KR20050112492A - 형상 시뮬레이션 장치, 형상 시뮬레이션 방법 및 형상시뮬레이션 프로그램 - Google Patents
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Abstract
미세 가공의 형상 시뮬레이션에 있어서 정밀도가 높은 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있다. 표면 관계 행렬 연산 처리부(222)가 소자의 표면 요소의 위치 관계에 의한 가시성을 평가함으로써 음영 효과와 재부착 효과를 시뮬레이션 결과에 반영시키고, 또한 빔 조건 계산 처리부(221)가 웨이퍼 상의 소자의 위치에 따른 빔 조건을 산출함으로써 웨이퍼 상의 위치의 차이에 따른 가공 형상의 차이를 시뮬레이션 결과에 반영시킨다.
Description
본 발명은 미세 가공에 의한 제품의 형상의 변화를 시뮬레이션하는 형상 시뮬레이션 장치, 형상 시뮬레이션 방법 및 형상 시뮬레이션 프로그램에 관한 것으로, 특히 형상의 시뮬레이션을 높은 정밀도로 행할 수 있는 형상 시뮬레이션 장치, 형상 시뮬레이션 방법 및 형상 시뮬레이션 프로그램에 관한 것이다.
최근, 가공 기술의 진보에 의해서 반도체 메모리나 MR 헤드의 미세화가 크게 진행됨에 따라, 이들 제품의 제조 공정을 구축하기 위한 투자 비용도 증대하고 있다. 이 때문에, 이들 미세 가공 제품의 제조 공정을 구축하는데 있어서는 제품의 가공 후의 형상을 사전에 높은 정밀도로 시뮬레이션하여, 문제를 빠른 시기에 해결하는 것이 매우 중요하게 되었다.
미세 가공에 따른 형상의 변화를 높은 정밀도로 시뮬레이션하기 위한 발명으로서, 특허 문헌 1에는 몬테카를로법을 이용하여 고속이며 고정밀도인 에칭 형상의 시뮬레이션 계산이 가능한 형상 시뮬레이션 장치가 개시되어 있다.
또한, 특허 문헌 2에는 에칭 입자의 입사 방향을 고려함으로써 드라이 에칭의 가공 형상 시뮬레이션의 정밀도를 향상시키는 방법이 개시되어 있다.
또한, 특허 문헌 3에는 실리콘과의 계면의 성질에 따라 그 계면에서의 물리 현상을 나타내는 물리 모델을 변경함으로써 시뮬레이션 정밀도를 향상시키는 프로세스 시뮬레이션 장치와 프로세스 시뮬레이션 방법이 개시되어 있다.
[특허 문헌 1]
일본 특개평10-326756호 공보
[특허 문헌 2]
일본 특개소63-1034호 공보
[특허 문헌 3]
일본 특개2000-269105호 공보
그러나, 미세 가공 기술의 진보에 의해, 이들 장치 및 방법에 의한 시뮬레이션으로는 충분한 정밀도를 얻을 수 없게 되었다. 그 이유는 지금까지는 영향을 무시할 수 있었던 음영 효과나 재부착 효과에 따른 작용이나 웨이퍼 상의 위치에 따른 가공 형상의 차이가, 반도체 메모리 등의 미세화가 진행됨으로써, 제품의 품질에 큰 영향을 주게 되어 왔기 때문이다.
또한, 음영 효과나 재부착 효과에 대해서는 종래의 2차원에서의 시뮬레이션으로는 대응할 수 없고, 3차원에서의 시뮬레이션이 필요한데, 3차원에서의 시뮬레이션은 계산량이 방대해져 처리 시간이 대폭 증대한다는 문제도 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술에 의한 문제점을 해소하기 위해서 이루어진 것으로, 미세 가공에 따른 가공 형상의 시뮬레이션을 높은 정밀도로 행할 수 있으며, 또한 시뮬레이션에 요하는 처리 시간을 사용자가 조정할 수 있는 형상 시뮬레이션 장치, 형상 시뮬레이션 방법 및 형상 시뮬레이션 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 미세 가공에 의한 제품의 형상의 변화를 시뮬레이션하는 형상 시뮬레이션 장치로서, 상기 제품의 각 표면을 다각형으로 분할한 표면 요소의 3차원 공간에서의 위치 관계에 의한 가시성을 평가하여 표면 관계 행렬을 작성하는 표면 관계 행렬 연산 수단과, 상기 표면 관계 행렬 연산 수단에 의해서 작성된 상기 표면 관계 행렬을 이용하여 음영 효과와 재부착 효과를 반영시킨 상기 표면 요소의 표면 이동 속도를 산출하는 표면 이동 속도 연산 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 미세 가공에 의한 제품의 형상의 변화를 시뮬레이션하는 형상 시뮬레이션 방법으로서, 상기 제품의 각 표면을 다각형으로 분할한 표면 요소의 3차원 공간에서의 위치 관계에 의한 가시성을 평가하여 표면 관계 행렬을 작성하는 표면 관계 행렬 연산 공정과, 상기 표면 관계 행렬 연산 공정에 의해서 작성된 상기 표면 관계 행렬을 이용하여 음영 효과와 재부착 효과를 반영시킨 상기 표면 요소의 표면 이동 속도를 산출하는 표면 이동 속도 연산 공정을 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 미세 가공에 의한 제품의 형상의 변화를 시뮬레이션하는 형상 시뮬레이션 프로그램으로서, 상기 제품의 각 표면을 다각형으로 분할한 표면 요소의 3차원 공간에서의 위치 관계에 의한 가시성을 평가하여 표면 관계 행렬을 작성하는 표면 관계 행렬 연산 수순과, 상기 표면 관계 행렬 연산 수순에 의해서 작성된 상기 표면 관계 행렬을 이용하여 음영 효과와 재부착 효과를 반영시킨 상기 표면 요소의 표면 이동 속도를 산출하는 표면 이동 속도 연산 수순을 컴퓨터에 실행시키는 것을 특징으로 한다.
이러한 발명에 따르면, 시뮬레이션 대상의 제품의 각 표면을 다각형으로 분할한 표면 요소의 3차원 공간에서의 위치 관계에 의한 가시성을 평가하고, 이 가시성의 정보를 이용하여 음영 효과나 재부착 효과에 의한 영향을 반영시킨 시뮬레이션을 행하도록 구성했기 때문에, 높은 정밀도의 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 발명에 있어서, 상기 표면 관계 행렬 연산 수단은 상기 표면 요소의 3차원 공간에서의 위치 관계에 의한 가시성을, 극 좌표를 임의의 수로 분할한 평가점으로 이루어지는 상기 표면 관계 행렬로서 평가하는 것을 특징으로 한다.
이러한 발명에 따르면, 시뮬레이션 대상의 제품의 각 표면을 다각형으로 분할한 표면 요소의 3차원 공간에서의 위치 관계에 의한 가시성을 평가하기 위한 표면 관계 행렬의 평가점을 임의의 수로 변경할 수 있도록 구성했기 때문에, 시뮬레이션을 행하는 사용자가 시뮬레이션 결과의 정밀도와 시뮬레이션에 요하는 시간을 조정할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 발명에 있어서, 상기 표면 관계 행렬 연산 수단은 상기 표면 요소의 3차원 공간에서의 위치 관계에 의한 가시성을 컷팅 분석용과 재부착 분석용의 2종류의 표면 관계 행렬로서 평가하고, 상기 표면 이동 속도 연산 수단은 상기 컷팅 분석용의 표면 관계 행렬을 이용하여 컷팅에 의한 상기 표면 요소의 표면 이동 속도를 산출하고, 재부착 분석용의 표면 관계 행렬을 이용하여 재부착에 의한 상기 표면 요소의 표면 이동 속도를 산출하는 것을 특징으로 한다.
이러한 발명에 따르면, 3차원 공간에서의 가시성을 평가하기 위한 표면 관계 행렬을 컷팅 분석용과 재부착 분석용의 2종류 이용하도록 구성했기 때문에, 보다 높은 정밀도가 필요한 컷팅 시뮬레이션을 높은 정밀도로 단시간에 행할 수 있어, 그로 인해 높은 정밀도의 시뮬레이션 결과를 단시간에 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 미세 가공에 의한 제품의 형상의 변화를 시뮬레이션하는 형상 시뮬레이션 장치로서, 상기 미세 가공에 있어서의 가공 프로세스의 구성과 상기 미세 가공에 이용하는 빔의 빔 특성의 입력을 접수하는 사용자 인터페이스 제어 수단과, 상기 미세 가공을 행하기 위해서 상기 제품에 조사되는 상기 빔의 강도 및 방향을 상기 가공 프로세스의 구성과 상기 빔 특성으로부터 산출하는 빔 조건 계산 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 미세 가공에 의한 제품의 형상의 변화를 시뮬레이션하는 형상 시뮬레이션 방법으로서, 상기 미세 가공에 있어서의 가공 프로세스의 구성과 상기 미세 가공에 이용하는 빔의 빔 특성의 입력을 접수하는 사용자 인터페이스 제어 공정과, 상기 미세 가공을 행하기 위해서 상기 제품에 조사되는 상기 빔의 강도 및 방향을 상기 가공 프로세스의 구성과 상기 빔 특성으로부터 산출하는 빔 조건 계산 공정을 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 미세 가공에 의한 제품의 형상의 변화를 시뮬레이션하는 형상 시뮬레이션 프로그램으로서, 상기 미세 가공에 있어서의 가공 프로세스의 구성과 상기 미세 가공에 이용하는 빔의 빔 특성의 입력을 접수하는 사용자 인터페이스 제어 수순과, 상기 미세 가공을 행하기 위해서 상기 제품에 조사되는 상기 빔의 강도 및 방향을 상기 가공 프로세스의 구성과 상기 빔 특성으로부터 산출하는 빔 조건 계산 수순을 컴퓨터에 실행시키는 것을 특징으로 한다.
