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Hitachi

株式会社 日立ハイテクノロジーズ

解説サイト「半導体の部屋」

A

ADC (Automatic Defect Classification)

自動欠陥分類の略。レビューSEM等によって得られた欠陥画像を事前に定められたルール/アルゴリズムに基づいて欠陥の特徴や発生原因ごとに分類すること。分類結果は歩留り管理システム(YMS)やホストコンピュータに送り、欠陥の解析や原因究明に用いられる。

ADR (Automatic Defect Review)

自動欠陥レビューの略。検査装置で得られた欠陥情報(座標など)に基づき、画像認識技術等を用いて、欠陥レビューSEM等で自動的に目的の高倍率の欠陥画像を取得すること。

C

CD-SEM

測長SEMをご参照ください。

COP (Crystal Originated Particle)

結晶欠陥の一つ。単結晶の格子点にシリコン原子がない、すなわち「空孔」が集まったボイド状の微細な欠陥。単結晶中の0.1μm程度の正八面体の空洞欠陥。結晶成長引上中の成長速度、温度勾配および結晶冷却過程における熱履歴により生成される。エピタキシャル層にはCOPは生成しない。ゲート酸化膜の耐圧に悪影響を及ぼす。

CPU

CPU(Central Processing Unit)とは、コンピュータなどにおいて中心的な処理装置として働く電子回路のことである。中央演算処理装置ともいう。

E

ECR(Electron Cyclotron Resonance)

ECRは、電子サイクロトロン共鳴と呼ばれる。真空装置に磁界を印加すると磁界中の電子は磁力線を中心にサイクロトロン運動と呼ばれる回転運動を行う。そこへ、その回転の速さに合わせた周波数ωのマイクロ波を入射すると、サイクロトロン運動と電界とのエネルギー共鳴が起こり電界エネルギーが電子に吸収される。これを電子サイクロトロン共鳴という。ECRにより、電子を効率的に加速して大きなエネルギーを与えることができる。このようにしてエネルギーを与えてプラズマを発生させるプラズマをECRプラズマという。マイクロ波が2.45GHzの場合、これに対応する共鳴磁界は875ガウスである。

F

FOUP (Front Opening Unified Pod、フープ)

FOUPとは密閉型の搬送/保管用ウェーハ・キャリヤ(容器)で、SEMIスタンダードE47.1に準拠している。
前面に開閉機構を持つ。一般に300mm (12インチ) のミニエンバイロメント方式の半導体工場で使われる。内部はミニエンバイロメント方式と同程度のクリーン度を保つ。

G

GTO (Gate Turn-Off thyristor ゲートターンオフサイリスタ)

ゲートに逆方向の電流を流すことにより、ターンオフできる機能をもつサイリスタ。一般のサイリスタは、いったん導通すると、導通状態はトリガー電流をオフにしても維持する。ゲート電極でオフ状態にすることはできない。GTOサイリスタは、オン状態からオフ状態への移行もゲート信号で行うように作られた素子である。
サイリスタのカソード電極を多数の島に分割し、その周りをゲート電極で囲む構造にして、負のゲート電流を流すことでアノード・カソード間のキャリア電流を引き抜きやすくしたもの。小電流のサイリスタが多数並列に接続されたものと見ることが出来る。
ターンオフした際にアノード・カソード間に一時的に発生するスパイク電圧を緩和するための付加回路必要となる。ターンオフ後に完全にアノード・カソード間の電圧が安定するまでの時間(tail time)がトランジスタより長い。そのため、スイッチング周波数が人間の耳で聞こえる領域(可聴領域)になる。GTOサイリスタをインバータに利用して誘導電動機の回転数やトルク制御を行うと、スイッチングでモーターから唸り音が聞こえるものがある。電車の加速時等でモーターから特徴的な唸り音が発生する。

I

IC (Integrated Circuit 集積回路)

ひとつのシリコン半導体基板の上に、トランジスタ、抵抗(電気抵抗)、コンデンサなどの機能を持つ素子を多数作り、まとめた電子部品。

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor 絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)

絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの略称。入力部がMOS構造で出力部がバイポーラ構造のパワー用トランジスタ。 MOSFET の高速スイッチング性能とバイポーラトランジスタの高電圧・大電流処理能力とを合わせ持つ。鉄道車両、産業機器のモーターの可変速駆動装置や電力、家電製品の電力変換器(インバータ部分)に用いられているスイッチングデバイス。高耐圧、大電流に適し、少ないドライブ電力で高電力を制御できる。

L

LED (Light-emitting diode)

発光ダイオードをご参照ください。

M

MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)

MEMSとは、センサー、アクチュエーター、電子回路といった微小機械要素部品を、シリコンウェーハの上に作り込んだ超小型システムで、LSI(半導体)の製造技術を応用した微細加工技術で作られる。

