JPH10208988A - 半導体プロセス方法及び半導体プロセス装置 - Google Patents
半導体プロセス方法及び半導体プロセス装置Info
- Publication number
- JPH10208988A JPH10208988A JP9008980A JP898097A JPH10208988A JP H10208988 A JPH10208988 A JP H10208988A JP 9008980 A JP9008980 A JP 9008980A JP 898097 A JP898097 A JP 898097A JP H10208988 A JPH10208988 A JP H10208988A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fractal dimension
- morphology
- relation
- relationship
- calculating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 308
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 197
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 136
- 238000004886 process control Methods 0.000 claims abstract description 149
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 61
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 126
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 123
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 86
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 86
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 86
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 60
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 57
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 31
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 29
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 27
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 26
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 25
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 23
- 230000000274 adsorptive effect Effects 0.000 claims description 22
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 22
- 238000000342 Monte Carlo simulation Methods 0.000 claims description 18
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 16
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 12
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 10
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 8
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 8
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 4
- 238000000329 molecular dynamics simulation Methods 0.000 claims description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 4
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 claims 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 claims 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 18
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 54
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 28
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 22
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 21
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 21
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 18
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 16
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 16
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 13
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 10
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 10
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 6
- 229910018540 Si C Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 4
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005311 autocorrelation function Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 238000001505 atmospheric-pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 238000005295 random walk Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 102220047090 rs6152 Human genes 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000000392 somatic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体プロセスの各工程後の試料の望ましい
物理的又は電気的な特性を実現できるプロセス制御パラ
メータが求められるようにする。 【構成】 STEP1で試料のモホロジーを実験的方法によ
り求め、STEP2で試料のモホロジーの第１のフラクタル
次元Dfを求め、STEP3で試料の物理的又は電気的な特性P
ECを求める。STEP4でプロセス制御パラメータOPsを変化
させながら実験を繰返してOPsとDfとの第１の関係及びD
fとPECとの第２の関係を求める。STEP5で試料のモホロ
ジーをシミュレーションにより求め、STEP6で試料のモ
ホロジーの第２のフラクタル次元DFを求める。STEP7で
プロセス内部パラメータIPsを変化させながらシミュレ
ーションを繰返してIPsとDFとの第３の関係を求める。S
TEP8でIPsとPsとの第４の関係を求めた後、STEP9で第４
の関係に基づき第１の関係を補正する。STEP10で第２の
関係から望ましいPECと対応するDfを求めた後、STEP11
で補正された第１の関係からDfと対応するOPsを求め
る。
物理的又は電気的な特性を実現できるプロセス制御パラ
メータが求められるようにする。 【構成】 STEP1で試料のモホロジーを実験的方法によ
り求め、STEP2で試料のモホロジーの第１のフラクタル
次元Dfを求め、STEP3で試料の物理的又は電気的な特性P
ECを求める。STEP4でプロセス制御パラメータOPsを変化
させながら実験を繰返してOPsとDfとの第１の関係及びD
fとPECとの第２の関係を求める。STEP5で試料のモホロ
ジーをシミュレーションにより求め、STEP6で試料のモ
ホロジーの第２のフラクタル次元DFを求める。STEP7で
プロセス内部パラメータIPsを変化させながらシミュレ
ーションを繰返してIPsとDFとの第３の関係を求める。S
TEP8でIPsとPsとの第４の関係を求めた後、STEP9で第４
の関係に基づき第１の関係を補正する。STEP10で第２の
関係から望ましいPECと対応するDfを求めた後、STEP11
で補正された第１の関係からDfと対応するOPsを求め
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体プロセス方法及
びその装置に関し、特に、酸化膜形成、リソグラフィ
ー、エッチング又はＣＶＤ等の半導体プロセスにおい
て、各プロセス後の基板や膜の物理的又は電気的な特性
を定量的に評価することにより、最適なプロセス制御パ
ラメータ又はプロセス内部パラメータを把握する技術に
関するものである。
びその装置に関し、特に、酸化膜形成、リソグラフィ
ー、エッチング又はＣＶＤ等の半導体プロセスにおい
て、各プロセス後の基板や膜の物理的又は電気的な特性
を定量的に評価することにより、最適なプロセス制御パ
ラメータ又はプロセス内部パラメータを把握する技術に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】以下、第１の従来例について図２１を参
照しながら説明する。
照しながら説明する。
【０００３】半導体基板上に形成される酸化膜の電気的
信頼性の評価は、ＭＯＳデバイスの微細化と共に重要な
課題となってきている。第１の従来例として、ゲート酸
化膜のアンテナ効果ダメージで代表される酸化膜の電気
的信頼性の評価法について説明するが、その前提とし
て、ＭＯＳトランジスタのゲート電極におけるアンテナ
効果について図２１（ａ）を参照しながら説明する。
信頼性の評価は、ＭＯＳデバイスの微細化と共に重要な
課題となってきている。第１の従来例として、ゲート酸
化膜のアンテナ効果ダメージで代表される酸化膜の電気
的信頼性の評価法について説明するが、その前提とし
て、ＭＯＳトランジスタのゲート電極におけるアンテナ
効果について図２１（ａ）を参照しながら説明する。
【０００４】半導体基板１０１上における素子分離領域
に囲まれたトランジスタ形成領域にゲート酸化膜１０２
を介して形成された導電性膜をレジストパターンをマス
クとしてドライエッチングを行なってゲート電極１０３
を形成する際、ゲート酸化膜１０２にはイオンや電子が
導入される。この場合、ゲート電極１０３の面積を実際
のトランジスタにおいて形成されるゲート電極の面積よ
りも大きくすると、ゲート酸化膜１０２に導入されるイ
オンや電子の量は実際よりも大きくなる（この現象をア
ンテナ効果と称する。）ので、ゲート酸化膜１０２が受
けるダメージは実際よりも大きくなる。このようにアン
テナ効果に伴ってゲート酸化膜１０２が受けるダメージ
をアンテナ効果ダメージと称する。また、実際のゲート
電極の面積をＡ1 とし、該実際のゲート電極よりも大き
い面積を持つゲート電極の面積をＡ2 とするとき、アン
テナ比は、ＡＲ＝Ａ2 ／Ａ1 で表わせる。
に囲まれたトランジスタ形成領域にゲート酸化膜１０２
を介して形成された導電性膜をレジストパターンをマス
クとしてドライエッチングを行なってゲート電極１０３
を形成する際、ゲート酸化膜１０２にはイオンや電子が
導入される。この場合、ゲート電極１０３の面積を実際
のトランジスタにおいて形成されるゲート電極の面積よ
りも大きくすると、ゲート酸化膜１０２に導入されるイ
オンや電子の量は実際よりも大きくなる（この現象をア
ンテナ効果と称する。）ので、ゲート酸化膜１０２が受
けるダメージは実際よりも大きくなる。このようにアン
テナ効果に伴ってゲート酸化膜１０２が受けるダメージ
をアンテナ効果ダメージと称する。また、実際のゲート
電極の面積をＡ1 とし、該実際のゲート電極よりも大き
い面積を持つゲート電極の面積をＡ2 とするとき、アン
テナ比は、ＡＲ＝Ａ2 ／Ａ1 で表わせる。
【０００５】ゲート酸化膜の電気的信頼性の評価法に
は、ランプ電圧印加によるいわゆるＦＤＤＢ（Field De
pendent Dielectric Breakdown）測定法や、経時劣化を
評価するＴＤＤＢ（Time Dependent Dielectric Breakd
own）測定法等が知られている。図２１（ａ）は、定電
圧ＴＤＤＢ測定法を用いる信頼性評価方法を示してお
り、図２１（ａ）において、１０４はゲート電極１０３
に印加される電流を測定する電流計、１０５は定電圧電
源である。
は、ランプ電圧印加によるいわゆるＦＤＤＢ（Field De
pendent Dielectric Breakdown）測定法や、経時劣化を
評価するＴＤＤＢ（Time Dependent Dielectric Breakd
own）測定法等が知られている。図２１（ａ）は、定電
圧ＴＤＤＢ測定法を用いる信頼性評価方法を示してお
り、図２１（ａ）において、１０４はゲート電極１０３
に印加される電流を測定する電流計、１０５は定電圧電
源である。
【０００６】また、図２１（ｂ）に示すように、原子間
力顕微鏡（ＡＦＭ）又は走査型トンネル顕微鏡（ＳＴ
Ｍ）等の走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）を用いて、酸
化膜よりなる試料の表面モホロジーのラフネス（粗さ）
を評価する方法も知られている。図２１（ｂ）におい
て、１０６は探針、１０７はカンチレバー、１０８は原
子力間顕微鏡、１０９は原子間力顕微鏡１０８により得
られたデータを蓄積するデータ蓄積装置、１１０はデー
タ蓄積装置１０９に蓄積されたデータに基づきゲート酸
化膜の経時劣化を計算する計算機である。この場合、試
料の表面モホロジーのラフネスを評価する方法として
は、ｒｍｓ（root mean square）という評価法、及び、
統計的な分散が小さく評価結果が測定領域にほとんど依
存しないので信頼性が高いとされるフラクタル次元評価
法、例えば試料の断面モホロジーのフラクタル次元評価
法（例えば、L.Spanos et al.:J.Vac.Sci.Technol. A12
(1994)p.2653, 及びQ.Lin et al.:J.Vac.Sci.Technol.
A13 (1995) p.1977）等が開発されつつある。
力顕微鏡（ＡＦＭ）又は走査型トンネル顕微鏡（ＳＴ
Ｍ）等の走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）を用いて、酸
化膜よりなる試料の表面モホロジーのラフネス（粗さ）
を評価する方法も知られている。図２１（ｂ）におい
て、１０６は探針、１０７はカンチレバー、１０８は原
子力間顕微鏡、１０９は原子間力顕微鏡１０８により得
られたデータを蓄積するデータ蓄積装置、１１０はデー
タ蓄積装置１０９に蓄積されたデータに基づきゲート酸
化膜の経時劣化を計算する計算機である。この場合、試
料の表面モホロジーのラフネスを評価する方法として
は、ｒｍｓ（root mean square）という評価法、及び、
統計的な分散が小さく評価結果が測定領域にほとんど依
存しないので信頼性が高いとされるフラクタル次元評価
法、例えば試料の断面モホロジーのフラクタル次元評価
法（例えば、L.Spanos et al.:J.Vac.Sci.Technol. A12
(1994)p.2653, 及びQ.Lin et al.:J.Vac.Sci.Technol.
A13 (1995) p.1977）等が開発されつつある。
【０００７】以下、第２の従来例について図２２を参照
しながら説明する。図２２は、電子ビームを用いるフォ
トリソグラフィプロセスにおいて、半導体基板１２０の
上に形成された露光及び現像後のレジストパターン１２
１の線幅ゆらぎのモホロジーを原子間力顕微鏡により観
察した平面図である。半導体装置におけるパターンの微
細化と共に、レジストパターン１２１の線幅ゆらぎのラ
フネスは重要な課題となってきている。このような線幅
ゆらぎのラフネスは一般にｒｍｓ等の評価尺度により判
定されている。
しながら説明する。図２２は、電子ビームを用いるフォ
トリソグラフィプロセスにおいて、半導体基板１２０の
上に形成された露光及び現像後のレジストパターン１２
１の線幅ゆらぎのモホロジーを原子間力顕微鏡により観
察した平面図である。半導体装置におけるパターンの微
細化と共に、レジストパターン１２１の線幅ゆらぎのラ
フネスは重要な課題となってきている。このような線幅
ゆらぎのラフネスは一般にｒｍｓ等の評価尺度により判
定されている。
【０００８】以下、第３の従来例について図２３
（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。図２３（ａ）
は、シリコン基板１３０の上に形成された酸化膜１３１
に対してレジストパターン１３２をマスクとしハイドロ
フルオロカーボンガス（ＣとＨとＦとの混合ガス）を用
いてドライエッチングを行なってコンタクトホールを形
成する状態を示し、図２３（ｂ）は、シリコン基板１３
０上に酸化膜のコンタクトホールが形成された状態を示
している。図２３（ｂ）において、１３３はシリコン基
板１３０にＨ+ イオンが深く侵入することにより形成さ
れたアモルファス層、１３４はＳｉ−Ｃ層、１３５はＣ
Ｆn ポリマー層である。図２３（ａ）に示すように、Ｃ
Ｆn + （ｎ：１、２、３）イオン、Ｈ+ イオン又はこれ
らのイオンと同じ様な組成を持つラジカル等がシリコン
基板１３０の表面に輸送されるので、図２３（ｂ）に示
すように、シリコン基板１３０の表層部を構成するＳｉ
−Ｃ層１３４にダメージが生じ、これによってコンタク
ト抵抗が上昇する。
（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。図２３（ａ）
は、シリコン基板１３０の上に形成された酸化膜１３１
に対してレジストパターン１３２をマスクとしハイドロ
フルオロカーボンガス（ＣとＨとＦとの混合ガス）を用
いてドライエッチングを行なってコンタクトホールを形
成する状態を示し、図２３（ｂ）は、シリコン基板１３
０上に酸化膜のコンタクトホールが形成された状態を示
している。図２３（ｂ）において、１３３はシリコン基
板１３０にＨ+ イオンが深く侵入することにより形成さ
れたアモルファス層、１３４はＳｉ−Ｃ層、１３５はＣ
Ｆn ポリマー層である。図２３（ａ）に示すように、Ｃ
Ｆn + （ｎ：１、２、３）イオン、Ｈ+ イオン又はこれ
らのイオンと同じ様な組成を持つラジカル等がシリコン
基板１３０の表面に輸送されるので、図２３（ｂ）に示
すように、シリコン基板１３０の表層部を構成するＳｉ
−Ｃ層１３４にダメージが生じ、これによってコンタク
ト抵抗が上昇する。
【０００９】そこで、コンタクト抵抗を低く抑えるため
に、ライトエッチングと称されるフッ素ラジカルを用い
るケミカルドライエッチングにより、ＣＦn ポリマー層
１３５に形成されたダメージ層を除去している。しかし
ながら、近年の極微細ＭＯＳデバイスにおいては、拡散
層の深さが極めて浅くなっているので、表面層を削る余
裕がなくなってきている。
に、ライトエッチングと称されるフッ素ラジカルを用い
るケミカルドライエッチングにより、ＣＦn ポリマー層
１３５に形成されたダメージ層を除去している。しかし
ながら、近年の極微細ＭＯＳデバイスにおいては、拡散
層の深さが極めて浅くなっているので、表面層を削る余
裕がなくなってきている。
【００１０】一方、コンタクト抵抗は、シリコン基板１
３０の不純物濃度又はアニール条件等にも依存するの
で、ドライエッチングの条件以外の条件をも含めてプロ
セス条件を最適化することは多大な労力を必要とする。
３０の不純物濃度又はアニール条件等にも依存するの
で、ドライエッチングの条件以外の条件をも含めてプロ
セス条件を最適化することは多大な労力を必要とする。
【００１１】そこで、従来は、例えば高分解能透過型電
子顕微鏡（ＴＥＭ）又は原子間力顕微鏡を用いたりし
て、シリコン基板１３０の表層部のモホロジーを感覚的
に評価している。すなわち、バイアスパワーを変化させ
ることにより入射イオンのエネルギーを変化させ、入射
イオンのエネルギーの変化と、ダメージを評価する手
段、例えば少数キャリアのライフタイム、チェーンコン
タクト抵抗又はシリコン基板１３０の表層部の格子乱れ
層の厚さ等との相関関係を評価している。
子顕微鏡（ＴＥＭ）又は原子間力顕微鏡を用いたりし
て、シリコン基板１３０の表層部のモホロジーを感覚的
に評価している。すなわち、バイアスパワーを変化させ
ることにより入射イオンのエネルギーを変化させ、入射
イオンのエネルギーの変化と、ダメージを評価する手
段、例えば少数キャリアのライフタイム、チェーンコン
タクト抵抗又はシリコン基板１３０の表層部の格子乱れ
層の厚さ等との相関関係を評価している。
【００１２】以下、第４の従来例について図２４及び図
２５を参照しながら説明する。図２４及び図２５は、半
導体基板上に形成された段差部の埋め込みや平坦化を目
的として行なわれる、ＴＥＯＳ有機シリコンソース及び
オゾンを用いる常圧ＣＶＤ法により形成された段差部上
の堆積膜のプロファイルをシミュレーションした模式図
である。
２５を参照しながら説明する。図２４及び図２５は、半
導体基板上に形成された段差部の埋め込みや平坦化を目
的として行なわれる、ＴＥＯＳ有機シリコンソース及び
オゾンを用いる常圧ＣＶＤ法により形成された段差部上
の堆積膜のプロファイルをシミュレーションした模式図
である。
【００１３】図２４（ａ）〜（ｆ）は、半導体基板上の
段差部に形成された堆積膜のプロファイルと吸着性中性
粒子の吸着率βとの関係を示しており、図２４（ａ）〜
（ｆ）のシミュレーション結果が示すように、吸着率β
が小さくなるに伴って、段差部における堆積膜のプロフ
ァイルが滑らかになり、これによって、段差部の被覆性
が改良される（例えば、A.Yuuki,Y.Matsui and K.Tachi
bana: Jpn. J. Appl.Phys. vol.28 (1989) p.212）。
段差部に形成された堆積膜のプロファイルと吸着性中性
粒子の吸着率βとの関係を示しており、図２４（ａ）〜
（ｆ）のシミュレーション結果が示すように、吸着率β
が小さくなるに伴って、段差部における堆積膜のプロフ
ァイルが滑らかになり、これによって、段差部の被覆性
が改良される（例えば、A.Yuuki,Y.Matsui and K.Tachi
bana: Jpn. J. Appl.Phys. vol.28 (1989) p.212）。
【００１４】また、図２５は、半導体基板上の段差部に
形成された堆積膜のプロファイルと吸着性中性粒子の平
均拡散距離σとの関係を示しており、図２５のシミュレ
ーション結果から分かるように、平均拡散距離σが長く
なるに伴って、段差部における堆積膜のプロファイルが
滑らかになって段差部の被覆性が改良される（例えば、
R.M.Levin and K.EvansLutterod: J. Vac. Sci. Techno
l. vol.B1 (1983) p.54）。
形成された堆積膜のプロファイルと吸着性中性粒子の平
均拡散距離σとの関係を示しており、図２５のシミュレ
ーション結果から分かるように、平均拡散距離σが長く
なるに伴って、段差部における堆積膜のプロファイルが
滑らかになって段差部の被覆性が改良される（例えば、
R.M.Levin and K.EvansLutterod: J. Vac. Sci. Techno
l. vol.B1 (1983) p.54）。
【００１５】以上の説明から分かるように、吸着性中性
粒子の吸着率βが小さくなるほど、また吸着性中性粒子
の平均拡散距離σが大きくなるほど、堆積膜の段差被覆
性は良好になって、段差部のプロファイルが滑らかにな
る。
粒子の吸着率βが小さくなるほど、また吸着性中性粒子
