所需要的千法刻蚀机模拟器应该强调基础等离子现象,并可以扩展应用到各种反应器形状、复杂的反应类型和不同的激励方式,比如RIE、CCP和1CP。HAT1036R-EL-E从基本的物理学研究的角度来看,在一个简单的反应器形状中,单一的激励方式,外加有限的气体应是首选。从技术开发的角度来看,刻蚀机模拟器需要具有更多的通用功能。

    中性子)和表面反应。Panagopoulos和Economou(1999年)Iˉ提供了一个二维版本的MPRES,用来检验在ICP反应器中使用氯等离子刻蚀多晶硅晶圆过程中刻蚀均匀性的方位角非对称性问题。MPRE⒏3D可以在任意的=维ICP反应器中执行任何气相和表面化学的自洽模拟。它的有限元网格由FEMΛP(商用软件包)产生,FEMAP是一个通用的网格发生器。模拟输入部分包括反应器的几何形状、反应器的结构材料、运行条件、关注的离子的传输特性以及化学动力学。如图8.6所示,MRE⒏3D包含有5个模块。模拟器一开始

先在“电磁模块”中解Maxwell方程来确定电磁场和运行功率下等离f功率沉积的分布。后者反馈到“电子能量模块”用于电子温度和电子碰撞反应速率系数的计算。将这两个结果输人到“带电粒子反应与输运模块”和“中性粒子反应与输运模块”中,前者提供带电粒子的密度,而后者计算中性气体的组成。这个循环被反复计算,直至“刂攵敛”。最终,收敛的解可以提供晶圆表面上白洽的功率沉积、静电势、电子温度、带电粒子与中性粒子密度、刻蚀速率、均匀性和选择性。“鞘模块”通常是作为后处理的步骤用来计算与时间相关的等离子、衬底后腔壁上的电势、在晶圆电极上形成的直流偏置以及轰击晶圆表面时粒子的能量分布。二维(2D)刻蚀机模拟和验证出现于⒛世纪90年代初期,伊利诺斯大学的Kushner∶6∷(1994年)提出了二维混合等离子设备模型(HPEM)。在定义了反应器形状和初始运行条件后,HPEM利用Maxwcll方程求解电磁模块(EMM)。基于从EMM得到的电磁场,利用电子能量传输模块(EETM)中的Monte Carlo程序计算出电子密度、电子温度、电子能量分布函数以及电子碰撞反应率,然后利用流体动力学模拟(FKS)中的连续性方程计算重粒子密度和流童,Poisson方程计算电磁场,后者作为下一个循环EMM的输人值。这种循环一直重复进行,直到收敛。等离子化学Monte Carlo模拟作为一个可选模块来计算到达衬底的等离子粒子流量和能量分布。在早期阶段,HI)EM仅仅关注等离子在各种反应器,比如MLRIE、CCP、IClP中的分布,在1996年扩展为二维(3D)版本。S Tinck(20O8年)「:用2D―HPEM模拟Ar(1o%)/C12(90%)干法刻蚀硅,他发现在所研究的运行条件下,刻蚀率受离子撞击衬底的能量和流量的影响很大,而受自由基流量数值的影响程度小,即使白由基流量大于总的离子流量100倍。