【目次抜粋】 　　第1章　半導体デバイス製造プロセスを支える洗浄技術  　　第2章　半導体デバイス製造プロセスにおける物理的洗浄技術 　　第3章　半導体デバイス製造プロセスにおけるクリーン化・汚染制御技術 　　第4章　半導体デバイス製造プロセスを支える表面分析・評価技術 　　　第1節　固液界面反応／現象により創成される半導体表面の極限評価技術 　　　第2節　エバネッセント光によるウェット条件下でのナノスケール現象の可視化技術と半導体洗浄プロセスへの応用 　　第5章　半導体デバイス製造プロセスを支える洗浄装置の開発動向 　　　- 半導体テクノロジーの進化を最前線で支え続ける -　SCREENが誇る半導体洗浄装置 　　　- 高品質なシリコンウェーハ基板製造に寄与する -　芝浦メカトロニクスの枚葉式洗浄装置 　　　- 高効率・ハイスループットでR&Dから製造現場までフォローする -　ダルトンのリフトオフ装置と性能向上に向けた独自機能 　　　- 微細パーティクルを効率的に除去する超音波技術 -　カイジョーの超音波洗浄機 　　　- 低コスト・低環境負荷な洗浄プロセスを目指す -　MTKの枚葉スピン式洗浄装置とその効果

 各章の内容紹介 ＜本文抜粋＞ 

「第1章　半導体デバイス製造プロセスを支える洗浄技術」

[反応装置工学ラボ　羽深 等／著]

　諸電子機器の内部において，情報を実際に処理しているのがマイクロプロセッサ，メモリなどの様々な半導体マイクロデバイスであり，その電力を半導体パワーデバイスが制御している。一般に半導体デバイスを製造する際には，半導体結晶の円板（ウエハ）を用意し，その表面に微細な構造の電子回路を作り込む。電子回路とは電子が通って働く場所であるから，それを作る時には電子の動きを阻害する異物，不要な電子軌道や凹凸などを取り除かなければならない。そのために洗浄という操作が必須である。
　したがって，半導体デバイス製造における洗浄の目的は，「電子回路が作られる表面を整える」ことにある。具体的には，①不要物（付着物・残留物など）を表面から除去すること，②電子が漏れず働く表面状態を作ること（形状，形態，化学結合状態など），③次の工程まで表面を保護（酸化膜形成など）すること，に整理できる。……（本文へ続く）

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「第2章　半導体デバイス製造プロセスにおける物理的洗浄技術」

　……近年，洗浄プロセスは，各電子デバイスメーカの大切な製造現場のノウハウとなり，学術的な報告は大幅に減少した．
　半導体デバイス製造中の洗浄プロセスにおいて，物理的洗浄は，超音波洗浄，高圧スプレー洗浄，二流体スプレー洗浄，キャビテーションジェット，スクラバー洗浄などで使い分けがされている．流水式超音波洗浄は流水に周波数1MHz以上の超音波を重畳し，異物を除去する方法である．超音波周波数によって除去できる異物のサイズが決定する．高圧スプレー洗浄は，十数MPaで洗浄液を加圧し，微小径のオリフィスから噴霧して洗浄する方法である．扇状に噴霧しノズルを複数個並べることで，大面積をカバーできることからFPDの洗浄に広く使われている．二流体スプレー洗浄は，洗浄液にキャリアガスを衝突させて霧化する方法である．微小液滴の生成が可能であるために半導体デバイスの洗浄工程で広く使われる．またスプレー洗浄の課題としては，素子へのダメージや静電気障害があげられる．これらの課題をクリアする条件を見出すことが電子デバイスの洗浄では重要となる．この章では現在物理的洗浄の考えた方とその例を挙げて説明する．また物理的洗浄での課題を挙げ，その対策についても述べる．……（本文へ続く）

