サタデーモーニングプラズマ講座

第七回

今もそこにある危機 辻村学

２０２２年４月９日（土）９：００～ モデレータ

関根 誠

概要
本講座も今回で第７回目．そろそろ気軽なテーマをという事なのだろう．企業経験約半世紀，半導体業界３７年の私に①業界での経験談（苦労話）と②業界への要望（言いたいこと）をというご依頼を戴いた．①苦労というよりも変わった経験，②要望というよりもこれからやりたいことを，それこそ“気軽に”お話させて戴いた．
１ プラズマ戦記： 二つの革命は正にプラズマとの戦いだった
１－１

先ずはドライ革命から：１９８０年代半ばまで採用されていたオイルポンプは①ポンプ外への油汚染②ポンプ後流配管への汚染，そして何より③反応室まで汚染するオイ
ルバックの問題は最悪だった．対策としてオイルを用いない多段ルーツ型のドライポンプを開発した．オイルポンプに置き換えてさあ解決と思いきや，ドライポンプの後ろから反応生成物がどっと吐き出されてきた．オイルポンプは真空ポンプとしての役目以外に反応生成物トラップの機能も持っていたのだ．それを知らずに能天気に喜んでいた自分が恥ずかしい．それもこれも半導体業界は当時（も今も？）極端な秘密主義であり真空ポンプにどんなものが入ってくるか全く知らされていなかったのだ．真空ポンプと一緒に排ガス処理もシステムで開発するというコンセプトがこの時に出来上がった．と同時にプラズマプロセ
スとの長い長い戦いの始まりでもあった．プラズマを知らずにプラズマによる反応生成物などわからないからだ．プラズマ戦記の歴史はこのように始まった．
１－２ 平坦化： きれいなプラズマプロセスと汚い研磨のどちらを選ぶ？
１９８０年代，半導体デバイスの微細化と多層化は熾烈を極めた．微細化には STI が必須だったし，多層化にはプラズマプロセスでは達成できないほどの平坦化が必要だった．結果生まれたのが CMP だが「汚い・きつい・経験依存の３K」装置の研磨は当然嫌がられた．
これを「きれい・簡単・科学的の新３K」に生まれ変わらせたのがドライイン・ドライアウ
トコンセプトだ．さあこれで全ては解決だとはもちろん行かなかった．「μレベルの機械装置でナノレベルのデバイス加工をする」という神がかりなプロセスに挑戦したのだからその後の困難は推して知るべし.
今（も）そこにある危機！

１ プラズマ戦記！
1970

1980

なが～い戦いの歴史です

1990

2000

2010

2020

戦い終わっても危機はまだ
2030

Dry Revolution

デバイス

反応室

64k 256k 1M 4M 16M 64M 256M 1G ・・・・
DRAM
Logic. Rule 3μm 1. 3μm 350nm 250nm

油ポンプ

5nm 3nm 2nm 14Å

Cl＊ F＊ NH4Cl
F＊

反応室

1991 サブミクロンへÅ世代へ2025

ドライポンプ

磁気軸受
ターボ分子ポンプ

磁気軸受
ターボ分子ポンプ

ドライポンプ
排ガス処理装置

CMP
平坦化装置

ドライポンプ
排ガス処理装置

CMP
平坦化装置

今や、全員大喜びで採用
技術革命＋市場爆発 です

こんな問題もポンプが止まっちゃった！
イノベーションとは一体どうしたの？
あんな問題も多段ポンプ内の全圧と分圧
Cl*
Ｐ

Cl*
Cl＊ F＊ NH4ClCl2単なる技術革命ではない
Cl*排ガス処理装置
AlCl2Cl2
F＊
Cl2
市場爆発を伴って初めてを開発して設置イノベーションです

希釈ガスＮ２反応室

プロセスガス
全圧

AlCl3

ドライポンプ

1AlCl3分圧

なんでこんなにＰ（全圧と分圧）

イ2ロ

3ハ4ニ760（トール）

76

AlCl3

一点の曇りなく！

実際は土砂降りの雨の中

AlCl3 (Gas)

１９９０年
土石流です

AlCl3 (Solid)

