半導体機能素子製造向けドライプロセス入門

シリコン半導体集積回路素子、フラットパネルディスプレイ、固体撮像素子や発光ダイオードなどの半導体機能素子によって私たちの生活は飛躍的に豊かになりました。これらの素子はドライプロセスを利用した薄膜形成技術によって製造されています。昨今、リスクマネジメントの観点から、これらの機能素子の製造を国内回帰する動きが強まっていて、改めて薄膜形成と真空技術に関する期待が高まっています。 　今回、この需要に応えるため半導体機能素子の製造技術に使用されている「ドライプロセス・装置」および「真空・プラズマ技術」に関して解説します。特に真空蒸着、スパッタリング、CVD、ALDによる成膜技術および薄膜を微細加工するドライエッチング技術を解説します。合わせて、ドライプロセスの基盤となっている真空・プラズマ技術に関して解説します。

1. はじめに
   1. 半導体機能素子を構成する薄膜技術:なぜ薄膜が必要なのか?
   2. 薄膜とは? 薄膜形成とドライプロセス
   3. 真空技術の特徴と用途
2. 真空成膜技術
   1. 真空蒸着
      1. なぜ真空が必要か?
   2. スパッタリング
      1. 薄膜製造に使用されている理由:なぜ密着性の良い薄膜が得られるのか?
      2. プロセスプラズマの基礎
      3. 金属膜に使用する直流スパッタリング
      4. プレーナマグネトロンスパッタ技術
      5. 絶縁膜に使用する高周波スパッタリング:セルフバイアスの発生メカニズム
      6. バイアススパッタ技術
      7. リアクティブスパッタ技術
   3. CVD技術
      1. CVDの特徴と必要性:CVDを選択するときの理由
      2. 化学反応速度論の基礎:表面反応の確認手法
      3. CVDのプロセス解析:アレニウスプロット
      4. CVDプロセスウインドウの設計
      5. 良好なカバレッジや結晶特性を得るためには
      6. CVD装置の設計:クラウジウス – クラペイロンプロット
      7. 励起状態を経由するCVD技術 (プラズマ支援CVD)
   4. ALD技術
      1. ALDの特徴と必要性
      2. ALD 技術と装置の特徴
3. 薄膜加工技術 ドライエッチング
   1. 反応性イオンエッチング (RIE) の必要性:微細加工特性
   2. 種々のエッチング装置
      1. ドライエッチング装置の構造
      2. 静電チャック
   3. ドライエッチングの終点モニタ
   4. スパッタエッチングの特性と必要性
4. 真空技術の基礎
   1. 圧力とは? 真空の程度を表す指標である圧力 大気圧は変動する
   2. 真空の分類
   3. 真空下での気体の挙動と特徴
   4. 平均自由行程と粘性流・分子流
   5. 超高真空の必要性と分子の入射頻度
   6. ガス流量を考える:安定したガス流用制御技術
5. 真空技術の電子産業応用
   1. 純度を確保するためのガス配管管理:サイクリックパージ
   2. 真空充填技術:液晶注入
   3. 清浄表面の確保と真空:クラスター装置の設計指針
   4. 成膜時の膜純度確保と真空:到達圧力の影響
   5. CVD原料の蒸発速度と飽和蒸気圧
   6. 低蒸気圧の化学物質を取り扱う真空装置の設計
6. まとめ
   1. 今後の製造産業を考える
   2. 更に真空技術を勉強されたい方へ