東京エレクトロン株におけるオープンイノベーションの取り組 … ·...

東京エレクトロン(株)におけるオープンイノベーションの取り組みと

かけはしへの期待

2018年7月4日東京エレクトロン(株) 顧問保坂重敏

TOKYO ELECTRON LIMITED / Innovative Technology Planning / July 4, 2018 2

－目次－

東京エレクトロン（株）の紹介

これまでの半導体デバイス技術の進歩と TELの開発費の推移

外部とのコラボレーションを活用し、共同研究開発件数が増加

TELにおけるオープンイノベーションの取り組みの具体例紹介

オープンイノベーション成功例及び失敗/中止例について考察

今後も続く技術革新の要求に対しオープンイノベーションは重要

「かけはし」への期待


事業分野別売上高構成比2018年3月期連結売上高: 11,307億円

半導体製造装置(SPE)

FPD製造装置

93%

7%

会社概要設立： 1963年11月11日従業員数：11,946名 (2018年3月31日現在)

コータ/デベロッパドライエッチング装置成膜装置洗浄装置ウェーハプローバその他

FPDコータ/デベロッパFPDプラズマエッチング/アッシング装置


87%

26%36%

31%

25%

19%

71%

TEL 主要プロダクト世界市場シェア（CY2017）

FPDコータ/デベロッパ FPDプラズマエッチング装置

出所(FPD): 当社推定

成膜装置洗浄装置

ALD

コータ/デベロッパドライエッチング装置

38%

CVD

42%

酸化/拡散

半導体製造装置半導体製造装置

FPD製造装置 (FY2018) FPD製造装置 (FY2018)

出所(SPE): Gartner, “Market Share: Semiconductor Wafer Fab Equipment, Worldwide, 2017”, 18 April 2018,図はガートナーリサーチに基づき、東京エレクトロンが作成。コータ/デベロッパ: Photoresist processing (Track), ドライエッチング装置: Dry etch, 成膜装置: Tube CVD + Atomic layer deposition tools + Oxidation/diffusion furnaces + Nontube LPCVD, ALD: Atomic layer deposition tools, CVD: Tube CVD + Nontube LPCVD, 酸化/拡散: Oxidation/diffusion, 洗浄装置: Wet stations + Spray processors + Other clean process本レポートにおいてガートナーに帰属するすべての記述は、ガートナーの顧客向けに発行された配信購読サービスの一部として発行されたデータ、リサーチ・オピニオン、または見解に関する東京エレクトロンによる解釈であり、ガートナーによる本レポートのレビューは行われておりません。ガートナーの発行物は、その発行時点における見解であり、本プレゼンテーション／レポート発行時点のものではありません。ガートナーの発行物で述べられた意見は、事実を表現したものではなく、事前の予告なしに変更されることがあります。


半導体デバイス技術の進歩

( Courtesy of IMEC)

Time

Smaller,More complex,3D


TELの開発費の推移

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

開発

費（

億円

）

装置開発中心

＋要素プロセス

＋インテグレーション＋モジュール

＋新規ビジネス分野

現在のビジネス

分野に注力


戦略的なコラボレーション~外部との連携による新しい価値の創造~

国家ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ

・大学・研究機関

新ﾌﾟﾛｾｽ技術

新装置技術

解析・計測技術

異業他社

高付加価値製品の創造､開発ＴＡＴの短縮､研究開発費の圧縮を狙う

材料ﾒｰｶｰ新材料、ﾌﾟﾛｾｽ評価

プロセス装置の共同開発・評価

•顧客•ｺﾝｿｰｼｱ

同業他社提携、M&A

2008年当時の資料


オープンイノベーション取り組みの具体例－革新的新規プラズマ（RLSA™）装置の共同開発－

研究製品化

東北大学大見研究室

NEDOプロジェクト

プロセス共同開発東京エレクトロン

委託先：ASET

RLSATM装置

Tohoku Univ.Tohoku Univ.OHMI Lab.OHMI Lab.



オープンイノベーション取り組みの具体例－ RLSATMプラズマ技術をベースに各種プロセス開発－

酸化/窒化CVD：SiO2、Si3N4、低誘電率層間絶縁膜（ﾌﾛﾛｶｰﾎﾞﾝ膜）RIE：SiO2、BPSG、Si3N4、ﾌﾛﾛｶｰﾎﾞﾝ膜、ﾎﾟﾘｼﾘｺﾝ、ﾒﾀﾙ

ウェーハ

高密度プラズマ

ラジアルラインスロットアンテナ

RF=0 ：プラズマCVDRF 印加：RIE

上段シャワープレート

プラズマ励起用ガスを供給

複数プロセス処理

（プラズマCVD, RIE）

ウェーハ

下段シャワープレート

プロセス用ガスを供給

Tohoku Univ.Tohoku Univ.OHMI Lab.OHMI Lab.


