周辺動向調査 - 新エネルギー・産業技術総合開発機構

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　７
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
周辺動向調査
㈱日鉄技術情報センター
2001/09/03
ＪＡＴＩＳ
1
•
•
•
•
•
1972 国連人間環境会議（生長の限界）／ストックホルム
1979 第１回世界気候会議（ＩＰＣＣ）／ジュネーブ
1990 サミット（地球再生計画）／ヒューストン
1992　（特定物質の規制等によるオゾン層の保護に関する法律）
1997 ＣＯＰ３（ＣＯ２排出削減）／京都
•
•
•
•
•
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•
•
•
•
1998 4月：PFC等排出抑制自主行動計画（ＦＩＡＪ）
9月：電子デバイス地球温暖化対策特別委員会（ＣＰＧＷ）
10月：地球温暖化対策推進法
10月：CVD代替ガス＆システム開発ＰＪ
12月：回収・再利用システム開発ＰＪ
1999 4月：世界半導体会議（削減目標設定）／イタリア
7月：ＰＲＴＲ法公布
9月：代替新プロセス開発ＰＪ
2001 5月：産構審-化学･ﾊﾞｲｵ部会第３回地球温暖化防止対策小委員会
6月：（フロン回収破壊法）
2001/09/03
ＪＡＴＩＳ
2
関連プロジェクト
1990
H2
世界の動き
91
H3
92
H4
93
H5
94
H6
95
H7
96
H8
●サミット（地球再生計画；１００年計画）
（ヒューストン）
●ＣＯＰ１
（ベルリン）
国内の対応
97
H9
98
H9
99 2000 01
H11 H12 H13
02
H14
03
H15
04
H16
●地球温暖化対策推進法
●ＣＯＰ３
１９９０年レベルより６％削減
（京都）
●自主行動計画
●地球温暖化対策特別委員会
●世界半導体会議
●フロン回収破壊法
研究開発プロジェクト
経済産業省
（ＮＥＤＯ）
●即効的・革新的エネルギー環境技術開発
○本プロジェクト（ＲＩＴＥ）
＜周辺プロジェクト＞
○代替エッチング新プロセス（ＡＳＥＴ）
○回収再利用Ｐｊ（ＲＩＴＥ／Ｓｅｌｅｔｅ）
○Cat-CVDによる半導体デバイス製造Ｐｊ
○特定フロン破壊処理技術
○新規冷媒
○合理化ＣＦＣ分解技術
○合理化ＨＦＣ分解技術
○ハロン破壊実証
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ＪＡＴＩＳ
3
産業構造審議会
化学・バイオ部会
第３回地球温暖化防止対策小委員会
平成１３年５月３１日
業種区分：半導体製造（液晶含む）
業界団体名：（社）電子情報技術産業協会
対象物質：ＰＦＣ、ＳＦ６
＜改訂数値目標＞
半導体製造時；1995年を基準とし2010年までに
ＣＯ２換算総排出量を10％以上削減
＜数値目標見直し＞
液晶製造時；単位面積当たり旧ラインで20％、
新ラインで90％以上の削減
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ＪＡＴＩＳ
4
修正個所
（社）日本電子機械工業会（2000年10月31日発表）
2001/09/03
ＪＡＴＩＳ
5
半導体等市場*1とその製造に使用されたPFCs*2の推移
10
半導体市場規模（十億円）
市場規模
4000
8
3000
6
PFCs
2000
4
SF6
1000
0
1994
1995 1996
1997 1998
2
1999 2000
PFCS & SF6排出量（百万GWP）
5000
0
2001
年
＊１：電子情報技術産業協会ホームページより
＊２：産構審　化学・バイオ部会第３回地球温暖化防止対策小委員会資料
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ＪＡＴＩＳ
6
ＥＰＳＯＮにおける環境への取り組み
（ＥＰＳＯＮホームページ）
• 最も排出量の多いＣ２Ｆ６には
燃焼法を導入（１８台）
• ＳＦ６には２００１年以降、触媒
法またはプラズマ法適用を念頭
に実用開発を進める
