38
1 プロジェクトの概要 SF6 SF6 SF6 SF6等に代替するガスを利用した 等に代替するガスを利用した 等に代替するガスを利用した 等に代替するガスを利用した 電子デバイス製造クリーニングシステム 電子デバイス製造クリーニングシステム 電子デバイス製造クリーニングシステム 電子デバイス製造クリーニングシステム の研究開発 の研究開発 の研究開発 の研究開発 新エネルギー・産業技術総合開発機構 新エネルギー・産業技術総合開発機構 新エネルギー・産業技術総合開発機構 新エネルギー・産業技術総合開発機構 環境技術開発室 環境技術開発室 環境技術開発室 環境技術開発室 第1 SF6 替するガスを した デバイス クリーニングシステム 」( 5-1

の研究開発 プロジェクトの概要 - nedo.go.jp · pfc 、 nf3 、 sf 6 半導体製造と温室効 果 ガス排出 プ ラズマ 除 害 装 置 真 空 ポ ン プ 半導体CVD

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  • 1

    プロジェクトの概要

                        SF6SF6SF6SF6等に代替するガスを利用した等に代替するガスを利用した等に代替するガスを利用した等に代替するガスを利用した   電子デバイス製造クリーニングシステム   電子デバイス製造クリーニングシステム   電子デバイス製造クリーニングシステム   電子デバイス製造クリーニングシステム           の研究開発           の研究開発           の研究開発           の研究開発

           新エネルギー・産業技術総合開発機構       新エネルギー・産業技術総合開発機構       新エネルギー・産業技術総合開発機構       新エネルギー・産業技術総合開発機構               環境技術開発室               環境技術開発室               環境技術開発室               環境技術開発室

    第1回「SF6等に代替するガスを利用した電子デバイス製造クリーニングシステムの研究開発」(中間評価)分科会

    資料5-1

  • 2

    1972年 国連人間環境会議 ストックホルム宣言         グローバルな視点  1987年 オゾン層を破壊する物質に関する      モントリオール議定書採択1992年 環境と開発に関する国連会議 リオ宣言1994年 気候変動に関する国連枠組み条約発効1995年    COP1 ベルリン1997年12月 COP3 京都議定書  先進国数値目標1998年6月 地球温暖化対策推進大綱   → 国と産業界の共同展開国と産業界の共同展開国と産業界の共同展開国と産業界の共同展開                        技術開発としては技術開発としては技術開発としては技術開発としてはPFC削減関連プロジェクト削減関連プロジェクト削減関連プロジェクト削減関連プロジェクト

     地球温暖化対策と国家プロジェクト

            国連の動きと日本

  • 3

    半導体産業における地球温暖化ガス排出量削減の動向半導体産業における地球温暖化ガス排出量削減の動向半導体産業における地球温暖化ガス排出量削減の動向半導体産業における地球温暖化ガス排出量削減の動向1997年1997年1997年1997年 COP3:COP3:COP3:COP3: 地球温暖化ガス(対象6種類)排出量を地球温暖化ガス(対象6種類)排出量を地球温暖化ガス(対象6種類)排出量を地球温暖化ガス(対象6種類)排出量を

    2008~2012年までに6%(日本)削減する2008~2012年までに6%(日本)削減する2008~2012年までに6%(日本)削減する2008~2012年までに6%(日本)削減する

    半導体産業では対象6ガスの内、半導体産業では対象6ガスの内、半導体産業では対象6ガスの内、半導体産業では対象6ガスの内、パーフルオロカーボン(PFC)パーフルオロカーボン(PFC)パーフルオロカーボン(PFC)パーフルオロカーボン(PFC)、、、、6フッ化硫黄(SF6)が主な削減対象6フッ化硫黄(SF6)が主な削減対象6フッ化硫黄(SF6)が主な削減対象6フッ化硫黄(SF6)が主な削減対象

    1998年~1999年1998年~1999年1998年~1999年1998年~1999年通産省(現在の経済産業省)の主導により排出量削減のための通産省(現在の経済産業省)の主導により排出量削減のための通産省(現在の経済産業省)の主導により排出量削減のための通産省(現在の経済産業省)の主導により排出量削減のための3つの国家がプロジェクト発足3つの国家がプロジェクト発足3つの国家がプロジェクト発足3つの国家がプロジェクト発足①1998年10月:①1998年10月:①1998年10月:①1998年10月: CVD代替ガス・システム開発プロジェクトCVD代替ガス・システム開発プロジェクトCVD代替ガス・システム開発プロジェクトCVD代替ガス・システム開発プロジェクト②1998年12月:回収・リサイクル技術開発プロジェクト②1998年12月:回収・リサイクル技術開発プロジェクト②1998年12月:回収・リサイクル技術開発プロジェクト②1998年12月:回収・リサイクル技術開発プロジェクト③1999年09月:エッチング新プロセス開発プロジェクト③1999年09月:エッチング新プロセス開発プロジェクト③1999年09月:エッチング新プロセス開発プロジェクト③1999年09月:エッチング新プロセス開発プロジェクト

    1999年1999年1999年1999年 第3回世界半導体会議(WSC)第3回世界半導体会議(WSC)第3回世界半導体会議(WSC)第3回世界半導体会議(WSC)各国のPFC排出量削減の数値目標が合意各国のPFC排出量削減の数値目標が合意各国のPFC排出量削減の数値目標が合意各国のPFC排出量削減の数値目標が合意

    日本は2010年までに1995年度比で10%削減日本は2010年までに1995年度比で10%削減日本は2010年までに1995年度比で10%削減日本は2010年までに1995年度比で10%削減

  • 4

    背景出典:JEITA資料

  • 5

    EIAJEIAJEIAJEIAJ電子デバイス幹部会電子デバイス幹部会電子デバイス幹部会電子デバイス幹部会

    省エネWG省エネWG省エネWG省エネWG排ガスWG排ガスWG排ガスWG排ガスWG

    国家PJ

    国家PJ

    国家PJ

    国家PJ

    EIAJ

    EIAJ

    EIAJ

    EIAJ

        