の平均拡散距離σが大きくなるほど、堆積膜の段差被覆
性は良好になって、段差部のプロファイルが滑らかにな
る。
【００１６】さらに、一般に試料の温度が高くなるほ
ど、吸着性中性粒子の吸着率βが小さくなると共に、吸
着性中性粒子の平均拡散距離σすなわち表面拡散率は大
きくなる。
ど、吸着性中性粒子の吸着率βが小さくなると共に、吸
着性中性粒子の平均拡散距離σすなわち表面拡散率は大
きくなる。
【００１７】従来においては、前記のような理解に基づ
いて、半導体基板上に形成された段差部の埋め込みや平
坦化のプロセスを制御していた。
いて、半導体基板上に形成された段差部の埋め込みや平
坦化のプロセスを制御していた。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
第１〜第４の従来例では、半導体プロセスの各工程後の
基板や膜よりなる試料の物理的又は電気的な特性と基板
や膜のモホロジーとの関係を体系的且つ定量的に評価す
ることができないので、半導体プロセスの各工程に用い
られるプロセス制御パラメータ又はプロセス内部パラメ
ータを的確に把握できないという問題がある。
第１〜第４の従来例では、半導体プロセスの各工程後の
基板や膜よりなる試料の物理的又は電気的な特性と基板
や膜のモホロジーとの関係を体系的且つ定量的に評価す
ることができないので、半導体プロセスの各工程に用い
られるプロセス制御パラメータ又はプロセス内部パラメ
ータを的確に把握できないという問題がある。
【００１９】例えば、第１の従来例において説明した、
ゲート酸化膜の電気的信頼性の評価法は、ＭＯＳデバイ
スの微細化と共にゲート酸化膜の膜厚が５ｎｍ以下にな
りつつあるので、ゲート酸化膜の表面モホロジーが半導
体デバイスの信頼性に重要な役割を担うと考えられる
が、ランプ電圧印加によるＦＤＤＢ測定結果又は経時劣
化を評価するＴＤＤＢ測定結果と、ゲート酸化膜の表面
モホロジー又は断面モホロジーとの関連性を定量的に評
価できないので、望ましいＦＤＤＢ測定値又はＴＤＤＢ
測定値を実現できるプロセス制御パラメータ又はプロセ
ス内部パラメータを定量的に把握できないという問題が
ある。
ゲート酸化膜の電気的信頼性の評価法は、ＭＯＳデバイ
スの微細化と共にゲート酸化膜の膜厚が５ｎｍ以下にな
りつつあるので、ゲート酸化膜の表面モホロジーが半導
体デバイスの信頼性に重要な役割を担うと考えられる
が、ランプ電圧印加によるＦＤＤＢ測定結果又は経時劣
化を評価するＴＤＤＢ測定結果と、ゲート酸化膜の表面
モホロジー又は断面モホロジーとの関連性を定量的に評
価できないので、望ましいＦＤＤＢ測定値又はＴＤＤＢ
測定値を実現できるプロセス制御パラメータ又はプロセ
ス内部パラメータを定量的に把握できないという問題が
ある。
【００２０】また、第２の従来例において説明した、電
子ビームを用いるフォトリソグラフィプロセスは、レジ
スト膜に対する露光及び現像後のレジストパターンの線
幅ゆらぎのモホロジーを、原子間力顕微鏡により観察
し、レジストパターンの線幅ゆらぎのラフネスをｒｍｓ
等の評価尺度により評価しているが、この評価方法は、
線幅ゆらぎのラフネスは測定領域に依存するので、レジ
ストパターンの望ましい線幅ゆらぎを実現できるプロセ
ス制御パラメータ又はプロセス内部パラメータを定量的
に把握できないという問題がある。
子ビームを用いるフォトリソグラフィプロセスは、レジ
スト膜に対する露光及び現像後のレジストパターンの線
幅ゆらぎのモホロジーを、原子間力顕微鏡により観察
し、レジストパターンの線幅ゆらぎのラフネスをｒｍｓ
等の評価尺度により評価しているが、この評価方法は、
線幅ゆらぎのラフネスは測定領域に依存するので、レジ
ストパターンの望ましい線幅ゆらぎを実現できるプロセ
ス制御パラメータ又はプロセス内部パラメータを定量的
に把握できないという問題がある。
【００２１】また、第３の従来例において説明した、酸
化膜に対してドライエッチングを行なうことにより形成
されたコンタクトホールに露出したシリコン基板の表層
部のダメージ評価法は、シリコン基板の表層部のダメー
ジを高分解能透過型電子顕微鏡や原子間力顕微鏡を用い
て観察することにより、シリコン基板の表層部のモホロ
ジーを感覚的に評価しているに過ぎない。このため、コ
ンタクトホールに露出したシリコン基板の表層部のダメ
ージを最小限に抑制できるプロセス制御パラメータ又は
プロセス内部パラメータを定量的に把握することができ
ない。すなわち、シリコン基板の表層部のダメージの評
価手段、例えば、少数キャリアのライフタイムやチェー
ンコンタクト抵抗等と、プロセス制御パラメータである
バイアスパワーやプロセス内部パラメータであるイオン
の入射エネルギーとの相関関係を定量的に評価すること
はできない。
化膜に対してドライエッチングを行なうことにより形成
されたコンタクトホールに露出したシリコン基板の表層
部のダメージ評価法は、シリコン基板の表層部のダメー
ジを高分解能透過型電子顕微鏡や原子間力顕微鏡を用い
て観察することにより、シリコン基板の表層部のモホロ
ジーを感覚的に評価しているに過ぎない。このため、コ
ンタクトホールに露出したシリコン基板の表層部のダメ
ージを最小限に抑制できるプロセス制御パラメータ又は
プロセス内部パラメータを定量的に把握することができ
ない。すなわち、シリコン基板の表層部のダメージの評
価手段、例えば、少数キャリアのライフタイムやチェー
ンコンタクト抵抗等と、プロセス制御パラメータである
バイアスパワーやプロセス内部パラメータであるイオン
の入射エネルギーとの相関関係を定量的に評価すること
はできない。
【００２２】さらに、第４の従来例において説明した、
半導体基板上に形成された段差部の埋め込みや平坦化を
目的として行なわれる常圧ＣＶＤ法により形成された堆
積膜のプロファイルをシミュレーションする方法におい
ては、堆積膜のプロファイルと、常圧ＣＶＤ法に用いら
れるプロセス制御パラメータ又はプロセス内部パラメー
タとの関連性を把握することができない。すなわち、堆
積膜のプロファイルを支配する吸着性中性粒子の吸着率
又は表面拡散率と、プロセス制御パラメータ又はプロセ
ス内部パラメータとの関連性を定量的に評価することが
できない。さらに、例えば、段差部における堆積膜の段
差被覆性に対して、吸着性中性粒子の吸着率及び表面拡
散率のいずれが支配的な影響を及ぼすかも分からない。
半導体基板上に形成された段差部の埋め込みや平坦化を
目的として行なわれる常圧ＣＶＤ法により形成された堆
積膜のプロファイルをシミュレーションする方法におい
ては、堆積膜のプロファイルと、常圧ＣＶＤ法に用いら
れるプロセス制御パラメータ又はプロセス内部パラメー
タとの関連性を把握することができない。すなわち、堆
積膜のプロファイルを支配する吸着性中性粒子の吸着率
又は表面拡散率と、プロセス制御パラメータ又はプロセ
ス内部パラメータとの関連性を定量的に評価することが
できない。さらに、例えば、段差部における堆積膜の段
差被覆性に対して、吸着性中性粒子の吸着率及び表面拡
散率のいずれが支配的な影響を及ぼすかも分からない。
【００２３】前記に鑑み、本発明は、半導体プロセスの
各工程後における基板や膜等の試料の望ましい物理的又
は電気的な特性を実現できるプロセス制御パラメータ又
はプロセス内部パラメータを定量的に求めることを可能
にし、これにより半導体プロセスの各工程後の試料の特
性の最適化を図ることを目的とする。
各工程後における基板や膜等の試料の望ましい物理的又
は電気的な特性を実現できるプロセス制御パラメータ又
はプロセス内部パラメータを定量的に求めることを可能
にし、これにより半導体プロセスの各工程後の試料の特
性の最適化を図ることを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明が講じた解決手段は、半導体プロセスにおけ
る各工程が行なわれた後の試料のモホロジーのフラクタ
ル次元と半導体プロセスの各工程におけるパラメータと
の間の第１の関係、及び前記のフラクタル次元と試料の
物理的又は電気的な特性との間の第２の関係を求めてお
き、試料の望ましい特性と対応するフラクタル次元を第
２の関係から求めた後、該フラクタル次元と対応するパ
ラメータを第１の関係から求めるものである。
め、本発明が講じた解決手段は、半導体プロセスにおけ
る各工程が行なわれた後の試料のモホロジーのフラクタ
ル次元と半導体プロセスの各工程におけるパラメータと
の間の第１の関係、及び前記のフラクタル次元と試料の
物理的又は電気的な特性との間の第２の関係を求めてお
き、試料の望ましい特性と対応するフラクタル次元を第
２の関係から求めた後、該フラクタル次元と対応するパ
ラメータを第１の関係から求めるものである。
【００２５】まず、試料のモホロジーのフラクタル次元
について説明する。
について説明する。
【００２６】フラクタルという概念は１９７５年にマン
デルブロ（Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ）によって創り出され
たものである。フラクタルとは、海岸線の凹凸性、山の
起伏性及び川の分岐性等のように特徴的な長さを持たな
い図形、構造又は現象の総称である。
デルブロ（Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ）によって創り出され
たものである。フラクタルとは、海岸線の凹凸性、山の
起伏性及び川の分岐性等のように特徴的な長さを持たな
い図形、構造又は現象の総称である。
【００２７】フラクタル（高安秀樹著、朝倉書店）にお
いて述べられているように、自然界に存在する形状及び
人類がいままでに考えたあらゆる図形は、特徴的な長さ
を持つ図形と特徴的な長さを持たない図形の２つに大ま
かに分類することができる。特徴的な長さを持つ図形と
は、最も基本的な図形として挙げられる球や直方体のよ
うな幾何学的に単純な形状であるが、特徴的な長さを持
つ図形に共通する大切な性質は、その形状を構成する線
や面の「滑らかさ」である。一方、特徴的な長さを持た
ない図形とは、例えば雲の形状のように、微視的に見れ
ば見るほど凹凸が見えてくるような図形である。
いて述べられているように、自然界に存在する形状及び
人類がいままでに考えたあらゆる図形は、特徴的な長さ
を持つ図形と特徴的な長さを持たない図形の２つに大ま
かに分類することができる。特徴的な長さを持つ図形と
は、最も基本的な図形として挙げられる球や直方体のよ
うな幾何学的に単純な形状であるが、特徴的な長さを持
つ図形に共通する大切な性質は、その形状を構成する線
や面の「滑らかさ」である。一方、特徴的な長さを持た
ない図形とは、例えば雲の形状のように、微視的に見れ
ば見るほど凹凸が見えてくるような図形である。
【００２８】フラクタルという概念を説明する際に常に
引き合いに出される有名な図形としては、図１９に示す
コッホ曲線が挙げられる。複雑な形状のコッホ曲線を、
線分と三角形とで近似してみると、最も粗い近似図形は
図２０（ａ）に示すような図形である。図２０（ａ）に
示す図形に対して近似操作を行なっていくと、図２０
（ｂ）又は図２０（ｃ）に示すような図形となる。コッ
ホ曲線は、図２０（ａ）に示すような図形に対して近似
操作を無限に繰り返して行なうことにより、無限に小さ
な線分又は無限に小さな三角形の集まりとして表現され
る極限の図形として定義されるものである。
引き合いに出される有名な図形としては、図１９に示す
コッホ曲線が挙げられる。複雑な形状のコッホ曲線を、
線分と三角形とで近似してみると、最も粗い近似図形は
図２０（ａ）に示すような図形である。図２０（ａ）に
示す図形に対して近似操作を行なっていくと、図２０
（ｂ）又は図２０（ｃ）に示すような図形となる。コッ
ホ曲線は、図２０（ａ）に示すような図形に対して近似
操作を無限に繰り返して行なうことにより、無限に小さ
な線分又は無限に小さな三角形の集まりとして表現され
る極限の図形として定義されるものである。
【００２９】一方、特徴的な長さを持たない図形の大切
な性質は「自己相似性」である。自己相似性とは、考察
の対象となる図形の一部分を拡大してみると、図形の一
部分は全体の図形と同じような形状を有している、とい
うことである。この性質はコッホ曲線に限られるわけで
なく、雲の形状についても該当する。すなわち、雲の一
部分を望遠鏡で拡大して観察しても、拡大した一部分の
形状は肉眼で見た全体の形状と同様な形に見えるはずで
あり、また、雲の一部分を倍率を変えて観察しても、観
測される形状はいずれも似たような形である。
な性質は「自己相似性」である。自己相似性とは、考察
の対象となる図形の一部分を拡大してみると、図形の一
部分は全体の図形と同じような形状を有している、とい
うことである。この性質はコッホ曲線に限られるわけで
なく、雲の形状についても該当する。すなわち、雲の一
部分を望遠鏡で拡大して観察しても、拡大した一部分の
形状は肉眼で見た全体の形状と同様な形に見えるはずで
あり、また、雲の一部分を倍率を変えて観察しても、観
測される形状はいずれも似たような形である。
【００３０】フラクタルという概念を議論する際に最も
大切な評価手段として、「フラクタル次元」という、非
整数にまで拡張した相似性次元が導入される。
大切な評価手段として、「フラクタル次元」という、非
整数にまで拡張した相似性次元が導入される。
【００３１】線分、正方形又は立方体は、それぞれの線
分又は辺の長さを１／２にした相似形の２、４又は８個
の集まりによって全体が構成されている。この数字２、
４、８は２1 、２2 、２3 と書き直すことができるが、
ここで現われる指数１、２、３がそれぞれの経験的な次
元と一致する。もう少し一般的な表現をすると、ある図
形が全体を１／ａに縮小した相似図形のａD 個の集まり
によって構成されているとき、この指数Ｄが次元の意味
を持つことになる。
分又は辺の長さを１／２にした相似形の２、４又は８個
の集まりによって全体が構成されている。この数字２、
４、８は２1 、２2 、２3 と書き直すことができるが、
ここで現われる指数１、２、３がそれぞれの経験的な次
元と一致する。もう少し一般的な表現をすると、ある図
形が全体を１／ａに縮小した相似図形のａD 個の集まり
によって構成されているとき、この指数Ｄが次元の意味
を持つことになる。
【００３２】この経験的次元である相似性次元Ｄは整数
である必要は全くない。仮に、ある図形が該図形全体を
１／ａに縮小した相似図形のｂ個の集まりによって構成
されているとき、ｂ＝ａD より求まる指数Ｄが相似性次
元となる。
である必要は全くない。仮に、ある図形が該図形全体を
１／ａに縮小した相似図形のｂ個の集まりによって構成
されているとき、ｂ＝ａD より求まる指数Ｄが相似性次
元となる。
【００３３】図１９に示すコッホ曲線に前記の理論を適
用してみる。前述したように、コッホ曲線は、一つの線
分を１／３に縮小して得られる相似図形の４個の集まり
によって構成されている（図２０を参照）。従って、コ
ッホ曲線の相似性次元は、ｂ＝ａD より、DF=LOGab=LOG
34＝1.26……という非整数の値になる。
用してみる。前述したように、コッホ曲線は、一つの線
分を１／３に縮小して得られる相似図形の４個の集まり
によって構成されている（図２０を参照）。従って、コ
ッホ曲線の相似性次元は、ｂ＝ａD より、DF=LOGab=LOG
34＝1.26……という非整数の値になる。
【００３４】フラクタル次元の定義の方法には色々の手
段がある。その中の１つの方法は、粗視化の度合いを変
える方法である。海岸線のような複雑な曲線を、長さｒ
の折れ線の線分によって近似するときに必要な線分の総
数をＮ（ｒ）とする。仮に、海岸線の曲線にＮ（ｒ）∝
ｒ-Dなる関係が成立するときには、Ｄをフラクタル次元
と呼ぶことにする。同様にして、２次元の平面上の図形
を構成する点の分布のフラクタル次元を求める際に、平
面を一辺がｒの格子に分割し、考えている図形の一部を
含むような格子の数をＮ（ｒ）とする。仮に、Ｎ（ｒ）
∝ｒ-Dなる関係が成立するときには、やはりＤをフラク
タル次元と呼ぶことにする。
段がある。その中の１つの方法は、粗視化の度合いを変
える方法である。海岸線のような複雑な曲線を、長さｒ
の折れ線の線分によって近似するときに必要な線分の総
数をＮ（ｒ）とする。仮に、海岸線の曲線にＮ（ｒ）∝
ｒ-Dなる関係が成立するときには、Ｄをフラクタル次元
と呼ぶことにする。同様にして、２次元の平面上の図形
を構成する点の分布のフラクタル次元を求める際に、平
面を一辺がｒの格子に分割し、考えている図形の一部を
含むような格子の数をＮ（ｒ）とする。仮に、Ｎ（ｒ）
∝ｒ-Dなる関係が成立するときには、やはりＤをフラク
タル次元と呼ぶことにする。
【００３５】地球上に存在する山、谷又は川が作り出す
起伏を持つ形状の表面の様子をコンピュータグラフィッ
クを用いるフラクタル理論によりシミュレーションでき
るように、多くの固体の表面の７５％以上が現象論的に
数オングストロームから数百オングストローム程度の大
きさの範囲でフラクタル次元になっていることが報告さ
れている（フラクタル：高安秀樹著 朝倉書店）。
起伏を持つ形状の表面の様子をコンピュータグラフィッ
クを用いるフラクタル理論によりシミュレーションでき
るように、多くの固体の表面の７５％以上が現象論的に
数オングストロームから数百オングストローム程度の大
きさの範囲でフラクタル次元になっていることが報告さ
れている（フラクタル：高安秀樹著 朝倉書店）。
【００３６】従って、半導体プロセスの各工程後に現わ
れる試料の表面又は断面の形状もフラクタル次元になっ
ているものと強く推測される。本件発明は、このような
知見に基づいてなされたものであって、半導体プロセス
の各工程後に現われる試料の表面又は断面の形状にフラ
クタル次元を適用することにより、従来から用いられて
きたｒｍｓ等のパラメータと異なり、パラメータ評価領
域に殆ど依存せず且つ信頼度の高い、試料の表面又は断
面の凹凸の度合いを示すパラメータを提供することがで
きる。
れる試料の表面又は断面の形状もフラクタル次元になっ
ているものと強く推測される。本件発明は、このような
知見に基づいてなされたものであって、半導体プロセス
の各工程後に現われる試料の表面又は断面の形状にフラ
クタル次元を適用することにより、従来から用いられて
きたｒｍｓ等のパラメータと異なり、パラメータ評価領
域に殆ど依存せず且つ信頼度の高い、試料の表面又は断
面の凹凸の度合いを示すパラメータを提供することがで
きる。
【００３７】以下、図１を参照しながら、前述のフラク
タル次元を利用した本発明の基本原理について説明す
る。
タル次元を利用した本発明の基本原理について説明す
る。
【００３８】まず、半導体プロセスの各工程を実行した
後、ＳＴＥＰ１において、半導体プロセスの各工程後の
試料の表面モホロジー又は断面モホロジーを、実験的方
法により、つまり原子間力顕微鏡又は透過型電子顕微鏡
等を用いて測定する。
後、ＳＴＥＰ１において、半導体プロセスの各工程後の
試料の表面モホロジー又は断面モホロジーを、実験的方
法により、つまり原子間力顕微鏡又は透過型電子顕微鏡
等を用いて測定する。
【００３９】ＳＴＥＰ２において、ＳＴＥＰ１で求めた
試料の表面モホロジー又は断面モホロジーから、該モホ
ロジーの第１のフラクタル次元Ｄf を求める。
試料の表面モホロジー又は断面モホロジーから、該モホ
ロジーの第１のフラクタル次元Ｄf を求める。
【００４０】ＳＴＥＰ３において、試料の物理的又は電
気的な特性ＰＥＣ（Physical or Electrical Character
istics）を求める。
気的な特性ＰＥＣ（Physical or Electrical Character
istics）を求める。
【００４１】ＳＴＥＰ４において、プロセス制御パラメ
ータＯＰｓ（Operation Parameters）を変化させなが
ら、ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ３までの工程を繰り返し行
なうことにより、プロセス制御パラメータＯＰｓと第１
のフラクタル次元Ｄf との間の第１の関係、及び、第１
のフラクタル次元Ｄf と試料の物理的又は電気的な特性
ＰＥＣとの間の第２の関係を求める。
ータＯＰｓ（Operation Parameters）を変化させなが
ら、ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ３までの工程を繰り返し行
なうことにより、プロセス制御パラメータＯＰｓと第１
のフラクタル次元Ｄf との間の第１の関係、及び、第１
のフラクタル次元Ｄf と試料の物理的又は電気的な特性
ＰＥＣとの間の第２の関係を求める。
【００４２】次に、半導体プロセスに相当するシミュレ
ーションを実行した後、ＳＴＥＰ５において、試料の表
面モホロジーＦ(i,j) 又は断面モホロジーＧ(i) を求め
る。
ーションを実行した後、ＳＴＥＰ５において、試料の表
面モホロジーＦ(i,j) 又は断面モホロジーＧ(i) を求め
る。
【００４３】ここで、ｉ及びｊは、それぞれ互いに垂直
な座標軸（例えば、ｘ軸とｙ軸）上の位置を表わす指標
である。例えば、ＣＶＤプロセスに対しては、試料の表
面上に輸送される吸着性中性粒子の吸着率や表面拡散率
等に支配される試料の表面モホロジーＦ(i,j) 又は断面
モホロジーＧ(i) を、モンテカルロ法又は直接シミュレ
ーションモンテカルロ法等の粒子シミュレーション法を
用いて計算する。
な座標軸（例えば、ｘ軸とｙ軸）上の位置を表わす指標
である。例えば、ＣＶＤプロセスに対しては、試料の表
面上に輸送される吸着性中性粒子の吸着率や表面拡散率
等に支配される試料の表面モホロジーＦ(i,j) 又は断面
モホロジーＧ(i) を、モンテカルロ法又は直接シミュレ
ーションモンテカルロ法等の粒子シミュレーション法を
用いて計算する。
【００４４】ＳＴＥＰ６において、試料の表面モホロジ
ーＦ(i,j) 又は断面モホロジーＧ(i) から、試料の表面
モホロジーＦ(i,j) 又は断面モホロジーＧ(i) の第２の
フラクタル次元ＤF を求める。
ーＦ(i,j) 又は断面モホロジーＧ(i) から、試料の表面
モホロジーＦ(i,j) 又は断面モホロジーＧ(i) の第２の
フラクタル次元ＤF を求める。
【００４５】ＳＴＥＰ７において、シミュレーションの
入力パラメータであるプロセス内部パラメータＩＰｓ
（Internal Parameters ）を変化させながら、ＳＴＥＰ
５及びＳＴＥＰ６の工程を繰り返し行なうことにより、
プロセス内部パラメータＩＰｓと第２のフラクタル次元
ＤF との間の第３の関係を求める。
入力パラメータであるプロセス内部パラメータＩＰｓ
（Internal Parameters ）を変化させながら、ＳＴＥＰ
５及びＳＴＥＰ６の工程を繰り返し行なうことにより、
プロセス内部パラメータＩＰｓと第２のフラクタル次元
ＤF との間の第３の関係を求める。
【００４６】尚、実験的にプロセス内部パラメータＩＰ
ｓをほぼ正確に把握し、制御できる場合には、シミュレ
ーションの代わりに、実験的方法を用いて、プロセス制
御パラメータＯＰｓと第２のフラクタル次元ＤF との間
の第３の関係を求めることもできる。
ｓをほぼ正確に把握し、制御できる場合には、シミュレ
ーションの代わりに、実験的方法を用いて、プロセス制
御パラメータＯＰｓと第２のフラクタル次元ＤF との間
の第３の関係を求めることもできる。
【００４７】ＳＴＥＰ８において、プロセス内部パラメ
ータＩＰｓとプロセス制御パラメータＯＰｓとの間の第
４の関係を、測定実験、測定シミュレーション又は解析
的評価方法等を用いて求める。
ータＩＰｓとプロセス制御パラメータＯＰｓとの間の第
４の関係を、測定実験、測定シミュレーション又は解析
的評価方法等を用いて求める。
【００４８】ＳＴＥＰ９において、ＳＴＥＰ８で求めた
第４の関係に基づき、ＳＴＥＰ４で求めたプロセス制御
パラメータＯＰｓと第１のフラクタル次元Ｄf との間の
第１の関係を補正して、補正された第１の関係を求め
る。この補正された第１の関係は、前記の第４の関係を
参照しながら、プロセス制御パラメータＯＰｓからプロ
セス内部パラメータＩＰｓを解釈する作業及びプロセス
内部パラメータＩＰｓからプロセス制御パラメータＯＰ
ｓを解釈する作業を行なうことによって求める。すなわ
ち、試料の表面モホロジー又は断面モホロジーに直接的
に影響を与えるプロセス内部パラメータＩＰｓと第２の
フラクタル次元ＤF との関係、及び実際にプロセスに適
用される、プロセス制御パラメータＯＰｓと第１のフラ
クタル次元Ｄf との関係を理解した後、プロセス内部パ
ラメータＩＰｓを実現するプロセス制御パラメータＯＰ
ｓを求め、このプロセス制御パラメータＯＰｓによって
もたらされる第１のフラクタル次元Ｄf を補正すること
により、第１の関係を補正するのである。
第４の関係に基づき、ＳＴＥＰ４で求めたプロセス制御
パラメータＯＰｓと第１のフラクタル次元Ｄf との間の
第１の関係を補正して、補正された第１の関係を求め
る。この補正された第１の関係は、前記の第４の関係を
参照しながら、プロセス制御パラメータＯＰｓからプロ
セス内部パラメータＩＰｓを解釈する作業及びプロセス
内部パラメータＩＰｓからプロセス制御パラメータＯＰ
ｓを解釈する作業を行なうことによって求める。すなわ
ち、試料の表面モホロジー又は断面モホロジーに直接的
に影響を与えるプロセス内部パラメータＩＰｓと第２の
フラクタル次元ＤF との関係、及び実際にプロセスに適
用される、プロセス制御パラメータＯＰｓと第１のフラ
クタル次元Ｄf との関係を理解した後、プロセス内部パ
