代替エネルギーとしてのプラズマ
プラズマ技術は、半導体業界に柔軟で将来性のある排ガス処理ソリューションを提供します。高い地球温暖化係数を持つ汚染物質を効率的に分解できるため、この重要な産業の持続可能な発展とサブファブ領域の脱炭素化に大きく貢献します。
プラズマ・ウェットプロセスの仕組み
プラズマによる汚染物質の分解は、物理的および化学的プロセスの両方で行われ、適切に組み合わせることで排ガスの浄化が実現します。このプロセスの中心は、2つの電極間で形成される高エネルギーのプラズマ状態で、肉眼で確認できる電気アークとして現れます。このアークは約10,000ケルビンの高温を持ち、自由電子やイオンを生成します。アークは窒素キャリアガスの流れの中で発生し、一部のイオンや電子をリアクターへ運びます。特に重要なのは、アークの高温がキャリアガスに伝わることです。その結果、肉眼でも見えるプラズマ炎が形成されます。
このプラズマ炎の高温とエネルギー成分が、リアクター内で半導体プロセス由来のガス分子と反応します。強固な分子結合はプラズマ炎の高エネルギーによって切断されます。この高温は熱分解に大きく寄与し、特にエッチング工程で使用される非常に安定したPFCの処理に有利です。
分解された構造は反応性の高いラジカルを生成します。これらが有害な元の形に再結合しないよう、無害な分子化合物へ反応させます。PFCの構成要素には追加の酸素と水素が必要で、これは反応空間内の水の形で存在します。これにより、炭素はCO₂に、フッ素はフッ化水素酸に制御された反応を起こします。後者はスクラバーによって排ガス流から洗浄され、システム内で中和されます。
技術実装例：STYRAXプラズマ・ウェットシステム
当社の革新的なSTYRAXプラズマ・ウェットシステムは、窒素をキャリアガスとするDCプラズマと、7～15kWの調整可能な出力を持つプラズマトーチを採用しており、要件に応じて出力を調整できます。プラズマから排ガスへの直接的なエネルギー伝達により、特にPFCガス処理において非常に効率的な汚染物質分解を実現します。STYRAXは柔軟性に優れ、さまざまなプロセスガスに対応できるため、幅広い半導体プロセスに最適です。用途に応じてカスタマイズ可能で、エッチング工程（例：PFCガス）やCVD工程（例：H₂、SiH₄）で使用できます。
STYRAXシステムの重要な特長は、高い信頼性です。堅牢な設計と低メンテナンスにより、稼働率は98％以上を誇ります。さらに、プラズマトーチの電源は95％以上の優れたAC/DC変換効率を備えています。その結果、排ガス浄化に必要なエネルギーを大幅に削減でき、年間で数千ドルの処理コスト削減につながります。
最先端プラズマ技術で実現するサステナブルな排ガス処理
排ガス処理システムにプラズマを活用することで、汚染物質の99％以上を除去できます。さらに、バーナースクラバー方式と比べてエネルギー効率が高く、環境負荷も低減します。
その他のメリット
STYRAXシステムのもう一つの利点は、資源の節約です。クローズド洗浄回路と組み合わせることで、水の使用量を大幅に削減できます。さらに、苛性ソーダや水酸化カリウム溶液を適切に添加することで、水消費量をさらに減らし、半導体製造の持続可能性を高めることが可能です。
また、クリーンルームのプロセス装置とプラズマ処理装置を連携させることで、インテリジェントなシステム制御とエネルギー消費の動的な最適化が実現します。さらに、システムは専用のソフトウェアソリューションを活用し、流入するガスに応じてエネルギー使用を柔軟に調整できます。これにより、全体的な効率がさらに向上し、半導体製造における環境保護と経済性の両面で、将来を見据えた排ガス処理システムであることを示しています。
STYRAXは、世界中で販売されている信頼性の高い実績あるシステムです。開発における最大の課題は、システムの設置面積を増やしたり、追加のサービススペースを設けたり、性能を損なうことなく、プラズマコンポーネントを組み込むことでした。当社独自のAC/DC電源開発により、既存スペースを最大限に活用することができました。また、必要な箇所にのみ調整を加えています。電気系統とリアクターヘッドは改良されましたが、その他の部分は従来のSTYRAX技術を継続使用しています。これにより、設置面積やサービスエリアを維持しながら、性能を向上させることができました。
コンサルティング
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Regional Head of Operations DAS Japan 地域統括本部長
