JP4570494B2 - Etching simulation method and etching simulation apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ウェットエッチング工法におけるエッチング現象を評価するエッチング・シミュレーション方法及び装置に関するものである。 The present invention relates to an etching simulation method and apparatus for evaluating an etching phenomenon in a wet etching method.
半導体チップの高集積化に伴い、半導体チップ間を接続する回路基板においても、配線のさらなる高密度化に加えて大電流化の要求も高まっている。回路基板がより大電流での使用環境となるに伴い、銅基板をより厚くする厚銅化が進められており、例えば従来は主として15μm〜150μm厚の銅板が使用されていたのに対し、大電流化対応として200μm以上の厚銅板が用いられることもある。 As semiconductor chips are highly integrated, there is an increasing demand for higher currents in addition to higher wiring density in circuit boards that connect semiconductor chips. As the circuit board becomes a use environment with a larger current, the copper substrate is made thicker, and for example, conventionally, a copper plate having a thickness of 15 μm to 150 μm is mainly used. A thick copper plate having a thickness of 200 μm or more may be used to cope with current.
上記のような高密度化、大電流化ないしは厚銅化に伴って、いくつかの課題も顕著になってきている。その一つとして、サイドエッチがより顕著になるという問題がある。サイドエッチとは、銅厚方向へエッチングする間に、レジスト膜の下側で銅厚と垂直な方向へもエッチングされる現象であり、回路器板の高密度化及び厚銅化を図る上での大きな阻害要因の一つとなっている。 With the above-mentioned increase in density, increase in current, or increase in copper thickness, some problems have become prominent. One of the problems is that side etching becomes more prominent. Side etching is a phenomenon in which etching is performed in the direction perpendicular to the copper thickness on the lower side of the resist film during etching in the copper thickness direction. In order to increase the density and thickness of the circuit board, This is one of the major obstacles.
また、エッチングプロセスのばらつきも、高密度化への障害となっている。エッチング中の液の分布や濃度が基板上の位置で異なるなど、エッチング効果が基板上の位置で大きく異なることは、回路基板の不良率を増加させる要因となる。特に高周波基板では、厳しい均一性が求められている。 Also, variations in the etching process are an obstacle to higher density. The fact that the etching effect differs greatly at the position on the substrate, such as the distribution and concentration of the solution during etching differing at the position on the substrate, is a factor that increases the defect rate of the circuit board. In particular, strict uniformity is required for high-frequency substrates.
そこで、高密度化や大電流化等の新たなニーズに対応してエッチングプロセスを最適化するために、エッチング現象をできるだけ正確にとらえ、エッチング装置の最適な制御パラメータを決定することが求められている。このような目的に供するために、エッチング現象を理論計算式等に基づいて評価するシミュレーション技術の開発が進められている。 Therefore, in order to optimize the etching process in response to new needs such as higher density and higher current, it is required to capture the etching phenomenon as accurately as possible and determine the optimal control parameters for the etching equipment. Yes. In order to serve such a purpose, development of a simulation technique for evaluating an etching phenomenon based on a theoretical calculation formula or the like is underway.
特許文献1は、エッチングチャンバ内に取り付けられた複数のノズルの先端軌道を算出して、基板上の液流分布を算出するシミュレーション方法を提供している。 Patent Document 1 provides a simulation method for calculating the tip trajectories of a plurality of nozzles mounted in an etching chamber and calculating the liquid flow distribution on the substrate.
非特許文献1では、ノズルの軌跡を算出してエッチング液のムラを評価しており、その結果をもとにノズル配置の最適化やノズルの首振り速度の最適化などについて検討した結果が報告されている。 In Non-Patent Document 1, the locus of the etchant is calculated by calculating the nozzle trajectory, and the results of studies on optimization of the nozzle arrangement and optimization of the nozzle swing speed based on the results are reported. Has been.
しかしながら、上記従来の技術では以下のような課題がある。
すなわち、エッチング効果は銅表面におけるエッチング液の流速と濃度により決まるが、レジストなどの影響によりパターン近傍の局所的な流れを予測することは非常に困難であった。また、エッチング廃液はエッチングの阻害要因となるが、廃液の濃度を直接シミュレーションした報告はこれまでにない。
However, the above conventional techniques have the following problems.
That is, the etching effect is determined by the flow rate and concentration of the etching solution on the copper surface, but it is very difficult to predict the local flow near the pattern due to the influence of the resist and the like. In addition, although etching waste liquid becomes a hindrance to etching, there has never been a report that directly simulates the concentration of waste liquid.
