專利名稱：模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模擬裝置，特別是涉及在半導(dǎo)體器件的制造中使用的化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)工藝的模擬裝置。
背景技術(shù)：
伴隨大規(guī)模集成電路(LSI)的微細(xì)化和高集成化，在LSI上形成的電路圖案的最小圖案尺寸正在趨向成為0.1μm。在利用激光或電子束將所設(shè)計的電路描繪在用于在半導(dǎo)體襯底上實(shí)現(xiàn)的復(fù)制用掩模上以后，通過利用投影復(fù)制用裝置將復(fù)制用掩模的圖案一并地以光的方式復(fù)制到半導(dǎo)體襯底上來形成LSI的電路圖案。
復(fù)制用裝置的分辨率由R＝k1λ/NA給出。
在此，k1是工藝常數(shù)，λ是波長，NA是數(shù)值孔徑。
如上所述，由于電路圖案由光復(fù)制法來形成，故如果在散焦的狀態(tài)下復(fù)制，則像變得模糊，成像性能惡化。將能維持一定的成像性能的焦點(diǎn)范圍稱為焦點(diǎn)深度(DOF)，DOF由DOF＝k2λ/NA2給出。
在此，k2是工藝系數(shù)。
目前加工尺寸正在趨向成為0.1μm，而現(xiàn)在焦點(diǎn)深度在光學(xué)理論上只能確保約0.3μm。
另一方面，由于在半導(dǎo)體襯底上重復(fù)地進(jìn)行選擇刻蝕或成膜等的處理，故在半導(dǎo)體襯底的表面上發(fā)生了臺階差(襯底臺階差)。
在集成度低且襯底臺階差比焦點(diǎn)深度小的現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件中，尚不成為大的問題，但伴隨加工尺寸的微細(xì)化，最近襯底臺階差比焦點(diǎn)深度大，難以得到規(guī)定的成像性能。
為了消除襯底臺階差，例如有適當(dāng)?shù)嘏渲门c原來的電路圖案無關(guān)的虛設(shè)圖案以抬高低的部分的虛設(shè)圖案法或利用化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)法研磨半導(dǎo)體襯底以便削去所發(fā)生的臺階差以實(shí)現(xiàn)平坦化的方法。
在非專利文獻(xiàn)1中對于用CMP法進(jìn)行的平坦化技術(shù)進(jìn)行了一般的說明。
非專利文獻(xiàn)1“ULSI光刻技術(shù)的革新”，第71頁～第86頁，科學(xué)論壇社刊，1994年11月10日發(fā)行。
如上所述，伴隨LSI的微細(xì)化和高集成化，CMP工藝的重要性增加了，為了有效地進(jìn)行CMP工藝，必須有考慮了各種參數(shù)的模擬，而以往沒有有效的模擬裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了消除上述的問題而進(jìn)行的，其目的在于提供在CMP工藝中考慮了各種參數(shù)的能進(jìn)行模擬的模擬裝置。
本發(fā)明的第1方面所述的模擬裝置是半導(dǎo)體襯底的平坦化用的化學(xué)機(jī)械研磨工藝的模擬裝置，該裝置接受包含關(guān)于半導(dǎo)體器件的圖案形成工序中的加工圖案的每單位區(qū)域的面積占有率的信息的占有率數(shù)據(jù)和在與上述圖案形成工序?qū)?yīng)地進(jìn)行的化學(xué)機(jī)械研磨工藝的前后分別測定的關(guān)于上述半導(dǎo)體襯底上的凹凸的高度分布的第1和第2實(shí)測數(shù)據(jù)，比較根據(jù)上述占有率數(shù)據(jù)計算的關(guān)于上述化學(xué)機(jī)械研磨工藝前的上述半導(dǎo)體襯底上的凹凸的二維分布的第1計算數(shù)據(jù)與上述第1實(shí)測數(shù)據(jù)，利用最小二乘方分析求出第1相關(guān)系數(shù)，進(jìn)行參數(shù)擬合，使得上述第1相關(guān)系數(shù)的二乘方為最大，比較根據(jù)上述占有率數(shù)據(jù)計算的關(guān)于上述化學(xué)機(jī)械研磨工藝后的上述半導(dǎo)體襯底上的凹凸的二維分布的第2計算數(shù)據(jù)與上述第2實(shí)測數(shù)據(jù)，利用最小二乘方分析求出第2相關(guān)系數(shù)，進(jìn)行參數(shù)擬合，使得上述第2相關(guān)系數(shù)的二乘方為最大。


圖1是說明本發(fā)明的實(shí)施例1中的CMP工藝的模擬方法的流程圖。
圖2是說明本發(fā)明的實(shí)施例1中的CMP工藝的模擬裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖3是說明網(wǎng)格調(diào)整工作的概念圖。
圖4是說明網(wǎng)格調(diào)整工作的流程圖。
圖5是示意性地說明占有率與加工面的凹凸的高度的關(guān)系的圖。
圖6是示意性地說明占有率與加工面的凹凸的高度的關(guān)系的圖。
圖7是說明本發(fā)明的實(shí)施例2中的CMP工藝的模擬方法的流程圖。
圖8是說明本發(fā)明的實(shí)施例2中的CMP工藝的模擬裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖9是說明本發(fā)明的實(shí)施例3中的CMP工藝的模擬方法的流程圖。
圖10是說明本發(fā)明的實(shí)施例3中的CMP工藝的模擬裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖11是說明取得CMP像的工作的流程圖。
圖12是示意性地示出將研磨基座按壓到CMP工藝前的被加工面上的狀態(tài)的圖。
圖13是說明本發(fā)明的實(shí)施例4中的CMP工藝的模擬方法的流程圖。
圖14是說明本發(fā)明的實(shí)施例4中的CMP工藝的模擬裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實(shí)施例方式
<本發(fā)明的技術(shù)思想>
在制造大規(guī)模集成電路(LSI)時，在半導(dǎo)體襯底上除了被稱為主芯片的作為目標(biāo)的LSI外，還同時形成包含TEG(測試元件組)或工藝監(jiān)視器的被稱為子芯片的多個LSI。再有，在主芯片的形成區(qū)域以外的多余區(qū)域中形成多個子芯片。
這樣，在半導(dǎo)體襯底上形成主芯片和子芯片的情況的各工序中使用的復(fù)制用掩模上不僅作成了主芯片的電路圖案，而且作成了多個子芯片的電路圖案。
而且，為了形成該復(fù)制用掩模，也可在從最初起合成了主芯片和多個子芯片的設(shè)計數(shù)據(jù)的狀態(tài)下來使用，但由于實(shí)際的LSI的設(shè)計數(shù)據(jù)量非常龐大，故希望盡可能進(jìn)行分割處理。因而，大多在分割為各個子芯片的狀態(tài)下依次使用設(shè)計數(shù)據(jù)。
這樣，通過在各個子芯片中分割設(shè)計數(shù)據(jù)，可容易地處理龐大的設(shè)計數(shù)據(jù)，但發(fā)明人通過將各個子芯片的設(shè)計數(shù)據(jù)變換為規(guī)模更小的占有率數(shù)據(jù)，達(dá)到了使設(shè)計數(shù)據(jù)的處理更加容易的技術(shù)思想。
以下，說明基于上述技術(shù)思想的CMP工藝的模擬方法和模擬裝置的實(shí)施例。
再有，在以下的說明中，占有率數(shù)據(jù)如下述那樣來定義。
