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半導体製造装置・材料

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ウェーハ損傷の防止とは?課題と対策・製品を解説

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エッチングにおけるウェーハ損傷の防止とは?

半導体製造におけるエッチング工程では、不要な膜を除去するために化学薬品やプラズマが使用されます。この際、目的とする膜以外の部分や、ウェーハ基板自体に意図しない損傷を与えるリスクが存在します。ウェーハ損傷の防止は、半導体デバイスの性能、信頼性、歩留まりを確保するために極めて重要です。

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通信業界の高周波用途では、デバイスの高密度化と高性能化に伴い、熱対策と異物対策が重要な課題となっています。特に、高周波信号の安定性と信頼性を確保するためには、部品の温度管理とパーティクルの発生抑制が不可欠です。当社の特殊セラミック部品は、高い熱伝導率と耐プラズマ性により、これらの課題解決に貢献します。

【活用シーン】
・高周波回路基板
・無線通信機器
・アンテナ部品

【導入の効果】
・デバイスの長寿命化
・信号品質の向上
・信頼性の向上

【通信向け】特殊セラミック部品

FPD製造業界では、高品質な製品を安定的に生産するために、製造プロセスの高精度化が求められます。特に、エッチング工程やCVD工程においては、温度管理や異物混入の防止が重要であり、使用される部材の特性が製品の品質を大きく左右します。当社の特殊セラミック部品は、高い熱伝導率と耐プラズマ性を備え、FPD製造における高精度なプロセスを支えます。窒化アルミは、熱伝導性に優れ、温度管理を最適化し、イットリアは、耐プラズマ性により、パーティクルの発生を抑制します。これらの特性により、歩留まり向上に貢献します。

【活用シーン】
・エッチング工程
・CVD工程
・検査工程

【導入の効果】
・高い熱伝導率による温度管理の最適化
・耐プラズマ性によるパーティクル低減
・高品質なFPD製造の実現

【FPD製造向け】特殊セラミック部品

半導体製造装置業界では、高温環境下での部品の耐久性が求められます。特に、エッチング工程やCVD工程においては、高い熱負荷に耐え、かつ異物発生を抑制することが重要です。当社の特殊セラミック部品は、これらの課題に対応し、装置の安定稼働に貢献します。

【活用シーン】
・エッチング工程
・CVD工程
・半導体製造装置内部の耐熱部品

【導入の効果】
・高い熱伝導率による温度管理の最適化
・耐プラズマ性による部品の長寿命化
・異物発生の抑制による歩留まり向上

【半導体製造装置向け】特殊セラミック部品

半導体製造プロセスでは、安全性が非常に重要であり、可燃性ガスを使用する環境下では、防爆性能が不可欠です。ガスの漏洩や引火は、重大な事故につながる可能性があります。KNF N630Exシリーズ防爆型ガスポンプは、このようなリスクを低減するために設計されました。

【活用シーン】
・半導体製造工場
・ガス供給が必要な研究施設
・可燃性ガスを取り扱うプラント

【導入の効果】
・可燃性ガス環境下での安全なガス供給
・高い信頼性と耐久性
・リークタイト仕様によるガスの漏洩防止

【半導体向け】防爆型ガスポンプ

「CVDイットリア」は、耐プラズマ性に優れた透明性保護膜です。
密着性が高い緻密膜ですので、プラズマ処理プロセス(F系、Cl系)
で使用されるウィンドウ類の保護膜として有効です。

耐プラズマ表面処理 CVDイットリア

エッチング装置内部材の保護膜に、イオンアシスト蒸着法による耐プラズマ性の高耐食性Y2O3膜(酸化イットリウム膜), YOF膜(酸フッ化イットリウム膜)を使用した事例をご紹介します。
半導体の微細化は急速に進んでいます。半導体製造競争は歩留まりと装置の稼働時間が大きなカギを握っています。エッチング装置部品の保護膜は、溶射やエアロゾルデポジションによる酸化イットリウム膜が使われていましたが、エッチング装置は、シリコンウエーハにエッチングしますが、同時に装置内もエッチングされるため、発生するパーティクルが製造歩留上の問題となり、先端プロセスでは使えなくなってきています。
イオンアシスト蒸着法による酸化イットリウム膜は、溶射やエアロゾルデポジションによる酸化イットリウム膜と比べて遥かに緻密でパーティクルレベルは大きな優位性を持っています。また、この緻密な膜をスパッターと比べて厚膜に成膜できますので、装置稼働時間を大幅に向上させることができます。

【高耐食性Y2O3/YOF膜事例】エッチング装置部品の保護膜に

■溶射材料:イットリア
■溶射方法:プラズマ溶射
■施工方法:耐プラズマ性付与

【表面処理】耐プラズマ性付与 イットリア溶射

当社は、テストウエハの半導体技術でお客様の技術開発を支援しております。
テストウエハのサービスは、ベアSiウエハ、膜付ウエハ、パターンウエハ等を提供し、
チャージアップダメージを評価するウエハのサービスは
12インチウエハでも提供可能であり、長期にわたり世界的に評価されています。

ドライエッチ、プラズマCVD、スパッタ、イオン打ち込みのチャージアップ評価が可能、
ウエハサイズは300mm、200mm、チップ測定に対応しており、
お客様の設備でプラズマ処理を行ったウエハを測定し、
I/Vカーブ、Vbdマップのデータをご提供しております。

また、TDDB(Qbd)測定サービスも可能です。

※詳しくはPDFをダウンロードして頂くか、お気軽にお問い合わせ下さい。

チャージアップモニタウエハ(8インチ、12インチ)

『True L-Motion Gate Valve』は、低振動の次世代型角型ゲートバルブです。

OPEN/CLOSE動作時の低振動化のほか、新機構により低発塵化を
実現しました。

オプションにより、シール材質の変更や表面処理の追加が可能です。

【特長】
■微細化する半導体プロセスに対応
■低振動:OPEN/CLOSE動作時の低振動化を実現
■低パーティクル:新機構により低発塵化を実現

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

ゲートバルブ『True L-Motion Gate Valve』

古河電子では『半導体製造装置用AlN部品』を取り扱っています。

窒化アルミニウム(AlN)は、熱伝導性・熱放射性(放熱)、耐熱衝撃性、
電気絶縁性に優れ、Siウェーハにマッチした熱膨張をもつ、特性の
バランスの良い材料です。

フッ素系ガス耐食性に優れるほか、Siにマッチした低熱膨張で、
温度変化によるウェーハの変形を防ぎ、また、デポ膜の剥離による
パーティクル発生を低減します。

【特長】
■熱伝導・熱放射率が大きく、均熱性が高い
■熱衝撃に強く、急熱・急冷に耐える
■Siにマッチした低熱膨張で、温度変化によるウェーハの変形を防ぐ
■デポ膜の剥離によるパーティクル発生を低減する

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

半導体製造装置用AlN部品

■溶射材料:イットリア
■溶射方法:プラズマ溶射
■施工方法:耐プラズマエロージョン
■施工実績:半導体製造装置関連

【表面処理】耐プラズマエロージョン 半導体製造装置関連

ADSアルミナセラミックスは、吸水率が0.01%以下と非常に緻密な焼結体です。

【特徴】
・各種産業用構造部品として幅広く利用
・吸水率が0.01%以下と非常に緻密な焼結体
・優れた電気絶縁性、高強度、耐摩耗性などの特性
・半導体やFPD製造用部材としての用途が拡がっている
・酸・アルカリやハロゲンプラズマに対して高い耐食性を有する

【ADSの用途】
・エッチング、アッシング装置用部品
・CVD装置用部品
・ウェーハ研磨用ラッププレート
・ウェーハ搬送用アーム
・各種大型製品や複雑形状品の対応が可能です。

※詳しくはお問い合わせください

高純度アルミナセラミックスADS「電気絶縁性、高強度、耐摩耗性」

『ソリッドSiC』は当社独自のCVD技術を応用し開発されました。

高強度・耐熱性・耐プラズマ性・耐薬品性に優れており、
幅広い様々な用途で高いパフォーマンスを発揮。

半導体装置に最適化された当製品は半導体の可能性を拡げる
材料として期待されています。

【特長】
■高強度・耐熱性・耐プラズマ性・耐薬品性に優れている
■幅広い様々な用途で高いパフォーマンスを発揮
■パーティクル低減・ライフ向上に貢献
■高い熱伝導率・熱衝撃耐性

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

ソリッドSiC

ビームを中性化することで、これまで電荷粒子が問題になっていた誘電体や半導体への照射やエッチングプロセスにも最適です。

≪用途≫
■成膜前の基盤クリーニング
■常温接合前のサンプルクリーニング、表面の活性化
■半導体基板等のエッチング
■微細加工
■リアクティブアトムビームエッチング

≪特長≫

■電荷を持ったイオンによる衝撃と異なり、絶縁物や半導体試料にもチャージダメージなし
■ビームが電荷を持たないので、電場や磁場中でも曲がらず直進します

サドルフィールドファーストアトム(FAB)ビームソース

チップの欠陥改善に役立つオルテのコレット

チップの質に応じた適切な材質の選定、設計により、持ち帰りエラーや引っかき傷を完全になくすことを実現!