이러한 발명에 따르면, 시뮬레이션의 각 페이즈에 있어서의 빔 조건을 입력 정보로부터 산출하도록 구성했기 때문에, 시뮬레이션을 행하는 사용자가 빔 조건을 퓨즈마다 별도 계산하여 입력할 필요가 없어, 정확한 시뮬레이션 결과를 용이하게 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 발명에 있어서, 상기 사용자 인터페이스 제어 수단은 상기 미세 가공을 행하는 장치에서 상기 제품이 형성되는 위치를 또한 접수하고, 상기 빔 조건 계산 수단은 상기 빔의 강도 및 방향을 상기 가공 프로세스의 구성과 상기 빔 특성과 상기 위치로부터 산출하는 것을 특징으로 한다.
이러한 발명에 따르면, 시뮬레이션 대상의 제품의 웨이퍼 상의 위치를 가미하여 빔 조건을 산출하도록 구성했기 때문에, 웨이퍼면 내의 위치의 차이에 의해 생기는 형상의 차이를 시뮬레이션할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 발명에 있어서, 상기 형상 시뮬레이션 장치는 상기 미세 가공을 행하는 장치에 있어서 상기 제품이 형성되는 위치를 적어도 하나 기억하는 소자 위치 기억 수단을 더 구비하고, 상기 빔 조건 계산 수단은 상기 소자 위치 기억 수단에 기억된 수의 상기 제품에 대응하는 빔의 강도 및 방향을 산출하는 것을 특징으로 한다.
이러한 발명에 따르면, 시뮬레이션 대상의 제품의 웨이퍼 상의 위치를 복수 기억하고, 각각의 위치에서의 가공 형상을 시뮬레이션하도록 구성했기 때문에, 웨이퍼면 내의 위치의 차이에 의해 생기는 형상의 차이를 용이하게 비교할 수 있다.
이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 형상 시뮬레이션 장치, 형상 시뮬레이션 방법 및 형상 시뮬레이션 프로그램의 바람직한 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또, 이하에서는 본 실시예에 따른 형상 시뮬레이션 장치, 형상 시뮬레이션 방법 및 형상 시뮬레이션 프로그램이 시뮬레이션을 행하는 대상인 미세 가공에 대하여 간단히 설명하고, 이어서 본 실시예에 따른 형상 시뮬레이션 장치, 형상 시뮬레이션 방법 및 형상 시뮬레이션 프로그램을 반도체의 가공에 이용한 경우에 대해서 설명하기로 한다.
〈실시예〉
우선, 본 실시예에 따른 형상 시뮬레이션 장치, 형상 시뮬레이션 방법 및 형상 시뮬레이션 프로그램이 시뮬레이션을 행하는 대상인 미세 가공에 대하여 간단히 설명한다. LSI(Large Scale Integration)와 같은 미세한 구조를 가공하기 위해서, 현재에서는 이온 밀링법이 널리 이용되고 있다. 이 이온 밀링법은 아르곤 이온 등의 이온을 가속하여 피가공면에 조사하여, 피가공면을 물리적으로 컷팅하여 형상 변화를 일으키게 하는 가공 방법이다.
도 1은 이온 밀링법에 의한 미세 가공을 설명하기 위한 설명도이다. 가속된 이온 입자인 이온 빔(1)은, 소정의 입사각으로 피가공면(3)에 조사되어, 피가공면(3)을 컷팅하여 에칭부(4)를 형성시킨다. 이 때, 피가공면(3) 위에 가공 형상(2)과 같은 입체가 형성되어 있으면, 이 가공 형상(2)의 그림자가 된 부분에는 이온 빔(1)이 도달하지 않아, 비에칭부(5)가 생길 수 있다(이하, 「음영 효과」라고 함). 또, 이온 빔(1)으로 컷팅한 입자가 산란되어 주위에 부착하여, 부착부(7)가 형성되는 현상도 발생한다(이하, 「재부착 효과」라고 함).
LSI 등의 미세화가 진행됨에 따라, 미세 가공 프로세스에 있어서의 음영 효과나 재부착 효과의 영향은 커져, 시뮬레이션 단계에서 이들 효과의 영향을 파악하는 것이 매우 큰 의미를 갖고 있다.
또한, LSI 등의 미세 가공 프로세스에 있어서는 웨이퍼라고 불리는 원반형의 소재 위에 복수의 칩 패턴을 동시에 형성하고, 이를 절단하여 IC 칩으로 하는 제조 방법이 통상 이용되고 있다. 그런데, 이온 밀링법에 의한 이온 빔의 조사는 웨이퍼의 표면 전체에 균일하게 행해지는 것은 아니고, 가공 장치의 특성에 따라 예를 들면 웨이퍼의 중심부에는 보다 강한 빔이 조사되고, 주변부로 갈수록 조사가 약해지는 것과 같이 웨이퍼의 부위에 따라서 빔의 조사의 강도가 서로 다르다. 이 때문에, 동일한 칩 패턴을 갖는 LSI이더라도, 웨이퍼의 중심부에서 형성된 칩부와 웨이퍼의 주변부에서 형성된 칩에서는 칩부의 표면 형상이 서로 다른 경우가 있다.
이러한 웨이퍼 상의 형성 위치에 따른 표면 형상의 차이는, 음영 효과나 재부착 효과와 마찬가지로, LSI 등의 미세화가 진행됨에 따라 영향이 커지고, 시뮬레이션 단계에서 형성 위치에 따른 가공 형상의 상위를 파악하는 것이 매우 큰 의미를 갖고 있다.
다음으로, 본 실시예에 따른 형상 시뮬레이션 장치의 구성에 대하여 설명한다. 도 2는 본 실시예에 따른 형상 시뮬레이션 장치의 구성을 나타내는 기능 블록도이다. 형상 시뮬레이션 장치(20)는 소자 초기 위치 정보와 초기 표면 형상 정보와 빔 분포 정보와 프로세스 조건 정보와 계산 조건 정보로 이루어지는 입력 정보(10)를 수취하여, 가공 후의 형상을 계산 결과(30)로서 출력하는 기능을 갖는다. 도 3a는 초기 형상의 샘플도로서, 입력 정보(10)의 초기 표면 형상 정보에 상당한다. 도 3b는 시뮬레이션 후의 형상의 샘플도로서, 계산 결과(30)에 상당한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 형상 시뮬레이션 장치(20)는 사용자 인터페이스부(100)와 제어부(200)와 기억부(300)를 갖는다. 사용자 인터페이스부(100)는 문자나 이미지를 표시 가능한 액정 장치 등으로 이루어지는 표시부(110)와 사용자의 조작을 접수하는 키보드나 마우스 등으로 이루어지는 조작부(120)를 갖는다.
제어부(200)는 형상 시뮬레이션 장치(20)를 전체적으로 제어하는 제어부로서, 사용자 인터페이스 제어부(210)와 시간 발전 솔버부(220)를 갖는다. 사용자 인터페이스 제어부(210)는 사용자 인터페이스부(100)의 제어를 행하는 제어부이다.
시간 발전 솔버부(220)는 입력 정보에 기초하여 시뮬레이션을 행하는 처리부로서, 빔 조건 계산 처리부(221)와 표면 관계 행렬 연산 처리부(222)와 표면 이동 속도 연산 처리부(223)를 갖는다.
빔 조건 계산 처리부(221)는 소자 초기 위치 정보와 빔 분포 정보와 프로세스 조건 정보로부터 가공 프로세스의 도중 경과 시점에서 시뮬레이션 대상의 소자가 웨이퍼 상의 어느 위치에 있는 것인지를 계산에 의해서 구하고, 그 위치에서의 빔의 입사각과 강도(이하, 「빔 조건」이라고 함)를 산출하는 처리부이다.
형상 시뮬레이션 장치(20)는 가공 프로세스를 미세(정밀)한 페이즈로 세분화하여 페이즈마다 형상 변화를 연산하고, 그 페이즈별 형상 변화를 누적하여 최종적으로 형성되는 소자의 형상을 시뮬레이션하는 것인데, 각 페이즈에서의 소자의 형상 변화의 연산에는 그 시점에서의 빔 조건이 필요해진다. 빔 조건 계산 처리부(221)는 사용자가 입력한 소자 초기 위치 정보와 빔 분포 정보와 프로세스 조건 정보에 기초하여, 이 빔 조건의 산출을 행한다.