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「第3章　半導体デバイス製造プロセスにおけるクリーン化・汚染制御技術」
　マイクロエレクトロニクス，ナノエレクトロニクスの時代に突入して以来，半導体集積回路は微細化によって性能，消費電力，容量，コストが驚異的に改善されてきた。これにより歩留低下要因として，パーティクルのみならず金属汚染及び有機無機分子汚染の制御が世代を増すごとに必要となってきた。この傾向は1990年代以降に特に強くなってきた。エレクトロニクスの進化と呼応するようにクリーン化技術が開発されてきた。歩留改善のために制御すべきパーティクルの粒径は益々小さくなり，加えて金属元素，有機分子，無機分子汚染除去も必要となってきたためである。これらの汚染を低減するための施策として，クリーンルームのみならずウェーハ等の材料，薬品，材料ガス，純水の純度向上が必要となってきた。このように，半導体デバイスの開発には汚染制御技術の開発が必須であった。汚染制御技術の発展があったからこそ先端半導体デバイスの開発ができたといっても過言でない。……（中略）
　本稿の目的をいくつか挙げると，歩留改善・維持のために各種汚染のデバイス特性を研究してその制御レベル，制御技術及びモニタリング技術を示すことである。さらに最先端デバイス開発におけるクリーン化技術の課題を示し，今後のクリーン化技術の方向性を示すことである。……（本文へ続く）

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「第4章　半導体デバイス製造プロセスを支える表面分析・評価技術」
「第1節　固液界面反応／現象により創成される半導体表面の極限評価技術」 「- 半導体テクノロジーの進化を最前線で支え続ける -　SCREENが誇る半導体洗浄装置」
　当社は、1943年に研究開発型企業として京都で誕生した大日本スクリーン製造（現：SCREENホールディングス）の半導体製造装置事業会社である。長年培った「表面処理・直接描画・画像処理」の3つのコア技術を応用展開し、1970年代に半導体製造装置市場に参入して以来、常にお客さまに寄り添い、最適な技術を最適なタイミングとコストで提供し、半導体業界の発展に寄与し続けてきた。
　世界シェアNo.1を獲得し続けている半導体洗浄装置をはじめ、レジスト塗布・現像、熱処理といった表面処理装置や、高速かつ高精度にプロセス品質をチェックする検査・計測装置など、半導体製造プロセスで活躍する装置を開発・製造販売することで、半導体の進化の一翼を担っている。今回は、当社の主力装置である半導体洗浄装置を紹介する。……（本文へ続く）

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「- 高品質なシリコンウェーハ基板製造に寄与する -　芝浦メカトロニクスの枚葉式洗浄装置」
　シリコンウェーハは半導体デバイス製造において微細な集積回路を形成するための基板として用いられると共に、半導体デバイスの製造工程においては製造装置や製造環境などを管理するためのモニタリング基板やダミー基板としても使用されており、その重要度は極めて高い。
　近年の最先端半導体デバイスでは更なる微細化および高性能化が進むのに伴って、基板材料となるシリコンウェーハに対してもより一層の高品質化が求められている。シリコンウェーハ基板製造工程においては加工や研磨等によってシリコンウェーハ上に異物や汚れが付着するが、高品質化のためには異物や汚れとなる微小パーティクルや金属汚染を極めて低いレベルにまで低減および除去する必要があり、これらを低減および除去するための洗浄工程に対しては増々高い洗浄性能が求められている。
　芝浦メカトロニクスは、シリコンウェーハ基板製造向けの洗浄装置において豊富な経験と実績があり、ウェーハ1枚1枚に対して高品質な精密洗浄プロセスが可能な枚葉式洗浄装置を複数ラインナップしている。本稿では最先端の洗浄に対応した新型の枚葉式洗浄装置として研磨後洗浄装置SC300-CCシリーズと最終洗浄装置SC300-FCシリーズを紹介したい。……（本文へ続く）

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「- 高効率・ハイスループットでR&Dから製造現場までフォローする -　ダルトンのリフトオフ装置と性能向上に向けた独自機能」

　半導体製造プロセスの約3～4割を占め、製品の歩留まりに直接影響を与えると言われる洗浄工程は、半導体デバイスの超微細化に伴い、ますます微細な異物や汚れへの対応が求められています。

　本書では、「半導体製造プロセスの洗浄工程における要素技術とその高機能化に向けた技術開発」をテーマに、洗浄にまつわる基礎現象の理解や各種洗浄方法の半導体製造プロセスへの応用から、更なる微細異物に対応するためのクリーン化・汚染制御技術とその分析手法、さらには洗浄工程の低環境負荷に向けた取り組みまで、半導体産業を支える装置メーカー様からのご寄稿を含め、専門家の方々より幅広くご執筆を賜りました。

