環境に優しく産業に役立つフロン対策への取り組み
2008-09-16 14:58
日本最大規模の中核的な研究開発実施機関である独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO技術開発機構）。日本の産業技術とエネルギー・環境技術の研究開発や、その普及を推進するという、非常に重要なミッションを担っている。 NEDOでは、イノベーションを 促進するための様々な取り組みも実施しており、それらの中から、 今後イノベーションとなり得る技術を紹介する。
NEDO（独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構）
http://www.nedo.go.jp/
世界に先駆け新規フロン代替物質CF3Iの工業的合成法を開発
オゾン層保護を目的として1987年、「モントリオール議定書」が採択された。これにより、先進国での特定フロン類(*1)の生産・輸出入・使用が段階的に禁止され、オゾン層を破壊しないフロン（代替フロン）への移行が進められてきた。しかし、これら代替フロン等3ガス(*2)は、地球温暖化係数（GWP：温室効果ガスの地球温暖化の効果を、CO2を基準（1.0）として相対的に表した値）が高いため、「京都議定書」では温室効果ガスに指定され、排出量の削減が求められた。
*1 特定フロン類
主にCFC、HCFCを指す。 1928年にトーマス・ミッジェリによって開発された、アンモニアに代わる電気冷蔵庫用冷媒。冷媒のほか、発泡剤、洗浄剤など広範囲で使用されていたが、オゾン層を破壊することが明らかとなり、1987年のモントリオール議定書において全廃が決定された。*2 代替フロン等3ガス
HFC、PFC、SF6を指す。オゾン層を保護するため、特定フロンの代替物質として開発・普及していた。しかしながら、地球温暖化をもたらす温室効果ガスであることが確認され、1997年の京都議定書では排出の抑制が求められた。
NEDOは、フロンの回収・破壊技術により、この目標達成に向けて大きく貢献してきた。（図1）今後は、温暖化係数の低い新規代替物質の開発、ノンフロン化技術の開発など、さらなるフロン対策技術の開発を推進するとしている。
また、代替物質開発プロジェクトではCF3Iという物質の工業的合成法が開発された。これは、GWPがCO2並みに低いにもかかわらず、半導体製造用エッチングガスとして効果的であることが見込まれた。そのため、従来プロジェクトとは別に性能評価を詳細に行うプロジェクトを機動的に立ち上げて、世界に先駆け日本発技術の早期実用化を目指している。
新規フロン代替物質により世界トップレベルの半導体加工技術を実現
従来、半導体用配線に用いられる層間絶縁膜であるLow-k（低誘電率）膜（配線間に用いられる絶縁膜で、誘電率の小さな膜）のエッチングでは、地球温暖化係数(GWP)の高いPFCガス（CF4［GWP：6500］など）が広く使われてきた。 NEDOが開発した新規フロン代替物質CF3Iは、GWPが1と従来のガスに比べ1000分の1以下と極めて小さく、環境に優しいガスである。さらに、NEDOは半導体の加工現場におけるこのガスの適用可能性について実証している。
今後、半導体用配線の微細化においては液浸露光(*3)という技術が採用される見通しだ。しかし、45nmノード配線形成においては、微細化に伴い配線幅のばらつき（ラフネス、LER：Line Edge Roughness）が大きな問題となる。今回、CF3Iを用いて液浸露光した45nmノードのLow-k膜の加工を実施した結果、 LERが大幅に改善され、その加工形状が世界トップ性能であることを確認。 CF3Iのエッチングガスへの適用技術は、優れた環境性能と加工特性を併せ持ち、今後の実用化が大きく期待できる。
*3 液浸露光
通常の露光においてはウエハとレンズの間に空気の層があり、この部分に水などの高屈折率液を導入することにより露光時の解像度が向上し、フォーカスマージンを拡大する露光技術。
また、NEDOは、CF3Iのほかにも、GWPが小さく、環境に優しい新規のフッ素系代替物質の工業的合成法の探索および検討を行った。その結果、冷凍機の冷媒や建設現場で使用する発泡剤など、多くの分野で適用可能な各種代替物質の開発を推進している。
その製造プロセスにおいては、エネルギー効率が高く、工業的に有効な合成技術を確立し、省エネルギーの観点から総合的な環境負荷の低減を実現させた。今後、産業洗浄剤、半導体製造分野およびマグネシウム鋳造用カバーガス分野において、実用化が大いに期待される。（表1）
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