ラメータＩＰｓを実現するプロセス制御パラメータＯＰ
ｓを求め、このプロセス制御パラメータＯＰｓによって
もたらされる第１のフラクタル次元Ｄf を補正すること
により、第１の関係を補正するのである。
【００４９】尚、プロセス制御パラメータＯＰｓは、プ
ロセス関係者がプロセス装置に直接にアクセスし、プロ
セス装置のダイヤルを回して値を設定するパラメータで
ある。また、実験的方法で求められる第１のフラクタル
次元Ｄf はシミュレーション的方法で求められる第２の
フラクタル次元ＤF とほぼ一致することが期待でき、両
者の一致を確認することにより、プロセス内部パラメー
タＩＰｓとプロセス制御パラメータＯＰｓとの関連性を
も確認できる。
ロセス関係者がプロセス装置に直接にアクセスし、プロ
セス装置のダイヤルを回して値を設定するパラメータで
ある。また、実験的方法で求められる第１のフラクタル
次元Ｄf はシミュレーション的方法で求められる第２の
フラクタル次元ＤF とほぼ一致することが期待でき、両
者の一致を確認することにより、プロセス内部パラメー
タＩＰｓとプロセス制御パラメータＯＰｓとの関連性を
も確認できる。
【００５０】また、ここまでの説明においては、実験的
方法により求められる第１のフラクタル次元Ｄf 及びシ
ミュレーション的方法により求められる第２のフラクタ
ル次元ＤF の両方を用いたが、これに代えて、第１のフ
ラクタル次元Ｄf 及び第２のフラクタル次元ＤF のうち
のいずれか一方のみを用いてもよい。
方法により求められる第１のフラクタル次元Ｄf 及びシ
ミュレーション的方法により求められる第２のフラクタ
ル次元ＤF の両方を用いたが、これに代えて、第１のフ
ラクタル次元Ｄf 及び第２のフラクタル次元ＤF のうち
のいずれか一方のみを用いてもよい。
【００５１】次に、ＳＴＥＰ１０において、試料の表面
モホロジー又は断面モホロジーの第１のフラクタル次元
Ｄf の評価を行なう。すなわち、第２の関係に基づき、
望ましい物理的又は電気的な特性ＰＥＣと対応する第１
のフラクタル次元Ｄf を求める。
モホロジー又は断面モホロジーの第１のフラクタル次元
Ｄf の評価を行なう。すなわち、第２の関係に基づき、
望ましい物理的又は電気的な特性ＰＥＣと対応する第１
のフラクタル次元Ｄf を求める。
【００５２】次に、ＳＴＥＰ１１において、ＳＴＥＰ９
で求めた補正された第１の関係に基づき、ＳＴＥＰ１０
で求めた第１のフラクタル次元Ｄf と対応するプロセス
制御パラメータＯＰｓを求める。
で求めた補正された第１の関係に基づき、ＳＴＥＰ１０
で求めた第１のフラクタル次元Ｄf と対応するプロセス
制御パラメータＯＰｓを求める。
【００５３】前述した一連の工程を行なうことにより、
半導体プロセス最適化のためのプロセス制御パラメータ
の制御方法が求められ、これによって、半導体プロセス
を効率的に行なうことができる。
半導体プロセス最適化のためのプロセス制御パラメータ
の制御方法が求められ、これによって、半導体プロセス
を効率的に行なうことができる。
【００５４】具体的に請求項１の発明が講じた解決手段
は、半導体プロセス方法を、半導体プロセスにおける一
の工程をプロセス制御パラメータを変化させながら実行
して試料を得た後、該試料のモホロジーのフラクタル次
元及び前記試料の物理的又は電気的な特性を求めること
により、前記プロセス制御パラメータと前記フラクタル
次元との間の第１の関係及び前記フラクタル次元と前記
物理的又は電気的な特性との間の第２の関係を求める関
係算出工程と、前記第２の関係に基づいて、望ましい物
理的又は電気的な特性と対応するフラクタル次元を求め
るフラクタル次元算出工程と、前記第１の関係に基づい
て、前記フラクタル次元算出工程で求めたフラクタル次
元と対応するプロセス制御パラメータを求めるパラメー
タ算出工程と、半導体プロセスにおける前記一の工程を
前記パラメータ算出工程で求めたプロセス制御パラメー
タに基づいて実行するプロセス実行工程とを備えている
構成とするものである。
は、半導体プロセス方法を、半導体プロセスにおける一
の工程をプロセス制御パラメータを変化させながら実行
して試料を得た後、該試料のモホロジーのフラクタル次
元及び前記試料の物理的又は電気的な特性を求めること
により、前記プロセス制御パラメータと前記フラクタル
次元との間の第１の関係及び前記フラクタル次元と前記
物理的又は電気的な特性との間の第２の関係を求める関
係算出工程と、前記第２の関係に基づいて、望ましい物
理的又は電気的な特性と対応するフラクタル次元を求め
るフラクタル次元算出工程と、前記第１の関係に基づい
て、前記フラクタル次元算出工程で求めたフラクタル次
元と対応するプロセス制御パラメータを求めるパラメー
タ算出工程と、半導体プロセスにおける前記一の工程を
前記パラメータ算出工程で求めたプロセス制御パラメー
タに基づいて実行するプロセス実行工程とを備えている
構成とするものである。
【００５５】請求項１の構成により、プロセス制御パラ
メータと該プロセス制御パラメータを用いる実験的方法
により得られる試料のモホロジーのフラクタル次元との
間には密接な関係（第１の関係）があると共に、試料の
モホロジーのフラクタル次元と試料の物理的又は電気的
な特性との間にも密接な関係（第２の関係）があるの
で、第２の関係に基づいて試料の望ましい物理的又は電
気的な特性と対応する試料のモホロジーのフラクタル次
元を求めた後、第１の関係に基づいて試料のモホロジー
のフラクタル次元と対応するプロセス制御パラメータを
求めると、試料の望ましい物理的又は電気的な特性と対
応するプロセス制御パラメータが得られる。
メータと該プロセス制御パラメータを用いる実験的方法
により得られる試料のモホロジーのフラクタル次元との
間には密接な関係（第１の関係）があると共に、試料の
モホロジーのフラクタル次元と試料の物理的又は電気的
な特性との間にも密接な関係（第２の関係）があるの
で、第２の関係に基づいて試料の望ましい物理的又は電
気的な特性と対応する試料のモホロジーのフラクタル次
元を求めた後、第１の関係に基づいて試料のモホロジー
のフラクタル次元と対応するプロセス制御パラメータを
求めると、試料の望ましい物理的又は電気的な特性と対
応するプロセス制御パラメータが得られる。
【００５６】請求項２の発明は、請求項１の構成に、前
記関係算出工程は、半導体プロセスの前記一の工程を実
行するためのプロセス制御パラメータと半導体プロセス
の前記一の工程をシミュレーションするためのプロセス
内部パラメータとの関連性を求めた後、前記プロセス内
部パラメータに影響を及ぼす前記プロセス制御パラメー
タを選択し、選択されたプロセス制御パラメータを変化
させながら半導体プロセスにおける前記一の工程を実行
する工程を含む構成を付加するものである。
記関係算出工程は、半導体プロセスの前記一の工程を実
行するためのプロセス制御パラメータと半導体プロセス
の前記一の工程をシミュレーションするためのプロセス
内部パラメータとの関連性を求めた後、前記プロセス内
部パラメータに影響を及ぼす前記プロセス制御パラメー
タを選択し、選択されたプロセス制御パラメータを変化
させながら半導体プロセスにおける前記一の工程を実行
する工程を含む構成を付加するものである。
【００５７】請求項３の発明は、請求項１の構成に、前
記関係算出工程は、半導体プロセスの前記一の工程を実
行するためのプロセス制御パラメータと半導体プロセス
の前記一の工程をシミュレーションするためのプロセス
内部パラメータとの関連性を求めた後、該関連性に基づ
き前記第１の関係を補正することにより、補正された第
１の関係を求める工程を含み、前記パラメータ算出工程
は、前記第１の関係に代えて、前記関係算出工程で求め
た補正された第１の関係に基づいて、前記フラクタル次
元算出工程で求めたフラクタル次元と対応するプロセス
制御パラメータを求める工程を含む構成を付加するもの
である。
記関係算出工程は、半導体プロセスの前記一の工程を実
行するためのプロセス制御パラメータと半導体プロセス
の前記一の工程をシミュレーションするためのプロセス
内部パラメータとの関連性を求めた後、該関連性に基づ
き前記第１の関係を補正することにより、補正された第
１の関係を求める工程を含み、前記パラメータ算出工程
は、前記第１の関係に代えて、前記関係算出工程で求め
た補正された第１の関係に基づいて、前記フラクタル次
元算出工程で求めたフラクタル次元と対応するプロセス
制御パラメータを求める工程を含む構成を付加するもの
である。
【００５８】請求項４の発明は、請求項１の構成に、前
記関係算出工程は、前記試料のモホロジーを原子間力顕
微鏡や透過型電子顕微鏡等の走査型プローブ顕微鏡を用
いて求める工程を含む構成を付加するものである。
記関係算出工程は、前記試料のモホロジーを原子間力顕
微鏡や透過型電子顕微鏡等の走査型プローブ顕微鏡を用
いて求める工程を含む構成を付加するものである。
【００５９】請求項５の発明は、請求項１の構成に、前
記関係算出工程は、前記試料のモホロジーのフラクタル
次元を、ボックスカウンティング法、パワースペクトラ
ム法、スリットアイランド法又はバリエーション法を用
いて求める工程を含む構成を付加するものである。
記関係算出工程は、前記試料のモホロジーのフラクタル
次元を、ボックスカウンティング法、パワースペクトラ
ム法、スリットアイランド法又はバリエーション法を用
いて求める工程を含む構成を付加するものである。
【００６０】請求項６の発明は、請求項１の構成に、前
記関係算出工程は、プロセス制御パラメータを変化させ
ながら前記試料としての酸化膜を形成した後、該酸化膜
の表面モホロジー又は断面モホロジーのフラクタル次元
を求める工程と、前記試料の物理的又は電気的な特性と
しての前記酸化膜の電気的信頼性を、前記酸化膜の上に
形成された電極にランプ電圧を印加して行なうＦＤＤＢ
測定法又は前記酸化膜の経時劣化を評価するＴＤＤＢ測
定法により求める工程とを含む構成を付加するものであ
る。
記関係算出工程は、プロセス制御パラメータを変化させ
ながら前記試料としての酸化膜を形成した後、該酸化膜
の表面モホロジー又は断面モホロジーのフラクタル次元
を求める工程と、前記試料の物理的又は電気的な特性と
しての前記酸化膜の電気的信頼性を、前記酸化膜の上に
形成された電極にランプ電圧を印加して行なうＦＤＤＢ
測定法又は前記酸化膜の経時劣化を評価するＴＤＤＢ測
定法により求める工程とを含む構成を付加するものであ
る。
【００６１】請求項７の発明は、請求項６の構成に、前
記関係算出工程は、プロセス制御パラメータとしての、
前記酸化膜を形成する際の酸化膜形成温度を変化させな
がら前記酸化膜を形成する工程を含む構成を付加するも
のである。
記関係算出工程は、プロセス制御パラメータとしての、
前記酸化膜を形成する際の酸化膜形成温度を変化させな
がら前記酸化膜を形成する工程を含む構成を付加するも
のである。
【００６２】請求項８の発明は、請求項６の構成に、前
記フラクタル次元算出工程における前記物理的又は電気
的な特性と対応する前記試料の表面モホロジーのフラク
タル次元は、２．０以上で且つ２．３以下である構成を
付加するものである。
記フラクタル次元算出工程における前記物理的又は電気
的な特性と対応する前記試料の表面モホロジーのフラク
タル次元は、２．０以上で且つ２．３以下である構成を
付加するものである。
【００６３】請求項９の発明は、請求項１の構成に、前
記関係算出工程は、プロセス制御パラメータを変化させ
ながらレジスト膜に対して電子ビームによる露光及び現
像液による現像を行なってレジストパターンを形成した
後、該レジストパターンの断面表面モホロジー又は線幅
ゆらぎモホロジーのフラクタル次元を求める工程を含む
構成を付加するものである。
記関係算出工程は、プロセス制御パラメータを変化させ
ながらレジスト膜に対して電子ビームによる露光及び現
像液による現像を行なってレジストパターンを形成した
後、該レジストパターンの断面表面モホロジー又は線幅
ゆらぎモホロジーのフラクタル次元を求める工程を含む
構成を付加するものである。
【００６４】請求項１０の発明は、請求項９の構成に、
前記関係算出工程は、プロセス制御パラメータとして
の、電子ビームのビーム径、レジスト膜を構成する樹脂
の構造又はＰＥＢ温度を変化させながら前記レジストパ
ターンを形成する工程を含む構成を付加するものであ
る。
前記関係算出工程は、プロセス制御パラメータとして
の、電子ビームのビーム径、レジスト膜を構成する樹脂
の構造又はＰＥＢ温度を変化させながら前記レジストパ
ターンを形成する工程を含む構成を付加するものであ
る。
【００６５】請求項１１の発明は、請求項９の構成に、
前記フラクタル次元算出工程における前記物理的又は電
気的な特性と対応する前記レジストパターンの断面表面
モホロジー又は線幅ゆらぎモホロジーのフラクタル次元
は、それぞれ２．０以上で且つ２．３以下、又は１．０
以上で且つ１．３以下である構成を付加するものであ
る。
前記フラクタル次元算出工程における前記物理的又は電
気的な特性と対応する前記レジストパターンの断面表面
モホロジー又は線幅ゆらぎモホロジーのフラクタル次元
は、それぞれ２．０以上で且つ２．３以下、又は１．０
以上で且つ１．３以下である構成を付加するものであ
る。
【００６６】請求項１２の発明は、請求項１の構成に、
前記関係算出工程は、プロセス制御パラメータを変化さ
せながらシリコン基板上の絶縁膜に対してエッチングを
行なってコンタクトホールを形成した後、該コンタクト
ホールに露出したシリコン基板の表面モホロジー又は断
面モホロジーのフラクタル次元を求める工程を含む構成
を付加するものである。
前記関係算出工程は、プロセス制御パラメータを変化さ
せながらシリコン基板上の絶縁膜に対してエッチングを
行なってコンタクトホールを形成した後、該コンタクト
ホールに露出したシリコン基板の表面モホロジー又は断
面モホロジーのフラクタル次元を求める工程を含む構成
を付加するものである。
【００６７】請求項１３の発明は、請求項１２の構成
に、前記関係算出工程は、プロセス制御パラメータとし
ての、プラズマ発生用高周波電力のパワー、シリコン基
板に印加されるバイアス電圧のパワー又はエッチング用
ガスの圧力、流量若しくは種類を変化させながら前記レ
ジストパターンを形成する工程を含む構成を付加するも
のである。
に、前記関係算出工程は、プロセス制御パラメータとし
ての、プラズマ発生用高周波電力のパワー、シリコン基
板に印加されるバイアス電圧のパワー又はエッチング用
ガスの圧力、流量若しくは種類を変化させながら前記レ
ジストパターンを形成する工程を含む構成を付加するも
のである。
【００６８】請求項１４の発明は、請求項１２の構成
に、前記フラクタル次元算出工程における前記物理的又
は電気的な特性と対応する前記コンタクトホールに露出
したシリコン基板の表面モホロジー又は断面モホロジー
のフラクタル次元は、それぞれ２．０以上で且つ２．２
以下、又は１．０以上で且つ１．３以下である構成を付
加するものである。
に、前記フラクタル次元算出工程における前記物理的又
は電気的な特性と対応する前記コンタクトホールに露出
したシリコン基板の表面モホロジー又は断面モホロジー
のフラクタル次元は、それぞれ２．０以上で且つ２．２
以下、又は１．０以上で且つ１．３以下である構成を付
加するものである。
【００６９】請求項１５の発明は、請求項１の構成に、
前記関係算出工程は、プロセス制御パラメータを変化さ
せながらＣＶＤ法を行なって基板上に堆積膜を形成した
後、該堆積膜の表面モホロジー又は断面モホロジーのフ
ラクタル次元を求める工程を含む構成を付加するもので
ある。
前記関係算出工程は、プロセス制御パラメータを変化さ
せながらＣＶＤ法を行なって基板上に堆積膜を形成した
後、該堆積膜の表面モホロジー又は断面モホロジーのフ
ラクタル次元を求める工程を含む構成を付加するもので
ある。
【００７０】請求項１６の発明は、請求項１５の構成
に、前記関係算出工程は、プロセス制御パラメータとし
ての、基板上に輸送される吸着性中性粒子の吸着率又は
表面拡散率を変化させながら前記堆積膜を形成する工程
を含む構成を付加するものである。
に、前記関係算出工程は、プロセス制御パラメータとし
ての、基板上に輸送される吸着性中性粒子の吸着率又は
表面拡散率を変化させながら前記堆積膜を形成する工程
を含む構成を付加するものである。
【００７１】請求項１７の発明は、請求項１５の構成
に、前記関係算出工程は、プロセス制御パラメータとし
ての、基板温度、プラズマ発生用高周波電力のパワー又
はエッチング用ガスの種類を変化させながら前記堆積膜
を形成する工程を含む構成を付加するものである。
に、前記関係算出工程は、プロセス制御パラメータとし
ての、基板温度、プラズマ発生用高周波電力のパワー又
はエッチング用ガスの種類を変化させながら前記堆積膜
を形成する工程を含む構成を付加するものである。
【００７２】請求項１８の発明は、請求項１５の構成
に、前記フラクタル次元算出工程における前記物理的又
は電気的な特性と対応する前記堆積膜の表面モホロジー
又は断面モホロジーのフラクタル次元は、それぞれ２．
０以上で且つ２．２以下、又は１．０以上で且つ１．３
以下である構成を付加するものである。
に、前記フラクタル次元算出工程における前記物理的又
は電気的な特性と対応する前記堆積膜の表面モホロジー
又は断面モホロジーのフラクタル次元は、それぞれ２．
０以上で且つ２．２以下、又は１．０以上で且つ１．３
以下である構成を付加するものである。
【００７３】請求項１９の発明が講じた解決手段は、半
導体プロセス方法を、半導体プロセスにおける一の工程
をプロセス内部パラメータを変化させながらシミュレー
ションを行なって試料を得た後、該試料のモホロジーの
フラクタル次元及び前記試料の物理的又は電気的な特性
を求めることにより、前記プロセス内部パラメータと前
記フラクタル次元との間の第１の関係及び前記フラクタ
ル次元と前記物理的又は電気的な特性との間の第２の関
係を求める関係算出工程と、前記第２の関係に基づき、
望ましい物理的又は電気的な特性と対応するフラクタル
次元を求めるフラクタル次元算出工程と、前記第１の関
係に基づき、前記フラクタル次元算出工程で求めたフラ
クタル次元と対応する内部制御パラメータを求めるパラ
メータ算出工程とを備えている構成とするものである。
導体プロセス方法を、半導体プロセスにおける一の工程
をプロセス内部パラメータを変化させながらシミュレー
ションを行なって試料を得た後、該試料のモホロジーの
フラクタル次元及び前記試料の物理的又は電気的な特性
を求めることにより、前記プロセス内部パラメータと前
記フラクタル次元との間の第１の関係及び前記フラクタ
ル次元と前記物理的又は電気的な特性との間の第２の関
係を求める関係算出工程と、前記第２の関係に基づき、
望ましい物理的又は電気的な特性と対応するフラクタル
次元を求めるフラクタル次元算出工程と、前記第１の関
係に基づき、前記フラクタル次元算出工程で求めたフラ
クタル次元と対応する内部制御パラメータを求めるパラ
メータ算出工程とを備えている構成とするものである。
【００７４】請求項１９の構成により、プロセス内部パ
ラメータと該プロセス内部パラメータを用いてシミュレ
ーションすることにより得られる試料のモホロジーのフ
ラクタル次元との間には密接な関係（第１の関係）があ
ると共に、試料のモホロジーのフラクタル次元と試料の
物理的又は電気的な特性との間にも密接な関係（第２の
関係）があるので、第２の関係に基づき試料の望ましい
物理的又は電気的な特性と対応する試料のモホロジーの
フラクタル次元を求めた後、第１の関係に基づき試料の
モホロジーのフラクタル次元と対応するプロセス内部パ
ラメータを求めると、試料の望ましい物理的又は電気的
な特性と対応するプロセス内部パラメータが得られる。
ラメータと該プロセス内部パラメータを用いてシミュレ
ーションすることにより得られる試料のモホロジーのフ
ラクタル次元との間には密接な関係（第１の関係）があ
ると共に、試料のモホロジーのフラクタル次元と試料の
物理的又は電気的な特性との間にも密接な関係（第２の
関係）があるので、第２の関係に基づき試料の望ましい
物理的又は電気的な特性と対応する試料のモホロジーの
フラクタル次元を求めた後、第１の関係に基づき試料の
モホロジーのフラクタル次元と対応するプロセス内部パ
ラメータを求めると、試料の望ましい物理的又は電気的
な特性と対応するプロセス内部パラメータが得られる。
【００７５】請求項２０の発明は、請求項１９の構成
に、前記関係算出工程は、半導体プロセスの前記一の工
程を実行するためのプロセス制御パラメータと半導体プ
ロセスをシミュレーションするためのプロセス内部パラ
メータとの関連性を求めた後、前記プロセス制御パラメ
ータに影響を及ぼす前記プロセス内部パラメータを選択
し、選択されたプロセス内部パラメータを変化させなが
ら、半導体プロセスにおける前記一の工程をシミュレー
ションする工程を含む構成を付加するものである。
に、前記関係算出工程は、半導体プロセスの前記一の工
程を実行するためのプロセス制御パラメータと半導体プ
ロセスをシミュレーションするためのプロセス内部パラ
メータとの関連性を求めた後、前記プロセス制御パラメ
ータに影響を及ぼす前記プロセス内部パラメータを選択
し、選択されたプロセス内部パラメータを変化させなが
ら、半導体プロセスにおける前記一の工程をシミュレー
ションする工程を含む構成を付加するものである。
【００７６】請求項２１の発明は、請求項１９の構成
に、前記関係算出工程は、半導体プロセスの前記一の工
程におけるプロセス制御パラメータと半導体プロセスの
前記一の工程をシミュレーションするためのプロセス内
部パラメータとの関連性を求めた後、該関連性に基づき
前記第１の関係を補正することにより、補正された第１
の関係を求める工程を含み、前記パラメータ算出工程
は、前記第１の関係に代えて、前記関係算出工程で求め
た補正された第１の関係に基づいて、前記フラクタル次
元算出工程で求めたフラクタル次元と対応するプロセス
内部パラメータを求める工程を含む構成を付加するもの
である。
に、前記関係算出工程は、半導体プロセスの前記一の工
程におけるプロセス制御パラメータと半導体プロセスの
前記一の工程をシミュレーションするためのプロセス内
部パラメータとの関連性を求めた後、該関連性に基づき
前記第１の関係を補正することにより、補正された第１
の関係を求める工程を含み、前記パラメータ算出工程
は、前記第１の関係に代えて、前記関係算出工程で求め
た補正された第１の関係に基づいて、前記フラクタル次
元算出工程で求めたフラクタル次元と対応するプロセス
内部パラメータを求める工程を含む構成を付加するもの
である。
【００７７】請求項２２の発明は、請求項１９の構成
に、前記関係算出工程は、前記試料のモホロジーのフラ
クタル次元を、ボックスカウンティング法、パワースペ
クトラム法、スリットアイランド法又はバリエーション
法を用いて求める工程を含む構成を付加するものであ
る。
に、前記関係算出工程は、前記試料のモホロジーのフラ
クタル次元を、ボックスカウンティング法、パワースペ
クトラム法、スリットアイランド法又はバリエーション
法を用いて求める工程を含む構成を付加するものであ
る。
【００７８】請求項２３の発明は、請求項１９の構成
に、前記関係算出工程は、プロセス内部パラメータを変
化させながらレジスト膜に対して電子ビームを用いる露
光及び現像処理のシミュレーションを行なってレジスト
パターンを得た後、該レジストパターンの断面表面モホ
ロジー又は線幅ゆらぎモホロジーのフラクタル次元を求
める工程を含む構成を付加するものである。
に、前記関係算出工程は、プロセス内部パラメータを変
化させながらレジスト膜に対して電子ビームを用いる露
光及び現像処理のシミュレーションを行なってレジスト
パターンを得た後、該レジストパターンの断面表面モホ
ロジー又は線幅ゆらぎモホロジーのフラクタル次元を求
める工程を含む構成を付加するものである。
【００７９】請求項２４の発明は、請求項２３の構成
に、前記関係算出工程は、プロセス内部パラメータとし
て電子ビームの強度分布又は酸拡散モデルを取り込んだ
モンテカルロ法を用いるシミュレーションを行なう工程
を含む構成を付加するものである。
に、前記関係算出工程は、プロセス内部パラメータとし
て電子ビームの強度分布又は酸拡散モデルを取り込んだ
モンテカルロ法を用いるシミュレーションを行なう工程
を含む構成を付加するものである。
【００８０】請求項２５の発明は、請求項１９の構成
に、前記関係算出工程は、プロセス内部パラメータを変
化させながらシリコン基板上の絶縁膜に対してエッチン
グのシミュレーションを行なってコンタクトホールを得
た後、該コンタクトホールに露出したシリコン基板の表
面モホロジー又は断面モホロジーのフラクタル次元を求
める工程を含む構成を付加するものである。
に、前記関係算出工程は、プロセス内部パラメータを変
化させながらシリコン基板上の絶縁膜に対してエッチン
グのシミュレーションを行なってコンタクトホールを得
た後、該コンタクトホールに露出したシリコン基板の表
面モホロジー又は断面モホロジーのフラクタル次元を求
める工程を含む構成を付加するものである。
【００８１】請求項２６の発明は、請求項２５の構成
に、前記関係算出工程は、モンテカルロ法と分子動力学
法とを組み合わせたエッチング粒子シミュレーション法
を用いるシミュレーションを行なう工程を含む構成を付
加するものである。
に、前記関係算出工程は、モンテカルロ法と分子動力学
法とを組み合わせたエッチング粒子シミュレーション法