N

nm (ナノメートル / nanometer)

1ナノメートルは、10億分の1メートルのこと。ナノメートルサイズで一定の機能を持つ部品を作る技術を、電子デバイス業界などではナノテクノロージーという。

インバータ (Inverter)

直流を交流に変換する装置を、インバータ(逆変換器)と呼ぶ。 しかし、直流及び交流から、周波数の異なる交流を発生させる電源回路として、 「コンバータ回路」「コンデンサ」「インバータ回路」を組み合わせた装置が、一般にインバータと呼ばれている。

ウェーハ (wafer)

半導体素子の製造材料。一般的にはシリコンを素材とするインゴット(円柱形の塊)を、0.5mm~1mm程度の厚さにスライスした円盤状の板。通常は直径5インチ(125mm)、8インチ(200mm)、12インチ(300mm)のシリコンウェーハが使われている。

ウェットエッチング (Wet Etching)

目的の金属等を腐食溶解する酸、アルカリなどの溶液中で行うエッチング方法。化学反応によって膜を削る。多数のウェーハを同時に処理できる。

エッチング装置 (Etch System)

薬液や反応ガス、イオンの化学反応を使って、薄膜の形状をエッチング(化学腐食、蝕刻)加工する装置。半導体等の電子デバイスの製造ラインで使用される。

欠陥レビューSEM (Defect Review-SEM)

走査型電子顕微鏡(SEM)の応用装置。半導体ウェーハ欠陥検査装置で検出した欠陥を、SEM機能を使って欠陥が認識できる程度の高倍率の画像にするのに使用される。

コンバータ (Converter)

コンバータは、交流(AC)を直流(DC)に変換するために使用されるデバイス。整流器として働く。家庭用AC電源からDC電子デバイスを使用する場合、交流は、内蔵コンバータ(AC-DCコンバータ回路)または外部ACアダプタで直流に変換されます。直流を交流に変換する装置は、インバータと呼ばれる。

サイリスタ (Thyristor)

pnpn接合構造の3番目のp層にゲート電極(端子)を付け、スイッチ動作を行わせる3端子の半導体素子。pnpとnpnのトランジスタを組み合わせたものと解釈できる。カソード端子へゲート端子(制御電極)からゲート電流(トリガー電流)を流すことにより、アノード端子とカソード端子間のオフ状態からオン状態(導通)へ切り替えが出来る。逆電圧を加えたときには、普通の整流器と同じように電流はほとんど流れない。また順電圧を加えると、ある電圧でオフ状態からオン状態に移り、低電圧で順電流が流れるようになる。このオン状態にスイッチする電圧は、制御電極に流すトリガー電流によって変化し、電流を多くするほど低い電圧でスイッチするようになる。いったん導通してしまうと、導通状態はトリガー電流を切っても維持する。制御電極でオフ状態にすることはできない。
小型で長寿命,小さな制御電力で大電力の制御ができ,スイッチング速度が速い,構造が簡単であるなどの特性がある。
SCR(Silicon Controlled Rectifier: シリコン制御整流子)とも呼ばれる。
サイリスタを交流に用いると、半波ごとに通電する整流子として働き、位相を制御することで電流量を変化出来る。これによって扇風機、洗濯機などの交流モーターの回転速度を無段階に制御できる。

システマティック欠陥 (systematic defects)

システマティック欠陥は、レイアウトと半導体プロセスの相互作用の中で生じる欠陥である。ある特定のレイアウトパターンがある特定のプロセスによって欠陥を生じやすくなる。
発生しやすい箇所が回路パターン、マスクや、露光プロセスの条件に起因するもので、転写された全てのダイの回路パターンの同一箇所に発生していることがある。そのため、近傍のダイの回路パターンとの画像の比較で、欠陥を検出する一般的な欠陥検査装置では、システマティック欠陥は検出できないことがある。このような場合、設計パターンと比較して欠陥を検出する方法が用いられることがある。

システムLSI (System LSI)

LSI(Large Scale Integration) とは、ICの1分類であり、集積する素子(トランジスタ)の数がICと比べると大規模で、コンピュータのメインメモリなどがそれにあたる。システムLSI は、単機能のLSIを用途に合わせて組み合わせた超多機能LSIで、計算機、オーディオなど特定用途の電子機器に組み込まれている。配線を単純化でき、占 有面積も少ないので機器の小型化も容易になる。

集積回路

IC (Integrated Circuit) をご参照ください。

絶縁体 (insulator)

電気を通しやすい導体に対して、電気を通しにくい物質を絶縁体という。ガラスやゴム、プラスチックなどがそれにあたる。

測長SEM (CD-SEM : Critical Dimension-Scanning Electron Microscope)