　本書が半導体製造プロセスに携わる技術者・研究開発者・業界関係者の皆様の一助となり、半導体デバイス製造技術の更なる発展に寄与する一冊となれば幸いです。最後になりましたが、本書はご多用ながらも快くお引き受けいただいた執筆者の皆様のご理解とご協力のおかげで発刊することができました。ここに感謝の意を表します。

第1章　半導体デバイス製造プロセスを支える洗浄技術 
　1.　半導体デバイスと洗浄
　　1.1　洗浄の目的
　　1.2　汚れの由来
　　1.3　微細化・大口径化と洗浄
　　1.4　異物の大きさと洗浄の研究・開発課題
　2.　半導体洗浄の要素と操作
　　2.1　洗浄の4要素
　　2.2　物理的作用をもたらす現象
　　2.3　境界層
　　2.4　物理的付着物の扱い
　　2.5　化学的付着物の扱い
　　2.6　表面酸化膜中の汚染物の扱い
　　2.7　薬液の種類
　　2.8　大量の微粒子と粘着物の扱い
　　2.9　表面の保護
　　2.10　枚葉式とバッチ式
　　2.11　乾燥
　3.　洗浄工程
　　3.1　洗浄法設計の視点
　　3.2　洗浄工程の例
　4.　洗浄装置内諸現象の理解・活用・改善
　　4.1　水流の特徴と調べ方
　　4.2　枚葉式洗浄
　　　4.2.1　装置
　　　4.2.2　水の動きと水膜厚さ
　　　4.2.3　ノズルスイングと流れ
　　　4.2.4　ノズルスイングと化学反応
　　　4.2.5　表面反応速度解析例
　　4.3　バッチ式洗浄装置
　　　4.3.1　ノズル設計
　　　4.3.2　水排出設計
　　4.4　超音波の効果と活用
　　　4.4.1　超音波による水の動き
　　　4.4.2　超音波による気泡の動き
　5.　まとめとトラブル対策

第2章　半導体デバイス製造プロセスにおける物理的洗浄技術
　　はじめに
　1.　半導体デバイス洗浄における必要性
　　1.1　半導体デバイスのコンタミネーション
　　1.2　微粒子の付着理論
　2.　物理的洗浄の原理
　　2.1　物理的洗浄
　　　2.1.1　スプレー式洗浄のメカニズム
　　　2.1.2　流水式超音波洗浄のメカニズム
　　2.2　二流体スプレー洗浄
　　2.3　高圧ジェット洗浄
　　2.4　流水式超音波洗浄
　　2.5　超音波振動体型洗浄装置
　　2.6　ブラシ洗浄
　3.　次世代の物理的洗浄技術
　　3.1　インクジェット方式洗浄
　　3.2　超臨界洗浄

第3章　半導体デバイス製造プロセスにおけるクリーン化・汚染制御技術
　　はじめに
　1.　各種不純物の吸着挙動とウェーハ表面微量分析・電気測定技術
　2.　各種不純物に起因するデバイス特性劣化メカニズム
　3.　各種不純物の洗浄技術とクリーンルーム環境モニタ技術
　4.　今後のクリーン化技術の課題
　　おわりに

第4章　半導体デバイス製造プロセスを支える表面分析・評価技術
　第1節　固液界面反応／現象により創成される半導体表面の極限評価技術
　　　はじめに
　　1.　ウェットプロセスを経た半導体表面の原子構造のSTM観察
　　　1.1　ウェット洗浄を経たSi(100)表面の高分解能STM観察
　　　　1.1.1　希HF溶液に浸漬したSi(100)表面の原子構造解析
　　　　1.1.2　純水リンスを施したSi(100)表面の原子構造解析
　　　1.2　ウェット洗浄を経たSi(110)表面の高分解能STM観察
　　　1.3　液相中での平坦化加工を経たSiC(0001)表面の高分解能STM観察
　　2.　半導体表面上に形成される吸着水分子層のXPS観測
　　　2.1　半導体製造プロセスにおける表面吸着水層の位置づけ
　　　2.2　低真空型XPS測定の実験方法
　　　　2.2.1　低真空型XPS装置の概要
　　　　2.2.2　試料の作製方法
　　　2.3　低真空型XPSによる吸着水分子層の観測結果と考察
　　　　2.3.1　吸着水分子層厚さの解析方法
　　　　2.3.2　半導体表面上に形成された吸着水分子層厚さの湿度依存性
　　　おわりに

