Slide 1: ULVAC Technical Seminar
アルバック テクニカルセミナー 2020年12月17日 株式会社 アルバック 1 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary Information
Slide 2: Growth through contributing to a smart society and lower power consumption
スマート社会実現と低消費電力化に貢献しながら成長を実現 スマート社会実現 低消費電力化 社会的課題解決 メモリ ロジック IC センサー 通信デバイス バッテリー 微細化 高性能化 低消費電力化 スパッタリング コンポーネント エッチング 真空薄膜形成技術 マテリアル 真空蒸着 CVD カスタマーサポート 2 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary Information
Slide 3: Today's agenda
＜本日のアジェンダ＞ 13:30~14:15 「メタルハードマスク技術と次世代半導体プロセスについて」 発表者：半導体事業部 近藤事業部長、岩澤部長 14:15~14:30 「次世代リチウムイオンバッテリーについて」 発表者：FPD・PV事業部 磯部長 14:30~15:00 質疑応答 3 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary Information
Slide 4: Contributing to a smart society: semiconductors and electronics expected to grow 1.6x in 3 years
スマート社会実現に貢献 ⇨ 半導体・電子：3年で1.6倍の成長を見込む スマート社会実現に必要な技術革新 データ量増加 ⇨アルバックの強みを生かし、 薄膜技術で貢献 ロジックIC サーバーの メモリ 大容量化 高速処理 1.6倍 DX (19年度) (22年度） ※ 196億 ⇒ 320億 低消費電力化 センサー 通信デバイス バッテリー 各種デバイスの ｽﾏｰﾄ農業 生体認証 1.6倍 多機能化 (19年度) (22年度） 小型・低コスト化 AR/VR ネットワーク EV ※ 256億 ⇒ 410億 遠隔医療 IoT 4 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential a
Slide 5: Semiconductor growth strategy
半導体の成長戦略 • ロジック：EUV活用による微細化のメタルハードマスク（MHM）工程に新規参入し高評価 ⇒他工程参入（評価実施中）・他社採用等で成長加速（セカンドベンダー期待に応える） • DRAM：投資再開・MHM高評価により新規工程参入のチャンス拡大（評価実施中） • 不揮発性メモリ：NAND投資活発化・PCRAM普及に期待 半導体設備投資額（2019年） （単位：億円） ロジックPVD市場予測 分野別 売上高 （単位：億円） （兆円） （＄1＝110円換算） 1,200 シェア 320 次世代メモリ シェア 8% 0.3 etc. 4% 0.8 900 EUV関連投資 196 NAN
Slide 6: Metal hard mask technology and next-generation semiconductor processes
メタルハードマスク技術と次世代半導体プロセスついて 半導体事業部 Leading the World In Vacuum Technology 6 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary Information
Slide 7: ULVAC semiconductor business in the market
市場の中でのアルバック半導体事業 ロジック市場へ参入成功 ⇒ 工程数増加で更なる成長 １）セカンドベンダー期待 ２）EUV採用のチャンス ・既存工程では参入障壁大 ・EUV導入による新規開発工程 ⇒参入成功 7 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary Information
Slide 8: Logic: contributing to EUV mass production
ロジック：EUVでのロジック量産化に貢献 メタルハードマスクはウエハの絶縁膜加工工程のマスク EUV光源で更に短波長化（13.5nm） 光源 コンデンサレンズ 半導体の更なる微細化実現 フォトマスク 半導体露光装置光源の短波長化 半導体露光装置光源の波長の短縮化 投影レンズ 1970～80年代前半 ｇ線 436nm 1980年代半ば～ ⅰ線 365nm 1990年代後半～ KrF 248nm 移動 2000年代～ ArF 193nm シリコンウェハー 2019年～ EUV 13.5nm 移動 ステージ 8 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Propri