종래의 형상 시뮬레이션 장치에서는 페이즈별 빔 조건을 사용자가 계산하여 입력하는 구조를 취하고 있으며, 사용자의 부담이 커지고, 또한 사용자의 계산 착오에 의해서 잘못된 시뮬레이션 결과가 얻어질 가능성도 있었다. 빔 조건 계산 처리부(221)가 빔 조건을 산출함으로써, 시뮬레이션의 작업을 효율화하고, 또한 정확한 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있다.
또한, 빔 조건 계산 처리부(221)에 의한 빔 조건의 산출은 웨이퍼 상의 형성 위치에 의한 소자의 형상의 차이를 검증하는 경우에도 유용하다. 동일 웨이퍼 상에 소자를 형성하는 경우, 빔 분포 정보와 프로세스 조건 정보의 내용은 동일하고, 소자 초기 위치 정보의 지정만 있으면 빔 조건 계산 처리부(221)에 의해서 빔 조건의 산출이 행해져, 시뮬레이션의 실행이 가능하게 된다. 따라서 사용자는 일단 빔 분포 정보와 프로세스 조건 정보의 지정을 행하면, 소자 초기 위치 정보를 지정하는 것만으로 웨이퍼 상의 임의의 위치에 형성되는 소자의 형상을 시뮬레이션할 수 있어, 이들 소자의 형상을 용이하게 비교할 수 있다.
표면 관계 행렬 연산 처리부(222)는 시뮬레이션 대상의 소자의 각 표면 요소의 위치 관계에 의한 가시성을 평가하는 처리부이다. 이미 설명한 바와 같이 미세 가공에 있어서는 다른 형상에 따라서 빔이 차단되어 에칭이 행해지지 않는 음영 효과나, 빔에 의해서 컷팅된 입자가 다른 면에 부착하는 재부착 효과를 볼 수 있다. 이들 효과를 시뮬레이션하기 위해서는 각 표면 요소의 가시성을 3차원으로 평가할 필요가 있다.
음영 효과를 시뮬레이션하기 위해서는 빔의 입사 방향에 대하여 소자의 각 표면 요소가 어떻게 중첩되어 있는지를 3차원으로 평가해야 한다. 또, 재부착은 컷팅된 면에서 보이는 면에만 발생하고, 다른 표면 요소에 숨은 면에는 생기지 않으므로, 재부착 효과를 평가하기 위해서는 각 표면 요소의 가시성을 3차원으로 평가할 필요가 있다.
표면 이동 속도 연산 처리부(223)는 빔 조건 계산 처리부(221)와 표면 관계 행렬 연산 처리부(222)의 연산 결과에 기초하여, 시뮬레이션 대상의 소자의 각 표면 요소의 이동 속도를 계산하고, 이 이동 속도에 따라 각 표면 요소를 이동시켜 형상을 변화시키는 처리부이다. 이동 속도는 빔에 의해서 컷팅되어 표면이 후퇴하는 마이너스의 이동 속도와, 재부착에 의해서 표면이 융기하는 플러스의 이동 속도를 합계한 것으로, 단위 시간당 표면의 이동 거리를 나타낸다.
기억부(300)는 소자 초기 위치 기억부(310)와 초기 표면 형상 기억부(320)와 빔 분포 기억부(330)와 프로세스 조건 기억부(340)와 계산 조건 기억부(350)와 빔 조건 기억부(360)와 표면 형상 기억부(370)와 컷팅 분석용 표면 관계 행렬 기억부(380)와 재부착 분석용 표면 관계 행렬 기억부(390)를 갖는다.
소자 초기 위치 기억부(310), 초기 표면 형상 기억부(320), 빔 분포 기억부(330), 프로세스 조건 기억부(340) 및 계산 조건 기억부(350)는 각각 입력 정보를 기억한다. 소자 초기 위치 기억부(310)는 웨이퍼 상에 형성하는 소자의 초기 위치를 X 좌표와 Y 좌표의 조합으로 기억한다. 가공 프로세스에 있어서 웨이퍼는 회전하고, 그에 따라 웨이퍼 상의 소자의 위치도 이동하지만, 이동의 기점이 되는 위치를 여기에 기억한다.
초기 표면 형상 기억부(320)는 웨이퍼 상에 형성되어 있는 소자의 초기 형상을 기억한다. 소자의 형상은 삼각형 등의 다각형(이하, 「폴리곤」이라고 함)으로 이루어지는 표면 요소의 집합으로서 표현되는데, 초기 표면 형상 기억부(320)에는 이들 표면 요소의 위치와 형상이 좌표 정보 또는 벡터 정보로서 기억된다.
빔 분포 기억부(330)는 웨이퍼에 조사되는 빔의 강도를 웨이퍼 상의 위치와 입사각별로 정의한 정보이다. 빔 분포는 미세 가공에 이용하는 장치의 특성에 따라서 다르기 때문에, 시뮬레이션 대상의 장치에 따른 정보를 여기에 기억시킨다.
프로세스 조건 기억부(340)는 소자의 가공 공정을 기억한다. 프로세스 조건 기억부(340)는 복수의 공정을 기억할 수 있으며, 각각의 공정에는 가공 시간, 웨이퍼의 경사각, 빔의 발산각, 웨이퍼의 회전 각도 등의 정보가 포함된다.
계산 조건(350)은 시뮬레이션의 정밀도에 따른 정보를 기억한다. 시뮬레이션의 정밀도에 따른 정보에는 가공 공정을 세분화하는 시간의 단위가 되는 타임 스텝이나, 소자의 표면 요소의 가시성을 평가할 때의 극 좌표의 분할수 등이 있다.
빔 조건 기억부(360)는 빔 조건 계산 처리부(221)의 계산 결과를 기억한다. 구체적으로는, 가공 공정을 세분화한 각 페이즈에 있어서의 빔의 입사각과 강도를 기억한다. 도 4는 빔 조건 기억부(360)의 일례를 나타내는 데이터 구조도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 빔 조건 기억부(360)는 시간, 앙각, 방위각, 강도 및 발산각이라는 항목을 갖는다. 시간의 항목은 경과한 가공 시간을 나타낸다. 이 시간은 계산 조건 기억부(350)의 타임 스텝의 배수가 된다. 앙각 및 방위각의 항목은 빔의 입사각을 나타내고, 강도의 항목은 빔의 강도를 나타낸다. 발산각의 항목은 프로세스 조건 기억부(340)의 빔의 발산각의 값을 유지한다.
표면 형상 기억부(370)는 표면 이동 속도 연산 처리부(223)의 연산 결과를 기억한다. 표면 형상 기억부(370)에는 빔의 조사에 의해서 변화한 표면 요소의 위치와 형상이 좌표 정보 또는 벡터 정보로서 기억된다.
컷팅 분석용 표면 관계 행렬 기억부(380)와 재부착 분석용 표면 관계 행렬 기억부(390)는 표면 관계 행렬 연산 처리부(222)의 연산 결과를 기억한다. 어느 정보도, 시뮬레이션 대상의 소자를 형성하는 각 표면 요소의 가시성을 기억하는 것이지만, 사용 목적이 서로 다르다. 전자는 빔의 조사에 의한 컷팅과 음영 효과를 평가하기 위한 정보이고, 후자는 재부착 효과를 평가하기 위한 정보이다.
여기서, 표면 관계 행렬 연산 처리부(222)가 표면 관계 행렬을 이용하여 표면 요소의 가시성을 평가하는 방식에 대하여 설명해 둔다. 여기서는 시뮬레이션 대상의 소자가 표면 요소 0∼표면 요소 9의 10개의 표면 요소로부터 형성되어 있는 것으로 하여 설명하기로 한다.
우선, 표면 요소 0∼표면 요소 9 각각에 대하여 표면 관계 행렬을 준비하여 초기화한다. 도 5는 초기화 시의 표면 관계 행렬을 설명하기 위한 설명도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 표면 관계 행렬은 계산 조건 기억부(350)의 분할수의 항목에 설정되어 있는 수만큼의 평가점을 갖는다. 각각의 평가점은 해당의 표면 요소의 표면에서 볼 때의 방향을 나타내고, 그 방향에 존재하는 최근접의 표면 요소의 번호와 그 표면 요소에의 거리를 유지할 수 있게 되어 있다. 이 도면에 도시한 예에서는, 분할수의 항목에 36이 설정되므로, 36의 평가점이 설정되어 있으며, 각각의 평가점은 초기화되어 값을 유지하지 않는 상태로 되어 있다.
표면 관계 행렬 연산 처리부(222)는 이 표면 관계 행렬에 다른 표면 요소를 맵핑하여 가시성의 평가를 행한다. 도 6은 맵핑 시의 표면 관계 행렬을 설명하기 위한 설명도이다. 이미 설명한 바와 같이, 표면 요소는 삼각형 등의 폴리곤으로서, 복수의 정점을 갖는다. 표면 요소 0의 표면에서 보아 표면 요소 1의 각 정점이 어느 방향에 있는지를 표면 요소 0의 표면 관계 행렬로 맵핑하고, 이들 점을 연결하면 도 6에 도시한 바와 같이 삼각형 등의 다각형의 상이 완성된다.
