2025-10-20
レアアース磁石が半導体製造装置の「筋肉」であるとすれば、レアアース化合物は加工段階における「メス」である。粗いシリコンウェーハからチップへのウェーハの「変身」において、「彫刻」のあらゆるステップはレアアースの「精密な操作」に依存している。化学的機械研磨（CMP）が最も典型的な例である。ウェーハの表面を原子レベルの平坦さにする必要がある場合、従来の研磨剤（二酸化ケイ素など）は「力任せの研磨」に頼り、ウェーハに傷がつきやすい。一方、二酸化セリウム（CeO₂）研磨剤は、「化学反応＋物理的研磨」の二重の効果を利用し、「インテリジェント消しゴム」のように不純物を正確に除去する。アルカリ環境下では、CeO₂の表面にあるセリウムイオン（Ce³⁺/Ce⁴⁺）が二酸化ケイ素（SiO₂）と反応して可溶性のセリウムシリケートを形成し、「選択的除去」を実現する。SiO₂の除去率は従来の研磨剤の3倍でありながら、窒化ケイ素などの周囲の材料をほとんど損傷しない。現在、世界中の浅溝分離（STI）研磨プロセスの90％以上がCeO₂研磨剤を使用しており、1枚の12インチウェーハ研磨プロセスには約10グラムの高純度CeO₂（99.99％の純度）の消費が必要である。検査段階でさえ、レアアースなしでは成り立たない。ウェーハアライメントに使用されるレーザーのコア材料は、ネオジム添加イットリウムアルミニウムガーネット（Nd:YAG）結晶である。ネオジムイオン（Nd³⁺）は1.064μmのレーザーを生成し、これが355nmの紫外光に変換され、ナノメートルレベルのアライメント検査を実現する。このレーザーがなければ、ウェーハをマスクに正確に「アライメント」することができず、チップの歩留まりは90％以上も低下するだろう。
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