半導体製造
TRUMPFなくしてAIはあり得ません。当社のレーザ・プラズマソリューションは、最先端の半導体製造を支えています。当社のテクノロジーは、EUVリソグラフィやアドバンストパッケージングなど、未来が生まれている至るところで使用されています。コーティング、露光やエッチングなどでのイノベーションと進歩で、TRUMPFを避けて通ることはできません。しかも、一歩先を考えている当社のソリューションは、最高レベルの性能だけでなく、省資源プロセスも可能にしています。当社が著名なテクノロジーパートナーと共同開発しているイノベーションは、業界全体に変化をもたらしています。
TRUMPFなくして半導体はあり得ません。
イノベーションは人材から始まります。どの進歩にも、その影にはアイデア、情熱と勇気があるからです。TRUMPFでは、新世代のチップ製造をサポートしており、半導体製造の速度、持続可能性と能力を高めています。トップレベルのチップ製造を目指すメーカーにとって、TRUMPFは単なるサプライヤーではなく、戦略的パートナーになっています。
半導体製造を推進しているTRUMPF
当社のテクノロジーは、あらゆる主要プロセスステップで最高レベルの稼働率を可能にしています。そうすることで、TRUMPFは半導体製造をレベルアップさせ、速度、効率と持続可能性を高めています。
1. インゴットスライシング
シリコン結晶を極薄の円盤状にスライスします。レーザを使用することで、チップメーカーはこれを材料を特にいたわりながら行うことができます。
2. ベアウェーハ
裸の円盤状シリコンの上に、半導体チップのあらゆる構造が施されます。
3. 成膜
絶縁体または導体などから成る薄膜がウェーハ上に形成されます。これはトランジスタや接続部の基盤となります。
4. TGV/ビア穴あけ
レーザ光線で、絶縁体層と半導体層に微細な貫通電極（ビア）をあけます。これにより、3Dチップの回路層の垂直接続などが可能になります。
5. フォトレジストコーティング
ウェーハに感光性の膜を施して、特定の領域を意図的に露光して処理できるようにします。
6. EUVリソグラフィ
光をマスクを通して膜に照射し、微細な構造パターンを生成して、後の時点で形成される回路を描画します。
7. エッチング
むき出しになった領域を化学的または物理的に削り取ることで、材料に溝、貫通電極や配線が形成されます。
8. イオン注入
異種原子が高速でシリコンに添加されます（ドーピング）。これによって電気的な特性が変化し、トランジスタがスイッチできるようになります。
9. 化学機械研磨（CMP）
ウェーハの表面を化学機械的に処理して滑らかにします。これにより、非常に高度なチップで複層構造が可能になります。
10. ウェーハダイシング
ウェーハを個々に切り分けて、ダイと呼ばれるチップにします。それぞれのダイが後で独立したマイクロチップになります。この工程は、レーザまたはプラズマを使用することで非常に正確に行うことができます。
11. テスト
どのチップも電気的に検査され、まず機能チェックを行った後に、負荷と温度条件のもとでも点検されます。
半導体製造向けの当社製品
当社のレーザ・プラズマアプリケーションは、チップ製造のあらゆる主要生産工程で使用されています。
レーザの使用方法の詳細をぜひご覧ください！
チップ製造のほぼすべての生産工程中およびその前後で、レーザテクノロジーは大きな貢献を果たすことができます。どの半導体メーカーと加工業者にも各社独自のプロセスチェーンがあり、その様々な箇所でレーザを使用することが可能です。
チップ業界に影響を及ぼしているTRUMPF
TRUMPFの高出力レーザがEUVリソグラフィを可能にしている仕組みが紹介されています。
当社のグローバルパートナーシップ
新世代のチップには、消費エネルギーを最小限に抑えることが求められています。チップ自体の製造時にも出来る限り節電することが求められているほか、その製造設備には24時間365日稼働することが要求されています。TRUMPFでは、チップ工場の重要な設備業者全社の製造ソリューションをサポートすることで、この要件を満たしています。当社はイノベーションリーダーとしてエレクトロニクス・レーザソリューションを提供して、マイクロチップ製造時の効率と持続可能性の向上に貢献しています。TRUMPFは何十年も前から、アジア、米国とヨーロッパの半導体業界のトップサプライヤーと密接なパートナーシップを構築してきています。信頼に満ちたこの密接な協力関係があることで、お客様の高い要件を満たす革新的なソリューションを開発することが可能になっています。
協力関係の成功例の一つが、世界最大のリソグラフィシステムメーカーであるASMLとの長期間にわたる重点的なパートナーシップです。TRUMPFはEUVテクノロジー向けに高出力レーザを提供していますが、これは世界最高性能を誇るマイクロチップの製造で中核的な役割を果たしています。また、シリコンウェーハの製造でも、TRUMPFのジェネレーターはコーティング・エッチングプロセス用のエネルギーを高い信頼性と精度で供給しています。TRUMPFのレーザテクノロジーは、フォトマスクや極小チップ構造の品質管理などの多種多様な用途で使用されています。