    PFC対策も目的とした3国家プロジェクトとEIAJ

    (NEDOより各団体が受託)

    地球温暖化対策特別委員会地球温暖化対策特別委員会地球温暖化対策特別委員会地球温暖化対策特別委員会

    実行委員会・幹事会実行委員会・幹事会実行委員会・幹事会実行委員会・幹事会

    CVCVCVCVDDDD代替ガス・代替ガス・代替ガス・代替ガス・システム開発PJシステム開発PJシステム開発PJシステム開発PJ

    RITERITERITERITEH10/10スタートH10/10スタートH10/10スタートH10/10スタート

    代替新プロセス代替新プロセス代替新プロセス代替新プロセス   開発PJ   開発PJ   開発PJ   開発PJ

    ASETASETASETASET

    H11上期スタートH11上期スタートH11上期スタートH11上期スタート

        回収・再利用回収・再利用回収・再利用回収・再利用システム開発PJシステム開発PJシステム開発PJシステム開発PJ

    RITE/SeleteRITE/SeleteRITE/SeleteRITE/SeleteH10/12スタートH10/12スタートH10/12スタートH10/12スタート

    CVD&D/E WGCVD&D/E WGCVD&D/E WGCVD&D/E WG

    (日本電子機械工業会、現JEITA:電子情報技術産業協会)

  • 6

    研究開発計画

    • 研究開発目的:   地球温暖化影響の大きいSF6ガス等の排出量を削減するために、CVD工程のクリーニングプロセスで利用可能な新代替ガス及び代替プロセス・システムを開発する

    • 研究開発期間: 平成10年度~14年度(5年間)

    • 研究開発費: 25億円

  • 7

      

    研究開発スケジュール

    研究開発項目

    CVDクリーニング用反応ガスの基本性能の研究

    CVDクリーニング用新代替ガスの研究開発

    CVDプロセスの研究開発

    総合評価

      最    終    評    価 

      中    間    評    価  

    H10 H11 H12 H13 H14

  • 8

    実施体制

    半導体CVD洗浄プロジェクト室 業務委員会 技術委員会  ガス・材料分科会  装置・プロセス分科会

    独立行政法人産業技術総合研究所

    茨城大学(国立)

    つくば分室

    戸塚分室

    府中実験室

     新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO) 

    (財)地球環境産業技術機構(RITE) (株)富士総合研究所 

    委託

    LCA研究

    化学:旭硝子(株)、関東電化工業(株)、昭和電工(株)、ダイキン工業(株)、装置:アネルバ(株)、 (株)日立国際電気、日本真空技術(株)、東京エレクトロン(株)、半導体製造:富士通(株)、(株)日立製作所、松下電器産業(株)、(株)東芝、三菱電機(株)、沖電気(株)、ソニー(株)、日本電気(株)、三洋電機(株)、シャープ(株)、(株)半導体先端テクノロジーズ(Selete)、(社)電子情報技術産業協会(JEITA)   

    研究協力

    CF3OF系化合物の研究

    CVDシステムのハードウェア研究

    プラズマの分光学的研究

    研究員派遣

    H12年7月~

    H13年1月~

     プロジェクトの円滑な運営のために各委員会を設ける。業務委員会:プロジェクト運営の基本的な事項(事業計画、予算、決算、資金計画、共同研究・再委託研究の実施等)について審議、承認する。技術委員会:プロジェクトの研究計画等の技術的事項について審議、承認する。分科会:分野別に設け、実験計画、実験データを審議する。 これらの委員会は、研究開発体制を構成する産総研、協力企業、JEITA、Seleteの代表者により構成される。

    共同研究

    再委託

    アネルバ株式会社

    セントラル硝子株式会社

    共同研究

    H13年3月~

  • 9

    国の関与の必要性• 国際条約に基づく地球環境問題に対応国際条約に基づく地球環境問題に対応国際条約に基づく地球環境問題に対応国際条約に基づく地球環境問題に対応                                            -京都議定書に定める温室効果ガス排出量を6%削減          -国としての約束  

    • 人類共益を目的とした京都議定書の突発的要請に対応するため 人類共益を目的とした京都議定書の突発的要請に対応するため 人類共益を目的とした京都議定書の突発的要請に対応するため 人類共益を目的とした京都議定書の突発的要請に対応するため  -CVDクリーニングガスの研究は、これまでほとんど手付かずの分野

       地球環境問題の中で大きくクローズアップされた。  -このような状態での抜本対策が半導体業界には必須と考えられたが、   半導体、装置、ガスの分野を横断しての技術開発には強力なリーダ   シップが必要であった。   -ガスの市場が極めて小さく、化学業界のみでは開発費の負担が困難

    • 産官学が協力する研究開発推進体制が必要産官学が協力する研究開発推進体制が必要産官学が協力する研究開発推進体制が必要産官学が協力する研究開発推進体制が必要                                    -新分野の研究であるため、基礎研究、共通基盤技術が重要となる

       このため、公的研究機関、大学等の協力が必要  -企業枠を越え地球温暖化に対応                   -各企業固有の技術・情報を国プロに集約

    • 緊急性・重要性が大きく、最優先課題である緊急性・重要性が大きく、最優先課題である緊急性・重要性が大きく、最優先課題である緊急性・重要性が大きく、最優先課題である           -2008年~2012年までに京都議定書の目標を国として達成する必要がある 

    • 産業界に及ぼす影響が極めて大きい産業界に及ぼす影響が極めて大きい産業界に及ぼす影響が極めて大きい産業界に及ぼす影響が極めて大きい                        -基幹産業である半導体業界の持続的発展に寄与し、国際競争力を強化する

