝕刻速率和沉積速率二者中的至少一者。本發(fā)明的實(shí)施例提供一種仿真程序，所述仿真程序使計(jì)算機(jī)起到如下部分的作 用粘附概率設(shè)定部，它被構(gòu)造為針對(duì)多個(gè)網(wǎng)格壁中的各個(gè)網(wǎng)格壁設(shè)定粒子粘附到腔室壁 上的粘附概率，所述多個(gè)網(wǎng)格壁是通過(guò)劃分所述腔室壁而設(shè)定的；以及粒子密度計(jì)算單元， 它通過(guò)根據(jù)粒子密度的微分方程進(jìn)行時(shí)間發(fā)展型仿真來(lái)計(jì)算粒子密度，所述微分方程包括 為所述多個(gè)網(wǎng)格壁中的各個(gè)網(wǎng)格壁設(shè)定的粘附概率作為參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，腔室壁的作用能夠得到適當(dāng)考慮。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的蝕刻裝置的主要部分的示意性截面圖。圖2為顯示出圖1的蝕刻裝置的信號(hào)處理系統(tǒng)的主要部分的結(jié)構(gòu)的框圖。圖3為示意性地顯示出圖2所示的仿真裝置的硬件結(jié)構(gòu)的框圖。圖4為顯示出圖2所示的數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建部和仿真部的信號(hào)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。圖5為圖1中的區(qū)域V的示意圖，該示意圖用來(lái)幫助說(shuō)明仿真的方法和條件。圖6顯示出代表粒子密度和蝕刻速率之間的相關(guān)性的數(shù)據(jù)的示例。圖7A、圖7B、圖7C和圖7D為用來(lái)幫助說(shuō)明仿真中的計(jì)算示例的圖。圖8為通過(guò)圖1中的蝕刻裝置進(jìn)行的處理過(guò)程的流程圖。圖9為本發(fā)明第二實(shí)施例的蝕刻裝置的概念圖。圖10為本發(fā)明第三實(shí)施例的蝕刻裝置的概念圖。圖IlA和圖IlB為本發(fā)明第四實(shí)施例的蝕刻裝置的概念圖。圖12為通過(guò)圖IlA和圖IlB中的蝕刻裝置進(jìn)行的處理過(guò)程的流程圖。圖13為本發(fā)明第五實(shí)施例的蝕刻裝置的概念圖。圖14為本發(fā)明第六實(shí)施例的蝕刻裝置的概念圖。圖15為本發(fā)明第七實(shí)施例通過(guò)蝕刻裝置進(jìn)行的處理過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行說(shuō)明。下面將按照以下順序進(jìn)行說(shuō)明。1.第一實(shí)施例(通過(guò)溫度控制來(lái)控制粘附概率的蝕刻裝置)2.第二實(shí)施例(通過(guò)光照射來(lái)控制粘附概率的蝕刻裝置)3.第三實(shí)施例(通過(guò)光照射來(lái)控制粘附概率的另一蝕刻裝置)4.第四實(shí)施例(通過(guò)添加氣體來(lái)控制粘附概率的蝕刻裝置)5.第五實(shí)施例(通過(guò)施加偏壓來(lái)控制粘附概率的蝕刻裝置)6.第六實(shí)施例(通過(guò)施加偏壓來(lái)控制粘附概率的另一蝕刻裝置)
7.第七實(shí)施例(基于速率設(shè)定粘附概率的目標(biāo)值的蝕刻裝置)順便說(shuō)一下，在第二實(shí)施例和隨后的實(shí)施例中，與已經(jīng)說(shuō)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同 或類(lèi)似的結(jié)構(gòu)可以用相同的附圖標(biāo)記表示，并且其說(shuō)明可以省略。1.第一實(shí)施例蝕刻裝置的結(jié)構(gòu)圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的蝕刻裝置1的主要部分的示意性截面圖。蝕刻裝置1由對(duì)晶片101進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻(reactive ion etching, RIE)的電 容耦合等離子體(Capacitive Coupled Plasma，CCP)型蝕刻裝置形成。