比較的高度な生産プロセスを有する半導体ウェハファウンドリの製造工程では、約50種類のガスが必要になります。ガスは一般的にバルクガスと特殊ガス.

マイクロエレクトロニクスおよび半導体産業におけるガスの応用 半導体プロセスにおいて、ガスの使用は常に重要な役割を果たしてきました。特に半導体プロセスは様々な産業で広く利用されています。ULSI、TFT-LCDから現在のマイクロエレクトロメカニカル（MEMS）産業に至るまで、半導体プロセスはドライエッチング、酸化、イオン注入、薄膜堆積など、製品製造プロセスとして利用されています。

例えば、チップは砂でできていることは多くの人が知っていますが、チップ製造プロセス全体を見てみると、フォトレジスト、研磨液、ターゲット材、特殊ガスなど、他にも多くの材料が不可欠です。バックエンドのパッケージングにも、様々な材質の基板、インターポーザー、リードフレーム、ボンディング材などが必要です。電子用特殊ガスは、シリコンウェーハに次いで半導体製造コストの2番目に大きな材料であり、マスクとフォトレジストがそれに続きます。

ガスの純度は部品の性能と製品の歩留まりに決定的な影響を与え、ガス供給の安全性は作業員の健康と工場の操業安全にも関わっています。なぜガスの純度がプロセスラインと作業員にこれほど大きな影響を与えるのでしょうか？これは誇張ではなく、ガス自体の危険な特性によって決まるのです。

半導体産業における一般的なガスの分類

普通ガス

普通ガスはバルクガスとも呼ばれ、純度要件が5N未満で、生産量と販売量が多い産業用ガスを指します。製造方法の違いにより、空気分離ガスと合成ガスに分けられます。水素（H₂）、窒素（N₂）、酸素（O₂）、アルゴン（A₂）などです。

特殊ガス

特殊ガスとは、特定の分野で使用され、純度、種類、特性に関して特別な要件がある産業用ガスを指します。主にSiH4、PH3、B2H6、A8H3、塩酸、CF4、NH3、POCL3、SIH2CL2、SIHCL3、NH3, BCL3、SIF4、CLF3、CO、C2F6、N2O、F2、HF、HBR、SF6… 等々。

スパイラルガスの種類

特殊ガスの種類: 腐食性、毒性、可燃性、支燃性、不活性など。
一般的に使用される半導体ガスは次のように分類されます。
（i）腐食性／毒性：HCl、BF3、WF6、臭化水素、SiH2Cl2、NH3、PH3、Cl2、BCl3…
(ii) 可燃性：H2、CH4、SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO…
(iii) 可燃性：O2、Cl2、N2O、NF3…
(iv) 不活性ガス: N2、CF4、C2F6、C4F8、SF6、CO2、Ne、Kr、彼…

半導体チップの製造工程では、酸化、拡散、堆積、エッチング、注入、フォトリソグラフィーなどの工程で約50種類の特殊ガス（以下、特殊ガスと称する）が使用され、その総工程数は数百を超えます。例えば、イオン注入工程ではリンやヒ素の供給源としてPH3やAsH3が使用され、エッチング工程ではCF4、CHF3、SF6などのフッ素系ガスやCI2、BCI3、HBrなどのハロゲンガスが一般的に使用されています。成膜工程ではSiH4、NH3、N2Oが、フォトリソグラフィー工程ではF2/Kr/Ne、Kr/Neなどが用いられます。

上記の点から、多くの半導体ガスが人体に有害であることがわかります。特に、SiH4などの一部のガスは自己発火性があり、漏洩すると空気中の酸素と激しく反応して燃焼を開始します。また、AsH3は非常に毒性が強いため、わずかな漏洩でも人命に危害を及ぼす可能性があるため、特殊ガスを使用する制御システム設計の安全性に対する要求は特に高くなっています。

半導体には「3度」の高純度ガスが必要である

ガス純度

ガス中の不純物雰囲気含有量は、通常、ガス純度のパーセンテージ（例えば99.9999%）で表されます。一般的に、電子特殊ガスの純度要求は5N～6Nに達し、不純物雰囲気含有量の体積比（ppm（百万分率）、ppb（十億分率）、ppt（兆分率））でも表されます。電子半導体分野は、特殊ガスの純度と品質安定性に対する要求が最も高く、電子特殊ガスの純度は一般的に6N以上です。

乾燥

ガス中の微量水分含有量、つまり湿度は、通常、大気露点 -70℃ などの露点で表されます。

清潔さ

ガス中の汚染粒子（粒子径がµmの粒子）の数は、粒子数/m³で表されます。圧縮空気の場合、通常は油分を含む不可避の固形残留物（mg/m³）で表されます。