特許文献1は、基板上のエッチング液の2次元液流分布を予測しているが、パターン近傍の局所的な流れを予測することはできない。また、廃液濃度も算出できず、エッチングによって形成されるキャビティの形状を知ることもできないといった問題がある。 Although Patent Document 1 predicts a two-dimensional liquid flow distribution of an etching solution on a substrate, it cannot predict a local flow near the pattern. Further, there is a problem that the concentration of the waste liquid cannot be calculated and the shape of the cavity formed by etching cannot be known.
非特許文献1は、エッチング液の分布を算出しているが、液の流れの状態は計算されていないため、時間的な経過を知ることはできない。また、パターン近傍の局所的な流れや廃液濃度等も算出されておらず、キャビティの形状を知ることもできない。 Non-Patent Document 1 calculates the distribution of the etching liquid, but the state of the liquid flow is not calculated, and thus the time course cannot be known. Further, the local flow near the pattern, the concentration of the waste liquid, and the like are not calculated, and the shape of the cavity cannot be known.
そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、基板上のエッチング液の流速や廃液濃度を予測するのに加えて、パターン近傍の局所的な流れやキャビティのエッチング進行速度と形状変化等を予測するエッチング・シミュレーション方法及びエッチング・シミュレーション装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve these problems. In addition to predicting the flow rate of the etching solution and the concentration of the waste solution on the substrate, the local flow near the pattern and the etching progress rate of the cavity are provided. Another object of the present invention is to provide an etching simulation method and an etching simulation apparatus for predicting a shape change and the like.
この発明のエッチング・シミュレーション方法の第1の態様は、エッチング液を噴霧するための複数のノズルを配したエッチングチャンバ内に基板を搬送させることで前記基板にキャビティを形成するエッチング処理に関して、前記エッチング処理中のエッチング液の流速及び前記キャビティのエッチレート及びエッチファクターを算出するエッチング・シミュレーション方法であって、前記ノズル及び前記基板に係る形状及び駆動設計値と、別に算出された前記キャビティ近傍のエッチング液の局所流速とから、前記基板上のエッチング液の流速分布を算出するマクロ状態算出部と、前記マクロ状態算出部で算出された前記流速分布と前記キャビティの形状設計値と前記エッチング液の温度及び物性値とから、前記基板上の所定の位置に形成される前記キャビティのエッチレート及びエッチファクターを算出するとともに、前記キャビティ近傍におけるエッチング液の前記局所流速を算出して前記マクロ状態算出部に出力するミクロ状態算出部とからなり、前記エッチング液の流速分布と前記キャビティのエッチレート及びエッチファクターを統合して算出することを特徴とするエッチング・シミュレーション方法である。 A first aspect of the etching simulation method of the present invention relates to an etching process in which a cavity is formed in the substrate by transporting the substrate into an etching chamber provided with a plurality of nozzles for spraying an etching solution. An etching simulation method for calculating a flow rate of an etchant during processing, an etch rate and an etch factor of the cavity, and a shape and drive design value related to the nozzle and the substrate, and etching near the cavity calculated separately A macro state calculation unit that calculates a flow rate distribution of the etching solution on the substrate from the local flow rate of the solution, the flow rate distribution calculated by the macro state calculation unit, the shape design value of the cavity, and the temperature of the etching solution And a physical property value, a shape is formed at a predetermined position on the substrate. The etch rate and etch factor of the cavity to be calculated, the local flow rate of the etchant in the vicinity of the cavity is calculated and output to the macro state calculation unit, and the flow rate of the etchant An etching simulation method characterized in that the distribution, the etch rate and etch factor of the cavity are integrated and calculated.
