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露光装置のおすすめ5選
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露光装置 PERFECT GUIDE » 今さら聞けない露光装置の基礎知識

今さら聞けない露光装置の基礎知識

半導体露光装置について、今さら聞けない基礎知識ををまとめました。用語、露光装置の仕組み、半導体露光の工程など、露光装置のキホンはこのページでチェックして下さい。

【量産向き】
ステッパーのおすすめ5選

フォトマスクが半永久的に使え、ランニングコストも比較的抑えられる縮小投影露光装置。 その中でステッパーはg線=436nm、h線=405nm、i線=365nmといった具合にスペクトル線(波長)によって種類が異なります。
なかでも半導体ウエハだけではなく、有機基板やガラス基板といった様々な材料に加えて、いろいろな電子デバイス産業で、広く使用の見直しをされているのがi線ステッパーです。
このi線ステッパーを製造・販売しているメーカーの製品のなかで、解像力の高い5製品をピックアップ
光源・ランニングコスト・重ね合わせ精度、対応ウエハで比較してみました。
(2021年8月調査時点)

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i線の
ステッパー
(メーカー名)
CMS
引用元:サーマプレジション(https://www.cerma.co.jp/2021/08/20/post-5456/)
CMS
(サーマプレジション)
FPA-5520iV
引用元:Canon(https://global.canon/ja/product/indtech/semicon/fpa5520iv.html)
FPA-5520iV
(Canon)
FX-903N
引用元:Nikon(https://183.181.162.36/news/2007/0405_fx-903n_01.htm)
FX-903N
(Nikon)
UX-4
引用元:ウシオ電機(https://www.ushio.co.jp/jp/products/1025.html)
UX-4
(ウシオ電機)
PPS-8200/8300
引用元:オーク製作所(https://www.orc.co.jp/lineup/lithography/02_01.html)
PPS-8200/8300
(オーク製作所)
光源 UV-LED UVランプ(水銀) UVランプ(水銀) UVランプ(水銀) UVランプ(水銀)
ランニングコスト
(電気代)

(電気代+ランプ代)

(電気代+ランプ代)

(電気代+ランプ代)

(電気代+ランプ代)
解像力 1.4µmL/S ≦1.5µmL/S 1.5μm 2μmL/S~ 2µmL/S
重ね合わせ精度 ※公式HPに記載なし ≦0.15µm ≦±0.30 μm ≦1µm ≦0.5μm
対応ウエハ・基板 ウエハ(特殊・大型~小型含む)、ガラス、有機基板など シリコンウエハ ※公式HPに記載なし シリコン ※公式HPに記載なし
デモ 記載なし 記載なし 記載なし
選定基準:2021年8月2日時点で、「露光装置」とGoogle検索し、上位表示されたメーカーのi線ステッパーのなかで、解像力の高い製品(≦2µmL/S以上)を取り上げています。製品の情報は公式ホームページの掲載データを参照しています。ランニングコストについては、イプロス(https://www.ipros.jp/)の掲載データを参照しています。

露光装置でよく使う用語解説

ウエハとは、さまざまな電子製品に搭載されている半導体の材料となる、円形の薄い板のことです。シリコンでできたものが一般的なので、「シリコンウエハ」とも呼ばれます。感光材(フォトレジスト)とは、光で感光する樹脂材料のこと。物質の表面に塗布され、エッチング処理から物質表面を保護することに由来します。

この他、フォトマスク、プリント基板、L/S(ライン アンド スペース)といった、基礎用語を解説します。

露光装置でよく使う
用語解説

露光装置の仕組み

露光装置は、パソコンで作成した回路パターンデータを、ウエハと呼ばれるシリコンの板に焼き付ける装置です。原版をステージに置き、上から紫外線(UV)光を照射すると、光が投影レンズを通過して、半導体基板に回路パターンを結像します。光源には、KrFエキシマレーザーやArFエキシマレーザー、EUV光源などが使用されます。