即，根據(jù)半導(dǎo)體器件的設(shè)計數(shù)據(jù)來決定圖案圖形，而在該圖案圖形的單位區(qū)域中包含的圖形要素即圖案要素的面積比率是占有率。例如，如果在單位區(qū)域?yàn)?00μm的四方的矩形區(qū)域中圖案要素占據(jù)一半，則占有率為50％。
在此，單位區(qū)域是與得到占有率的二維分布數(shù)據(jù)用的1個網(wǎng)格區(qū)域相當(dāng)?shù)木匦螀^(qū)域，通過用與1個網(wǎng)格區(qū)域的AND邏輯進(jìn)行與網(wǎng)格區(qū)域的AND運(yùn)算來計算圖案要素的面積以計算占有率。在該每一個網(wǎng)格區(qū)域中得到的占有率是占有率數(shù)據(jù)。
通過對1個子芯片的全部區(qū)域在各個工序中進(jìn)行該計算，可得到對于1個子芯片的各個工序的占有率數(shù)據(jù)。
在以下說明的實(shí)施例1～4中，以使用上述的各個工序的占有率數(shù)據(jù)進(jìn)行CMP工藝的模擬為前提。
再有，使用計算機(jī)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的模擬裝置，使用本發(fā)明的模擬方法的算法來作成其軟件。
<A.實(shí)施例1>
以下說明本發(fā)明的實(shí)施例1的CMP工藝的模擬方法和模擬裝置。
<A-1.CMP工藝的模擬方法和裝置>
一邊參照圖2中示出的CMP工藝的模擬裝置1的結(jié)構(gòu)，一邊使用圖1中示出的流程圖說明CMP工藝的模擬方法。
如圖2中所示，CMP工藝的模擬裝置1從占有率數(shù)據(jù)存儲裝置10和高度分布測定裝置20分別接受各個工序的占有率數(shù)據(jù)D1和各自的工序的CMP前后的高度分布的實(shí)測數(shù)據(jù)D2。
在此，作為高度分布測定裝置20，例如可使用在半導(dǎo)體器件的制造中使用的曝光裝置的自動聚焦功能來實(shí)現(xiàn)。
即，在曝光裝置中，具有傾斜地對半導(dǎo)體襯底照射激光、觀察其反射光來測定襯底的高度的功能，如果利用該功能，則可取得在半導(dǎo)體襯底上形成的加工圖案的高度的二維分布。
再有，作為高度分布測定裝置20，不限定于上述的結(jié)構(gòu)，例如也可使用原子間力顯微鏡(AFM)。
此外，如前面已說明的那樣，在半導(dǎo)體器件的制造過程中，在半導(dǎo)體襯底上重復(fù)地進(jìn)行選擇刻蝕或成膜等的處理，在各個工序中在半導(dǎo)體襯底的表面上發(fā)生襯底臺階差。由于消除該襯底臺階差的方法是CMP工藝，故在每進(jìn)行1道制造工序中就進(jìn)行CMP工藝。
而且，在進(jìn)行CMP工藝前和進(jìn)行了CMP工藝后半導(dǎo)體襯底上的凹凸的高度分布不同，使用高度分布測定裝置20在各制造工序中測定進(jìn)行CMP工藝前的半導(dǎo)體襯底上的凹凸的高度分布和進(jìn)行了CMP工藝后的半導(dǎo)體襯底上的凹凸的高度分布，將分別得到的實(shí)測數(shù)據(jù)供給模擬裝置1。
在模擬裝置1中，在占有率二維分布計算部111中根據(jù)占有率數(shù)據(jù)D1中包含的坐標(biāo)數(shù)據(jù)以二維方式展開占有率數(shù)據(jù)，取得各個工序的占有率的二維分布像DP(步驟S1)。
關(guān)于從高度分布測定裝置20供給的進(jìn)行CMP工藝前后的半導(dǎo)體襯底上的凹凸的高度分布的實(shí)測數(shù)據(jù)D2，將半導(dǎo)體襯底上的凹凸的狀態(tài)作為二維分布像來供給，但在占有率的二維分布像DP和高度分布的實(shí)測數(shù)據(jù)D2中，網(wǎng)格并不一定是一致的。因此，為了將兩者調(diào)整為相同的網(wǎng)格，在網(wǎng)格調(diào)整部112中進(jìn)行網(wǎng)格的調(diào)整(步驟S2)。
在此，使用圖3(a)、(b)、(c)和圖4說明在網(wǎng)格調(diào)整部112中進(jìn)行的網(wǎng)格調(diào)整工作。
圖3(a)、(b)、(c)是示意性地說明網(wǎng)格調(diào)整部112中的處理的圖。
利用反傅里葉變換將在圖3(a)中示出的傅里葉空間中的傅里葉像F變換為圖3(b)中示出的實(shí)空間上的反傅里葉像R。與此相對照，如圖3(a)中用虛線所示那樣，如果在傅里葉空間中附加網(wǎng)格，再在已附加的網(wǎng)格上的圖像數(shù)據(jù)上附加零的值，則如圖3(c)中所示，該反傅里葉像R成為比圖3(b)的圖像致密的圖像。
例如，在傅里葉空間上附加新的網(wǎng)格、在以二維方式使網(wǎng)格數(shù)增加到2m×2n倍的網(wǎng)格的情況下，在朝向?qū)嵖臻g進(jìn)行了反傅里葉變換時，以二維方式進(jìn)行了上取樣而成為2m×2n倍的網(wǎng)格。使網(wǎng)格數(shù)增加的比率一般來說是任意的，但希望例如像2m×2n倍那樣設(shè)定為能利用FFT的比率。
在網(wǎng)格調(diào)整部112中通過使用這樣的網(wǎng)格的內(nèi)插處理來進(jìn)行網(wǎng)格的調(diào)整工作。
更具體地說，如圖4中所示，對從占有率二維分布計算部111供給的占有率的二維分布像DP和從高度分布測定裝置20供給的高度分布的實(shí)測數(shù)據(jù)D2進(jìn)行傅里葉變換(步驟S211)。
由此，如使用圖3(a)已說明的那樣，分別取得傅里葉空間中的傅里葉像。而且，此時各自的網(wǎng)格數(shù)或網(wǎng)格的大小也變得明確，使網(wǎng)格數(shù)少的一方與網(wǎng)格數(shù)多的一方相一致。
一般來說，由于實(shí)測數(shù)據(jù)D2一方的網(wǎng)格數(shù)少，故以使實(shí)測數(shù)據(jù)D2的網(wǎng)格數(shù)與占有率的二維分布像DP的網(wǎng)格數(shù)一致的方式進(jìn)行網(wǎng)格的內(nèi)插處理。
即，在實(shí)測數(shù)據(jù)D2的傅里葉像的周圍附加新的網(wǎng)格(步驟S212)。
此時，在步驟S213中將新的網(wǎng)格上的值設(shè)定為0。
其后，對傅里葉像進(jìn)行反傅里葉變換(步驟S214)，變換為反傅里葉像，再次合成網(wǎng)格調(diào)整后的實(shí)測數(shù)據(jù)D2和占有率的二維分布像DP(步驟S215)。
利用以上的網(wǎng)格調(diào)整工作，占有率的二維分布像DP與高度分布的實(shí)測數(shù)據(jù)D2的網(wǎng)格一致，可進(jìn)行彼此的數(shù)據(jù)的比較。
在此，再次返回到圖1和圖2的說明。在步驟S2中結(jié)束了網(wǎng)格的調(diào)整后，如果網(wǎng)格調(diào)整后的實(shí)測數(shù)據(jù)是CMP工藝前(研磨前)的實(shí)測數(shù)據(jù)，則將其作為實(shí)測數(shù)據(jù)D21與占有率的二維分布像DP一起供給高度分布計算部113。此外，如果是CMP工藝后(研磨后)的實(shí)測數(shù)據(jù)，則將其作為實(shí)測數(shù)據(jù)D22與占有率的二維分布像DP一起供給傅里葉計算部114。
在高度分布計算部113中，根據(jù)占有率的二維分布像DP進(jìn)行高度分布的計算，得到CMP工藝前的被加工面的高度分布數(shù)據(jù)DP1(步驟S3)。
在此，使用圖5和圖6，示意性地說明根據(jù)占有率的二維分布像DP計算高度分布的方法。
在圖5中示出了在半導(dǎo)體襯底SB上配置了已被加工的1個電路圖案PT1和多個電路圖案PT2的狀態(tài)。在此，將配置了電路圖案PT1的區(qū)域作為區(qū)域R1示出，將配置了多個電路圖案PT3的區(qū)域作為區(qū)域R2示出，將沒有配置電路圖案的區(qū)域作為區(qū)域R3示出。
