（配信版）テクニカルセミナーPPT資料 20201217-2 最終...2020/12/17 · 2 © 2020 ULVAC, Inc. | Confidential and Proprietary Information 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

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株式会社アルバック2020年12月17日

アルバックテクニカルセミナー


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

真空蒸着

コンポーネント

CVD

真空薄膜形成技術スパッタリングマテリアルエッチングカスタマーサポート

センサーメモリロジック IC 通信デバイス低消費電力化微細化高性能化

社会的課題解決

バッテリー

スマート社会実現低消費電力化


＜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


データ量増加

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⇨アルバックの強みを生かし、

薄膜技術で貢献

DX

センサー通信デバイスバッテリー

ロジックICメモリ

サーバーの大容量化高速処理

低消費電力化

各種デバイスの多機能化小型・低コスト化

ｽﾏｰﾄ農業

AR/VR

遠隔医療

ネットワーク

IoT

EV

生体認証

1.6倍(19年度) (22年度）196億 ⇒ 320億

※当社売上予想

※

※

1.6倍(19年度) (22年度）256億 ⇒ 410億


• 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

半導体の成長戦略

ロジック5.1

DRAM2.0

NAND2.4

次世代メモリ0.3 etc.

0.8

半導体設備投資額（2019年）

出所：Gartner

（兆円）（＄1＝110円換算）

（単位：億円）

0

300

600

900

1,200

2019 2020 2021 2022汎用ロジック投資 EUV関連投資

ロジックPVD市場予測

出所：SEMI,Gatner等をもとに当社予測

シェア4%

シェア8%

EUV関連投資

(CY) FY2019 FY2022

ロジック

不揮発性メモリ

DRAM

196

320

（単位：億円）分野別売上高


Leading the World

In Vacuum Technology

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


市場の中でのアルバック半導体事業

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

ロジック市場へ参入成功 ⇒ 工程数増加で更なる成長


ロジック：EUVでのロジック量産化に貢献

EUV光源で更に短波長化（13.5nm）

半導体の更なる微細化実現

半導体露光装置光源の波長の短縮化

1970～80年代前半ｇ線 436nm

1980年代半ば～ ⅰ線 365nm

1990年代後半～ KrF 248nm

2000年代～ ArF 193nm

2019年～ EUV 13.5nm

移動

移動

シリコンウェハー

光源

コンデンサレンズ

フォトマスク

投影レンズ

ステージ

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

半導体露光装置光源の短波長化


ロジック：メタルハードマスク（MHM）の必要性

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

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

メタルハードマスクによりパターン維持実現

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

メタルハードマスク技術動画


ロジック：更なるシェア拡大 3つの施策

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

メタルハードマスクは次世代で1.7倍更にシェア拡大


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

1900年 2025年

高密度化

MOS構造におけるTDDB寿命金属間化合物は従来の数10倍長い

配線抵抗の配線幅依存性金属間化合物は線幅７nm以下で現行材料より低抵抗

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

多層配線構造の模式図

出典：NEDO先導研究プログラム 2019～2020


メモリ：新構造・材料変化への挑戦

Mobility

Leak Current

0.5 cm2/Vs

10-13 A以下

10 cm2/Vs

10-16 A以下

FPD向けに培ったIGZOの成膜・材料技術を半導体分野に適用

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

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

小型化

従来の画素 IGZO

a-Si（アモルファスシリコン） IGZO


PCRAM：次世代不揮発性メモリとしての期待

【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

先行するパートナーの量産PcRAMの改善・微細化へ協力


PCRAM：次世代不揮発性メモリへの貢献

Memory cell stack

配線

電極

スイッチ層

電極

相変化層

電極

配線

電極

スイッチ層

電極

相変化層

電極

配線

新型PcRAMの量産メモリセル部分成膜の90%をサポート

量産でのシェア100％※

量産でのシェア100％※

※ 当社推定


PCRAM：次世代不揮発性メモリへの貢献

TargetShield

Wafer stage

Backing plate

CathodeTriple gun sputter Planar sputter

Ge2Sb2Te5Ti

Carbon

Stage

Target

Wafer

Stage

G2

Co-sputtering(Composition tuning)

Ge2Sb2Te5GeTe

Sb2Te3Ti, Pt, W

PCM Metal

TargetTarget

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）


PCRAM：高抵抗（絶縁物）スパッタでの貢献

Chamber

TargetShield

Wafer stage

CathodeBacking plate

Chamber

TargetShield

Wafer stage

CathodeBacking plate

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

2) 防着板構造: チャージアップによるアーキング防止剥がれによるパーティクル防止

3) プラズマ放電: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

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


FPD･PV DivisionInstitute of Advanced

Technology Leading the World

In Vacuum Technology

株式会社ULVACFPD･PV 事業部事業企画部磯佳樹

次世代リチウムイオンバッテリーへの取り組み


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、金属リチウムの形成における当社技術であるリチウム蒸着技術について、従来技術との差別化要因を交えて、紹介いたします。


真空蒸着技術

蒸着源

Roll to Roll装置とは?

