形状シミュレーションソフトウェア:CFD-TOPO
( A Tool for Feature Scale Simulation )

CFD-TOPO は,主に半導体製造プロセスにおける微細加工(成膜・ドライエッチング)を対象とした形状シミュレータで,成膜プロセス(熱CVD,PCVD,PVD,等)やドライエッチング(Dry Etching)のプロセス,真空蒸着プロセス等に応用が可能です.

このソルバーは,CFD-ACE+ とは別のスタンドアロンのソルバーでが,CFD-ACE+ と共通の仕様を数多く有しています.例えば,CFD-TOPO 及び CFD-ACE+ では,共通の Database Manager を用いて表面反応を考慮することが可能なため,反応モデルを変更・改良しても,すぐにもう一方で利用することができます.

基板表面で生じる反応は,大きく deposition/etching (成膜・エッチング)の2通りに分けることができますが,実際には,表面で様々なガス種が付着し,表面状態は一様ではありません.例えば,エッチングが生じる場合,実際にエッチングが進行する割合は表面のごく一部に限られ,その他の大部分は反応阻害物に覆われており(参考文献:[15],[16]),実プロセスにおける見かけのエッチレートと表面に阻害物が覆っていない時のエッチレートは,二桁近く異なる場合もあります.そのような場合,表面サイトを考慮した反応モデルを取り扱う必要があります(表面サイトが重要な典型的な例が,触媒を用いた反応です).

当社では,現在,N2/H2 プラズマを用いた エッチング( SEAJ の Modeling & Simulation WG(外部サイト)で継続しているテーマ )の計算を行っていますが,これまでの検討では,表面の大部分が N ラジカルで覆われており,H ラジカルによるエッチングを阻害している,と考えるモデルを考慮することにより,実験結果の本質的な部分を説明できることが分かっています(この計算結果については,将来 SEAJ から報告される予定ですので,ここでは割愛させて頂きます).

以下では,単純なモデルから徐々に現実的なモデルまで,幾つかの典型的な計算例をご紹介致します.


基本的な成膜シミュレーション(付着係数の違いの確認)

■ (ドライエッチングの一要素として)マスクのエッチングシミュレーション

■ その他の応用例についても,追ってご紹介する予定です.

■ CFD-TOPO の概要については,例えば,esi-cfd.com (外部サイト)もご覧下さい.

半導体製造プロセスにおいて,成膜やドライエッチングは必要不可欠なプロセスですが,中でもエッチングの形状シミュレーションは課題も多く,多種多様な物理モデルを考慮することが必要になります.例えば,中性粒子によるケミカルなエッチングや,イオンによるスパッタリング・イオンアシストエッチング,エッチングによって放出されたガスの再付着,入射粒子に対する鏡面に近い反射,等を始めとし,表面状態をどうモデル化するかという点も,必ずしも十分理解されているわけではありません.

エッチング装置のプロセスシミュレーションについては,定性的には説明が出来たとしても,定量的に実験結果を再現・予測するのは現在でも容易ではありません.その為か,形状シミュレーションによる検討は,まだ先の話として捉えられていることも多いと感じています.しかしながら,形状シミュレーションを利用し,微細な形状からマクロな反応モデルとそのパラメータを推定し,装置シミュレーションにフィードバックすることが可能です.

より良いモデル構築の為にも,形状シミュレーションを是非ご活用下さい.

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