由于以覆蓋區(qū)域R1的整個區(qū)域的方式形成了電路圖案PT1，故圖案密度，即占有率為100％，由于只用電路圖案PT2覆蓋了區(qū)域R2的整個區(qū)域中的50％，故占有率為50％，而區(qū)域R3的占有率為0％。
在LSI的制造工序中重復(fù)地包含對絕緣膜及金屬膜進(jìn)行成膜的工序和對這些膜進(jìn)行構(gòu)圖的工序。因而，就在已形成的電路圖案上形成絕緣膜及金屬膜(稱為層疊膜)，但在層疊膜的形成時，對每單位面積供給的層疊膜的材料的量在半導(dǎo)體襯底的整個面上是大致均勻地供給的。
在圖6中示出了在半導(dǎo)體襯底SB上形成了層疊膜SFM的狀態(tài)，示出了由于電路圖案的占有率之差的緣故在層疊膜SFM中產(chǎn)生了高度分布的狀態(tài)。
即，如果將層疊膜SFM的形成厚度定為d1，將電路圖案PT1和PT2的厚度定為d2，則在占有率100％的區(qū)域R1中，層疊膜SFM與電路圖案PT1的合計高度H1用H1＝d1+d2×1.0來表示。此外，在占有率50％的區(qū)域R2中，由于因回流或退火處理的緣故槽被填埋而促進(jìn)了平坦化(成膜時的平坦化效應(yīng))，故層疊膜SFM與電路圖案PT2的合計高度H2用H2＝d1+d2×0.5來表示。此外，在占有率0％的區(qū)域R3中，層疊膜SFM與電路圖案PT2的合計高度H3用H3＝d1+d2×0來表示。再有，上述3個式中的系數(shù)1.0、0.5和0是占有率。
在此，由于層疊膜SFM的形成厚度d1在哪個區(qū)域中都是共同的，故相對地不具有意義，可將其刪除，各區(qū)域的高度用d2×占有率來表示。
再有，電路圖案PT1和PT2的厚度d2是根據(jù)是何種圖案而各不相同的工藝參數(shù)。
因而，在高度分布計算部113中，利用將在下一道工序中形成的層疊膜的厚度與占有率的二維分布像DP相乘的簡單的運(yùn)算可得到CMP工藝前的被加工面的高度分布。
以下，返回到圖1和圖2的說明，而首先說明CMP工藝前的參數(shù)擬合的工作。
在步驟S3中取得了CMP工藝前的被加工面的高度分布數(shù)據(jù)DP1后，將CMP工藝前的實(shí)測數(shù)據(jù)D21和高度分布數(shù)據(jù)DP1供給相關(guān)系數(shù)計算部118。
在相關(guān)系數(shù)計算部118中對實(shí)測數(shù)據(jù)D21和高度分布數(shù)據(jù)DP1進(jìn)行最小二乘方分析以計算相關(guān)系數(shù)(步驟S4)。
在此使用的所謂最小二乘方分析，是比較高度分布的數(shù)據(jù)相互間并使用最小二乘方法分析2個數(shù)據(jù)的類似性的方法。
以下簡單地說明最小二乘方法。在數(shù)據(jù)x和數(shù)據(jù)y中，各自的樣本方差用以下的數(shù)學(xué)式(1)和(2)來表示。
數(shù)學(xué)式1Sx2=Σ(x-x‾)2n...(1)]]>數(shù)學(xué)式2Sy2=Σ(y-y‾)2n...(2)]]>此外，樣本協(xié)方差用以下的數(shù)學(xué)式(3)來表示。
數(shù)學(xué)式3Sxy=Σ(x-x‾)(y-y‾)n...(3)]]>在上述數(shù)學(xué)式(1)～(3)中，x、y分別表示數(shù)據(jù)x和數(shù)據(jù)y的平均值，n表示數(shù)據(jù)的個數(shù)。
而且，從上述的樣本方差和樣本協(xié)方差可定義用下述的數(shù)學(xué)式(4)表示的相關(guān)系數(shù)r。
數(shù)學(xué)式4r=SxySxSy...(4)]]>在步驟S4中算出的相關(guān)系數(shù)取-1至1的值，在正相關(guān)的情況下，1表示完全一致，在負(fù)相關(guān)的情況下，-1表示完全一致。因而，正相關(guān)也好，負(fù)相關(guān)也好，可以說其二乘方值越大，數(shù)據(jù)x與數(shù)據(jù)y，即實(shí)測數(shù)據(jù)D21中的高度分布與高度分布數(shù)據(jù)DP1的高度分布就越一致，在相關(guān)系數(shù)的二乘方為最大時，表示2個數(shù)據(jù)的高度分布達(dá)到了一致。
而且，以該值為指標(biāo)，在參數(shù)擬合部119中進(jìn)行參數(shù)擬合，使相關(guān)系數(shù)的二乘方接近于最大(步驟S10)。
即，如果假定在具有某種圖案的半導(dǎo)體襯底(被加工面)上形成膜的情況，則所形成的膜的厚度成為擬合參數(shù)。再有，擬合參數(shù)不只限定于層疊膜的厚度。
在此，使用高度分布測定裝置20測定了在半導(dǎo)體襯底上形成了上述膜的階段中的高度分布的結(jié)果是實(shí)測數(shù)據(jù)D21，另一方面，基于形成了上述膜的情況的占有率數(shù)據(jù)的計算值是CMP工藝前的被加工面的高度分布數(shù)據(jù)DP1。
因而，以接近于實(shí)測數(shù)據(jù)D21的方式，即相關(guān)系數(shù)變大的方式來改變在步驟S3中已設(shè)定的層疊膜SFM的形成厚度d2。這是CMP工藝前的參數(shù)擬合的一種。
其次，說明CMP工藝后的參數(shù)擬合的工作。
進(jìn)行傅里葉變換，將供給傅里葉計算部114的占有率的二維分布像DP變換為二維的傅里葉像。如果對占有率的二維分布進(jìn)行傅里葉變換，則進(jìn)行從實(shí)空間至頻率空間的投影，將實(shí)空間中的二維像變換為用空間頻率的大小表示的二維的傅里葉像(步驟S5)。
在此，所謂空間頻率小的分量，與在實(shí)空間中孤立圖案多的部分相對應(yīng)，所謂空間頻率大的分量，與在實(shí)空間中密集圖案多的部分相對應(yīng)。
其次，在空間濾波部115中，通過對于二維的傅里葉像加上只使空間頻率小的分量通過的空間濾波器，選擇空間頻率小的分量，除去空間頻率大的分量(步驟S6)。再有，關(guān)于空間濾波處理的技術(shù)是眾所周知的。
在此，空間頻率小的分量與成為引起相關(guān)距離的長的現(xiàn)象的主要原因的分量相對應(yīng)，空間頻率大的分量與成為引起相關(guān)距離的短的現(xiàn)象的主要原因的分量相對應(yīng)。
因而，通過利用空間濾波器除去空間頻率大的分量，只留下空間頻率小的分量，即引起相關(guān)距離的長的現(xiàn)象的主要原因的分量。
在CMP工序中，在同一尺寸的圖案以不同的密度存在的情況下，可看到研磨速度隨場所的不同而不同的現(xiàn)象。而且，該現(xiàn)象的相關(guān)距離非常長，有時達(dá)到10μm～100μm。
而且，在反傅里葉計算部116中，對只留下空間頻率小的分量的二維傅里葉像進(jìn)行反傅里葉變換，得到反傅里葉像，即在實(shí)空間中的占有率的二維分布像DPX(步驟S7)。
在這里得到的占有率的二維分布像DPX中只顯示了引起相關(guān)距離的長的現(xiàn)象的主要原因的分量，是適合于相關(guān)距離的長的現(xiàn)象的分析的二維分布像。
然后，將上述二維分布像DPX和CMP工藝后的實(shí)測數(shù)據(jù)D22供給高度分布計算部117，在高度分布計算部117中根據(jù)占有率的二維分布像DPX進(jìn)行高度分布的計算，得到只包含引起相關(guān)距離的長的現(xiàn)象的主要原因的高度分布數(shù)據(jù)DP2(步驟S8)。
在此，由于關(guān)于根據(jù)占有率的二維分布像DPX計算高度分布的方法與使用圖5和圖6已說明的根據(jù)占有率的二維分布像DP計算高度分布的方法相同，故省略其說明。