第2の態様は、前記マクロ状態算出部が、前記ノズルの前記駆動設計値をもとに、前記基板上のエッチング液の平均液厚を算出する平均液厚算出手段と、前記ノズルの前記形状及び駆動設計値をもとに、前記ノズルの位置及び向きを算出するノズル軌跡算出手段と、前記ノズル軌跡算出手段で算出した前記ノズルの位置及び向きから、前記基板上の噴霧量分布を算出する噴霧量分布算出手段と、前記平均液厚算出手段で算出した前記平均液厚と前記噴霧量分布算出手段で算出した前記噴霧量分布と前記ミクロ状態算出部から入力した前記局所流速とから、前記基板上のエッチング液の流速分布を算出する流速分布算出手段とを備え、前記ミクロ状態算出部が、前記平均液厚算出手段で算出した前記平均液厚をもとに前記局所流速を算出する局所流速算出手段と、前記局所流速算出手段で算出した前記局所流速をもとに、前記キャビティのエッチレートとエッチファクター、及び前記エッチング液と前記廃液の局所濃度を算出するエッチング状態量算出手段とを備えることを特徴とするエッチング・シミュレーション方法である。 According to a second aspect, the macro state calculation unit calculates an average liquid thickness calculating means for calculating an average liquid thickness of the etching liquid on the substrate based on the drive design value of the nozzle, and the shape of the nozzle. And a nozzle trajectory calculating means for calculating the position and orientation of the nozzle based on the drive design value, and a spray amount distribution on the substrate from the position and orientation of the nozzle calculated by the nozzle trajectory calculating means. From the spray amount distribution calculating means, the average liquid thickness calculated by the average liquid thickness calculating means, the spray amount distribution calculated by the spray amount distribution calculating means, and the local flow velocity input from the micro state calculating unit, A flow velocity distribution calculating means for calculating a flow velocity distribution of the etching liquid on the substrate, wherein the micro state calculating section calculates the local flow velocity based on the average liquid thickness calculated by the average liquid thickness calculating means. Based on the local flow rate calculated by the local flow rate calculation unit, the flow rate calculation unit, and an etching state amount calculation unit for calculating the etch rate and etch factor of the cavity and the local concentration of the etching solution and the waste solution. An etching simulation method characterized by comprising:
第3の態様は、前記流速分布算出手段で算出された前記流速分布と前記エッチング状態算出手段で算出された前記キャビティ近傍でのエッチング液及び廃液の前記局所濃度とから、前記エッチング液の濃度分布を算出する濃度分布算出手段を前記マクロ状態算出部に追加したことを特徴とするエッチング・シミュレーション方法である。 According to a third aspect, the concentration distribution of the etching solution is calculated from the flow velocity distribution calculated by the flow velocity distribution calculation unit and the local concentration of the etching solution and the waste solution in the vicinity of the cavity calculated by the etching state calculation unit. The etching simulation method is characterized in that a concentration distribution calculation means for calculating the above is added to the macro state calculation unit.
第4の態様は、前記ミクロ状態算出部が、エッチング液の前記局所流速、前記キャビティの形状設計値、及びエッチング処理時間をパラメータとして前記エッチレート及び前記エッチファクターを設定した所定のテーブルを事前に備え、前記所定のテーブルをもとに前記キャビティのエッチレート及びエッチファクターを算出することを特徴とするエッチング・シミュレーション方法である。 In a fourth aspect, the micro state calculation unit preliminarily stores a predetermined table in which the etch rate and the etch factor are set using the local flow rate of the etchant, the shape design value of the cavity, and the etching processing time as parameters. An etching simulation method comprising: calculating an etch rate and an etch factor of the cavity based on the predetermined table.
第5の態様は、前記ミクロ状態算出部で対象とする前記基板上の前記所定の位置が、予め指定された前記基板上のいずれかの1地点、または2以上の地点であることを特徴とするエッチング・シミュレーション方法である。 A fifth aspect is characterized in that the predetermined position on the substrate targeted by the micro state calculation unit is any one point or two or more points on the substrate designated in advance. This is an etching simulation method.
第6の態様は、前記ミクロ状態算出部で対象とする前記基板上の前記所定の位置が、前記基板上の全ての地点であることを特徴とするエッチング・シミュレーション方法である。 A sixth aspect is an etching simulation method characterized in that the predetermined position on the substrate targeted by the micro state calculation unit is all points on the substrate.
第7の態様は、前記基板及び前記ノズルに係る前記形状及び駆動設計値と前記キャビティの前記形状設計値と前記エッチング液の前記温度及び物性値とを入力する入力部と、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のエッチング・シミュレーション方法に係る所定の演算を行う演算処理部と、前記演算処理部の演算結果を出力する出力部とからなることを特徴とするエッチング・シミュレーション装置である。 The seventh aspect is the input unit for inputting the shape and drive design value of the substrate and the nozzle, the shape design value of the cavity, and the temperature and physical property value of the etching solution, and An etching simulation apparatus comprising: an arithmetic processing unit that performs a predetermined calculation according to the etching simulation method according to any one of items 6; and an output unit that outputs a calculation result of the arithmetic processing unit. It is.
第8の態様は、前記出力部が、前記演算処理部で算出された前記流速分布及び前記エッチファクターを画像化して表示するための画像表示手段を備えることを特徴とするエッチング・シミュレーション装置である。 An eighth aspect is an etching simulation apparatus, wherein the output unit includes image display means for imaging and displaying the flow velocity distribution and the etch factor calculated by the arithmetic processing unit. .