Slide 9: Logic: the need for metal hard mask (MHM)
ロジック：メタルハードマスク（MHM）の必要性 膜特性の制御性・低パーティクルで競合メーカから工程奪取 波長の短いEUV光源で微細なスルーホール形成が可能に 従来のマスクではパターン維持困難 メタルハードマスク技術 動画 メタルハードマスクによりパターン維持実現 MHMに求められる特性＝アルバックの強み ・膜密度の均一性 ・ストレスの制御技術 ・低パーティクル 9 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary Information
Slide 10: Logic: three measures to expand share
ロジック：更なるシェア拡大 3つの施策 メタルハードマスクは次世代で1.7倍 更にシェア拡大 １）更なる微細化でEUV工程（MHM工程数）増加 ⇒ 次世代製品 MHM工程は約1.7倍程度に増加 ２）MHM以外の新規開発工程への挑戦 ⇒ MHM工程参入によりチャンス拡大 （ロジックに加えメモリでも新規開発工程への挑戦機会増加） ３）採用メーカの拡大 ⇒ 大手２社のMHM工程採用済み ⇒ 更なる採用拡大に期待 10 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary Information
Slide 11: Logic: share expansion in other processes
ロジック：他工程でのシェア拡大 金属配線工程でもシェア拡大に向けた様々な試み 多層配線構造の模式図 現状の材料を用いた場合 金属間化合物を用いた場合 ⇒ バリア層不要 高 密 度 化 MOS構造におけるTDDB寿命 配線抵抗の配線幅依存性 1900年 2025年 金属間化合物は従来の数10倍長い 金属間化合物は線幅７nm以下で 現行材料より低抵抗 11 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary Information 出典：NEDO先導研究プログラム 2019～2020
Slide 12: Memory: new structures and materials
メモリ：新構造・材料変化への挑戦 メモリは既存技術の改善 構造変化に材料込みで装置提案 従来の画素 IGZO 小型化 FPD向けに培ったIGZOの 成膜・材料技術を半導体分野に適用 a-Si（アモルファスシリコン） IGZO Mobility 0.5 cm2/Vs 10 cm2/Vs Leak Current 10-13 A以下 10-16 A以下 ①高移動度⇒薄膜トランジスタの超小型化 ・配線の超細線化⇒高精細化 ②低リーク電流⇒低消費電力化 12 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary Information
Slide 13: PCRAM: expectations as next-generation non-volatile memory
PCRAM：次世代不揮発性メモリとしての期待 先行するパートナーの量産PcRAMの改善・微細化へ協力 【PCRAMの特徴】 ①NANDより処理スピード速い ②揮発性DRAMに対して不揮発性。大容量 （電源が切れても記憶保持） ③システムの低消費電力化実現 「NANDとDRAMの良い点を兼ね備える」メモリ 大容量情報のスピード処理・低消費電力化実現 13 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary Information
Slide 14: PCRAM: contribution to next-generation non-volatile memory
PCRAM：次世代不揮発性メモリへの貢献 新型PcRAMの量産 メモリセル部分成膜の90%をサポート Memory cell stack 配線 電極 相変化層 量産でのシェア100％※ 電極 スイッチ層 電極 配線 電極 相変化層 量産でのシェア100％※ 電極 スイッチ層 電極 ※ 当社推定 配線 14 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary Information
Slide 15: PCRAM: supporting partners from development to mass production
PCRAM：次世代不揮発性メモリへの貢献 開発から量産まで様々なパートナーをサポート（2つのハードウェア） Cathode Planar sputter Triple gun sputter Backing plate G2 Target Target Shield Co-sputtering Wafer stage (Composition tuning) Wafer Stage Stage Target Target Ge2Sb2Te5 Ge2Sb2Te5 GeTe Ti, Pt, W Ti Sb2Te3 Carbon PCM Metal 15 © 2020 ULVAC, Inc. | C
Slide 16: PCRAM: high-resistance (insulator) sputtering