在步驟S8中取得了高度分布數(shù)據(jù)DP2后，將CMP工藝后的實(shí)測數(shù)據(jù)D22和高度分布數(shù)據(jù)DP2供給相關(guān)系數(shù)計算部118。
在相關(guān)系數(shù)計算部118中，對實(shí)測數(shù)據(jù)D22和高度分布數(shù)據(jù)DP2進(jìn)行最小二乘方分析以計算相關(guān)系數(shù)(步驟S9)。再有，由于步驟S9的分析工作與步驟S4的分析工作相同，故省略其說明。
然后，以在步驟S9中算出的相關(guān)系數(shù)為指標(biāo)，在參數(shù)擬合部119中進(jìn)行參數(shù)擬合，使相關(guān)系數(shù)的二乘方接近于最大(步驟S10)。
在此，如果假定在具有某種圖案的半導(dǎo)體襯底(被加工面)上形成膜的情況，則在半導(dǎo)體襯底上形成了膜后，使用高度分布測定裝置20測定了利用CMP研磨了該膜的階段中的高度分布的結(jié)果是實(shí)測數(shù)據(jù)D22，另一方面，根據(jù)只顯示了引起相關(guān)距離的長的現(xiàn)象的主要原因的二維分布像得到的高度分布是高度分布數(shù)據(jù)DP2。
因而，以接近于實(shí)測數(shù)據(jù)D22的方式，即相關(guān)系數(shù)變大的方式來改變在步驟S8中已設(shè)定的層疊膜SFM的形成厚度d2。這是CMP工藝后的參數(shù)擬合的一種。
例如，對于進(jìn)行了傅里葉分析的二維分布數(shù)據(jù)來說，可進(jìn)行對于CMP的研磨基座按壓到半導(dǎo)體襯底的凹凸上而開始研磨前的彈性形變的考慮，可進(jìn)行除去了關(guān)于研磨時間及研磨基座的轉(zhuǎn)數(shù)等的參數(shù)的影響的分析。
對于所輸入的全部的制造工序的CMP工藝前后的實(shí)測數(shù)據(jù)，重復(fù)地進(jìn)行以上已說明的步驟S1～S10的工作。
<A-2.效果>
按照以上已說明的實(shí)施例1的CMP工藝的模擬方法和模擬裝置，由于構(gòu)成為在CMP工藝的前和后比較實(shí)測數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)以取得相關(guān)關(guān)系，故可明確地分離CMP工藝前的參數(shù)的調(diào)整和CMP工藝后的參數(shù)的調(diào)整，可得到能考慮各種參數(shù)的模擬裝置。
因此，具有下述特征即使在變更了工藝條件的情況或采用了新的裝置的情況下，也能通過對參數(shù)進(jìn)行微調(diào)整來與之對應(yīng)。
此外，由于監(jiān)視CMP工藝后的實(shí)測數(shù)據(jù)D22與根據(jù)只顯示了引起相關(guān)距離的長的現(xiàn)象的主要原因的二維分布像得到的高度分布數(shù)據(jù)DP2的相關(guān)關(guān)系，故可得到關(guān)于研磨基座的彈性形變在實(shí)測數(shù)據(jù)D22上產(chǎn)生了何種程度的影響的了解。
<B.實(shí)施例2>
以下說明本發(fā)明的實(shí)施例2的CMP工藝的模擬方法和模擬裝置。再有，對于與圖1、圖2中示出的結(jié)構(gòu)為同一的結(jié)構(gòu)標(biāo)以同一符號，而省略其重復(fù)的說明。
<B-1.CMP工藝的模擬方法和裝置>
一邊參照圖8中示出的CMP工藝的模擬裝置2的結(jié)構(gòu)，一邊使用圖7中示出的流程圖說明CMP工藝的模擬方法。
如圖8中所示，CMP工藝的模擬裝置2從占有率數(shù)據(jù)存儲裝置10和高度分布測定裝置20接受各自的各道工序的占有率數(shù)據(jù)D1、基底層的高度分布和各自的各道工序的CMP前后的高度分布的實(shí)測數(shù)據(jù)D3。
在此，所謂基底層的高度分布，是成為打算形成的加工圖案的基底的層的高度分布。即，在半導(dǎo)體器件的制造過程中，由于在半導(dǎo)體襯底上使用約30種掩模重復(fù)地進(jìn)行選擇刻蝕及成膜等的處理，故只是在最初的工序中可假定構(gòu)圖前半導(dǎo)體襯底的表面是平坦的，在以后的工序中，從構(gòu)圖前起在半導(dǎo)體襯底上就存在凹凸。將該半導(dǎo)體襯底上的凹凸定義為基底層的高度分布。
在CMP工藝的模擬裝置2中，在占有率二維分布計算部211中根據(jù)占有率數(shù)據(jù)D1中包含的坐標(biāo)數(shù)據(jù)以二維方式展開占有率數(shù)據(jù)，取得各個工序的占有率的二維分布像DP(步驟S21)。
關(guān)于從高度分布測定裝置20供給的基底層的凹凸的高度分布和進(jìn)行CMP工藝前后的半導(dǎo)體襯底上的凹凸的高度分布實(shí)測數(shù)據(jù)D3，將半導(dǎo)體襯底上的凹凸的狀態(tài)作為二維分布像來供給，但在占有率的二維分布像DP和高度分布的實(shí)測數(shù)據(jù)D3中，網(wǎng)格并不一定是一致的。因此，為了將兩者調(diào)整為相同的網(wǎng)格，在網(wǎng)格調(diào)整部212中進(jìn)行網(wǎng)格的調(diào)整(步驟S22)。
利用以上的網(wǎng)格調(diào)整工作，占有率的二維分布像DP與高度分布的實(shí)測數(shù)據(jù)D3的網(wǎng)格一致，可進(jìn)行彼此的數(shù)據(jù)的比較。
再有，網(wǎng)格調(diào)整部212中的網(wǎng)格的調(diào)整工作與圖2中示出的網(wǎng)格調(diào)整部112中的網(wǎng)格的調(diào)整工作相同，故省略其說明。
在步驟S22中結(jié)束了網(wǎng)格的調(diào)整后，將網(wǎng)格調(diào)整后的CMP工藝前(研磨前)的實(shí)測數(shù)據(jù)作為實(shí)測數(shù)據(jù)D31與占有率的二維分布像DP一起供給高度分布計算部213。
此外，將CMP工藝后(研磨后)的實(shí)測數(shù)據(jù)作為實(shí)測數(shù)據(jù)D32與占有率的二維分布像DP一起供給傅里葉計算部215。
在高度分布計算部213中，根據(jù)占有率的二維分布像DP進(jìn)行高度分布的計算，得到CMP工藝前的被加工面的高度分布數(shù)據(jù)DP1(步驟S23)。再有，關(guān)于根據(jù)占有率的二維分布像DP計算高度分布的方法，由于已用圖5和圖6進(jìn)行了說明，故此處省略其說明。
然后，在實(shí)測數(shù)據(jù)加法運(yùn)算部214中將基底層的高度分布的數(shù)據(jù)與CMP工藝前的被加工面的高度分布數(shù)據(jù)DP1相加，得到高度分布數(shù)據(jù)DP11(步驟S24)。
以下，說明CMP工藝前的參數(shù)擬合的工作。
在步驟S24中取得了包含基底層的高度分布的數(shù)據(jù)的CMP工藝前的被加工面的高度分布數(shù)據(jù)DP11后，將CMP工藝前的實(shí)測數(shù)據(jù)D31和高度分布數(shù)據(jù)DP11供給相關(guān)系數(shù)計算部220。
在相關(guān)系數(shù)計算部220中對實(shí)測數(shù)據(jù)D31和高度分布數(shù)據(jù)DP11進(jìn)行最小二乘方分析以計算相關(guān)系數(shù)(步驟S25)。再有，由于步驟S25的分析工作與圖1中示出的步驟S4的分析工作相同，故省略其說明。