蝕刻裝置1具有腔室2，在腔室2中布置有晶片101。腔室2由腔室基體3以及在 腔室基體3內(nèi)彼此相對(duì)的上部電極5A和下部電極5B形成(這些電極在下面簡(jiǎn)稱(chēng)為“電極 5”，并且彼此可以不用區(qū)分開(kāi))。該蝕刻裝置1還具有用于對(duì)上部電極5A施加電壓的上部 電源供給部7A和用于對(duì)下部電極5B施加電壓的下部電源供給部7B (這些電源供給部在下 面簡(jiǎn)稱(chēng)為“電源供給部7”，并且彼此可以不用區(qū)分開(kāi))。腔室2例如由包圍著晶片101的側(cè)部的側(cè)壁2a、從上側(cè)封閉側(cè)壁加的頂部2b和 從下側(cè)封閉側(cè)壁加的底部2c形成。腔室2還設(shè)有用于向腔室2內(nèi)部供給氣體的供氣口 (在圖1中未示出)和用于將腔室2內(nèi)的氣體排出的排氣口 2d。排氣口 2d例如設(shè)在底部 2c中。腔室基體3例如具有與腔室2的形狀基本上類(lèi)似的形狀，并且具有頂部、側(cè)壁和底 部。上部電極5A固定在腔室基體3的頂部上，并且下部電極5B固定在腔室基體3的底部 上。將形成腔室2并且內(nèi)表面在晶片101上暴露出的部分的全部(本實(shí)施例中的側(cè)壁 2a和頂部2b)稱(chēng)為腔室壁9。腔室壁9的內(nèi)表面由腔室基體3和電極5形成。電極5和腔 室基體3由彼此不同的材料形成。例如，電極5由Si形成，而腔室基體3由石英(SiO2)形 成。因此，腔室壁9的內(nèi)表面由部分地不同的材料形
但是，腔室壁9的整個(gè)內(nèi)表面可以通過(guò)在電極5的表面上形成氧化物膜(SiO2)而 由SiA形成。另外，腔室壁9的整個(gè)內(nèi)表面可以通過(guò)在電極5的表面和腔室基體3的表面 上形成聚合物膜而由聚合物形成。也就是說(shuō)，腔室壁9的整個(gè)內(nèi)表面可以由相同材料形成。晶片101安裝在下部電極5B上。當(dāng)對(duì)上部電極5A和下部電極5B施加電壓時(shí)，晶 片101上的氣體變?yōu)榈入x子體，并且晶片101的表面受到蝕刻。上述氣體例如為氫氣。施 加在上部電極5A和下部電極5B上的電壓的頻率例如為60MHz和2MHz。蝕刻裝置1還具有用于控制腔室壁9的溫度的加熱器11。順便說(shuō)一下，雖然圖1 顯示出加熱器11設(shè)在側(cè)壁加上的情況，但是加熱器11可以設(shè)在腔室2的適當(dāng)位置和適當(dāng) 區(qū)域中。另外，可以沿著腔室壁9布置多個(gè)單獨(dú)控制的加熱器11，從而能夠局部控制腔室壁 9的溫度。圖2為顯示出蝕刻裝置1的信號(hào)處理系統(tǒng)的主要部分的結(jié)構(gòu)的框圖。順便說(shuō)一下， 在圖2中，顯示出與加熱器11的控制相關(guān)的主要部分，并且省略了與對(duì)電極5施加電壓等 相關(guān)的處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。蝕刻裝置1包括用于檢測(cè)腔室2內(nèi)的狀態(tài)的OES 13、用于根據(jù)檢測(cè)結(jié)果計(jì)算對(duì)加 熱器11的控制值的仿真裝置15和用于根據(jù)計(jì)算結(jié)果控制加熱器11的控制部17。順便說(shuō)一下，OES 代表“光學(xué)發(fā)射光譜分析儀(OpticalEmission Spectrometer)，，。OES 13例如輸出當(dāng)從預(yù)定視線方向看腔室2的內(nèi)部時(shí)的發(fā)光強(qiáng)度I。例如，從能 夠檢測(cè)到由在很大程度上有助于蝕刻速率變化的粒子發(fā)出的光的波長(zhǎng)范圍中，適當(dāng)?shù)剡x擇 檢測(cè)出的光的波長(zhǎng)范圍?？梢詮目梢?jiàn)光區(qū)域、紫外線區(qū)域、紅外線區(qū)域以及亞毫米波和毫米 波區(qū)域中適當(dāng)?shù)剡x擇該波長(zhǎng)范圍。該波長(zhǎng)范圍例如為200nm 800nm。順便說(shuō)一下，由氫 (Ha)發(fā)出的光的波長(zhǎng)為656. 