半導体製造装置における設計トラブル事例－CVD装置編

摘要

半導体産業が1950年代に立ち上がり，60年以上が経過した。現在，その最盛期を迎え，スマートフォンやパソコンに代表される情報機器内には半導体素子が溢れている。演算を行うマイクロプロセッサ，データを記憶するメモリ，大電流を処理するパワートランジスタ，位相の揃った光を生み出す半導体レーザなどが，開発初期には考えられなかった性能に到達している。半導体デバイスは，メモリ，マイクロプロセッサに代表されるシリコン基板上に回路を作り込む集積回路，ガリウムひ素基板上に薄膜を成長させる半事情レーザに代表される光素子などがある。マイクロプロセッサの高性能化は次の3ステップで達成されてきた。(1)微細化に伴う信号伝達距離の短縮による信号伝達の高速化; (2)配線材料をアルミから銅に変えた電気抵抗の低減による信号伝達の高速化(3)CPUを複数化した並列処理による高速化。また，半導体の低コスト化は，半導体ウェーハのサイズである直径Φ100，Φ200，Φ300mmの大口径化により1枚のウェーハ当りの素子の取得個数の増大で対応してきた。これらの半導体には，クリーンな環境での自動装置により，ソース，ドレイン，ゲートに代表されるスイッチと抵抗，コンデンサなどの回路部品が作り込まれている。これらのウェーハの処理プロセスには機械，制御に代表される生産設備の装置化技術が活用されており，この半導体製造装置の開発に携わった筆者は，その過程において多くのトラブルを経験した。本特別企画では，開発したCVD（Chemical Vapor Deposition）装置を例に挙げて，トラブルの内容と対策を紹介する。