在此，如果假定在具有某種圖案的半導(dǎo)體襯底(被加工面)上形成膜的情況，則所形成的膜的厚度成為擬合參數(shù)，使用高度分布測定裝置20測定了在半導(dǎo)體襯底上形成了上述膜的階段中的高度分布的結(jié)果是實(shí)測數(shù)據(jù)D31，另一方面，基于形成了上述膜的情況的占有率數(shù)據(jù)的計算值是高度分布數(shù)據(jù)DP11。
因而，以接近于實(shí)測數(shù)據(jù)D31的方式，即相關(guān)系數(shù)變大的方式來改變在步驟S23中已設(shè)定的層疊膜SFM的形成厚度d2。這是CMP工藝前的參數(shù)擬合的一種。
其次，說明CMP工藝后的參數(shù)擬合的工作。
對供給傅里葉計算部215的占有率的二維分布像DP進(jìn)行傅里葉變換(步驟S26)，其次，在空間濾波部216中進(jìn)行空間濾波處理(步驟S27)。然后，在反傅里葉計算部217中，進(jìn)行反傅里葉變換，得到反傅里葉像，即在實(shí)空間中的占有率的二維分布像DPX(步驟S28)。
然后，將上述二維分布像DPX和CMP工藝后的實(shí)測數(shù)據(jù)D32供給高度分布計算部218，在高度分布計算部218中根據(jù)占有率的二維分布像DPX進(jìn)行高度分布的計算，得到只包含引起相關(guān)距離的長的現(xiàn)象的主要原因的高度分布數(shù)據(jù)DP2(步驟S29)。
在此，關(guān)于根據(jù)占有率的二維分布像DPX計算高度分布的方法，由于與使用圖5和圖6已說明的根據(jù)占有率的二維分布像DP計算高度分布的方法相同，故省略其說明。
然后，在實(shí)測數(shù)據(jù)加法運(yùn)算部219中將基底層的高度分布的實(shí)測數(shù)據(jù)與占有率的二維分布像DPX相加，得到包含基底層的高度分布的數(shù)據(jù)的高度分布數(shù)據(jù)DP21(步驟S30)。
在步驟S30中取得了高度分布數(shù)據(jù)DP21后，將CMP工藝后的實(shí)測數(shù)據(jù)D32和高度分布數(shù)據(jù)DP21供給相關(guān)系數(shù)計算部220。
在相關(guān)系數(shù)計算部220中，對實(shí)測數(shù)據(jù)D32和高度分布數(shù)據(jù)DP21進(jìn)行最小二乘方分析以計算相關(guān)系數(shù)(步驟S31)。再有，步驟S31的分析工作與步驟S25的分析工作是相同的。
然后，以在步驟S31中計算的相關(guān)系數(shù)為指標(biāo)，在參數(shù)擬合部221中進(jìn)行參數(shù)擬合，使相關(guān)系數(shù)的二乘方接近于最大(步驟S32)。
在此，如果假定在具有某種圖案的半導(dǎo)體襯底(被加工面)上形成膜的情況，則使用高度分布測定裝置20測定了利用CMP研磨了在半導(dǎo)體襯底上形成的膜的階段中的高度分布的結(jié)果是實(shí)測數(shù)據(jù)D32，另一方面，根據(jù)只顯示了引起相關(guān)距離的長的現(xiàn)象的主要原因的二維分布像得到的高度分布是高度分布數(shù)據(jù)DP21。
因而，以接近于實(shí)測數(shù)據(jù)D32的方式，即相關(guān)系數(shù)變大的方式來改變在步驟S29中已設(shè)定的層疊膜SFM的形成厚度d2。這是CMP工藝后的參數(shù)擬合的一種。
對于所輸入的全部的制造工序的CMP工藝前后的實(shí)測數(shù)據(jù)，重復(fù)地進(jìn)行以上已說明的步驟S21～S32的工作。
<B-2.效果>
按照以上已說明的實(shí)施例2的CMP工藝的模擬方法和模擬裝置，由于構(gòu)成為在CMP工藝的前和后比較實(shí)測數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)以取得相關(guān)關(guān)系，故可明確地分離CMP工藝前的參數(shù)的調(diào)整和CMP工藝后的參數(shù)的調(diào)整，可得到能考慮各種參數(shù)的模擬裝置。
因此，具有下述特征即使在變更了工藝條件的情況或采用了新的裝置的情況下，也能通過對參數(shù)進(jìn)行微調(diào)整來與之對應(yīng)。
此外，由于成為將各自的工序中的基底層的高度分布的實(shí)測數(shù)據(jù)與占有率數(shù)據(jù)相加的結(jié)構(gòu)，故可考慮前工序的影響，可進(jìn)行適合于具有層疊結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制造的模擬。
<C.實(shí)施例3>
以下說明本發(fā)明的實(shí)施例3的CMP工藝的模擬方法和模擬裝置。再有，對于與圖1、圖2中示出的結(jié)構(gòu)為同一的結(jié)構(gòu)標(biāo)以同一符號，省略其重復(fù)的說明。
<C-1.CMP工藝的模擬方法和裝置>
一邊參照圖10中示出的CMP工藝的模擬裝置3的結(jié)構(gòu)，一邊使用圖9中示出的流程圖說明CMP工藝的模擬方法。
如圖10中所示，CMP工藝的模擬裝置3從占有率數(shù)據(jù)存儲裝置10和高度分布測定裝置20分別接受各道工序的占有率數(shù)據(jù)D1和各自的各道工序的CMP前后的高度分布的實(shí)測數(shù)據(jù)D2。
在CMP工藝的模擬裝置3中，在占有率二維分布計算部311中根據(jù)占有率數(shù)據(jù)D1中包含的坐標(biāo)數(shù)據(jù)以二維方式展開占有率數(shù)據(jù)，取得各道工序的占有率的二維分布像DP(步驟S41)。
關(guān)于從高度分布測定裝置20供給的進(jìn)行CMP工藝前后的半導(dǎo)體襯底上的凹凸的高度分布實(shí)測數(shù)據(jù)D2，將半導(dǎo)體襯底上的凹凸的狀態(tài)作為二維分布像來供給，但在占有率的二維分布像DP和高度分布的實(shí)測數(shù)據(jù)D2中，網(wǎng)格并不一定是一致的。因此，為了將兩者調(diào)整為相同的網(wǎng)格，在網(wǎng)格調(diào)整部312中進(jìn)行網(wǎng)格的調(diào)整(步驟S42)。
再有，網(wǎng)格調(diào)整部312中的網(wǎng)格的調(diào)整工作與圖2中示出的網(wǎng)格調(diào)整部112中的網(wǎng)格的調(diào)整工作相同，故省略其說明。
利用以上的網(wǎng)格調(diào)整工作，占有率的二維分布像DP與高度分布的實(shí)測數(shù)據(jù)D2的網(wǎng)格一致，可進(jìn)行彼此的數(shù)據(jù)的比較。
在步驟S42中結(jié)束了網(wǎng)格的調(diào)整后，將網(wǎng)格調(diào)整后的CMP工藝前(研磨前)的實(shí)測數(shù)據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)D21和CMP工藝后(研磨后)的實(shí)測數(shù)據(jù)D22與占有率的二維分布像DP一起供給高度分布計算部313。
在高度分布計算部313中，根據(jù)占有率的二維分布像DP進(jìn)行高度分布的計算，得到CMP工藝前的被加工面的高度分布數(shù)據(jù)DP1(步驟S43)。再有，關(guān)于根據(jù)占有率的二維分布像DP計算高度分布的方法，由于已使用圖5和圖6進(jìn)行了說明，故省略其說明。
然后，將CMP工藝前的被加工面的高度分布數(shù)據(jù)DP1與CMP工藝前的實(shí)測數(shù)據(jù)D21一起供給相關(guān)系數(shù)計算部315，此外，與CMP工藝后的實(shí)測數(shù)據(jù)D22一起供給CMP像計算部314。
以下，說明CMP工藝前的參數(shù)擬合的工作。
