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。
超音波｜洗浄機・応用機器・計測機器 総合カタログ
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本多電子では超音波技術を応用した様々な分野の製品を開発・製造しています。超音波のコア技術となる圧電セラミックスを独自で開発しているため、お客様のニーズに応じて、特注・カスタマイズに柔軟に対応いたします。
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レーザーマーカー及び各種検査装置をラインナップ
ジュッツは、2007年の本社設立以来、ハードウェアもソフトウェアも自社開発・自社製造にこだわり、高速・高精度・高品質を追求し続けています。 外観検査装置では全世界での累計販売台数は20,000台を超え、画像処理の技術を応用して開発したレーザーマーカーは印字だけでなく、位置補正機能、オペレーションミス防止機能、コード読取機能等、製造現場で求められる機能が標準で装備されています。
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エアーバッグ式真空ラミネーター
小型軽量で生産機並みの貼り合せ品質
粘着メッシュ機構により真空中でフィルム基板を上チャンバーに保持し（特許登録済）、下ステージの フィルムやガラス基板に気泡レスで貼り合せます。曲面への貼付けも可能です。
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半導体関連装置 カタログ
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ご覧頂けます。
ダルトンの半導体製造装置は、幅広いラインアップと高いカスタマイズ力を叶える技術力を武器にお客様に高い安全性をご提供しております。
LPKF ProtoLaserシリーズ 資料
ProtoLaserシリーズはコンパクトなレーザーシステムで、短時間で難易度の高い加工を行います。
基板加工であればProtoLaser S4、多目的な加工ならProtoLaser U4、そして最先端や難加工材料であればProtoLaser R4がおすすめです。
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目次
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
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。
半導体製造装置の関連製品
本多電子の高周波超音波洗浄機
本多電子は、自社開発の圧電セラミックス素子を活用した高周波超音波洗浄機を通じて、半導体製造現場の多様なニーズに応えます。
流水式、石英振動体型、バッチ式の3方式をラインナップし、MHz帯の高周波洗浄でウェーハやフォトマスクの微細な汚れを除去。装置サイズや材質、周波数のカスタマイズにも柔軟に対応し、大手メーカーからも高い信頼を得ています。
ジュッツのレーザーマーカー
株式会社ジュッツジャパンは、外観検査装置で培った画像処理技術を応用した高精度なレーザーマーカーを提供しています。
基板の認識マークを正確に捉え、狙った位置への印字を実現。基板を反転させることなく両面同時に印字できるモデルもご用意し、お客様の生産性向上に貢献します。PC制御による柔軟なカスタマイズ性も大きな強みです。
リアルタイム液滴監視システム ナノストローブX
ナノストローブX（NanoStrobeX）は、ジェットディスペンサから吐出される微小な液滴の形状と容量を、リアルタイムで3D可視化・計測する革新的なマイクロ光学検査システムです。
製造ライン上で使用できるインライン計測により、従来は困難だった全数・即時の品質管理を実現します。液滴の状態を正確に把握することで、不良率の低減、生産性の向上、開発期間の短縮に貢献し、スマートで自律的な製造の可能性を最大限に引き出します。
常陽工学の真空貼り合せ装置
常陽工学の真空貼り合せ装置は、ディスプレイや太陽電池、各種電子デバイスの製造工程で必要となる、部材の貼り合せや積層、封止を行うための装置です。ガラス同士、ガラスとフィルム、フィルム同士など、基板種を問わずさまざまな材料の貼り合せが可能です。
真空環境下で処理を行うことで、製品の品質を低下させる気泡の混入を根本的に防ぎます。さらに、独自の「エアーバッグ方式」をはじめとする多様な貼り合せ機構により、平面だけでなく、曲面や凹凸のある複雑な形状にも対応可能です。
タカヤのフライングプローブテスタ
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。
ダルトンのエッチング（洗浄）装置
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提案可能です。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ダルトンのテストセンターにてエッチングテストが可能です。
LPKF ProtoLaserシリーズ
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！
半導体電子部品向けインクジェット塗布装置
パターニングから部分・全面コーティングまでこれ１台で対応可能なインクジェット塗布装置です。
●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
●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
石井表記の半導体電子部品向けインクジェット塗布装置について詳しく見る
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。
まとめ
- 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。
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