半導体等のウェーハ上に形成された微細パターンの寸法計測用に専用化した走査型電子顕微鏡(SEM)の応用装置。主に半導体等の電子デバイスの製造ラインで使用される。パターンの寸法計測の機会は、主に、露光装置によるパターン転写して現像した後のレジストパターンの寸法計測(ADI:After Development Inspection)と、そのレジストパターンをマスクとしてエッチングした後の寸法計測(AEI: After Etch Inspection)がある。処理されたパターンの寸法が不適切な場合は、露光装置の処理条件を修正する(feed back)。またプロセス立ち上げ時には、露光装置の処理条件を決定するため、露光装置の焦点(Focus)と露光量(Dose)の条件を振って、露光されたパターン寸法との関係を求める。このように条件順に振って順次マトリックス状にウェーハ上に露光したものをFEM( Focus Exposure Matrix )という。
露光条件( Focus 、Dose)と露光結果を用いプロセスウィンドウを作成する。露光装置の処理条件は、プロセスウィンドウで最も尤度のあるポイント(FocusとDose組み合わせ点)が採用される。このように露光装置の条件出しにも測長SEMが使用される。

ダイ (die)

半導体ウェーハ上に並んでいる半導体デバイスの電子回路。ダイは、回路パターンの露光やエッチングなど各種処理を施した後、個別に切り出す半導体の最小単位。パッケージに組み込み、半導体の接点とICパッケージのピンを配線することで、ICチップが出来上がる。

多結晶 (Polycrystal)

多くの微小な単結晶からなる結晶体で、それぞれの単結晶はばらばらな結晶軸の方向を持っている。セラミックや多くの金属は多結晶体。多結晶シリコンを使った太陽電池などがある。

単結晶 (Single crystal)

結晶のどの部分においても、結晶軸の方向が同じものをいう。シリコンの単結晶 は、半導体製造に欠かせない。

抵抗器 (Resistor)

電流の流れを抑える働きをする電子部品。単位はオーム(Ω)が使われる。トランジスタやコンデンサと共にICの部品として搭載され、電流の制限、電圧の分圧などの用途に使われる。通常「抵抗」と言われている。

トランジスタ (Transistor)

ゲルマニウムやシリコンの結晶を利用して作られる増幅機能を持った半導体素子。1947年に米国ベル研究所で開発された。真空管に代わる電子素子として様々な電子機器に組み込まれている。これをウェーハに抵抗などと共に配置して機能を持たせたものが集積回路となる。

ドライエッチング (Dry Etching)

真空容器内で、エッチングガス(化学ガス)をプラズマ状態にし、電極の間で加速した反応ガスをウェーハ表面にぶつけて、メカニカルな力と化学反応の力で膜を削るエッチング方法。汚染を受けにくく精度の良いエッチングができる。

発光ダイオード (Light-emitting diode)

電流を流すと発光する半導体素子の一種。LED(Light Emitting Diode)とも言われる。寿命が白熱電球に比べて長く、数ボルトの低電圧で発光する。赤、緑、青の三原色があるため、組み合わせによって様々な色を作る ことができる。家庭用電球、電光掲示板、信号機、大型の液晶ディスプレイなど多分野で使われている。

半導体 (Semiconductor)

導体と絶縁体の中間の電気伝導性を持つ物質。代表的なものにはシリコンがある。周囲の温度などの要因によって伝導率が変化する性質があり、高温になると内部抵抗が低下するため、電子機器では高温になるのを避けなければならない。ICやダイオード、トランジスタ を指して半導体と言う場合があるが、正確には半導体素子と言う。

パワー半導体

電気エネルギーを制御する半導体の総称。エアコンや冷蔵庫などの家電製品、鉄道車両、自動車、産業機器、電力、発送電設備などに幅広く採用されている。電気を効率的に使うために必要で搭載製品の省エネ性能を左右する。特に、家電製品では電気の周波数を変えてモーターの回転を最適に制御するインバータなどに用いられ、省エネルギー化が図れる。半導体材料にシリコンのほか、電気抵抗が少ないSiC(炭化ケイ素)の応用が広がっている。

半導体計測装置 (semiconductor metrology equipment)

半導体デバイス回路パターンの各種寸法を測る装置で、測長SEM:素子/パターンの幅や径を測定、エリプソメータ:薄膜の膜厚測定、重ね合わせ検査装置:上下の重ね合わせたパターンのずれを計測する装置などがある。

半導体検査装置 (semiconductor inspection equipment)