3nm。仿真裝置15例如根據(jù)發(fā)光強(qiáng)度I計(jì)算針對(duì)腔室壁9的溫度(壁溫T)的校正量 ΔΤ，并且將該校正量ΔΤ輸出給控制部17。順便說(shuō)一下，校正量的計(jì)算和目標(biāo)值的計(jì)算是 等同的，并且在下面彼此可以不用特別區(qū)分開(kāi)。對(duì)于計(jì)算校正量的操作而言，仿真裝置15 包括粘附概率計(jì)算部19、粘附概率數(shù)據(jù)庫(kù)21、數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建部23、仿真部M和校正值計(jì)算部 25。粘附概率計(jì)算部19根據(jù)由OES 13檢測(cè)出的發(fā)光強(qiáng)度I計(jì)算粒子粘附到腔室壁9 上的粘附概率S。這時(shí)，粘附概率計(jì)算部19參考粘附概率數(shù)據(jù)庫(kù)21。粘附概率數(shù)據(jù)庫(kù)21保存有與粘附概率S相關(guān)的各種值的發(fā)光強(qiáng)度I。因此，當(dāng)用 發(fā)光強(qiáng)度I的值作為關(guān)鍵詞檢索粘附概率數(shù)據(jù)庫(kù)21時(shí)，確定出(計(jì)算出)其值與被設(shè)定作 為關(guān)鍵詞的發(fā)光強(qiáng)度I的值對(duì)應(yīng)的粘附概率S的值。順便說(shuō)一下，在計(jì)算粘附概率S時(shí)，可 以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行用于在保存在粘附概率數(shù)據(jù)庫(kù)21中的值之間插值的插值計(jì)算。數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建部23和仿真部M構(gòu)建粘附概率數(shù)據(jù)庫(kù)21。這將在后面進(jìn)行說(shuō)明。校正值計(jì)算部25根據(jù)由粘附概率計(jì)算部19計(jì)算出的粘附概率S計(jì)算針對(duì)壁溫T 的校正量ΔΤ。例如，校正值計(jì)算部25從連續(xù)獲得的粘附概率S的值中計(jì)算出變化量Δ S， 并且計(jì)算出校正量ΔΤ以便消除該變化量AS。也就是說(shuō)，校正值計(jì)算部25計(jì)算出校正量 Δ Τ,從而使粘附概率S的值保持恒定(例如保持為初始值)。控制部17根據(jù)由校正值計(jì)算部25計(jì)算出的校正量ΔΤ控制加熱器11。例如，控 制部17對(duì)施加在加熱器11上的電壓進(jìn)行反饋控制，以便將由用于檢測(cè)腔室壁9的溫度的 溫度傳感器(在這些圖中未示出)檢測(cè)出的壁溫T保持在預(yù)定目標(biāo)值。控制部17將目標(biāo) 值改變校正量ΔΤ。如上所述，蝕刻裝置1在仿真裝置15中計(jì)算出粒子粘附到腔室壁9上的粘附概率 S，并且對(duì)壁溫T進(jìn)行控制，使得粘附概率S為預(yù)定值。圖3為示意性地顯示出仿真裝置15的硬件結(jié)構(gòu)的框圖。仿真裝置15例如由計(jì)算機(jī)形成，并且包括CPU 27,ROM 29,RAM 31、外部存儲(chǔ)裝置 33、輸入部；35和顯示部37。CPU 27讀取并執(zhí)行存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)裝置33中的仿真程序39。計(jì)算機(jī)由此執(zhí)行作 為仿真裝置15的各種功能。粘附概率數(shù)據(jù)庫(kù)21存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)裝置33中。順便說(shuō)一下，形成仿真裝置15的計(jì)算機(jī)可以為單臺(tái)計(jì)算機(jī)或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相互連接 的多臺(tái)計(jì)算機(jī)。另外，形成仿真裝置15的計(jì)算機(jī)可以裝配到具有腔室2的裝置中，或者可 以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與該裝置連接。