を用いるシミュレーションを行なう工程を含む構成を付
加するものである。
【００８２】請求項２７の発明は、請求項１９の構成
に、前記関係算出工程は、プロセス内部パラメータを変
化させながらＣＶＤ法のシミュレーションを行なって基
板上に堆積膜を得た後、該堆積膜の表面モホロジー又は
断面モホロジーのフラクタル次元を求める工程を含む構
成を付加するものである。
に、前記関係算出工程は、プロセス内部パラメータを変
化させながらＣＶＤ法のシミュレーションを行なって基
板上に堆積膜を得た後、該堆積膜の表面モホロジー又は
断面モホロジーのフラクタル次元を求める工程を含む構
成を付加するものである。
【００８３】請求項２８の発明は、請求項２７の構成
に、前記関係算出工程は、プロセス内部パラメータとし
ての、基板上に輸送される吸着性中性粒子の吸着率と表
面拡散率とを互いに独立に変化させながらＣＶＤ法のシ
ミュレーションを行なう工程を含む構成を付加するもの
である。
に、前記関係算出工程は、プロセス内部パラメータとし
ての、基板上に輸送される吸着性中性粒子の吸着率と表
面拡散率とを互いに独立に変化させながらＣＶＤ法のシ
ミュレーションを行なう工程を含む構成を付加するもの
である。
【００８４】請求項２９の発明は、請求項２７の構成
に、前記関係算出工程は、モンテカルロ法又は直接シミ
ュレーションモンテカルロ法等の粒子シミュレーション
法を用いるシミュレーションを行なう工程を含む構成を
付加するものである。
に、前記関係算出工程は、モンテカルロ法又は直接シミ
ュレーションモンテカルロ法等の粒子シミュレーション
法を用いるシミュレーションを行なう工程を含む構成を
付加するものである。
【００８５】請求項３０の発明が講じた解決手段は、半
導体プロセス装置を、半導体プロセスにおける一の工程
をプロセス制御パラメータを変化させながら実行するこ
とにより得られた試料のモホロジーを測定するモホロジ
ー測定手段と、前記モホロジー測定手段が測定したモホ
ロジーの測定データをプロセス制御パラメータと関連づ
けて蓄積する測定データ蓄積手段と、前記測定データ蓄
積手段に蓄積された測定データに基づき、前記試料のモ
ホロジーのフラクタル次元を計算するフラクタル次元計
算手段と、前記試料の物理的又は電気的な特性を測定す
る特性測定手段と、前記測定データ蓄積手段に蓄積され
たプロセス制御パラメータと前記フラクタル次元計算手
段が計算したフラクタル次元との間の第１の関係を求め
る第１の関係算出手段と、前記フラクタル次元計算手段
が計算したフラクタル次元と前記特性測定手段が測定し
た物理的又は電気的な特性との間の第２の関係を求める
第２の関係算出手段と、前記第２の関係に基づき、望ま
しい物理的又は電気的な特性と対応するフラクタル次元
を求めるフラクタル次元算出手段と、前記第１の関係に
基づき、前記フラクタル次元算出手段が求めたフラクタ
ル次元と対応するプロセス制御パラメータを求めるパラ
メータ算出手段とを備えている構成とするものである。
導体プロセス装置を、半導体プロセスにおける一の工程
をプロセス制御パラメータを変化させながら実行するこ
とにより得られた試料のモホロジーを測定するモホロジ
ー測定手段と、前記モホロジー測定手段が測定したモホ
ロジーの測定データをプロセス制御パラメータと関連づ
けて蓄積する測定データ蓄積手段と、前記測定データ蓄
積手段に蓄積された測定データに基づき、前記試料のモ
ホロジーのフラクタル次元を計算するフラクタル次元計
算手段と、前記試料の物理的又は電気的な特性を測定す
る特性測定手段と、前記測定データ蓄積手段に蓄積され
たプロセス制御パラメータと前記フラクタル次元計算手
段が計算したフラクタル次元との間の第１の関係を求め
る第１の関係算出手段と、前記フラクタル次元計算手段
が計算したフラクタル次元と前記特性測定手段が測定し
た物理的又は電気的な特性との間の第２の関係を求める
第２の関係算出手段と、前記第２の関係に基づき、望ま
しい物理的又は電気的な特性と対応するフラクタル次元
を求めるフラクタル次元算出手段と、前記第１の関係に
基づき、前記フラクタル次元算出手段が求めたフラクタ
ル次元と対応するプロセス制御パラメータを求めるパラ
メータ算出手段とを備えている構成とするものである。
【００８６】請求項３０の構成により、請求項１の構成
と同様、第２の関係に基づき試料の望ましい物理的又は
電気的な特性と対応する試料のフラクタル次元を求めた
後、第１の関係に基づき試料のフラクタル次元と対応す
るプロセス制御パラメータを求めると、試料の望ましい
物理的又は電気的な特性と対応するプロセス制御パラメ
ータが得られる。
と同様、第２の関係に基づき試料の望ましい物理的又は
電気的な特性と対応する試料のフラクタル次元を求めた
後、第１の関係に基づき試料のフラクタル次元と対応す
るプロセス制御パラメータを求めると、試料の望ましい
物理的又は電気的な特性と対応するプロセス制御パラメ
ータが得られる。
【００８７】請求項３１の発明は、請求項３０の構成
に、前記モホロジー測定手段は、前記試料のモホロジー
を測定するための、原子間力顕微鏡や走査型トンネル顕
微鏡等の走査型プローブ顕微鏡又は透過型電子顕微鏡を
有している構成を付加するものである。
に、前記モホロジー測定手段は、前記試料のモホロジー
を測定するための、原子間力顕微鏡や走査型トンネル顕
微鏡等の走査型プローブ顕微鏡又は透過型電子顕微鏡を
有している構成を付加するものである。
【００８８】請求項３２の発明が講じた解決手段は、半
導体プロセス装置を、半導体プロセスにおける一の工程
をプロセス内部パラメータを変化させながらシミュレー
ションして試料を得るプロセスシュミレターと、前記試
料のモホロジーをシミュレーションして該試料のモホロ
ジーをプロセス内部パラメータと関連づけて蓄積するモ
ホロジーシュミレターと、前記試料のモホロジーから該
モホロジーのフラクタル次元を計算するフラクタル次元
計算手段と、前記試料の物理的又は電気的な特性をシミ
ュレーションする特性シュミレターと、前記モホロジー
シュミレターに蓄積されたプロセス内部パラメータと前
記フラクタル次元計算手段が計算したフラクタル次元と
の間の第１の関係を求める第１の関係算出手段と、前記
フラクタル次元計算手段が計算したフラクタル次元と前
記試料の物理的又は電気的な特性との間の第２の関係を
求める第２の関係算出手段と、前記第２の関係に基づ
き、望ましい物理的又は電気的な特性と対応するフラク
タル次元を求めるフラクタル次元算出手段と、前記第１
の関係に基づき、前記フラクタル次元算出手段が求めた
フラクタル次元と対応するプロセス内部パラメータを求
めるパラメータ算出手段とを備えている構成とするもの
である。
導体プロセス装置を、半導体プロセスにおける一の工程
をプロセス内部パラメータを変化させながらシミュレー
ションして試料を得るプロセスシュミレターと、前記試
料のモホロジーをシミュレーションして該試料のモホロ
ジーをプロセス内部パラメータと関連づけて蓄積するモ
ホロジーシュミレターと、前記試料のモホロジーから該
モホロジーのフラクタル次元を計算するフラクタル次元
計算手段と、前記試料の物理的又は電気的な特性をシミ
ュレーションする特性シュミレターと、前記モホロジー
シュミレターに蓄積されたプロセス内部パラメータと前
記フラクタル次元計算手段が計算したフラクタル次元と
の間の第１の関係を求める第１の関係算出手段と、前記
フラクタル次元計算手段が計算したフラクタル次元と前
記試料の物理的又は電気的な特性との間の第２の関係を
求める第２の関係算出手段と、前記第２の関係に基づ
き、望ましい物理的又は電気的な特性と対応するフラク
タル次元を求めるフラクタル次元算出手段と、前記第１
の関係に基づき、前記フラクタル次元算出手段が求めた
フラクタル次元と対応するプロセス内部パラメータを求
めるパラメータ算出手段とを備えている構成とするもの
である。
【００８９】請求項３２の構成により、請求項１９の構
成と同様、第２の関係に基づき試料の望ましい物理的又
は電気的な特性と対応する試料のフラクタル次元を求め
た後、第１の関係に基づき試料のフラクタル次元と対応
するプロセス内部パラメータを求めると、試料の望まし
い物理的又は電気的な特性と対応するプロセス内部パラ
メータが得られる。
成と同様、第２の関係に基づき試料の望ましい物理的又
は電気的な特性と対応する試料のフラクタル次元を求め
た後、第１の関係に基づき試料のフラクタル次元と対応
するプロセス内部パラメータを求めると、試料の望まし
い物理的又は電気的な特性と対応するプロセス内部パラ
メータが得られる。
【００９０】
（第１の実施形態）以下、本発明の第１の実施形態とし
て、半導体プロセスの一工程である酸化膜形成工程にお
ける、プロセス制御パラメータである酸化温度を求める
方法について図２のフローチャートを参照しながら説明
する。
て、半導体プロセスの一工程である酸化膜形成工程にお
ける、プロセス制御パラメータである酸化温度を求める
方法について図２のフローチャートを参照しながら説明
する。
【００９１】まず、酸化膜を形成した後、ＳＴＥＰ１に
おいて、酸化膜の表面モホロジーｆ(i,j) 又は断面モホ
ロジーｇ(i) を、原子間力顕微鏡又は透過型電子顕微鏡
等の走査型プローブ顕微鏡を用いて求める。
おいて、酸化膜の表面モホロジーｆ(i,j) 又は断面モホ
ロジーｇ(i) を、原子間力顕微鏡又は透過型電子顕微鏡
等の走査型プローブ顕微鏡を用いて求める。
【００９２】ＳＴＥＰ２において、ＳＴＥＰ１で得られ
た酸化膜の表面モホロジーｆ(i,j)又は断面モホロジー
ｇ(i) の第１のフラクタル次元Ｄf を求める。
た酸化膜の表面モホロジーｆ(i,j)又は断面モホロジー
ｇ(i) の第１のフラクタル次元Ｄf を求める。
【００９３】ＳＴＥＰ３において、酸化膜の上にゲート
電極を形成した後、該ゲート電極に一定電圧を印加し
て、ＴＤＤＢ（Time Dependent Dielectric Breakdown
）測定を行なう。
電極を形成した後、該ゲート電極に一定電圧を印加し
て、ＴＤＤＢ（Time Dependent Dielectric Breakdown
）測定を行なう。
【００９４】ＳＴＥＰ４において、プロセス制御パラメ
ータとしての、電気炉内の酸化温度Ｔ0 を変化させなが
ら、ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ３までの工程を繰り返し行
なって、酸化温度Ｔ0 と酸化膜の表面モホロジー又は断
面モホロジーの第１のフラクタル次元Ｄf と間の第１の
関係、及び第１のフラクタル次元Ｄf とＴＤＤＢ測定に
よる電気的特性との間の第２の関係を求める。
ータとしての、電気炉内の酸化温度Ｔ0 を変化させなが
ら、ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ３までの工程を繰り返し行
なって、酸化温度Ｔ0 と酸化膜の表面モホロジー又は断
面モホロジーの第１のフラクタル次元Ｄf と間の第１の
関係、及び第１のフラクタル次元Ｄf とＴＤＤＢ測定に
よる電気的特性との間の第２の関係を求める。
【００９５】ＳＴＥＰ５において、酸化膜の表面モホロ
ジーｆ(i,j) 又は断面モホロジーｇ(i) の第１のフラク
タル次元Ｄf の評価を行なう。すなわち、ＳＴＥＰ４で
求めた第２の関係に基づき、望ましい電気的特性（ＴＤ
ＤＢ測定値）と対応する第１のフラクタル次元Ｄf を求
める。
ジーｆ(i,j) 又は断面モホロジーｇ(i) の第１のフラク
タル次元Ｄf の評価を行なう。すなわち、ＳＴＥＰ４で
求めた第２の関係に基づき、望ましい電気的特性（ＴＤ
ＤＢ測定値）と対応する第１のフラクタル次元Ｄf を求
める。
【００９６】ＳＴＥＰ６において、ＳＴＥＰ４で求めた
第１の関係に基づき、ＳＴＥＰ５で求めた第１のフラク
タル次元Ｄf と対応する酸化温度Ｔ0 を求める。
第１の関係に基づき、ＳＴＥＰ５で求めた第１のフラク
タル次元Ｄf と対応する酸化温度Ｔ0 を求める。
【００９７】その後、ＳＴＥＰ６で求めた酸化温度Ｔ0
によって酸化膜を形成する。
によって酸化膜を形成する。
【００９８】第１の実施形態は、プロセス制御パラメー
タである酸化温度Ｔ0 を変化させながら、酸化温度Ｔ0
と酸化膜の表面モホロジー又は断面モホロジーの第１の
フラクタル次元Ｄf との間の第１の関係、及び第１のフ
ラクタル次元Ｄf と酸化膜の電気的特性との間の第２の
関係を求めておいた後、酸化膜の最適な電気的特性と対
応する第１のフラクタル次元Ｄf を求め、該第１のフラ
クタル次元Ｄf と対応する酸化温度Ｔ0 によって半導体
プロセスを実行するので、第１の従来例の方法、すなわ
ち、酸化膜の電気的特性と酸化温度との関係に基づき、
酸化膜の最適な電気的特性と対応する酸化温度により酸
化膜を形成する方法に比べて、効率良く（精度良く）酸
化温度を決定することができる。
タである酸化温度Ｔ0 を変化させながら、酸化温度Ｔ0
と酸化膜の表面モホロジー又は断面モホロジーの第１の
フラクタル次元Ｄf との間の第１の関係、及び第１のフ
ラクタル次元Ｄf と酸化膜の電気的特性との間の第２の
関係を求めておいた後、酸化膜の最適な電気的特性と対
応する第１のフラクタル次元Ｄf を求め、該第１のフラ
クタル次元Ｄf と対応する酸化温度Ｔ0 によって半導体
プロセスを実行するので、第１の従来例の方法、すなわ
ち、酸化膜の電気的特性と酸化温度との関係に基づき、
酸化膜の最適な電気的特性と対応する酸化温度により酸
化膜を形成する方法に比べて、効率良く（精度良く）酸
化温度を決定することができる。
【００９９】以下、第１の実施形態における、酸化膜の
表面モホロジーの第１のフラクタル次元Ｄf の評価方法
について図３（ａ）を参照しながら説明する。
表面モホロジーの第１のフラクタル次元Ｄf の評価方法
について図３（ａ）を参照しながら説明する。
【０１００】まず、図３（ａ）に示すように、シリコン
基板１を酸素雰囲気中の電気炉内において８５０℃の温
度下で２０分間保持して、シリコン基板１の上に酸化膜
２を形成した後、探針３及びカンチレバー４を有する原
子間力顕微鏡５を用いて酸化膜２の表面モホロジーを測
定する。測定された表面モホロジーにおける４０９６×
４０９６点の凹凸のデータをデータ蓄積装置６に蓄え、
該データ蓄積装置６に蓄えられたデータに基づいて、酸
化膜２の表面モホロジーの第１のフラクタル次元Ｄf を
計算機７を用いてバリエーション法（Variation Metho
d）により求める。
基板１を酸素雰囲気中の電気炉内において８５０℃の温
度下で２０分間保持して、シリコン基板１の上に酸化膜
２を形成した後、探針３及びカンチレバー４を有する原
子間力顕微鏡５を用いて酸化膜２の表面モホロジーを測
定する。測定された表面モホロジーにおける４０９６×
４０９６点の凹凸のデータをデータ蓄積装置６に蓄え、
該データ蓄積装置６に蓄えられたデータに基づいて、酸
化膜２の表面モホロジーの第１のフラクタル次元Ｄf を
計算機７を用いてバリエーション法（Variation Metho
d）により求める。
【０１０１】バリエーション法を用いるフラクタル次元
の評価法については、例えば、B.Dubuc et al.:Proc.
R. Soc. Lond. vol.425 (1989) p.113、又はL.Spanos a
nd E.A.Irene:J.Vac.Sci.Technol. vol.12 (1994) p.26
53に紹介されているので、ここでは、簡単に説明する。
の評価法については、例えば、B.Dubuc et al.:Proc.
R. Soc. Lond. vol.425 (1989) p.113、又はL.Spanos a
nd E.A.Irene:J.Vac.Sci.Technol. vol.12 (1994) p.26
53に紹介されているので、ここでは、簡単に説明する。
【０１０２】まず、測定領域を座標(i,j) で示されるＮ
×Ｎ個の格子点で表わし、各格子点(i,j) における表面
高さをｆ(i,j) と表わす。次に、座標ｐ(i,j) を中心と
し該座標ｐ(i,j) から±ｋi の幅を有する正方形タイル
を考え、該正方形タイルの領域内におけるｆ(i,j) の局
所的な最大値ｕn と局所的な最小値ｂn との差をν
f(ε) と表す。すなわち、 ｕn(i,j)＝max(f(l,m);(l,m)∈[i±kn]×[j±kn]) （１） ｂn(i,j)＝min(f(l,m);(l,m)∈[i±kn]×[j±kn]) （２） νf(ε)＝ｕn(i,j)−ｂn(i,j)と定義する。
×Ｎ個の格子点で表わし、各格子点(i,j) における表面
高さをｆ(i,j) と表わす。次に、座標ｐ(i,j) を中心と
し該座標ｐ(i,j) から±ｋi の幅を有する正方形タイル
を考え、該正方形タイルの領域内におけるｆ(i,j) の局
所的な最大値ｕn と局所的な最小値ｂn との差をν
f(ε) と表す。すなわち、 ｕn(i,j)＝max(f(l,m);(l,m)∈[i±kn]×[j±kn]) （１） ｂn(i,j)＝min(f(l,m);(l,m)∈[i±kn]×[j±kn]) （２） νf(ε)＝ｕn(i,j)−ｂn(i,j)と定義する。
【０１０３】このとき、局所的な最大値ｕn と局所的な
最小値ｂn との差νf(ε)の総和の平均値をｖf(εn)と
定義し、ε−variation と呼ぶことにする。
最小値ｂn との差νf(ε)の総和の平均値をｖf(εn)と
定義し、ε−variation と呼ぶことにする。
【０１０４】 ｖf(εn)＝(1/N2)ΣΣνf(i,j,εn) （３） 但し、右辺における左側の総和記号Σはｉを１からＮま
で総和する操作を表わし、右辺における右側の総和記号
Σはｊを１からＮまで総和する操作を表わす。また、ｖ
f(εn)は、ｋi で定義される観測スケールで近似したと
きの凹凸のある表面が占有する体積を表す。
で総和する操作を表わし、右辺における右側の総和記号
Σはｊを１からＮまで総和する操作を表わす。また、ｖ
f(εn)は、ｋi で定義される観測スケールで近似したと
きの凹凸のある表面が占有する体積を表す。
【０１０５】横軸に観測スケールを表すlog(1/εn)とい
う量をとると共に、縦軸に規格化された体積であるlog
[(1/εn)3・Vf(εn)]という量をとり、両者の関係をプ
ロットすると、第１のフラクタル次元はプロットの直線
部分の傾きから求められる。
う量をとると共に、縦軸に規格化された体積であるlog
[(1/εn)3・Vf(εn)]という量をとり、両者の関係をプ
ロットすると、第１のフラクタル次元はプロットの直線
部分の傾きから求められる。
【０１０６】以下、第１の実施形態におけるＴＤＤＢ測
定法について図３（ｂ）を参照しながら説明する。すな
わち、シリコン基板１上の酸化膜２の上にゲート電極８
を形成した後、シリコン基板１の温度を３００℃に固定
した状態で、定電圧電源９からゲート電極８に−４Ｖ〜
−５Ｖの電圧Ｖi を印加し、電流計３７を用いてＴＤＤ
Ｂ測定を行なった。図３（ｃ）は、ストレス時間つまり
電圧を印加した時間と電流値との関係を示している。
定法について図３（ｂ）を参照しながら説明する。すな
わち、シリコン基板１上の酸化膜２の上にゲート電極８
を形成した後、シリコン基板１の温度を３００℃に固定
した状態で、定電圧電源９からゲート電極８に−４Ｖ〜
−５Ｖの電圧Ｖi を印加し、電流計３７を用いてＴＤＤ
Ｂ測定を行なった。図３（ｃ）は、ストレス時間つまり
電圧を印加した時間と電流値との関係を示している。
【０１０７】図４は、この定電圧ＴＤＤＢ測定におい
て、Ｖi ＝−５Ｖの電圧を印加した場合において、酸化
膜２に破壊が生じるまでの時間及び電気炉における酸化
温度を、酸化膜の表面モホロジーの第１のフラクタル次
元Ｄf の関数としてまとめたものである。３つの酸化温
度（８００℃、９５０℃、１１００℃）について調べた
ところ、酸化膜２においては、酸化温度の上昇に伴っ
て、酸化膜の表面モホロジーの第１のフラクタル次元Ｄ
f が増加すると共に破壊が生じるまでの時間（電気的特
性）は短くなった。すなわち、第１のフラクタル次元Ｄ
f と破壊が生じるまでの時間との間に密接な関係のある
ことが確認された。
て、Ｖi ＝−５Ｖの電圧を印加した場合において、酸化
膜２に破壊が生じるまでの時間及び電気炉における酸化
温度を、酸化膜の表面モホロジーの第１のフラクタル次
元Ｄf の関数としてまとめたものである。３つの酸化温
度（８００℃、９５０℃、１１００℃）について調べた
ところ、酸化膜２においては、酸化温度の上昇に伴っ
て、酸化膜の表面モホロジーの第１のフラクタル次元Ｄ
f が増加すると共に破壊が生じるまでの時間（電気的特
性）は短くなった。すなわち、第１のフラクタル次元Ｄ
f と破壊が生じるまでの時間との間に密接な関係のある
ことが確認された。
【０１０８】酸化膜の電気的信頼性は、ＭＯＳデバイス
の微細化と共に重要な課題となってきているが、第１の
実施形態によると、酸化膜の電気的信頼性と酸化膜の表
面モホロジーの第１のフラクタル次元Ｄf とを関連づけ
ることができるので、望ましい酸化温度を得ることがで
きる。
の微細化と共に重要な課題となってきているが、第１の
実施形態によると、酸化膜の電気的信頼性と酸化膜の表
面モホロジーの第１のフラクタル次元Ｄf とを関連づけ
ることができるので、望ましい酸化温度を得ることがで
きる。
【０１０９】（第２の実施形態）以下、本発明の第２の
実施形態として、レジスト膜に対して露光及び現像を行
なって得たレジストパターンの望ましい線幅ゆらぎを求
める方法について図５のフローチャートを参照しながら
説明する。
実施形態として、レジスト膜に対して露光及び現像を行
なって得たレジストパターンの望ましい線幅ゆらぎを求
める方法について図５のフローチャートを参照しながら
説明する。
【０１１０】まず、レジスト膜に対して電子ビームによ
るフォトリソグラフィプロセス工程すなわちＥＢ露光及
び現像を行なってレジストパターンを得た後、ＳＴＥＰ
１において、レジストパターンの断面表面モホロジーｆ
(i,j) 又は線幅ゆらぎのモホロジーｇ(i) を原子間力顕
微鏡等を用いて測定する。
るフォトリソグラフィプロセス工程すなわちＥＢ露光及
び現像を行なってレジストパターンを得た後、ＳＴＥＰ
１において、レジストパターンの断面表面モホロジーｆ
(i,j) 又は線幅ゆらぎのモホロジーｇ(i) を原子間力顕
微鏡等を用いて測定する。
【０１１１】ＳＴＥＰ２において、ＳＴＥＰ１で得られ
たレジストパターンの断面表面モホロジーｆ(i,j) 又は
線幅ゆらぎモホロジーｇ(i) の第１のフラクタル次元Ｄ
f を求める。
たレジストパターンの断面表面モホロジーｆ(i,j) 又は
線幅ゆらぎモホロジーｇ(i) の第１のフラクタル次元Ｄ
f を求める。
【０１１２】ＳＴＥＰ３において、レジストパターンの
線幅ゆらぎのｒｍｓ又は線幅の標準偏差ＳＤ（Standard
Deviation）等の統計量ＳＱ（Statistical Quantity）
を求める。
線幅ゆらぎのｒｍｓ又は線幅の標準偏差ＳＤ（Standard
Deviation）等の統計量ＳＱ（Statistical Quantity）
を求める。
【０１１３】ＳＴＥＰ４において、プロセス制御パラメ
ータとしての、電子ビーム強度、ビーム加速電圧、レジ
スト材料又はＰＥＢ（Post Exposure Bake）温度等を変
化させながら、ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ３までの工程を
繰り返し行なって、プロセス制御パラメータとレジスト
パターンの断面表面モホロジーｆ(i,j) 又は線幅ゆらぎ
のモホロジーｇ(i) の第１のフラクタル次元Ｄf との間
の第１の関係、及び第１のフラクタル次元Ｄf とレジス
トパターンの線幅ゆらぎのｒｍｓ又は線幅の標準偏差Ｓ
Ｄ等の統計量ＳＱとの間の第２の関係を求める。ＳＴＥ
Ｐ５において、プロセス内部パラメータとしての、電子
のドーズ量、電子の入射エネルギー又は酸発生確率等を
変化させながら、レジストパターンの断面表面モホロジ
ーｆ(i,j) 又は線幅ゆらぎのモホロジーｇ(i) を、モン
テカルロ法等の粒子シミュレーション法を用いて計算す
る。この粒子シミュレーション法としては、例えば、E.
W.Scheckler, T,Ogawa, S.Shukuri and E.Takeda: 1993
VPAD(1993 International Workshop on VLSI Process
and Device Modeling)p.56等で説明されているような、
以下のシミュレーションモデルが考えられる。
ータとしての、電子ビーム強度、ビーム加速電圧、レジ
スト材料又はＰＥＢ（Post Exposure Bake）温度等を変
化させながら、ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ３までの工程を
繰り返し行なって、プロセス制御パラメータとレジスト
パターンの断面表面モホロジーｆ(i,j) 又は線幅ゆらぎ
のモホロジーｇ(i) の第１のフラクタル次元Ｄf との間
の第１の関係、及び第１のフラクタル次元Ｄf とレジス
トパターンの線幅ゆらぎのｒｍｓ又は線幅の標準偏差Ｓ
Ｄ等の統計量ＳＱとの間の第２の関係を求める。ＳＴＥ
Ｐ５において、プロセス内部パラメータとしての、電子
のドーズ量、電子の入射エネルギー又は酸発生確率等を
変化させながら、レジストパターンの断面表面モホロジ
ーｆ(i,j) 又は線幅ゆらぎのモホロジーｇ(i) を、モン
テカルロ法等の粒子シミュレーション法を用いて計算す
る。この粒子シミュレーション法としては、例えば、E.