맵핑이 성립되면, 맵핑에 의해서 생긴 상 내의 각 평가점에 맵핑한 표면 요소의 번호와 그 표면 요소와의 거리를 설정한다. 도 7은 표면 요소 번호와 거리를 설정한 표면 관계 행렬을 설명하기 위한 설명도이다. 도 7에 도시한 바와 같이 맵핑에 의해서 생긴 상 내에 있는 각 평가점에 표면 요소 1의 번호와 표면 요소 0의 중심으로부터 해당의 평가점의 방향으로 진행했을 때에 표면 요소 1에 달하기까지의 거리를 설정한다.
그리고, 마찬가지의 맵핑과 평가점에의 값의 설정을 다른 표면 요소 2∼9에 대해서도 행한다. 이 때, 평가점에 다른 표면 요소에의 거리가 설정되어 있으며, 또한 그 거리가 금회 맵핑한 표면 요소와의 거리보다 짧은 경우에는 평가점에의 표면 요소 번호와 거리의 설정을 행하지 않기로 한다.
이와 같이 하여 표면 요소 1∼9의 전부를 표면 요소 0의 표면 관계 행렬로 맵핑하고, 표면 요소 번호와 거리의 설정을 행하면, 표면 요소 0의 표면 관계 행렬의 각 평가점에는 그 방향에 존재하는 최근접의 표면 요소의 번호와 그 표면 요소에의 거리가 설정되게 된다. 이 정보를 이용함으로써, 다른 표면 요소에 차단되어 표면 요소 0에 빔의 조사가 닿는지를 판단할 수 있다. 또, 표면 요소 0이 빔에 의해서 컷팅되었을 때에 어느 표면 요소에 재부착이 발생하는지를 판단할 수도 있다.
표면 관계 행렬 연산 처리부(222)는 마찬가지의 방식으로 표면 요소 1∼9에 대해서도 표면 관계 행렬을 이용하여 가시성의 평가를 행한다.
이러한 표면 관계 행렬 연산 처리에 있어서, 표면 요소로부터 본 극 좌표를 보다 세분화하고 보다 많은 평가점을 설정하는 것은 가시성을 보다 정확하게 평가하는 것을 가능하게 하고, 보다 정밀도가 높은 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있는 반면, 계산 시간의 증대를 초래한다. 본 실시예에 따른 형상 시뮬레이션 장치 및 시뮬레이션 프로그램은 극 좌표를 세분화하는 분할수를 사용자가 설정할 수 있도록 함으로써, 사용자가 시뮬레이션의 정밀도와 계산 시간의 조정을 행하는 것을 가능하게 하고 있다.
또한, 본 실시예에 따른 형상 시뮬레이션 장치 및 시뮬레이션 프로그램은 각 표면 요소마다 컷팅 분석용과 재부착 분석용의 2개의 표면 관계 행렬을 갖게 한다. 재부착 분석용 표면 관계 행렬 기억부(390)는 해당의 표면 요소에 빔이 조사되어 컷팅된 경우에 어느 표면 요소에 재부착이 발생하는지를 판정하기 위한 것이다. 재부착은 해당의 표면 요소만으로 일부라도 다른 표면 요소의 그림자가 되지 않고 보이는 모든 표면 요소에 생길 수 있다. 따라서, 재부착 분석용 표면 관계 행렬 기억부(390)는 모든 방향에 대하여 가시성을 평가할 필요가 있다.
한편, 컷팅 분석용 표면 관계 행렬 기억부(380)는 빔의 조사에 의해서 해당의 표면 요소가 컷팅되거나, 다른 표면 요소의 그림자가 되어 컷팅되는 일이 없는지를 판정하기 위한 것이다. 빔의 입사 방향은 입사각에 발산각을 가미한 방향에 한정되므로, 컷팅 분석용 표면 관계 행렬 기억부(380)인 경우에는 이 방향에서의 가시성을 평가하면 된다. 도 8은 컷팅 분석용의 표면 관계 행렬을 설명하기 위한 설명도이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 빔의 입사 방향은 전 평가점의 일부만이고, 컷팅 분석용 표면 관계 행렬에서는 이 범위 외의 부분에 대해서는 표면 요소의 가시성을 평가할 필요가 없다.
이미 설명한 바와 같이, 표면 관계 행렬의 평가점을 늘리는 것은 가시성을 보다 정확하게 평가하는 것을 가능하게 하고, 보다 정밀도가 높은 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있는 반면, 계산 시간의 증대를 초래한다. 그러나, 컷팅 분석용 표면 관계 행렬은 모든 평가점에 대하여 거리의 계산을 행할 필요가 없으므로 평가점의 수를 늘리더라도 계산 시간의 증가는 적다. 재부착은 컷팅에 의해 발생하는 작용이므로, 컷팅을 높은 정밀도로 시뮬레이션하는 것은 재부착의 시뮬레이션의 정밀도도 향상시켜, 전체 시뮬레이션 결과의 정밀도를 향상시키는 것으로 연결된다. 이와 같이 표면 관계 행렬을 컷팅 분석용과 재부착 분석용의 2개로 나누어 평가하는 것은 보다 짧은 계산 시간에 보다 정밀도가 높은 시뮬레이션 결과를 얻는 것에 공헌한다.
다음으로, 본 실시예에 따른 형상 시뮬레이션 장치(20)에 정보를 입력하는 화면에 대하여 설명한다. 또, 이들 화면은 일례로서, 본 발명은 이들의 화면에 의해 한정되는 것이 아니다.
도 9는 소자 초기 위치 정보의 입력 화면의 샘플도이다. 이 화면은 웨이퍼 상의 위치에 의한 소자의 가공 형상의 차이를 알기 위해서, 형상 변화를 시뮬레이션하는 소자의 위치를 지정하기 위한 화면이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 화면의 좌측 위에는 웨이퍼의 직경을 입력하는 란과 소자의 위치를 X 좌표 및 Y 좌표로서 입력하는 란이 설정되어 있다. 여기서 입력된 값은 추가 버튼을 누름으로써 화면의 좌측 아래의 리스트에 등록되고, 삭제 버튼을 누름으로써 리스트로부터 삭제된다. 이 리스트에서는 소자의 위치를 나타내는 X 좌표와 Y 좌표의 조합을 임의의 개수 유지할 수 있다.
또한, 화면의 우측 절반에는 웨이퍼의 이미지를 나타내는 원이 그려지고, 좌측 하단의 리스트에 등록되어 있는 소자의 위치가 점으로서 표시된다. 이 웨이퍼의 이미지를 나타내는 원 상의 임의의 위치를 마우스 등의 입력 장치로 선택함으로써, 그 위치를 화면의 좌측 아래의 리스트에 등록할 수 있다.
이와 같이 소자 초기 위치 정보의 입력 화면에서는 소자의 초기 위치의 지정을 X 좌표와 Y 좌표를 직접 입력하는 방식과 웨이퍼의 이미지를 나타내는 원 상에서 선택하는 방식의 2종류의 방식으로 행할 수 있어, 지정한 초기 위치를 복수 유지할 수 있다. 그리고, 이 입력 화면에서 입력된 정보는 기억부(300)의 소자 초기 위치 기억부(310)에 기억된다.
도 10은 초기 표면 형상 정보의 입력 화면의 샘플도이다. 이 화면은 형상 변화를 시뮬레이션하는 소자의 가공 전의 형상을 입력하기 위한 화면이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 화면의 좌측 상단에는 표면 데이터명을 입력하는 란이 설정되어 있으며, 여기에 소자의 초기 표면 형상을 기억한 파일명을 입력하여, 판독 버튼을 누름으로써, 소자의 표면 형상을 나타내는 정보가 수취하여 기억부(300)의 초기 표면 형상 기억부(320)에 기억된다. 또, 소자의 초기 표면 형상을 기억한 파일의 형식은 이 형상 시뮬레이션 장치, 형상 시뮬레이션 방법 및 형상 시뮬레이션 프로그램 대응한 것이면 어떤 것이어도 되고, 예를 들면 STL 형식의 폴리곤 데이터를 이용할 수 있다. 또한, 소자의 초기 표면 형상을 기억한 파일은 어떠한 방식으로 작성된 것이어도 된다.
도 11은 프로세스 조건 정보와 빔 분포 정보의 입력 화면의 샘플도이다. 이의 화면은 시뮬레이션하는 가공 공정의 공정과 각 공정에서의 빔 분포를 입력하기 위한 화면이다.
도 11에 도시한 바와 같이, 화면의 좌측 상단에는 가공 공정에서의 가공 시간과 웨이퍼 경사각과 발산각과 웨이퍼 회전과 빔의 강도 분포와 입사각 분포를 입력하는 란이 설정되어 있다. 가공 시간은 그 공정에 요하는 시간을 나타낸다. 웨이퍼 경사각은 그 공정에서 웨이퍼를 경사시키는 각도를 나타낸다. 발산각은 조사하는 이온 빔의 개방각을 나타낸다. 웨이퍼 회전은 웨이퍼의 회전 방향과 회전량을 나타낸다. 빔의 강도 분포는 웨이퍼에의 중심으로부터의 거리에 의한 빔의 강도의 변화를 나타내고, 입사각 분포는 빔의 입사각에 의한 빔의 강도의 변화를 나타낸다. 강도 분포 및 입사각 분포는 사전에 값을 설정해 둔 정보를 선택함으로써 지정을 행한다.