本発明によれば、マクロ的なシミュレーションにより、基板全体のエッチング液の流速分布及び濃度分布を算出するとともに、ミクロ的なシミュレーションにより、前記基板上に形成されるキャビティ形状の進展を評価することが可能となる。 According to the present invention, the flow velocity distribution and the concentration distribution of the etching solution of the entire substrate are calculated by macro simulation, and the progress of the cavity shape formed on the substrate can be evaluated by micro simulation. It becomes possible.
特に、マクロ的なシミュレーションとミクロ的なシミュレーションは、お互いに他方の計算結果を用いながら交互に計算を実行しており、エッチング処理の全体的な現象と局所的な現象を統合して評価することが可能なエッチング・シミュレーション方法及びエッチング・シミュレーション装置を提供することができる。 In particular, the macro simulation and the micro simulation are performed by alternately using the calculation result of the other, and the overall phenomenon of the etching process and the local phenomenon are integrated and evaluated. It is possible to provide an etching simulation method and an etching simulation apparatus capable of performing the above.
さらに、エッチングプロセスにおける設計条件(ノズル噴霧量分布、首振り周期、基板搬送速度、キャビティ形状など)を総合的に取り扱うことで、製造上及びコスト面で優れた設計指針を提供することができる。 Furthermore, by comprehensively handling the design conditions in the etching process (nozzle spray amount distribution, swinging period, substrate transfer speed, cavity shape, etc.), it is possible to provide design guidelines that are excellent in terms of manufacturing and cost.
図面を参照して本発明の実施の形態におけるエッチング・シミュレーション方法及びエッチング・シミュレーション装置について詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。 An etching simulation method and an etching simulation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, about each structural part which has the same function, the same code | symbol is attached | subjected and shown for simplification of illustration and description.
はじめに、エッチング処理の概要を説明する。図2は、銅基板にエッチング処理を施すエッチング装置を模式的に示した図であり、上から見た平面図を表している。エッチング装置300として、同図ではエッチング液を噴霧するための複数のノズル301と、各ノズル301にエッチング液を供給するための配管302が記載されている。
First, an outline of the etching process will be described. FIG. 2 is a view schematically showing an etching apparatus for performing an etching process on a copper substrate, and shows a plan view seen from above. As the
エッチングが行われる銅基板303は、表面に所定のパターンが描かれたレジストが密着されており、ノズル301の下を矢印304の方向に所定の速度で搬送されている。銅基板303は、所定の厚さで均一のものが用いられる。
The
ノズル301は、銅基板303から所定の高さの上部に配置されており、各ノズル301からエッチング液が銅基板303の表面に噴霧される構造となっている。図2には、各ノズル301から銅基板303の表面上にエッチング液が噴霧される範囲305を示している。
The
ノズルの駆動方式として、首振り型と平行移動型が一般に知られている。図2では前記首振り型を示しており、ノズル301は、配管302を軸に所定の角度の範囲で周期的に首振り運動を行っている。すなわち、ノズル301から銅基板303に下ろした垂線を中心に、配管302に直角な平面上を所定の角度の範囲で繰り返し反復回転するような構成となっている。これに対し前記平行移動型の場合には、ノズル301が配管とともに銅基板303の進行方向と直角の方向に反復運動する。尚、ノズルの駆動方式としては、首振り型と平行移動型の両者を組合わせたものを用いてもよい。
As a nozzle driving method, a swing type and a parallel movement type are generally known. FIG. 2 shows the swing type, and the
ノズル301相互間の距離(ピッチ)及びノズル301と銅基板303との距離は、噴霧範囲305や銅基板303の搬送速度等を考慮して、エッチング液が銅基板303上にできるだけ均等に噴霧されるように決定されている。また、ノズル301の駆動方式が前記首振り型の場合には振れ角と回転速度が、前記平行移動型の場合には移動距離と移動速度が、両者を組合わせた首振り平行移動型の場合にはノズル301の振れ角、回転速度、移動距離と移動速度が、上記と同様にエッチング液ができるだけ均等に噴霧されるよう決定されている。
The distance between the nozzles 301 (pitch) and the distance between the
次に、エッチング処理により銅基板303にキャビティが形成されていく過程を、図3を用いて説明する。図3は、銅基板303の局所部において、銅基板303がエッチングされてキャビティ314が形成される過程を模式的に示した図である。銅基板303の表面には、回路パターンを形成する位置にレジスト311が密着されており、それ以外の位置にはレジスト311が密着されていない。
Next, a process of forming a cavity in the
銅基板303の上からエッチング液312が噴霧されており、銅基板303の上面ではエッチング液312が矢印313の方向に流れを形成していることが示されている。エッチング液312は、銅基板303上でほぼ均等の厚さで分布している。レジスト311が密着されていない位置の銅基板303には、銅がエッチング液312で溶解されてキャビティ314が形成される。
It is shown that the
キャビティ314は、レジスト311が密着されていない位置のみに形成されるのが望ましい。しかしながら、キャビティ314内に流入したエッチング液312は、キャビティ314の側面も溶解するため、レジスト311が密着された位置にもキャビティが進展していく。これがサイドエッチの現象であり、図3では315の位置にサイドエッチの現象が見られる。
The
図2及び図3を用いて説明したエッチング処理による現象を、所定の理論式等に基づいて定量的に解析するシミュレーション方法を以下に説明する。図1は、本発明のエッチング・シミュレーション方法に係る実施の形態を説明するための処理の流れ図である。 A simulation method for quantitatively analyzing the phenomenon caused by the etching process described with reference to FIGS. 2 and 3 based on a predetermined theoretical formula will be described below. FIG. 1 is a process flowchart for explaining an embodiment of the etching simulation method of the present invention.