在相關(guān)系數(shù)計算部315中對實(shí)測數(shù)據(jù)D21和高度分布數(shù)據(jù)DP1進(jìn)行最小二乘方分析以計算相關(guān)系數(shù)(步驟S44)。再有，由于步驟S44的分析工作與圖1中示出的步驟S4的分析工作相同，故省略其說明。
然后，在參數(shù)擬合部316中，以接近于實(shí)測數(shù)據(jù)D22的方式，即相關(guān)系數(shù)變大的方式來改變在步驟S43中已設(shè)定的層疊膜SFM的形成厚度d2(步驟S47)。這是CMP工藝后的參數(shù)擬合的一種。
其次，說明CMP工藝后的參數(shù)擬合的工作。
在CMP像計算部314中，使用CMP工藝前的被加工面的高度分布數(shù)據(jù)DP1和在CMP工藝中使用的研磨基座的楊氏模量或彈性系數(shù)等的力學(xué)參數(shù)，計算由CMP工藝得到的研磨后的二維分布數(shù)據(jù)，即CMP像(步驟S45)。
以下，使用圖11和圖12，說明取得CMP像的工作。
在CMP像計算部314中，如圖11中所示，首先，在步驟S451中，根據(jù)CMP工藝前的被加工面的高度分布數(shù)據(jù)DP1計算將研磨基座按壓到被加工面上時的基座形狀。
在此，在圖12中示意性地示出將研磨基座PAD按壓到CMP工藝前的被加工面上的狀態(tài)。再有，在圖12中，對于與圖6中示出的結(jié)構(gòu)為同一的結(jié)構(gòu)標(biāo)以同一符號，省略其重復(fù)的說明。
如圖12中所示，在將研磨基座PAD按壓到被加工面上的情況下，在區(qū)域R1與R2的邊界部分和區(qū)域R2與R3的邊界部分中發(fā)生特征的現(xiàn)象。即，在各邊界的用A點(diǎn)示出的部分中，研磨基座PAD與層疊膜SFM接觸而施加大的應(yīng)力，層疊膜SFM被研磨得較多，但在用C點(diǎn)示出的部分中，研磨基座PAD成為從層疊膜SFM浮起的狀態(tài)，應(yīng)力變小，成為層疊膜SFM難以被研磨的狀態(tài)。
層疊膜SFM的研磨前的高度分布，即層疊膜SFM的形狀由占有率的二維分布與電路圖案PT1和PT2的厚度d2之積給出，研磨基座PAD的二維分布像由反傅里葉像與厚度d2之積給出。
在此，返回到圖11的說明。在計算了研磨基座的凹凸的二維分布像(基座形狀)后，計算對研磨基座施加的應(yīng)力的二維分布(步驟S452)。
在此，使用圖12說明對研磨基座PAD施加的應(yīng)力。
如圖12中所示，在對被加工面按壓研磨基座PAD的情況下，在各邊界的用A點(diǎn)示出的部分中，研磨基座PAD與層疊膜SFM接觸而施加大的應(yīng)力，在用C點(diǎn)示出的部分中，應(yīng)力變小，成為層疊膜SFM難以被研磨的狀態(tài)。
由于如區(qū)域R1和R2那樣對研磨基座PAD的變化量大的部分施加了大的應(yīng)力，故研磨得較快，相反，在如區(qū)域R3那樣沒有發(fā)生變形的部分或在突出圖案與突出圖案之間的區(qū)域中形變的方向?yàn)橄喾吹姆较虻那闆r下，應(yīng)力為0，難以被研磨。此外，即使是相同的大小的突出圖案，在處于接近于成為支柱的另外的突出圖案的情況和不處于接近于成為支柱的另外的突出圖案的情況下，應(yīng)力不同，研磨速度也不同。
在步驟S452中，計算因研磨基座PAD的場所不同而不同的這些應(yīng)力，計算應(yīng)力的二維分布像。
再有，根據(jù)層疊膜SFM的形狀和研磨基座PAD形狀(凹凸的二維分布像)之差，可求出研磨基座PAD的應(yīng)力的二維分布像。
即，通過將研磨基座的楊氏模量(彈性系數(shù))與從層疊膜SFM的形狀的數(shù)據(jù)減去了研磨基座PAD的形狀的數(shù)據(jù)的值相乘，可得到研磨基座PAD的應(yīng)力的二維分布像。
然后，在步驟S453中，根據(jù)研磨基座PAD的應(yīng)力的二維分布像來計算研磨后的被加工面的凹凸的二維分布數(shù)據(jù)DP3。
通過對由被加工面的材料、研磨基座的材料、轉(zhuǎn)數(shù)等確定的研磨速率(埃/秒)與在計算對象部分中對研磨基座施加的應(yīng)力值(帕斯卡)與研磨時間(秒)進(jìn)行乘法運(yùn)算，取得計算對象部分的研磨量(埃)，通過從研磨前的被加工面的計算對象部分的高度減去研磨量，可得到研磨后的被加工面的高度。
在步驟S453中，由于應(yīng)力的最高的部分，即被加工面的最突出的部分的研磨速率大，故可表現(xiàn)襯底被平坦化的狀況，可得到研磨后的被加工面的凹凸的二維分布數(shù)據(jù)DP3。
在此，返回到圖9和圖10的說明。將上述二維分布數(shù)據(jù)DP3和CMP工藝后的實(shí)測數(shù)據(jù)D22供給相關(guān)系數(shù)計算部315。
在相關(guān)系數(shù)計算部315中對實(shí)測數(shù)據(jù)D22和二維分布數(shù)據(jù)DP3進(jìn)行最小二乘方分析以計算相關(guān)系數(shù)(步驟S46)。再有，由于步驟S46的分析工作與用圖1說明了的步驟S4的分析工作相同，故省略其說明。
然后，以在步驟S46中算出的相關(guān)系數(shù)為指標(biāo)，在參數(shù)擬合部316中進(jìn)行參數(shù)擬合，使相關(guān)系數(shù)的二乘方接近于最大(步驟S47)。
在此，如果假定在具有某種圖案的半導(dǎo)體襯底(被加工面)上形成膜的情況，則在半導(dǎo)體襯底上形成了膜后，使用高度分布測定裝置20測定了利用CMP研磨了該膜的階段中的高度分布的結(jié)果是實(shí)測數(shù)據(jù)D22，另一方面，利用計算求出的CMP工藝后的被加工面的凹凸的二維分布數(shù)據(jù)是二維分布數(shù)據(jù)DP3。
因而，以接近于實(shí)測數(shù)據(jù)D22的方式，即相關(guān)系數(shù)變大的方式來改變例如在步驟S453中設(shè)定的由研磨基座的材料、轉(zhuǎn)數(shù)等確定的研磨速率(埃/秒)、在計算對象部分中對研磨基座施加的應(yīng)力值(帕斯卡)與研磨時間(秒)等的參數(shù)。這是CMP工藝后的參數(shù)擬合的一種。
<C-2.效果>
按照以上已說明的實(shí)施例3的CMP工藝的模擬方法和模擬裝置，由于構(gòu)成為在CMP工藝的前和后比較實(shí)測數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)以取得相關(guān)關(guān)系，故可明確地分離CMP工藝前的參數(shù)的調(diào)整和CMP工藝后的參數(shù)的調(diào)整，可得到能考慮各種參數(shù)的模擬裝置。
因此，具有下述特征即使在變更了工藝條件的情況或采用了新的裝置的情況下，也能通過對參數(shù)進(jìn)行微調(diào)整來與之對應(yīng)。
此外，由于監(jiān)視CMP工藝后的實(shí)測數(shù)據(jù)D22與利用計算求出的CMP工藝后的被加工面的凹凸的二維分布數(shù)據(jù)DP3的相關(guān)關(guān)系，故可進(jìn)行研磨計算中使用的研磨速率、對研磨基座施加的應(yīng)力值和研磨時間等各種參數(shù)的驗(yàn)證。
<D.實(shí)施例4>
以下，說明本發(fā)明的實(shí)施例4的CMP工藝的模擬方法和模擬裝置。再有，對于與圖1、圖2中示出的結(jié)構(gòu)為同一的結(jié)構(gòu)標(biāo)以同一符號，省略其重復(fù)的說明。
<D-1.CMP工藝的模擬方法和裝置>
一邊參照圖14中示出的CMP工藝的模擬裝置4的結(jié)構(gòu)，一邊使用圖13中示出的流程圖說明CMP工藝的模擬方法。
