半導体ドライプロセス入門

昨今の半導体電子デバイス製造の国内回帰を受けて、改めて真空技術を基本としたドライプロセスおよび装置技術が注目されています。本セミナーでは、この半導体電子デバイスの製造に直結した量産型ドライプロセスである薄膜作製技術 (PVD、CVD、ALD) および薄膜加工技術 (ドライエッチング) さらにこれに関連したプロセスプラズマ技術の基礎を解説します。本セミナーの表題には「ドライプロセス」と記載されています。プロセス技術の解説をおこなうことはもちろん、逐次、装置技術のコツを含めた解説をおこなうように配慮しました。 　さらに、これらのドライプロセスは真空技術の上に構築された技術です。薄膜作製技術および薄膜加工技術の視点から必要な真空技術の基礎も解説します。 　今まで半導体電子デバイスによって種々の夢が実現されてきました。これからも新しい機能デバイスの提案・実用化によって間違い無く夢が実現されていくでしょう。それを支える一つの技術がドライプロセスです。 　講演者は真空産業機器メーカの技術者として30以上にわたり半導体電子デバイスの製造装置を開発し、お客様と共に各種の電子デバイス工場の立ち上げに従事してきました。これらの経験を活かし、特に半導体電子デバイスの製造向けドライプロセス、真空技術と薄膜製造技術をまとめ、今回の講義資料としています。日本の製造産業として従来の半導体電子デバイスをより一層進化・発展させるためにもドライプロセス、真空技術と薄膜形成技術の基礎知識が必要です。ドライプロセスはこのために必須の技術なのです。 　今回の講習会で得た知識を活かして、受講いただく皆様が新しい半導体電子デバイスの製造に役に立つよう繋がれば幸いです。

1. はじめに
   1. 半導体電子デバイス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. 薄膜作製技術
   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. ALD で起きていること
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. ドライプロセスを支える真空技術の基礎
   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
   • 今後の製造産業を考える