最高レベルの世界
当社はハイテク企業として、半導体業界の未来の構築に主体的に参画しており、イノベーションを通してデジタル革命に大きく貢献しています。次のステップとしては、より一層効率的な製造ソリューションの開発や、パートナーシップを拡大してテクノロジーの限界を更に超えることなどが目されています。
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知っておきたいテーマ
半導体とは、電気伝導率が導体（銅など）と絶縁体（ガラスなど）の中間にある物質のことを指します。代表的な半導体物質としては、シリコンやゲルマニウムが挙げられます。電気伝導率は、ドーピング（異種原子の添加）ならびに温度や光などの外的要因によって意図的に変化させることができます。そのため半導体は、トランジスタ、ダイオードや集積回路などの電子部品に理想的です。半導体業界は、データウェアハウス、AIや微細化に推進されて急成長しています。半導体は、性能が益々向上すると同時に小型化する傾向にあり、専門家はこの動向のことをナノメートルレースと呼んでいます。 EUVリソグラフィ、コーティング、露光やエッチングなどのプロセスにとって、TRUMPFのレーザ・プラズマテクノロジーは必須の存在となっています。このテクノロジーがなければ、最新世代のチップ製造は不可能になってしまいます。
トランジスタとは、電気信号のスイッチまたは増幅器として機能する電子部品のことを指します。最先端のマイクロエレクトロニクスの心臓部であり、プロセッサ、メモリーチップやほぼすべてのデジタル機器の基盤となっています。チップ内のトランジスタの数が増えれば、計算能力が高まることになります。
通常、半導体の製造には数百の、時によっては千以上の工程があります。製造期間は何か月にも及びます。極めて簡単に言うと、半導体製造プロセスは10工程で説明することができます：
1. 製造の最初の工程として、高純度のシリコンを育成して、薄い円盤状にスライスして、ウェーハにします。
2. ウェーハを研磨して、後続工程向けに極めて滑らかな表面を生み出します。
3. リソグラフィで、感光性の膜（フォトレジスト）を塗布します。これによってその後の回路構造が定まります。
4. EUVリソグラフィなどの超高精度露光法を使用して、ウェーハ上に微細なパターンを投影します。
5. それに続いて、露光した領域を化学的に処理して現像することで、希望の構造が見えるようになります。
6. エッチングプロセス（プラズマエッチングなど）で材料膜を取り除いて、配線やトランジスタを形成します。
7. それに続いて行われるドーピング工程では、異種原子を添加して、シリコンの電気的特性を変化させます。
8. 金属や絶縁体から成る複数の層を施して、トランジスタ間の複雑な接続を確立します。
9. 上記の工程を何百回も行った後に、ウェーハをテストして、個々のチップ（ダイ）に切り分けます。この工程はウェーハダイシングと呼ばれます。
10. 最後に、チップは包装（パッケージング）して検査され、スマートフォンやコンピューターなどの機器や自動車向けに使用が許可されます。
1. 情報通信技術
半導体は、コンピューター、サーバーやスマートフォンの計算プロセスを制御しています。デジタル通信、クラウドコンピューティングやモノのインターネット（IoT）に不可欠な存在です。
2. 人工知能とデータセンター
高性能チップによって膨大な量のデータの処理が可能になり、AIアプリケーションやビッグデータ分析が実現しています。
3. 自動車産業
車両のドライバーアシスタンスシステム、Eモビリティ、インフォテイメントや自動運転にとって、半導体は必須になっています。
4. 医療技術
正確なイメージングや診断システムだけでなく、植込み型医療機器さえも可能にしています。
5. 産業界とオートメーション
半導体は、産業用製造でのセンサー、コントローラーやロボットを推進しています。
AIアプリケーションは非常に高い計算能力を必要とします。チップの性能が高ければ高いほど、AIモデルのトレーニングと使用に要する時間が短縮され、効率が高まります。従って半導体技術での進歩は、AIの発展を大きく推進しています。高性能チップの製造では、EUVなどのTRUMPFのテクノロジーが使用されています。
AIチップとは、特別に開発され、機械学習と人工知能用の複雑なアルゴリズムを直にチップ上で実行するプロセッサのことを指します。大量のデータを並列処理できることが、従来型プロセッサとの違いです。
AIチップを生み出す非常に複雑な製造プロセスでは、通常の半導体技術と革新的なパッケージング工法が組み合わされています。まず、大抵はシリコンベースの計算コア本体が、ナノメートル構造内に作られます。
膨大な量のデータをリアルタイムで処理するため、チップには非常に高い性能とエネルギー効率が求められています。従って、各メーカーではアドバンストパッケージングを採用する傾向が強まっています。そこでは複数のチップが、接続層として機能する中間基板、通称インターポーザー上で組み合わされます。