如圖14中所示，CMP工藝的模擬裝置4從占有率數(shù)據(jù)存儲裝置10和高度分布測定裝置20分別接受各自的各道工序的占有率數(shù)據(jù)D1、基底層的高度分布和各自的各道工序的CMP前后的高度分布的實(shí)測數(shù)據(jù)D3。
然后，在占有率二維分布計算部411中根據(jù)占有率數(shù)據(jù)D1中包含的坐標(biāo)數(shù)據(jù)以二維方式展開占有率數(shù)據(jù)，取得各道工序的占有率的二維分布像DP(步驟S51)。
關(guān)于從高度分布測定裝置20供給的基底層的凹凸的高度分布和進(jìn)行CMP工藝前后的半導(dǎo)體襯底上的凹凸的高度分布的實(shí)測數(shù)據(jù)D3，將半導(dǎo)體襯底上的凹凸的狀態(tài)作為二維分布像來供給，但在占有率的二維分布像DP和高度分布的實(shí)測數(shù)據(jù)D3中，網(wǎng)格并不一定是一致的。因此，為了將兩者調(diào)整為相同的網(wǎng)格，在網(wǎng)格調(diào)整部412中進(jìn)行網(wǎng)格的調(diào)整(步驟S52)。
利用以上的網(wǎng)格調(diào)整工作，占有率的二維分布像DP與高度分布的實(shí)測數(shù)據(jù)D3的網(wǎng)格一致，可進(jìn)行彼此的數(shù)據(jù)的比較。
再有，網(wǎng)格調(diào)整部412中的網(wǎng)格的調(diào)整工作與圖2中示出的網(wǎng)格調(diào)整部112中的網(wǎng)格的調(diào)整工作相同，故省略其說明。
在步驟S52中結(jié)束了網(wǎng)格的調(diào)整后，將網(wǎng)格調(diào)整后的CMP工藝前(研磨前)的實(shí)測數(shù)據(jù)D31和CMP工藝后(研磨后)的實(shí)測數(shù)據(jù)D32與占有率的二維分布像DP一起供給高度分布計算部413。
在高度分布計算部413中，根據(jù)占有率的二維分布像DP進(jìn)行高度分布的計算，得到CMP工藝前的被加工面的高度分布數(shù)據(jù)DP1(步驟S53)。再有，關(guān)于根據(jù)占有率的二維分布像DP計算高度分布的方法，由于已使用圖5和圖6進(jìn)行了說明，故省略其說明。
然后，在實(shí)測數(shù)據(jù)加法運(yùn)算部414中將基底層的高度分布的數(shù)據(jù)與CMP工藝前的被加工面的高度分布數(shù)據(jù)DP1相加，得到包含基底層的高度分布的數(shù)據(jù)的高度分布數(shù)據(jù)DP11(步驟S54)。
將高度分布數(shù)據(jù)DP11與CMP工藝前的實(shí)測數(shù)據(jù)D31一起供給相關(guān)系數(shù)計算部416，此外，與CMP工藝后的實(shí)測數(shù)據(jù)D32一起供給CMP像計算部415。
以下，說明CMP工藝前的參數(shù)擬合的工作。
在相關(guān)系數(shù)計算部416中對CMP工藝前的實(shí)測數(shù)據(jù)D31和高度分布數(shù)據(jù)DP11進(jìn)行最小二乘方分析以計算相關(guān)系數(shù)(步驟S55)。再有，由于步驟S55的分析工作與圖1中示出的步驟S4的分析工作相同，故省略其說明。
在此，如果假定在具有某種圖案的半導(dǎo)體襯底(被加工面)上形成膜的情況，則所形成的膜的厚度成為擬合參數(shù)，使用高度分布測定裝置20測定了在半導(dǎo)體襯底上形成了上述膜的階段中的高度分布的結(jié)果是實(shí)測數(shù)據(jù)D31，另一方面，基于形成了上述膜的情況的占有率數(shù)據(jù)的計算值是高度分布數(shù)據(jù)DP11。
因而，以接近于實(shí)測數(shù)據(jù)D31的方式，即相關(guān)系數(shù)變大的方式，在參數(shù)擬合部417中改變在步驟S53中已設(shè)定的層疊膜SFM的形成厚度d2(步驟S58)。這是CMP工藝前的參數(shù)擬合的一種。
其次，說明CMP工藝后的參數(shù)擬合的工作。
在CMP像計算部415中，使用包含基底層的高度分布的數(shù)據(jù)的CMP工藝前的被加工面的高度分布數(shù)據(jù)DP11和在CMP工藝中使用的研磨基座的楊氏模量或彈性系數(shù)等的力學(xué)參數(shù)，計算由CMP工藝得到的研磨后的二維分布數(shù)據(jù)DP4(步驟S56)。再有，由于步驟S56的CMP像取得工作與說明了圖11和圖12的CMP像的取得工作相同，故省略其說明。
其后，將上述二維分布數(shù)據(jù)DP4和CMP工藝后的實(shí)測數(shù)據(jù)D32供給相關(guān)系數(shù)計算部416。
在相關(guān)系數(shù)計算部416中對實(shí)測數(shù)據(jù)D32和二維分布數(shù)據(jù)DP4進(jìn)行最小二乘方分析以計算相關(guān)系數(shù)(步驟S57)。再有，由于步驟S57的分析工作與步驟S4的分析工作相同，故省略其說明。
然后，以在步驟S57中計算的相關(guān)系數(shù)為指標(biāo)，在參數(shù)擬合部417中進(jìn)行參數(shù)擬合，使相關(guān)系數(shù)的二乘方接近于最大(步驟S58)。
在此，如果假定在具有某種圖案的半導(dǎo)體襯底(被加工面)上形成膜的情況，則在半導(dǎo)體襯底上形成了膜后，使用高度分布測定裝置20測定了利用CMP研磨了該膜的階段中的高度分布的結(jié)果是實(shí)測數(shù)據(jù)D32，另一方面，利用計算求出的CMP工藝后的被加工面的凹凸的二維分布數(shù)據(jù)是二維分布數(shù)據(jù)DP4。
因而，以接近于實(shí)測數(shù)據(jù)D32的方式，即相關(guān)系數(shù)變大的方式來改變例如在步驟S453(圖11)中設(shè)定的由研磨基座的材料、轉(zhuǎn)數(shù)等確定的研磨速率(埃/秒)、在計算對象部分中對研磨基座施加的應(yīng)力值(帕斯卡)與研磨時間(秒)等的參數(shù)。這是CMP工藝后的參數(shù)擬合的一種。
<D-2.效果>
按照以上已說明的實(shí)施例4的CMP工藝的模擬方法和模擬裝置，由于構(gòu)成為在CMP工藝的前和后比較實(shí)測數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)以取得相關(guān)關(guān)系，故可明確地分離CMP工藝前的參數(shù)的調(diào)整和CMP工藝后的參數(shù)的調(diào)整，可得到能考慮各種參數(shù)的模擬裝置。
因此，具有下述特征即使在變更了工藝條件的情況或采用了新的裝置的情況下，也能通過對參數(shù)進(jìn)行微調(diào)整來與之對應(yīng)。
此外，由于監(jiān)視CMP工藝后的實(shí)測數(shù)據(jù)D22與利用計算求出的CMP工藝后的被加工面的凹凸的二維分布數(shù)據(jù)DP3的相關(guān)關(guān)系，故可進(jìn)行研磨計算中使用的研磨速率、對研磨基座施加的應(yīng)力值和研磨時間等各種參數(shù)的驗(yàn)證。
此外，由于成為將各自的工序中的基底層的高度分布的實(shí)測數(shù)據(jù)與占有率數(shù)據(jù)相加的結(jié)構(gòu)，故可考慮前工序的影響，可進(jìn)行適合于具有層疊結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制造的模擬。