    9

  • 10

    研究開発の目標

    • CVDクリーニング工程に用いられているSF6等に代替するクリーニングガスを開発代替するクリーニングガスを開発代替するクリーニングガスを開発代替するクリーニングガスを開発するとともに、これを用いたクリーニングプロセス・システムを開クリーニングプロセス・システムを開クリーニングプロセス・システムを開クリーニングプロセス・システムを開発発発発する。

      地球温暖化効果等の環境負荷の少ないCVDクリーニング用ガス(現在使われているCVDクリーニングガスと比較して、GWP値が著しく低いもの)の開発、及びそれを用いたクリーニング効率・省エネルギー性の高い(電力エネルギーの効率を2~2.5倍程度)CVDプロセス・システムの開発を目指す。

    GWP値: Global Warming Potential ; 炭酸ガスを1として決めた係数

  • 11

    0

    200

    400

    600

    800

    1000

    1200

    省エネ効果 GWP改善効果

    2010年 2015年

    省エネ効果とGWP改善効果(万トンCO省エネ効果とGWP改善効果(万トンCO省エネ効果とGWP改善効果(万トンCO省エネ効果とGWP改善効果(万トンCO2222/年)/年)/年)/年)

    わが国のCO2総排出量:13億700万トン(99年)

    1/130万トンCO2/年

    GWP:Global Warming Potential 炭酸ガスを1として決めた係数

  • 12

    PFCPFCPFCPFC等の地球温暖化係数等の地球温暖化係数等の地球温暖化係数等の地球温暖化係数

    CO2

    CF4

    C2F6

    C3F8

    c-C4F8

    CHF3

    SF6

    NF3

    ガス 温暖化係数(GWP) 寿命(年)

    1

    6,500

    9,200

    7,000

     8,700

    11,700

    23,900

    8,000

    50~200

    50,000

    10,000

    2,600

    3,200

    264

    3,200

    700

    GWP: 100年値 

  • 13

    背景背景背景背景半導体産業とPFC使用量比率[%](EIAJ調査半導体産業とPFC使用量比率[%](EIAJ調査半導体産業とPFC使用量比率[%](EIAJ調査半導体産業とPFC使用量比率[%](EIAJ調査‘97‘97‘97‘97年)年)年)年)

    CF4CF4CF4CF4

    C2F6C2F6C2F6C2F6

    C3F8C3F8C3F8C3F8

    C4F8C4F8C4F8C4F8

    CHF3CHF3CHF3CHF3

    SF6SF6SF6SF6NF3NF3NF3NF3

    その他その他その他その他

    合計合計合計合計

    CVDCVDCVDCVD エッチングエッチングエッチングエッチング 合 計合 計合 計合 計

    8.18.18.18.1 23.723.723.723.7 31.831.831.831.8

    48.048.048.048.0 2.62.62.62.6 50.650.650.650.6

    0.00.00.00.0     0.0 0.0 0.0 0.0 0.00.00.00.0

    0.00.00.00.0 0.40.40.40.4 0.40.40.40.4

    0.00.00.00.0 5.65.65.65.6 5.65.65.65.6

    0.10.10.10.1 7.77.77.77.7 7.87.87.87.8

    3.13.13.13.1 0.60.60.60.6 3.73.73.73.7

    0.00.00.00.0 0.10.10.10.1 0.10.10.10.1

    59.359.359.359.3 40.740.740.740.7 100.0100.0100.0100.0

  • 14

    プロジェクトの全般の成果プロジェクトの全般の成果プロジェクトの全般の成果プロジェクトの全般の成果

        NEDO/RITENEDO/RITENEDO/RITENEDO/RITE

  • 15

    温室効果ガスの温室効果ガスの温室効果ガスの温室効果ガスの大気放出大気放出大気放出大気放出

    温室効果ガス温室効果ガス温室効果ガス温室効果ガス大気放出大気放出大気放出大気放出

    プラズマ除害装置

    除害装置

    除害装置

    除害装置

    真空ポンプ

    プラズマCVDプラズマCVDプラズマCVDプラズマCVDクリーニングプロセスクリーニングプロセスクリーニングプロセスクリーニングプロセス

    CVD原料ガスCVD原料ガスCVD原料ガスCVD原料ガス

    CVD反応容器CVD反応容器CVD反応容器CVD反応容器

    シリコン系堆積膜シリコン系堆積膜シリコン系堆積膜シリコン系堆積膜クリーニングクリーニングクリーニングクリーニング用ガス用ガス用ガス用ガスPFC、、、、NF3、、、、SF6    

    半導体製造と温室効果ガス排出半導体製造と温室効果ガス排出半導体製造と温室効果ガス排出半導体製造と温室効果ガス排出

    プラズマ除害装置

    除害装置

    除害装置

    除害装置

    真空ポンプ

       半導体CVD洗浄プロジェクト室

    エッチング反応容器エッチング反応容器エッチング反応容器エッチング反応容器

    ドライエッチングプロセスドライエッチングプロセスドライエッチングプロセスドライエッチングプロセス

    エッチングエッチングエッチングエッチング用ガス用ガス用ガス用ガスPFC、、、、HFC他HFC他HFC他HFC他

    シリコンウェーハシリコンウェーハシリコンウェーハシリコンウェーハ

  • 16

    背景背景背景背景半導体産業とPFC使用量比率[%](EIAJ調査半導体産業とPFC使用量比率[%](EIAJ調査半導体産業とPFC使用量比率[%](EIAJ調査半導体産業とPFC使用量比率[%](EIAJ調査‘97‘97‘97‘97年)年)年)年)

