半導体製造における洗浄技術の基礎と各種方式・装置の特性

第1講 半導体製造における洗浄方法・装置の理解と課題解決法

～流れの可視化観察事例をもとに～

(10:00～12:30)

　半導体製造における湿式洗浄方法には、主に、枚葉式 (一枚ずつ) とバッチ式 (複数枚一括) があります。これらの装置の中には水・薬液が流れ、そこに超音波を重ねることがあります。その基本に立ち返ると、 (1) 流れ、薬液と超音波などにより汚れを表面から引き離すこと、 (2) 離れた汚れを流れに乗せて運び去ること、に分けられます。そこで、その両方に大切な役割を担っている「流れ」について理解し、洗浄装置の理解と活用・改善について考えます。 　流れについては、身近な現象を参考にして感覚的につかんで行くと実務的です。そして、洗浄機の流れを動画資料をもとに理解し、課題の発見、解明、解決と改善に結びつけると、その効果は明らかです。そこで本セミナーでは、流れを含む「移動する現象」の基礎事項と法則を紹介し、装置の中の流れを可視化観察した動画を通して、流れの感覚をつかんで行きます。具体的には、枚葉式洗浄機とバッチ式洗浄機の流れ、超音波を加えた時の流れと気泡の動きについて特徴と問題点を考察します。そして、理想的な水の動きとは何かを考え、それを創り出す方法を可視化観察動画と計算例により紹介します。まとめでは、困った時の考え方に触れる予定です。

1. 序論
   1. 洗う理由:汚れは何?いつ、どこからなぜやって来る?
   2. 一般の洗浄
      • 洗浄の4要素
        • 温度
        • 時間
        • 化学
        • 力学
   3. 半導体の洗浄に特有のこと
   4. 半導体洗浄の基礎現象 (化学工学を簡潔に)
      1. 表面
         • 付着
         • 脱離
         • 引き剥がす
      2. 流れ、熱、拡散、反応、境界層
      3. 装置内流れの種類
2. 「流れ」の感覚をつかむ
   1. 流れの可視化観察
   2. 流れの種類
      • 循環流れ
      • 一方向流れ
3. 枚葉式洗浄機の流れと反応
   1. 流れの可視化観察方法と例
   2. 流れの計算
   3. 表面反応の数値解析例
4. バッチ式洗浄機の流れ設計
   1. 流れの可視化観察方法と例
   2. 水噴出ノズル設計と検証
   3. 水排出設計と検証
5. 超音波洗浄の流れと気泡
   1. 超音波の効果と役割
   2. 超音波の影響:水流と気泡の動き
6. まとめ:要点は境界層

第2講 半導体製造における洗浄技術の基礎と技術トレンド

(13:30～16:00)

　半導体製造において、各種汚染は歩留低下を引き起こす。序論として汚染が半導体デバイスにおよぼす影響を示します。それを踏まえて、半導体洗浄に関して説明します。従来の洗浄から最近の洗浄、目的別洗浄について詳細を説明します。洗浄以外の汚染制御技術に関して紹介します。最後に次世代の汚染制御の問題点と洗浄乾燥技術について解説します。洗浄技術は半導体デバイスの品質の向上のために必要です。洗浄の意義を一緒に考えましょう。

1. 序論 – 汚染が半導体デバイスに与える影響
   1. 金属汚染 (Fe, Cu等) およびナノパーティクル
   2. 分子汚染
      • HN3
      • アミン
      • 有機物
      • 酸性ガス成分
   3. 各種汚染の分析解析方法及びモニタリング技術
2. 洗浄技術
   1. RCA洗浄
   2. 各種洗浄液と洗浄メカニズム (薬液系洗浄 vs. 純水系洗浄)
   3. 洗浄プロセスの動向
   4. 最先端の洗浄技術とその問題点
3. その他の汚染制御技術
   1. 工場設計
   2. ウェーハ保管、移送方法
4. 次世代の汚染制御の問題点と今後の課題
   1. 新洗浄乾燥技術
      • 超臨界CO2洗浄乾燥
      • PK (パターンキーパー) 剤乾燥
   2. 次世代の洗浄、汚染制御の問題点と今後の課題