W.Scheckler, T,Ogawa, S.Shukuri and E.Takeda: 1993
VPAD(1993 International Workshop on VLSI Process
and Device Modeling)p.56等で説明されているような、
以下のシミュレーションモデルが考えられる。
【０１１４】まず、立方体のセルのアレイを考える。レ
ジストパターンを相互にオーバーラップするポリマーチ
ェーンと考え、各ポリマーチェーンはチェーンリンクの
数の平方根に比例する半径を持つ球の中に閉じこめられ
ていると仮定する。この場合、それぞれの球はレジスト
の重量分子量に基づいてランダムに決定される。セルの
大きさを平均分子半径の２〜３程度の大きさとする。リ
ソグラフィープロセスにおいて、レジストパターンは２
つの変化をすると仮定する。１つは、露光やＰＥＢによ
る内部構造の変化であり、他の１つは、現像におけるエ
ッチングによる外部形状の変化である。ポジティブレジ
ストにおいては、内部構造の変化は、ポリマーチェーン
の切断であって、エネルギー吸収現象のモンテカルロ計
算により、大きな球が小さな球に分割されることにモデ
ル化される。ネガティブレジストにおいては、内部構造
の変化は、ポリマーチェーンを結びつけるクロスリンク
が形成されネガティブレジストが不溶性になることであ
って、ＰＥＢにより酸が活性化し、活性化した酸がクロ
スリンクの触媒となることによりモデル化される。具体
的には、モンテカルロ計算における、酸の平均酔歩のス
テップ距離やステップ数を、酸の発生及び消費の運動論
から計算する。ポジティブ及びネガティブの両タイプの
レジストに対する現像モデルは、すべての表面球を配置
し、与えられた時間ステップ、球の大きさ、クロスリン
クの数、現像液の侵入度に従って、乱数と表面球をエッ
チングにより取り除くためのポワッソン確率とを比較す
ることによりアルゴリズムを進めていく。これにより、
レジスト膜中の２０−３０ｎｍの大きさの粒状構造に由
来するゆらぎを表現することができる（例えば、永瀬
他：信学技報 ED96-5,SDM96-5, p.29）。
ジストパターンを相互にオーバーラップするポリマーチ
ェーンと考え、各ポリマーチェーンはチェーンリンクの
数の平方根に比例する半径を持つ球の中に閉じこめられ
ていると仮定する。この場合、それぞれの球はレジスト
の重量分子量に基づいてランダムに決定される。セルの
大きさを平均分子半径の２〜３程度の大きさとする。リ
ソグラフィープロセスにおいて、レジストパターンは２
つの変化をすると仮定する。１つは、露光やＰＥＢによ
る内部構造の変化であり、他の１つは、現像におけるエ
ッチングによる外部形状の変化である。ポジティブレジ
ストにおいては、内部構造の変化は、ポリマーチェーン
の切断であって、エネルギー吸収現象のモンテカルロ計
算により、大きな球が小さな球に分割されることにモデ
ル化される。ネガティブレジストにおいては、内部構造
の変化は、ポリマーチェーンを結びつけるクロスリンク
が形成されネガティブレジストが不溶性になることであ
って、ＰＥＢにより酸が活性化し、活性化した酸がクロ
スリンクの触媒となることによりモデル化される。具体
的には、モンテカルロ計算における、酸の平均酔歩のス
テップ距離やステップ数を、酸の発生及び消費の運動論
から計算する。ポジティブ及びネガティブの両タイプの
レジストに対する現像モデルは、すべての表面球を配置
し、与えられた時間ステップ、球の大きさ、クロスリン
クの数、現像液の侵入度に従って、乱数と表面球をエッ
チングにより取り除くためのポワッソン確率とを比較す
ることによりアルゴリズムを進めていく。これにより、
レジスト膜中の２０−３０ｎｍの大きさの粒状構造に由
来するゆらぎを表現することができる（例えば、永瀬
他：信学技報 ED96-5,SDM96-5, p.29）。
【０１１５】ＳＴＥＰ６において、ＳＴＥＰ５で得られ
たレジストパターンの断面表面モホロジーｆ(i,j) 又は
線幅ゆらぎモホロジーｇ(i) から、断面表面モホロジー
ｆ(i,j) 又は線幅ゆらぎモホロジーｇ(i) の第２のフラ
クタル次元ＤF を求める。
たレジストパターンの断面表面モホロジーｆ(i,j) 又は
線幅ゆらぎモホロジーｇ(i) から、断面表面モホロジー
ｆ(i,j) 又は線幅ゆらぎモホロジーｇ(i) の第２のフラ
クタル次元ＤF を求める。
【０１１６】ＳＴＥＰ７において、シミュレーションの
入力パラメータであるプロセス内部パラメータを変化さ
せながら、ＳＴＥＰ５及びＳＴＥＰ６の工程を繰り返し
行なって、プロセス内部パラメータと断面表面モホロジ
ーｆ(i,j) 又は線幅ゆらぎモホロジーｇ(i) の第２のフ
ラクタル次元ＤF との間の第３の関係を求める。
入力パラメータであるプロセス内部パラメータを変化さ
せながら、ＳＴＥＰ５及びＳＴＥＰ６の工程を繰り返し
行なって、プロセス内部パラメータと断面表面モホロジ
ーｆ(i,j) 又は線幅ゆらぎモホロジーｇ(i) の第２のフ
ラクタル次元ＤF との間の第３の関係を求める。
【０１１７】ＳＴＥＰ８において、プロセス内部パラメ
ータとプロセス制御パラメータとの間の第４の関係を解
析的評価方法等を用いて求める。
ータとプロセス制御パラメータとの間の第４の関係を解
析的評価方法等を用いて求める。
【０１１８】ＳＴＥＰ９において、ＳＴＥＰ８で求めた
第４の関係に基づき、プロセス制御パラメータと第１の
フラクタル次元Ｄf との間の第１の関係を補正すること
により、補正された第１の関係を求める。この補正され
た第１の関係は、第４の関係を参照しながら、プロセス
制御パラメータからプロセス内部パラメータを解釈する
作業及びプロセス内部パラメータからプロセス制御パラ
メータを解釈する作業を行なうことによって求める。
第４の関係に基づき、プロセス制御パラメータと第１の
フラクタル次元Ｄf との間の第１の関係を補正すること
により、補正された第１の関係を求める。この補正され
た第１の関係は、第４の関係を参照しながら、プロセス
制御パラメータからプロセス内部パラメータを解釈する
作業及びプロセス内部パラメータからプロセス制御パラ
メータを解釈する作業を行なうことによって求める。
【０１１９】ＳＴＥＰ１０において、レジストパターン
の断面表面モホロジーｆ(i,j) 又は線幅ゆらぎモホロジ
ーｇ(i) の第１のフラクタル次元Ｄf の評価を行なう。
すなわち、第１のフラクタル次元Ｄf とレジストパター
ンの統計量ＳＱとの間の第２の関係に基づき、レジスト
パターンの望ましい統計量ＳＱと対応する第１のフラク
タル次元Ｄf を求める。
の断面表面モホロジーｆ(i,j) 又は線幅ゆらぎモホロジ
ーｇ(i) の第１のフラクタル次元Ｄf の評価を行なう。
すなわち、第１のフラクタル次元Ｄf とレジストパター
ンの統計量ＳＱとの間の第２の関係に基づき、レジスト
パターンの望ましい統計量ＳＱと対応する第１のフラク
タル次元Ｄf を求める。
【０１２０】ＳＴＥＰ１１において、プロセス制御パラ
メータとレジストパターンの断面表面モホロジーｆ(i,
j) 又は線幅ゆらぎのモホロジーｇ(i) の第１のフラク
タル次元Ｄf との間の補正された第１の関係に基づき、
ＳＴＥＰ１０で求めた第１のフラクタル次元Ｄf と対応
するプロセス制御パラメータを求める。
メータとレジストパターンの断面表面モホロジーｆ(i,
j) 又は線幅ゆらぎのモホロジーｇ(i) の第１のフラク
タル次元Ｄf との間の補正された第１の関係に基づき、
ＳＴＥＰ１０で求めた第１のフラクタル次元Ｄf と対応
するプロセス制御パラメータを求める。
【０１２１】その後、ＳＴＥＰ１１で求めたプロセス制
御パラメータによりレジストパターンを形成する。
御パラメータによりレジストパターンを形成する。
【０１２２】前述した一連の工程を行なうことにより、
電子ビームを用いるフォトリソグラフィプロセスにおけ
る最適なプロセス制御パラメータが求められ、この最適
なプロセス制御パラメータにより電子ビームを用いるフ
ォトリソグラフィプロセスを行なうので、望ましいレジ
ストパターンの断面表面モホロジー又は線幅ゆらぎモホ
ロジーを得ることができる。
電子ビームを用いるフォトリソグラフィプロセスにおけ
る最適なプロセス制御パラメータが求められ、この最適
なプロセス制御パラメータにより電子ビームを用いるフ
ォトリソグラフィプロセスを行なうので、望ましいレジ
ストパターンの断面表面モホロジー又は線幅ゆらぎモホ
ロジーを得ることができる。
【０１２３】以下、第２の実施形態を具体的に説明す
る。
る。
【０１２４】図６は、電子ビームによるフォトリソグラ
フィプロセスにより得られたレジストパターンの断面表
面モホロジーの第１のフラクタル次元Ｄf を、プロセス
制御パラメータとしてのＰＥＢ温度の関数としてまとめ
たものである。レジストパターンの形成方法は次の通り
である。すなわち、シリコン基板上に堆積された膜厚５
００ｎｍのノボラック系ネガテイブのレジスト膜に３０
ｎｍの線幅のパターンが描けるよう、加速電圧７ｋＶ、
露光量３０μＣ／ｃｍ2 の条件で露光した後、９０〜１
２０℃の間で１０℃づつ温度を変えてＰＥＢを行ない、
その後、０．３規定の現像液を用いて８０秒間現像し
た。図６に示すように、ＰＥＢ温度が１１０℃のときに
第１のフラクタル次元Ｄf が極小値を持つことが分か
る。
フィプロセスにより得られたレジストパターンの断面表
面モホロジーの第１のフラクタル次元Ｄf を、プロセス
制御パラメータとしてのＰＥＢ温度の関数としてまとめ
たものである。レジストパターンの形成方法は次の通り
である。すなわち、シリコン基板上に堆積された膜厚５
００ｎｍのノボラック系ネガテイブのレジスト膜に３０
ｎｍの線幅のパターンが描けるよう、加速電圧７ｋＶ、
露光量３０μＣ／ｃｍ2 の条件で露光した後、９０〜１
２０℃の間で１０℃づつ温度を変えてＰＥＢを行ない、
その後、０．３規定の現像液を用いて８０秒間現像し
た。図６に示すように、ＰＥＢ温度が１１０℃のときに
第１のフラクタル次元Ｄf が極小値を持つことが分か
る。
【０１２５】また、その他の実験を行なった結果、電子
ビームのビーム径が細いほど、又はレジスト膜を構成す
る樹脂の構造における活性ＯＨ基の密度が高いほど、レ
ジストパターンの断面表面モホロジー及び線幅ゆらぎモ
ホロジーが小さくなる関係を有していることも分かっ
た。
ビームのビーム径が細いほど、又はレジスト膜を構成す
る樹脂の構造における活性ＯＨ基の密度が高いほど、レ
ジストパターンの断面表面モホロジー及び線幅ゆらぎモ
ホロジーが小さくなる関係を有していることも分かっ
た。
【０１２６】図７は、前記の露光・現像の条件で行なっ
た実験結果に基づき、レジストパターンの線幅ゆらぎの
標準偏差という統計量を第１のフラクタル次元Ｄf の関
数として求めたものである。図７から、第１のフラクタ
ル次元Ｄf の増加に伴って、線幅ゆらぎの標準偏差が大
きくなっていることが分かる。
た実験結果に基づき、レジストパターンの線幅ゆらぎの
標準偏差という統計量を第１のフラクタル次元Ｄf の関
数として求めたものである。図７から、第１のフラクタ
ル次元Ｄf の増加に伴って、線幅ゆらぎの標準偏差が大
きくなっていることが分かる。
【０１２７】この結果、電子ビームによるフォトリソグ
ラフィプロセスにより得られるレジストパターンの線幅
ゆらぎの第１のフラクタル次元Ｄf とＰＥＢ温度との間
の第１の関係、及び、第１のフラクタル次元Ｄf とレジ
ストパターンの線幅ゆらぎの標準偏差との間の第２の関
係から、望ましい線幅ゆらぎの標準偏差が得られるＰＥ
Ｂ温度を把握できることが確認できた。
ラフィプロセスにより得られるレジストパターンの線幅
ゆらぎの第１のフラクタル次元Ｄf とＰＥＢ温度との間
の第１の関係、及び、第１のフラクタル次元Ｄf とレジ
ストパターンの線幅ゆらぎの標準偏差との間の第２の関
係から、望ましい線幅ゆらぎの標準偏差が得られるＰＥ
Ｂ温度を把握できることが確認できた。
【０１２８】尚、第２の実施形態においては、実験的方
法及びシミュレーション的方法の両方を用いる場合につ
いて説明したが、実験的方法又はシミュレーション的方
法のいずれか一方を用いることも可能である。
法及びシミュレーション的方法の両方を用いる場合につ
いて説明したが、実験的方法又はシミュレーション的方
法のいずれか一方を用いることも可能である。
【０１２９】（第３の実施形態）以下、本発明の第３の
実施形態として、コンタクトホール形成工程におけるエ
ッチングプロセスが行なわれた後の下地シリコン基板の
ダメージの評価法について図８のフローチャートを参照
しながら説明する。
実施形態として、コンタクトホール形成工程におけるエ
ッチングプロセスが行なわれた後の下地シリコン基板の
ダメージの評価法について図８のフローチャートを参照
しながら説明する。
【０１３０】まず、エッチングプロセスを実行してコン
タクトホールを形成した後、ＳＴＥＰ１において、コン
タクトホールに露出したシリコン基板の表面モホロジー
又は断面モホロジーを原子間力顕微鏡等を用いて測定す
る。
タクトホールを形成した後、ＳＴＥＰ１において、コン
タクトホールに露出したシリコン基板の表面モホロジー
又は断面モホロジーを原子間力顕微鏡等を用いて測定す
る。
【０１３１】ＳＴＥＰ２において、ＳＴＥＰ１で得られ
たシリコン基板の表面モホロジー又は断面モホロジーの
第１のフラクタル次元Ｄf を求める。
たシリコン基板の表面モホロジー又は断面モホロジーの
第１のフラクタル次元Ｄf を求める。
【０１３２】ＳＴＥＰ３において、シリコン基板のダメ
ージ層が電気的特性（ＥＣ）に与える影響を調べるため
に、コンタクト抵抗を４探針ケルビン法により測定す
る。ｎ型のシリコン基板におけるコンタクト抵抗を測る
場合には、電極としてｎ型ポリシリコンを用いる。ま
た、光励起されたキャリアの減衰をマイクロ波の反射に
より検出する方法を用いてライフタイム測定を行なう。
ージ層が電気的特性（ＥＣ）に与える影響を調べるため
に、コンタクト抵抗を４探針ケルビン法により測定す
る。ｎ型のシリコン基板におけるコンタクト抵抗を測る
場合には、電極としてｎ型ポリシリコンを用いる。ま
た、光励起されたキャリアの減衰をマイクロ波の反射に
より検出する方法を用いてライフタイム測定を行なう。
【０１３３】ＳＴＥＰ４において、イオンの入射エネル
ギー、イオンのドーズ量又はイオンの種類等のプロセス
内部パラメータの尺度となる、ガス圧力やカソード電極
のＤＣバイアス電圧等のプロセス制御パラメータを変化
させながら、ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ３までの工程を繰
り返し行なって、プロセス制御パラメータとシリコン基
板の表面モホロジー又は断面モホロジーの第１のフラク
タル次元Ｄf との間の第１の関係、及び第１のフラクタ
ル次元Ｄf とシリコン基板のコンタクト抵抗やライフタ
イム測定値等の電気的特性（ＥＣ）との間の第２の関係
を求める。
ギー、イオンのドーズ量又はイオンの種類等のプロセス
内部パラメータの尺度となる、ガス圧力やカソード電極
のＤＣバイアス電圧等のプロセス制御パラメータを変化
させながら、ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ３までの工程を繰
り返し行なって、プロセス制御パラメータとシリコン基
板の表面モホロジー又は断面モホロジーの第１のフラク
タル次元Ｄf との間の第１の関係、及び第１のフラクタ
ル次元Ｄf とシリコン基板のコンタクト抵抗やライフタ
イム測定値等の電気的特性（ＥＣ）との間の第２の関係
を求める。
【０１３４】ＳＴＥＰ５において、シリコン基板の表面
モホロジー又は断面モホロジーを、モンテカルロ法と分
子動力学法とを組み合わせたエッチング粒子シミュレー
ション法を用いて求める。
モホロジー又は断面モホロジーを、モンテカルロ法と分
子動力学法とを組み合わせたエッチング粒子シミュレー
ション法を用いて求める。
【０１３５】ＳＴＥＰ６において、ＳＴＥＰ５で得られ
たシリコン基板の表面モホロジー又は断面モホロジーか
ら、表面モホロジー又は断面モホロジーの第２のフラク
タル次元ＤF を求める。
たシリコン基板の表面モホロジー又は断面モホロジーか
ら、表面モホロジー又は断面モホロジーの第２のフラク
タル次元ＤF を求める。
【０１３６】ＳＴＥＰ７において、シミュレーションの
入力パラメータであるプロセス内部パラメータとしてイ
オンの入射エネルギー等を変化させながら、ＳＴＥＰ５
及びＳＴＥＰ６の工程を繰り返し行なって、プロセス内
部パラメータとシリコン基板の表面モホロジー又は断面
モホロジーの第２のフラクタル次元ＤF との間の第３の
関係を求める。
入力パラメータであるプロセス内部パラメータとしてイ
オンの入射エネルギー等を変化させながら、ＳＴＥＰ５
及びＳＴＥＰ６の工程を繰り返し行なって、プロセス内
部パラメータとシリコン基板の表面モホロジー又は断面
モホロジーの第２のフラクタル次元ＤF との間の第３の
関係を求める。
【０１３７】ＳＴＥＰ８において、プロセス内部パラメ
ータとプロセス制御パラメータとの間の第４の関係を求
める。
ータとプロセス制御パラメータとの間の第４の関係を求
める。
【０１３８】ＳＴＥＰ９において、ＳＴＥＰ８で求めた
第４の関係に基づき、プロセス制御パラメータと第１の
フラクタル次元Ｄf との間の第１の関係を補正すること
により、補正された第１の関係を求める。この補正され
た第１の関係は、第４の関係を参照しながら、プロセス
制御パラメータからプロセス内部パラメータを解釈する
作業及びプロセス内部パラメータからプロセス制御パラ
メータを解釈する作業を行なうことによって求める。
第４の関係に基づき、プロセス制御パラメータと第１の
フラクタル次元Ｄf との間の第１の関係を補正すること
により、補正された第１の関係を求める。この補正され
た第１の関係は、第４の関係を参照しながら、プロセス
制御パラメータからプロセス内部パラメータを解釈する
作業及びプロセス内部パラメータからプロセス制御パラ
メータを解釈する作業を行なうことによって求める。
【０１３９】ＳＴＥＰ１０において、コンタクトホール
に露出したシリコン基板の表面モホロジー又は断面モホ
ロジーの第１のフラクタル次元Ｄf の評価を行なう。す
なわち、第１のフラクタル次元Ｄf とシリコン基板の電
気的特性ＥＣとの間の第２の関係に基づき、シリコン基
板の望ましい電気的特性ＥＣと対応する第１のフラクタ
ル次元Ｄf を求める。
に露出したシリコン基板の表面モホロジー又は断面モホ
ロジーの第１のフラクタル次元Ｄf の評価を行なう。す
なわち、第１のフラクタル次元Ｄf とシリコン基板の電
気的特性ＥＣとの間の第２の関係に基づき、シリコン基
板の望ましい電気的特性ＥＣと対応する第１のフラクタ
ル次元Ｄf を求める。
【０１４０】ＳＴＥＰ１１において、プロセス制御パラ
メータとシリコン基板の表面モホロジー又は断面モホロ
ジーの第１のフラクタル次元Ｄf との間の補正された第
１の関係に基づき、ＳＴＥＰ１０で求めた第１のフラク
タル次元Ｄf と対応するプロセス制御パラメータを求め
る。
メータとシリコン基板の表面モホロジー又は断面モホロ
ジーの第１のフラクタル次元Ｄf との間の補正された第
１の関係に基づき、ＳＴＥＰ１０で求めた第１のフラク
タル次元Ｄf と対応するプロセス制御パラメータを求め
る。
【０１４１】その後、ＳＴＥＰ１１で求めたプロセス制
御パラメータによりエッチングを行なってコンタクトホ
ールを形成する。
御パラメータによりエッチングを行なってコンタクトホ
ールを形成する。
【０１４２】尚、第３の実施形態においては、実験的方
法及びシミュレーション的方法の両方を用いる場合につ
いて説明したが、実験的方法又はシミュレーション的方
法のいずれか一方を用いることも可能である。
法及びシミュレーション的方法の両方を用いる場合につ
いて説明したが、実験的方法又はシミュレーション的方
法のいずれか一方を用いることも可能である。
【０１４３】以下、第３の実施形態を具体的に説明す
る。
る。
【０１４４】図９（ａ）に示すように、シリコン基板１
０の上に形成されたシリコン酸化膜１１の上に、直径が
０．５μｍ〜１．０μｍのコンタクトホール形成用開口
部を持つレジストパターン１２を形成した後、該レジス
トパターン１２をマスクとしてシリコン酸化膜１１に対
してドライエッチングを行なってコンタクトホールを形
成する。ドライエッチングは、図示は省略したが、チャ
ンバー内にアノード電極及びカソード電極が配置されて
いる平行平板型プラズマ処理装置を用いて行なった。試
料台となるカソード電極には、カップリングコンデンサ
を介して高周波電力が印加されている。エッチングガス
としては、ＣＦ4 とＨ2 との混合ガス等よりなるハイド
ロフルオロカーボン系のガスを用いた。図９（ａ）に示
すように、プラズマ中においてエッチングガスから、例
えばＦ+ イオン、ＣＦ+ イオン、ＣＦ2 +イオン、ＣＦ3 +
イオン、Ｈ+ イオン及びこれらのイオンと同じ組成を持
つラジカル生成される。イオンはシースポテンシャルに
よって加速され、またラジカルは拡散によって、それぞ
れシリコン基板１０の表面に輸送される。図９（ｂ）は
シリコン基板１０上にコンタクトホールが形成された状
態を示しており、図９（ｂ）において、１３はシリコン
基板１０にＨ+ イオンが深く進入することにより形成さ
れたアモルファス層、１４はＳｉ−Ｃ層、１５はＣＦn
ポリマー層である。
０の上に形成されたシリコン酸化膜１１の上に、直径が
０．５μｍ〜１．０μｍのコンタクトホール形成用開口
部を持つレジストパターン１２を形成した後、該レジス
トパターン１２をマスクとしてシリコン酸化膜１１に対
してドライエッチングを行なってコンタクトホールを形
成する。ドライエッチングは、図示は省略したが、チャ
ンバー内にアノード電極及びカソード電極が配置されて
いる平行平板型プラズマ処理装置を用いて行なった。試
料台となるカソード電極には、カップリングコンデンサ
を介して高周波電力が印加されている。エッチングガス
としては、ＣＦ4 とＨ2 との混合ガス等よりなるハイド
ロフルオロカーボン系のガスを用いた。図９（ａ）に示
すように、プラズマ中においてエッチングガスから、例
えばＦ+ イオン、ＣＦ+ イオン、ＣＦ2 +イオン、ＣＦ3 +
イオン、Ｈ+ イオン及びこれらのイオンと同じ組成を持
つラジカル生成される。イオンはシースポテンシャルに
よって加速され、またラジカルは拡散によって、それぞ
れシリコン基板１０の表面に輸送される。図９（ｂ）は
シリコン基板１０上にコンタクトホールが形成された状
態を示しており、図９（ｂ）において、１３はシリコン
基板１０にＨ+ イオンが深く進入することにより形成さ
れたアモルファス層、１４はＳｉ−Ｃ層、１５はＣＦn
ポリマー層である。
【０１４５】ハイドロフルオロカーボン系のガスを用い
るシリコン酸化膜に対するエッチングプロセスにおいて
は、例えば、野尻一男、水谷巽著の「プラズマエッチン
グによる超ＬＳＩデバイスへのダメージとその制御」
（応用物理 第６４巻 第１１号 （１９９５）ｐ．１
１１５）において説明されているように、イオンエネル
ギーが大きい場合には、下地のシリコン基板の表層部に
結晶欠陥ができる。特にＨ+ イオンは、シリコン基板の
比較的深い領域まで進入する。ＬＳＩの微細化と共に顕
在化してくる問題がコンタクト抵抗の増大であり、この
コンタクト抵抗の増大の主要因としては、Ｓｉ−Ｃ層１
４のダメージと考えられている。
るシリコン酸化膜に対するエッチングプロセスにおいて
は、例えば、野尻一男、水谷巽著の「プラズマエッチン
グによる超ＬＳＩデバイスへのダメージとその制御」
（応用物理 第６４巻 第１１号 （１９９５）ｐ．１
１１５）において説明されているように、イオンエネル
ギーが大きい場合には、下地のシリコン基板の表層部に
結晶欠陥ができる。特にＨ+ イオンは、シリコン基板の
比較的深い領域まで進入する。ＬＳＩの微細化と共に顕
在化してくる問題がコンタクト抵抗の増大であり、この
コンタクト抵抗の増大の主要因としては、Ｓｉ−Ｃ層１
４のダメージと考えられている。
【０１４６】下地のシリコン基板１０の表面が現われた
時点で、シリコン基板の表面モホロジー又は断面モホロ
ジーを原子間力顕微鏡又は高分解能透過型電子顕微鏡を
用いて測定した。また、カソード電極にカップリングコ
ンデンサを介して印加されている高周波電源の電圧最大
値を変化させることにより、カソード電極のＤＣバイア
スを変化させ、これによりイオンエネルギーを制御し
た。
時点で、シリコン基板の表面モホロジー又は断面モホロ
ジーを原子間力顕微鏡又は高分解能透過型電子顕微鏡を
用いて測定した。また、カソード電極にカップリングコ
ンデンサを介して印加されている高周波電源の電圧最大
値を変化させることにより、カソード電極のＤＣバイア
スを変化させ、これによりイオンエネルギーを制御し
た。
【０１４７】図１０（ａ）、（ｂ）は、ドライエッチン
グ後にライトエッチングを行なわない場合のシリコン基
板を原子間力顕微鏡により観察した表面モホロジーを模
式的に示し、図１０（ｃ）、（ｄ）は、ドライエッチン
グ後にライトエッチングを行なわない場合のシリコン基
板を高分解能透過型電子顕微鏡により観察した断面モホ
ロジーを模式的に示している。図１０（ａ）〜（ｄ）に
おいて、２０はシリコン基板の表面を示し、２１はダメ
ージ層の２次元的凹凸形状を示し、２２はダメージ層の
１次元的凹凸形状を示している。図１０（ａ）、（ｃ）
はイオンエネルギーを小さくした場合の例であり、図１
０（ｂ）、（ｄ）はイオンエネルギーを大きくした場合
の例である。
グ後にライトエッチングを行なわない場合のシリコン基
板を原子間力顕微鏡により観察した表面モホロジーを模
式的に示し、図１０（ｃ）、（ｄ）は、ドライエッチン
グ後にライトエッチングを行なわない場合のシリコン基
板を高分解能透過型電子顕微鏡により観察した断面モホ
ロジーを模式的に示している。図１０（ａ）〜（ｄ）に
おいて、２０はシリコン基板の表面を示し、２１はダメ
ージ層の２次元的凹凸形状を示し、２２はダメージ層の
１次元的凹凸形状を示している。図１０（ａ）、（ｃ）
はイオンエネルギーを小さくした場合の例であり、図１
０（ｂ）、（ｄ）はイオンエネルギーを大きくした場合
の例である。
【０１４８】次に、図１０（ａ），（ｂ）に示すシリコ
ン基板の表面モホロジーの第１のフラクタル次元Ｄf を
バリエーション法を用いて求めた。また、図１０
（ｃ）、（ｄ）に示すシリコン基板の断面モホロジーの
第１のフラクタル次元Ｄf をボックスカウンテイング法
（Box Counting Method ）を用いて求めた。
ン基板の表面モホロジーの第１のフラクタル次元Ｄf を
バリエーション法を用いて求めた。また、図１０
（ｃ）、（ｄ）に示すシリコン基板の断面モホロジーの
第１のフラクタル次元Ｄf をボックスカウンテイング法
（Box Counting Method ）を用いて求めた。
【０１４９】次に、コンタクト抵抗を低く抑えるため
に、フッ素ラジカルを用いるライトエッチングを１０秒
間行なってシリコン基板のダメージ層を除去した後、該
シリコン基板のチェーンコンタクト抵抗を測定した。