    CF4CF4CF4CF4

    C2F6C2F6C2F6C2F6

    C3F8C3F8C3F8C3F8

    C4F8C4F8C4F8C4F8

    CHF3CHF3CHF3CHF3

    SF6SF6SF6SF6NF3NF3NF3NF3

    その他その他その他その他

    合計合計合計合計

    CVDCVDCVDCVD エッチングエッチングエッチングエッチング 合 計合 計合 計合 計

    8.18.18.18.1 23.723.723.723.7 31.831.831.831.8

    48.048.048.048.0 2.62.62.62.6 50.650.650.650.6

    0.00.00.00.0     0.0 0.0 0.0 0.0 0.00.00.00.0

    0.00.00.00.0 0.40.40.40.4 0.40.40.40.4

    0.00.00.00.0 5.65.65.65.6 5.65.65.65.6

    0.10.10.10.1 7.77.77.77.7 7.87.87.87.8

    3.13.13.13.1 0.60.60.60.6 3.73.73.73.7

    0.00.00.00.0 0.10.10.10.1 0.10.10.10.1

    59.359.359.359.3 40.740.740.740.7 100.0100.0100.0100.0

  • 17

    プラズマCVDプロセスプラズマCVDプロセスプラズマCVDプロセスプラズマCVDプロセス

    SiO2

    Al配線

    SiO2

    トランジスタ

    (SiO2)

    SiN

    SiO2

    SiO2

    SiO2

    LSI断面構造LSI断面構造LSI断面構造LSI断面構造

    Al配線間の層間絶縁膜(SiO2)及び保護膜(SiN)膜の形成

    ダスト発生を抑制するためダスト発生を抑制するためダスト発生を抑制するためダスト発生を抑制するためクリーニングガス(PFC)によるクリーニングガス(PFC)によるクリーニングガス(PFC)によるクリーニングガス(PFC)による不必要部分へのデポ膜の不必要部分へのデポ膜の不必要部分へのデポ膜の不必要部分へのデポ膜の定期的なクリーニングが必須定期的なクリーニングが必須定期的なクリーニングが必須定期的なクリーニングが必須

    ガス

    ポンプポンプポンプポンプ

    ウエハーウエハーウエハーウエハー

    地球温暖化ガス地球温暖化ガス地球温暖化ガス地球温暖化ガス排出排出排出排出

    プラズマCVD装置プラズマCVD装置プラズマCVD装置プラズマCVD装置

  • 18

    現状

    温室効果ガスの温室効果ガスの温室効果ガスの温室効果ガスの大気放出大気放出大気放出大気放出

    温室効果ガスの温室効果ガスの温室効果ガスの温室効果ガスの大気放出低減大気放出低減大気放出低減大気放出低減

    除害装置

    真空ポンプ

    プラズマCVD反応容器内壁のプラズマCVD反応容器内壁のプラズマCVD反応容器内壁のプラズマCVD反応容器内壁の  クリーニングプロセス  クリーニングプロセス  クリーニングプロセス  クリーニングプロセス

    CVD原料ガス

    CVD反応容器

    シリコン系堆積膜

    クリーニング用ガス(C2F6 、NF3 、SF6等)

    クリーニング用 クリーニング用 クリーニング用 クリーニング用 新代替ガス新代替ガス新代替ガス新代替ガス

    半導体製造と地球温暖化防止対策半導体製造と地球温暖化防止対策半導体製造と地球温暖化防止対策半導体製造と地球温暖化防止対策

    プラズマ除害装置

    真空ポンプ

    目標

    プラズマ

    クリーニング用 クリーニング用 クリーニング用 クリーニング用 新プロセス新プロセス新プロセス新プロセス

  • 19

    研究開発の基本方針

    • 地球温暖化効果等の環境負荷の少ないCVDクリーニング用ガス(現在使われているCVDクリーニングガスと比較して、GWP値が著しく低いもの)の開発、及びそれを用いたクリーニング効率・省エネルギー性の高い(電力エネルギーの効率を2~2.5倍程度)CVDプロセスの開発を目指して、以下の研究開発を行う

        (1) (1) (1) (1) CVDCVDCVDCVDクリーニング用反応ガスの基本性能の研究クリーニング用反応ガスの基本性能の研究クリーニング用反応ガスの基本性能の研究クリーニング用反応ガスの基本性能の研究

        (2) (2) (2) (2) CVDCVDCVDCVDクリーニング用新代替ガスの研究開発クリーニング用新代替ガスの研究開発クリーニング用新代替ガスの研究開発クリーニング用新代替ガスの研究開発

        (3) (3) (3) (3) CVDCVDCVDCVDプロセスの研究開発プロセスの研究開発プロセスの研究開発プロセスの研究開発

        (4) (4) (4) (4) 総合評価総合評価総合評価総合評価

  • 20

    半導体半導体半導体半導体CVDCVDCVDCVD洗浄プロジェクト構成メンバー洗浄プロジェクト構成メンバー洗浄プロジェクト構成メンバー洗浄プロジェクト構成メンバー

    •室   長:別府達郎(東芝)•技術部長:高瀬忠夫(昭和電工)•管理部長:武田茂(国際電気)•経理部長:上原直人(日立)•技術部専門部長:高市侃(RITE)•他、 事務員1名

    •分 室 長 : 坂井 克夫(松下)•主任研究員: 小佐野善秀(三洋)          大倉 誠司(三菱)                 和仁悦夫(アネルバ)

        村田等(東エレ)   亀田 賢治(日立国際)

             辻 直人(日本真空)•他、 事務員1名

    •分 室 長 :三井有規(旭硝子)•主任研究員:大平 豊(ダイキン)•研 究 員 :米村 泰輔(関東電化)•他、      補助研究員1名、         事務員1名

    戸塚分室:日立横浜工場内戸塚分室:日立横浜工場内戸塚分室:日立横浜工場内戸塚分室:日立横浜工場内 つくば分室:産業技術総合研究所内つくば分室:産業技術総合研究所内つくば分室:産業技術総合研究所内つくば分室:産業技術総合研究所内

    •産総研 フッ素センター  山辺 正顕 センター長  関屋 章 副センター長

    共同研究:産業技術総合研究所共同研究:産業技術総合研究所共同研究:産業技術総合研究所共同研究:産業技術総合研究所新橋事務局:ニュー西新橋ビル内新橋事務局:ニュー西新橋ビル内新橋事務局:ニュー西新橋ビル内新橋事務局:ニュー西新橋ビル内

