SEMICONDUCTOR PROCESS UNIT GUIDE
半導体製造では「単位」と「測定・基準条件」をセットで読む
半導体製造のレシピ、装置仕様書、MFCデータ、真空計、ウェハ仕様、膜厚測定、電気特性には、 SCCM、SLM、Pa、Torr、mTorr、µm、nm、Å、W、MHz、Ω·cm、Ω/□など多くの単位が並びます。
数値だけを換算しても、標準状態、校正ガス、絶対圧、計測方式、膜厚定義、Full Scale基準の精度などを取り違えると、 同じレシピや同じ仕様とは判断できません。本記事では、成膜・エッチング・真空・ガス供給・熱処理・計測の実務に沿って整理します。
1 Torr = 133.322368 Pa
1 nm = 10 Å
QUICK ANSWER
結論：単位換算後も、基準条件と仕様定義を残す
UNIT LIST
半導体製造で使う主な単位一覧
| 分類 | 主な単位 | 主な用途 | 確認する条件 |
|---|---|---|---|
| ガス流量 | SCCM、SLM、sccm、slm | MFC、CVD、ALD、RIE、パージ | 標準状態、校正ガス、FS、入口・出口圧 |
| 真空圧力 | Pa、Torr、mTorr、mbar | チャンバー、排気、ロードロック | 絶対圧、到達圧力、プロセス圧力、計器方式 |
| 寸法・膜厚 | mm、µm、nm、Å | ウェハ厚、膜厚、CD、段差 | 測定法、モデル、測定位置、平均値 |
| 速度 | nm/min、Å/s、µm/min | 成膜、エッチング、酸化 | 初期膜厚、終点、オーバーエッチ |
| 温度 | °C、K、°F | 基板、ヒーター、炉、ベーク | 設定値、実測値、測定位置、校正 |
| 電力 | W、kW、W/cm² | RF、マイクロ波、ヒーター、ランプ | Forward/Reflected、面積、デューティ |
| 周波数 | Hz、kHz、MHz、GHz | RF、パルス、プラズマ、通信 | 搬送波、パルス、サンプリング |
| 回転数 | rpm、min-1 | スピン、洗浄、CMP、搬送 | 加速度、保持時間、実回転数 |
| 電気特性 | Ω·cm、Ω/□、V、A | ウェハ、薄膜、デバイス測定 | 膜厚、温度、測定配置、接触 |
| ドーズ量 | ions/cm²、cm-2 | イオン注入 | イオン種、エネルギー、傾斜、均一性 |
| リークレート | Pa·m³/s、mbar·L/s、atm·cc/s | 真空配管、チャンバー、ガス系 | 試験ガス、温度、校正、測定方法 |
| 濃度・汚染 | %、ppm、ppb、atoms/cm² | 薬液、ガス純度、表面汚染 | 質量・体積・モル・面積基準 |
GAS FLOW
SCCM・SLMは標準状態へ換算したガス流量
SCCMはstandard cubic centimeter per minute、SLMはstandard liter per minuteです。 1 cm³ = 1 mLなので、同じ標準状態では1 SCCM = 1 standard mL/minです。
500 SCCM = 0.5 SLM
2 SLM = 2,000 SCCM
1,000 SCCM = 0.06 standard m³/h
圧力は絶対圧、温度はK
SCCM TABLE
SCCM・標準mL/min・SLMの換算早見表
| SCCM | standard mL/min | SLM | standard m³/h |
|---|---|---|---|
| 0.1 | 0.1 | 0.0001 | 0.000006 |
| 1 | 1 | 0.001 | 0.00006 |
| 5 | 5 | 0.005 | 0.0003 |
| 10 | 10 | 0.01 | 0.0006 |
| 50 | 50 | 0.05 | 0.003 |
| 100 | 100 | 0.1 | 0.006 |
| 250 | 250 | 0.25 | 0.015 |
| 500 | 500 | 0.5 | 0.03 |
| 1,000 | 1,000 | 1 | 0.06 |
| 5,000 | 5,000 | 5 | 0.3 |
| 10,000 | 10,000 | 10 | 0.6 |
例：100 SCCMを100 Pa・300 Kの実体積流量へ理想気体近似
1標準条件を101,325 Pa・273.15 Kと仮定
2100 × 101,325/100 × 300/273.15
3約111,285 mL/min = 約111.3 L/min（実状態）
MASS FLOW CONTROLLER
MFCはレンジ・精度基準・圧力条件・応答を確認する
最大レンジ。1000 SCCM FSのMFCを10 SCCMで使う場合、低流量性能を別途確認します。
Full Scale基準。±1% F.S.なら1000 SCCMレンジで±10 SCCMに相当します。
設定値・読値基準。%F.S.と同じ数値でも低流量域の意味が異なります。
精度と同一ではありません。仕様に含まれる項目と試験条件を確認します。
表示可能範囲ではなく、要求精度・安定性を満たす実用範囲を確認します。
必要差圧、最大使用圧、真空下流条件、バルブ能力を確認します。
定義がT63、T98、整定幅などで異なるため、同じ秒数だけで比較しません。
取付姿勢、温度安定、ゼロ点補正、パージ条件を確認します。
GAS CALIBRATION
校正ガスと実ガスが違う場合は単純係数だけで判断しない
熱式MFCの応答はガスの熱物性に依存します。 N2校正器でAr、He、CF4、SF6などを扱う場合、 メーカーのガス選択機能または補正データを使用します。
- 1校正ガス
実ガス校正かN2等価校正かを確認します。 - 2ガス補正方式
単一係数、マルチガスモデル、実ガスデータのどれかを確認します。 - 3混合ガス
組成変動、反応性、凝縮性、吸着性を確認します。 - 4圧力・温度影響
校正条件から外れたときのゼロ・スパン変化を確認します。 - 5材料適合性
接ガス材、シール、表面処理、パーティクル、リーク仕様を確認します。
GAS RATIO
同じ標準条件のSCCMなら流量比を組成の目安にできる
理想気体で、各ガスが同じ標準条件に換算され、反応・凝縮・リークがない場合、 標準体積流量比はモル流量比の目安になります。
流量比 = 各ガスSCCM / 合計SCCM
O2 100 SCCM + Ar 400 SCCM = 合計500 SCCM
O2 20.0%、Ar 80.0%（供給流量比）
VACUUM PRESSURE
Pa・Torr・mTorr・mbarは絶対圧として読む
1 Torr = 133.322368 Pa
1 Pa ≈ 0.00750062 Torr
10 mTorr = 0.01 Torr
1 mbar = 100 Pa
VACUUM TABLE
Torr・mTorr・Pa・mbarの換算早見表
| Torr | mTorr | Pa | mbar |
|---|---|---|---|
| 760 | 760,000 | 101,325 | 1,013.25 |
| 100 | 100,000 | 13,332.236842 | 133.322368 |
| 10 | 10,000 | 1,333.223684 | 13.332237 |
| 1 | 1,000 | 133.322368 | 1.333224 |
| 0.1 | 100 | 13.332237 | 0.133322 |
| 0.01 | 10 | 1.333224 | 0.013332 |
| 0.001 | 1 | 0.133322 | 0.001333 |
| 0.0001 | 0.1 | 0.013332 | 0.000133 |
| 0.000001 | 0.001 | 0.000133 | 0.000001 |
VACUUM GAUGES
真空計は測定原理とガス依存性を確認する
隔膜の変位で全圧を測る方式。対象範囲やゼロ安定性、温度影響を確認します。
熱伝導率を利用するためガス種の影響を受けます。表示ガス設定を確認します。
高真空域で使用。ガス感度、フィラメント、汚染、X線限界などを確認します。
複数センサの切替領域、連続性、校正、プロセスガス耐性を確認します。
仕様書で区別する圧力
LENGTH & FILM THICKNESS
µm・nm・Å・mmは10倍と1,000倍を区別する
0.1 µm = 100 nm
5 nm = 50 Å
1 µm = 10,000 Å
0.775 mm = 775 µm
| µm | nm | Å | mm |
|---|---|---|---|
| 1,000 | 1,000,000 | 10,000,000 | 1 |
| 100 | 100,000 | 1,000,000 | 0.1 |
| 10 | 10,000 | 100,000 | 0.01 |
| 1 | 1,000 | 10,000 | 0.001 |
| 0.5 | 500 | 5,000 | 0.0005 |
| 0.1 | 100 | 1,000 | 0.0001 |
| 0.01 | 10 | 100 | 0.00001 |
| 0.001 | 1 | 10 | 0.000001 |
DEPOSITION & ETCH RATE
膜厚速度は厚さと時間の単位を両方そろえる
nm/min、Å/sなど
初期・残膜測定法を確認
同じ時間・測定基準で比較
社内定義を明記
例：5分で100 nm成膜
1100 nm / 5 min = 20.0 nm/min
220.0 nm/min = 200 Å/min
3200 Å/min / 60 = 3.333 Å/s
CD & UNIFORMITY
CD・オーバーレイ・均一性は定義式と統計量を確認する
線幅・スペース・ホール径など。測定位置、方向、閾値、SEM条件を確認します。
レイヤ間位置ずれ。X/Y、平均、3σ、最大値など評価指標を確認します。
膜厚・レートの面内ばらつき。max-min、半レンジ、標準偏差など定義が複数あります。
同一条件の繰返し。wafer-to-wafer、run-to-run、tool-to-toolを区別します。
TEMPERATURE
°C・K・°Fと温度差を区別する
300°C = 573.15 K
200°C = 392°F
50°C差 = 50 K差
ガス体積・反応速度の式に使用
| °C | K | °F |
|---|---|---|
| 20 | 293.15 | 68 |
| 25 | 298.15 | 77 |
| 100 | 373.15 | 212 |
| 150 | 423.15 | 302 |
| 200 | 473.15 | 392 |
| 300 | 573.15 | 572 |
| 400 | 673.15 | 752 |
| 800 | 1,073.15 | 1,472 |
| 1,000 | 1,273.15 | 1,832 |
| 1,100 | 1,373.15 | 2,012 |
ヒーター設定温度、チャック温度、ウェハ表面温度、熱電対温度、放射温度計の値は一致しない場合があります。 温度単位だけでなく測定位置・センサ・校正・放射率を確認します。
POWER & FREQUENCY
RF電力はForward・Reflected・実結合条件を区別する
電源から負荷側へ進む電力。設定値と測定位置を確認します。
インピーダンス不整合で反射する電力。マッチング状態と保護条件を確認します。
W/cm²など。電極面積、ウェハ面積、照射面積のどれで割るかを明記します。
オン時間/周期。ピーク電力、平均電力、繰返し周波数を区別します。
ELECTRICAL PROPERTIES
抵抗率Ω·cmとシート抵抗Ω/□は膜厚で結び付く
抵抗率は材料固有の電気抵抗を長さ・断面積で正規化した量、 シート抵抗は薄膜の面内抵抗を扱いやすくした量です。
tはcm、ρはΩ·cm
膜厚が薄いほど大きくなる関係
例：50 Ω/□、膜厚200 nm
1200 nm = 2.00e-05 cm
2ρ = 50 × 2.00e-05
31.00e-03 Ω·cm
ION IMPLANTATION
ドーズ量ions/cm²と濃度cm-3は別の量
1×1015 cm-2 = 1×1019 m-2
深さ分布を含む単位。ドーズ量と同じではありません。
1 keV = 1,000 eV
電荷状態と走査条件を確認
1×1015 ions/cm²は1.0e+19 ions/m²です。 体積濃度へ変換するには注入プロファイル、投影飛程、拡散、活性化を考慮します。
LEAK RATE
リークレートは圧力と体積の積を時間で割った量
体積単位と圧力単位を同時に変換
≈ 1.01325 mbar·L/s
例：1×10-7 mbar·L/s
RECIPE COMPARISON
装置・工程間でレシピを比較する手順
成膜・エッチング・反応
- 1ガス条件
ガス名、SCCM、標準状態、MFCレンジ、校正ガスをそろえます。 - 2圧力条件
Pa・Torrへ統一し、プロセス圧力・ベース圧力・制御位置を区別します。 - 3温度条件
設定値だけでなく、チャック・基板・壁・ガス温度を区別します。 - 4電力条件
周波数、Forward/Reflected、電極面積、パルス条件を確認します。 - 5時間・速度
処理時間、ランプ、安定化、オーバーエッチ、成膜速度を分けます。 - 6測定条件
膜厚、CD、均一性、測定点、計測器、解析モデルをそろえます。 - 7装置差
チャンバー容積、排気速度、シャワーヘッド、電極構造、履歴を考慮します。
PRACTICAL EXAMPLES
半導体製造で使う単位の実務計算例
250 SCCMをSLMへ
250 / 1,000
0.25 SLM
30 mTorrをPaへ
0.03 Torr × 133.322368
約4.000 Pa
5 PaをmTorrへ
5 / 133.322368 × 1,000
約37.50 mTorr
0.25 µmをnmへ
0.25 × 1,000
250 nm
12 nmをÅへ
12 × 10
120 Å
成膜速度
100 nm / 5 min
20 nm/min = 200 Å/min
ガス流量比
O2 100、Ar 400 SCCM
20% : 80%
リークレート
1×10-7 mbar·L/s
1×10-8 Pa·m³/s
COMMON MISTAKES
半導体製造の単位でよくある間違い
SCCMを実mL/minと同じにする
SCCMは標準状態換算です。実体積は温度・絶対圧で変わります。
標準状態を確認しない
0°C、20°C、25°Cなどの違いがあります。
校正ガスと実ガスを無視する
熱式MFCではガス物性が測定・制御値へ影響します。
%F.S.と%S.P.を同じにする
低流量域での絶対誤差が大きく異なります。
TorrとmTorrを混同する
1,000倍の違いがあります。
真空で数値が大きいほど高真空と思う
絶対圧表示では小さいほど高真空です。
到達圧力とプロセス圧力を同じにする
ガス導入・制御中の圧力とは別条件です。
µm・nm・Åの倍率を間違える
1 µm = 1,000 nm、1 nm = 10 Åです。
µmとmilを混同する
1 mil = 25.4 µmです。
設定RF電力だけで装置を比較する
周波数、電極面積、反射電力、パルス条件が必要です。
均一性の計算定義を確認しない
半レンジ、標準偏差、最大偏差など複数の定義があります。
Ω·cmとΩ/□を同じにする
薄膜では膜厚を介して関係します。
CHECKLIST
レシピ・仕様書・装置置換の確認チェックリスト
- SCCM・SLMの標準温度と標準圧力を確認した
- MFCの校正ガス・実ガス・補正方式を確認した
- Full Scaleと使用設定値の比率を確認した
- 精度が%F.S.・%R・%S.P.のどれか確認した
- 入口・出口圧力と必要差圧を確認した
- Pa・Torr・mTorr・mbarを一つの単位へ統一した
- ベース圧力・到達圧力・プロセス圧力を区別した
- 真空計の測定原理とガス依存性を確認した
- µm・nm・Å・milを区別した
- 膜厚・CD・均一性の測定法と定義を確認した
- RFの周波数・Forward・Reflected・デューティを確認した
- 設定温度・基板実温度・測定位置を区別した
- 抵抗率・シート抵抗・膜厚の関係を確認した
- リーク試験ガス・測定方式・単位を確認した
- 元レシピ・装置名・計器・校正日・版数を記録した
半導体製造装置では、毒性・腐食性・自然発火性ガス、高電圧、RF、真空、高温、薬液、レーザー、可動部を扱う場合があります。 単位換算だけで操作条件を変更せず、承認済みレシピ、SDS、インターロック、メーカー手順、変更管理、リスクアセスメントを優先してください。
SOURCES & EDITORIAL
参考資料・運営者情報
主な参考資料
- NIST Guide to the SI, Appendix B.9
- Pfeiffer Vacuum: Total Pressure Measurement Fundamentals
- HORIBA: Digital Mass Flow Controller S600 Series
- HORIBA: Building a Primary Mass Flow Standard
- Alicat: What is Mass Flow?
- Brooks Instrument: Gas Correction Factors
長さ・圧力の換算はNIST、真空計と真空圧力はPfeiffer Vacuum、 SCCM・MFC・標準状態はHORIBA、Alicat、Brooks Instrumentの公開資料を基礎に整理しています。
記事の利用上の注意
本記事は単位確認と概算のための一般情報です。 プロセス変更、装置置換、ガス変更、MFC設定、RF・温度・真空条件の変更では、 最新仕様書、校正証明、承認レシピ、SDS、メーカー手順、品質管理・安全管理の判断を優先してください。
運営者・編集方針
244divは、便利なアプリと、それに関連する実用知識をわかりやすく整理するサイトです。 換算結果だけでなく、標準状態、校正ガス、精度基準、測定定義など、実務で取り違えやすい条件まで掲載します。
FAQ
半導体製造の単位についてよくある質問
Q1. 1 SCCMは何mL/minですか？
同じ標準状態へ換算した体積なら1 standard mL/minです。実状態のmL/minとは限りません。
Q2. 1 SLMは何SCCMですか？
1 SLMは1,000 SCCMです。
Q3. SCCMの標準状態は必ず0°Cですか？
必ずではありません。HORIBAの対象資料は0°C・101.3 kPaですが、他の標準条件もあるため仕様書を確認します。
Q4. 1 Torrは何Paですか？
1 Torrは約133.322368 Paです。
Q5. 10 mTorrは何Paですか？
10 mTorr = 0.01 Torrなので、約1.33322 Paです。
Q6. 真空では数値が小さいほど高真空ですか？
絶対圧表示ではその通りです。ただし負圧ゲージ表示とは方向が異なります。
Q7. 1 µmは何nmですか？
1 µmは1,000 nmです。
Q8. 1 nmは何Åですか？
1 nmは10 Åです。
Q9. MFCの±1% F.S.とは何ですか？
Full Scale基準の精度表記です。レンジ1000 SCCMなら1% F.S.は10 SCCMに相当します。
Q10. N2校正MFCを別ガスへ使えますか？
機種が対応し、メーカー指定の補正・設定を行う場合に限ります。単純係数で十分とは限りません。
Q11. Ω·cmとΩ/□の違いは？
Ω·cmは抵抗率、Ω/□はシート抵抗です。均一な薄膜では膜厚を介して関係します。
Q12. レシピ比較で単位以外に何を残しますか？
装置、チャンバー、MFCレンジ・校正ガス、圧力計、温度測定位置、RF条件、測定法、レシピ版数を残します。
SUMMARY
まとめ：単位をそろえ、装置・計器・測定条件まで比較する
- 1 SLM = 1,000 SCCM
- SCCMは標準状態換算であり、実mL/minとは限らない
- MFCは標準状態、校正ガス、FS、精度基準、圧力条件を確認する
- 1 Torr = 約133.322368 Pa、1 Torr = 1,000 mTorr
- 真空の絶対圧表示では数値が小さいほど高真空
- 1 µm = 1,000 nm、1 nm = 10 Å
- 成膜・エッチング速度は厚さと時間の両方を統一する
- CD・均一性・オーバーレイは定義式と統計量を確認する
- RF電力は周波数、Forward/Reflected、面積、パルス条件を確認する
- 抵抗率とシート抵抗は膜厚を介して関係する
- リークレートは試験ガス・測定方法・校正条件を確認する
- 換算後も元レシピ、装置、計器、校正、版数を記録する
UNIT CONVERSION APP
半導体装置の単位をまとめて確認したい方へ
SCCM・SLM、Pa・Torr、µm・nm・Åの単発換算は、この記事の式と早見表で確認できます。 圧力、流量、長さ、温度、電力など複数の単位を日常的に扱う場合は、単位換算アプリ「MyUnit」も利用できます。
既存単位の一括換算、カスタムカテゴリ・単位、複数ステップの換算ルール、CSV出力に対応しています。 SCCMの標準状態、MFCの校正ガス、測定定義などは、元仕様を確認したうえでカスタム設定へ反映してください。
