半導体製造装置についての概要、用途、原理などをご説明します。また、半導体製造装置のメーカー48社一覧や企業ランキングも掲載しておりますので是非ご覧ください。半導体製造装置関連企業の2023年11月注目ランキングは1位:株式会社荏原製作所、2位:芝浦メカトロニクス株式会社、3位:株式会社高田工業所となっています。
半導体製造装置と関連するカテゴリ
半導体製造装置 (英: semiconductor manufacturing equipment) とは、トランジスタや集積回路などに用いられる半導体を製造するための装置です。
半導体はパソコンやスマートフォンだけでなく、クラウドサービスやデータセンターなど多くの電子機器に使用されます。半導体による情報記憶や数値計算、論理値演算、これらの処理速度の速さや省エネ性、省スペース化の観点を踏まえながら、半導体の技術革新が進んでいます。
この半導体を製造する装置は、半導体の高性能化や技術革新に伴って、飛躍的進歩が不可欠です。
半導体製造装置は、その名の通り、半導体を製造する際に使用されます。主な半導体部品として、機器の電気の流れや方向など電気的な制御に用いられる素子単体のトランジスタやダイオード、機器のプログラムなどのデータの演算処理を司るCPU、プログラムなどのデータを記憶するメモリなどが挙げられます。
また、カメラに使用するCMOSイメージセンサなどがあり、半導体製造装置はこれらを製造する際に重宝されています。
半導体製造装置の基本動作は、回路設計・パターン設計、フォトマスク作成、前工程、後工程に分類できます。
回路設計・パターン設計は、必要な機能を実現する回路を設計し、シミュレーションを何回も行って効率的なパターンを検討します。半導体装置のパターン設計は、専用のCADソフトを使用します。
フォトマスク作成は、半導体ウェーハに回路パターンを転写するための原版を作成することです。半導体ウェーハ表面のトランジスタや配線は非常に細かく、透明なガラス板の表面に拡大して回路パターンを描きます。
前工程は、シリコンウェハにチップ作るまでです。洗浄、フォトリソグラフィ、エッチング、成膜、イオン注入、平坦化などの工程があり、この一連の動きを何度も繰り返します。
後工程は、シリコンウェハ上に作られた半導体チップを細分してチップを完成させるまでです。ダイシング、ダイボンディング、ワイヤボンディング、モールド、検査などの各工程があります。
半導体製造装置は大きくわけて、半導体設計用装置、フォトマスク製造装置、ウェーハ製造装置、ウェーハプロセス用処理装置、組立装置、検査装置、半導体製造装置用関連装置などに分類できます。
回路設計・パターン設計用として、専用のCADソフトが開発されています。
フォトマスクは、ガラス乾板とも呼ばれ、ガラスや石英の板に、電子回路部品の製造工程で使用されるパターン原版を形成したものです。フォトマスク製造装置は、ガラス基板にクロムなどの遮光幕を蒸着し、レーザーや電子ビームを使用して回路パターンを描画する装置です。現像装置やドライエッチング装置、検査装置も使われます。
まず、超高純度に生成されたシリコン単結晶インゴットをダイヤモンドブレードを使用する切断装置により、所定の厚さに切断します。これがシリコンウェハです。次に、ウェーハの表面を研磨し、高温の酸化炉に入れて、酸化皮膜を作ります。さらに、フォトレジストという感光剤をレジスト塗布現像装置を使ってウェーハの表面に塗布します。
ウェーハの表面にフォトマスクの画像を縮小焼付して、回路パターンを形成します。この際に使うのが半導体露光装置です。さらに、エッチング・剥離装置により、不要な酸化膜やレジストを除去します。
イオン注入・アニール装置を使って、ボロンやリンなどをウェーハに注入して半導体化を行います。プラズマ装置に入れて、不活性ガスプラズマにより、ウェーハ表面に電極配線用のアルミ金属膜を形成します。最後に、検査装置でウェーハをチップごとに試験し、良品・不良品の判定を行ったら前工程は終了です。
後工程は、最初にウェーハをダイシングソー装置により、切断して個々のチップへ分離します。そして、チップをリードフレームの所定の位置に固定します。
まず、ダイボンダー装置を使用して、チップとリードフレームをボンディングワイヤーでつなぎます。次に、チップをモールディング装置を使って、樹脂でパッケージします。保護のためです。また、金型にて、リードフレームから個々の半導体製品を切断・分離し、外部リードを所定の形状に成型します。
初期不良を除くため、ファンクションテストを行いながら、バーンインと呼ばれる温度電圧ストレスの加速試験を行います。最後に、電気的特性検査、外観構造検査などを行い不良品を取り除き、環境試験、長期寿命試験などの信頼性試験も必要です。
参考文献
https://www.ave.nikon.co.jp/semi/technology/story02.htm
https://www.seaj.or.jp/semi/proc/