0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1001101200.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

ElectrodeGlass

2.45 GHz

8.30 GHz

Elec

tron

Tem

pera

ture

( e

V )

z ( mm )

Microwave Power：1600W(1.27W/cm2)Ar Pressure：500mTorrGap Distance：120mm

シャワープレート電極

プラズマ励起領域

2.45GHz

8.30GHzKr プラズマ (0.7eV)Xe プラズマ (0.5eV)

Ar プラズマ (1.0eV)

マイクロ波出力: 1600W (1.27W/cm2)Ar 圧力: 500mTorrギャップ長: 120mm

電子

温度

( eV

)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1001101200.0

0.5

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ElectrodeGlass

2.45 GHz

8.30 GHz

Elec

tron

Tem

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ture

( e

V )

z ( mm )

Microwave Power：1600W(1.27W/cm2)Ar Pressure：500mTorrGap Distance：120mm

シャワープレート電極

プラズマ励起領域

2.45GHz

8.30GHzKr プラズマ (0.7eV)Xe プラズマ (0.5eV)

Ar プラズマ (1.0eV)

電子

温度

( eV

)


解析結果によると、基底状態のO(3P) だけでなく励起された O(1D) が重要な役割を果たしていることが推測できる。

Collaborating with Prof. Hori Nagoya Univ.

Measurement of Oxygen atom densityby variable wave length vacuum ultraviolet laser absorption spectroscopy

Oxygen gas Potential energy

オープンイノベーション取り組みの具体例－ RLSATMプラズマ装置によるSi酸化メカニズムの解析－



2005年～2010年3月：京都大学、ローム（株）、TEL 3社間共同研究2010年6月：販売開始アナウンス2011年7月：第17回半導体・オブ・ザ・イヤー２０１１グランプリ受賞

半導体・オブ・ザ・イヤー受賞（産業タイムズ社主催）

開発コンセプト

Si半導体装置で培ったコア技術をベースに設計された高品質＆高信頼性の量産対応装置

オープンイノベーション取り組みの具体例－ SiCエピタキシャル膜成膜装置の共同開発－

注）2011年当時の資料



装置開発

オープンイノベーション取り組みの具体例－半導体製造装置開発でのシミュレーション活用－

定性的なSimulation技術から

より定量性の高いSimulation技術へ

計測Simulation

効率的なアウトソーシングとして大学・研究機関の活用

Univ. Texas 大阪大

名古屋大

UCB

Michigan Univ.

山梨大

ISU



Small C5F8／Ar／O2 Medium C5F8／Ar／O2 Large C5F8／Ar／O2

Prediction of gas phase reaction product and accumulation of surface reaction data are important.

with PAPAYA modeldeveloped by ISU

オープンイノベーション取り組みの具体例－エッチング形状シミュレーション開発－



オープンイノベーション取り組みの具体例－ CVDによるNano-carbon成長の共同開発（TIA) －

14

3 modules are equipped in 1 system- Setup for 300mm wafer- 3 processes can be done continuously (toward mass-productive fabrications)

Plasma CVD

Carbon-CVDNi-CVD


TEL-産総研先端材料・プロセス開発連携研究室– 半導体デバイスの超高集積化・低消費電力化を実現するための次世代電子デバイスの新材

料・新プロセス技術の開発および量産技術の実現を目指した研究開発

• 産総研は2016年度から、企業のニーズに、より特化した研究開発を実施するため、その企業を「パートナー企業」と呼び、パートナー企業名を冠した連携研究室（冠ラボ）を産総研内に設置しています。

• 研究成果の事業化・産業化に強いコミットメントを示す企業と、これまで以上に密接な連携を図ります。

オープンイノベーション取り組みの具体例－産総研との連携研究室－


CIES, Center for Innovative integrated Electronics Systems, of Tohoku University, Sendai Japan