本実施の形態のシミュレーション方法は、マクロ状態算出部100とミクロ状態算出部200とからなっている。マクロ状態算出部100は、図2に示すエッチング処理全体の事象を評価するもので、ノズル301の向きを算出して銅基板303上への噴霧量の分布を算出し、これから銅基板303上のエッチング液の流速分布を求めるものである。
The simulation method according to the present embodiment includes a macro
一方、ミクロ状態算出部200は、図3に示すキャビティ314が形成された局所部周辺の事象を評価するもので、キャビティ314のエッチレートとエッチファクター、及びキャビティ314近傍におけるエッチング液312の流速と濃度、さらに前記廃液の濃度を算出する。
On the other hand, the micro
マクロ状態算出部100は、マクロ状態計算条件設定手段110、平均液厚算出手段120、ノズル軌跡算出手段130、噴霧量分布算出手段140、流速分布算出手段150、濃度分布算出手段160、及びマクロ状態量出力手段170からなっている。
The macro
本実施の形態のマクロ状態算出部100は、濃度分布算出手段160を有しているが、濃度分布算出手段160を用いない実施形態であってもよい。この場合には、エッチング液312の濃度と前記廃液の濃度は算出されない。
The macro
マクロ状態計算条件設定手段110は、エッチング装置300の運転条件に係るデータを設定するための手段である。エッチング装置300の運転条件には、銅基板303のサイズ、銅基板303の搬送速度、ノズル301の配置位置、ノズル301の噴霧量分布、及びノズル301の運動条件が含まれる。ノズル301の該運動条件は、前記首振り型の場合には振れ角と回転速度、前記平行移動型の場合にはノズル301の移動距離と移動速度を含む。
The macro state calculation
平均液厚算出手段120は、マクロ状態計算条件設定手段110で設定されたノズル301の前記噴霧量分布等をもとに、銅基板303上のエッチング液312の平均液厚を算出する。ここでは、液表面圧力を0Paと仮定し、ベルヌーイの式とブラジウスの式を用いて平均液厚を算出する。エッチング液312の液厚は、銅基板303全体にわたって一定と仮定しており、ここで算出した前記平均液厚を以降の計算に用いている。
The average liquid
ノズル軌跡算出手段130は、マクロ状態計算条件設定手段110からノズル301の前記配置位置と前記運動条件とを入力し、これをもとにノズル301の軌跡を表す方程式を作成し、該方程式に基づいて各時点でのノズル301の噴霧口の位置と向きを算出している。
The nozzle
噴霧量分布算出手段140は、ノズル軌跡算出手段130で算出した前記噴霧口の位置と向きから、前記エッチング液が各ノズル301から噴霧されて銅基板303上に到達する領域305を算出している。ここでは、ノズル301からエッチング液が噴霧される範囲を、例えばノズル301の前記噴霧口を頂点とする三角錐であると仮定し、該三角錐と銅基板303とが交わる面を噴霧領域305とすることができる。
The spray amount
噴霧量分布算出手段140ではさらに、上記で算出された各ノズル301の噴霧領域305から、銅基板303上の地点(計算格子)毎にエッチング液312が噴霧されてくるノズル301を同定し、これをもとにエッチング液312の噴霧量分布を算出する。
The spray amount distribution calculating means 140 further identifies the
流速分布算出手段150は、平均液厚算出手段120で算出した前記平均液厚と噴霧量分布算出手段140で算出した前記噴霧量分布とをもとに、ナビエーストークスの式を用いてエッチング液312の流速分布を算出する。また、後述のミクロ状態算出部200で算出されるキャビティ近傍でのエッチング液312の局所的な流速が与えられた場合には、前記局所的な流速を圧力損失として反映した前記流速分布を算出する。
The flow velocity
濃度分布算出手段160は、流速分布算出手段150で算出された前記流速分布と、後述のミクロ状態算出部200で算出されるキャビティ近傍でのエッチング液312及び前記廃液の濃度とを用いて、銅基板303全体にわたるエッチング液312の濃度分布を算出する。
The concentration distribution calculating means 160 uses the flow velocity distribution calculated by the flow velocity distribution calculating means 150 and the concentrations of the
マクロ状態量出力手段170は、上記で算出されたエッチング液312の前記流速分布及び前記濃度分布を外部表示装置等に出力するためのものである。マクロ状態量出力手段170はまた、前記流速分布及び前記濃度分布をミクロ状態算出部200にも出力する。
The macro state quantity output means 170 is for outputting the flow velocity distribution and the concentration distribution of the
次に、ミクロ状態算出部200について以下に説明する。ミクロ状態算出部200は、ミクロ状態計算条件設定手段210、局所流速算出手段220、エッチング状態算出量手段230、及びミクロ状態量出力手段240からなっている。
Next, the micro
ミクロ状態計算条件設定手段210は、キャビティ314の形状設計値とエッチング液312の温度及び物性値を設定する。エッチング液312の物性値としては、塩酸濃度及び粘度等がある。さらに、ミクロ状態計算条件設定手段210では、以下の各算出手段で評価対象とする銅基板303上の位置の指定を行う。