フィルムの巻取技術

Roll to Roll装置

Roll

蒸着源

RollEWE-110


冷却ローラー

冷却ローラーでの除熱

冷却ローラーとの接触時間冷却ローラーの温度

フィルムとローラーの密着(静電密着技術）

蒸着源

蒸着粒子

フィルム

蒸着源からの入熱

蒸着源との距離フィルムの送り速度

蒸着源の温度

当社Roll to Roll装置の強み

フィルムへの熱負荷

シワや破れが発生！

通常成膜品

フィルムへのダメージ無く成膜可

除熱成膜品


Roll to Roll装置のあゆみ

2020201020001990198019701960

コンデンサ

加飾・金属糸

食品包装/金属バリア

食品包装/透明バリア一般産業部材

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。

タッチパネル

Display部材

反射防止膜

電気自動車(EV)

フィルムキャパシタ

LiB


LiB技術の動向LiBに求められる性能

走行距離⇒高容量・高エネルギー密度

安全性⇒燃えない電池

低コスト⇒高い生産性

負極

正極セパレータ・電解液

正極集電体

負極集電体


~600Wh/kg~500Wh/kg~400Wh/kg～300Wh/kg エネルギー密度

LiB技術の動向

Ref.) 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO) Focus NEDO 2018 No.69,p.9「車載用蓄電池の技術シフト」を基に作成

LiBの高容量化にむけ各部材の高エネルギー化・薄型化が進む

負極


正極集電体

負極集電体

硫黄 / 空気高Ni化合物LFP・NCM

リチウム金属黒鉛＋シリコン黒鉛

4μm厚6μm厚12μm厚Al箔

4μm厚6μm厚8μm厚Cu箔 10μm厚

全固体(酸化物系)

全固体(硫化物系)

PP+セラミックコート

ポリマー系液系

PP

正極集電体

正極

セパレータ

電解質

負極

負極集電体


~600Wh/kg~500Wh/kg~400Wh/kg～300Wh/kg エネルギー密度

LiB技術の動向LiBの高容量化にむけ各部材の高エネルギー化・薄型化が進む

負極


正極集電体

負極集電体

硫黄 / 空気高Ni化合物LFP・NCM

リチウム金属黒鉛＋シリコン黒鉛

4μm厚6μm厚12μm厚Al箔

4μm厚6μm厚8μm厚Cu箔 10μm厚

全固体(酸化物系)

全固体(硫化物系)

PP+セラミックコート

ポリマー系液系

PP

正極集電体

正極

セパレータ

電解質

負極

負極集電体

現行LiBは真空技術不要

次世代LiB材料に真空技術を使用

Ref.) 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO) Focus NEDO 2018 No.69,p.9「車載用蓄電池の技術シフト」を基に作成


リチウム金属黒鉛 + シリコン黒鉛

エネルギー密度 350 mAh/g初期充放電効率 ~90%

エネルギー密度 800 mAh/g初期充放電効率 ~70%

エネルギー密度 3500 mAh/g

リチウムリチウム

⇒Pre. Lithiation Process

⇒1,000mAh/g

⇒90% 以上

負極

金属リチウムが負極性能向上に貢献

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


リチウム金属材料の課題

リチウム

リチウム

リチウム金属

黒鉛 + シリコン

負極技術トレンド

薄膜形成

高純度リチウム

表面の平滑性

高い生産性

負極技術課題

Ref. ) K. Kanamura et al., BLI X, Symposium on Energy Storage (2017)O. Mashtalir et al., ACS Omega (2018)

正極

負極不純物

負極にリチウム堆積表面状態が悪いとランダムに

表面状態の良いところにリチウムが集まり樹枝状に成長

金属リチウムが樹状に成長したデンドライトが正極に達すると...

デンドライトを発生させない技術

リチウム金属材料課題解決の技術

発火

デンドライト


なぜULVAC技術が注目されているか？従来技術(圧延箔) ULVAC技術(蒸着箔)

製造機に依存蒸着による高平滑性

原料の不純物圧延時の酸化

蒸留作用で高純度真空中で酸化しない

20μm以上のみ 20µm以下で可変

高速成膜技術を開発中

品質管理も含めた量産は未確立

薄膜形成


表面の平滑性

高い生産性

リチウム金属材料課題解決の技術


表面の平滑性


平坦な表面突起のある形状

純度：99.95% 純度：99.99%

不純物の量が多い不純物の量が少ない

アルバックの技術

薄膜形成

高い生産性

課題解決の技術蒸着リチウム箔圧延リチウム箔

0

2

4

6

8

10

リチウム

厚み

[μm

] 膜厚10μm以下を制御可能

一般的には膜厚20μm以上


ULVAC富里工場Roll to Roll式リチウム金属蒸着装置

EWK-060


LiB R&D Network

中国ULVAC Research Center SUZHOU Co., Ltd.

韓国Korea Institute of Super Materials

日本・富里Institute of Advanced Technology

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。


真空テクノロジーで

「つくる」をつくる

Documents

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