エアーバッグ方式の研磨ヘッド構造を考慮したCMPプロセスのEHL解析

摘要

半導体デバイス製造におけるCMP工程では研磨量の高精度な制御が要求される．このため，研磨レートの優れた制御性と経時安定性を実現するための，要素技術や装置技術の研究·開発が進められている．プロセス解析技術はこれらの研究·開発を行う上で有効な援用ツールとして活用が期待されている．CMPプロセスにおける研磨レートを精度良く推定するには研磨圧力の分布を求める必要があり，これには研磨ヘッドの構造，各要素の幾何形状や動的な運動，非線形な材料特性など，影響を及ぼす様々な要因を考慮する必要がある．本研究では，一般に量産工程で利用されるエアーバッグ方式の研磨ヘッドの構造を考慮するとともに，ウェハ等の各構成要素の接触問題を考慮する構造解析モデルを構築し，高精度な研磨プロセス解析技術の確立を目指す．ここでは，ALE有限要素法を適用することで動的な問題を取り扱うとともに，研磨パッドの非線形粘弾性，流体潤滑問題を同時に考慮する．開発したEHL解析シミュレータを用いて研磨プロセスの解析を行い，研磨ヘッドの形状やスラリの流体圧力が研磨圧力分布に及ぼす影響について考察する．