이들 입력 란에서 입력된 값은 추가 버튼을 누름으로써 화면 하부의 리스트에 등록되고, 삭제 버튼을 누름으로써 리스트로부터 삭제된다. 이 리스트에서는 가공 공정에 따른 정보를 임의의 개수 유지할 수 있다. 또, 화면의 우측 상단에는 빔의 강도 분포 및 입사각 분포를 나타내는 이미지가 표시된다.
이와 같이 프로세스 조건 정보와 빔 분포 정보의 입력 화면에서는 가공 공정을 구성하는 각 공정에 따른 정보를 복수 입력하여 유지할 수 있다. 그리고, 이 화면에서 입력된 정보는 기억부(300)의 빔 분포 기억부(330)와 프로세스 조건 기억부(340)에 기억된다.
도 12는 계산 조건 정보의 입력 화면의 샘플도이다. 이 화면은 시뮬레이션의 정밀도를 지정하기 위한 화면이다. 이 화면에서 높은 정밀도를 지정하면 보다 현실에 가까운 시뮬레이션 결과가 얻어지는 반면, 계산 시간을 보다 많이 요하게 된다.
도 12에 도시한 바와 같이, 화면 상에는 타임 스텝과 빔 분할수와 재부착 분할수를 입력하는 란이 설정되어 있다. 타임 스텝은 가공 공정을 세분화하기 위한 시간을 나타낸다. 도 11의 화면에서 입력된 각 가공 공정은 이 타임 스텝으로 지정된 시간으로 분할되고, 이 분할된 각 페이즈마다 형상 변화의 시뮬레이션이 행해져 최종적인 가공 형상이 출력된다. 따라서, 타임 스텝에 지정한 시간이 짧을수록 시뮬레이션 결과의 정밀도는 향상하고, 또한 계산에 시간을 요한다.
또한, 빔 분할수와 재부착 분할수는 각각 컷팅 분석용 표면 관계 행렬 기억부(370)와 재부착 분석용 표면 관계 행렬 기억부(380)의 정밀도를 나타낸다. 이들 값은 각각의 입력란의 가로에 설치된 고속이며 고정밀도를 양단으로 하는 슬라이드 바를 조작함으로써도 지정할 수 있다. 이들 항목에 지정한 값이 클수록, 소자의 각 표면 요소의 가시성을 정확하게 판단할 수 있으며, 보다 정밀도가 높은 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있는 반면, 계산에 보다 많은 시간을 요하게 된다.
이와 같이 계산 조건 정보의 입력 화면에서는 시뮬레이션 결과의 정밀도와 시뮬레이션에 요하는 시간을 사용자가 조정하여 설정할 수 있다. 그리고, 이 화면에서 입력된 정보는 기억부(300)의 계산 조건 기억부(350)에 기억된다.
다음으로, 도 2에 도시한 형상 시뮬레이션 장치(20)의 처리 수순에 대하여 설명한다. 또, 형상 시뮬레이션 장치(20)는 도 9의 화면에서 지정한 복수의 서로 다른 위치의 소자의 가공 형상을 시뮬레이션할 수 있는데, 여기서는 하나의 소자의 가공 형상을 시뮬레이션하는 경우의 처리 수순에 대하여 설명하기로 한다. 복수의 서로 다른 위치의 소자의 가공 형상을 시뮬레이션하는 경우에는 여기서 설명하는 처리 수순을 소자의 개수분만큼 반복한다.
도 13은 도 2에 도시한 형상 시뮬레이션 장치(20)의 처리 수순을 설명하는 흐름도이다. 도 13에 도시한 바와 같이, 우선 시뮬레이션 장치(20)는 시뮬레이션에 필요한 데이터의 판독을 행한다(단계 S101). 여기서 판독되는 정보에는 소자 초기 위치 정보와 초기 표면 형상 정보와 빔 분포 정보와 프로세스 조건 정보와 계산 조건 정보가 있으며, 이들 정보는 사용자에 의해서 도 9∼도 12에서 설명한 화면에서 입력되고, 각각 소자 초기 위치 기억부(310), 초기 표면 형상 기억부(320), 빔 분포 기억부(330), 프로세스 조건 기억부(340) 및 계산 조건 기억부(350)에 기억된다.
그리고, 형상 시뮬레이션 장치(20)는 판독한 초기 표면 형상 정보에 기초하여 시뮬레이션 대상의 소자의 표면 형상을 작성한다(단계 S102). 이 표면 형상은 폴리곤인 표면 요소를 다수 조합한 것으로 이루어진다.
다음으로, 빔 조건 계산 처리부(221)가 빔 조건의 계산을 행한다(단계 S103). 빔 조건 계산 처리부(221)는 단계 S101에서 판독한 정보와 경과한 가공 시간에 기초하여 빔 조건을 계산하고, 빔 조건 기억부(360)에 기억시킨다. 구체적으로는, 소자 초기 위치 기억부(310)와 프로세스 조건 기억부(340)와 경과한 가공 시간으로부터 시뮬레이션 대상의 소자의 현재의 위치와 빔의 입사각을 산출하고, 이것을 빔 분포 기억부(330)에 적용시켜 빔의 강도를 구하고, 그 결과를 빔 조건 기억부(360)에 기억시킨다. 빔 분포 기억부(330)는 모든 위치에 관한 정보를 보유하지 않기 때문에, 빔 분포 기억부(330)에 조건에 맞는 정보가 존재하지 않는 경우에는 인접하는 위치의 정보를 보완함으로써 강도를 구한다.
다음으로, 표면 관계 행렬 연산 처리부(222)가 컷팅 분석용 표면 관계 행렬 기억부(380)와 재부착 분석용 표면 관계 행렬 기억부(390)를 갱신하고, 각 표면 요소의 가시성을 평가한다(단계 S104). 그리고, 표면 이동 속도 연산 처리부(223)가 빔 분포 기억부(330)와 컷팅 분석용 표면 관계 행렬 기억부(380)와 재부착 분석용 표면 관계 행렬 기억부(390)와의 정보에 기초하여 각 표면 요소의 이동 속도를 계산하고(단계 S105), 이 이동 속도에 따라서 각 표면 요소를 계산 조건 기억부(350)의 타임 스텝의 시간 분만큼 이동시킨다(단계 S106).
이와 같이 하여, 형상 시뮬레이션 장치(20)는 가공 프로세스를 세분화한 하나의 페이즈의 처리를 완료한다. 그리고, 모든 가공 프로세스가 완료하였는지를 확인하여, 완료하지 않은 경우에는(단계 S107 부정), 가공 시간을 계산 조건 기억부(350)의 타임 스텝의 시간 분만큼 진행시키고(단계 S108), 단계 S103∼단계 S106을 실행하여 다음의 페이즈의 처리를 행한다. 형상 시뮬레이션 장치(20)는 가공 프로세스가 완료한 시점에(단계 S107 긍정) 처리를 완료한다.
다음으로, 도 13에 도시한 표면 관계 행렬 연산 처리의 처리 수순에 대하여 설명한다. 도 14는 도 13에 도시한 표면 관계 행렬 연산 처리의 처리 수순을 설명하는 흐름도이다. 이 처리는 시뮬레이션 대상의 소자를 형성하는 각 표면 요소의 가시성을 평가하기 위한 것으로, 표면 관계 행렬 연산 처리부(222)에 의해서 실행된다.
우선, 표면 관계 행렬 연산 처리부(222), 최초의 표면 요소 Is를 선택하여(단계 S201), 표면 요소 Is에 대응하는 표면 관계 행렬을 초기화한다(단계 S202). 그리고, 최초의 평가 대상의 표면 요소 Js를 선택하고(단계 S203), 이 표면 요소 Js의 각 정점을 표면 요소 Is의 표면 관계 행렬로 맵핑한다(단계 S204).
다음으로, 이 맵핑에 의해 완성된 다각형의 상 내에 있는 평가점을 하나 선택하고(단계 S205), 표면 요소 Is의 중심으로부터 이 평가점의 방향으로 진행한 경우에 표면 요소 Js와 접촉하기까지의 거리 ZJ를 산출한다(단계 S206). 그리고, 이 평가점에 표면 요소 번호가 설정되어 있지 않은 경우(단계 S207 긍정), 또는 ZJ가 이 평가점에 설정되어 있는 거리보다 짧은 경우(단계 S208 긍정)에는 평가점에 표면 요소 번호 Js와 거리 ZJ를 설정한다(단계 S209). 표면 관계 행렬 연산 처리부(222)는 맵핑에 의해 완성된 다각형 내에 있는 평가점 모두를 다 처리할 때까지, 단계 S205∼단계 S209를 반복하여 실행한다.
표면 관계 행렬 연산 처리부(222)는 표면 요소 Is와 표면 요소 Js와의 가시성의 평가를 끝내면, 다음의 표면 요소를 Js로서 선택하고(단계 S211), 이 표면 요소 Js와의 가시성을 평가하기 위해서 다시 단계 S204∼단계 S210을 실행한다. 그리고, 표면 요소 Is와 다른 모든 표면 요소와의 가시성의 평가가 완료되고, 표면 요소 Is에 대응한 표면 관계 행렬이 완성되면(단계 S212 긍정), 표면 관계 행렬 연산 처리부(222)는 다른 표면 요소를 표면 요소 Is로 하여 단계 S202∼단계 S212를 실행한다. 이와 같이 하여, 모든 표면 요소에 관하여 표면 관계 행렬이 완성되면 표면 관계 행렬 연산 처리는 완료된다.