半導体検査装置とは、半導体デバイスの製造工程において、製造中のデバイスの不具合を検出する装置です。半導体デバイスは、多数の製造工程を経て完成します。障害が処理中に発生した場合、その後の製造処理は意味がありません。それは、不良品を製造することになります。したがって、製造工程の旋回点に検査工程を挿入することによって、デバイスに欠陥がないことを確認した後、次のステップに進められます。デバイスの故障が検出された場合には、生産を中断し、その後原因を究明し、欠陥を除去します。欠陥が十分に低減された後、次の製造工程に進みます。検査工程におけるデバイスの欠陥を検出するための装置は、半導体ウェーハ欠陥検査装置です。半導体ウェーハ製造プロセスにおける欠陥は、主に小粒子とウェーハ上のパターンの欠陥です。半導体ウェーハ欠陥検査装置は、ウェーハ上のパーティクルと呼ばれる異物やパターン欠陥を検出し、欠陥の位置座標(X、Y)を取得します。これらの異物粒子や欠陥のウェーハ上の位置(座標)を指定することが、検査機器の主な役割です。検査は、パターニングプロセスのウェーハまたはベアウェーハを用いて行います。これらのそれぞれは、異なるシステム構成となっています。電子ビーム検査装置明視野検査システム暗視野検査システム等多くのタイプのパターニングされたウェーハの検査システムがあります。これらは各々、独自の特徴を有していますが、基本的な検出原理は同じです。パターンなしウェーハの検査装置は、ウェーハメーカー、デバイスメーカーによるウェーハ受入検査や設備の清浄度を監視するためにダミーのベアウェーハを使用して機器の状態チェックでウェーハ出荷検査に使用されています。ウェーハ処理が完了した後の回路動作がテストされ、電子回路が完成します。試験に使用される検査装置は、半導体試験装置と呼ばれています。半導体装置の製造歩留まりを維持するために、これらの検査機器が不可欠となっています。

半導体製造装置 (semiconductor manufacturing equipment / semiconductor production equipment)

半導体製造装置とは、半導体デバイス(集積回路)を製造するために用いられる装置。半導体製造装置には、材料膜を形成する装置、写真蝕刻技術を利用して材料膜にパターンを転写する露光装置、転写されたパターンに基づき材料膜を加工し、回路を形成するエッチング装置、微量不純物を添加する装置、計測・検査装置、組立て装置などがある。
半導体製造工程の内、ウェーハ加工工程は、チリなどの異物が製品不良の原因になるので、製造装置は、異物の少ないクリーンルームに置かれ、清浄な状態で使用される。

フォトマスク (photomask)

フォトマスク(photomask)とは、フォトリソグラフィ(Photolithography)技術を用いて、平板上に形成されているパターンを、別の平板に転写するための原版(マスター)である。

フォトリソグラフィ (Photolithography) 技術

リソグラフィ(Lithography)とは、元来、石版刷等の版画を意味する。半導体は写真製版技術を使って縮小露光により微細なパターンをウェーハ上に転写した構造体として作られる。写真焼き付けにおけるネガフィルムがフォトマスク(レチクル:回路パターンの原版)、フォトレジスト(感光性の耐食樹脂被膜)が塗布されたウェーハが印画紙に相当する。
フォトマスクに描画された半導体デバイスの回路パターンを,露光装置を介してシリコンウェーハ上のフォトレジストに転写する技術である。回路パターンの付いたフォトマスクを通してウェーハに光を照射することで、露光された部分と露光されていない部分からなるパターンを生成する。 光 (フォト)を使うのでフォトリソグラフィ(Photo-lithography)という。半導体製造では、主に紫外線を利用する。半導体製造工程の中で、微細なパターン形成の鍵を握る重要な技術の一つとされる。プリント基板、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネルなどの製造にも用いられる。
微細なパターン形成のため、露光に使用される光は、短波長化されて来た。現在では、波長193nmのArFエキシマー・レーザーを活用し、光学系の工夫、フォトレジストの感度向上、ウェーハを水に浸して解像度を上げる液浸技術、そして一つの回路パターン形成に複数回の露光を行うマルチパターニングなどにより30nm以下の素子でも加工できるようになった。更に、波長13.5nmの極端紫外光(EUV: Extreme Ultra Violet)を利用する技術も実用化が進められている。

プラズマ (Plasma)

プラズマは、正の電荷をもつ粒子(イオン)と負の電荷をもつ電子が電離状態で同程度分布し、全体として電気的中性を保つ粒子集団。

ランダム欠陥 (Random defects)

ランダム欠陥は、半導体プロセスの過程で生じる異物などによって引き起こされる欠陥である。ランダム欠陥は、発生頻度、欠陥の状態、欠陥の大きさにばらつきがあり発生箇所が予測できない。

レチクル (reticle)

フォトリソグラフィ(Photolithography)技術を用いて、平板上に形成されているパターンを、別の平板に転写するための原版(マスター)。ステッパーなどの露光装置で使用されるフォトマスク。