The micro state calculation
ミクロ状態算出部200が評価対象とする前記位置は、銅基板303上のいずれか1地点としてもよいし、例えば銅基板303の中心部と周辺部の複数の地点を選択して指定してもよい。さらには、銅基板303上の全ての地点とすることも可能である。
The position to be evaluated by the micro
局所流速算出手段220は、平均液厚算出手段120で算出した前記平均液厚をもとに、ナビエーストークスの式を用いて当該地点における局所流速を算出する。 Based on the average liquid thickness calculated by the average liquid thickness calculation means 120, the local flow velocity calculation means 220 calculates the local flow velocity at the point using the Navier-Stokes equation.
エッチング状態量算出手段230は、局所流速算出手段220で算出した前記局所流速をもとに銅基板303の溶解量を算出し、これからキャビティ314の前記エッチレートと前記エッチファクター、及びエッチング液312と前記廃液の局所濃度を算出する。
The etching state quantity calculation means 230 calculates the dissolution amount of the
ミクロ状態量出力手段240は、上記で算出された前記エッチレート、前記エッチファクター、及び前記局所濃度を外部表示装置等に出力する。ミクロ状態量出力手段240はまた、前記局所流速及び前記局所濃度をマクロ状態算出部100にも出力する。
The micro state
上記のマクロ状態算出部100とミクロ状態算出部200は、所定の時間幅ずつ時間を進めながら実行され、所定のエッチング処理時間に達すると計算を終了する。また、マクロ状態算出部100とミクロ状態算出部200は、お互いに他方の計算結果を用いながら交互に計算を実行しており、エッチング処理の全体的な現象と局所的な現象を統合して評価できるようにしている。
The macro
上記のようになされた本実施の形態のエッチング・シミュレーション方法によれば、マクロ状態算出部100で評価した銅基板303上の前記流速分布を用いて、キャビティ314近傍の局所領域における流速及びキャビティ拡散過程を算出することができ、時々刻々のキャビティ形状の変化を予測することが可能となる。
According to the etching simulation method of the present embodiment configured as described above, the flow velocity and cavity diffusion in the local region near the
本発明の別の実施の形態として、ミクロ状態算出部200のエッチング状態量算出手段240に代わり、事前に作成された所定のテーブルを用いることができる。前記所定のテーブルは、エッチング液312の前記局所流速、キャビティ314の形状設計値、及びエッチング処理時間をパラメータとして、前記エッチレートと前記エッチファクターが設定されている。
As another embodiment of the present invention, a predetermined table created in advance can be used in place of the etching state amount calculation means 240 of the micro
本実施の形態では、上記のように作成された前記所定のテーブルをもとに、局所流速算出手段230で算出した前記局所流速と、ミクロ状態計算条件設定手段210で設定されたキャビティ314の前記形状設計値、及び該シミュレーションにおいて積算して計算されている前記エッチング処理時間とから、キャビティ314の前記エッチレート及び前記エッチファクターを算出している。このような前記所定のテーブルを用いることにより、計算時間を大幅に高速化できるという効果が得られる。
In the present embodiment, based on the predetermined table created as described above, the local flow velocity calculated by the local flow velocity calculation means 230 and the
本発明のエッチング・シミュレーション装置の実施の形態を図4に示す。エッチング・シミュレーション装置400は、入力部410と演算処理部420と出力部430から構成されている。
An embodiment of the etching simulation apparatus of the present invention is shown in FIG. The etching /
入力部410は、マクロ状態計算条件設定手段110で設定されるデータと、ミクロ状態計算条件設定手段210で設定されるデータを入力する手段を提供するものである。入力部410で入力された前記各データは、演算処理部420に出力される。また、入力部410は、ミクロ状態算出部200が評価対象とする銅基板303上の位置を入力する手段を提供する。
The
演算処理部420は、所定の性能のCPU及び記憶装置等からなり、本発明のエッチング・シミュレーション方法に基づいて作成されたプログラムを実行させるものである。
The