按照本發(fā)明的第1方面所述的模擬裝置，由于比較關(guān)于化學(xué)機(jī)械研磨工藝前的半導(dǎo)體襯底上的凹凸的二維分布的第1計算數(shù)據(jù)與關(guān)于化學(xué)機(jī)械研磨工藝前的半導(dǎo)體襯底上的凹凸的高度分布的第1實(shí)測數(shù)據(jù)來進(jìn)行參數(shù)擬合，比較關(guān)于化學(xué)機(jī)械研磨工藝后的半導(dǎo)體襯底上的凹凸的二維分布的第2計算數(shù)據(jù)與關(guān)于化學(xué)機(jī)械研磨工藝后的第2實(shí)測數(shù)據(jù)來進(jìn)行參數(shù)擬合，故可明確地分離化學(xué)機(jī)械研磨工藝前的參數(shù)的調(diào)整和化學(xué)機(jī)械研磨工藝后的參數(shù)的調(diào)整，可得到能考慮各種參數(shù)的模擬裝置。因此，即使在變更了工藝條件的情況或采用了新的裝置的情況下，也能通過對參數(shù)進(jìn)行微調(diào)整來與之對應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體襯底的平坦化用的化學(xué)機(jī)械研磨工藝的模擬裝置，其特征在于該裝置接受包含關(guān)于半導(dǎo)體器件的圖案形成工序中的加工圖案的每單位區(qū)域的面積占有率的信息的占有率數(shù)據(jù)和在與上述圖案形成工序?qū)?yīng)地進(jìn)行的化學(xué)機(jī)械研磨工藝的前后分別測定的關(guān)于上述半導(dǎo)體襯底上的凹凸的高度分布的第1和第2實(shí)測數(shù)據(jù)，比較根據(jù)上述占有率數(shù)據(jù)計算的關(guān)于上述化學(xué)機(jī)械研磨工藝前的上述半導(dǎo)體襯底上的凹凸的二維分布的第1計算數(shù)據(jù)與上述第1實(shí)測數(shù)據(jù)，利用最小二乘方分析求出第1相關(guān)系數(shù)，進(jìn)行參數(shù)擬合，使得上述第1相關(guān)系數(shù)的二乘方為最大，比較根據(jù)上述占有率數(shù)據(jù)算出的關(guān)于上述化學(xué)機(jī)械研磨工藝后的上述半導(dǎo)體襯底上的凹凸的二維分布的第2計算數(shù)據(jù)與上述第2實(shí)測數(shù)據(jù)，利用最小二乘方分析求出第2相關(guān)系數(shù)，進(jìn)行參數(shù)擬合，使得上述第2相關(guān)系數(shù)的二乘方為最大。
2.如權(quán)利要求1中所述的模擬裝置，其特征在于，具備占有率二維分布計算部，接受上述占有率數(shù)據(jù)，根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)以二維方式展開該占有率數(shù)據(jù)，作為占有率的二維分布像輸出；第1高度分布計算部，利用將在上述占有率的二維分布像上被層疊了的層疊膜的厚度與上述占有率的二維分布像的在各部分中的占有率相乘的運(yùn)算來得到上述第1計算數(shù)據(jù)；傅里葉計算部，對上述占有率的二維分布像進(jìn)行傅里葉變換，輸出二維的傅里葉像；空間濾波部，對上述二維的傅里葉像進(jìn)行空間濾波處理，以便只通過規(guī)定的空間頻率的分量；反傅里葉計算部，對被進(jìn)行了上述空間濾波處理的上述二維的傅里葉像進(jìn)行反傅里葉變換，輸出二維的反傅里葉像；以及高度分布計算部，利用將在上述二維的反傅里葉像上被層疊的上述層疊膜的厚度與上述二維的反傅里葉像的在各部分的占有率相乘的運(yùn)算來得到上述第2計算數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求2中所述的模擬裝置，其特征在于上述模擬裝置還接受在上述加工圖案的形成前被測定的關(guān)于上述加工圖案的基底層的凹凸的高度分布的第3實(shí)測數(shù)據(jù)，上述模擬裝置還具備分別將上述第3實(shí)測數(shù)據(jù)與上述第1和第2實(shí)測數(shù)據(jù)相加的第1和第2實(shí)測數(shù)據(jù)加法運(yùn)算部。
4.如權(quán)利要求1中所述的模擬裝置，其特征在于，具備占有率二維分布計算部，接受上述占有率數(shù)據(jù)，根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)以二維方式展開該占有率數(shù)據(jù)，作為占有率的二維分布像輸出；高度分布計算部，利用將在上述占有率的二維分布像上被層疊了的層疊膜的厚度與上述占有率的二維分布像的在各部分中的占有率相乘的運(yùn)算來得到上述第1計算數(shù)據(jù)；以及CMP像計算部，根據(jù)上述第1計算數(shù)據(jù)算出上述層疊膜的上述化學(xué)機(jī)械研磨工藝中使用的研磨底座的按壓到上述層疊膜上的狀態(tài)下的二維分布像，根據(jù)上述研磨底座的二維分布像進(jìn)行對上述研磨底座施加的應(yīng)力的二維分布像，通過根據(jù)上述應(yīng)力的二維分布像算出上述層疊膜的研磨后的凹凸的二維分布像來得到上述第2計算數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求4中所述的模擬裝置，其特征在于上述模擬裝置還接受在上述加工圖案的形成前被測定的關(guān)于上述加工圖案的基底層的凹凸的高度分布的第3實(shí)測數(shù)據(jù)，上述模擬裝置還具備分別將上述第3實(shí)測數(shù)據(jù)與上述第1計算數(shù)據(jù)相加的實(shí)測數(shù)據(jù)加法運(yùn)算部。
6.如權(quán)利要求2或4中所述的模擬裝置，其特征在于還具備對上述第1和第2實(shí)測數(shù)據(jù)的網(wǎng)格進(jìn)行取樣以使其適合于上述占有率的二維分布像的網(wǎng)格的網(wǎng)格調(diào)整部。
7.如權(quán)利要求3或5中所述的模擬裝置，其特征在于還具備對上述第1、第2和第3實(shí)測數(shù)據(jù)的網(wǎng)格進(jìn)行取樣以使其適合于上述占有率的二維分布像的網(wǎng)格的網(wǎng)格調(diào)整部。
全文摘要
本發(fā)明的課題是提供能進(jìn)行在CMP工藝中考慮了各種參數(shù)的模擬的模擬裝置。在占有率二維分布計算部111中取得占有率的二維分布像DP，在網(wǎng)格調(diào)整部112中進(jìn)行實(shí)測數(shù)據(jù)D2的網(wǎng)格的調(diào)整。在高度分布計算部113中根據(jù)占有率的二維分布像DP進(jìn)行高度分布的計算，在相關(guān)系數(shù)計算部118中對實(shí)測數(shù)據(jù)D21與高度分布數(shù)據(jù)DP1進(jìn)行最小二乘方分析以計算相關(guān)系數(shù)。占有率的二維分布像DP經(jīng)過傅里葉計算部114、空間濾波部115、反傅里葉計算部116而成為占有率的二維分布像DPX，進(jìn)而經(jīng)過高度分布計算部113得到高度分布數(shù)據(jù)DP2。然后，在相關(guān)系數(shù)計算部118中對高度分布數(shù)據(jù)DP2與CMP工藝后的實(shí)測數(shù)據(jù)D22進(jìn)行最小二乘方分析以計算相關(guān)系數(shù)。
文檔編號G06F17/50GK1525537SQ20031010264
公開日2004年9月1日 申請日期2003年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月25日
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