當(dāng)控制部17包括計(jì)算機(jī)時(shí)，仿真裝置15和控制部17可以共享 一部分硬件。圖4為顯示出數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建部23和仿真部M的信號(hào)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。仿真部M被供給有限定仿真條件的各種參數(shù)的值。這些各種參數(shù)包括粒子粘附到腔室壁9上的粘附概率S。然后，仿真部M進(jìn)行仿真，由此計(jì)算出腔室2內(nèi)的發(fā)光強(qiáng)度 I。因此，通過(guò)用其值彼此不同的多個(gè)粘附概率S的值針對(duì)多種仿真情況進(jìn)行仿真， 可以構(gòu)建出粘附概率數(shù)據(jù)庫(kù)21，其中，各種值的粘附概率S與發(fā)光強(qiáng)度I相關(guān)。為了實(shí)現(xiàn)這種粘附概率數(shù)據(jù)庫(kù)21的構(gòu)建，數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建部23和仿真部M具有以下 結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建部23中的條件設(shè)定單元41根據(jù)來(lái)自輸入部35的信號(hào)設(shè)定包括粘附 概率S的值在內(nèi)的各種參數(shù)的值。例如，條件設(shè)定塊41根據(jù)輸入的粘附概率S的范圍(例 如0 1)和步寬(例如0. 01)計(jì)算并且設(shè)定各種值的粘附概率。仿真部M中的粒子密度計(jì)算單元43根據(jù)從條件設(shè)定單元41輸入的各種參數(shù)的 值計(jì)算形成氣體的粒子在腔室2內(nèi)的密度(粒子密度η)。粒子密度η例如為每預(yù)定體積內(nèi) 的粒子數(shù)量。順便說(shuō)一下，如上所述，各種參數(shù)包括粘附概率S。仿真部M中的發(fā)光強(qiáng)度計(jì)算單元45根據(jù)由粒子密度計(jì)算單元43計(jì)算出的粒子 密度η計(jì)算發(fā)光強(qiáng)度I。仿真部M中的速率計(jì)算單元47根據(jù)由粒子密度計(jì)算單元43計(jì)算出的粒子密度 η計(jì)算蝕刻速率R或沉積速率R (這些在下面可以統(tǒng)稱(chēng)為“速率R”)。數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建部23中的數(shù)據(jù)庫(kù)化單元49在外部存儲(chǔ)裝置33中存儲(chǔ)彼此相關(guān)的由 條件設(shè)定單元41設(shè)定的粘附概率S的值以及根據(jù)粘附概率S的值計(jì)算出的發(fā)光強(qiáng)度I和 速率R的值。因此，構(gòu)建出粘附概率數(shù)據(jù)庫(kù)21。順便說(shuō)一下，從上面的說(shuō)明中可以理解，粘附概 率數(shù)據(jù)庫(kù)21也能夠通過(guò)采用速率R作為關(guān)鍵詞來(lái)檢索粘附概率S。如上所述，仿真部M首先根據(jù)粘附概率S計(jì)算出粒子密度η，并且接著根據(jù)粒子密 度η計(jì)算出發(fā)光強(qiáng)度I和速率R。下面將說(shuō)明這些計(jì)算方法。粒子密度計(jì)算方法粒子密度計(jì)算單元43通過(guò)根據(jù)粒子密度η的微分方程進(jìn)行時(shí)間發(fā)展型(time development type)仿真來(lái)計(jì)算粒子密度η (通過(guò)仿真對(duì)該微分方程求解)，該微分方程包 括粘附概率S作為參數(shù)。順便說(shuō)一下，可以通過(guò)諸如歐拉(Euler)方法或龍格-庫(kù)塔(Rimge-Kutta)方法 等適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)進(jìn)行仿真。另外，考慮實(shí)際蝕刻所需的時(shí)間來(lái)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定在獲得該微分方 程的解之前的模擬(虛擬)的時(shí)間。