  • 21つくば仮設実験棟(物質工学工業技術研究所内 つくば仮設実験棟(物質工学工業技術研究所内 つくば仮設実験棟(物質工学工業技術研究所内 つくば仮設実験棟(物質工学工業技術研究所内 RITEつくば分室)つくば分室)つくば分室)つくば分室)

  • 2217m17m17m17m

    仮設実験棟レイアウト仮設実験棟レイアウト仮設実験棟レイアウト仮設実験棟レイアウト 204m204m204m204m2222

    12m12m12m12m

    CVD室室室室 測定室測定室測定室測定室

    合成実験室合成実験室合成実験室合成実験室

    研究室研究室研究室研究室

    76m2

    35m235m2

    50m2

    8m2

  • 23

    戸塚分室内の実験室戸塚分室内の実験室戸塚分室内の実験室戸塚分室内の実験室

    •量産機ベースでのクリーニングプロセス評価 → 総合評価へ量産機ベースでのクリーニングプロセス評価 → 総合評価へ量産機ベースでのクリーニングプロセス評価 → 総合評価へ量産機ベースでのクリーニングプロセス評価 → 総合評価へ

    •ハード(たとえばチャンバー)とプラズマ分解効率に関する検討ハード(たとえばチャンバー)とプラズマ分解効率に関する検討ハード(たとえばチャンバー)とプラズマ分解効率に関する検討ハード(たとえばチャンバー)とプラズマ分解効率に関する検討

    Seleteクリーンルームクリーンルームクリーンルームクリーンルーム3F内内内内

    搬送搬送搬送搬送

    コアコアコアコアCH1ポンプポンプポンプポンプ

    ラックラックラックラック

    電装電装電装電装

    ラックラックラックラック除害除害除害除害 除害除害除害除害

    膜膜膜膜

    厚厚厚厚

    計計計計

    FTIR

    QMS

    総面積総面積総面積総面積    60m2

    大型大型大型大型PE-CVD装置装置装置装置

    FTIR2

    シリンダーキャビネット

  • 24

    ①①①①CVDクリーニング用反応ガスクリーニング用反応ガスクリーニング用反応ガスクリーニング用反応ガス  の基本性能の研究  の基本性能の研究  の基本性能の研究  の基本性能の研究

    [つくば簡易実験機][つくば簡易実験機][つくば簡易実験機][つくば簡易実験機]

    ②②②②CVDクリーニング用新代替クリーニング用新代替クリーニング用新代替クリーニング用新代替  ガスの研究開発  ガスの研究開発  ガスの研究開発  ガスの研究開発

    [つくば簡易実験機][つくば簡易実験機][つくば簡易実験機][つくば簡易実験機]

    ③③③③CVDプロセスの評価プロセスの評価プロセスの評価プロセスの評価

    [戸塚大型[戸塚大型[戸塚大型[戸塚大型CVD装置]装置]装置]装置]

    [大型[大型[大型[大型CVD2222号機]号機]号機]号機]

    ④総合評価④総合評価④総合評価④総合評価

    [戸塚大型[戸塚大型[戸塚大型[戸塚大型CVD装置]装置]装置]装置]

    H10 H11 H12 H13 H14

    搬送部 CH #1

    2号機製作、CH#2

    中間評価 最終評価

    合成試作・評価

    反応基礎評価

    合成試作・スクリーニング

    プロセス・装置評価 

    代替ガス・プロセス・装置評価代替ガス・プロセス・装置評価代替ガス・プロセス・装置評価代替ガス・プロセス・装置評価

    評価技術開発

    CVDクリーニング用反応ガスの満たすべき要件の明確化

    新規代替ガスの1次スクリーニング

    新規CVDクリーニング用代替候補ガスの明確化

    CVDクリーニング効率向上、温室効果ガス排出量低減

    代替ガス、装置材料の絞込み、総合評価

    代替ガス、装置材料のスクリーニング、総合評価を調査 

    ハード研究再委託

    スケジュールスケジュールスケジュールスケジュール

  • 25

    クリーニングガス基本性能の研究クリーニングガス基本性能の研究クリーニングガス基本性能の研究クリーニングガス基本性能の研究

      現象効果の物理・化学的把握  現象効果の物理・化学的把握  現象効果の物理・化学的把握  現象効果の物理・化学的把握

    断片的観測事実の統合理解断片的観測事実の統合理解断片的観測事実の統合理解断片的観測事実の統合理解

    新ガス種開発指針新ガス種開発指針新ガス種開発指針新ガス種開発指針

    新プロセス・新プロセス・新プロセス・新プロセス・新装置開発指針新装置開発指針新装置開発指針新装置開発指針

    何が作用するのか何が作用するのか何が作用するのか何が作用するのか 効果最大の条件は?効果最大の条件は?効果最大の条件は?効果最大の条件は?

    入力ガス種入力ガス種入力ガス種入力ガス種C2F6、、、、NF3、、、、etc

    活性気体活性気体活性気体活性気体F+、F-、F、HFF+、F-、F、HFF+、F-、F、HFF+、F-、F、HF

    被加工固体被加工固体被加工固体被加工固体SiN、SiO2、etcSiN、SiO2、etcSiN、SiO2、etcSiN、SiO2、etc 効果

    物理的・化学的物理的・化学的物理的・化学的物理的・化学的

    現象観測

    活性分子種生成条件活性分子種生成条件活性分子種生成条件活性分子種生成条件

    プラズマの立て方:プラズマの立て方:プラズマの立て方:プラズマの立て方:   パワー、   パワー、   パワー、   パワー、   濃度、圧力、   濃度、圧力、   濃度、圧力、   濃度、圧力、   リモート   リモート   リモート   リモート反応容器:形、材料反応容器:形、材料反応容器:形、材料反応容器:形、材料混在ガス種混在ガス種混在ガス種混在ガス種        etc        etc        etc        etc