　第2節　エバネッセント光によるウェット条件下でのナノスケール現象の可視化技術と半導体洗浄プロセスへの応用
　　　はじめに
　　1.　半導体製造工程におけるウェット（Wet）プロセス
　　　1.1　CMP工程
　　　1.2　洗浄工程
　　　1.3　ラボスケールにおける洗浄現象の見える化
　　2.　流体（液中・大気中）環境で観測する光学顕微鏡法
　　　2.1　明視野照明法
　　　2.2　暗視野照明法
　　　2.3　全反射顕微鏡法（表面局在光の応用）
　　　　2.3.1　表面近傍に限定した観測法の概要
　　　　2.3.2　FDTDによる散乱光形態シミュレーション
　　　　2.3.3　被洗浄表面近傍のナノ粒子挙動観測の概要
　　3.　ウェットプロセス表面の見える化装置と観測実験の一例
　　　おわりに

第5章　半導体デバイス製造プロセスを支える洗浄装置の開発動向
　- 半導体テクノロジーの進化を最前線で支え続ける -　SCREENが誇る半導体洗浄装置
　　　はじめに
　　1.　ウェット洗浄装置の種類
　　2.　製品紹介
　　　2.1　枚葉式洗浄装置「SU-3300」
　　　2.2　スクラバー方式の枚葉式洗浄装置「SS-3300S」
　　　2.3　裏面洗浄に特化した枚葉式洗浄装置「SB-3300」
　　　2.4　バッチ式洗浄装置「FC-3100」
　　3.　バッチ式と枚葉式の変遷
　　4.　次世代半導体実現への挑戦
　　　4.1　脆弱なデバイスパターンの倒壊レスを実現する乾燥技術
　　　4.2　欠陥レスを実現する表面処理技術
　　　おわりに

　- 高品質なシリコンウェーハ基板製造に寄与する -　芝浦メカトロニクスの枚葉式洗浄装置
　　　はじめに
　　1.　シリコンウェーハ製造における洗浄工程
　　2.　SC300-CCシリーズの装置紹介
　　　おわりに

　- 高効率・ハイスループットでR&Dから製造現場までフォローする -　ダルトンのリフトオフ装置と性能向上に向けた独自機能
　　1. 　半導体におけるリフトオフ装置とは
　　2.　ダルトンリフトオフ装置
　　　2.1　バッジ処理によるリフトオフ
　　　2.2　枚葉処理によるリフトオフ
　　　2.3　バッジと枚葉の併用によるリフトオフ
　　3.　性能向上にための機能
　　　3.1　Suffix System（サフィックス・システム）
　　　3.2　超音波モニター
　　　3.3　DOM　Jet　System（ドム・ジェット・システム）
　　　3.4　USF　System（USFシステム）
　　　3.5　ISF　System（ISFシステム）
　　　3.6　ジェットチャンバー洗浄機能
　　　3.7　3ジェットノズル機能
　　　おわりに

　- 微細パーティクルを効率的に除去する超音波技術 -　カイジョーの超音波洗浄機
　　　はじめに：半導体洗浄における超音波洗浄の役割
　　1.　バッチ式洗浄
　　2.　枚葉式洗浄
　　　2.1 バッチ式洗浄と枚葉式洗浄の特徴
　　　おわりに

　- 低コスト・低環境負荷な洗浄プロセスを目指す -　MTKの枚葉スピン式洗浄装置とその効果
　　　はじめに
　　1.　MTK洗浄装置の構成
　　　1.1　各ユニット紹介
　　　　1.1.1　洗浄チャンバー機構
　　　　1.1.2　ウエハチャック機構
　　　　1.1.3　物理洗浄機能
　　　　　（1）2流体ジェット洗浄
　　　　　（2）ブラシ洗浄（ナイロン材質，またはポリビニルアルコール材質）
　　　　　（3）超音波ノズル洗浄（周波数は3 MHz，1 MHz，256 kHzなど選択可能）
　　　　1.1.4　搬送機構
　　　1.2　洗浄に使用される薬液紹介
　　2.　洗浄効果
　　　2.1　洗浄前後におけるパーティクル数比較
　　　　2.1.1　SiCウエハの洗浄（例）
　　　　2.1.2　Siウエハの洗浄（例）
　　　2.2　金属コンタミネーション除去効果
　　　おわりに