這對(duì)于后面所述的其它仿真而言也是一樣。圖5為圖1中的區(qū)域V的示意圖，該示意圖有助于說(shuō)明仿真的方法和條件。通過(guò)劃分腔室2內(nèi)的空間在該空間中設(shè)定多個(gè)網(wǎng)格空間an。在各個(gè)網(wǎng)格空間an 中進(jìn)行粒子密度η的計(jì)算即仿真。通過(guò)劃分腔室壁9在腔室壁9中設(shè)定多個(gè)網(wǎng)格壁9m。為各個(gè)網(wǎng)格壁9m設(shè)定粘附 概率S。通過(guò)為各個(gè)網(wǎng)格壁9m設(shè)定粘附概率S，能夠根據(jù)腔室壁9的各個(gè)部分的條件適當(dāng)?shù)?設(shè)定粘附概率S。例如，可以為腔室壁9中由腔室基體3(Si02)形成的部分和由電極5(Si) 形成的部分設(shè)定不同的粘附概率S。可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定網(wǎng)格空間ail和網(wǎng)格壁9m的形狀和尺寸。網(wǎng)格空間^ii的(端面) 形狀和尺寸以及網(wǎng)格壁9m的形狀和尺寸可以彼此相同或彼此不同。網(wǎng)格空間an和網(wǎng)格壁9m的尺寸例如在幾mm的數(shù)量級(jí)上。仿真可以是二維仿真或三維仿真。換句話說(shuō)，網(wǎng)格空間an可以被設(shè)定為二維或三 維的，并且網(wǎng)格壁9m可以被設(shè)定為一維或二維的。在下面，把ρ設(shè)定為網(wǎng)格空間an的識(shí)別號(hào)，并且可以將(P)附在值在各個(gè)網(wǎng)格空 間ail中變化的參數(shù)(P的函數(shù))上。另外，把W設(shè)定為網(wǎng)格壁9m的識(shí)別號(hào)，并且可以將(W) 附在值在各個(gè)網(wǎng)格壁9m中變化的參數(shù)(w的函數(shù))上。在仿真中，也要考慮表示網(wǎng)格空間ail和腔室壁9之間的距離的參數(shù)。具體地說(shuō)，要 考慮網(wǎng)格空間ail和側(cè)壁加之間的(最短)距離L(P)、網(wǎng)格空間ail和頂部2b之間的(最 短)距離R(P)以及網(wǎng)格空間ail和網(wǎng)格壁9m之間的距離d(w)。順便說(shuō)一下，雖然d(w)也 是P的函數(shù)，但是省略了 P的附加。距離L(P)、R(P)和d(w)例如為距網(wǎng)格空間ail的中央 位置的距離。另外，d(w)例如為距網(wǎng)格壁9m的中央位置的距離。通過(guò)這樣考慮與腔室壁9的這些距離來(lái)正確地計(jì)算粒子密度η。具體地說(shuō)，通過(guò)為 各個(gè)網(wǎng)格壁9m設(shè)定粘附概率S和距離d(w)來(lái)正確地計(jì)算粒子密度η。例如，下面的方程式1用作粒子密度η的微分方程。方程式1
dn(i, t) ^n(i, t) n(i,t)~~-τ—- = 2^t)n(；], t)——--——--
。 mTr丁η丄=1T~風(fēng)中~+ — Tn 2d(w)(2 ~ S(u>)) 丁 TDPA2-D =
」 = —e
, 1 / π N2 /2.405\2 [_]十(雨)如上所述，方程式1用于各個(gè)網(wǎng)格空間ail。n(i，t)和n(j，t)為時(shí)刻t的種類(lèi)i 和j的粒子的粒子密度。粒子的種類(lèi)i (j)例如在氣體為氫氣時(shí)為Η、Η2、Η+、Η2+、Η3+或者e。 在下面，可以顯示為在0中用H或H2等代替i或j。km為反應(yīng)速率，τΓ為排氣特性時(shí)間、并且τ η為壁消失特性時(shí)間。、為粒子速度， D為擴(kuò)散常數(shù)，P為壓力，μ為遷移率，k為玻爾茲曼(Boltzmarm)常數(shù)，Te為電子溫度，并 且 e 為兀電荷(elementary charge)。在方程式1的第一行的方程式中，第一項(xiàng)表示作為粒子之間的碰撞反應(yīng)的結(jié)果而 由于粒子的形成和消失導(dǎo)致的密度變化(參見(jiàn)圖5中的Gg)。第二項(xiàng)表示由于從腔室2排 放粒子而導(dǎo)致的密度變化(參見(jiàn)圖5中的Lp)。