ここでは、露光装置の仕組みを簡単にご紹介します。

露光装置の仕組み

半導体露光の工程を知ろう

半導体チップは、トランジスタや配線をウエハ上に露光して電子回路を配置したものです。製造工程は、①マスクやウエハを作成する工程、②回路パターンをウエハ上に露光する前工程、③ウエハから1つ1つのチップに切り出して組み立てを行う後工程、の大きく3つの工程に分けられます。

完成した製品は、さまざまな製品に組み込まれ、私たちの暮らしを支えています。

半導体露光の工程を知ろう

露光装置の解像度について

半導体デバイスの微細化要求に対応して、さまざまな進化を遂げてきた露光装置。微細化には、より細い配線を半導体内部に作る必要があり、露光装置の解像度が重要なカギを握っています。解像度とは、削ることができる最小単位の大きさのこと。

ここでは、レンズの精度(開口率)、光源の波長、液浸露光という、露光装置の解像度を左右する3つの要素についてご紹介します。

露光装置の解像度について

半導体露光装置の価格について

「史上最も精密な機械」といわれるだけあって、非常に高額な半導体露光装置。装置の価格相場は、波長ごとに、i線が約4億円、KrFが約13億円、ArFドライが約20億円、ArF液浸が約60億円、EUVが約200憶円、さらに次世代EUV露光装置の量産機にいたっては、1台約480億円にもなると言われています。

光源波長別の露光装置の価格相場と、各装置を製造販売する主要メーカーをご紹介します。

半導体露光装置の
価格について

エッチングについて

エッチングは、ウエハー表面の一部を取り除くプロセスのこと。主流はドライエッチングで、ウェットエッチングが続きます。ドライエッチングでは、プラズマを活用した微細加工技術があり、膜の削り方にも等方性エッチングと異方性エッチングの2種類があります。

エッチングについて

ムーアの法則について

ムーアの法則は、米インテルの共同創業者のゴードン・ムーア氏が提唱した経験則で、半導体の集積率は18ヶ月で2倍になるという内容です。ムーアの法則はガイドラインにもなったことから半導体競争が活発化。IT技術が急速に進歩しました。

ムーアの法則について

露光装置の光源について

露光装置は光源の光を使って半導体回路を焼き付ける装置です。光源は紫外線ランプを使用。初期の70年代や80年代はg線という波長の長いタイプが主流でした。90年代は波長の短いi線、後半にはDUVが採用されるように。DUVにはKrFやArFが登場しましたが、mArFも限界がありました。今では次世代の波長が13nmのEUV光源を搭載した露光装置が注目を浴びています。

露光装置の光源について

フォトレジストとは

フォトレジストとはポリマーや感光剤、溶剤が主成分の科学薬剤です。光で性質が変化する特性を持っています。フォトレジストは露光の溶解性の変化によりネガ型とポジ型に分けられているのが特徴。露光した部分だけが溶けて他が残るのはポジ型、露光してない部分だけ残って他が残るのはネガ型です。

フォトレジストについて

ソルダーレジストとは

プリント基板を見かけるとき、基板が緑色のものを目にすることがよくあるでしょう。塗布されている緑色のインクが、ソルダーレジストです。ソルダーレジストには不必要な「はんだ」の付着を防いでショートを防ぐほか、ゴミやほこり、湿気から回路パターンを保護する、絶縁性を維持するといったさまざまな役目があります。

ソルダーレジストについて

そもそも半導体とは?

半導体とは、電気的に親和性のある導体と、電気を通さない絶縁体の性能を備えている電子部品です。半導体によって任意の方向にだけ電気を流したり電気のオン・オフを制御したりと、様々なコントロールを行うことが可能となります。半導体には単一の素子を備えたものから、複数の素子を有して複雑な生業を行えるものまで複数あります。

そもそも半導体とは?

そもそもシリコンウエハとは?

半導体製造において「ウエハ」とは半導体の電子基板となるベースの素材であり、シリコン製のウエハを「シリコンウエハ」と呼びます。シリコンウエハはシリコンの純度を「99.999999999%」まで高めた単結晶インゴットから切り出され、研磨や熱処理、洗浄といった複数の工程を経た上でようやく半導体の材料として使用されます。

そもそもシリコンウエハとは?

