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前工程へのCAEの活用

半導体製造プロセスソリューション

前工程とは

製造した半導体ウェハ上に設計した微細な回路を形成する工程です。

前工程の課題とCAE活用事例

課題

半導体製造の前工程では、微細化が進む中で露光装置の精度向上やマスクの微細化が求められています。
また、微粒子の付着による欠陥の防止や、プロセス変動を抑えるための制御技術も重要です。
このような技術的な課題に加え、製造コストの上昇を抑えるための効率化が必要で、歩留まり向上と一貫した品質確保が大きな課題となっています。

前工程へのCAE活用事例

半導体製造の前工程での課題に対し、CAEを活用した設計プロセス効率化、製造現場におけるデジタルツインを活用した最適化検討や設備の予兆保全の事例をご紹介します。

CVD蒸着による試作数削減

効率的な成膜プロセスを開発するためには実験コストの増大抑制が重要です。
CVD蒸着に必要な化学反応を伴う解析で様々なチャンバーを素早く検証することで試作数を抑制を期待できます。

プラズマCVDによる薄膜形成

プラズマCVDの薄膜形成の段差被覆性、プラズマ・エッチングやプラズマ・レジストアッシングの均一性など、これまで以上にプラズマの均一性が要求されます。
リアクター内のプラズマの気相や、ウェハー表面でのプラズマの状態を解析で予測した事例をご紹介します。

ウェハ洗浄(湿式タイプ スピンプロセッサ)

ウェハ洗浄においては粒子除去にあたりクリーニングプロセスやスピンプロセッサの動作条件最適化が課題です。
流体解析上でのノズルなどの稼働部品の配置、各種条件変更による液体の広がりを可視化し、最適条件検討に活用し、歩留まりと生産効率の向上を図った事例をご紹介します。

レジスト塗布

レジスト塗布のコーティング工程における装置の運転条件が、製品品質やフォトレジストの歩留まり、開発期間に大きな影響を与えます。
フォトレジスト粘度・スピナー回転数・レジスト滴下量等をパラメータとして、均一な膜厚を生成するための適切な条件出しに解析を活用した事例をご紹介します。

クリーンルーム設計・運用ソリューション

クリーンルーム設計では、目に見えない微粒子の可視化、最適な気流制御を図りたいが、気密性・温度・湿度・圧力・殺菌方法など、検討にはコストが掛かります。
室内の3Dスキャンにより設備を含む3D CAD形状を作成し、流れや照度分布により最適な運用条件を迅速に検討可能となる。運用時にもARの活用によるペーパーレス作業支援が可能となります。

デジタルツインを活用した設備の熱プロセス条件最適化

設備においてスタンパ面内の応力・熱の分布状態が不明であるが、多品種少量生産の対応が必要で、段取り替えのたびに設備最適条件出しに工数が発生します。IoTプラットフォームによりスタンパ温度分布を可視化・制御により基板全体の歩留まりが向上し、金型・材料変更時のトライアルを大幅削減可能となります。

設備予兆保全ソリューション

設備の情報収集や管理メンテナンスのために現場確認が必要であるが、人的リソースの問題から熟練者や管理者を常時現場に配属することが困難な状況にあります。
IoTプラットフォームによりリアルタイムに現場設備の情報を収集分析し、迅速な以上検知や情報を一元管理による遠隔からの管理・メンテナンスを実施した事例をご紹介します。

半導体検査用コンタクトプローブの強度疲労評価

コンタクトプローブは、検査工程で繰り返し動作するため、高応力箇所で疲労破壊が発生します。損個所の特定や寿命予測、または仕様変更による長寿命化が必要となります。
検査工程を模した構造解析を実施することで、プローブの変形形状、応力分布、寿命分布を確認し、設計に活用した事例をご紹介します。

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