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ＪＡＴＩＳ
7
ＩＢＭにおける環境への取り組み
（ＩＢＭホームページ）
• １９９６年：ＮＦ３／Ｈｅ　２ステップ洗浄プロセス開発
• １９９６年１０月：３Ｍ研究所において実験（ＰＦＣ排出量９５％削減
• １９９８年からプロセス導入開始
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ＪＡＴＩＳ
8
自治体での動き
１９９９年：福島県地球温暖化防止対策地域推進計画
＊　産業部門：県内の温室効果ガス排出量の４０％
削減目標：生産計画など将来の事業見通しを踏まえて２０１０
年迄の削減計画を定める
温室効果ガスの将来予測
（単位:万t-CO2）
物質／年
ＣＯ２
メタン
Ｎ２Ｏ
ＨＦＣ
ＰＦＣ
ＳＦ6
合計
2001/09/03
1990
1,870
101
47
3
7
59
2,088
1995
2,123
100
58
26
20
82
2,410
2000
2,308
110
62
28
22
88
2,619
ＪＡＴＩＳ
2005
2,386
114
64
29
22
90
2,705
2010
2,458
117
66
30
23
93
2,786
2015
2,479
118
66
30
23
93
2,809
9
ＣＶＤクリーニング用ＰＦＣ等ガスの特性
化学式
国内消費量（ｔ）
･ガス利用効率
G W P／１００年値
大気中寿命
エッチング速度
CF 4
C 2 F6
2 0 0 (1 9 9 8 年)
＊３
（半導体使用量）
6 0 0 (1 9 9 8 年)
（半導体使用量）
C 3 F8
10%
法適用
毒性
非常に安定
6,500
5 0 ,0 0 0
(高圧ガス保安法)
低毒性
30%
＊３
1 0 0 (1 9 9 8 年)
特性
9,200
1 0 ,0 0 0
非常に安定
(高圧ガス保安法)
低毒性
60%
＊３
（半導体使用量）
7,000
2,600
安定
（未設定）
低毒性
エッチャー、生産性は高い
C4F8
（開発中）
（未設定）
CF 3 OF
(開発中)
（未設定）
C4F8O
(開発中)
（未設定）
4 0 0 (2 0 0 1 年予測）
NF 3
（全生産量）
9 9 ％以上
＊１
8,000
700
許容濃度1 0 ppm
NF 3 と既存ガスの混合体
スーパNF 3
(開発中)
(高圧ガス保安法
労安法)
S- NF3 / NF3 :
1 . 1 ～1 .3
9 0 (2 0 0 0 年)
SF 6
（ＪＥＩＴＡ調べ）
ClF 3
支燃性
2 3 ,9 0 0
＊２
液化ガス
（未設定）
低毒性
腐蝕性、支燃性
2 9 (2 0 0 0 年)
0
＊１
（全生産量）
Cl F 3 + HF
(開発中)
3,200
0
高毒性、許容濃度0 . 0 1 ppm
(高圧ガス保安法、
PRT R対象物質)
ClF 3 比5 倍
註
＊１：ガストロン14-2001
不明なもの
＊２：産業構造審議会　化学・バイオ部会第３回地球温暖化防止対策小委員会資料
＊３：２０００年度ＵＮＦＣＣＣ報告値
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ＪＡＴＩＳ
10
クリーニングシステムの考え方
クリーニングガス
高安定／難分解
低毒性
クリーニング工程
活性化必要エネルギー：大
ガス利用率：低
ＳＦ６，ＣＦ４，・・
Ｃ２Ｆ６
除害の対象
除害工程
対応事例
ＳｉＦ４
（１）
水のシャワーで（ＨＦ＋ＳＯ２）２) （１）
スプレー塔　＋
(1）水のシャワーで(ＨＦ+ＳｉＯ
(1）スプレー塔＋
（ＨＦ＋ＳｉＯ）処理設備必要
(ＨＦ+ＳｉＯ２)処理設備必要
クリーニングガス
＊分解ないしは吸収が必要
●燃焼反応炉
ダイナガードＰＦ（岩谷産業）
（ｅｘ．ＣＦ４）
ＶＥＧＡ－ＣＢ（日本酸素）
Ｃ３Ｆ８
Ｃ４Ｆ８
Ｃ５Ｆ８
ＴＰＵ（日本エドワーズ）
●電気加熱炉
ＫＴ1000 ｼﾘｰｽﾞ（カンケンテクノ）
ＮＦ３
●ﾘﾓｰﾄﾌﾟﾗｽﾞﾏ（Applied Material）
ＣｌＦ３
１）電気加熱
高反応性／易分解
高毒性・高腐食性
活性化必要エネルギー：小
ガス利用率：高
ＪＮＦ（日本酸素）
エッチングガス
エッチング工程