    研究開発のスキーム(1)

  • 26

    代替ガス探索指針1)フッ素ラジカルF1)フッ素ラジカルF1)フッ素ラジカルF1)フッ素ラジカルF****の重要性の重要性の重要性の重要性    ① リモートプラズマでのエッチング特性(温度依存性)      ②プラズマからのF*発光信号とエッチング特性

    2)F2)F2)F2)F****生成反応生成反応生成反応生成反応      ①PFC+O2 酸化反応型      ②自己解離型 3)F3)F3)F3)F****生成の容易さと化学結合エネルギー(生成の容易さと化学結合エネルギー(生成の容易さと化学結合エネルギー(生成の容易さと化学結合エネルギー( kJ/mol ))))       

             

     F-OCF3   182.0 F-NF2    243 F-NFNF2  88 F-F      158.8 F-OF     272

    F-CF3    547  F-C2F5    530.5F-COF    535F-C2F3   319.2

    4)F4)F4)F4)F****消滅機構の抑制 共存ガスの役割消滅機構の抑制 共存ガスの役割消滅機構の抑制 共存ガスの役割消滅機構の抑制 共存ガスの役割

    5)分解生成ガスの特性 たとえば、CF4生成が少ないこと5)分解生成ガスの特性 たとえば、CF4生成が少ないこと5)分解生成ガスの特性 たとえば、CF4生成が少ないこと5)分解生成ガスの特性 たとえば、CF4生成が少ないこと  

  • 27

    研究開発のスキーム(2)

    クリーニングガス開発シナリオクリーニングガス開発シナリオクリーニングガス開発シナリオクリーニングガス開発シナリオ

    有力候補分子種の選定有力候補分子種の選定有力候補分子種の選定有力候補分子種の選定

    分子種系統分類分子種系統分類分子種系統分類分子種系統分類 弗化炭素系弗化炭素系弗化炭素系弗化炭素系

       オレフィン系   オレフィン系   オレフィン系   オレフィン系   環状系   環状系   環状系   環状系   エーテル系   エーテル系   エーテル系   エーテル系   ケトン系   ケトン系   ケトン系   ケトン系      二重結合の存在      二重結合の存在      二重結合の存在      二重結合の存在                        H、、、、N、、、、I等の等の等の等の付加付加付加付加無機化合物系無機化合物系無機化合物系無機化合物系            F、、、、H、、、、O、、、、N組み合わせ化合物組み合わせ化合物組み合わせ化合物組み合わせ化合物    (    (    (    (F2、、、、HF、、、、OF2、、、、O2F2、、、、NF3)3)3)3)            ハロゲン間化合物ハロゲン間化合物ハロゲン間化合物ハロゲン間化合物    (    (    (    ( ClF3、、、、BrF3、、、、IF5555))))    混合系混合系混合系混合系            CF3NF2、、、、etc.

    評価ポイント評価ポイント評価ポイント評価ポイント①反応容器内での挙動①反応容器内での挙動①反応容器内での挙動①反応容器内での挙動            エッチング速度エッチング速度エッチング速度エッチング速度   選択性    選択性    選択性    選択性 

    ②反応性②反応性②反応性②反応性     大気中での寿命 大気中での寿命 大気中での寿命 大気中での寿命        OHラジカルとの反応性ラジカルとの反応性ラジカルとの反応性ラジカルとの反応性  簡単な除害    簡単な除害    簡単な除害    簡単な除害  

    ③分解生成物の反応性③分解生成物の反応性③分解生成物の反応性③分解生成物の反応性        大気中での寿命大気中での寿命大気中での寿命大気中での寿命        OHラジカルとの反応性ラジカルとの反応性ラジカルとの反応性ラジカルとの反応性  簡単な除害  簡単な除害  簡単な除害  簡単な除害

    ④安全性、取り扱いやすさ④安全性、取り扱いやすさ④安全性、取り扱いやすさ④安全性、取り扱いやすさ        将来コスト将来コスト将来コスト将来コスト    

    ×

    調査

    小型、中型簡易実験機による小型、中型簡易実験機による小型、中型簡易実験機による小型、中型簡易実験機によるクリーニング性能の簡易評価クリーニング性能の簡易評価クリーニング性能の簡易評価クリーニング性能の簡易評価

  • 28

    代替クリーニングガス種スクリーニングのプロセス(2)

    候補分子~100種から24種への絞込み候補分子~100種から24種への絞込み候補分子~100種から24種への絞込み候補分子~100種から24種への絞込み

    評価基準    ガス基本物性 : 沸点、腐食性、予測毒性、GWP値    ガス基本性能 : エッチレート、 規格化エッチレート    排ガス特性   :  排ガスMMTCE、除害容易性    ガスコスト    :   

    これらの項目毎に、5~0の重み付け配点を実施し、これらの項目毎に、5~0の重み付け配点を実施し、これらの項目毎に、5~0の重み付け配点を実施し、これらの項目毎に、5~0の重み付け配点を実施し、

    既存クリーニングガスの得点、候補ガスの得点を吟味評価。既存クリーニングガスの得点、候補ガスの得点を吟味評価。既存クリーニングガスの得点、候補ガスの得点を吟味評価。既存クリーニングガスの得点、候補ガスの得点を吟味評価。  

  • 29

    エッチング速度とガス濃度の関係エッチング速度とガス濃度の関係エッチング速度とガス濃度の関係エッチング速度とガス濃度の関係

    濃度が増加(酸素低下)→エッチング速度は極大点を持つ 

    エッチング速度最大値

    C2F6 10912Å/min

    COF2 9672Å/min(89%)

    CF3COF 7340Å/min(67%)