これ全てプラズマ
プロセスを知らないと解決できません

55

ト4ヘ

3 ニホ

ホ

2 ハ
6ヘ

7

ト1 ロ
イ

25

100

200
温度℃

Wet Revolution

プラズマによる反応生成物との戦い！

こんな問題も機械精度はミクロンオーダ
それでCMPはナノオーダを制御する？

μオーダ

ナノオーダ

プラズマプ
ロセスかCMPかの戦い

Chemical filter

Monitor

確かに砥粒はナノだけどパッドって布やウレタンですよあんな問題もPolish

L/UL

なんでこんなにCleaning

3

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２ 今もそこにある危機：

技術的な危機と世界の危機

２－１ ムーアの法則延命には法則が無いの？： デナードの微細化則・その修正則・PPCA導入・その他いろいろあって最近はネーヴンの法則まで出てきた．ムーア博士が最初に論文で述べたのはただ「Cram（詰め込め）」だ．その手段は問わない．
「半導体は人間の欲求ある限り永遠に不滅だ（学の原理原則）」の通りムーアの法則も永遠だ．それだけに，ある世代で解決したと思った課題は必ず将来再燃すると思うべきだ．これを Defect Scaling と称した．危機の根っこは無くなっていない．今（も）そこにあるのだ．
２－２ BGIE 応用： 「ビジネスは常に政治情勢と国際経済に大きく左右される」という学問だ．素人ながらに BGIE で半導体業界を振り返ってみて，現在を見直し，将来を俯瞰してみた．素人なので「当たらずとも遠からず」だが役立つと思う．
今（も）そこにある危機！

２ 今もそこにある危機！ 去ったと思った危機がまだ
1950

1940

1960

Cram! 方法は？
1970

1980

1990

2000

2010

Dennard
Revision
デナードの1974
微細化則
Dennard
デナードの修正則No. of Tr./Chip

2040

Device Scaling

FM
Performance: Dishing

WM

Scratch

TOC

AI chip
特別に
PPCA

New SiP
Moore Page 3

世界のコンセンサスを理解

AI chips

SiP or SoC

More than Moore
Beyond CMOS

世界のコンセンサス~ 2019

BGIEも良い手段
BGIEでみる世界

世界は今

半導体市場予測半導体技術予測

VUCA
最悪！

市場爆発
正に天国！

ロードマップ通り

Amateur （素人眼の）BGIE＋時空頭で解く（説く？）

VSNS

（20年）

1985

半導体デバイス技術は正に14Åに向かって1965 デナード則
ムーアの法則半導体業界では（20年）

（20年）
1965

1945

1974

何故？

市場はICAC5のおかげ

ICAC5がDXを押し上げて半導体デバイス：

製造装置：(Digital Transformation)

Market is enhanced by
DX2 for COVID-19

2025

2005
1987
PS４５
モーリス
FFモデル 学の原理原則

2020 パラダイムクリフ
2030 パラダイム革命

紆余曲折はあっても順調に進むはずだった
IDM（垂直統合）

デバイスメーカ

FF（水平分業）

独立メーカ乱立＝＞ ローカル化の流れ
日米欧寡占

ローカル化

これがGIE条件としてBを考えるのがBGIE：では皆さん一緒に考えましょう

世界は今Market is enhanced by
GX2 for COVID-19

（20年）
2005

半導体サプライチェーンは グローバル化

ESG から SDG’sへ(SX 又は GX)
COVID-19
2020~ COVID-19
地獄！

そして危機は今もそこに！

(the Business, Government, and the International Economy )でも！

ムーアの法則はただ一つ“Cram”(詰め込め）だ
微細化は有力な手段
修正則からPPCAもOK
でも３次元実装もその一つ
微細化にはDefect Scalingも？
14Å
Neven’s
Law

More Moore

1965
Moore

Defect Scaling
Defect Scaling

2050

Scaling
PPCA

新SiP
Moore Page 3
1947
Tr.

2030

2020

No. of Training/ day

Scaling

皆さん、ここまで聞いてきて、（希望）と（絶望）どちらを感じましたか？

（希望）と（絶望）、どちらもある。こんな時がチャンスなのではないでしょうか！

4３ おわりに： 半導体業界に望むこと望むなど私にはまだ早い．この業界でやりたいことがまだたくさんある．その一例がグロー
バルな開発経験をもとにしたグローバルな教育だ．コロナの所為で（おかげで）ハイブリッド講座が世界的に実施されている．家の PC の前にいながら１秒で世界中どこでもワープで来る．Work From Home(在宅勤務)ならず，私はこれを Warp From Home（どこでもワープ）と名付けた．このワープ能力をもってこれから世界中の学生に半導体（私の場合は製造装置だが）の魅力を紹介して行きたい．

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