ＰＦＣなど
ＳｉＦ４
＊水のシャワーで（ＨＦ＋ＳＯ
２）
(1）水のシャワーで(ＨＦ+ＳｉＯ
２)
ＳｉＯ
発生量少ない
２
ＳｉＯ
２発生量少ない
●触媒充填層
触媒式ＯＦＣ分解装置（日立産業）
●Ｃａ吸収剤
クリーンエスＰＦ（昭和電工）
排水処理不要
デポジション工程
ＳｉＨ４
ＳＩＨ４
＊水のシャワーで落ちない
ＳＩＯ２パウダー問題から充填層は使え
ない→燃焼除害
デポジションガス
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ＷＩＮＣＬ（岩谷産業）
ＪＡＴＩＳ
11
商用除害装置の現状
方式
商品名
燃焼方式
プラズマ方式
触媒方式
エッチャー
岩谷産業
分解率（％）
SF6
>99
CF4
C2F6
>99
>99
特別仕
様（O2 ）
C5F8
>99
処理能力
NF3
>99
200,400 L/min
太陽東洋酸素
ｸｰﾙﾊﾞｰﾅｰ
ＶＥＧＡ-CB
化学的固定方式
（エッチャー用）
H2
400～800L/min
>91
日本酸素
>99
>99
特徴
<10ppm
LPG;23 l/min
工業用水;5 l/min
メタンｏｒプロパン
大量排ガス処理、燃料費:15万円/
月→１／２、
シンプル構造（パウダ付着軽減）
空気の吸引（腐食防止）
メンテ間隔～６月
燃焼装置に内
で、ＨＦ、ＳＯ２などを捕捉
燃焼分解+ｽｸﾗﾊﾞｰ洗浄
>93
>99
<1ppm
>95
>99
～9899
>99
>99
>99
～300 L/m
>95
>95
<10ppm
～300L/min
１２ｋＷ
工業用水;10 l/min
電気加熱
99.9
(400C）
60,120,200 L/min
新触媒（４，０００ｈｒ保証
加水分解(CF4+2H2O=CO2+4HF)
Sに強い
99.9
99.9
99.9
99.9
99.9
(500C） (500C） (550C） (600C） (370C）
CF4:2000/5000L
SF6;1000/2500L
NF3;6000/15000L
11kW
Ａｉｒ：240Ｌ／min
市水：3.5Ｌ／ｍｉｎ
純水：15mL/min
3kVA
Air:20 l/min
排気；-0.1～-1kPa
／5000L
ＴＰＵ
日本ｴﾄﾞﾜｰｽ
ES-CAPE
三菱化工機／ＤＡＳ
ｴﾌﾄｰﾙ
関東電化
KT－1000
カンケンテクノ
WINCL
（開発中）
岩谷産業
Litmas Blue 1200
ﾗﾝﾄﾞﾏｰｸ／Litmas社
PFC分解装置CDシリー
日立製作所
99.9
99.9
99.9
(650C） (700C） (750C）
ｸﾘｰﾝｴｽPF
昭和電工
2001/09/03
用役
ClF3
200 L/min
化学熱分解方式
プロセスガスとクリーニングﾞガス同時処理可能
ﾀﾞｲﾅｶﾞｰﾄﾞFH4T
メーカー
>99
メンテ間隔～１年
～900℃
(>99)
ＪＡＴＩＳ
化学反応剤の改良（Ｃａ反応剤）
650～900℃→400～550℃；省
排水処理不要
生成物→セメント原料
12
排ガス処理装置例１
（ＰＦＣガス用）
プロセスガスの同時処理が可能
2001/09/03
ＪＡＴＩＳ
13
排ガス処理装置例２
（ＰＦＣガス用）
プロセスガスの同時処理が可能
日本酸素㈱
ＪＮＦシリーズ
カンケンテクノ　ＫＴ
１０００
(ＮＦ３，ＰＦＣ共用)
2001/09/03
ＪＡＴＩＳ
14
排ガス処理装置例３
（ＣｌＦ３ガス用）
日本酸素㈱
ＪＧＳ
2001/09/03
ＪＡＴＩＳ
15
論文動向調査
30
30
25
25
20
20
15
15
10
10
海外
日本
口頭発表
論文
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
0
1992
0
1991
5
1990
5
<1990
論文数
（洗浄＋クリーニング）＊（（半導体＋デバイス）＊（プラズマ＋ＣＶＤ）＋ＰＦＣｓ）
ＰＦＣｓ＝ＰＦＣ＋ＣＦ４＋Ｃ２Ｆ６＋ＳＦ６＋Ｃ３Ｆ８＋ＮＦ３＋ＣｌＦ３
年
2001/09/03
ＪＡＴＩＳ
16
特許動向調査(WPAT/ORBIT）
（半導体材料及びプロセスに関わる装置のクリーニングと保守）
35
30
25
20
15
10
5
0
01
20
00
20
99
