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🧪 ALD（原子層堆積法）の基礎と装置構造 | Atomic Layer Deposition Mechanism

本ページでは、ALD（Atomic Layer Deposition）の原理、プロセス構成、装置の特徴について解説します。
This page introduces the principles, process flow, and tool architecture of Atomic Layer Deposition (ALD).

🌐 ALDとは何か | What is ALD?

ALDは、原子レベルで制御された薄膜形成技術であり、絶縁膜、ゲート酸化膜、バリア膜などの形成に広く用いられます。
ALD is a thin film deposition method enabling atomic-level thickness control, widely used for dielectrics, gate oxides, and barrier layers.

1回のサイクルで1原子層ずつ積層
Deposits one atomic layer per cycle
表面反応に基づく自己制御型プロセス
Self-limiting surface reactions ensure high uniformity
3D構造・高アスペクト比への高い被覆性
Excellent conformality for 3D and high aspect ratio structures

⚙️ プロセスの流れ | Typical ALD Cycle

sequenceDiagram
  participant S as 基板 (Substrate)
  participant A as 前駆体A (Precursor A)
  participant B as 前駆体B (Precursor B)
  S->>A: Aをパルス導入
  A-->>S: 吸着し飽和反応（Self-limiting）
  S-->>A: 不要分をパージ
  S->>B: Bをパルス導入
  B-->>S: 表面反応により単層形成
  S-->>B: 不要分をパージ

Precursor A 導入 → 吸着飽和
パージで余剰反応物除去
Precursor B 導入 → 表面反応による層形成
再度パージ → 1原子層の堆積完了

🏭 代表装置メーカーと用途 | Major Vendors & Applications

メーカー	用途	備考
Applied Materials 🇺🇸	High-k膜、ゲート絶縁膜	高速ロジック向け
Tokyo Electron (TEL) 🇯🇵	バリア膜、封止膜	Cu配線、3D NAND
Lam Research 🇺🇸	3Dデバイス対応ALD	高アスペクト構造用
ASM International 🇳🇱	ALD専業で先駆	原子層精度で高評価

🔗 他工程との関係 | Relation to Other Processes

CVDとの違い：CVDは連続反応、ALDはパルス制御と表面反応でより精密
ALD differs from CVD by using surface-limited, pulsed reactions
エッチングとの連携：ALDで形成した膜がドライエッチング耐性に影響
ALD films affect etch selectivity and process stability
リソグラフィ保護膜：EUVプロセスでは保護膜としてALDが重要
Used for pattern protection in EUV lithography flows

🧠 学習のヒント | Learning Suggestions

ALD vs CVDの成膜制御性と構造均一性を比較してみよう
Compare ALD and CVD in terms of thickness control and uniformity
原子層レベルの制御が必要な場面を見つけよう（例：FinFET）
Identify use-cases that demand atomic-scale precision (e.g., FinFETs)
装置構成（チャンバー、バルブ、パージ系）を図解してみよう
Draw diagrams of ALD tool components: chamber, valves, purge lines

🧪 front-materials/：ALD用前駆体と基板材料
⚙️ front-end-tools/：他の成膜装置との比較
🧼 dry-etching/：エッチングとの相互関係

📄 ライセンス | License

本資料はMIT Licenseに基づき、非営利・教育目的での自由な利用・改変・共有を歓迎します。
This content is released under the MIT License for free non-commercial educational reuse.

ALDは、次世代の3D構造や微細デバイスの形成に不可欠な技術です。プロセス制御と装置構造を理解し、設計・製造との統合を意識して学びましょう。
ALD is indispensable for advanced 3D structures and nano-scale devices. Understanding its mechanisms fosters better integration with design and manufacturing.