PCRAM：高抵抗（絶縁物）スパッタでの貢献 アルバックでなければできない技術 高抵抗膜の量産スパッタ 1) 高抵抗ターゲット: アーキングによる欠け，パーティクル制御 Backing plate Cathode 2) 防着板構造: Target チャージアップによるアーキング防止 Shield Chamber 剥がれによるパーティクル防止 3) プラズマ放電: Wafer stage チャージアップによる膜質，成膜レート変動の防止 4) 基板制御: 温度分布，電位制御による膜質制御 16 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary In
Slide 17: Efforts on next-generation lithium-ion batteries
次世代リチウムイオンバッテリーへの取り組み 株式会社ULVAC FPD･PV 事業部 事業企画部 磯佳樹 FPD･PV Division Leading the World Institute of Advanced In Vacuum Technology Technology 17 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary Information
Slide 18: Overview
概要 アルバックは1960年代よりRoll to Roll装置の製造を行っており、装置の用途は時代と共に 移り変わってきました。 創業時の一般産業部材から、ディスプレイ部材を経て、現在はリチウムイオン電池(以後LiBと記載) への応用が期待されています。 LiBの技術トレンドとして、電池容量(エネルギー密度)と安全性の向上にむけて、構成部材の 改善改良が行われています。 LiB構成部材のうち「負極」のエネルギー密度と安全性を向上させる素材として「金属リチウム」に 注目が集まっており、金属リチウムの形成に、当社の真空技術およびRoll to Roll装置技術の 応用が期待されています。 本日は、
Slide 19: What is a Roll to Roll system?
Roll to Roll装置とは? Roll to Roll装置 Roll EWE-110 真空蒸着技術 フィルムの巻取技術 Roll 蒸着源 蒸着源 19 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary Information
Slide 20: Strengths of ULVAC Roll to Roll systems
当社Roll to Roll装置の強み 通常成膜品 除熱成膜品 冷却ローラーでの除熱 フィルム 冷却ローラーの温度 冷却ローラー 冷却ローラーとの接触時間 フィルムとローラーの密着 (静電密着技術） フィルムへの熱負荷 蒸着粒子 蒸着源からの入熱 シワや破れが発生！ フィルムへの 蒸着源の温度 ダメージ無く成膜可 蒸着源との距離 蒸着源 フィルムの送り速度 20 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary Information
Slide 21: History of Roll to Roll systems
Roll to Roll装置のあゆみ 電気自動車(EV) アルバックは1960年代よりRoll to Roll装置の製造を 行っています。時代に応じて用途が移り変わってきました。 創業時の一般産業用部材からDisplay用部材を経て 現在はEV用部材へ応用されています。 LiB Display部材 フィルムキャパシタ 反射防止膜 タッチパネル 一般産業部材 食品包装/透明バリア 食品包装/金属バリア 加飾・金属糸 コンデンサ 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 21 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprieta
Slide 22: LiB technology trends
LiB技術の動向 LiBに求められる性能 正極集電体 正極 走行距離 セパレータ・電解液 負極集電体 ⇒高容量・高エネルギー密度 安全性 ⇒燃えない電池 低コスト 負極 ⇒高い生産性 22 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary Information
Slide 23: LiB technology trends
LiB技術の動向 エネルギー密度 LiBの高容量化にむけ各部材の ～300Wh/kg ~400Wh/kg ~500Wh/kg ~600Wh/kg 高エネルギー化・薄型化が進む 正極集電体 正極 セパレータ・電解液 負極集電体 正極集電体 Al箔 12μm厚 6μm厚 4μm厚 正極 LFP・NCM 高Ni化合物 硫黄 / 空気 セパレータ PP PP+セラミックコート 全固体 全固体 電解質 液系 ポリマー系 (硫化物系) (酸化物系) 負極 黒鉛 黒鉛＋シリコン リチウム金属 負極集電体 Cu箔 10μm厚 8μm厚 6μm厚 4μm厚 負極 23 © 2020 ULVAC, Inc. |
