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次世代半導体製造に向けたイノベーション

 Swagelokクリーンルームで半導体およびコンポーネントを開発する組立作業員

次世代半導体製造に向けたイノベーション

2019年9月3日 | Masroor Malik

スマート・テクノロジーの急速な進歩を受けて、半導体はマイクロエレクトロニクスから原子レベルへの移行が加速しています。 今年カリフォルニアで開催された SEMICON West でも明らかになったように、半導体業界はデジタル環境の進化に伴って、飛躍的に発展し続けています。 人工知能やビッグ・データのような新時代のテクノロジーは重要な成長ドライバーであり、それに対応するべく、ハイパワー・デバイスの小型化が求められています。 これは、製造がますます複雑化することを意味しています。

次世代先端技術の開発には、特有の留意点が数多く存在します。 製品性能の改善や設計の刷新といった新たな課題がある一方、やはりシステムの所有コストを削減することが未だ優先されています。 SEMICON Westでは、信頼性が高いプロセス制御を行って仕様要求の厳格化や高温化/大流量化するアプリケーションへの対応に迫られていることが取り上げられていました。

半導体業界が次世代技術の高度化を推進していくにつれて、反応性の向上、コンポーネントの信頼性アップ、半導体材料供給精度の最大化が鍵になると思われます。

未来に向けた先端半導体製造

半導体業界は、「Smart Everything」(あらゆるもののスマート化)の波に乗り続けており、SEMICON Westで紹介されたイノベーションの数々を見ても、当面はこうした動きが続くことが予想されます。 デバイスの小型化、薄型化、高速化が進む中、精度がますます重要になっていくことは間違いありません。

システム装置は、どのような使用条件下であっても、高温材料の供給、注入、清浄性において精度を維持することが求められます。 進化し続ける需要に対応し、競争力を維持するには、製造工程の各段階において、プロセスの変動要因をコントロールすることに重きを置くことが必要でしょう。

キーとなるのは、供給から排気までの熱制御およびコンタミネーション防止の強化です。 ガス・ボックスにおいては、適切に制御して材料供給を切り替える性能がそれにあたります。 必要なのは、ユース・ポイントにおいて高温材料の正確な供給、ならびに注入精度や清浄性の向上を実現することです。 最終的には、排気段階で最適な圧力を維持しながら、余分な材料をパージすることに重点を置く必要があります。

適切なトレーニングや教材があれば、自信を持って製造目標の達成に取り組むことができます。 さらに重要なこととして、業界が急速に進化してわずかなミスも許されない状況の中、プロセスの安全なオペレーションや人員の安全を確保することにもつながるのです。

新たな品質基準に適合する上での設備の重要性

SEMICON Westで明らかになったように、スマート・テクノロジーの世界では優先順位が変動するのは間違いありません。 また、デバイス性能の向上に対する要求の高まりも顕著になっており、ウェハ製造では新しい材料や方法論の導入が必要になることでしょう。

次世代アプリケーションでは、清浄度要件が厳格化すると思われます。 つまり、製造工程に新たな設備を導入することが必要になるでしょう。 しかし、一企業が革新的なパフォーマンスのために設備を増強するとなれば、多額の費用負担を強いられることになりかねません。 そこで、新たな品質基準に適合し、需要の急増に対応することができるクリーンルーム設備を備えた部品メーカーとの協業を検討するというのもひとつの考えです。 設備が整っていれば生産の停止や減少の可能性が低くなり、最終製品の市場投入までの期間を短縮することができます。 生産のボトルネックを減らすことで、「Smart Everything」の世界の実現にまた一歩近づくことになるのです。

コンタミネーション・コントロール強化による生産の効率化

空気中のコンタミネーション防止が重要なのは言うまでもありませんが、揮発性ガスの切り替えによるクロス・コンタミもプロセスにおける問題となるおそれがあります。 化学変化にスムーズに対応できるバルブであれば、コンタミネーション・コントロールや流量調節を改善することも可能です。 確実な締め切り、水分を含まない流路、最高レベルのガス純度の確保が可能な超高純度用バルブを使用することで、繰り返しのガスの切り替え、パージ時間の短縮、不要な再校正によるダウンタイムを防止することができます。

また、取り付けを適切に行うことで、製造工程全体で清浄性を維持することが可能になります。 有毒な流体や腐食性が高い流体の場合、システム・コンポーネントが連携して漏れのないシールを維持することが求められます。そこで、取り付け手順やメンテナンス手順に関するベスト・プラクティスを学べるトレーニング・プログラムを受講してみてはいかがでしょうか。

信頼性:ビジネス獲得の分かれ目

SEMICON Westで話題に上ったトレンドの中でも、新しいアプリケーションにおける温度要件の急激な高まりには特に注目すべきでしょう。講演会では、アプリケーション要件を確実に満たすべく、高温下でも半導体が性能を発揮する必要性が高まっていることが強調されていました。したがって、厳しいオペレーション条件下におけるコンポーネントの信頼性維持に一層努めていく必要があるでしょう。

半導体製造では、コンポーネントは腐食性や毒性が非常に高い環境にさらされる可能性があるほか、高温にも耐えることが求められます。 しかし、高温下ではガス供給アセンブリーに不具合が生じ、性能低下につながるおそれが高まります。 最終的にコンポーネントを交換せざるをえなくなれば、ダウンタイム(停止時間)が発生したり、製造工程の中断に追い込まれたりする一因にもなりかねません。

システムが複雑化し、要件が厳格化する中、メーカーは引き続きコンポーネントの信頼性とプロセス制御の向上に努め、システム性能の改善を図っていくことが求められるでしょう。「Smart Everything」の世界において、品質性能を確実に維持し、進化するニーズに応えるには、システムの信頼性を実現することが不可欠なのです。

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