半導体材料市場について

半導体材料市場は拡大傾向です。2017年頃から拡大傾向を示しはじめました。中心は台湾最大大手半導体メーカーTSMCです。材料別では、前工程で使われるシリコンウエハーがトップシェアを誇ります。他にもフォトマスクが右肩上がりを維持し、洗浄工程で使われる化学薬品、ドライエッチングで使われるガスなどが、軒並み拡大傾向を示しています。

半導体材料市場について

液浸露光とは?

液浸露光は、露光装置のレンズとウエーハの間に純水を満たして解像度を高めた露光プロセスです。液浸露光技術が注目されている理由は、半導体の微細化です。微細化を突き詰めると一定以上は小さくできない理論的な限界が訪れます。その限界を突破する技術として液浸露光の研究と開発が進められたのです。液浸露光とはなにかを解説しています。

液浸露光とは?

レジスト塗布装置・スピンコートとは?

スピンコートとは、ウエーハの中心に薬液を滴下後、高速回転させてウエーハに均一に薬液を塗布します。スピンコーターという装置が高速回転することで、遠心力が生まれて均一に薬液を塗布する仕組みです。特に洗浄とレジスト塗布で使われています。スピンコートとはどういうものか?どんな工程があるのか?メリットやデメリットについて解説しています。

レジスト塗布装置・スピンコートとは?

イオン注入とは?

イオン注入は、イオン化した物質を個体に注入し、その個体の特性を変化させることを目的とした加工法です。イオン注入をすれば、半導体に電気が流れる、留まったりする所を作ることができるのです。逆にイオン注入がないと、ICは正常に動作しません。イオン注入とはなにか?どんな工程を辿るのか?各工程でなにをするかなど、イオン注入を解説します。

イオン注入とは?

半導体の洗浄工程

半導体の製造プロセスの中で、多くの割合を占めている洗浄工程。パッチ式や枚葉式などの洗浄方法があり、除去の対象となるものは多岐にわたります。空気中を舞うチリ(パーティクル)はもちろん、油脂や自然酸化膜も除去されます。

半導体の洗浄工程について

半導体の乾燥

ドライイン・ドライアウトを基本とする半導体製造では、洗浄後に必ず乾燥工程が行われます。シリコンウエハに水分が残っていると、酸化する可能性があるためです。乾燥方法は多種多様で、それぞれにメリットやデメリットがあります。

半導体の洗浄工程について

半導体業界の「SEMI」とは

SEMIとは、国際的な半導体産業の発展を目指す「国際半導体製造装置材料協会」の略称で、「SEMI規格(SEMIスタンダード)」を策定した団体です。このページでは、SEMIとはどんな団体か、概要や活動内容を解説しています。

半導体産業におけるSEMIについて

半導体の貴ガス(希ガス)とは

半導体製造に欠かせない貴ガスの種類や利用方法について、基礎知識を詳しくまとめました。また、現在も続いているロシアウクライナ戦争によって、貴ガスが世界にどのような影響を与えているかについても解説しています。

半導体の貴ガス(希ガス)について

SiCパワー半導体とは

半導体業界で注目されている「SiCパワー半導体」とは何か、基礎知識や使用するメリットをまとめました。今後、SiCパワー半導体が半導体市場にどのような影響を与えるか、今後の市場予測についても解説しています。

SiCパワー半導体について

半導体のファブレス・ファウンドリとは

半導体業界では、半導体の設計・開発は「ファブレス企業」、製造は「ファウンドリ企業」で分業するのが主流です。ここでは、そもそもファブレス企業とファウンドリ企業とは何か、基礎からから詳しく解説しています。

半導体のファブレス・ファウンドリについて

半導体の微細化とは

微細化とは、半導体デバイスのトランジスタの素子の大きさを微細加工することです。微細化することによって、電子機器の高性能化や高速化、省電力化が期待されることから、半導体製造メーカーがこぞって微細化を進めています。

