「日本フッ化水素12ナイン技術を超えた芸術」不良率1％で数千億損失

001 2019/12/14(土) 14:22:04 ID:MgNwiU4dag

高純度フッ化水素の原料である無水フッ酸を製造する方法は二つだ。蛍石(fluorite)又はフッ化ケイ素酸(fluosilicicacid:FSA)を用いて製造するものである。

フッ化カルシウムからなる蛍石に硫酸を混合して、100度程度に加熱すると、微量のフッ化水素と硫酸水素カルシウムが生成される。この時、フッ化水素転換率は約40％に過ぎない。この中間生成物を回転釜（ロータリーキルン）に入れて500度の高温で混ぜる石膏と硫酸に分解される。この時、出てきた硫酸は以降の過程で未反応の蛍石と再び反応して硫酸カルシウムとフッ化水素を出す。

比較的簡単な化学反応のようだが、そうではない。まず、反応物が有毒である硫酸を含むドロドロの「ペースト」状態でずっと現れるので、デバイスを腐食する恐れが大きい。機器のエネルギー効率も急激に低下しやすい。

つまりペーストの制御が「使うに値する」フッ化水素を製造するカギだ。ペーストの制御は、特定の触媒にすることもでき、原料の混入量や反応器の温度などの工程条件を変えても可能である。良い機器が必要なのは言うまでもない。この過程から一つだけ外れてもフッ化水素の製造は不可能である。

このような通常の工程を超えるとフォーナイン（99.99％）の純度のフッ化水素が生成される。ソウルブレイン、ENFテクノロジー、ウォンイク、フォーサングなどの国内企業もこのレベルの技術は持っている。ここから極微量の不純物を取り除くことがカギだ。微量の不純物だけでも不良率が急騰する恐れがあるからである。

不良率が1％だけ上がっても年間数百〜数千億ウォンの損失が出るというのが、半導体業界の通説だ。0.001％ほど含まれているヘキサフッ化ケイ素酸、0.003％含まれている二酸化硫黄、0.0005％の水分などを取り除けば現在汎用の半導体工程で使われる「ファイブナイン（99.999％）」の純度のフッ化水素を得ることができる。

ファイブナインからさらに測定さえ困難な0.00001％以下極微量のヒ素、鉄などを取り除けば、世界で日本（ステラケミファなど）だけが持っている「イレブンまたはトゥエルブナイン（99.999999999％）」の純度のフッ化水素が出てくる。10ナノメートル（?・1?= 10億分の1m）以下の次世代半導体プロセスに使われるフッ化水素だ。イレブンナインフッ化水素はC&B産業が2011年に特許を出したが、まだ実験室レベルに留まっていて商用化されなかった。

ペ・ヨンチャン教授は「フッ化水素は、実際に多くの素材企業であれば誰でも作ることができますが、重要なカギは純度」とし「日本は素材分野での技術を超えて芸術に昇華された境地であり、（ムン・ジェイン政府が主張するように）素材関連の競争力が数年以内に確保されることは難しい」と指摘した。イレブンナインフッ化水素などは数十年以上の絶え間ない試行錯誤の末に得られる「職人のノウハウ」という説明だ。
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