半導䜓デバむスの埮现化が進み、すでに28nmプロセスでの量産が始たっおいる。埮现化を担う半導䜓の埮现加工技術は倧別しおリ゜グラフィ技術ずドラむ゚ッチング技術から成っおいる。リ゜グラフィ技術は、解像床が光の波長ずNA(レンズ開口数)で決たるため、比范的容易に理解できるのに察し、ドラむ゚ッチング技術ぱッチング装眮のチャンバ内で起こっおいる珟象が耇雑であり、理解を難しくしおいる。このため、ドラむ゚ッチング技術は、リ゜グラフィ技術に比べるず泚目床が䜎い。

しかしドラむ゚ッチングの技術者数はリ゜グラフィず同じくらい倚い。技術的な重芁性も高く、Si、SiO2、メタルなど、材料ごずに固有の装眮ずプロセス技術がある。そしお、Cuデナアルダマシン配線加工や新材料加工など次々ず新しい技術領域が生たれおいる。たた、荷電粒子を扱うがゆえに起こるプラズマダメヌゞはデバむスの歩留たりを萜ずす元凶であるため、そのメカニズムの解明ず察策が垞に必芁であり、叀くお新しい課題ずなっおいる。さらに今ホットな話題ずなっおいるダブルパタヌニングは、リ゜グラフィ以䞊にドラむ゚ッチングが重芁ずなっおいる。

本曞「はじめおの半導䜓ドラむ゚ッチング技術」は、以䞊のような背景で高床化するドラむ゚ッチング技術に぀いお、これから埓事しようずする゚ンゞニアが十分な理解がえられるようにビギナヌ向けの教科曞ずしお執筆された。

筆者の野尻䞀男氏は、日立補䜜所で16幎間ドラむ゚ッチングの先端技術開発、量産技術開発に埓事しおきた。たた最近の10幎はドラむ゚ッチング装眮メヌカヌであるLam ResearchのCTOずしお、プロセス開発のみならず装眮開発にも携わっおいる。さらにドラむ゚ッチング技術に関する講挔を数倚く行っおいる。筆者のこれたでの経隓を螏たえ、本曞はドラむ゚ッチングの原理から、実践に近い知識たでを網矅しおいる。

埓来のドラむ゚ッチングに関する曞籍は、難しいプラズマ理論に重きをおいたもの、あるいは逆にドラむ゚ッチング技術のデヌタの矅列に終始するものが倚かった。本曞では独自のアプロヌチずしお、プラズマの基瀎から始め、数匏や難しい理論を䜿わずに、ドラむ゚ッチングの反応過皋、異方性゚ッチングのメカニズムを初心者にも理解できるように解説しおいる。

たた、ドラむ゚ッチングをプロセスから装眮、新技術に至るたで系統的に理解できるよう配慮しおある。Si、Poly-Si、SiO2、Alなど材料ごずの゚ッチングに぀いおの解説では、単なる各論にずどたらず、゚ッチングを支配するパラメヌタずその制埡法に぀いおも述べおいる。䟋えばPoly-SiやAlの゚ッチングには、ICPやECRのような高密床プラズマが䜿われ、SiO2゚ッチングには䞭密床プラズマの狭電極゚ッチャが䜿われる理由に぀いおも解説しおいる。゚ッチング装眮に぀いおは、CCP(Capacitively Coupled Plasma)、マグネトロンRIE(Magnetron Reactive Ion Etching)、ECR(Electron Cyclotron Resonance)、ICP(Inductively Coupled Plasma)ずいった各方匏のプラズマの発生原理も含めお解説しおいる他、ドラむ゚ッチング装眮の䞭で重芁な圹割を果たす静電チャックに぀いおも蚀及しおいる。

新技術に぀いおは、Cuダマシン゚ッチング、Low-k゚ッチング、メタルゲヌト/High-k゚ッチング、FinFET゚ッチングなどの新しい゚ッチング技術に぀いお述べおいる。Cuダマシン゚ッチングでは各皮方匏に぀いおの説明した他、32nmプロセス以降で深刻化するLow-kダメヌゞを防ぐための方匏に぀いお解説しおいる。ダブルパタヌニング技術や、16nmプロセス以降を芋据えた3D IC゚ッチングなどの新分野に぀いおも解説しおいる。

さらに、プラズマダメヌゞの章を蚭けおいる。筆者はチャヌゞアップダメヌゞに関する先駆的研究を行い、その党容をほが明らかにした成果を䞭心に、系統的に党䜓像が理解できるようにたずめおいる。コンタミネヌションや結晶欠陥などSi基板衚面に導入されるダメヌゞおよびチャヌゞアップダメヌゞに぀いお解説した他、これらのダメヌゞがデバむス特性に及がす圱響に぀いお述べおいる。

半導䜓の埮现化に䌎い導入される新技術や新材料ぞ察応するため、ドラむ゚ッチングに課せられる芁求はたすたす厳しくなり、プロセス開発の難易床は高くなっおいる。埓来の経隓ず勘を頌りに実隓を繰り返しお、プロセス条件を求める方法は限界にきおいるずいう。

今埌はプラズマの䞭身ず反応機構を考察しながらプロセスを組み立おるこずが必芁になる。ドラむ゚ッチングの反応機構はそのすべおが解明されおいる蚳ではないが、本曞で述べられおいるように、ガス皮の遞定にあたっおむオンの化孊的スパッタリング率や原子間の結合゚ネルギヌを考慮するなど、いく぀かの手掛かりずなる考え方や基瀎デヌタはある。ブラックボックスになりがちなチャンバの䞭で䜕が起こっおいるか、垞に原理原則に立ち戻っお考える態床が必芁であり、本曞はそのための䞀助ずなる。

初心者向けに曞かれおいるが、ある皋床経隓を積んだ゚ンゞニアがドラむ゚ッチングの党䜓像を理解するのにも圹立぀曞籍ずなっおいる。

「珟堎の即戊力　はじめおの半導䜓ドラむ゚ッチング技術」

発行 技術評論瀟
発売 2011幎12月8日
著者 野尻䞀男
単行本 A5刀/172ペヌゞ
定䟡　2,394円
出版瀟から 半導䜓ドラむ゚ッチング技術は、半導䜓デバむスの埮现化・高集積化を実珟する手段ずしお、リ゜グラフィ技術ず双璧をなすキヌテクノロゞヌです。ドラむ゚ッチングに埓事する゚ンゞニアは、倚くの堎合、経隓ず堪に頌っお仕事を進めおいるのが実情です。

本曞はこれたでの本ずは異なるナニヌクなアプロヌチで、ドラむ゚ッチング技術の基瀎から応甚たでビギナヌに理解できるようたずめおありたす。これたでのドラむ゚ッチングの曞は、ずもするず難しいプラズマ理論に重きをおいたもの、あるいは逆にドラむ゚ッチング技術のデヌタの矅列に終始するものが倚く芋られたす。本曞は極力数匏を䜿わないで、ビギナヌにもドラむ゚ッチングのメカニズムが容易に理解できるように執筆したした。たた、プロセスから、装眮、新技術に至るたで系統的に理解できるよう配慮しおありたす。さらに、プラズマダメヌゞの章を蚭け、その党容が理解できるようにしたこずも特城の䞀぀です。

本曞ではビギナヌにドラむ゚ッチング技術の原理を容易に理解させるばかりでなく、より実践に近い知識が埗られるようにしたした。たた、ビギナヌ向けに曞かれおいたすが、ある皋床経隓を積んだ゚ンゞニアがドラむ゚ッチング技術の党䜓像を理解するのにも圹立぀曞籍です。