https://www.seaj.or.jp/file/process01.pdf
https://www.meti.go.jp/meti_lib/report/2019FY/000182.pdf
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企業の並び替え
2023年11月の注目ランキングベスト10
注目ランキング導出方法順位 | 会社名 | クリックシェア |
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1 | 株式会社荏原製作所 |
14.2%
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2 | 芝浦メカトロニクス株式会社 |
6.7%
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3 | 株式会社高田工業所 |
4.8%
|
4 | 東京エレクトロン株式会社 |
4.6%
|
5 | 株式会社ディスコ |
4.5%
|
6 | 株式会社東京精密 |
4.1%
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7 | サムコ株式会社 |
3.6%
|
8 | 超音波工業株式会社 |
3.5%
|
9 | 株式会社日立パワーソリューションズ |
3.2%
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10 | レーザーテック株式会社 |
2.9%
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注目ランキング導出方法について
注目ランキングは、2023年11月の半導体製造装置ページ内でのクリックシェアを基に算出しています。クリックシェアは、対象期間内の全企業の総クリック数を各企業のクリック数で割った値を指します。社員数の規模
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企業
オカノ電機株式会社 大電株式会社 特許機器株式会社 株式会社イー・スクエア テルモセラ・ジャパン株式会社 東芝テリー株式会社 江戸川合成株式会社 株式会社MGMT インテックス株式会社 PHT株式会社9種類までのチャンバーを選択して利用できる、高機能で拡張性に優れた半導体エッチング装置です。
ダブルパターニングや3D構造、新規材料に対する後処理や保護膜形成など、高精度が求められるプロセスに対応できるのが特徴です。
マイクロ波ECR方式チャンバーが選択でき、ハーフミクロン単位の微細加工にまで対応しています。
低温エッチング技術、TM(Time Modulation)バイアス技術などを用いてチャンバー内をクリーンに保ち、量産性や安定した高品質を実現しています。
半導体ウェハ上に均一な薄膜を形成できる半導体エピタキシャル成長装置で、SiCパワー半導体の生産に特化しています。
高速生産が特徴で、50µm/h以上の高速成膜と、ロボットでのウェハ高温搬送により、生産性を向上させています。
また大口径化を行い、150㎜ウェハの加工にまで対応しています。
ウェハ面内の温度差が2℃以下と安定した装置で、均一性が膜厚分布2%以下、ドーパント濃度4%以下と高速ながら高品質を確保しています。
半導体ウェハに薬液を吹きかけて洗う、枚葉式の半導体洗浄装置です。
最大300mmまでのウェハの洗浄が可能で、最大24チャンバを接続できる生産性の高さが特徴です。
薬液の温度、流量、吐出位置の制御や、チャンバ内の気流の制御、新乾燥技術の採用などにより、高精度な洗浄効果を出しつつ、脆弱な回路構造を保護して歩留まりを向上させています。
チャンバー内環境の均一化により、チャンバー間の洗浄能力差の低減も行っています。
製造した半導体チップの寸法測定や傷検査などを自動で行える、外観検査装置です。
6面ステージ仕様で、多焦点撮像を行い、画像合成することで傷を判定しています。
高速、かつ長深度の測定が可能なのが特徴です。
1μm以下のエッジ欠陥や傷の検出ができ、±2umの検査再現性もあるため、高精度な外観検査ができます。
AIを導入することで多品種への対応も容易にでき、量産性の向上や検査工程の省人化が期待できます。
また装置導入前後のコンサルティング対応も行っているため、最適な検査が行えます。
半導体を簡単・高速に成膜できるスパッタリング装置で、不揮発メモリーMRAMのMTJ素子の形成に特化しています。
LRP(Low Pressure Remote Plasma Sputtering)スパッタ技術を採用し、通常のスパッタ圧力より一桁低い0.02Paでの低圧放電することで、±1%以下の優れた膜厚分布を実現しているのが特徴です。
基板サイズはφ300mmまで対応していて、研究開発や少量生産向けに利用できます。