に、フッ素ラジカルを用いるライトエッチングを１０秒
間行なってシリコン基板のダメージ層を除去した後、該
シリコン基板のチェーンコンタクト抵抗を測定した。
【０１５０】図１１は、シリコン基板の表面モホロジー
の第１のフラクタル次元Ｄf 及びチェーンコンタクト抵
抗を、カソード電極のＤＣバイアスＶｄｃの関数として
測定した結果を示している。
の第１のフラクタル次元Ｄf 及びチェーンコンタクト抵
抗を、カソード電極のＤＣバイアスＶｄｃの関数として
測定した結果を示している。
【０１５１】図１２は、チェーンコンタクト抵抗及び少
数キャリアのライフタイムを、シリコン基板の表面モホ
ロジーの第１のフラクタル次元Ｄf の関数として測定し
た結果を示している。
数キャリアのライフタイムを、シリコン基板の表面モホ
ロジーの第１のフラクタル次元Ｄf の関数として測定し
た結果を示している。
【０１５２】図１２に示す第２の関係に基づき、望まし
いチェーンコンタクト抵抗又は少数キャリアのライフタ
イムと対応する第１のフラクタル次元Ｄf を求めた後、
図１１に示す第１の関係に基づき、第１のフラクタル次
元Ｄf と対応するカソード電極のＤＣバイアスＶｄｃを
求める。これにより、望ましいチェーンコンタクト抵抗
又は少数キャリアのライフタイムと対応するカソード電
極のＤＣバイアスＶｄｃを設定することができる。この
ようにして、カソード電極のＤＣバイアスつまり高周波
電源の電圧最大値をどのように設定すると、望ましい電
気的特性が得られるのかを定量的に把握することができ
る。
いチェーンコンタクト抵抗又は少数キャリアのライフタ
イムと対応する第１のフラクタル次元Ｄf を求めた後、
図１１に示す第１の関係に基づき、第１のフラクタル次
元Ｄf と対応するカソード電極のＤＣバイアスＶｄｃを
求める。これにより、望ましいチェーンコンタクト抵抗
又は少数キャリアのライフタイムと対応するカソード電
極のＤＣバイアスＶｄｃを設定することができる。この
ようにして、カソード電極のＤＣバイアスつまり高周波
電源の電圧最大値をどのように設定すると、望ましい電
気的特性が得られるのかを定量的に把握することができ
る。
【０１５３】尚、他の実験により、プラズマ発生用高周
波電力のパワーが大きくなるほど、原料分子ガスの解離
率、イオン化率若しくは励起度が大きくなるという関
係、及びシリコン基板に印加されるバイアス電圧のパワ
ーが大きくなるほど、イオンエネルギーが大きくなると
いう関係も分かった。
波電力のパワーが大きくなるほど、原料分子ガスの解離
率、イオン化率若しくは励起度が大きくなるという関
係、及びシリコン基板に印加されるバイアス電圧のパワ
ーが大きくなるほど、イオンエネルギーが大きくなると
いう関係も分かった。
【０１５４】（第４の実施形態）以下、本発明の第４の
実施形態として、有機シリコン系材料を用いる化学気相
成長（ＣＶＤ）法により形成された堆積膜の評価法につ
いて図１３のフローチャートを参照しながら説明する。
実施形態として、有機シリコン系材料を用いる化学気相
成長（ＣＶＤ）法により形成された堆積膜の評価法につ
いて図１３のフローチャートを参照しながら説明する。
【０１５５】まず、表面が凹凸状であるシリコン基板の
上に、有機シリコン系材料を用いる化学気相成長法を行
なって堆積膜を形成した後、ＳＴＥＰ１において、堆積
膜の表面モホロジー又は断面のモホロジーを、原子間力
顕微鏡又は高分解能透過型電子顕微鏡等を用いて測定す
る。
上に、有機シリコン系材料を用いる化学気相成長法を行
なって堆積膜を形成した後、ＳＴＥＰ１において、堆積
膜の表面モホロジー又は断面のモホロジーを、原子間力
顕微鏡又は高分解能透過型電子顕微鏡等を用いて測定す
る。
【０１５６】ＳＴＥＰ２において、ＳＴＥＰ１で得られ
た堆積膜の表面モホロジー又は断面モホロジーの第１の
フラクタル次元Ｄf を求める。
た堆積膜の表面モホロジー又は断面モホロジーの第１の
フラクタル次元Ｄf を求める。
【０１５７】ＳＴＥＰ３において、堆積膜の堆積プロフ
ァイル（ｄｐ：deposition profile）の膜厚一様性等を
評価する。
ァイル（ｄｐ：deposition profile）の膜厚一様性等を
評価する。
【０１５８】ＳＴＥＰ４において、カソード電極である
試料台の温度つまり基板温度やガス圧力等のプロセス制
御パラメータを変化させながら、ＳＴＥＰ１からＳＴＥ
Ｐ３までの工程を繰り返し行なって、プロセス制御パラ
メータと堆積膜の表面モホロジー又は断面モホロジーの
第１のフラクタル次元Ｄf との間の第１の関係、及び第
１のフラクタル次元Ｄf と堆積膜の堆積プロファイルと
の間の第２の関係を求める。
試料台の温度つまり基板温度やガス圧力等のプロセス制
御パラメータを変化させながら、ＳＴＥＰ１からＳＴＥ
Ｐ３までの工程を繰り返し行なって、プロセス制御パラ
メータと堆積膜の表面モホロジー又は断面モホロジーの
第１のフラクタル次元Ｄf との間の第１の関係、及び第
１のフラクタル次元Ｄf と堆積膜の堆積プロファイルと
の間の第２の関係を求める。
【０１５９】ＳＴＥＰ５において、堆積膜の表面モホロ
ジー又は断面のモホロジーを、モンテカルロ法を用いる
堆積粒子シミュレーション法等を用いて求める。
ジー又は断面のモホロジーを、モンテカルロ法を用いる
堆積粒子シミュレーション法等を用いて求める。
【０１６０】ＳＴＥＰ６において、ＳＴＥＰ５で得られ
た堆積膜の表面モホロジー又は断面モホロジーの第２の
フラクタル次元ＤF を求める。
た堆積膜の表面モホロジー又は断面モホロジーの第２の
フラクタル次元ＤF を求める。
【０１６１】ＳＴＥＰ７において、化学気相成長法によ
り形成される堆積膜の堆積プロファイル（ＤＰ：Deposi
tion Profile）の膜厚一様性を求める。
り形成される堆積膜の堆積プロファイル（ＤＰ：Deposi
tion Profile）の膜厚一様性を求める。
【０１６２】ＳＴＥＰ８において、シミュレーションの
入力パラメータであるプロセス内部パラメータとしての
基板温度を変化させながら、ＳＴＥＰ５からＳＴＥＰ７
までの工程を繰り返し行なって、プロセス内部パラメー
タと堆積膜の表面モホロジー又は断面モホロジーの第２
のフラクタル次元ＤF との間の第３の関係を求める。
入力パラメータであるプロセス内部パラメータとしての
基板温度を変化させながら、ＳＴＥＰ５からＳＴＥＰ７
までの工程を繰り返し行なって、プロセス内部パラメー
タと堆積膜の表面モホロジー又は断面モホロジーの第２
のフラクタル次元ＤF との間の第３の関係を求める。
【０１６３】ＳＴＥＰ９において、プロセス内部パラメ
ータとプロセス制御パラメータとの間の第４の関係を求
める。
ータとプロセス制御パラメータとの間の第４の関係を求
める。
【０１６４】ＳＴＥＰ１０において、ＳＴＥＰ９で求め
た第４の関係に基づき、プロセス制御パラメータと第１
のフラクタル次元Ｄf との間の第１の関係を補正するこ
とにより、補正された第１の関係を求める。補正された
第１の関係は、第４の関係を参照しながら、プロセス制
御パラメータからプロセス内部パラメータを解釈する作
業及びプロセス内部パラメータからプロセス制御パラメ
ータを解釈する作業を行なうことによって求める。
た第４の関係に基づき、プロセス制御パラメータと第１
のフラクタル次元Ｄf との間の第１の関係を補正するこ
とにより、補正された第１の関係を求める。補正された
第１の関係は、第４の関係を参照しながら、プロセス制
御パラメータからプロセス内部パラメータを解釈する作
業及びプロセス内部パラメータからプロセス制御パラメ
ータを解釈する作業を行なうことによって求める。
【０１６５】ＳＴＥＰ１１において、堆積膜の表面モホ
ロジー又は断面モホロジーの第１のフラクタル次元Ｄf
の評価を行なう。すなわち、第１のフラクタル次元Ｄf
と堆積膜の堆積プロファイルとの間の第２の関係に基づ
き、望ましい堆積膜の堆積プロファイルと対応する第１
のフラクタル次元Ｄf を求める。
ロジー又は断面モホロジーの第１のフラクタル次元Ｄf
の評価を行なう。すなわち、第１のフラクタル次元Ｄf
と堆積膜の堆積プロファイルとの間の第２の関係に基づ
き、望ましい堆積膜の堆積プロファイルと対応する第１
のフラクタル次元Ｄf を求める。
【０１６６】ＳＴＥＰ１２において、プロセス制御パラ
メータと堆積膜の表面モホロジー又は断面モホロジーの
第１のフラクタル次元Ｄf との間の補正された第１の関
係に基づき、ＳＴＥＰ１１で求めた第１のフラクタル次
元Ｄf と対応するプロセス制御パラメータを求める。
メータと堆積膜の表面モホロジー又は断面モホロジーの
第１のフラクタル次元Ｄf との間の補正された第１の関
係に基づき、ＳＴＥＰ１１で求めた第１のフラクタル次
元Ｄf と対応するプロセス制御パラメータを求める。
【０１６７】尚、第４の実施形態においては、実験的方
法及びシミュレーション的方法の両方を用いる場合につ
いて説明したが、実験的方法又はシミュレーション的方
法のいずれか一方を用いることも可能である。
法及びシミュレーション的方法の両方を用いる場合につ
いて説明したが、実験的方法又はシミュレーション的方
法のいずれか一方を用いることも可能である。
【０１６８】ここで、ＳＴＥＰ５において説明した、堆
積膜の表面モホロジー又は断面のモホロジーを求めるた
めの、モンテカルロ法を用いる堆積粒子シミュレーショ
ン法について説明する。すなわち、ランダムに成長する
凝集現象を計算機を用いて計算するシミュレーションモ
デルについて説明した後、該シミュレーションモデルか
ら第２のフラクタル次元ＤF を評価する方法について説
明する。
積膜の表面モホロジー又は断面のモホロジーを求めるた
めの、モンテカルロ法を用いる堆積粒子シミュレーショ
ン法について説明する。すなわち、ランダムに成長する
凝集現象を計算機を用いて計算するシミュレーションモ
デルについて説明した後、該シミュレーションモデルか
ら第２のフラクタル次元ＤF を評価する方法について説
明する。
【０１６９】図１４は、フラクタル科学（高安秀樹編
著、本田勝也著、第二章、朝倉書店）等において説明さ
れているＤＬＡ（Diffusion-Limited Aggregation ）モ
デルに基づいて行なった、ランダムに成長する凝集現象
の計算機によるシミュレーションモデルとその結果を示
したものである。すなわち、図１４（ａ）に示すよう
に、２次元格子を設定し、格子の原点に種となる粒子
（Ｉ）をおくと共に、該種となる粒子から十分遠方にあ
る円周上の任意の点（Ｓ1 ，Ｓ2 ）に別の粒子をおいた
後、これら任意の点をランダムにウオークさせて拡散さ
せる。この場合、拡散粒子を一歩一歩動かしていき、初
めに置いた種となる粒子の隣接格子点に到達したとき
に、拡散粒子は初めにおいた種となる粒子に凝集された
とみなして拡散粒子の動きを止め、拡散粒子と初めにお
いた種となる粒子と合わせて２粒子からなるクラスター
をつくる。図１４（ａ）において、白抜きの正方形は種
となる粒子の隣接格子点に到達して種となる粒子と共に
クラスターを構成する粒子を示しており、クラスターを
構成する粒子は新たな種となる粒子となる。図１４
（ａ）において、破線の正方形は任意の点Ｓ1 から拡散
して種となる粒子と共にクラスターとなる状態を示して
いる。また、もし、拡散粒子が十分に遠方に飛び去って
しまった場合には、その拡散粒子を取り去ってしまう。
このような操作を十分に時間をかけて行なうことによ
り、多くの粒子からなるクラスターをつくることができ
る。
著、本田勝也著、第二章、朝倉書店）等において説明さ
れているＤＬＡ（Diffusion-Limited Aggregation ）モ
デルに基づいて行なった、ランダムに成長する凝集現象
の計算機によるシミュレーションモデルとその結果を示
したものである。すなわち、図１４（ａ）に示すよう
に、２次元格子を設定し、格子の原点に種となる粒子
（Ｉ）をおくと共に、該種となる粒子から十分遠方にあ
る円周上の任意の点（Ｓ1 ，Ｓ2 ）に別の粒子をおいた
後、これら任意の点をランダムにウオークさせて拡散さ
せる。この場合、拡散粒子を一歩一歩動かしていき、初
めに置いた種となる粒子の隣接格子点に到達したとき
に、拡散粒子は初めにおいた種となる粒子に凝集された
とみなして拡散粒子の動きを止め、拡散粒子と初めにお
いた種となる粒子と合わせて２粒子からなるクラスター
をつくる。図１４（ａ）において、白抜きの正方形は種
となる粒子の隣接格子点に到達して種となる粒子と共に
クラスターを構成する粒子を示しており、クラスターを
構成する粒子は新たな種となる粒子となる。図１４
（ａ）において、破線の正方形は任意の点Ｓ1 から拡散
して種となる粒子と共にクラスターとなる状態を示して
いる。また、もし、拡散粒子が十分に遠方に飛び去って
しまった場合には、その拡散粒子を取り去ってしまう。
このような操作を十分に時間をかけて行なうことによ
り、多くの粒子からなるクラスターをつくることができ
る。
【０１７０】前記のような操作を十分に時間をかけて行
なうと、図１４（ｂ）に示されるように、数本の幹が外
側に大きく延びて枝別れをし、各幹から枝が分かれると
いうように幾重にも分岐のある構造が得られる。図１４
（ｂ）に示す図形の細部を拡大して見ると、細部の図形
は全体の図形のミニチュアの像となっていることが分か
る。すなわち、このようにして形成されるクラスターは
自己相似性があると言え、このようにして得られる構造
はフラクタル構造と称される。
なうと、図１４（ｂ）に示されるように、数本の幹が外
側に大きく延びて枝別れをし、各幹から枝が分かれると
いうように幾重にも分岐のある構造が得られる。図１４
（ｂ）に示す図形の細部を拡大して見ると、細部の図形
は全体の図形のミニチュアの像となっていることが分か
る。すなわち、このようにして形成されるクラスターは
自己相似性があると言え、このようにして得られる構造
はフラクタル構造と称される。
【０１７１】細部の図形と全体の図形とが自己相似性の
関係にあることを確かめるために、以下で定義される自
己相関関数Ｃ（ｒ）を計算する。
関係にあることを確かめるために、以下で定義される自
己相関関数Ｃ（ｒ）を計算する。
【０１７２】Ｃ（ｒ）＝＜ｎ（ｒi ）ｎ（ｒ＋ｒi ）＞
∝ｒ-Aのようにべき乗の型になる。ここで、＜………＞
は平均を表す。
∝ｒ-Aのようにべき乗の型になる。ここで、＜………＞
は平均を表す。
【０１７３】図１４（ａ）の拡張として、直線状又は面
状に種をおいた場合の計算機によるシミュレーション結
果は、図１４（ｃ）に示すような図形となる。この場合
にも、得られるクラスターは自己相似性があり、フラク
タル構造を有している。
状に種をおいた場合の計算機によるシミュレーション結
果は、図１４（ｃ）に示すような図形となる。この場合
にも、得られるクラスターは自己相似性があり、フラク
タル構造を有している。
【０１７４】尚、図１４（ｂ）及び図１４（ｃ）におい
ては、吸着率を１に設定したが、吸着率を１よりも小さ
くすると、クラスターの枝は太くなるが、フラクタル次
元は吸着率に鈍感にしか反応しない。
ては、吸着率を１に設定したが、吸着率を１よりも小さ
くすると、クラスターの枝は太くなるが、フラクタル次
元は吸着率に鈍感にしか反応しない。
【０１７５】以上説明したＤＬＡモデルは、図１５に示
すＣＶＤ法により得られる堆積膜の断面模式図により表
わされる。すなわち、図１５に示すように、シリコン基
板３０の上に酸化膜３１を形成した後、該酸化膜３１の
上にアルミ配線３２をドライエッチング法により形成
し、その後、アルミ配線３２の上にＣＶＤ法により有機
シリコンよりなる堆積膜３３を形成する。この場合、上
方の気相部から輸送拡散してくる吸着性中性粒子３４
は、有限の吸着率ξで酸化膜３１及びアルミ配線３２に
吸着したり、１ーξの確率で再放出されたり、又は、吸
着した中性粒子３５が表面拡散率ＣD で拡散したりす
る。
すＣＶＤ法により得られる堆積膜の断面模式図により表
わされる。すなわち、図１５に示すように、シリコン基
板３０の上に酸化膜３１を形成した後、該酸化膜３１の
上にアルミ配線３２をドライエッチング法により形成
し、その後、アルミ配線３２の上にＣＶＤ法により有機
シリコンよりなる堆積膜３３を形成する。この場合、上
方の気相部から輸送拡散してくる吸着性中性粒子３４
は、有限の吸着率ξで酸化膜３１及びアルミ配線３２に
吸着したり、１ーξの確率で再放出されたり、又は、吸
着した中性粒子３５が表面拡散率ＣD で拡散したりす
る。
【０１７６】図１６は、図１５に示す断面図を堆積現象
のシミュレーション結果とみなすと共に図１５の右部に
示す正方格子の粗視度ｒを変化させて、堆積膜に対する
自己相関関数Ｃ（ｒ）と粗視度ｒとの関係を対数−対数
でプロットしたものである。ここで、吸着率ξは０．３
で固定すると共に、表面拡散率ＣD は０である場合と１
０-14 ｃｍ／ｓである場合とについて示している。表面
拡散率ＣD が１０-14ｃｍ／ｓの場合には、表面拡散率
ＣD が０の場合に比べて傾きが小さいこと、すなわち第
２のフラクタル次元ＤF が小さいことを表している。
のシミュレーション結果とみなすと共に図１５の右部に
示す正方格子の粗視度ｒを変化させて、堆積膜に対する
自己相関関数Ｃ（ｒ）と粗視度ｒとの関係を対数−対数
でプロットしたものである。ここで、吸着率ξは０．３
で固定すると共に、表面拡散率ＣD は０である場合と１
０-14 ｃｍ／ｓである場合とについて示している。表面
拡散率ＣD が１０-14ｃｍ／ｓの場合には、表面拡散率
ＣD が０の場合に比べて傾きが小さいこと、すなわち第
２のフラクタル次元ＤF が小さいことを表している。
【０１７７】図１７は、図１６の結果に基づき求められ
る第２のフラクタル次元ＤF の変化を吸着率ξの関数と
して、表面拡散率ＣD が０の場合と１０-14 ｃｍ／ｓの
場合とについて表わしたものである。図１７から分かる
ように、第２のフラクタル次元ＤF は吸着率ξの変化に
対して比較的鈍感である。
る第２のフラクタル次元ＤF の変化を吸着率ξの関数と
して、表面拡散率ＣD が０の場合と１０-14 ｃｍ／ｓの
場合とについて表わしたものである。図１７から分かる
ように、第２のフラクタル次元ＤF は吸着率ξの変化に
対して比較的鈍感である。
【０１７８】図１８は、図１６の結果に基づき求められ
る第２のフラクタル次元ＤF の変化をDamkohler数Ｄaの
関数として表わしたものである。ここでDamkohler数Ｄa
とは、物理的には幾何学的な特性長Ｗと拡散の特性長√
（Ｄ／ｋ）との比を表わしている。ここで、ｋは反応頻
度であり、Ｄは表面に沿った中性粒子の拡散率である。
図１８から、第２のフラクタル次元ＤF がDamkohler数
Ｄaの増加に対して大きくなっていることが分かる。
る第２のフラクタル次元ＤF の変化をDamkohler数Ｄaの
関数として表わしたものである。ここでDamkohler数Ｄa
とは、物理的には幾何学的な特性長Ｗと拡散の特性長√
（Ｄ／ｋ）との比を表わしている。ここで、ｋは反応頻
度であり、Ｄは表面に沿った中性粒子の拡散率である。
図１８から、第２のフラクタル次元ＤF がDamkohler数
Ｄaの増加に対して大きくなっていることが分かる。
【０１７９】図１７に基づき説明した第２のフラクタル
次元ＤF は吸着率ξの変化に対して比較的鈍感であると
いう特性、及び図１８に基づき説明した第２のフラクタ
ル次元ＤF はDamkohler 数Ｄａの変化に対して敏感であ
るという特性から、第２のフラクタル次元ＤF は吸着率
ξよりも表面拡散率Ｄａに強く依存すること、及び吸着
率ξと表面拡散率Ｄａとを分離して決定できることが分
かる。
次元ＤF は吸着率ξの変化に対して比較的鈍感であると
いう特性、及び図１８に基づき説明した第２のフラクタ
ル次元ＤF はDamkohler 数Ｄａの変化に対して敏感であ
るという特性から、第２のフラクタル次元ＤF は吸着率
ξよりも表面拡散率Ｄａに強く依存すること、及び吸着
率ξと表面拡散率Ｄａとを分離して決定できることが分
かる。
【０１８０】一方、実験的には、原子間力顕微鏡により
堆積膜の表面モホロジーを測定し、測定により得られた
４０９６×４０９６点の凹凸のデータを基に、堆積膜の
表面モホロジーの第１のフラクタル次元Ｄf をバリエー
ション法を用いて求めた。プロセス制御パラメータとし
ては、基板温度、プラズマ発生用高周波電力のパワー又
はガス種等を用い、基板温度が高くなるほど吸着性中性
粒子の吸着率が小さくなると共に吸着性中性粒子の表面
拡散率が大きくなること、プラズマ発生用高周波電力の
パワーが大きくなるほど、原料分子ガスの解離率や励起
度が大きくなること、及び、原料分子ガスの違いによっ
て吸着性中性粒子の吸着率及び表面拡散率が異なること
を用いた。
堆積膜の表面モホロジーを測定し、測定により得られた
４０９６×４０９６点の凹凸のデータを基に、堆積膜の
表面モホロジーの第１のフラクタル次元Ｄf をバリエー
ション法を用いて求めた。プロセス制御パラメータとし
ては、基板温度、プラズマ発生用高周波電力のパワー又
はガス種等を用い、基板温度が高くなるほど吸着性中性
粒子の吸着率が小さくなると共に吸着性中性粒子の表面
拡散率が大きくなること、プラズマ発生用高周波電力の
パワーが大きくなるほど、原料分子ガスの解離率や励起
度が大きくなること、及び、原料分子ガスの違いによっ
て吸着性中性粒子の吸着率及び表面拡散率が異なること
を用いた。
【０１８１】このように、ＣＶＤプロセスにおいて、堆
積膜の表面モホロジー又は断面モホロジーの第１のフラ
クタル次元Ｄf をプロセス制御パラメータを変化させな
がら求めることにより、堆積膜の表面上に輸送される吸
着性中性粒子の吸着率及び表面拡散率を分離して決定す
ることができ、これにより、望ましいモホロジーを実現
するための第１のフラクタル次元Ｄf の方向性、ひいて
は吸着性中性粒子の吸着率及び表面拡散率を別々に把握
できる。これによって、望ましいプロセス制御パラメー
タを得ることができる。具体的には、堆積膜の表面モホ
ロジーの第１のフラクタル次元Ｄf が２．０以上で２．
２以下になるか、又は、堆積膜の断面モホロジーの第１
のフラクタル次元Ｄf が１．０以上で１．３以下になる
ように、プロセス制御パラメータを制御することによ
り、段差被覆性の良いＣＶＤ法による半導体プロセス方
法が実現できた。
積膜の表面モホロジー又は断面モホロジーの第１のフラ
クタル次元Ｄf をプロセス制御パラメータを変化させな
がら求めることにより、堆積膜の表面上に輸送される吸
着性中性粒子の吸着率及び表面拡散率を分離して決定す
ることができ、これにより、望ましいモホロジーを実現
するための第１のフラクタル次元Ｄf の方向性、ひいて
は吸着性中性粒子の吸着率及び表面拡散率を別々に把握
できる。これによって、望ましいプロセス制御パラメー
タを得ることができる。具体的には、堆積膜の表面モホ
ロジーの第１のフラクタル次元Ｄf が２．０以上で２．
２以下になるか、又は、堆積膜の断面モホロジーの第１
のフラクタル次元Ｄf が１．０以上で１．３以下になる
ように、プロセス制御パラメータを制御することによ
り、段差被覆性の良いＣＶＤ法による半導体プロセス方
法が実現できた。
【０１８２】また、他の実験により、プラズマ発生用高
周波電力のパワーが大きくなるほど原料分子ガスの解離
率若しくは励起度が大きくなるという関係、及びエッチ
ング用ガスの種類によって吸着性中性粒子の吸着率及び
表面拡散率が異なるという関係が分かった。
周波電力のパワーが大きくなるほど原料分子ガスの解離
率若しくは励起度が大きくなるという関係、及びエッチ
ング用ガスの種類によって吸着性中性粒子の吸着率及び
表面拡散率が異なるという関係が分かった。
【０１８３】尚、第１〜第４の実施の形態において、シ
ミュレーションにより、プロセス内部パラメータと第２
のフラクタル次元ＤF との間の第３の関係を求めている
が、実験的にほぼ正確にプロセス内部パラメータを把握
し、制御できる場合には、シミュレーションの代わりに
実験的方法を用いて、第３の関係を求めることもでき
る。
ミュレーションにより、プロセス内部パラメータと第２
のフラクタル次元ＤF との間の第３の関係を求めている
が、実験的にほぼ正確にプロセス内部パラメータを把握
し、制御できる場合には、シミュレーションの代わりに
実験的方法を用いて、第３の関係を求めることもでき
る。
【０１８４】
【発明の効果】請求項１の発明に係る半導体プロセス方
法によると、第２の関係に基づき試料の望ましい物理的
又は電気的な特性と対応する試料のモホロジーのフラク
タル次元を求めた後、第１の関係から試料のモホロジー
のフラクタル次元と対応するプロセス制御パラメータを
求めるため、試料の望ましい物理的又は電気的な特性と
対応するプロセス制御パラメータが得られるので、第１
及び第２の関係に基づき求められたプロセス制御パラメ
ータに基づき半導体プロセスの工程を実行すると、試料
の望ましい物理的又は電気的な特性が得られる。
法によると、第２の関係に基づき試料の望ましい物理的
又は電気的な特性と対応する試料のモホロジーのフラク
タル次元を求めた後、第１の関係から試料のモホロジー
のフラクタル次元と対応するプロセス制御パラメータを
求めるため、試料の望ましい物理的又は電気的な特性と
対応するプロセス制御パラメータが得られるので、第１
及び第２の関係に基づき求められたプロセス制御パラメ
ータに基づき半導体プロセスの工程を実行すると、試料
の望ましい物理的又は電気的な特性が得られる。
【０１８５】請求項２の発明に係る半導体プロセス方法
によると、関係算出工程は、プロセス内部パラメータに
影響を及ぼすプロセス制御パラメータを選択し、選択さ
れたプロセス制御パラメータを変化させながら第１及び
第２の関係を求めるため、試料の物理的又は電気的な特
性と密接に関連するプロセス内部パラメータに影響を及
ぼすプロセス制御パラメータが得られるので、試料の望
ましい物理的又は電気的な特性をより確実に実現できる
プロセス制御パラメータを得ることができる。
によると、関係算出工程は、プロセス内部パラメータに
影響を及ぼすプロセス制御パラメータを選択し、選択さ
れたプロセス制御パラメータを変化させながら第１及び
第２の関係を求めるため、試料の物理的又は電気的な特
性と密接に関連するプロセス内部パラメータに影響を及
ぼすプロセス制御パラメータが得られるので、試料の望
ましい物理的又は電気的な特性をより確実に実現できる
プロセス制御パラメータを得ることができる。
【０１８６】請求項３の発明に係る半導体プロセス方法
によると、関係算出工程は、プロセス制御パラメータと
プロセス内部パラメータとの関連性に基づき第１の関係
を補正し、パラメータ算出工程は、補正された第１の関
係に基づいて、フラクタル次元と対応するプロセス制御
パラメータを求めるため、プロセス制御パラメータは試
料の物理的又は電気的な特性と密接に関連するプロセス
内部パラメータをも考慮しているので、試料の望ましい
物理的又は電気的な特性をより確実に実現できるプロセ
ス制御パラメータを得ることができる。
によると、関係算出工程は、プロセス制御パラメータと
プロセス内部パラメータとの関連性に基づき第１の関係
を補正し、パラメータ算出工程は、補正された第１の関
