ＡＬＤ（原子層堆積法）の基礎とプロセス最適化および最新技術動向

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最先端半導体集積回路の作製に必須となっているALD（Atomic Layer Deposition、原子層堆積法）は、数ナノメートル程度の極薄膜作製手法として膜厚の制御性や再現性に優れ、３次元立体構造への均一製膜なども可能であるという特徴を持っています。そのため、ULSIゲート酸化膜、メモリキャパシタ形成などに応用展開されています。また、簡単な装置構成でも薄膜形成が可能であることから、各種コーティング用途にも利用されるようになりました。
しかし、そのプロセスは原料の供給、パージ、反応性ガスの供給、パージなどからなり、各段階での条件設定はかなり複雑であり、速度論の基礎的知識なしには容易に最適化を達成できません。
本講座では、まずALDの基礎知識を養い、プロセスの最適化の指針を理解することを目標とします。また、ALDプロセスの理想と実際について、原理およびメカニズムから詳しく解説を行い、新たにALDプロセス開発・製品応用に関わる方の一助となるよう配慮した講義を行います。

１．薄膜作製プロセス概論とALD活用への展開
　1.1 薄膜の種類と用途
　1.2 薄膜ドライプロセスとウェットプロセス
　1.3 ALD基礎としてのCVD（Chemical Vapor Deposition）プロセス速度論とCVD活用方法
　1.4 半導体集積回路（ULSI）の微細化・高集積化とALDプロセス採用の流れ

２．ALDプロセスの概要と特徴
　2.1 ALD（Atomic Layer Deposition）プロセスの概要と製膜特性
　2.2 ALDプロセスの歴史的発展
　2.3 ALDプロセスの応用事例（最先端ULSI，DRAM，3D NAND等）
　2.4 ALD装置形態と装置・材料市場
　2.5 ALD製膜可能な材料と原料ガス
　2.6 ALE（Atomic Layer Etching）（原子層エッチング）
　2.7 AS（Area Selective）-ALD（選択成長）

３．ALDプロセスの理想と現実，最適化方針
　3.1 ALD Windowとは？
　3.2 物理吸着の影響と対策
　3.3 反応律速の影響と対策
　3.4 原料ガス熱分解の影響と対策
　3.5 原料ガス脱離の影響と対策

４．ALDプロセスの高スループット化と課題
　4.1 GPC（Growth per Cycle）とCT（Cycle Time）の最適化
　4.2 GPCに対する原料ガス吸着の立体障害効果
　4.3 ALD理想特性を発現させるための条件（蒸気圧と吸着特性）

５．理想的な原料ガス開発の指針
　5.1 蒸気圧推算の基礎
　5.2 COSMO-SAC法による蒸気圧推算
　5.3 COSMO-SAC法の修正と原料ガス蒸気圧推算結果
　5.4 ニューラルネットワークポテンシャルを利用した原子レベルシミュレーションによる原料ガス吸着特性の予測

６．QCMを用いたガス吸着特性の評価
　6.1 QCM（Quartz Crystal Microbalance）を用いたALDその場観察
　6.2 QCM（Quartz Crystal Microbalance）の基礎
　6.3 QCM測定の高精度化・高速化
　6.4 QCMによるTMA（トリメチルアルミニウム）の吸着特性評価（実例紹介）

７．ALDプロセスの初期核発生・成長と選択成長
　7.1 初期核発生とインキュベーションサイクル
　7.2 インキュベーションサイクルと選択成長
　7.3 光反射を利用した初期核発生・成長のその場観察，表面処理の影響

８．ULSI金属多層配線形成におけるALDの活用
　8.1 ULSI金属多層配線の課題と対策
　8.2 高信頼性多層配線形成へのASD（Area Selective Deposition）の活用
　8.3 Co薄膜のALD成長（原料ガス吸着特性と表面反応）
　8.4 高選択性ASD実現の基本方針
　8.5 表面処理とALEを活用した高選択性Co-ASDプロセス
　8.6 Cu密着層・バリヤ層としてのCoW膜ALD合成

９．ALD関連学会の情報
　9.1 応用物理学会
　9.2 ALD/ALE2025国際学会（2025年6月開催）

　　□質疑応答・名刺交換□

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