研磨パッドの微細凹凸接触を考慮したCMPプロセスのEHL解析

橋本洋平; 橋本洋平; 鈴木教和; 浅羽正和; 樋野励; 社本英二

文献

J-GLOBAL ID：201302241857210265 整理番号：13A0058698

研磨パッドの微細凹凸接触を考慮したCMPプロセスのEHL解析

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資料名：
巻： 79 号： 1 ページ： 73-80 発行年： 2013年01月05日
JST資料番号： F0268C ISSN： 0912-0289 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：日本 (JPN) 言語：日本語 (JA)

本研究では,CMPプロセスでの研磨圧力の高精度解析を目的とし,動的構造解析モデルと,それを適用したソフトEHL解析モデルの開発をした。構造解析では,研磨パッド表面の微細凹凸構造についてその巨視的機械特性のモデル化を行い,これをALE有限要素法に基づく動的構造解析に適用した。これによりEHL解析ができる。CMPプロセスの3次元問題に対して提案手法を適用することにより,研磨パッドの粘性抵抗,および凹凸構造の考慮が研磨圧力に与える影響について検討した。これにより得た主な知見を次に示した。1)研磨パッドの粘性を考慮することにより,リーディングエッジで生ずる応力集中が大きくなること,2)研磨パッドの微細凹凸構造に起因する非線形弾性特性を考慮することで,リーディングエッジでの応力集中が減少すること,3)リーディングエッジが研磨パッドに対して沈み込むように研磨ヘッドが傾斜する場合,ウェハ外周部に対して中央付近で流体圧力が減少するため,ウェハ中央部で平均相対速度・研磨圧力積が増加すること,4)研磨パッドの粘性と非線形弾性特性を同時に考慮する場合,リーディングエッジ近傍でウェハと研磨パッドが非接触となる領域は生じないが,研磨パッドの粘性のみを考慮し非線形弾性特性を考慮しない場合,リーディングエッジ近傍で非接触領域が生ずる結果,流体圧力分布が大きく変化すること。

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固体デバイス製造技術一般 , 潤滑一般 , 数値計算

引用文献 (20件)：

1) International Technology Roadmap for Semiconductors 2009 Edition, Interconnect, (2009), 32, http://www.itrs.net/Links/2009ITRS/Home2009.htm
2) 土肥俊郎,檜山浩国,福田明,黒河周平:半導体デバイスと平坦化加工技術の動向と今後の展開,精密工学会誌,73, 7 (2007) 745.
3) J. Tichy, J. A. Levert, L. Shan and S. Danyluk : Contact Mechanics and Lubrication Hydrodynamics of Chemical Mechanical Polishing, J. of Electrochemical Society, 146, 4 (1999) 1523.
4) Wlon J. Terrell and C. Fred Higgs III : Hydrodynamics of Slurry Flow in Chemical Mechanical Polishing, J. of Electrochemical Society, 153, 6 (2006) K15.
5) D. Castillo-Mejia, J. Kelchner, S. Beaudoin : Polishing Pad Surface Morphology and Chemical Mechanical Planarization, J. of Electrochemical Society, 151, 4 (2004) G271.

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