出力部430は、演算処理部420で前記プログラムを実行して得られた計算結果を出力するためのものであり、前記流速分布、前記濃度分布、前記エッチレート、前記エッチファクター、及び前記局所濃度等を外部に出力する手段を提供する。
The
本実施の形態では、出力部430は画像表示手段431を有しており、前記計算結果を画像化して表示することが可能となっている。画像表示の一実施例を図5に示す。図5(a)は、前記流速分布を画像化して表示したものであり、図5(b)は前記エッチファクターをもとに、銅基板303に形成されるキャビティ314を画像化して表示したものである。
In the present embodiment, the
このような画像表示を用いることにより、エッチング液312のよどみの有無等のエッチング処理状態を視覚的に確認することができ、エッチング処理に係る運転条件等が適切か否かを速やかに判定できるようになる。
By using such an image display, it is possible to visually check the etching processing state such as the presence or absence of stagnation of the
100・・・マクロ状態算出部
110・・・マクロ状態計算条件設定手段
120・・・平均液厚算出手段
130・・・ノズル軌跡算出手段
140〜144・・・噴霧量分布算出手段
150・・・流速分布算出手段
160・・・濃度分布算出手段
170・・・マクロ状態量出力手段
200・・・ミクロ状態算出部
210・・・ミクロ状態計算条件設定手段
220・・・局所流速算出手段
230・・・エッチング状態量算出手段
240・・・ミクロ状態量出力手段
300・・・エッチング装置
301・・・ノズル
302・・・配管
303・・・銅基板
304・・・矢印
305・・・噴霧される範囲
311・・・レジスト
312・・・エッチング液
313・・・矢印
314・・・キャビティ
315・・・サイドエッチ
400・・・エッチング・シミュレーション装置
410・・・入力部
420・・・演算処理部
430・・・出力部
431・・・画像表示手段
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ノズル及び前記基板に係る形状及び駆動設計値と、別に算出された前記キャビティ近傍のエッチング液の局所流速とから、前記基板上のエッチング液の流速分布を算出するマクロ状態算出部と、
前記マクロ状態算出部で算出された前記流速分布と前記キャビティの形状設計値と前記エッチング液の温度及び物性値とから、前記基板上の所定の位置に形成される前記キャビティのエッチレート及びエッチファクターを算出するとともに、前記キャビティ近傍におけるエッチング液の前記局所流速を算出して前記マクロ状態算出部に出力するミクロ状態算出部とからなり、
前記エッチング液の流速分布と前記キャビティのエッチレート及びエッチファクターを統合して算出する
ことを特徴とするエッチング・シミュレーション方法。 With respect to an etching process for forming a cavity in the substrate by transporting the substrate into an etching chamber provided with a plurality of nozzles for spraying an etching liquid, the flow rate of the etching liquid during the etching process and the etch rate of the cavity An etching simulation method for calculating an etch factor,
A macro state calculation unit for calculating a flow rate distribution of the etching solution on the substrate from the shape and driving design value related to the nozzle and the substrate, and a local flow rate of the etching solution near the cavity calculated separately;
From the flow velocity distribution calculated by the macro state calculation unit, the shape design value of the cavity, and the temperature and physical property value of the etchant, the etch rate and etch factor of the cavity formed at a predetermined position on the substrate And a micro state calculation unit that calculates the local flow rate of the etching solution in the vicinity of the cavity and outputs it to the macro state calculation unit,
An etching simulation method, wherein the flow rate distribution of the etching solution, the etch rate and the etch factor of the cavity are integrated and calculated.