또, 흐름도에는 명시하지 않지만, 각 표면 요소는 컷팅 분석용과 재부착 분석용의 2종류의 표면 관계 행렬을 갖고 있으며, 단계 S204∼단계 S210의 처리는 이들 2종류의 표면 관계 행렬 각각에 대하여 실행할 필요가 있다.
다음으로, 도 13에 도시한 표면 이동 속도 연산 처리의 처리 수순에 대하여 설명한다. 도 15는 도 13에 도시한 표면 이동 속도 연산 처리의 처리 수순을 설명하는 흐름도이다. 이 처리는 빔의 조사에 의한 컷팅과 컷팅에 따른 재부착에 의해 각 표면 요소가 어느 정도의 속도로 이동하는 것인지를 산출하기 위한 것으로, 표면 이동 속도 연산 처리부(223)에 의해서 실행된다.
우선, 표면 이동 속도 연산 처리부(223)는 최초의 표면 요소 Is를 선택한다(단계 S301). 그리고, 표면 요소 Is에 대응하는 컷팅 분석용 표면 관계 행렬을 참조하여, 빔의 입사 방향에 있는 평가점이 다른 표면 요소에 의해서 피복되어 있는지의 여부를 확인한다(단계 S302). 여기서, 빔의 입사 방향에 있는 모든 평가점이 다른 표면 요소에 의해서 피복되어 있는 경우에는(단계 S303 긍정), 빔에 의해 표면 요소가 컷팅되는 일은 없는 것으로 간주되므로, 다른 표면 요소를 Is로 하여 단계 S302로부터 처리를 재개한다.
빔의 입사 방향에 있는 평가점 중 적어도 하나가 다른 표면 요소로 피복되어 있지 않은 경우에는(단계 S303 부정), 빔 조건 기억부(360)로부터 빔의 강도를 취득하여(단계 S304), 컷팅에 의한 표면 요소 Is의 이동 속도를 산출한다(단계 S305). 또, 빔 조건 기억부(360)에 저장되어 있는 빔 강도는 웨이퍼에 대하여 수평인 면에 적용되는 값이므로, 표면 요소 Is가 웨이퍼의 표면에 대하여 수평이 아닌 경우에는 빔 조건 계산 처리부(221)를 호출하여, 빔의 입사각과 강도를 취득할 필요가 있다.
컷팅에 의한 표면 요소의 이동 속도 Vs는 수학식 1을 이용하여 구할 수 있다. 수학식 1에 있어서, (θ, φ)는 각 표면 요소 상에서의 극 좌표 형식에서의 앙각과 방위각을 나타낸다. Fbeamn(θ, φ)는 (θ, φ)로 도시되는 방향으로부터 비래(飛來)하는 빔 강도를 나타내고, ER(θ)는 입사 각도 θ에서의 표면 소재의 에칭 레이트를 나타낸다.
다음으로, 표면 요소 Is에 대응하는 재부착 분석용 표면 관계 행렬을 참조하여, 표면 요소 Is로부터 일부라도 보이는 표면 요소 Js를 선택한다(단계 S306). 구체적으로는, 재부착 분석용 표면 관계 행렬로 평가점에 표면 요소 번호가 설정되어 있는 표면 요소의 하나를 선택하게 된다.
그리고, 표면 요소 Is가 컷팅 속도 등으로부터 재부착 입자 밀도를 구하고(단계 S308), 재부착에 의한 표면 요소 Js의 이동 속도를 산출한다(단계 S309). 재부착에 의한 표면 요소의 이동 속도 Vs는 수학식 2를 이용하여 구할 수 있다. 수학식 2에 있어서, (θ, Φ)는 각 표면 요소 상에서의 극 좌표 형식에서의 앙각과 방위각을 나타낸다. 또한, Fdepo(θ, Φ)은 (θ, Φ)으로 나타내는 방향으로부터 비래하는 재부착 입자 밀도를 나타낸다.
표면 이동 속도 연산 처리부(223)는 표면 요소 Is의 재부착 분석용 표면 관계 행렬의 평가점에 표면 요소 번호가 설정되어 있는 표면 요소를 모두 처리할 때까지 단계 S306∼단계 309를 반복한다. 그리고, 표면 요소 번호가 설정되어 있는 표면 요소를 모두 처리하면(단계 S307 긍정), 다른 표면 요소를 Is로 하여 단계 S302로부터 처리를 재개한다. 이와 같이 하여, 모든 표면 요소에 대하여 컷팅에 따른 표면 이동 속도를 구하고, 또한 그 컷팅에 따른 다른 표면 요소에 발생하는 재부착에 의한 표면 이동 속도를 구한다.
그리고, 표면 이동 속도 연산 처리부(223)는 다시 최초의 표면 요소 Is를 선택하고(단계 S312), 표면 요소 Is가 컷팅에 따른 이동 속도와, 다른 표면 요소가 컷팅에 따른 표면 요소 Is의 재부착에 의한 이동 속도의 합계값을 합계하여, 이를 표면 요소 Is의 표면 이동 속도로 한다(단계 S313). 표면 이동 속도 연산 처리부(223)는 다른 표면 요소를 Is로 하고(단계 S314), 마지막 표면 요소를 다 처리할 때까지(단계 S315 긍정) 단계 S313을 반복하여 실행한다. 이와 같이 하여, 모든 표면 요소에 대하여 표면 이동 속도가 구해지면 표면 이동 속도 연산 처리는 완료된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서는 표면 관계 행렬 연산 처리부(222)가 표면 관계 행렬을 이용하여 시뮬레이션 대상의 소자를 구성하는 표면 요소의 가시성을 3차원으로 평가하도록 구성했기 때문에, 음영 효과나 재부착 효과를 적절하게 고려한 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 표면 관계 행렬의 평가점의 수를 사용자가 자유롭게 설정할 수 있도록 구성했기 때문에, 시뮬레이션 결과의 정밀도의 높이와 시뮬레이션에 요하는 계산 시간을 사용자가 조정할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 빔 조건 계산 처리부(221)가 시뮬레이션의 각 페이즈에 있어서의 빔의 입사 방향과 강도를 계산하도록 구성했기 때문에, 동일의 웨이퍼 상의 다른 위치에 형성되는 소자의 가공 형상의 차이를 시뮬레이션에 의해 용이하게 얻을 수 있다.
(부기 1) 미세 가공에 의한 제품의 형상의 변화를 시뮬레이션하는 형상 시뮬레이션 장치에 있어서,
상기 제품의 각 표면을 다각형으로 분할한 표면 요소의 3차원 공간에서의 위치 관계에 의한 가시성을 평가하여 표면 관계 행렬을 작성하는 표면 관계 행렬 연산 수단과,
상기 표면 관계 행렬 연산 수단에 의해서 작성된 상기 표면 관계 행렬을 이용하여 음영 효과와 재부착 효과를 반영시킨 상기 표면 요소의 표면 이동 속도를 산출하는 표면 이동 속도 연산 수단
을 구비한 것을 특징으로 하는 형상 시뮬레이션 장치.
(부기 2) 상기 표면 관계 행렬 연산 수단은 상기 표면 요소의 3차원 공간에서의 위치 관계에 의한 가시성을, 극 좌표를 임의의 수로 분할한 평가점으로 이루어지는 상기 표면 관계 행렬로서 평가하는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 형상 시뮬레이션 장치.
(부기 3) 상기 표면 관계 행렬 연산 수단은 상기 표면 요소의 3차원 공간에서의 위치 관계에 의한 가시성을, 컷팅 분석용과 재부착 분석용의 2종류의 표면 관계 행렬로서 평가하고,
상기 표면 이동 속도 연산 수단은 상기 컷팅 분석용의 표면 관계 행렬을 이용하여 컷팅에 의한 상기 표면 요소의 표면 이동 속도를 산출하고, 재부착 분석용의 표면 관계 행렬을 이용하여 재부착에 의한 상기 표면 요소의 표면 이동 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 부기 1 또는 2에 기재된 형상 시뮬레이션 장치.
(부기 4) 미세 가공에 의한 제품의 형상의 변화를 시뮬레이션하는 형상 시뮬레이션 장치에 있어서,
상기 미세 가공에 있어서의 가공 프로세스의 구성과 상기 미세 가공에 이용하는 빔의 빔 특성의 입력을 접수하는 사용자 인터페이스 제어 수단과,
상기 미세 가공을 행하기 위해서 상기 제품에 조사되는 상기 빔의 강도 및 방향을 상기 가공 프로세스의 구성과 상기 빔 특성으로부터 산출하는 빔 조건 계산 수단
을 구비한 것을 특징으로 하는 형상 시뮬레이션 장치.
(부기 5) 상기 사용자 인터페이스 제어 수단은 상기 미세 가공을 행하는 장치에 있어서 상기 제품이 형성되는 위치를 더 접수하고,
상기 빔 조건 계산 수단은 상기 빔의 강도 및 방향을 상기 가공 프로세스의 구성과 상기 빔 특성과 상기 위치로부터 산출하는 것을 특징으로 하는 부기 4에 기재된 형상 시뮬레이션 장치.