第三項(xiàng)表示由于粒子和腔室壁9之間的相 互反應(yīng)以及粒子在晶片101上的消失而導(dǎo)致的密度變化(參見(jiàn)圖5中的Lw)。如方程式1的第一行的方程式和第二行的方程式中所示，將距離d(w)結(jié)合到方程 式1中，從而當(dāng)網(wǎng)格空間ail和網(wǎng)格壁9m之間的距離d(w)減小時(shí)，粒子的消失增多。發(fā)光強(qiáng)度計(jì)算方法發(fā)光強(qiáng)度計(jì)算單元45首先根據(jù)由粒子密度計(jì)算單元43計(jì)算出的粒子密度η (i) 計(jì)算有助于發(fā)光的粒子H*的粒子密度η (Η*)。順便說(shuō)一下，H*是與諸如H和H2等粒子的種 類(lèi)(方程式1中的種類(lèi)i和j)不同的概念，并且不能從方程式1中得到粒子密度η or)。
具體地說(shuō)，發(fā)光強(qiáng)度計(jì)算單元45通過(guò)仿真對(duì)粒子密度η (H*)的微分方程進(jìn)行求解 來(lái)計(jì)算粒子密度η or)，該微分方程包括從方程式1得到的粒子密度η (i)作為參數(shù)。與基 于方程式1的仿真相同，對(duì)各個(gè)網(wǎng)格空間an進(jìn)行仿真。接著，發(fā)光強(qiáng)度計(jì)算單元45根據(jù)各個(gè)網(wǎng)格空間an的粒子密度η0T)計(jì)算各個(gè)網(wǎng) 格空間ail的發(fā)光強(qiáng)度I(P)。然后，如由圖5中的陰影所示，發(fā)光強(qiáng)度計(jì)算單元45沿著預(yù)定 視線方向yl將各個(gè)網(wǎng)格空間ail的發(fā)光強(qiáng)度I(P)積分，由此計(jì)算出當(dāng)沿著視線方向yl觀 看腔室2時(shí)的發(fā)光強(qiáng)度I。通過(guò)由此計(jì)算出視線方向yl上的發(fā)光強(qiáng)度I，可以再現(xiàn)由OES 13檢測(cè)到的視線方 向yl上的發(fā)光強(qiáng)度I。順便說(shuō)一下，視線方向yl可以被設(shè)定為諸如水平方向、垂直方向、相 對(duì)于水平方向和垂直方向傾斜的方向、網(wǎng)格空間an的排列方向或者相對(duì)于網(wǎng)格空間an的 排列方向傾斜的方向等適當(dāng)?shù)姆较颉Ａ硗?，也可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定視線方向yl上的積分空間的 截面積?？梢赃m當(dāng)?shù)卦O(shè)定積分空間的在與視線方向yl垂直的方向上的位置，并且可以在多 個(gè)位置處計(jì)算視線方向yl上的發(fā)光強(qiáng)度I。例如，發(fā)光強(qiáng)度計(jì)算單元45采用下面方程式根據(jù)粒子密度η (i)計(jì)算發(fā)光強(qiáng)度I。方程式權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體制造裝置，所述半導(dǎo)體制造裝置包括 腔室，在所述腔室中能夠布置晶片；傳感器，它檢測(cè)表示所述腔室內(nèi)的狀態(tài)的指標(biāo)值；粘附概率計(jì)算部，它被構(gòu)造為根據(jù)檢測(cè)出的所述指標(biāo)值的值計(jì)算粒子粘附到所述腔室 的腔室壁上的粘附概率的值；作用部，它能夠改變所述腔室中的粘附概率；以及控制部，它被構(gòu)造為控制所述作用部，使得由所述粘附概率計(jì)算部計(jì)算出的粘附概率 為預(yù)定值。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制造裝置，所述半導(dǎo)體制造裝置還包括粒子密度計(jì)算單元，它通過(guò)根據(jù)粒子密度的微分方程進(jìn)行時(shí)間發(fā)展型仿真來(lái)計(jì)算粒子 密度，所述微分方程包括為多個(gè)網(wǎng)格壁中的各個(gè)網(wǎng)格壁設(shè)定的粘附概率作為參數(shù)，所述多 個(gè)網(wǎng)格壁是通過(guò)劃分所述腔室壁而設(shè)定的；指標(biāo)值計(jì)算部，它被構(gòu)造為根據(jù)計(jì)算出的粒子密度計(jì)算所述指標(biāo)值；以及 