半導体製造装置用セラミックス部材の
開発動向とプラズマ耐性向上

１．半導体製造装置用セラミックスの腐食挙動とプラズマ耐性の向上

東京科学大学　吉田 克己 氏

【講座概要】
半導体デバイスの高集積化に伴う急速な微細化により、プラズマ装置内部からの発塵（パーティクル）汚染による製造歩留り低下の深刻な問題となっている。シリコンウェハのエッチングに用いられるハロゲン系プラズマは、プラズマエッチング装置の内壁をも腐食させ、発生したパーティクルがウェハ上に付着することで、半導体デバイスの集積回路内での絶縁不良を引き起こす。このようなパーティクル汚染を抑制するため、高いプラズマ耐性を有するセラミックスが半導体製造装置用部材として使用されている。今後、さらなる高プラズマ耐性セラミックス部材を開発するためには、プラズマ環境下における腐食挙動およびメカニズムの解明が極めて重要となる。
本講演では、半導体製造装置用セラミックス部材の開発動向とプラズマ耐性について概説するとともに、代表的な高プラズマ耐性材料であるイットリウム系セラミックス（Y2O3、オキシフッ化イットリウム）について、講師らが行ってきたプラズマ耐性評価に関する研究例について紹介する。

１．半導体製造装置用セラミックス部材の開発動向

２．半導体製造装置用セラミックス部材のプラズマ耐性

３．イットリウム系セラミックスのプラズマ耐性の評価
　3.1 イットリウム系セラミックス（Y2O3、オキシフッ化イットリウム）について
　3.2 Y2O3焼結体およびコーティングの微構造がプラズマ耐性に及ぼす影響
　3.3 オキシフッ化イットリウム（Y-O-F系）セラミックスのプラズマ耐性の評価

４．まとめ

【質疑応答】

２．プラズマエッチング装置用プラズマ耐性セラミックス材料

(国研)産業技術総合研究所　笠嶋 悠司 氏

【本講座で学べること】
・プラズマエッチング装置チャンバー用セラミックス材料のプラズマ耐性評価についての知識

【講座概要】
現在、半導体は産業上の一部品としてではなく、経済安全保障にも関わる極めて重要な「特定重要物資」として取り扱われています。半導体製造の前工程における装置稼働率や歩留まりの向上が収益や競争力に直結しますが、それらを低下させる要因の一つにプラズマエッチングプロセスで発生する不良や異常が挙げられます。装置稼働率や歩留まりの向上に資する、エッチングチャンバー部品用プラズマ耐性セラミックス材料へのニーズは大きく、研究開発が活発に進められています。

・半導体の製造工程とプラズマプロセス、製造歩留まり
・プラズマエッチングプロセスにおけるパーティクル
・プロセスチャンバー用部品部材の腐食とパーティクル発生
・高プラズマ耐性材料、導電性材料（Al2O3, Y2O3, MgO等）
・チャンバー部品部材のプラズマ耐性評価

【質疑応答】

３．半導体製造装置部材への応用に向けた自己治癒セラミックスの開発

長岡技術科学大学　南口 誠 氏

【本講座で学べること】
・自己治癒セラミックスの基礎
・自己治癒セラミックスにおける治癒メカニズム
・自己治癒セラミックスの研究動向

【講座概要】
自己治癒セラミックスは、高温操業中に自己治癒することが期待された。近年、操業中の治癒でなくても、定期的に治癒プロセスを行うことで操業中の損害を減らすという利用も検討されるようになった。そこで、ドライエッチング装置のような半導体製造装置に使われるY2O3セラミックスのような部材に自己治癒機能を導入できれば、高価なセラミックス部材を長く利用できるのではないかと考えた。
本報告では、その自己治癒セラミックスに関する基礎的なコンセプトや機械的特性、半導体製造装置への適用に向けた開発などについて説明する。

１．セラミックスの基礎
　1.1 セラミックスの分類や特徴
　1.2 製造方法

２．自己治癒セラミックスの基礎：定義や分類
　2.1 自己治癒セラミックスの歴史
　2.2 自己治癒セラミックスの定義
　2.3 自己治癒セラミックスの分類

３．自己治癒セラミックスを理解するための機械的特性に関する破壊力学
　3.1 自己治癒を理解するための破壊力学

４．自己治癒プロセスにおける化学反応と速度論
　4.1 自己治癒プロセスの化学反応
　4.2 自己治癒プロセスの速度論

５．自己治癒セラミックスのケーススタディ：Ni粒子分散アルミナセラミックスを中心に

６．半導体製造装置に向けた自己治癒セラミックスの開発動向

【質疑応答】