係に基づいて、フラクタル次元と対応するプロセス制御
パラメータを求めるため、プロセス制御パラメータは試
料の物理的又は電気的な特性と密接に関連するプロセス
内部パラメータをも考慮しているので、試料の望ましい
物理的又は電気的な特性をより確実に実現できるプロセ
ス制御パラメータを得ることができる。
【０１８７】請求項６の発明に係る半導体プロセス方法
によると、関係算出工程は、プロセス制御パラメータを
変化させながら試料としての酸化膜を形成した後、該酸
化膜の表面モホロジー又は断面モホロジーのフラクタル
次元を求めるため、酸化膜の望ましい電気的特性が得ら
れるプロセス制御パラメータを把握することができる。
また、酸化膜の電気的信頼性を、ＦＤＤＢ測定法又はＴ
ＤＤＢ測定法により求めるため、実際の半導体デバイス
の望ましい電気的特性を実現できるプロセス制御パラメ
ータを得ることができる。
によると、関係算出工程は、プロセス制御パラメータを
変化させながら試料としての酸化膜を形成した後、該酸
化膜の表面モホロジー又は断面モホロジーのフラクタル
次元を求めるため、酸化膜の望ましい電気的特性が得ら
れるプロセス制御パラメータを把握することができる。
また、酸化膜の電気的信頼性を、ＦＤＤＢ測定法又はＴ
ＤＤＢ測定法により求めるため、実際の半導体デバイス
の望ましい電気的特性を実現できるプロセス制御パラメ
ータを得ることができる。
【０１８８】請求項７の発明に係る半導体プロセス方法
によると、プロセス制御パラメータとして、酸化膜を形
成する際の酸化膜形成温度を選択するため、酸化膜の望
ましい電気的特性を実現できる酸化膜形成温度を得るこ
とができる。
によると、プロセス制御パラメータとして、酸化膜を形
成する際の酸化膜形成温度を選択するため、酸化膜の望
ましい電気的特性を実現できる酸化膜形成温度を得るこ
とができる。
【０１８９】請求項９の発明に係る半導体プロセス方法
によると、関係算出工程は、プロセス制御パラメータを
変化させながらレジスト膜に対して電子ビームによる露
光及び現像液による現像を行なってレジストパターンを
形成した後、該レジストパターンの断面表面モホロジー
又は線幅ゆらぎモホロジーのフラクタル次元を求めるた
め、レジストパターンの望ましい物理的特性が得られる
プロセス制御パラメータを把握することができる。
によると、関係算出工程は、プロセス制御パラメータを
変化させながらレジスト膜に対して電子ビームによる露
光及び現像液による現像を行なってレジストパターンを
形成した後、該レジストパターンの断面表面モホロジー
又は線幅ゆらぎモホロジーのフラクタル次元を求めるた
め、レジストパターンの望ましい物理的特性が得られる
プロセス制御パラメータを把握することができる。
【０１９０】請求項１０の発明に係る半導体プロセス方
法によると、プロセス制御パラメータとして、電子ビー
ムのビーム径、レジスト膜を構成する樹脂の構造又はＰ
ＥＢ温度を選択するため、レジストパターンの望ましい
断面表面モホロジー又は線幅ゆらぎモホロジーを実現で
きる、電子ビームのビーム径、レジスト膜を構成する樹
脂の構造又はＰＥＢ温度を得ることができる。
法によると、プロセス制御パラメータとして、電子ビー
ムのビーム径、レジスト膜を構成する樹脂の構造又はＰ
ＥＢ温度を選択するため、レジストパターンの望ましい
断面表面モホロジー又は線幅ゆらぎモホロジーを実現で
きる、電子ビームのビーム径、レジスト膜を構成する樹
脂の構造又はＰＥＢ温度を得ることができる。
【０１９１】請求項１２の発明に係る半導体プロセス方
法によると、関係算出工程は、プロセス制御パラメータ
を変化させながらシリコン基板上の絶縁膜に対してエッ
チングを行なってコンタクトホールを形成した後、該コ
ンタクトホールに露出したシリコン基板の表面モホロジ
ー又は断面モホロジーのフラクタル次元を求めるため、
コンタクトホールに露出したシリコン基板の望ましいモ
ホロジーが得られるプロセス制御パラメータを把握する
ことができる。
法によると、関係算出工程は、プロセス制御パラメータ
を変化させながらシリコン基板上の絶縁膜に対してエッ
チングを行なってコンタクトホールを形成した後、該コ
ンタクトホールに露出したシリコン基板の表面モホロジ
ー又は断面モホロジーのフラクタル次元を求めるため、
コンタクトホールに露出したシリコン基板の望ましいモ
ホロジーが得られるプロセス制御パラメータを把握する
ことができる。
【０１９２】請求項１３の発明に係る半導体プロセス方
法によると、プロセス制御パラメータとして、プラズマ
発生用高周波電力のパワー、シリコン基板に印加される
バイアス電圧のパワー又はエッチング用ガスの圧力、流
量若しくは種類を選択するため、コンタクトホールに露
出したシリコン基板の望ましいモホロジーを実現でき
る、プラズマ発生用高周波電力のパワー、シリコン基板
に印加されるバイアス電圧のパワー又はエッチング用ガ
スの圧力、流量若しくは種類を得ることができる。
法によると、プロセス制御パラメータとして、プラズマ
発生用高周波電力のパワー、シリコン基板に印加される
バイアス電圧のパワー又はエッチング用ガスの圧力、流
量若しくは種類を選択するため、コンタクトホールに露
出したシリコン基板の望ましいモホロジーを実現でき
る、プラズマ発生用高周波電力のパワー、シリコン基板
に印加されるバイアス電圧のパワー又はエッチング用ガ
スの圧力、流量若しくは種類を得ることができる。
【０１９３】請求項１５の発明に係る半導体プロセス方
法によると、関係算出工程は、プロセス制御パラメータ
を変化させながらＣＶＤ法を行なって基板上に堆積膜を
形成した後、該堆積膜の表面モホロジー又は断面モホロ
ジーのフラクタル次元を求めるため、基板上にＣＶＤ法
により形成された堆積膜の望ましいモホロジーが得られ
るプロセス制御パラメータを把握することができる。
法によると、関係算出工程は、プロセス制御パラメータ
を変化させながらＣＶＤ法を行なって基板上に堆積膜を
形成した後、該堆積膜の表面モホロジー又は断面モホロ
ジーのフラクタル次元を求めるため、基板上にＣＶＤ法
により形成された堆積膜の望ましいモホロジーが得られ
るプロセス制御パラメータを把握することができる。
【０１９４】請求項１６の発明に係る半導体プロセス方
法によると、プロセス制御パラメータとして、基板上に
輸送される吸着性中性粒子の吸着率又は表面拡散率を選
択するため、基板上にＣＶＤ法により形成された堆積膜
の望ましいモホロジーを実現できる、吸着性中性粒子の
吸着率又は表面拡散率を得ることができる。
法によると、プロセス制御パラメータとして、基板上に
輸送される吸着性中性粒子の吸着率又は表面拡散率を選
択するため、基板上にＣＶＤ法により形成された堆積膜
の望ましいモホロジーを実現できる、吸着性中性粒子の
吸着率又は表面拡散率を得ることができる。
【０１９５】請求項１７の発明に係る半導体プロセス方
法によると、プロセス制御パラメータとしての、基板温
度、プラズマ発生用高周波電力のパワー又はエッチング
用ガスの種類を選択するため、基板上にＣＶＤ法により
形成された堆積膜の望ましいモホロジーを実現できる、
基板温度、プラズマ発生用高周波電力のパワー又はエッ
チング用ガスの種類を得ることができる。
法によると、プロセス制御パラメータとしての、基板温
度、プラズマ発生用高周波電力のパワー又はエッチング
用ガスの種類を選択するため、基板上にＣＶＤ法により
形成された堆積膜の望ましいモホロジーを実現できる、
基板温度、プラズマ発生用高周波電力のパワー又はエッ
チング用ガスの種類を得ることができる。
【０１９６】請求項１９の発明に係る半導体プロセス方
法によると、第２の関係に基づき試料の望ましい物理的
又は電気的な特性と対応する試料のフラクタル次元を求
めた後、第１の関係から試料のフラクタル次元と対応す
るプロセス内部パラメータを求めるため、試料の望まし
い物理的又は電気的な特性と対応するプロセス内部パラ
メータが得られるので、第１及び第２の関係に基づき求
められたプロセス内部パラメータが得られるような半導
体プロセスの工程を実行すると、試料の望ましい物理的
又は電気的な特性が得られる。
法によると、第２の関係に基づき試料の望ましい物理的
又は電気的な特性と対応する試料のフラクタル次元を求
めた後、第１の関係から試料のフラクタル次元と対応す
るプロセス内部パラメータを求めるため、試料の望まし
い物理的又は電気的な特性と対応するプロセス内部パラ
メータが得られるので、第１及び第２の関係に基づき求
められたプロセス内部パラメータが得られるような半導
体プロセスの工程を実行すると、試料の望ましい物理的
又は電気的な特性が得られる。
【０１９７】請求項２０の発明に係る半導体プロセス方
法によると、関係算出工程は、プロセス制御パラメータ
に影響を及ぼすプロセス内部パラメータを選択し、選択
されたプロセス内部パラメータを変化させながら第１及
び第２の関係を求めるため、実際のプロセスにおいて用
いられるプロセス制御パラメータに影響を及ぼすプロセ
ス内部パラメータを変化させながらシミュレーションす
ることができる。
法によると、関係算出工程は、プロセス制御パラメータ
に影響を及ぼすプロセス内部パラメータを選択し、選択
されたプロセス内部パラメータを変化させながら第１及
び第２の関係を求めるため、実際のプロセスにおいて用
いられるプロセス制御パラメータに影響を及ぼすプロセ
ス内部パラメータを変化させながらシミュレーションす
ることができる。
【０１９８】請求項２１の発明に係る半導体プロセス方
法によると、関係算出工程は、プロセス制御パラメータ
とプロセス内部パラメータとの関連性に基づき第１の関
係を補正し、パラメータ算出工程は、補正された第１の
関係に基づいて、フラクタル次元と対応するプロセス内
部パラメータを求めるため、実際のプロセスにおいて用
いられるプロセス制御パラメータをも考慮したプロセス
内部パラメータを得ることができる。
法によると、関係算出工程は、プロセス制御パラメータ
とプロセス内部パラメータとの関連性に基づき第１の関
係を補正し、パラメータ算出工程は、補正された第１の
関係に基づいて、フラクタル次元と対応するプロセス内
部パラメータを求めるため、実際のプロセスにおいて用
いられるプロセス制御パラメータをも考慮したプロセス
内部パラメータを得ることができる。
【０１９９】請求項２３の発明に係る半導体プロセス方
法によると、関係算出工程は、プロセス内部パラメータ
を変化させながらレジスト膜に対して電子ビームを用い
る露光及び現像処理のシミュレーションを行なってレジ
ストパターンを得た後、該レジストパターンの断面表面
モホロジー又は線幅ゆらぎモホロジーのフラクタル次元
を求めるため、レジストパターンの望ましい物理的特性
が得られるプロセス内部パラメータを把握することがで
きる。
法によると、関係算出工程は、プロセス内部パラメータ
を変化させながらレジスト膜に対して電子ビームを用い
る露光及び現像処理のシミュレーションを行なってレジ
ストパターンを得た後、該レジストパターンの断面表面
モホロジー又は線幅ゆらぎモホロジーのフラクタル次元
を求めるため、レジストパターンの望ましい物理的特性
が得られるプロセス内部パラメータを把握することがで
きる。
【０２００】請求項２４の発明に係る半導体プロセス方
法によると、電子ビームの強度分布又は酸拡散モデルを
取り込んだモンテカルロ法を用いるシミュレーションを
行なってプロセス内部パラメータを求めるため、実際の
プロセスにおいて形成されるレジスタパターンのモホロ
ジーと近似するモホロジーを持つレジストパターンをシ
ミュレーションすることができる。
法によると、電子ビームの強度分布又は酸拡散モデルを
取り込んだモンテカルロ法を用いるシミュレーションを
行なってプロセス内部パラメータを求めるため、実際の
プロセスにおいて形成されるレジスタパターンのモホロ
ジーと近似するモホロジーを持つレジストパターンをシ
ミュレーションすることができる。
【０２０１】請求項２５の発明に係る半導体プロセス方
法によると、関係算出工程は、プロセス内部パラメータ
を変化させながらシリコン基板上の絶縁膜に対してエッ
チングのシミュレーションを行なってコンタクトホール
を得た後、該コンタクトホールに露出したシリコン基板
の表面モホロジー又は断面モホロジーのフラクタル次元
を求めるため、コンタクトホールに露出したシリコン基
板の望ましいモホロジーが得られるプロセス内部パラメ
ータを把握することができる。
法によると、関係算出工程は、プロセス内部パラメータ
を変化させながらシリコン基板上の絶縁膜に対してエッ
チングのシミュレーションを行なってコンタクトホール
を得た後、該コンタクトホールに露出したシリコン基板
の表面モホロジー又は断面モホロジーのフラクタル次元
を求めるため、コンタクトホールに露出したシリコン基
板の望ましいモホロジーが得られるプロセス内部パラメ
ータを把握することができる。
【０２０２】請求項２６の発明に係る半導体プロセス方
法によると、モンテカルロ法と分子動力学法とを組み合
わせたエッチング粒子シミュレーション法を用いるシミ
ュレーションを行なってプロセス内部パラメータを求め
るため、実際のプロセスにおいて形成されるコンタクト
ホールに露出したシリコン基板のモホロジーと近似する
モホロジーを持つシリコン基板をシミュレーションする
ことができる。
法によると、モンテカルロ法と分子動力学法とを組み合
わせたエッチング粒子シミュレーション法を用いるシミ
ュレーションを行なってプロセス内部パラメータを求め
るため、実際のプロセスにおいて形成されるコンタクト
ホールに露出したシリコン基板のモホロジーと近似する
モホロジーを持つシリコン基板をシミュレーションする
ことができる。
【０２０３】請求項２７の発明に係る半導体プロセス方
法によると、関係算出工程は、プロセス内部パラメータ
を変化させながらＣＶＤ法のシミュレーションを行なっ
て基板上に堆積膜を得た後、該堆積膜の表面モホロジー
又は断面モホロジーのフラクタル次元を求めるため、基
板上に形成された堆積膜の望ましいモホロジーが得られ
るプロセス内部パラメータを把握することができる。
法によると、関係算出工程は、プロセス内部パラメータ
を変化させながらＣＶＤ法のシミュレーションを行なっ
て基板上に堆積膜を得た後、該堆積膜の表面モホロジー
又は断面モホロジーのフラクタル次元を求めるため、基
板上に形成された堆積膜の望ましいモホロジーが得られ
るプロセス内部パラメータを把握することができる。
【０２０４】請求項２８の発明に係る半導体プロセス方
法によると、基板上に輸送される吸着性中性粒子の吸着
率と表面拡散率とを互いに独立に変化させながらＣＶＤ
法のシミュレーションを行なってプロセス内部パラメー
タを求めるため、堆積膜の段差被覆性に影響を及ぼす吸
着性中性粒子の吸着率と表面拡散率とを別々に考慮しな
がら堆積膜をシミュレーションすることができる。
法によると、基板上に輸送される吸着性中性粒子の吸着
率と表面拡散率とを互いに独立に変化させながらＣＶＤ
法のシミュレーションを行なってプロセス内部パラメー
タを求めるため、堆積膜の段差被覆性に影響を及ぼす吸
着性中性粒子の吸着率と表面拡散率とを別々に考慮しな
がら堆積膜をシミュレーションすることができる。
【０２０５】請求項２９の発明に係る半導体プロセス方
法によると、モンテカルロ法又は直接シミュレーション
モンテカルロ法等の粒子シミュレーション法を用いるシ
ミュレーションを行なってプロセス内部パラメータを求
めるため、実際のプロセスにおいて形成される堆積膜の
モホロジーと近似したモホロジーを持つ堆積膜をシミュ
レーションすることができる。
法によると、モンテカルロ法又は直接シミュレーション
モンテカルロ法等の粒子シミュレーション法を用いるシ
ミュレーションを行なってプロセス内部パラメータを求
めるため、実際のプロセスにおいて形成される堆積膜の
モホロジーと近似したモホロジーを持つ堆積膜をシミュ
レーションすることができる。
【０２０６】請求項３０の発明に係る半導体プロセス装
置によると、第２の関係に基づき試料の望ましい物理的
又は電気的な特性と対応する試料のフラクタル次元を求
めた後、第１の関係から試料のフラクタル次元と対応す
るプロセス制御パラメータを求めるため、試料の望まし
い物理的又は電気的な特性と対応するプロセス制御パラ
メータが得られるので、第１及び第２の関係に基づき求
められたプロセス制御パラメータに基づき半導体プロセ
スの工程を実行すると、試料の望ましい物理的又は電気
的な特性が得られる。
置によると、第２の関係に基づき試料の望ましい物理的
又は電気的な特性と対応する試料のフラクタル次元を求
めた後、第１の関係から試料のフラクタル次元と対応す
るプロセス制御パラメータを求めるため、試料の望まし
い物理的又は電気的な特性と対応するプロセス制御パラ
メータが得られるので、第１及び第２の関係に基づき求
められたプロセス制御パラメータに基づき半導体プロセ
スの工程を実行すると、試料の望ましい物理的又は電気
的な特性が得られる。
【０２０７】請求項３２の発明に係る半導体プロセス装
置によると、第２の関係に基づき試料の望ましい物理的
又は電気的な特性と対応する試料のフラクタル次元を求
めた後、第１の関係から試料のフラクタル次元と対応す
るプロセス内部パラメータを求めるため、試料の望まし
い物理的又は電気的な特性と対応するプロセス内部パラ
メータが得られるので、第１及び第２の関係に基づき求
められたプロセス内部パラメータが得られるような半導
体プロセスの工程を実行すると、試料の望ましい物理的
又は電気的な特性が得られる。
置によると、第２の関係に基づき試料の望ましい物理的
又は電気的な特性と対応する試料のフラクタル次元を求
めた後、第１の関係から試料のフラクタル次元と対応す
るプロセス内部パラメータを求めるため、試料の望まし
い物理的又は電気的な特性と対応するプロセス内部パラ
メータが得られるので、第１及び第２の関係に基づき求
められたプロセス内部パラメータが得られるような半導
体プロセスの工程を実行すると、試料の望ましい物理的
又は電気的な特性が得られる。
【図１】本発明の基本原理を説明するフローチャートで
ある。
ある。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体プロセス
方法を説明するフローチャートである。
方法を説明するフローチャートである。
【図３】（ａ）は、第１の実施形態に係る半導体プロセ
ス方法において、酸化膜のモホロジーを原子間力顕微鏡
を用いて求める工程を説明する図であり、（ｂ）は、第
１の実施形態に係る半導体プロセス方法において、酸化
膜の電気的特性をＴＤＤＢ法により測定する工程を説明
する図であり、（ｃ）は、ＴＤＤＢ法により測定された
ストレス時間と電流値との関係を示す特性図である。
ス方法において、酸化膜のモホロジーを原子間力顕微鏡
を用いて求める工程を説明する図であり、（ｂ）は、第
１の実施形態に係る半導体プロセス方法において、酸化
膜の電気的特性をＴＤＤＢ法により測定する工程を説明
する図であり、（ｃ）は、ＴＤＤＢ法により測定された
ストレス時間と電流値との関係を示す特性図である。
【図４】第１の実施形態に係る半導体プロセス方法にお
いて、Ｖi＝−５Ｖの条件で定電圧ＴＤＤＢ測定をした
場合における、酸化膜の表面モホロジーの第１のフラク
タル次元と、破壊が生じるまでの時間及び電気炉での酸
化温度との関係を示す特性図である。
いて、Ｖi＝−５Ｖの条件で定電圧ＴＤＤＢ測定をした
場合における、酸化膜の表面モホロジーの第１のフラク
タル次元と、破壊が生じるまでの時間及び電気炉での酸
化温度との関係を示す特性図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る半導体プロセス
方法を説明するフローチャートである。
方法を説明するフローチャートである。
【図６】第２の実施形態に係る半導体プロセス方法にお
いて測定されたＰＥＢ温度と第１のフラクタル次元との
関係を示す特性図である。
いて測定されたＰＥＢ温度と第１のフラクタル次元との
関係を示す特性図である。
【図７】第２の実施形態に係る半導体プロセス方法にお
いて測定された第１のフラクタル次元と線幅ゆらぎの標
準偏差との関係を示す特性図である。
いて測定された第１のフラクタル次元と線幅ゆらぎの標
準偏差との関係を示す特性図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る半導体プロセス
方法を説明するフローチャートである。
方法を説明するフローチャートである。
【図９】（ａ）は、第３の実施形態に係る半導体プロセ
ス方法において、シリコン基板上に堆積されたシリコン
酸化膜にドライエッチングによりコンタクトホールを形
成する状態を説明する断面模式図であり、（ｂ）は、第
３の実施形態に係る半導体プロセス方法において、コン
タクトホールに露出したシリコン基板の表面層の状態を
示す断面模式図である。
ス方法において、シリコン基板上に堆積されたシリコン
酸化膜にドライエッチングによりコンタクトホールを形
成する状態を説明する断面模式図であり、（ｂ）は、第
３の実施形態に係る半導体プロセス方法において、コン
タクトホールに露出したシリコン基板の表面層の状態を
示す断面模式図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、第３の実施形態に係る半
導体プロセス方法において、ドライエッチング後にライ
トエッチングを行なわない場合のシリコン基板の表面モ
ホロジーを示す模式図であって、（ａ）及び（ｃ）はイ
オンエネルギーが低い場合を示し、（ｂ）及び（ｄ）は
イオンエネルギーが高い場合を示し、（ａ）、（ｂ）は
原子間力顕微鏡により観察した場合を示し、（ｃ）及び
（ｄ）は高分解能透過型電子顕微鏡により観察した場合
を示している。
導体プロセス方法において、ドライエッチング後にライ
トエッチングを行なわない場合のシリコン基板の表面モ
ホロジーを示す模式図であって、（ａ）及び（ｃ）はイ
オンエネルギーが低い場合を示し、（ｂ）及び（ｄ）は
イオンエネルギーが高い場合を示し、（ａ）、（ｂ）は
原子間力顕微鏡により観察した場合を示し、（ｃ）及び
（ｄ）は高分解能透過型電子顕微鏡により観察した場合
を示している。
【図１１】第３の実施形態に係る半導体プロセス方法に
おいて測定された、ＤＣバイアス電圧と、原子間力顕微
鏡により観察したシリコン基板の表面モホロジーの第１
のフラクタル次元及びシリコン基板のチェーンコンタク
ト抵抗との関係を示す特性図である。
おいて測定された、ＤＣバイアス電圧と、原子間力顕微
鏡により観察したシリコン基板の表面モホロジーの第１
のフラクタル次元及びシリコン基板のチェーンコンタク
ト抵抗との関係を示す特性図である。
【図１２】第３の実施形態に係る半導体プロセス方法に
おいて測定された、第１のフラクタル次元と、少数キャ
リアのライフタイム及びチェーンコンタクト抵抗との関
係を示す特性図である。
おいて測定された、第１のフラクタル次元と、少数キャ
リアのライフタイム及びチェーンコンタクト抵抗との関
係を示す特性図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る半導体プロセ
ス方法を説明するフローチャートである。
ス方法を説明するフローチャートである。
【図１４】（ａ）は、ＤＬＡモデルに基づいて行なっ
た、ランダムに成長する凝集現象の計算機シミュレーシ
ョンモデルを示す図であり、（ｂ）及び（ｃ）は（ａ）
のシミュレーション結果を示す図であり、（ｂ）は格子
の原点に種をおいた場合であり、（ｃ）は直線上に種を
おいた場合である。
た、ランダムに成長する凝集現象の計算機シミュレーシ
ョンモデルを示す図であり、（ｂ）及び（ｃ）は（ａ）
のシミュレーション結果を示す図であり、（ｂ）は格子
の原点に種をおいた場合であり、（ｃ）は直線上に種を
おいた場合である。
【図１５】第４の実施形態に係る半導体プロセス方法に
おいて、シリコン基板上にＣＶＤ法により堆積膜を形成
する状態を説明する断面模式図である。
おいて、シリコン基板上にＣＶＤ法により堆積膜を形成
する状態を説明する断面模式図である。
【図１６】第４の実施形態に係る半導体プロセス方法に
おいて、図１５の右部に示す正方格子の粗視度ｒを変化
させた場合の正方格子の粗視度ｒと自己相関関数Ｃ
（ｒ）との関係を対数−対数でプロットした状態を示す
特性図である。
おいて、図１５の右部に示す正方格子の粗視度ｒを変化
させた場合の正方格子の粗視度ｒと自己相関関数Ｃ
（ｒ）との関係を対数−対数でプロットした状態を示す
特性図である。
【図１７】第４の実施形態に係る半導体プロセス方法に
おいて、吸着性中性粒子の吸着率ξと第２のフラクタル
次元との関係を、表面拡散率ＣD が０の場合と１０-14
ｃｍ／ｓの場合とについて示す特性図である。
おいて、吸着性中性粒子の吸着率ξと第２のフラクタル
次元との関係を、表面拡散率ＣD が０の場合と１０-14
ｃｍ／ｓの場合とについて示す特性図である。
【図１８】第４の実施形態に係る半導体プロセス方法に
おいて、Damkohler数Ｄaと第２のフラクタル次元ＤF と
の関係を示す特性図である。
おいて、Damkohler数Ｄaと第２のフラクタル次元ＤF と
の関係を示す特性図である。
【図１９】本発明の基本原理の前提となるフラクタル次
元を説明するためのコッホ曲線を示す図である。
元を説明するためのコッホ曲線を示す図である。
【図２０】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の基本原理の前提
となるフラクタル次元を説明するための、コッホ曲線図
形を作り上げる近似操作を示す図である。
となるフラクタル次元を説明するための、コッホ曲線図
形を作り上げる近似操作を示す図である。
【図２１】（ａ）は、第１の従来例において、酸化膜の
電気的特性をＴＤＤＢ法により測定する工程を説明する
図であり、（ｂ）は、第１の従来例において、酸化膜の
表面モホロジーを原子間力顕微鏡を用いて求める工程を
説明する図である。
電気的特性をＴＤＤＢ法により測定する工程を説明する
図であり、（ｂ）は、第１の従来例において、酸化膜の
表面モホロジーを原子間力顕微鏡を用いて求める工程を
説明する図である。
【図２２】第２の従来例において、半導体基板の上に形
成されたレジストパターンの線幅ゆらぎのモホロジーを
原子間力顕微鏡により観察した平面図である。
成されたレジストパターンの線幅ゆらぎのモホロジーを
原子間力顕微鏡により観察した平面図である。
【図２３】（ａ）は、第３の従来例において、シリコン
基板上に堆積されたシリコン酸化膜にドライエッチング
によりコンタクトホールを形成する状態を説明する断面
模式図であり、（ｂ）は、第３の従来例において、コン
タクトホールに露出したシリコン基板の表面層の状態を
示す断面模式図である。
基板上に堆積されたシリコン酸化膜にドライエッチング
によりコンタクトホールを形成する状態を説明する断面
模式図であり、（ｂ）は、第３の従来例において、コン
タクトホールに露出したシリコン基板の表面層の状態を
示す断面模式図である。
【図２４】（ａ）〜（ｆ）は、第４の従来例において、