貴社の製造機器に合わせたカスタマイズや設計でのご依頼も可能です。

半導体チップのキズと不良チップを解消する革新的な性能評価手法

つばさ真空理研株式会社の『高耐食性Y2O3(酸化イットリウム)膜』についてご紹介します。
「Y2O3」を独自のイオンアシスト蒸着法でアルミナ基板上では15μm、石英ガラス上では10μmの密着性が高く、緻密性の高い厚膜ができます。
用途は、ドライエッチャー部品向け耐プラズマの保護膜です。
ドライエッチャー部品の成膜で良い膜をお探しの方はぜひ、ご相談ください。

【特長】
■エッチング装置のRFウィンドウの再生市場価格1/2実現
■エッチング装置のメンテナンスサイクルが大幅に改善
■溶射、エアロゾル蒸着、イオンプレーティングによる成膜より
 耐プラズマ性・耐食性に優れている

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

【独自のイオンアシスト蒸着法による超緻密な厚膜】酸化イットリウム

『AS-Fコーティング』は、離型・耐食・凝着防止に特化した独自のコーティングです。

特にハロゲン系ガスに対する優れた耐食性がメリットで、半導体製造工程で
使われる製品に好適。すでに多くの治具や金型に採用されています。

また、Hv1200の膜硬度をもつほか、ハスの葉のような表面構造で
離型性や摺動摩耗性にも優れています。

【特長】
■フッ素に反応しない特殊ターゲットを使用
■結晶のないアモルファス組織で、腐食成分の浸透を防止
■耐食性の高い成分をPVD製法で成膜することで高い密着性を確保

※詳しくはダウンロードボタンより資料をご覧ください。

★「試作無料キャンペーン」を実施中。(申し込み期限:2021年12月6日)
 お問い合わせフォームよりお気軽にお申し込みください。

フッ素対策コーティング『AS-Fコーティング』

イオンアシスト蒸着法によるYOF膜(酸フッ化イットリウム膜)は、ドライエッチング装置部品の保護膜としてパーティクル低減、装置稼働時間を大幅にアップさせるだけでなく、これまで要したエージング時間を大幅に短縮させることができます。半導体不足が問題となっている昨今、歩留まり向上と装置稼働時間のアップは半導体製造業者にとって至上命題といえます。最先端の製造ラインに導入された、イオンアシスト蒸着法による保護膜は、ドライエッチング装置部品の保護膜として、また、定期的メンテナンスにおける再生としてご利用いただけます。

【エージング時間が大幅短縮!】耐プラズマ耐食性YOF保護膜

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エッチングにおけるウェーハ損傷の防止

エッチングにおけるウェーハ損傷の防止とは?

半導体製造におけるエッチング工程では、不要な膜を除去するために化学薬品やプラズマが使用されます。この際、目的とする膜以外の部分や、ウェーハ基板自体に意図しない損傷を与えるリスクが存在します。ウェーハ損傷の防止は、半導体デバイスの性能、信頼性、歩留まりを確保するために極めて重要です。

課題

過剰なエッチングによる膜厚減少

エッチング時間が長すぎたり、エッチングレートが高すぎたりすると、目的とする膜厚よりも薄くなり、デバイスの電気的特性に影響を与える可能性があります。

表面粗さの増大

エッチングプロセス中に発生する微細な凹凸やパーティクルが、ウェーハ表面の平坦性を損ない、後工程での歩留まり低下やデバイス性能のばらつきを引き起こします。

材料選択性の低下

エッチング対象の材料と、保護したい材料(マスク層など)との選択性が低い場合、保護したい材料までエッチングされてしまい、回路パターンが崩れる原因となります。

プラズマダメージによる特性劣化

プラズマエッチングでは、イオン衝撃やラジカルによる化学反応がウェーハ表面にダメージを与え、絶縁膜の破壊やキャリア濃度の変化などを引き起こすことがあります。

​対策

エッチング条件の最適化

エッチングガス種、流量、圧力、RFパワー、温度などのパラメータを精密に制御し、目的とする材料のみを効率的に除去できる条件を見つけ出します。

高選択性エッチング技術の導入

エッチング対象材料とそれ以外の材料との反応性の違いを最大限に利用し、目的とする材料のみを狙ってエッチングする技術や材料を開発・採用します。

低ダメージプロセス開発

イオンエネルギーの低減、ラジカル濃度の制御、保護膜の活用など、ウェーハ表面への物理的・化学的ダメージを最小限に抑えるエッチング手法を開発します。

リアルタイムモニタリングとフィードバック制御

エッチング中のウェーハ表面の状態をリアルタイムで計測し、その情報に基づいてエッチング条件を自動調整することで、常に最適な状態を維持します。

​対策に役立つ製品例

精密ガス流量制御ユニット

エッチングガスの供給量を極めて高精度に制御することで、エッチングレートの安定化と均一性を実現し、過剰なエッチングを防ぎます。

高選択性エッチングガス

特定の材料に対してのみ高い反応性を示す特殊なガス製剤で、目的とする膜のみを効率的に除去し、他の材料へのダメージを最小限に抑えます。

低ダメージプラズマ源

イオンのエネルギーを抑えつつ、ラジカルの生成効率を高めることで、ウェーハ表面への物理的な衝撃を軽減し、プラズマダメージを低減します。

インライン表面状態計測システム

エッチング中にウェーハ表面の粗さや膜厚をリアルタイムで計測し、異常を早期に検知してプロセスを停止または修正することで、損傷の拡大を防ぎます。

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