存儲(chǔ)部，它被構(gòu)造為存儲(chǔ)使粘附概率與由所述指標(biāo)值計(jì)算部計(jì)算出的所述指標(biāo)值保持 相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，所述指標(biāo)值是根據(jù)粘附概率從由所述粒子密度計(jì)算單元計(jì)算出的粒子密 度獲得的，其中，所述粘附概率計(jì)算部通過(guò)參照所述數(shù)據(jù)計(jì)算與檢測(cè)出的所述指標(biāo)值的值對(duì)應(yīng)的 粘附概率的值。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體制造裝置，其中，所述微分方程包括在對(duì)粒子密度進(jìn)行 計(jì)算的位置與所述多個(gè)網(wǎng)格壁中的各個(gè)網(wǎng)格壁之間的距離作為參數(shù)，所述參數(shù)使得當(dāng)所述 參數(shù)的值減小時(shí)粒子的消失增多。
4.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體制造裝置，其中，所述粒子密度計(jì)算單元計(jì)算多個(gè)網(wǎng)格空間中的各個(gè)網(wǎng)格空間的粒子密度，所述 多個(gè)網(wǎng)格空間是通過(guò)劃分所述腔室的內(nèi)部而設(shè)定的，所述指標(biāo)值計(jì)算部根據(jù)所述多個(gè)網(wǎng)格空間中的各個(gè)網(wǎng)格空間的粒子密度計(jì)算所述多 個(gè)網(wǎng)格空間中的各個(gè)網(wǎng)格空間的發(fā)光強(qiáng)度，并且在預(yù)定方向上將所述多個(gè)網(wǎng)格空間中的各 個(gè)網(wǎng)格空間的計(jì)算出的發(fā)光強(qiáng)度積分，由此所述指標(biāo)值計(jì)算部計(jì)算出以所述預(yù)定方向作為 視線方向的發(fā)光強(qiáng)度，并且所述傳感器檢測(cè)所述視線方向上的發(fā)光強(qiáng)度。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制造裝置，其中，所述作用部具有光照射部，所述光照射部被構(gòu)造為用光照射所述腔室壁，并且 所述控制部控制所述光照射部的光照射量，使得由所述粘附概率計(jì)算部計(jì)算出的粘附 概率為所述預(yù)定值。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制造裝置，其中，所述作用部包括擋板，它能夠在覆蓋所述晶片的覆蓋位置與從所述覆蓋位置退回的退回位置之間運(yùn) 動(dòng)；以及氣體供給部，它能夠在所述腔室內(nèi)在處于所述覆蓋位置的所述擋板與所述晶片相反的 一側(cè)上供給影響粘附概率的預(yù)定氣體，并且所述控制部控制所述預(yù)定氣體的供給量，使得由所述粘附概率計(jì)算部計(jì)算出的粘附概率為所述預(yù)定值。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制造裝置，其中，所述作用部包括擋板，它能夠在覆蓋所述晶片的覆蓋位置與從所述覆蓋位置退回的退回位置之間運(yùn) 動(dòng)；以及氣體供給部，它能夠在所述腔室內(nèi)在處于所述覆蓋位置的所述擋板與所述晶片相反的 一側(cè)上供給影響粘附概率的多種氣體，并且所述控制部控制供給氣體的種類(lèi)，使得由所述粘附概率計(jì)算部計(jì)算出的粘附概率為所 述預(yù)定值。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制造裝置，其中，所述作用部包括電極，它形成所述腔室壁的一部分；以及電源供給部，它能夠向所述電極施加用于產(chǎn)生等離子體的高頻電壓和用于控制粒子能 量的低頻電壓，并且所述控制部控制所述低頻電壓的電壓值，使得由所述粘附概率計(jì)算部計(jì)算出的粘附概 率為所述預(yù)定值。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制造裝置，其中，所述作用部包括導(dǎo)電率改變部，它由導(dǎo)電率根據(jù)電壓的施加而改變的材料形成，并且形成所述腔室壁 的至少一部分；以及電源供給部，它能夠向所述導(dǎo)電率改變部施加電壓，并且所述控制部控制向所述導(dǎo)電率改變部施加的電壓，使得由所述粘附概率計(jì)算部計(jì)算出 的粘附概率為所述預(yù)定值。