    COF2、、、、CF3COFはははは高いエッチング速高いエッチング速高いエッチング速高いエッチング速度を示した。度を示した。度を示した。度を示した。

    特に、特に、特に、特に、 COF2ははははC2F6にににに匹敵した。匹敵した。匹敵した。匹敵した。

    0

    2000

    4000

    6000

    8000

    10000

    12000

    0% 20% 40% 60% 80% 100%

    試験ガス濃度(vol%)

    エッチング速度(Å

    /m

    in)

    C2F6

    C3F8

    COF2

    CF3COF

    C3F6

    FE1216

    C4F6

    HFE227me

    HFE-134

    ガス総流量

    (300sccm)一定

    C2F6

    C3F8 COF2

    CF3COF

  • 30

    新代替ガス候補COF2の特徴現在半導体製造に用いられている最も標準的なクリーニングガスはC2F6/O2

    1.1.1.1.C2F6系に系に系に系に較べほぼ同等のパフォーマンスを示すこと較べほぼ同等のパフォーマンスを示すこと較べほぼ同等のパフォーマンスを示すこと較べほぼ同等のパフォーマンスを示すこと2.使用ガス量は体積では1.6倍であるが、重量では76%と2.使用ガス量は体積では1.6倍であるが、重量では76%と2.使用ガス量は体積では1.6倍であるが、重量では76%と2.使用ガス量は体積では1.6倍であるが、重量では76%と  減少し、合成法等からも低コスト化が見こめること  減少し、合成法等からも低コスト化が見こめること  減少し、合成法等からも低コスト化が見こめること  減少し、合成法等からも低コスト化が見こめること3.3.3.3.COF2はははは加水分解特性を持つため加水分解特性を持つため加水分解特性を持つため加水分解特性を持つためGWP値は1値は1値は1値は1以下以下以下以下4.毒性は4.毒性は4.毒性は4.毒性はTLV値で値で値で値で半導体材料ガス中では弱い部類半導体材料ガス中では弱い部類半導体材料ガス中では弱い部類半導体材料ガス中では弱い部類5.排ガス中には5.排ガス中には5.排ガス中には5.排ガス中にはCF4副生はごくわずか。ゆえに、排ガスの副生はごくわずか。ゆえに、排ガスの副生はごくわずか。ゆえに、排ガスの副生はごくわずか。ゆえに、排ガスの        MMTCEははははC2F6比較7%程度まで削減可能。比較7%程度まで削減可能。比較7%程度まで削減可能。比較7%程度まで削減可能。

    MMTCE:Million Metric Ton Carbon Equivalent 排ガス中各成分濃度に       それぞれのGWP値を乗じ、加算後炭素重量に換算した量  

    GWP改善効果改善効果改善効果改善効果

  • 31

    COF2COF2COF2COF2、、、、 F3NOF3NOF3NOF3NO、、、、CF3OFCF3OFCF3OFCF3OF等の比較評価等の比較評価等の比較評価等の比較評価

    0

    5000

    10000

    15000

    20000

    25000

    30000

    0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%

    NF3/Ar

    CF3OF

    F3NO

    COF2C2F6

    エッチング速度(A/m

    in

    試験ガス濃度(vol%)

    省エネ効果へ寄与

    省エネ効果へ寄与

    省エネ効果へ寄与

    省エネ効果へ寄与

  • 32

    研究開発のスキーム(3)

    クリーニングプロセス・システム開発シナリオクリーニングプロセス・システム開発シナリオクリーニングプロセス・システム開発シナリオクリーニングプロセス・システム開発シナリオ

    有力クリーニングガス・プロセス・システムの提案有力クリーニングガス・プロセス・システムの提案有力クリーニングガス・プロセス・システムの提案有力クリーニングガス・プロセス・システムの提案

    生産実機規模のプラズマCVD装置標準機(大型CVD1号機)による代替ガスクリーニング

    プロセス開発

    小型、中型簡易実験機による小型、中型簡易実験機による小型、中型簡易実験機による小型、中型簡易実験機による代替ガス候補クリーニング性能の簡易評価代替ガス候補クリーニング性能の簡易評価代替ガス候補クリーニング性能の簡易評価代替ガス候補クリーニング性能の簡易評価

    生産実機規模のプラズマCVD装置開発機(大型CVD2号機)によるハードウェア研究

  • 33

    8.47E-028.47E-028.47E-028.47E-025.14E-035.14E-035.14E-035.14E-03

    1.00E+001.00E+001.00E+001.00E+00

    119119119119 114114114114 110110110110

    0.00.00.00.0

    0.20.20.20.2

    0.40.40.40.4

    0.60.60.60.6

    0.80.80.80.8

    1 .01 .01 .01 .0

    1 .21 .21 .21 .2

    1 .41 .41 .41 .4

    C2F6 (CCP)C2F6 (CCP)C2F6 (CCP)C2F6 (CCP)13.56MHz13.56MHz13.56MHz13.56MHz

    NF3 (CCP)NF3 (CCP)NF3 (CCP)NF3 (CCP)40.68MHz40.68MHz40.68MHz40.68MHz

    COF2 (CCP)COF2 (CCP)COF2 (CCP)COF2 (CCP)13.56MHz13.56MHz13.56MHz13.56MHz

    MM

    TC

    EM

    MT

    CE

    MM

    TC

    EM

    MT

    CE

    0000

    20202020

    40404040

    60606060

    80808080

    100100100100

    120120120120

    140140140140

    Endpoin

    t 

    [sec]

    Endpoin

    t 

    [sec]

    Endpoin

    t 

    [sec]

    Endpoin

    t 

    [sec]

    MMTCE

    Endpoint

    RF Power 750WPress. 300PaC2F6 280sccmO2 420sccm

    RF Power 700WPress. 120PaNF3 270sccmAr 540sccm

    RF Power 750WPress. 300PaCOF2 600sccmO2 300sccm

    SiN膜対象

    大型大型大型大型PE-CVD装置(装置(装置(装置(CCP)で評価したで評価したで評価したで評価したCOF2                 ( ( ( (従来比従来比従来比従来比C2F6比較排出を0比較排出を0比較排出を0比較排出を0.5%.5%.5%.5%に抑制)に抑制)に抑制)に抑制)