19
98
19
19
19
97
他出願人
日本出願人
96
数（公開年）
＊（ﾁｬﾝﾊﾞ＋ﾁｭｰﾌﾞ＋ﾊﾟｲﾌﾟ）＊（ＣＶＤ＋ＣＶＤ装置）
年
2001/09/03
ＪＡＴＩＳ
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周辺動向（基礎ないしは共通）
• 計測・分析手法など
＊Ｌａｎｇｍｕｉｒ探針による計測：東北大学
＊界面トラップレベル密度や固定電荷密度への影響：
Ｂａｎａｒａｓ　Ｈｉｎｄｕ　Ｕｎｉｖ．
• 数学モデルによるシミュレーションなど
＊二次元計算機モデル：Ｉｌｌｉｎｏｉｓ　Ｕｎｉｖ．
＊全工場の排出モデルの開発：
Ａｉｒ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ
2001/09/03
ＪＡＴＩＳ
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既存技術によるＣＯ２削減効果の試算
ガス
ＣＶＤにおける
ガス利用率（％）
消費量（ｔ）
Ａ
ＮＦ３
ＳＦ６
ＣＦ４
Ｃ２Ｆ６
Ｂ
400
99
＊１
AMAT(Remote
Plasma)
（全生産量）
(１２年度報告書)
90
0
（不明のため最小値）
（ＪＥＩＴＡ調べ）＊２
200
10
＊３
（ﾒｰｶｰ技術資料）
（半導体使用量）
600
30
＊３
（ﾒｰｶｰ技術資料）
（半導体使用量）
未反応ガス量（ｔ）
ＧＷＰ
Ｃ＝Ａ*（１－Ｂ）
4
90
除害装置
商品名（メーカー）
分解率（％）
Ｄ
（例）
8,000 ｴﾌﾄｰﾙ（関東電化）
23,900 ＴＰＵ（日本ｴﾄﾞﾜｰｽ）
180
6,500 ﾀﾞｲﾅｶﾞｰﾄﾞ（
420
9,200 VEGA（日本酸素）
谷
岩
Ｅ
放出量
未分解ガス（ｔ）
ＧＷＰ換算値
排出率
＊４
/437万トン
99
Ｆ＝Ｃ*（１－Ｅ）
0.04
Ｇ＝Ｄ*Ｆ
320
0.000073
99
0.90
21,510
0.004922
99
1.80
11,700
0.002677
99
4.20
38,640
0.008842
72,170
0.016515
合計
註
＊１：ガストロン14-2001
＊２：産業構造審議会　化学・バイオ部会第３回地球温暖化防止対策小委員会資料
＊３：２０００年度ＵＮＦＣＣＣ報告値
＊４：事業原簿値
2001/09/03
ＪＡＴＩＳ
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クリーニングプロセスからのＣＯ２削減量の試算
３０％の省エネルギーが達成されたケースの試算＊４
クリーニングプロセス当たクリーニングプロセス
生産ライン当たりのウ
全国の生産ウエハ生産量
＊１
総電力消費量＊３
りの電力消費量＊２
エハ生産量
（万枚／年）
ライン数＊１
（万枚／ライン／年）
（ｋＷｈ／ﾌﾟﾛｾｽ）
（万ｋＷｈ／年）
Ａ
Ｂ
24
240
Ｃ＝Ａ＊Ｂ
5,760
Ｄ
1.25
Ｅ＝Ｃ＊Ｄ
7,200
節約電力量
（万ｋＷｈ／年）
Ｆ＝Ｅ＊０．３
2,160
ＣＯ２換算
（ｔ／年）
炭素換算
（ｔ／年）
Ｇ＝Ｆ＊0.00034
7,344
Ｈ＝Ｇ＊12/44
2,003
炭素１ｔ／年削減
当たりの研究コスト＊５
（万円／ｔ－Ｃ）
Ｉ＝２５億円／Ｈ
125
＊１：事業原簿の値による
＊２：ＣＶＤ装置の定格電力；３０ｋＷ、クリーニング時間；２．５分／プロセス
（出典：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に関するＬＣＡ調査　平成１１年度調査報告書NEDO-GET-9914)
＊３：クリーニングプロセスでは、１プロセスで１枚のウエハしか処理できないものとした
＊４：本プロジェクトの省エネルギー目標が５０ｋＷｈ→３５ｋＷｈ／装置としていることから省エネルギー率を３０％とした
＊５：種々の二酸化炭素削減コストは、炭素１ｔ／年当たり数万円のものが多い（ＵＮＦＣＣＣ資料）
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ＪＡＴＩＳ
20

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