CVD/ALDプロセスの反応解析、メカニズムとプロセス最適化

化学気相堆積 (CVD) 法と原子層堆積 (ALD) 法は、様々な薄膜を形成する際に広く用いられている方法です。これは、流れ、熱、反応物質の輸送に気相・表面の化学反応が絡む現象であるため、難しく見えて来ます。 　そこで成膜装置で起きている化学反応を解析するために、化学反応の基礎と熱れの解析、その場観察法、膜の分析法を紹介します。次に、それらを用いて成膜機構を解析し、設計し、検証した事例を紹介します。複雑に見えるプラズマ成膜の解析事例、排ガス管内堆積物から見える成膜現象、なども紹介します。最後に、CVDプロセスを最適化するために考えるべきことについて議論します。

1. 序論
   1. CVD法とALD法の原理、成膜理由、装置、事例、条件と要因
   2. 微細化と成膜方法の使い分け
2. 化学反応速度の基礎
   1. 反応速度式の考え方
   2. 律速過程
3. 表面反応・気相反応
   1. 表面反応・気相反応
   2. 反応の場所と膜質の関係
4. その場観察方法
   1. その場観察で得られる情報の例
   2. ガス採取場所の選択と注意
   3. 四重極質量分析法、圧電性結晶振動子法、赤外分光法
5. 膜の分析方法
   1. 膜厚・反応・膜質に関わる測定方法
   2. X線光電子分光法、赤外分光法・ラマン分光法、二次イオン質量分析法、エネルギー分散型X線分光法
   3. 分析結果の解釈に困った時
6. 反応の場を考慮した反応解析事例
   1. 流れを把握する必要性
   2. CVD装置内のガス流れなど:観察例と数値計算例
   3. 圧電性結晶振動子による観察例
      • 水晶
      • ランガサイト
   4. 装置の形とドーパント濃度分布 (実測と解析)
   5. 基板回転の効果
      • 膜厚平均化
      • 流れの引寄せ
   6. CVD装置の操作と膜厚・膜質 (数値解析)
   7. ALD装置内の流れと熱 (数値解析例)
7. 膜分析とガス分析の活用事例
   1. 排ガス分析と数値解析による成膜反応とドーピング反応のモデル構築
   2. 前駆体の組合せによる反応設計と検証の例
      • クロロシラン
      • メチルシラン
      • 三塩化ホウ素
   3. 炭化ケイ素成膜機構の例
   4. 窒化ガリウム成膜機構の例
   5. プラズマCVDによる多元系成膜の解析例
8. 副生成物から推定される反応機構
   1. 排ガス管内堆積物
   2. クロロシランによるSiとSiCの成膜時の堆積物
9. 最適化の考え方
   1. 装置内全体の反応と堆積物
   2. 副生成物から推定される成膜反応状態
   3. 装置クリーニング
   4. 諸成膜要因の効果と活用
   5. 解析・モデル化の進め方
10. まとめ
• 質疑応答