半導体基板上の段差部にＣＶＤ法により形成された堆積
膜のプロファイルをシミュレーションした模式図であ
る。
半導体基板上の段差部にＣＶＤ法により形成された堆積
膜のプロファイルをシミュレーションした模式図であ
る。
【図２５】第４の従来例において、半導体基板上の段差
部に形成された堆積膜のプロファイルと吸着性中性粒子
の平均拡散距離σとの関係を示す図である。
部に形成された堆積膜のプロファイルと吸着性中性粒子
の平均拡散距離σとの関係を示す図である。
１ シリコン基板 ２ 酸化膜 ３ 探針 ４ カンチレバー ５ 原子間力顕微鏡 ６ データ蓄積装置 ７ 計算機 ８ ゲート電極 ９ 定電圧電源 １０ シリコン基板 １１ シリコン酸化膜 １２ レジストパターン １３ アモルファス層 １４ Ｓｉ−Ｃ層 １５ ＣＦn ポリマー層 ２０ シリコン基板の表面 ２１ ダメージ層の２次元的凹凸形状 ２２ ダメージ層の１次元的凹凸形状 ３０ シリコン基板 ３１ 酸化膜 ３２ アルミ配線 ３３ 堆積膜 ３４ 輸送中の吸着性中性粒子 ３５ 吸着した中性粒子 ３６ 半導体基板 ３７ 電流計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｅ
Claims (32)
- 【請求項１】 半導体プロセスにおける一の工程をプロ
セス制御パラメータを変化させながら実行して試料を得
た後、該試料のモホロジーのフラクタル次元及び前記試
料の物理的又は電気的な特性を求めることにより、前記
プロセス制御パラメータと前記フラクタル次元との間の
第１の関係及び前記フラクタル次元と前記物理的又は電
気的な特性との間の第２の関係を求める関係算出工程
と、 前記第２の関係に基づいて、望ましい物理的又は電気的
な特性と対応するフラクタル次元を求めるフラクタル次
元算出工程と、 前記第１の関係に基づいて、前記フラクタル次元算出工
程で求めたフラクタル次元と対応するプロセス制御パラ
メータを求めるパラメータ算出工程と、 半導体プロセスにおける前記一の工程を前記パラメータ
算出工程で求めたプロセス制御パラメータに基づいて実
行するプロセス実行工程とを備えていることを特徴とす
る半導体プロセス方法。 - 【請求項２】 前記関係算出工程は、半導体プロセスの
前記一の工程を実行するためのプロセス制御パラメータ
と半導体プロセスの前記一の工程をシミュレーションす
るためのプロセス内部パラメータとの関係を求めた後、
前記プロセス内部パラメータに影響を及ぼす前記プロセ
ス制御パラメータを選択し、選択されたプロセス制御パ
ラメータを変化させながら半導体プロセスにおける前記
一の工程を実行する工程を含むことを特徴とする請求項
１に記載の半導体プロセス方法。 - 【請求項３】 前記関係算出工程は、半導体プロセスの
前記一の工程を実行するためのプロセス制御パラメータ
と半導体プロセスの前記一の工程をシミュレーションす
るためのプロセス内部パラメータとの関連性を求めた
後、該関連性に基づき前記第１の関係を補正することに
より、補正された第１の関係を求める工程を含み、 前記パラメータ算出工程は、前記第１の関係に代えて、
前記関係算出工程で求めた補正された第１の関係に基づ
いて、前記フラクタル次元算出工程で求めたフラクタル
次元と対応するプロセス制御パラメータを求める工程を
含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体プロセス
方法。 - 【請求項４】 前記関係算出工程は、前記試料のモホロ
ジーを原子間力顕微鏡や透過型電子顕微鏡等の走査型プ
ローブ顕微鏡を用いて求める工程を含むことを特徴とす
る請求項１に記載の半導体プロセス方法。 - 【請求項５】 前記関係算出工程は、前記試料のモホロ
ジーのフラクタル次元を、ボックスカウンティング法、
パワースペクトラム法、スリットアイランド法又はバリ
エーション法を用いて求める工程を含むことを特徴とす
る請求項１に記載の半導体プロセス方法。 - 【請求項６】 前記関係算出工程は、プロセス制御パラ
メータを変化させながら前記試料としての酸化膜を形成
した後、該酸化膜の表面モホロジー又は断面モホロジー
のフラクタル次元を求める工程と、前記試料の物理的又
は電気的な特性としての前記酸化膜の電気的信頼性を、
前記酸化膜の上に形成された電極にランプ電圧を印加し
て行なうＦＤＤＢ測定法又は前記酸化膜の経時劣化を評
価するＴＤＤＢ測定法により求める工程とを含むことを
特徴とする請求項１に記載の半導体プロセス方法。 - 【請求項７】 前記関係算出工程は、プロセス制御パラ
メータとしての、前記酸化膜を形成する際の酸化膜形成
温度を変化させながら前記酸化膜を形成する工程を含む
ことを特徴とする請求項６に記載の半導体プロセス方
法。 - 【請求項８】 前記フラクタル次元算出工程における前
記物理的又は電気的な特性と対応する前記試料の表面モ
ホロジーのフラクタル次元は、２．０以上で且つ２．３
以下であることを特徴とする請求項６に記載の半導体プ
ロセス方法。 - 【請求項９】 前記関係算出工程は、プロセス制御パラ
メータを変化させながらレジスト膜に対して電子ビーム
による露光及び現像液による現像を行なってレジストパ
ターンを形成した後、該レジストパターンの断面表面モ
ホロジー又は線幅ゆらぎモホロジーのフラクタル次元を
求める工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の半
導体プロセス方法。 - 【請求項１０】 前記関係算出工程は、プロセス制御パ
ラメータとしての、電子ビームのビーム径、レジスト膜
を構成する樹脂の構造又はＰＥＢ温度を変化させながら
前記レジストパターンを形成する工程を含むことを特徴
とする請求項９に記載の半導体プロセス方法。 - 【請求項１１】 前記フラクタル次元算出工程における
前記物理的又は電気的な特性と対応する前記レジストパ
ターンの断面表面モホロジー又は線幅ゆらぎモホロジー
のフラクタル次元は、それぞれ２．０以上で且つ２．３
以下、又は１．０以上で且つ１．３以下であることを特
徴とする請求項９に記載の半導体プロセス方法。 - 【請求項１２】 前記関係算出工程は、プロセス制御パ
ラメータを変化させながらシリコン基板上の絶縁膜に対
してエッチングを行なってコンタクトホールを形成した
後、該コンタクトホールに露出したシリコン基板の表面
モホロジー又は断面モホロジーのフラクタル次元を求め
る工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体
プロセス方法。 - 【請求項１３】 前記関係算出工程は、プロセス制御パ
ラメータとしての、プラズマ発生用高周波電力のパワ
ー、シリコン基板に印加されるバイアス電圧のパワー又
はエッチング用ガスの圧力、流量若しくは種類を変化さ
せながら前記レジストパターンを形成する工程を含むこ
とを特徴とする請求項１２に記載の半導体プロセス方
法。 - 【請求項１４】 前記フラクタル次元算出工程における
前記物理的又は電気的な特性と対応する前記コンタクト
ホールに露出したシリコン基板の表面モホロジー又は断
面モホロジーのフラクタル次元は、それぞれ２．０以上
で且つ２．２以下、又は１．０以上で且つ１．３以下で
あることを特徴とする請求項１２に記載の半導体プロセ
ス方法。 - 【請求項１５】 前記関係算出工程は、プロセス制御パ
ラメータを変化させながらＣＶＤ法を行なって基板上に
堆積膜を形成した後、該堆積膜の表面モホロジー又は断
面モホロジーのフラクタル次元を求める工程を含むこと
を特徴とする請求項１に記載の半導体プロセス方法。 - 【請求項１６】 前記関係算出工程は、プロセス制御パ
ラメータとしての、基板上に輸送される吸着性中性粒子
の吸着率又は表面拡散率を変化させながら前記堆積膜を
形成する工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載
の半導体プロセス方法。 - 【請求項１７】 前記関係算出工程は、プロセス制御パ
ラメータとしての、基板温度、プラズマ発生用高周波電
力のパワー又はエッチング用ガスの種類を変化させなが
ら前記堆積膜を形成する工程を含むことを特徴とする請
求項１５に記載の半導体プロセス方法。 - 【請求項１８】 前記フラクタル次元算出工程における
前記物理的又は電気的な特性と対応する前記堆積膜の表
面モホロジー又は断面モホロジーのフラクタル次元は、
それぞれ２．０以上で且つ２．２以下、又は１．０以上
で且つ１．３以下であることを特徴とする請求項１５に
記載の半導体プロセス方法。 - 【請求項１９】 半導体プロセスにおける一の工程をプ
ロセス内部パラメータを変化させながらシミュレーショ
ンを行なって試料を得た後、該試料のモホロジーのフラ
クタル次元及び前記試料の物理的又は電気的な特性を求
めることにより、前記プロセス内部パラメータと前記フ
ラクタル次元との間の第１の関係及び前記フラクタル次
元と前記物理的又は電気的な特性との間の第２の関係を
求める関係算出工程と、 前記第２の関係に基づき、望ましい物理的又は電気的な
特性と対応するフラクタル次元を求めるフラクタル次元
算出工程と、 前記第１の関係に基づき、前記フラクタル次元算出工程
で求めたフラクタル次元と対応する内部制御パラメータ
を求めるパラメータ算出工程とを備えていることを特徴
とする半導体プロセス方法。 - 【請求項２０】 前記関係算出工程は、半導体プロセス
の前記一の工程を実行するためのプロセス制御パラメー
タと半導体プロセスの前記一の工程をシミュレーション
するためのプロセス内部パラメータとの関連性を求めた
後、前記プロセス制御パラメータに影響を及ぼす前記プ
ロセス内部パラメータを選択し、選択されたプロセス内
部パラメータを変化させながら、半導体プロセスにおけ
る前記一の工程をシミュレーションする工程を含むこと
を特徴とする請求項１９に記載の半導体プロセス方法。 - 【請求項２１】 前記関係算出工程は、半導体プロセス
の前記一の工程におけるプロセス制御パラメータと半導
体プロセスの前記一の工程をシミュレーションするため
のプロセス内部パラメータとの関連性を求めた後、該関
連性に基づき前記第１の関係を補正することにより、補
正された第１の関係を求める工程を含み、 前記パラメータ算出工程は、前記第１の関係に代えて、
前記関係算出工程で求めた補正された第１の関係に基づ
いて、前記フラクタル次元算出工程で求めたフラクタル
次元と対応するプロセス内部パラメータを求める工程を
含むことを特徴とする請求項１９に記載の半導体プロセ
ス方法。 - 【請求項２２】 前記関係算出工程は、前記試料のモホ
ロジーのフラクタル次元を、ボックスカウンティング
法、パワースペクトラム法、スリットアイランド法又は
バリエーション法を用いて求める工程を含むことを特徴
とする請求項１９に記載の半導体プロセス方法。 - 【請求項２３】 前記関係算出工程は、プロセス内部パ
ラメータを変化させながらレジスト膜に対して電子ビー
ムを用いる露光及び現像処理のシミュレーションを行な
ってレジストパターンを得た後、該レジストパターンの
断面表面モホロジー又は線幅ゆらぎモホロジーのフラク
タル次元を求める工程を含むことを特徴とする請求項１
９に記載の半導体プロセス方法。 - 【請求項２４】 前記関係算出工程は、プロセス内部パ
ラメータとして電子ビームの強度分布又は酸拡散モデル
を取り込んだモンテカルロ法を用いるシミュレーション
を行なう工程を含むことを特徴とする請求項２３に記載
の半導体プロセス方法。 - 【請求項２５】 前記関係算出工程は、プロセス内部パ
ラメータを変化させながらシリコン基板上の絶縁膜に対
してエッチングのシミュレーションを行なってコンタク
トホールを得た後、該コンタクトホールに露出したシリ
コン基板の表面モホロジー又は断面モホロジーのフラク
タル次元を求める工程を含むことを特徴とする請求項１
９に記載の半導体プロセス方法。 - 【請求項２６】 前記関係算出工程は、モンテカルロ法
と分子動力学法とを組み合わせたエッチング粒子シミュ
レーション法を用いるシミュレーションを行なう工程を
含むことを特徴とする請求項２５に記載の半導体プロセ
ス方法。 - 【請求項２７】 前記関係算出工程は、プロセス内部パ
ラメータを変化させながらＣＶＤ法のシミュレーション
を行なって基板上に堆積膜を得た後、該堆積膜の表面モ
ホロジー又は断面モホロジーのフラクタル次元を求める
工程を含むことを特徴とする請求項１９に記載の半導体
プロセス方法。 - 【請求項２８】 前記関係算出工程は、プロセス内部パ
ラメータとしての、基板上に輸送される吸着性中性粒子
の吸着率と表面拡散率とを互いに独立に変化させながら
ＣＶＤ法のシミュレーションを行なう工程を含むことを
特徴とする請求項２７に記載の半導体プロセス方法。 - 【請求項２９】 前記関係算出工程は、モンテカルロ法
又は直接シミュレーションモンテカルロ法等の粒子シミ
ュレーション法を用いるシミュレーションを行なう工程
を含むことを特徴とする請求項２７に記載の半導体プロ
セス方法。 - 【請求項３０】 半導体プロセスにおける一の工程をプ
ロセス制御パラメータを変化させながら実行することに
より得られた試料のモホロジーを測定するモホロジー測
定手段と、 前記モホロジー測定手段が測定したモホロジーの測定デ
ータをプロセス制御パラメータと関連づけて蓄積する測
定データ蓄積手段と、 前記測定データ蓄積手段に蓄積された測定データに基づ
き、前記試料のモホロジーのフラクタル次元を計算する
フラクタル次元計算手段と、 前記試料の物理的又は電気的な特性を測定する特性測定
手段と、 前記測定データ蓄積手段に蓄積されたプロセス制御パラ
メータと前記フラクタル次元計算手段が計算したフラク
タル次元との間の第１の関係を求める第１の関係算出手
段と、 前記フラクタル次元計算手段が計算したフラクタル次元
と前記特性測定手段が測定した物理的又は電気的な特性
との間の第２の関係を求める第２の関係算出手段と、 前記第２の関係に基づき、望ましい物理的又は電気的な
特性と対応するフラクタル次元を求めるフラクタル次元
算出手段と、 前記第１の関係に基づき、前記フラクタル次元算出手段
が求めたフラクタル次元と対応するプロセス制御パラメ
ータを求めるパラメータ算出手段とを備えていることを
特徴とする半導体プロセス装置。 - 【請求項３１】 前記モホロジー測定手段は、前記試料
のモホロジーを測定するための、原子間力顕微鏡や走査
型トンネル顕微鏡等の走査型プローブ顕微鏡又は透過型
電子顕微鏡を有していることを特徴とする請求項３０に
記載の半導体プロセス装置。 - 【請求項３２】 半導体プロセスにおける一の工程をプ
ロセス内部パラメータを変化させながらシミュレーショ
ンして試料を得るプロセスシュミレターと、 前記試料のモホロジーをシミュレーションして該試料の
モホロジーをプロセス内部パラメータと関連づけて蓄積
するモホロジーシュミレターと、 前記試料のモホロジーから該モホロジーのフラクタル次
元を計算するフラクタル次元計算手段と、 前記試料の物理的又は電気的な特性をシミュレーション
する特性シュミレターと、 前記モホロジーシュミレターに蓄積されたプロセス内部
パラメータと前記フラクタル次元計算手段が計算したフ
ラクタル次元との間の第１の関係を求める第１の関係算
出手段と、 前記フラクタル次元計算手段が計算したフラクタル次元
と前記試料の物理的又は電気的な特性との間の第２の関
係を求める第２の関係算出手段と、 前記第２の関係に基づき、望ましい物理的又は電気的な
特性と対応するフラクタル次元を求めるフラクタル次元
算出手段と、 前記第１の関係に基づき、前記フラクタル次元算出手段
が求めたフラクタル次元と対応するプロセス内部パラメ
ータを求めるパラメータ算出手段とを備えていることを
特徴とする半導体プロセス装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9008980A JPH10208988A (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | 半導体プロセス方法及び半導体プロセス装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9008980A JPH10208988A (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | 半導体プロセス方法及び半導体プロセス装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10208988A true JPH10208988A (ja) | 1998-08-07 |
Family
ID=11707849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9008980A Withdrawn JPH10208988A (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | 半導体プロセス方法及び半導体プロセス装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10208988A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999063790A1 (fr) * | 1998-05-29 | 1999-12-09 | Nikon Corporation | Source lumineuse plasmatique excitee au laser, appareil d'exposition et son procede de fabrication, et procede de fabrication d'un dispositif |
| JP2006501683A (ja) * | 2002-09-30 | 2006-01-12 | ラム リサーチ コーポレーション | ウェーハアーク放電を低減する方法 |
| JP2007036100A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Canon Inc | 露光方法 |
| US7384860B2 (en) | 1999-12-28 | 2008-06-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device |
| JP2009212341A (ja) * | 2008-03-05 | 2009-09-17 | Kobe Steel Ltd | イオン注入量測定装置 |
| WO2010001518A1 (ja) * | 2008-07-02 | 2010-01-07 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶ウェーハ及びシリコン単結晶ウェーハの製造方法並びにシリコン単結晶ウェーハの評価方法 |
| CN116008139A (zh) * | 2023-03-27 | 2023-04-25 | 华中科技大学 | 分散系统颗粒物分形维数的评估方法及评估系统 |
-
1997
- 1997-01-21 JP JP9008980A patent/JPH10208988A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999063790A1 (fr) * | 1998-05-29 | 1999-12-09 | Nikon Corporation | Source lumineuse plasmatique excitee au laser, appareil d'exposition et son procede de fabrication, et procede de fabrication d'un dispositif |
| US7384860B2 (en) | 1999-12-28 | 2008-06-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device |
| JP2006501683A (ja) * | 2002-09-30 | 2006-01-12 | ラム リサーチ コーポレーション | ウェーハアーク放電を低減する方法 |
| KR101014583B1 (ko) * | 2002-09-30 | 2011-02-16 | 램 리써치 코포레이션 | 웨이퍼 아킹의 감소 방법 |
| JP2007036100A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Canon Inc | 露光方法 |
| JP2009212341A (ja) * | 2008-03-05 | 2009-09-17 | Kobe Steel Ltd | イオン注入量測定装置 |
| WO2010001518A1 (ja) * | 2008-07-02 | 2010-01-07 | 信越半導体株式会社 | シリコン単結晶ウェーハ及びシリコン単結晶ウェーハの製造方法並びにシリコン単結晶ウェーハの評価方法 |
| US8551246B2 (en) | 2008-07-02 | 2013-10-08 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Method for evaluating oxide dielectric breakdown voltage of a silicon single crystal wafer |
| CN116008139A (zh) * | 2023-03-27 | 2023-04-25 | 华中科技大学 | 分散系统颗粒物分形维数的评估方法及评估系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Feigel’Man et al. | Superconductor-insulator transition and energy localization | |
| Niu et al. | Specular spectroscopic scatterometry | |
| Stathis | Percolation models for gate oxide breakdown | |
| US9620338B2 (en) | System, method, and program for predicting processing shape by plasma process | |
| Sheshadri et al. | Percolation-enhanced localization in the disordered bosonic Hubbard model | |
| JP4478574B2 (ja) | 製品設計および歩留りのフィードバックシステムに基づいた総括的な統合リソグラフィプロセス制御システム | |
| JP2008028418A (ja) | 集積回路のプロファイルベースのシミュレーション情報の作成方法 | |
| Zhang | Relationship between edge roughness in mask pattern and charging in plasma etching | |
| JPH10208988A (ja) | 半導体プロセス方法及び半導体プロセス装置 | |
| CN109844637A (zh) | 补偿电路元件中的沉积不均匀性 | |
| Kim et al. | Reactive ion etch modeling using neural networks and simulated annealing | |
| TWI249616B (en) | Optical scatterometry method of sidewall spacer analysis | |
| KR100703982B1 (ko) | 반도체 집적 회로 장치의 레이아웃 분석 방법, 레이아웃 분석 시스템, 스탠다드 셀 라이브러리, 마스크 및 반도체 집적 회로 장치 | |
| US7188049B2 (en) | System and method for controlling manufacturing processes, and method for manufacturing a semiconductor device | |
| Campbell et al. | Reaction pathways of BCl $ _3 $ for acceptor delta-doping of silicon | |
| CN114676575A (zh) | 辐照半导体中载流子捕获动力学模拟方法及装置 | |
| Vanraes et al. | Assessing neutral transport mechanisms in aspect ratio dependent etching by means of experiments and multiscale plasma modeling | |
| Kim et al. | Modeling of silicon oxynitride etch microtrenching using genetic algorithm and neural network | |
| Amarasinghe et al. | Fractal characteristics of simulated electrical discharges | |
| CN106504994A (zh) | 多晶硅薄膜晶体管的生产方法 | |
| US6599132B1 (en) | Scanning capacitance sample preparation technique | |
| Orchowski et al. | Local electrostatic potential and process-induced boron redistribution in patterned Si/SiGe/Si heterostructures | |
| Baek et al. | Characterization of PECVD Si3N4 thin film in multiple oxide–nitride stack for 3D-NAND flash memory | |
| Kammarchedu et al. | Understanding Disorder in Monolayer Graphene Devices with Gate-Defined Superlattices | |
| Ke et al. | Electrical activity of geometrically necessary dislocations in polycrystalline silicon thin films prepared by solid phase crystallization |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040406 |