半導体の微細化について

半導体不足が自動車業界に与える影響

ニュースにも取り上げられる世界的な半導体不足ですが、自動車業界にはどのような影響を与えているのでしょうか。自動車に使われる半導体には何があるか、基礎知識を振り返りながら、半導体不足の原因や影響、解消が見込まれる時期について解説しています。

半導体不足が自動車業界に与える影響について

チップレットとヘテロジニアスインテグレーションについて

半導体プロセスの微細化による性能向上に陰りが見えるなか、微細化に代わる新たな技術として注目されているのがチップレットとヘテロジニアスインテグレーションです。今後の半導体の技術発展を引っ張るとされる、チップレットとヘテロジニアスインテグレーションについて解説します。

チップレットとヘテロジニアスインテグレーションについて

半導体の製造にも影響するPFAS規制強化の動向

PFASは有機フッ素化合物の総称で、半導体を含む産業界で広く使われている化合物です。一方でPFASに含まれる化合物の一部に有毒性が指摘されており、日本でも輸入・販売が禁止されています。欧州ではPFASに含まれるほぼすべての化合物を一括で規制しようという動きが見られ、規制法案が採択されるとサプライチェーンに大きな混乱をもたらすことから、各メーカーが動向を注視しています。

半導体の製造にも影響するPFAS規制強化の動向

CMOS(相補型金属酸化膜半導体)について

CMOS(相補型金属酸化膜半導体)は、パソコンやスマートフォン、タブレット、デジタルカメラ、ネットワーク機器などの身近な電子機器に幅広く利用されている半導体技術です。優れた特性を備えており、汎用性も高いことから現代の電子工学において重要な存在となっています。

CMOS(相補型金属酸化膜半導体)について

化合物半導体について

化合物半導体は、2種類以上の元素を材料にして構成される半導体です。さまざまな元素を組み合わせることにより優れた特性を得られることから、次世代の半導体と称されることも。一方で、現在主流になっているシリコン製の半導体に置き換わらない大きな課題も抱えています。

化合物半導体について

ダイシングについて

半導体の分野におけるダイシングとは、ウエハ上に形成された集積回路を切断して、1つひとつのICチップに切り離す作業や技術のことです。非常に高度な加工精度が要求されるため、要求精度を満たすためにダイサーやレーザーダイサーなどの装置を使って加工が行われます。

ダイシングについて

ワイヤーボンディングについて

ワイヤーボンディングは超極細のワイヤーを使って、集積回路上の電極と基板・半導体パッケージの電極を接続させる技術です。ワイヤーボンディングの工法は「ボールボンディング方式」と「ウェッジボンディング方式」の2つに大別され、それぞれで仕上がりの形状が異なります。

ワイヤーボンディングについて

モールディングについて

モールディングは半導体製造の後工程の1つで、ワイヤーボンディング後のICチップをエポキシ樹脂などで固めて物理的衝撃や水分による酸化などから保護するために行います。モールディングは「気密封止」と「非気密封止」の2つに大別され、モールディングで主流なのはコストが安価で生産性の高い非気密封止です。

モールディングについて

ベベル成膜について

ベベル成膜は絶縁体保護フィルムを使ってベベル部を保護し、半導体製造の工程で発生する欠陥や損傷を防止する手法です。製品の歩留まり向上に貢献できることから、大手の半導体メーカーにも導入されています。

ベベル成膜について

CMPについて

CMPとは、薬品による科学的な研磨と機械的研磨によって半導体ウエハを平坦化する技術です。半導体チップの配線回路の微細化・多層化が進む現在の半導体製造において欠かせない技術と言われており、多くの半導体製造で用いられています。

CMPについて

露光装置パーフェクトガイド

半導体のシリコン基板(ウエハ)などのセンサ・電⼦回路を集約する微⼩電気機械システム(MEMS)をはじめ、⾼精度の電⼦機器の製造⼯程で⽋かせない存在となっている露光装置。量産⽬的、研究開発⽬的に分けておすすめの露光装置を紹介します。