10.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制造裝置，其中，所述控制部根據(jù)檢測(cè)出的所述指標(biāo)值計(jì)算蝕刻速率和沉積速率二者中的至少一 者，計(jì)算當(dāng)使計(jì)算出的速率為預(yù)定速率規(guī)范時(shí)的粘附概率，并且控制所述作用部，使得由所 述粘附概率計(jì)算部計(jì)算出的粘附概率為當(dāng)使所述計(jì)算出的速率為所述預(yù)定速率規(guī)范時(shí)的 粘附概率。
11.一種半導(dǎo)體器件制造方法，所述半導(dǎo)體器件制造方法包括以下步驟檢測(cè)表示腔室內(nèi)的狀態(tài)的指標(biāo)值；計(jì)算粒子粘附到所述腔室的腔室壁上的粘附概率，所述粘附概率與檢測(cè)出的所述指標(biāo) 值的值對(duì)應(yīng)；并且控制影響粘附概率的物理量，使得計(jì)算出的粘附概率為預(yù)定值。
12.—種仿真裝置，所述仿真裝置包括粘附概率設(shè)定部，它被構(gòu)造為針對(duì)多個(gè)網(wǎng)格壁中的各個(gè)網(wǎng)格壁設(shè)定粒子粘附到腔室壁 上的粘附概率，所述多個(gè)網(wǎng)格壁是通過(guò)劃分所述腔室壁而設(shè)定的；以及粒子密度計(jì)算單元，它通過(guò)根據(jù)粒子密度的微分方程進(jìn)行時(shí)間發(fā)展型仿真來(lái)計(jì)算粒子 密度，所述微分方程包括為所述多個(gè)網(wǎng)格壁中的各個(gè)網(wǎng)格壁設(shè)定的粘附概率作為參數(shù)。
13.如權(quán)利要求12所述的仿真裝置，所述仿真裝置還包括速率計(jì)算單元，所述速率計(jì) 算單元根據(jù)計(jì)算出的粒子密度計(jì)算蝕刻速率和沉積速率二者中的至少一者。
14.一種仿真程序，所述仿真程序使計(jì)算機(jī)起到如下部分的作用粘附概率設(shè)定部，它被構(gòu)造為針對(duì)多個(gè)網(wǎng)格壁中的各個(gè)網(wǎng)格壁設(shè)定粒子粘附到腔室壁3上的粘附概率，所述多個(gè)網(wǎng)格壁是通過(guò)劃分所述腔室壁而設(shè)定的；以及粒子密度計(jì)算單元，它通過(guò)根據(jù)粒子密度的微分方程進(jìn)行時(shí)間發(fā)展型仿真來(lái)計(jì)算粒子 密度，所述微分方程包括為所述多個(gè)網(wǎng)格壁中的各個(gè)網(wǎng)格壁設(shè)定的粘附概率作為參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種半導(dǎo)體制造裝置、半導(dǎo)體器件制造方法、仿真裝置和仿真程序。所述半導(dǎo)體制造裝置包括腔室、傳感器、粘附概率計(jì)算部、作用部和控制部。在所述腔室中能夠布置晶片。傳感器檢測(cè)表示所述腔室內(nèi)的狀態(tài)的指標(biāo)值。粘附概率計(jì)算部被構(gòu)造為根據(jù)檢測(cè)出的所述指標(biāo)值的值計(jì)算粒子粘附到所述腔室的腔室壁上的粘附概率的值。作用部能夠改變所述腔室中的粘附概率?？刂撇勘粯?gòu)造為控制所述作用部，使得由所述粘附概率計(jì)算部計(jì)算出的粘附概率為預(yù)定值。因此，通過(guò)控制粘附概率，可以將腔室壁維持在所需狀態(tài)下并使蝕刻速率穩(wěn)定，因而能夠穩(wěn)定地制造質(zhì)量良好的半導(dǎo)體器件。
文檔編號(hào)H01L21/00GK102136412SQ20101059371
公開(kāi)日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
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