東大ら,半導体製造装置向け排ガス除害装置を開発

科学技術振興機構(JST)は,東京大学とカンケンテクノに委託した研究成果最適展開支援プログラム(A-STEP)の開発課題「減圧プラズマによる高効率除害装置」の開発結果を成功と認定した(ニュースリリース)。

半導体やフラットパネルディスプレー,太陽電池などのエレクトロニクス産業の製造工程では,シランガスや水素ガスなど毒性や可燃性を持つ危険なガスを使用する。

現在,これらの危険なガスの無害化には,1000度以上に加熱し分解する熱酸化反応が主に利用されている。例えば,半導体の化学気相合成法(CVD)プロセスで多用されるシランガスは,空気と触れることで爆発的な反応を起こすため,爆発下限界以下の濃度となるように大量の窒素ガスで希釈した上で,高温処理し無害化している。

このプロセスにおいて従来は,加熱手段の効率向上や放熱などの無駄なエネルギーを削減する反応炉の構造の開発にとどまっており,省エネルギーを実現する抜本的な技術開発が重要な課題となっていた。

今回の開発では,爆発下限界が可燃性ガスの圧力に依存することに注目し,希釈ガス量を削減できる圧力条件を検討してきた。デバイス製造装置のポンプ出口から排ガス処理装置に至る配管内を10キロパスカル程度まで減圧することで爆発下限界を引き上げ,化学反応しない環境を作った。

さらに,排ガスを分解する熱源として,通常は大気圧で発生させるアークプラズマを,0.1~10キロパスカル程度の減圧状態でも安定して発生させられる最適条件を見いだした。これにより,減圧状態の排ガス処理装置内にて,アークプラズマ熱源により危険なガスを酸素と熱反応させることで無害化処理を可能とした。

この開発により,エレクトロニクス産業の製造プロセスで大量に使われる窒素ガスを大幅に削減することができる。特にシランガスを用いたCVDプロセスでは窒素ガスによる希釈が不要となる。加えて除害装置に流れ込むガスの総流量も50分の1~100分の1程度になるため排ガス処理のエネルギーの消費を約75%削減できるという。

昨今,大型化するウエハーサイズやディスプレーサイズでは,より多量のシラン系ガスを使用するため,削減できる窒素ガス量が膨大になるとコストおよびエネルギーの削減効果は極めて大きくなる。

また,この技術はシランガス以外の窒素ガス希釈を必要とする可燃性ガスにも,処理条件を最適化することで装置の構成を変えずに容易に適用できるという。例えば,シリコンウエハーの水素処理装置やエピタキシャル成長装置,有機膜のアッシング装置など水素を使用する製造装置へのさらなる応用が期待できるとしている。

キーワード:

関連記事

  • 日立ハイテクとZEISS、高NA-EUV量産を支える電子線検査装置の開発を加速

     日立ハイテクとドイツの ZEISS社は、高NA-EUVの量産を支える検査装置として、次世代マルチビーム電子線検査装置の共同開発を加速させると発表した。(ニュースリリース)  半導体製造工程では、高品質なデバイス製造のた…

    2026.10.01
  • 【解説】半導体を支える「光」 熊本県立大の新学部から見る半導体とフォトニクスの接点

     熊本県立大学は2026年9月1日、文部科学大臣から「半導体学部半導体学科」の設置認可を受けた(ニュースリリース)。2027年4月に開設し、1学年60人、教員16人体制で半導体分野の人材育成に取り組む。  「半導体学部」…

    2026.09.23
  • 【解説】AIで「シリコンサイクル」は変わるのか

    半導体市場はこれまで、需要増を受けた増産が供給過剰を招き、価格下落や設備投資の抑制につながる「シリコンサイクル」を繰り返してきた。ところが生成AIの急速な普及によって、この波の形が変わる可能性が出てきた(関連記事)。 A…

    2026.08.12
  • ニコン、新型アライメントステーションを発表 半導体露光工程を高度化

    ニコンは、半導体製造の露光プロセスにおいて高い精度と生産性を実現する新型アライメントステーション「Litho Booster 1000」を2027年1月に発売する(ニュースリリース)。同製品は、従来機種と比較して計測精度…

    2026.07.30
  • 半導体市場1兆ドル到達は4年前倒し SEAJが製造装置需要を上方修正

    日本半導体製造装置協会(SEAJ)は、2026年度から2028年度までの半導体・FPD製造装置の需要予測を発表した(ニュースリリース)。半導体製造装置の日本製装置販売高は、AIサーバー向け先端ロジックへの旺盛な投資や、広…

    2026.07.06

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア