半導体製造装置とは?製造業関係者が最低限知りたいポイントを解説

半導体製造装置とは?製造業関係者が最低限知りたいポイントを解説
・半導体製造装置とは、そもそも何?
・半導体の製造工程がよく分からない
・投資先としても注目が集まる半導体製造装置メーカーについて知りたい
・半導体製造装置を支えてくれる企業が知りたい

このような疑問や悩みはありませんか。

半導体とは電気を通す「導体」とほとんど通さない「絶縁体」の中間の性質をもつ物質のことです。この性質を生かして私たちに身近なスマートフォン、家電製品、自動車部品などに広く活用されています。

この半導体の製造で欠かせないのが半導体製造装置です。ただ、半導体の製造工程はとても複雑でたくさんの工程を経なければいけません。それぞれの工程で必要な装置を総称して「半導体製造装置」と呼びます。

半導体製造装置は設計用の装置、組み立て用の装置、検査用の装置と細かく分かれていることを最初に押さえておくとイメージしやすくなるでしょう。

本記事ではイメージしづらい半導体製造装置について最低限知りたいポイントを解説します。
metaverse-banner
metaverse-banner

半導体製造装置とは?

半導体製造装置とは?

半導体製造装置とは、その名の通り半導体を製造するための装置のことです。ただ、半導体の製造工程はとても複雑でたくさんの工程が必要になります。

半導体の材料を洗浄する工程、フォトリソグラフィという回路のパターンを転写する工程、検査をする工程、組み立てる工程など本当に工程が多様です。これらの半導体製造に必要な装置をまとめて「半導体製造装置」と呼んでいます。

半導体メーカーといえば、米国のインテル、韓国のサムスン、台湾のTSMC(台湾セミコンダクター)、日本のキオクシアなどが有名です。これらのメーカーに必要な装置を提供しているのが「半導体製造装置メーカー」ということになります。

半導体業界では、半導体そのものを一貫して開発・設計・組み立て・検査・販売までを手がけるメーカーと半導体メーカーがあり、メーカーに必要な装置を提供してサポートをしている企業があるという構造になっています。

半導体の製造工程は大きく分けて3つに分けられる

半導体の製造工程はとても複雑です。しかし、大きく分けて3つに分けられます。

  • 設計・シリコンウエハ製造工程
  • 前工程
  • 後工程

それぞれの3つの工程の概略を確認してみましょう。

設計・シリコンウエハ製造工程

シリコンウエハは半導体製品の基盤にあたります。

シリコンの塊をウエハは薄くスライスし円状にしたものがシリコンウエハです。シリコンの原材料の珪石を加工して、金属シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンへと加工を繰り返します。

また、次の工程に必要な回路の設計とシリコンウエハに回路を転写するフォトマスク作成も行います。

前工程

前工程
(シリコンウエハのイメージ図)

シリコンウエハ上にチップを作りこむまでの作業を前工程と呼びます。 概ね以下の工程を経てシリコンウエハが作られます。

  • 洗浄
  • フォトリソグラフィ(ウエハ上に設計した回路を転写する)
  • エッチング(転写されたパターンに応じて削る)
  • 成膜
  • イオン注入
  • 平坦化

この一連の動きを何度も繰り返します。洗浄をする装置、フォトリソグラフィをする装置などがこの工程で使われます。これらの工程で必要な装置も全て「半導体製造装置」という枠組みに含まれます。

後工程

後工程

後工程ではシリコンウエハ上に作られた半導体チップを細かく切り出してチップ完成まで進めます。

  • ダイシング(ウエハをチップとして切り出す)
  • ダイボンディング(チップをピックアップして支持体に固定する)
  • ワイヤボディング(配線)
  • モールド(パッケージで保護)
  • 検査

という工程を経て半導体チップが完成します。ここで上記に挙げた工程でも、ダイシング専門の機械、ダイボンディング専門の機械などが使われます。これらの工程で使われる機械も「半導体製造装置」と呼ばれます。

ここまで細かく半導体の製造工程を見てきましたが、半導体製造のそれぞれの工程は、規模が大きく技術がなければ作れないさまざまな装置に支えられています。

投資先としても注目される半導体製造装置メーカー

半導体不足の話題を聞いたことがある方も多いのではないでしょうか。コロナ禍に入りリモートワークの普及でパソコン、テレビ、スマートフォンなど半導体が使われる電子機器の需要が拡大しました。2023年の段階で、自動車の需要が高まっていますが半導体不足で納車が遅れることも少なくありません。

また、米中の貿易摩擦、サプライチェーンの混乱など供給面の問題も半導体不足の原因とされています。

しかし、半導体不足の解消のため半導体製造に関連するメーカーは、設備投資を活性化するのではないかという投資家の思惑もあり、半導体製造装置メーカーは製造業担当者だけではなく投資家にも注目されています。

日本を代表する半導体製造装置メーカー5選

  • 東京エレクトロン
  • アドバンテスト
  • レーザーテック
  • ディスコ
  • 東京精密

日本の上場企業で半導体製造装置の分野で有名な企業です。

それぞれ半導体製造装置のメーカーなのですが得意な工程は異なります。東京エレクトロンは半導体製造装置の世界シェアで2021年に3位になった大手企業でフォトリソグラフィや成膜工程に強みがあると言われています。

アドバンステストはウエハ検査の工程、レーザーテックはフォトマスク関連装置、ディスコはウエハの研磨とダイシング、東京精密はウエハ検査に強みがあるなど各社に特徴があります。

日本の半導体装置メーカーは実は世界的にも注目されている企業が多く、日本が世界に誇る業種のひとつと言っても過言ではありません。

世界の半導体装置メーカー5選

  • アプライド・マテリアルズ(アメリカ)
  • ラムリサーチ(アメリカ)
  • ASML(オランダ)
  • KLA(アメリカ)
  • テラダイン(アメリカ)

世界の半導体製造装置メーカーで売上高の上位はASML以外、アメリカの企業が占めています。

特に有名なのがアプライド・マテリアルズで、多様な半導体製造工程に必要な装置のほぼ全てをカバーしている世界No.1の半導体装置メーカーと言われています。

ラムリサーチは洗浄、エッチング、薄膜堆積が得意。ASMLはフォトリソグラフィ、KLAは検査装置、テラダインは半導体製造の後工程に強みがあるなどの特徴があります。

製造業の方なら世界の半導体製造装置メーカーの動向を追うのも、仕事上何かの参考になるのではないでしょうか。

半導体製造装置を支える会社を紹介

製造業の方向けに半導体製造装置を支える確かな技術のある会社を紹介します。

株式会社ダルトン

株式会社ダルトン
https://evort.jp/store/dalton/item/liftoff-download01

株式会社ダルトンは、剥離、洗浄、乾燥工程を始めとする、半導体製造に関連する様々な装置ラインアップを提供しています。ドラフトチャンバー、リフト装置など本格的な半導体製造をサポートする関連装置がカタログに掲載されているため、もし興味があれば無料で資料ダウンロードをしてみてはいかがでしょうか。

株式会社東京ダイヤモンド工具製作所

東京ダイヤモンド
https://evort.jp/store/tokyodiamond/product/diamond_wheel

株式会社東京ダイヤモンド工具製作所は、半導体ウェーハの面取り加工用に長年にわたり面取りホイールを市場に供給してきた会社。半導体ウェハ加工の各種ホイールをお探しの方は、資料請求とお問い合わせを検討してみてはいかがでしょうか。

東京計装株式会社

東京計装
https://evort.jp/store/tokyokeiso/product/ucl

東京計装株式会社では、クランプオン型超音波流量計 UCL/SFC010C.011Cを提供しています。 半導体製造装置などの高いクリーン度の要求されるプロセスに最適。既設のチューブを挟むだけでも計測が可能です。

株式会社石井表記

石井表記
https://evort.jp/store/ishiihyoki/product/inkjet

株式会社石井表記では、半導体電子部品向けのインクジェット塗布装置を提供しています。本格的な実験・試作〜生産まで行えるインクジェット塗布装置で、パターニングはもちろん、部分コート、ライン、ドット形成など自由自在です。

まとめ

半導体製造装置ついて解説しました。

最後に結論をまとめます。

  • 半導体製造装置とは、半導体の製造工程でそれぞれ必要な装置全般のこと
  • 半導体の製造工程には①設計・シリコンウエハ製造工程、②前工程(シリコンウエハ上にチップを作りこむまでの作業)、③後工程(半導体チップを細かく切り出してチップ完成まで進める)の3つがある
  • 半導体需要の増加により設備投資が活発になり、半導体製造装置のメーカーは国内外で投資先としても注目されている。
  • 半導体製造装置関連の確かな技術をもった会社を探すならエボルトのページも参考になる

半導体製造装置について最低限、おさえておきたいポイントを解説しました。半導体関連の確かな技術をもつ企業を探しているという方はエボルトのページも参考にしてみてください。

metaverse-banner
metaverse-banner

【半導体製造装置】関連おすすめ製品

株式会社東京ダイヤモンド工具製作所

半導体ウェーハ加工用/半導体製造装置向け部材加工用 ダイヤモンドホイール

製品画像

半導体市場向けのダイヤモンド工具を提供いたします

当社は、半導体ウェーハの面取り加工用に長年にわたり面取りホイールを市場に供給してきました。その実績を活かして、半導体ウェーハ加工用の各種ホイールを提供いたします。シリコン以外にもSiC、LT、LNなどの化合物半導体ウェーハ用にも最適な仕様をご提案いたします。
半導体製造装置内では、コンタミの発生や耐薬品・耐プラズマ性から石英や各種セラミックスといった硬質脆性材料が部品として使用されます。こうした石英やアルミナセラミックス、SiCセラミックスなどの部材加工用に各種のダイヤモンド工具をご提供いたします。

詳細を見る

東京計装株式会社

クランプオン型超音波流量計 UCL/SFC010C.011C

製品画像

半導体製造装置など高いクリーン度を要求されるプロセスに最適です。

PFAチューブ用のクランプオン超音波流量計です。
小口径から1”までのチューブサイズに対応。流量計取付けのためのチューブ切断・施工が不要で、既設のチューブに挟み込むだけで流量計測ができます。
変換器は1ch形およびマルチチャンネル形をラインナップ、1台の変換器で最大6台までの検出器を接続できます。

詳細を見る

タカヤ株式会社

フライングプローブテスタ

製品画像

タカヤAPTシリーズは、業界トップクラスの 超高速インサーキットテストが可能な基板検査装置です。

従来モデルよりプラットフォームを一新し、プローブ移動速度を最大50%アップさせるとともに、コンタクト位置精度を飛躍的に向上させました。
フレキシビリティに富んだ新しい高精度・広範囲測定システムや、画期的なフライングプローブ機構によって、基板品種・生産量を問わず、実装工程における検査コストの削減・品質向上に多大な効力を発揮します。

詳細を見る

日本コベッタ株式会社

金属除去Purifier

製品画像

【脱メタル】半導体材料向け金属除去製品を幅広くラインナップ

半導体製造プロセスには様々なガス、薬液が使用されますが、これらはサプライチェーンでの輸送や製造中に使用される供給システムや容器への接触によって、常に原料や部材からの金属汚染のリスクにさらされ、半導体製造プロセスの工程の不安定化や歩留まり低減を引き起こします。

Cobetterでは、新規機能膜の開発やフィルタ構造の最適化により、困難とされてきた強アルカリ水溶液や酸性溶液からの金属除去が高効率で達成可能になるIongardシリーズやリソグラフィ工程に使用される薬液に適したNylonpolarやMGS2Mシリーズ、またガス向けに開発されたGasPuriadv等のラインナップがあり、高効率で高寿命の金属除去を行えます。

詳細を見る

株式会社ダルトン

リフトオフ装置

製品画像

ウエハーの状態に合わせ、 (剥離しにくい、傷つきやすい、割れやすいなど) 各工程及び仕様を選定し、装置をカスタマイズします。

リフトオフとは、露光後に金属膜を蒸着あるいはスパッタし、その後剥離液によってレジストを除去することで、パターニングした領域のみ金属膜を残す手法です。エッチングなどの工程を省けるため、コストや作業工数の削減につながります。

詳細を見る

株式会社ダルトン

エッチング(洗浄)装置

製品画像

バッチ式、枚葉式いずれにも対応し、 幅広いカスタマイズ設計が可能な装置です。

長年培った技術を活かし、コストダウンに配慮した仕様をご提案します。また、バッチ式エッチング装置とスピンエッチング装置は弊社テストセンターにてエッチングテストが可能です。

詳細を見る

カトーレック株式会社

EMS(電子機器製造受託サービス) ~基板実装・組立~

製品画像

民生機器から車載・医療・航空/宇宙機器まで幅広く対応

カトーレックのEMS(電子機器製造受託サービス)は、電子機器の設計から資材調達、プリント基板の実装、完成品組み立て、物流までトータルにサポートします。

オフィス・家電等の民生機器から産業・車載・医療・航空・宇宙機器等、幅広い分野で高品質な製造サービスを提供します。

世界9ヶ国12拠点に自社工場を保有し、グローバルに生産状況を共有することで同一品質のサービスを提供します。

豊富な経験・知識を活用し、量産を見据えた製造サービスを提供し、更に生産・調達拠点をグローバルに提供することでお客様の海外進出を強力にバックアップします。更に、カトーレックのグローバルプラットフォームを活用することで環境の変化に合わせて、サプライチェーンを組み直したり、市場の変化に合わて、生産拠点の追加・変更したりスピーディーに生産体制を構築します。

詳細を見る

LPKF Laser&Electronics株式会社

LPKF ProtoLaserシリーズ

製品画像

社内・研究室でPCBを試作加工 テクノロジーの未来をかたち創る

電子部品の開発は、長年にわたり驚くべきペースで進んでいます。集積回路はよりコンパクトになると同時に高周波化、シャープなエッジ、および最小スペースなどプリント基板には大きな要求が課されます。これに対して、標準のFR4材料よりも加工がはるかに難しい新しい基板材料が使用されています。LPKF Laser&Electronicsは、微細加工に最も適したレーザーシステムの提供が可能です!

詳細を見る

LPKF Laser&Electronics株式会社

LPKF CuttingMasterシリーズ

製品画像

PCB分割はレーザーデパネリングの時代へ

まずは非接触にて加工できること。ストレスフリーでの切断により切断部のみで次の個片を切り離すことができます。特にフルカットする場合は基板実装面積を広げ、基板材料を節約することができます。

レーザーによる加工幅は極めて小さく、非常に高精度に制御されます。フレキシブル素材からリジッド基板、様々な樹脂材料まで加工対象を選びません。ソフトウェアベースのデジタル制御によりカット形状の自由度が大きく広がります。
さらに、光を操るレーザー方式では消耗品がありません。ルータービットのような消耗品や購入するための手間はもう必要ありません。
LPKF レーザーシステムは 24/7 での稼働を想定して設計されているシステムです。高精度、高品質が求められる医療・自動車・電子機器業界に適応したシステムに仕上がっています。
そして LPKF CleanCut テクノロジーを使用した加工はさらに高精度でクリーンです。切削粉、炭化、異物混入といった問題はもうおこりません。最高の信頼性と品質をもつ PCBが生産できます。

詳細を見る

株式会社石井表記

半導体電子部品向けインクジェット塗布装置

製品画像

パターニングから部分・全面コーティングまでこれ1台で対応可能

●本格的な実験・試作〜生産まで行えるインクジェット塗布装置
●レジストインク、銀インク、接着材料、封止材、SU-8など幅広いインク使用可能
●薄膜(0.05μm)から厚膜(50μm)までのコーティング可能
●インク使用効率は、最大99%
●パターニングはもちろん、部分コート、ライン、ドット形成など自由自在
●CADデータから専用CAD変換ソフトウエアを使ってラクラク印刷パターン作図
●十数点の充実したオプション品から用途に応じた品を選べる実用的モデル

詳細を見る

日本航空電子工業株式会社

AX01シリーズ

製品画像

高速伝送、2点接点、フローティング基板対基板コネクタ

昨今、生産現場では生産性や品質の向上と省人化を目的に、ロボット、自動機が普及しています。

基板間接続コネクタにおいてもロボット組立て対応、耐振動性や接触信頼性を確保するために、従来の基板対基板コネクタに加えて、フローティング基板対基板コネクタの採用が広がっています。同時に、産業機器の情報処理スピードが速くなっていることから、コネクタにも高速伝送対応が求められるようになっています。

そこで日本航空電子工業(JAE)はご要求にお応えするAX01コネクタを開発しました。

詳細を見る

株式会社石井表記

インクジェット吐出・塗布評価サービス

製品画像

基板へのコーティングでお困りではありませんか? ~デジタルコーティング BY INKJETで問題解決致します~

☑自社製品向けにインクジェット装置が適合するか検証したい。
☑インクジェット向けインク開発したいのでインクジェットの実力を事前確認したい。
☑インクジェットメーカーにインク開発から装置導入まで一括相談したい。
☑実験・試作から量産用装置を製造できるメーカーに評価依頼したい。

こららのすべてを石井表記がお客様の立場から評価致します。

詳細を見る

新コスモス電機株式会社

半導体材料ガス検知器 XPS-7II

製品画像

ガス漏洩検査や濃度測定に最適なポータブルタイプのガス検知器

半導体製造現場で使用される各種ガスを検知します。
ガスに合わせてセンサユニットが交換でき、1台で様々な半導体材料ガスを検知可能。

詳細を見る

新コスモス電機株式会社

[半導体工場向ガス検知警報装置用] コスモス式ガス検知部 PS-7

製品画像

センサユニットを交換することでさまざまなガスを検知可能

半導体製造現場で使用される各種ガスを検知する定置式のガス検知部。
センサユニットを交換することで、さまざまなガスを検知可能。

発売から約20年、半導体工場をはじめ各種研究設備、製造装置に多数採用頂くロングセラー商品です。

詳細を見る

株式会社ユタカ

高純度半導体製造プロセス用精密圧力調整器 L96シリーズ

製品画像

負圧調整が可能な圧力調整器

出口側が真空状態の配管において、負圧調整が可能な圧力調整器です。

詳細を見る

株式会社メイコーテクノ

メタルマスクオプション

製品画像

0402クラスの微細実装、タイプ5はんだにオススメの高品位オプション

用途や相性に応じて、選べるオプションが増えました。
増加する微細部品に対応した壁面処理
量産時の印刷性を安定させるコーティング処理
シルク等の凹凸影響を緩和させる特殊処理等
用途や相性に応じて、選べるオプションが増えました。

詳細を見る

ヴァイサラ株式会社

半導体製造プロセス・設備監視の計測ソリューション

製品画像

半導体製造プロセス・設備の監視および管理のための 計測ソリューション

ヴァイサラは、バルクケミカルおよびスラリーの供給、塗布、および使用点での混合、添加、研磨に関わるプロセスのインライン濃度モニタリング用の半導体製造プロセス向け屈折計を提供するとともに、半導体装置および半導体設備の内部および周囲の湿度、露点、温度、圧力の計測機器も提供しています。

詳細を見る

株式会社新菱 電子加工品部

新菱の機能めっき/はんだバンプ加工

製品画像

新菱のめっき技術が、皆様のアイディアを実現

私たち株式会社新菱は、30年以上にわたって半導体製造業を支えてきた、
三菱ケミカルグループのめっき受託加工メーカーです。

機能めっき技術で、新製品の試作や実験、量産まで、
電子部品・半導体機器の加工・実装をサポートいたします。

詳細を見る

この記事に関連するオンライン展示会