シリコン製インターポーザーが長い間業界標準でしたが、サイズとコストの面で限界に達しており、その解決策としてガラス製インターポーザーが注目を集めています。 ガラスはシリコンよりも安価であり、大型パネルで処理可能であり、AIシステム向けの複雑なチップパッケージを実現することができます。層間の電気接続を確立するために、ガラス貫通電極（TGV）と呼ばれる微細な孔をガラスに何百万個もあける必要がありますが、ここでもTRUMPFのレーザ技術が使用されています。
ムーアの法則では、マイクロチップ上のトランジスタの数が約2年ごとに倍増し、計算処理ごとのコストが低下すると唱えられています。これによれば、大型化することなくチップの性能が継続的に向上することになります。この微細化を継続するために、EUVリソグラフィや新しいチップアーキテクチャ（3D構造など）などのテクノロジーが使用されています。この法則は、Intelの共同創業者であるゴードン・ムーア氏が1965に提唱したものです。これは自然法則ではなく経験則であり、業界のイノベーションのスピードを反映したものになっています。
1. 微細化と精度
この業界は、構造をナノメートルレベルでより一層微細化しなければならないという強い圧力にさらされています。シリコンウェーハ上に3D構造を生成する際に、EUVリソグラフィとプラズマジェネレーターには極めて高い精度で稼働することが求められています。ごくわずかな誤差であっても不良品につながり、高コストが発生してしまします。許容誤差がナノメートルの領域にあるため、品質管理（計測）は益々複雑になっています。
2. エネルギー消費量と持続可能性
ランニングコストを下げて、持続可能性目標を達成するには、エネルギー効率が非常に重要になります。従ってプラズマジェネレーターとレーザ装置には、出来る限り高いエネルギー効率で稼働することが求められています。
3. サプライチェーンと品質保証
サプライチェーン全体で、不良ゼロの品質を保証しなければなりません。サプライヤーに問題があると、生産に危険が及ぶ可能性があります。TRUMPFでは、パートナーとサプライヤーに厳格な品質基準を要求しています。
4. 生産設備の稼働率
半導体製造は、大部分がアジアに集中しています。設備業者は世界中のチップメーカーに最高レベルのサービス品質を提供して、ダウンタイムを防止しなければなりません。従ってTRUMPFは台湾などで、各地域のサービスハブとテクニカルセンターに投資しています。
リソグラフィとは、半導体製造における主要なプロセスの一つであり、電子回路の構造がシリコンウェーハに転写される工程のことを指します。そこでは、特殊なコーティング装置が感光性の膜（フォトレジスト）をウェーハ上に塗布します。そして、リソグラフィシステムが光を使用して希望のパターンを露光して、化学的に処理して現像します。この構造は、チップ上のトランジスタやその他の部品の基盤となります。この分野での最も先進的なテクノロジーが、EUVリソグラフィです。この技術では、波長が極めて短い光を使用して、ナノメートルレベルの精緻な構造を生み出します。EUVリソグラフィがなければ、高性能マイクロチップを製造することはできません。2年ごとにトランジスタの数が倍増することを予測したムーアの法則を実現する上で、決定的な役割を果たしています。
ウェーハとは、マイクロチップ製造の大元になるものです。高純度のシリコンを素材としており、まず単結晶のインゴットに育成された後に、薄い円盤状にスライスされます。この円盤が研磨され、極めて滑らかな表面が生み出されます。ウェーハ上には、リソグラフィ、露光、エッチングとドーピングによって回路構造が生成されます。何百ものプロセス工程後、ウェーハはテストされ、個々のチップ（「ダイ」）に切り分けられます。
ウェーハダイシングとは、ウェーハを個々の半導体チップに切り分ける工程のことを指します。これは、半導体プロセスチェーンのバックエンドでの主要なステップです。
ブレードダイシング、ステルスダイシング、レーザアブレーションダイシングとプラズマダイシングです。
プラズマエッチングとは、イオン化ガス（プラズマ）を使用して、ウェーハ表面の材料を取り除くか、そこに構造を生み出す工法のことを指します。このプロセスは、高精度のチップ構造にとって不可欠です。
チップ製造用のプラズマを生成して制御するための高周波電気エネルギーを供給する装置のことです。
ガラス貫通電極（TGV）とは、ガラスに形成された微細な貫通電極のことであり、チップパッケージの階層間の電気接続を可能にしています。信号経路が短縮され、エネルギー損失が最小限に抑えられるため、高性能アプリケーションにとって決定的な役割を果たしています。
半導体製造は大量のエネルギーを必要とします。ですが、半導体メーカーはエネルギー効率の高いテクノロジーと循環経済を活用することで、CO₂フットプリントを大幅に削減することが可能であり、TRUMPFのテクノロジーはここで主要な役割を果たしています。家族経営企業であるTRUMPFでは、持続可能性がDNAの一部になっています。そのため当社はEUVリソグラフィなどの将来性の高いテクノロジーにおいて、エネルギーと材料の効率的な使用と節約を非常に重視しています。