前記ノズルの前記駆動設計値をもとに、前記基板上のエッチング液の平均液厚を算出する平均液厚算出手段と、
前記ノズルの前記形状及び駆動設計値をもとに、前記ノズルの位置及び向きを算出するノズル軌跡算出手段と、
前記ノズル軌跡算出手段で算出した前記ノズルの位置及び向きから、前記基板上の噴霧量分布を算出する噴霧量分布算出手段と、
前記平均液厚算出手段で算出した前記平均液厚と前記噴霧量分布算出手段で算出した前記噴霧量分布と前記ミクロ状態算出部から入力した前記局所流速とから、前記基板上のエッチング液の流速分布を算出する流速分布算出手段とを備え、
前記ミクロ状態算出部は、
前記平均液厚算出手段で算出した前記平均液厚をもとに前記局所流速を算出する局所流速算出手段と、
前記局所流速算出手段で算出した前記局所流速をもとに、前記キャビティのエッチレートとエッチファクター、及び前記エッチング液と前記廃液の局所濃度を算出するエッチング状態量算出手段とを備える
ことを特徴とする請求項1に記載のエッチング・シミュレーション方法。 The macro state calculation unit
Based on the drive design value of the nozzle, average liquid thickness calculation means for calculating an average liquid thickness of the etching liquid on the substrate;
Nozzle trajectory calculation means for calculating the position and orientation of the nozzle based on the shape and drive design value of the nozzle;
A spray amount distribution calculating means for calculating a spray amount distribution on the substrate from the position and orientation of the nozzle calculated by the nozzle trajectory calculating means;
From the average liquid thickness calculated by the average liquid thickness calculation unit, the spray amount distribution calculated by the spray amount distribution calculation unit, and the local flow rate input from the micro state calculation unit, the flow rate of the etching liquid on the substrate A flow velocity distribution calculating means for calculating the distribution,
The micro state calculation unit
Local flow velocity calculation means for calculating the local flow velocity based on the average liquid thickness calculated by the average liquid thickness calculation means;
Etching state quantity calculating means for calculating the etch rate and etch factor of the cavity and the local concentration of the etching liquid and the waste liquid based on the local flow speed calculated by the local flow speed calculating means, The etching simulation method according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のエッチング・シミュレーション方法。 Concentration distribution calculation for calculating the concentration distribution of the etching solution from the flow velocity distribution calculated by the flow velocity distribution calculation unit and the local concentration of the etching solution and the waste liquid in the vicinity of the cavity calculated by the etching state calculation unit. The etching simulation method according to claim 1, wherein means is added to the macro state calculation unit.
エッチング液の前記局所流速、前記キャビティの形状設計値、及びエッチング処理時間をパラメータとして前記エッチレート及び前記エッチファクターを設定した所定のテーブルを事前に備え、
前記所定のテーブルをもとに前記キャビティのエッチレート及びエッチファクターを算出する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のエッチング・シミュレーション方法。 The micro state calculation unit
A predetermined table in which the etch rate and the etch factor are set in advance using the local flow rate of the etching liquid, the shape design value of the cavity, and the etching processing time as parameters is provided in advance.
4. The etching simulation method according to claim 1, wherein an etching rate and an etching factor of the cavity are calculated based on the predetermined table. 5.
予め指定された前記基板上のいずれかの1地点、または2以上の地点である
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のエッチング・シミュレーション方法。 The predetermined position on the substrate targeted by the micro state calculation unit is:
5. The etching simulation method according to claim 1, wherein the etching simulation method is any one point or two or more points on the substrate designated in advance.
前記基板上の全ての地点である
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のエッチング・シミュレーション方法。 The predetermined position on the substrate targeted by the micro state calculation unit is:
5. The etching simulation method according to claim 1, wherein the etching simulation method includes all points on the substrate.
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のエッチング・シミュレーション方法に係る所定の演算を行う演算処理部と、
前記演算処理部の演算結果を出力する出力部と
からなることを特徴とするエッチング・シミュレーション装置。 An input unit for inputting the shape and drive design value of the substrate and the nozzle, the shape design value of the cavity, and the temperature and physical property value of the etching solution;
An arithmetic processing unit that performs a predetermined calculation according to the etching simulation method according to any one of claims 1 to 6,
An etching simulation apparatus comprising: an output unit that outputs a calculation result of the calculation processing unit.
前記演算処理部で算出された前記流速分布及び前記エッチファクターを画像化して表示するための画像表示手段を備える
ことを特徴とする請求項7に記載のエッチング・シミュレーション装置。 The output unit is
The etching simulation apparatus according to claim 7, further comprising an image display unit configured to image and display the flow velocity distribution and the etch factor calculated by the arithmetic processing unit.
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