– Opened in April 2013– 300mm Process Tools for MTJ Fabrication

オープンイノベーション取り組みの具体例－東北大CIESとの共同開発－

16Process development started at Tohoku University CIES


大学が有する得意技術をベースとした解析・計測・理論などはかなり高い確率で成功

新規製造装置開発は量産出荷まで長時間かかる場合が多いが、諦めないでしぶとく開発を継続して量産化に成功

新規製造装置開発で成功した事例は、大学などとの分担が適切で明確なこと

新規製造装置開発で成功した事例は、デバイスメーカからの強い期待と

一緒に評価してくれる協力体制が重要

量産装置出荷後すぐにビジネス的に成功できるケースは稀であり、しぶとく継続してビジネスでも成功

開発成果の可否に関わらずオープンイノベーションにより難しい技術開発の見極めが効率よくできた事は成功とも言える

Open Innovation 成功事例についての考察


解析・計測・シミュレーションなどはある程度できる見込みで開始するが、新規製造装置開発は元々技術的に難しい事を承知で開始しており、結局ターゲットを達成できず断念

単独の新規製造装置開発はできたが、他の前後技術とのインテグレーション開発にてうまくいかずに断念

ユニークな装置技術は開発できても、実際のアプリケーションに適用した途端に期待ほどの効果がなく断念

当初期待していた市場規模は見込み違いと判明し、ビジネス的に成り立たないと判断して断念

会社方針に合わずに断念

Open Innovation 失敗/中止事例についての考察


東京エレクトロン業態の変化市場の変化に対応する成長戦略により成長を続けてきた.

技術サポートを付加価値とする専門商社

TEL連結売上高

(FY)

Mainframe computer PC Mobile phoneDigital consumer

electronics,automobiles, etc.

Semiconductor end applications

自社製品の開発・製造メーカーとしての地位を築く

グローバリゼーション

（億円）

技術専門商社イノベーションと

成長メーカーへの移行グローバリゼーション

0

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19(E)


最終製品から見た次世代デバイスへの要求

利便性・ユーザー体験の追及

低消費電力・高信頼デバイス高パフォーマンス・低電力要求と機能の複合化

加速する3D高集積化と次世代メモリ技術の導入

現実社会のデジタルデータ化高度なネットワーク構築

IoT時代に向けた裾野の広がり

Mobile ServerIndustry &Automotive

継続する微細化要求、高品質・高信頼性デバイスの要求


最終デバイスから見た半導体製造装置への要求

顧客ニーズ把握と、装置・プロセスソリューションの早期提供“Speedy”, “Affordability”, “Precisely”

DRAMSTT-MRAM XPoint 2D-NAND

3D-NAND Logic

DRAM NAND Logic

機器のメモリ搭載量が需要を牽引

パターニング技術・新構造への挑戦欠陥制御技術の追求

高アスペクト・薄膜制御・新材料で究極の微細化実現へ

微細加工精度と高生産性の両立革新的なコスト低減

更なる微細化と構造の変化データセンターへのSSD導入加速


3D NAND のキープロセス技術と TEL のソリューションプラズマドライエッチ• ワードライン分離• チャネルホール• 多段コンタクト

ウェットエッチ• ダミーワードライン除去

ケミカルドライエッチ• ソースライン向け前洗浄

枚葉成膜• ワードラインバリア• 多段コンタクトバリア• ソースラインバリア

リソグラフィ• ワードライン分離• チャネルホール• 多段コンタクト• コンタクトパッド

熱プロセス (バッチ成膜)• ブロック酸化膜 (high-k)• チャージトラップ (ALD SiN)• チャネルシリコン• キャップシリコン

ALD成膜• コア酸化膜

ウェット洗浄• ベベル洗浄

多段コンタクト

チャネルワードライン分離

ソースライン

Word lineコンタクトパッド

TactrasTM

CertasTM

EXPEDIUSTM-i

CELLESTATM-i

Triase+TM

NT333TM

LITHIUS ProTM Z

TELINDY PLUSTM


半導体製造装置メーカが今後も成長していくためには

オープンイノベーションが益々重要になっていく！

国家ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ

・大学・研究機関

新ﾌﾟﾛｾｽ技術

新装置技術

解析・計測技術

異業他社

材料ﾒｰｶｰ新材料、ﾌﾟﾛｾｽ評価

プロセス装置の共同開発・評価

•顧客•ｺﾝｿｰｼｱ

同業他社提携、M&A


学・国研の研究

要素開発実用化開発

1年~

産学連携によるオープンイノベーション

基礎研究応用研究事業部へ移管

TELにて事業化

1～2年1～2年2～3年

産学官連携

産学連携

実証開発

製品化共同開発


Open Innovationを進めていくための絶好の機会提供の入り口と認識

異業種・異分野の専門家との組み合わせを考えて提案して頂けるのは魅力的

今まで無縁だった分野の方々も含めた先生方と気軽に議論が可能で、

その結果期待以上に新たな価値の創造ができる可能性あり

議論した結果その先に進まないとの判断も可能なのは企業にとって好都合

弊社では、まずは今まで難しく取り組むのを躊躇していた解析・計測の

分野で参画を検討

さらに今後は半導体製造装置・FPD製造装置の要素技術そのものについても

展開していきたい

「かけはし」への期待

東京エレクトロン 株 における オープンイノベーションの取り組 … ·...

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