           GWPC2F6    9,200NF3    8,000COF2      1

    33

  • 34

    研究開発のスキーム(4)研究開発のスキーム(4)研究開発のスキーム(4)研究開発のスキーム(4) 代替システムの選定評価(総合評価) 代替システムの選定評価(総合評価) 代替システムの選定評価(総合評価) 代替システムの選定評価(総合評価)

    ガス種、プロセス、ハードの重ね合わせの中からの選択

    選択条件に毒性、除害容易性、コストが上乗せされる。

    ガス種

    無機系自己分解型

    PFC系

    プロセス

    ガス混合F生成反応圧力、パワー、周波数

    ガス混合酸化反応、圧力、パワー、周波数

    ハード

    プラズマ接触型

    リモート

    プラズマ源 除害

    プラズマ除害 ポンプ系組込 最終段型

    熱分解触媒燃焼、他

    その他

  • 35

    まとめと課題まとめと課題まとめと課題まとめと課題

      1.代替ガス探索指針の明確化       代替ガス探索のためのガイドラインを固めた代替ガス探索のためのガイドラインを固めた代替ガス探索のためのガイドラインを固めた代替ガス探索のためのガイドラインを固めた     2.代替候補ガスの選択       1.に基づき、候補ガスの一次選定の実施。     GWP改善効果、省エネ効果目標への指針を得た。改善効果、省エネ効果目標への指針を得た。改善効果、省エネ効果目標への指針を得た。改善効果、省エネ効果目標への指針を得た。  3.代替プロセスの探索       1.2.を踏まえ、CVD実機でのプロセス研究を推進      従来主流方式従来主流方式従来主流方式従来主流方式C2F6((((CCP)比較、総排出量大幅削減比較、総排出量大幅削減比較、総排出量大幅削減比較、総排出量大幅削減     への指針を得た。への指針を得た。への指針を得た。への指針を得た。  4.代替システムの選定評価       1.2.3.を総合し候補システムを検討中1.2.3.を総合し候補システムを検討中1.2.3.を総合し候補システムを検討中1.2.3.を総合し候補システムを検討中  

    まとめまとめまとめまとめ

  • 36

    Ⅰ. 1.2  継続    3.4. 具体的出力、提案へ

                GWP改善効果、省エネ効果目標への指針から現実適用改善効果、省エネ効果目標への指針から現実適用改善効果、省エネ効果目標への指針から現実適用改善効果、省エネ効果目標への指針から現実適用            可能なシステム提案へ持ちこむ。可能なシステム提案へ持ちこむ。可能なシステム提案へ持ちこむ。可能なシステム提案へ持ちこむ。

    Ⅱ.Ⅱ.Ⅱ.Ⅱ. 具体的には、現在の24種中、8具体的には、現在の24種中、8具体的には、現在の24種中、8具体的には、現在の24種中、8 種程度の候補につき、種程度の候補につき、種程度の候補につき、種程度の候補につき、       トータルシステムを詰め 推奨候補を提案する  トータルシステムを詰め 推奨候補を提案する  トータルシステムを詰め 推奨候補を提案する  トータルシステムを詰め 推奨候補を提案する

       実機での膜質基礎特性、パーティクル発生特性検証   実機での膜質基礎特性、パーティクル発生特性検証   実機での膜質基礎特性、パーティクル発生特性検証   実機での膜質基礎特性、パーティクル発生特性検証   ガス材料の急性毒性対策についても方針を明確化する。   ガス材料の急性毒性対策についても方針を明確化する。   ガス材料の急性毒性対策についても方針を明確化する。   ガス材料の急性毒性対策についても方針を明確化する。

    Ⅲ.Ⅲ.Ⅲ.Ⅲ.新技術が産業界の製品製造への自主的応用につながる新技術が産業界の製品製造への自主的応用につながる新技術が産業界の製品製造への自主的応用につながる新技術が産業界の製品製造への自主的応用につながる

       レベルのシナリオを描く。    レベルのシナリオを描く。    レベルのシナリオを描く。    レベルのシナリオを描く。  

    課 題

  • 37

    010615

    平成10年 平成11年 平成12年 平成13年 平成14年

    発表 学会発表(口答) 国内学会 7 8 2

    国際学会 7 3

    国内会議 1 3

    国際会議 1 2 3 1

    学会発表(論文)原著論文 3

    和雑誌(総説等) 1 1 2

    特許 4

    2 11 30 6 0

    成果形態

    総計

    半導体CVD洗浄プロジェクト発表等成果表

  • 38

    出願特許

    出願番号出願日 発明の名称

    A:発明者B:共願希望社 概    要

    2000-207473   H12-7-7

    クリーニングガス及びエッチングガス

    2000-275647   H12-9-11

    クリーニングガス及びエッチングガス

    クリーニングガス及びエッチングガス

    2000-290893   H12-9-25

    2001-290893   H13-3-22

    CVD装置のクリーニング方法及びそのためのクリーニング装置

    2001-  出願予定

    プラズマCVDチャンバー用クリーニングガスおよびプラズマCVDチャンバーのクリーニング方法

    A:冨澤他B:ダイキン他13社  産総研

    A:三井他B:旭硝子他15社  産総研

    A:深江他B:関東電化他15社 産総研

    A:芝田他B:三菱他16社

    A:三井他B:

    クリーニングガスとしてフロロエステルを使う

    クリーニングガスとしてCOF2/O2混合系ガスを使う

    クリーニングガスとしてF3NO、FNO/O2混合系ガスを使う

    PFC/O2混合系でリモートプラズマ方式クリーニングを行う

    クリーニングガスとしてフッ素ガスを源素材としたクリーニング方式