Slide 24: LiB technology trends
LiB技術の動向 エネルギー密度 LiBの高容量化にむけ各部材の ～300Wh/kg ~400Wh/kg ~500Wh/kg ~600Wh/kg 高エネルギー化・薄型化が進む 正極集電体 正極 セパレータ・電解液 負極集電体 現行LiBは 正極集電体 真空技術不要 Al箔 12μm厚 6μm厚 4μm厚 正極 LFP・NCM 次世代LiB材料に 高Ni化合物 硫黄 / 空気 真空技術を使用 セパレータ PP PP+セラミックコート 全固体 全固体 電解質 液系 ポリマー系 (硫化物系) (酸化物系) 負極 黒鉛 黒鉛＋シリコン リチウム金属 負極集電体 Cu箔 10μm厚 8μm厚 6μm厚
Slide 25: Why lithium is used in the anode
なぜ負極にリチウムが使われるのか？ ULVACのリチウム蒸着技術を使用可能 黒鉛 黒鉛 + シリコン リチウム金属 ⇒1,000mAh/g エネルギー密度 350 mAh/g エネルギー密度 800 mAh/g エネルギー密度 3500 mAh/g 初期充放電効率 ~90% 初期充放電効率 ~70% ⇒90% 以上 ⇒Pre. Lithiation Process リチウム リチウム 負極 25 金属リチウムが負極性能向上に貢献 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary Information
Slide 26: Challenges of lithium metal materials
リチウム金属材料の課題 負極技術トレンド リチウム金属材料 負極技術課題 課題解決の技術 負極にリチウム堆積 金属リチウムが樹状に成長した 表面状態の良いところに 黒鉛 + シリコン 表面状態が悪いとランダムに デンドライトが正極に達すると... リチウムが集まり樹枝状に成長 薄膜形成 正極 発火 リチウム 高純度リチウム リチウム金属 表面の平滑性 デンドライト 不純物 リチウム 負極 高い生産性 Ref. ) K. Kanamura et al., BLI X, Symposium on Energy Storage (2017) O. Mashtalir et al., ACS Omeg
Slide 27: Why ULVAC technology is attracting attention
なぜULVAC技術が注目されているか？ 従来技術(圧延箔) リチウム金属材料 ULVAC技術(蒸着箔) 課題解決の技術 20μm以上のみ 薄膜形成 20µm以下で可変 原料の不純物 蒸留作用で高純度 高純度リチウム 圧延時の酸化 真空中で酸化しない 製造機に依存 表面の平滑性 蒸着による高平滑性 品質管理も含めた 高速成膜技術を 高い生産性 量産は未確立 開発中 27 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary Information
Slide 28: Comparison of rolled and evaporated lithium foil
アルバックの技術 圧延リチウム箔 蒸着リチウム箔 10 課題解決の技術 8 膜厚10μm以下 リチウム厚み [μm] を制御可能 6 一般的には 膜厚20μm以上 4 薄膜形成 2 0 純度：99.95% 純度：99.99% 高純度リチウム 不純物の量が多い 不純物の量が少ない 表面の平滑性 突起のある形状 平坦な表面 高い生産性 28 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary Information
Slide 29: ULVAC Tomisato plant Roll to Roll lithium metal evaporation system EWK-060
ULVAC富里工場 Roll to Roll式リチウム金属蒸着装置 EWK-060 29 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary Information
Slide 30: LiB R&D Network
LiB R&D Network 韓国 Korea Institute of Super Materials LiB製造の3大拠点である韓国・中国・日本に リサーチセンターと研究所を構えパートナー企業との 開発を加速させています。 中国 日本・富里 ULVAC Research Center SUZHOU Co., Ltd. Institute of Advanced Technology 30 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary Information
Slide 31: © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary Information
真空テクノロジーで 「つくる」をつくる 31 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary Information