(부기 6) 상기 형상 시뮬레이션 장치는 상기 미세 가공을 행하는 장치에 있어서 상기 제품이 형성되는 위치를 적어도 하나 기억하는 소자 위치 기억 수단을 더 구비하고,
상기 빔 조건 계산 수단은 상기 소자 위치 기억 수단에 기억된 수의 상기 제품에 대응하는 빔의 강도 및 방향을 산출하는 것을 특징으로 하는 부기 5에 기재된 형상 시뮬레이션 장치.
(부기 7) 미세 가공에 의한 제품의 형상의 변화를 시뮬레이션하는 형상 시뮬레이션 방법에 있어서,
상기 제품의 각 표면을 다각형으로 분할한 표면 요소의 3차원 공간에서의 위치 관계에 의한 가시성을 평가하여 표면 관계 행렬을 작성하는 표면 관계 행렬 연산 공정과,
상기 표면 관계 행렬 연산 공정에 의해서 작성된 상기 표면 관계 행렬을 이용하여 음영 효과와 재부착 효과를 반영시킨 상기 표면 요소의 표면 이동 속도를 산출하는 표면 이동 속도 연산 공정
을 포함한 것을 특징으로 하는 형상 시뮬레이션 방법.
(부기 8) 상기 표면 관계 행렬 연산 공정은 상기 표면 요소의 3차원 공간에서의 위치 관계에 의한 가시성을, 극 좌표를 임의의 수로 분할한 평가점으로 이루어지는 상기 표면 관계 행렬로서 평가하는 것을 특징으로 하는 부기 7에 기재된 형상 시뮬레이션 방법.
(부기 9) 상기 표면 관계 행렬 연산 공정은 상기 표면 요소의 3차원 공간에서의 위치 관계에 의한 가시성을 컷팅 분석용과 재부착 분석용의 2종류의 표면 관계 행렬로서 평가하고,
상기 표면 이동 속도 연산 공정은 상기 컷팅 분석용의 표면 관계 행렬을 이용하여 컷팅에 의한 상기 표면 요소의 표면 이동 속도를 산출하고, 재부착 분석용의 표면 관계 행렬을 이용하여 재부착에 의한 상기 표면 요소의 표면 이동 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 부기 7 또는 8에 기재된 형상 시뮬레이션 방법.
(부기 10) 미세 가공에 의한 제품의 형상의 변화를 시뮬레이션하는 형상 시뮬레이션 방법에 있어서,
상기 미세 가공에 있어서의 가공 프로세스의 구성과 상기 미세 가공에 이용하는 빔의 빔 특성의 입력을 접수하는 사용자 인터페이스 제어 공정과,
상기 미세 가공을 행하기 위해서 상기 제품에 조사되는 상기 빔의 강도 및 방향을 상기 가공 프로세스의 구성과 상기 빔 특성으로부터 산출하는 빔 조건 계산 공정
을 포함한 것을 특징으로 하는 형상 시뮬레이션 방법.
(부기 11) 상기 사용자 인터페이스 제어 공정은 상기 미세 가공을 행하는 장치에 있어서 상기 제품이 형성되는 위치를 또한 접수하고,
상기 빔 조건 계산 공정은 상기 빔의 강도 및 방향을 상기 가공 프로세스의 구성과 상기 빔 특성과 상기 위치로부터 산출하는 것을 특징으로 하는 부기 10에 기재된 형상 시뮬레이션 방법.
(부기 12) 상기 형상 시뮬레이션 방법은 상기 미세 가공을 행하는 장치에 있어서 상기 제품이 형성되는 위치를 적어도 하나 기억하는 소자 위치 기억 공정을 더 포함하고,
상기 빔 조건 계산 공정은 상기 소자 위치 기억 공정에 기억된 수의 상기 제품에 대응하는 빔의 강도 및 방향을 산출하는 것을 특징으로 하는 부기 11에 기재된 형상 시뮬레이션 방법.
(부기 13) 미세 가공에 의한 제품의 형상의 변화를 시뮬레이션하는 형상 시뮬레이션 프로그램에 있어서,
상기 제품의 각 표면을 다각형으로 분할한 표면 요소의 3차원 공간에서의 위치 관계에 의한 가시성을 평가하여 표면 관계 행렬을 작성하는 표면 관계 행렬 연산 수순과,
상기 표면 관계 행렬 연산 수순에 의해서 작성된 상기 표면 관계 행렬을 이용하여 음영 효과와 재부착 효과를 반영시킨 상기 표면 요소의 표면 이동 속도를 산출하는 표면 이동 속도 연산 수순
을 컴퓨터에 실행시키는 것을 특징으로 하는 형상 시뮬레이션 프로그램.
(부기 14) 상기 표면 관계 행렬 연산 수순은 상기 표면 요소의 3차원 공간에서의 위치 관계에 의한 가시성을, 극 좌표를 임의의 수로 분할한 평가점으로 이루어지는 상기 표면 관계 행렬로서 평가하는 것을 특징으로 하는 부기 13에 기재된 형상 시뮬레이션 프로그램.
(부기 15) 상기 표면 관계 행렬 연산 수순은 상기 표면 요소의 3차원 공간에서의 위치 관계에 의한 가시성을 컷팅 분석용과 재부착 분석용의 2종류의 표면 관계 행렬로서 평가하고,
상기 표면 이동 속도 연산 수순은 상기 컷팅 분석용의 표면 관계 행렬을 이용하여 컷팅에 의한 상기 표면 요소의 표면 이동 속도를 산출하고, 재부착 분석용의 표면 관계 행렬을 이용하여 재부착에 의한 상기 표면 요소의 표면 이동 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 부기 13 또는 14에 기재된 형상 시뮬레이션 프로그램.
(부기 16) 미세 가공에 의한 제품의 형상의 변화를 시뮬레이션하는 형상 시뮬레이션 프로그램에 있어서,
상기 미세 가공에 있어서의 가공 프로세스의 구성과 상기 미세 가공에 이용하는 빔의 빔 특성의 입력을 접수하는 사용자 인터페이스 제어 수순과,
상기 미세 가공을 행하기 위해서 상기 제품에 조사되는 상기 빔의 강도 및 방향을 상기 가공 프로세스의 구성과 상기 빔 특성으로부터 산출하는 빔 조건 계산 수순
을 컴퓨터에 실행시키는 것을 특징으로 하는 형상 시뮬레이션 프로그램.
(부기 17) 상기 사용자 인터페이스 제어 수순은 상기 미세 가공을 행하는 장치에서 상기 제품이 형성되는 위치를 또한 접수하고,
상기 빔 조건 계산 수순은 상기 빔의 강도 및 방향을 상기 가공 프로세스의 구성과 상기 빔 특성과 상기 위치로부터 산출하는 것을 특징으로 하는 부기 16에 기재된 형상 시뮬레이션 프로그램.
(부기 18) 상기 형상 시뮬레이션 프로그램은 상기 미세 가공을 행하는 장치에 있어서 상기 제품이 형성되는 위치를 적어도 하나 기억하는 소자 위치 기억 수순을 더 구비하고,
상기 빔 조건 계산 수순은 상기 소자 위치 기억 수순에 기억된 수의 상기 제품에 대응하는 빔의 강도 및 방향을 산출하는 것을 특징으로 하는 부기 17에 기재된 형상 시뮬레이션 프로그램.
〈산업 상의 이용 가능성〉
이상과 같이 본 발명에 따른 형상 시뮬레이션 장치, 형상 시뮬레이션 방법 및 형상 시뮬레이션 프로그램은 반도체 등의 미세 가공에 따른 형상 변화의 시뮬레이션에 유용하고, 특히 높은 정밀도를 가진 시뮬레이션 결과를 효율적으로 얻는 것이 필요한 경우에 적합하다.
본 발명에 따르면, 시뮬레이션 대상의 제품의 각 표면을 다각형으로 분할한 표면 요소의 3차원 공간에서의 가시성을 평가하고, 이 가시성의 정보를 이용하여 음영 효과나 재부착 효과에 의한 영향을 반영시킨 시뮬레이션을 행하도록 구성했기 때문에, 높은 정밀도의 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
본 발명에 따르면, 시뮬레이션 대상의 제품의 각 표면을 다각형으로 분할한 표면 요소의 3차원 공간에서의 가시성을 평가하기 위한 표면 관계 행렬의 평가점을 임의의 수로 변경할 수 있도록 구성했기 때문에, 시뮬레이션을 행하는 사용자가 시뮬레이션 결과의 정밀도와 시뮬레이션에 요하는 시간을 조정할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
본 발명에 따르면, 3차원 공간에서의 가시성을 평가하기 위한 표면 관계 행렬을 컷팅 분석용과 재부착 분석용의 2종류 이용하도록 구성했기 때문에, 보다 높은 정밀도가 필요한 컷팅의 시뮬레이션을 높은 정밀도로 단시간에 행할 수 있어, 높은 정밀도의 시뮬레이션 결과를 단시간에 얻을 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
본 발명에 따르면, 시뮬레이션의 각 페이즈에 있어서의 빔 조건을 입력 정보로부터 산출하도록 구성했기 때문에, 시뮬레이션을 행하는 사용자가 빔 조건을 페이즈마다 별도 계산하여 입력할 필요가 없어, 정확한 시뮬레이션 결과를 용이하게 얻을 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
본 발명에 따르면, 시뮬레이션 대상의 제품의 웨이퍼 상의 위치를 가미하여 빔 조건을 산출하도록 구성했기 때문에, 웨이퍼면 내의 위치의 차이에 의해 생기는 형상의 차이를 시뮬레이션할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
본 발명에 따르면, 시뮬레이션 대상의 제품의 웨이퍼 상의 위치를 복수 기억하고, 각각의 위치에서의 가공 형상을 시뮬레이션하도록 구성했기 때문에, 웨이퍼면 내의 위치의 차이에 의해 생기는 형상의 차이를 용이하게 비교할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
도 1은 이온 밀링법에 의한 미세 가공을 설명하기 위한 설명도.
