半導体製造装置
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
本記事では、半導体製造装置の基本的な定義と各工程の概要、関連製品の紹介、さらに国内外の代表的な半導体製造装置メーカーの特徴について解説します。
この記事で分かること
- 半導体製造装置とは何か、その定義と業界構造がわかる。
- 設計・前工程・後工程の3段階それぞれで使われる装置の役割を理解できる。
- 洗浄・レーザーマーカー・エッチング装置など具体的な関連製品を知ることができる。
- 日本を代表する半導体製造装置メーカー5社の強みと特徴を把握できる。
- 世界の主要半導体製造装置メーカーの動向と各社の得意分野を確認できる。
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。
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。
[半導体製造装置]に関連するFAQ
半導体製造装置にはどのような種類がありますか？
洗浄装置、フォトリソグラフィ装置、エッチング装置、成膜装置、検査装置、ダイシング装置など多岐にわたります。半導体の製造工程ごとに専用の装置が使われており、それらを総称して半導体製造装置と呼びます。
半導体の前工程と後工程の違いは何ですか？
前工程はシリコンウエハ上に回路パターンを形成してチップを作り込む工程で、洗浄・フォトリソグラフィ・エッチングなどが含まれます。後工程はウエハからチップを切り出し、配線・パッケージング・検査を行って製品として完成させる工程です。
日本の半導体製造装置メーカーにはどのような企業がありますか？
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、東京精密などが代表的な企業です。各社はフォトリソグラフィ、検査、研磨・ダイシングなど、それぞれ得意とする工程が異なります。
半導体製造装置メーカーが投資家にも注目されている理由は何ですか？
世界的な半導体需要の拡大に伴い、半導体メーカーが設備投資を活性化するとの見方が広がっているためです。半導体製造装置メーカーはその恩恵を受ける立場にあり、製造業関係者だけでなく投資家からも関心を集めています。
世界の半導体製造装置市場ではどの国の企業が強いですか？
売上高の上位にはアメリカの企業が多く、オランダのASMLも大きな存在感を持っています。日本企業も世界的に高い技術力を持ち、特定の工程では高いシェアを占めるメーカーが複数あります。
この記事のまとめ
- 半導体製造装置とは、半導体の製造に必要な各工程を担う装置の総称である。
- 製造工程は設計・シリコンウエハ製造、前工程、後工程の3段階に大別される。
- 前工程では洗浄・フォトリソグラフィ・エッチング・成膜などが行われ、後工程ではダイシング・ボンディング・検査などが行われる。
- 日本には東京エレクトロンをはじめ、世界的に評価される半導体製造装置メーカーが複数存在する。
- 半導体需要の拡大を背景に、半導体製造装置メーカーは製造業関係者と投資家の双方から注目を集めている。
半導体製造装置の関連製品・サービス
本多電子の高周波超音波洗浄機 | 特注・カスタマイズにも柔軟に対応
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 電子基板への印字を最適化
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。
ナノストローブX 後付け可能なリアルタイム液滴監視システム
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 | 量産から試作まで対応
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。
半導体製造装置の関連資料ダウンロード
超音波｜洗浄機・応用機器・計測機器 総合カタログ
超音波のパイオニア、本多電子株式会社
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。
ジュッツジャパン製品カタログ
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。
リアルタイム液滴監視システム「ナノストローブX」
あらゆるジェットディスペンサに搭載可能
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。
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。
デュアルサイドフライングプローブテスタ：APT-2600FDシリーズ カタログ
標準搭載された先進テクノロジーが検査の信頼性を新たな次元へ引き上げます。
APT-2600FD は上下のフライングプローブを同時使用した、最大6プロープのコンビネーション検査が行える 次世代のデュアルサイドフライングプローブテスタです。 テストカバレッジ向上と共に、基板反転動作による製品破損リスクを軽減し、検査時間も大幅に短縮します。 高機能な測定システムと多彩な機能を備え、試作から量産までの品質向上に貢献します。
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。
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