[发明专利]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

说明书

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-C1 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nm×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100nm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nm×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100nm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。