도 2는 본 실시예에 따른 형상 시뮬레이션 장치의 구성을 나타내는 기능 블록도.
도 3a는 초기 형상의 샘플도이고, 도 3b는 시뮬레이션 후의 형상의 샘플도.
도 4는 빔 조건 정보의 일례를 나타내는 데이터 구조도.
도 5는 초기화 시의 표면 관계 행렬을 설명하기 위한 설명도.
도 6은 맵핑 시의 표면 관계 행렬을 설명하기 위한 설명도.
도 7은 표면 요소 번호와 거리를 설정한 표면 관계 행렬을 설명하기 위한 설명도.
도 8은 컷팅 분석용의 표면 관계 행렬을 설명하기 위한 설명도.
도 9는 소자 초기 위치 정보의 입력 화면의 샘플도.
도 10은 초기 표면 형상 정보의 입력 화면의 샘플도.
도 11은 프로세스 조건 정보와 빔 분포 정보의 입력 화면의 샘플도.
도 12는 계산 조건 정보의 입력 화면의 샘플도.
도 13은 도 2에 도시한 형상 시뮬레이션 장치의 처리 수순을 설명하는 흐름도.
도 14는 도 13에 도시한 표면 관계 행렬 연산 처리의 처리 수순을 설명하는 흐름도.
도 15는 도 13에 도시한 표면 이동 속도 연산 처리의 처리 수순을 설명하는 흐름도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 이온 빔
2 : 가공 형상
3 : 피가공면
4 : 에칭부
5 : 비에칭부
6 : 입자의 산란
7 : 부착부
10 : 입력 정보
20 : 형상 시뮬레이션 장치
30 : 계산 결과
100 : 사용자 인터페이스부
110 : 표시부
120 : 조작부
200 : 제어부
210 : 사용자 인터페이스 제어부
220 : 시간 발전 솔버부
221 : 빔 조건 계산 처리부
222 : 표면 관계 행렬 연산 처리부
223 : 표면 이동 속도 연산 처리부
300 : 기억부
310 : 소자 초기 위치 기억부
320 : 초기 표면 형상 기억부
330 : 빔 분포 기억부
340 : 프로세스 조건 기억부
350 : 계산 조건 기억부
360 : 빔 조건 기억부
370 : 표면 형상 기억부
380 : 컷팅 분석용 표면 관계 행렬 기억부
390 : 재부착 분석용 표면 관계 행렬 기억부
Claims (10)
- 미세 가공에 의한 제품의 형상의 변화를 시뮬레이션하는 형상 시뮬레이션 장치로서,상기 제품의 각 표면을 다각형으로 분할한 표면 요소의 3차원 공간에서의 위치 관계에 의한 가시성을 평가하여 표면 관계 행렬을 작성하는 표면 관계 행렬 연상 수단과,상기 표면 관계 행렬 연산 수단에 의해 작성된 상기 표면 관계 행렬을 이용하여 음영 효과와 재부착 효과를 반영시킨 상기 표면 요소의 표면 이동 속도를 산출하는 표면 이동 속도 연산 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 형상 시뮬레이션 장치.
- 제1항에 있어서,상기 표면 관계 행렬 연산 수단은 상기 표면 요소의 3차원 공간에서의 위치 관계에 의한 가시성을, 극좌표를 임의의 수로 분할한 평가점으로 이루어지는 상기 표면 관계 행렬로서 평가하는 것을 특징으로 하는 형상 시뮬레이션 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 표면 관계 행렬 연산 수단은 상기 표면 요소의 3차원 공간에서의 위치 관계에 의한 가시성을 컷팅 분석용과 재부착 분석용의 2종류의 표면 관계 행렬로서 평가하고,상기 표면 이동 속도 연산 수단은 상기 컷팅 분석용의 표면 관계 행렬을 이용하여 컷팅에 의한 상기 표면 요소의 표면 이동 속도를 산출하고, 재부착 분석용의 표면 관계 행렬을 이용하여 재부착에 의한 상기 표면 요소의 표면 이동 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 형상 시뮬레이션 장치.
- 미세 가공에 의한 제품의 형상의 변화를 시뮬레이션하는 형상 시뮬레이션 장치로서,상기 미세 가공에 있어서의 가공 프로세스의 구성과 상기 미세 가공에 이용하는 빔의 빔 특성의 입력을 접수하는 사용자 인터페이스 제어 수단과,상기 미세 가공을 행하기 위해서 상기 제품에 조사되는 상기 빔의 강도 및 방향을 상기 가공 프로세스의 구성과 상기 빔 특성으로부터 산출하는 빔 조건 계산 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 형상 시뮬레이션 장치.
- 제4항에 있어서,상기 사용자 인터페이스 제어 수단은 상기 미세 가공을 행하는 장치에 있어서 상기 제품이 형성되는 위치를 또한 접수하고, 상기 빔 조건 계산 수단은 상기 빔의 강도 및 방향을 상기 가공 프로세스의 구성과 상기 빔 특성과 상기 위치로부터 산출하는 것을 특징으로 하는 형상 시뮬레이션 장치.
- 제5항에 있어서,상기 형상 시뮬레이션 장치는 상기 미세 가공을 행하는 장치에 있어서 상기 제품이 형성되는 위치를 적어도 하나 기억하는 소자 위치 기억 수단을 더 구비하고,상기 빔 조건 계산 수단은 상기 소자 위치 기억 수단에 기억된 수의 상기 제품에 대응하는 빔의 강도 및 방향을 산출하는 것을 특징으로 하는 형상 시뮬레이션 장치.
- 미세 가공에 의한 제품의 형상의 변화를 시뮬레이션하는 형상 시뮬레이션 방법으로서,상기 제품의 각 표면을 다각형으로 분할한 표면 요소의 3차원 공간에서의 위치 관계에 의한 가시성을 평가하여 표면 관계 행렬을 작성하는 표면 관계 행렬 연산 공정과,상기 표면 관계 행렬 연산 공정에 의해서 작성된 상기 표면 관계 행렬을 이용하여 음영 효과와 재부착 효과를 반영시킨 상기 표면 요소의 표면 이동 속도를 산출하는 표면 이동 속도 연산 공정을 포함한 것을 특징으로 하는 형상 시뮬레이션 방법.
- 미세 가공에 의한 제품의 형상의 변화를 시뮬레이션하는 형상 시뮬레이션 방법으로서,상기 미세 가공에 있어서 가공 프로세스의 구성과 상기 미세 가공에 이용하는 빔의 빔 특성의 입력을 접수하는 사용자 인터페이스 제어 공정과,상기 미세 가공을 행하기 위해서 상기 제품에 조사되는 상기 빔의 강도 및 방향을 상기 가공 프로세스의 구성과 상기 빔 특성으로부터 산출하는 빔 조건 계산 공정을 포함한 것을 특징으로 하는 형상 시뮬레이션 방법.
- 미세 가공에 의한 제품의 형상의 변화를 시뮬레이션하는 형상 시뮬레이션 프로그램으로서,상기 제품의 각 표면을 다각형으로 분할한 표면 요소의 3차원 공간에서의 위치 관계에 의한 가시성을 평가하여 표면 관계 행렬을 작성하는 표면 관계 행렬 연산 수순과,상기 표면 관계 행렬 연산 수순에 의해서 작성된 상기 표면 관계 행렬을 이용하여 음영 효과와 재부착 효과를 반영시킨 상기 표면 요소의 표면 이동 속도를 산출하는 표면 이동 속도 연산 수순을 컴퓨터에 실행시키는 것을 특징으로 하는 형상 시뮬레이션 프로그램.
- 미세 가공에 의한 제품의 형상의 변화를 시뮬레이션하는 형상 시뮬레이션 프로그램으로서,상기 미세 가공에 있어서의 가공 프로세스의 구성과 상기 미세 가공에 이용하는 빔의 빔 특성의 입력을 접수하는 사용자 인터페이스 제어 수순과,상기 미세 가공을 행하기 위해서 상기 제품에 조사되는 상기 빔의 강도 및 방향을 상기 가공 프로세스의 구성과 상기 빔 특성으로부터 산출하는 빔 조건 계산 수순을 컴퓨터에 실행시키는 것을 특징으로 하는 형상 시뮬레이션 프로그램.
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