半導体製造装置とは? 半導体製造装置の種類やおすすめ製品をご紹介

半導体製造装置とは?  半導体製造装置の種類やおすすめ製品をご紹介
半導体の製造にはミリ単位の細かい精度が求められます。人による手作業では実現できない精度が必要なため、専門機械である「半導体製造装置」が活用されています。この記事では、半導体製造装置の種類や製造工程について紹介します。

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、半導体デバイスを製造するための機械のことを指します。半導体の製造には非常に細かい作業の精度を求められるため、手作業ではなく製造装置が活用されています。半導体の技術革新の速度は非常に速い特徴があり、その要求に伴って半導体製造装置の技術革新も急速に発展しています。

半導体製造装置の主な種類は「半導体露光装置」「イオン注入装置」「熱処理装置」「アッシング装置」「スパッタリング装置」「ダイシング装置」「検査装置」に分けられます。

半導体の製造工程

半導体の製造は「設計」「前工程」「後工程」の工程で行われます。

設計

 

  • 半導体チップ上に配置する回路を設計し、シミュレーションを繰り返します。(回路 / パターン設計)
  • コンピュータを用いて透明なガラス板の表面に回路パターンを描き、ウェハに回路を転写するためのフォトマスクを作成します。(フォトマスク作成)

 

前工程
  • ウェハを高音の酸素に晒して表面を酸化させます。(ウェーハ表面の酸化)
  • ウェハの酸化膜の表面に様々な材料の薄膜を付けます。(薄膜形成)
  • フォトレジストと呼ばれる感光剤を塗布し、回路パターンの焼きつけを行います。(パターン転写)
  • 形成したパターンに沿って酸化膜 / 薄膜を削り取り、配線の形状へ加工します。(エッジング)
  • 残ったフォトレジストを剥離した後、ウェーハ上に残った不純物を薬液に浸けて洗浄して取り除きます。(レジスト剥離 / 洗浄)
  • 不純物イオンを注入して熱処理による活性化を行います。(イオン注入)
  • ウェハ表面を研磨することで凹凸をなくします。(平坦化)
後工程
  • ウェーハをプレートで切断することでチップ状に切り出します。(ダイシング)
  • チップを保護するために樹脂でパッケージングします。(パッケージング)
  • 電気特性や外観構造等の品質検査を行って不良品を取り除きます。(最終検査)

半導体製造装置の市場規模

半導体の需要は5Gの高速回線の普及、IoT・AI等によるデジタル化の促進、電気自動車の普及が加速していくことにより今後ますます増加傾向していくものだと予想されます。それに伴い半導体製造装置の市場も大きく成長していくでしょう。しかし、全体市場における国内シェアは減少傾向にあり、2008年では40%だったシェア率が2013年以降では30%前後に留まっています。

近年では中国・韓国・台湾等のアジア圏の企業が台頭してきており、今後も日本企業によるシェア率が低下してくことは大方の予想として見られています。というのも、半導体の市場拡大は研究開発によって支えられている部分が大きく、研究開発を専門とした企業の台頭がグローバル規模で進んでいる現状があり、日本はこの研究開発の進展に遅れをとっていると言えます。

半導体製造装置の主な種類

半導体製造装置は各工程に沿って用いられるものが異なり、様々な種類があります。

今回は主な半導体製造装置の種類として「半導体露光装置」「イオン注入装置」「熱処理装置」「アッシング装置」「スパッタリング装置」「ダイシング装置」「検査装置」についてご紹介します。

半導体製造装置の主な種類

半導体露光装置

半導体の製造工程における「露光」の役割を担っているのが半導体露光装置です。半導体チップはウェーハ上に精密な回路パターンを露光して作成されます。

イオン注入装置

半導体製造工程の前工程における「イオン注入」で用いられるのがイオン注入装置です。ウェハに適度な不純物を注入することで半導体の特性を向上させることが可能となります。

熱処理装置

半導体の製造工程においては様々な熱処理が行われます。ウェハに熱を加え、求めている化学反応や物理現象を促進させるために用いるのが熱処理装置です。

アッシング装置

半導体製造工程においてレジスト等を除去するために用いるのがアッシング装置です。アッシングには「灰にする」という意味があり、プラズマやオゾン等を活用してレジストを灰にし取り除きます。

スパッタリング装置

薄い膜を表面上へ均一に作成するために用いられるのがスパッタリング装置です。半導体の成膜だけではなく、液晶の成膜にも用いられます。

ダイシング装置

半導体製造工程の後工程における「ダイシング」で用いられるのがダイシング装置です。ウェハを切削してチップ化するのには非常に細かい加工精度が求められ、近年ではレーザー活用したダイシング装置も広く普及しています。

検査装置

半導体の製造では、各工程において半導体チップの信頼性を保つための検査が行われます。専門の検査装置を用いることで、撮像した画像に処理を施し、不良を検出します。

さいごに

半導体の製造は設計・前工程・後工程に分けられ、その工程ごとに求められる装置も役割によって異なります。

今回は主な半導体製造の種類として「半導体露光装置」「イオン注入装置」「熱処理装置」「アッシング装置」「ダイシング装置」「検査装置」の機能や用途をご紹介しました。エボルトでは半導体製造装置に関連するおすすめの製品をご紹介しています。ぜひ参考にしてみてください。

【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

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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。

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東京計装株式会社

クランプオン型超音波流量計 UCL/SFC010C.011C

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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。

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タカヤ株式会社

フライングプローブテスタ

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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。

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日本コベッタ株式会社

金属除去Purifier

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【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。

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株式会社ダルトン

リフトオフ装置

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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。

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株式会社ダルトン

エッチング(洗浄)装置

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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。

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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~

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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。

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LPKF Laser&Electronics株式会社

LPKF ProtoLaserシリーズ

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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!

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LPKF Laser&Electronics株式会社

LPKF CuttingMasterシリーズ

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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。

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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

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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

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日本航空電子工業株式会社

AX01シリーズ

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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。

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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

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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。

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新コスモス電機株式会社

半導体材料ガス検知器 XPS-7II

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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。

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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

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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。

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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

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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。

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株式会社メイコーテクノ

メタルマスクオプション

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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。

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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

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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。

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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

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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。

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