半導体材料の開発がレーザーマイクロ加工事業の成長を後押しする

半導体材料のいくつかの応用例

ステッパーはマスク露光システムです。レーザー光源を用いてウェハの表面保護膜をエッチングすることで、データ記憶機能を備えた回路が形成されます。ほとんどのステッパーは、深紫外レーザービームを生成できるエキシマレーザーを採用しています。大手エキシマレーザーメーカーであるCymerはASMLに買収されました。そして、新しいステッパーは10nm以下のプロセスを実現できるEUVステッパーとなるでしょう。しかし、この技術は現在も海外企業が支配しています。

しかし、中国は徐々に半導体製造技術を飛躍的に進歩させ、将来的には自国生産と量産を実現すると予想されている。国産ステッピングモーターの登場も予見され、その頃には高精度レーザー光源の需要が増加するだろう。

半導体材料のもう一つの幅広い用途は、世界で最も急速に成長しているクリーンエネルギー市場であり、最大の潜在力を持つ太陽電池産業です。太陽電池は、結晶シリコン太陽電池、薄膜電池、III-V族化合物電池に分類されます。これらのうち、結晶シリコン太陽電池が最も幅広い用途で使用されています。レーザー光源とは異なり、太陽電池は光を電気に変換する装置です。光電変換効率は、太陽電池の性能を示す基準となります。この分野における材料とプロセス技術は非常に重要です。

シリコンウェハの切断に関しては、従来は切断工具が使用されていましたが、精度、効率、歩留まりが低かったため、欧州諸国、韓国、米国などでは既に高精度レーザー技術がかなり以前から導入されていました。我が国では、太陽電池の生産能力が世界の半分に達しており、過去4年間、太陽光発電産業の成長に伴い、レーザー加工技術が徐々に活用されるようになりました。現在では、レーザー技術はPERC電池のウェハ切断、ウェハスクライビング、​​溝加工などを行うことで、太陽光発電産業に貢献しています。

半導体の3つ目の応用例は、FPCBを含むプリント基板（PCB）です。PCBは、あらゆる電子機器の主要部品であり基礎となるもので、大量の半導体材料を使用しています。近年、PCBの精度と集積度がますます高まるにつれ、より小型のPCBが登場しています。そうなると、従来の加工方法や接触加工装置では対応が難しくなり、レーザー技術の利用がますます増えていくでしょう。

レーザーマーキングは、プリント基板（PCB）における最もシンプルな技術です。現状では、材料表面へのマーキングにはUVレーザーがよく用いられています。一方、レーザー穴あけは、PCBにおいて最も一般的な技術です。レーザー穴あけはマイクロメートルレベルの精度を実現でき、機械式ナイフでは不可能な微細な穴あけが可能です。さらに、銅材料の切断やPCB上の固定溶融溶接にもレーザー技術が活用されています。

レーザーがマイクロマシニング時代に突入する中、S&A Teyuは超精密空冷式ウォーターチラーを推進した。

過去数年間のレーザー技術の発展を振り返ると、レーザーは金属切断や溶接において幅広い用途で活用されてきました。しかし、高精度マイクロ加工においては状況は正反対です。その理由の一つは、金属加工は比較的粗い加工であるのに対し、高精度レーザーマイクロ加工は高度なカスタマイズが求められ、技術開発の難しさや膨大な時間といった課題に直面しているからです。現在、高精度レーザーマイクロ加工は主にスマートフォンなどの民生用電子機器に用いられており、OLEDスクリーンはレーザーマイクロ加工によって切断されることがよくあります。

今後10年間で、半導体材料は最重要産業となるでしょう。半導体材料の加工は、レーザー微細加工の急速な発展を促す原動力となる可能性があります。レーザー微細加工では、主に短パルスレーザーまたは超短パルスレーザー（超高速レーザーとも呼ばれる）が使用されます。したがって、半導体材料の国産化が進むにつれて、高精度レーザー加工の需要は増加するでしょう。

しかし、高精度超高速レーザー装置は非常に高い要求水準を要求され、同様に高精度な温度制御装置を備える必要がある。

国内の高精度レーザー装置に対する市場の期待に応えるため、S&A Teyuは、温度安定性が±0.1℃に達するCWUPシリーズ循環式レーザー水チラーを発売しました。このチラーは、フェムト秒レーザー、ナノ秒レーザー、ピコ秒レーザーなどの超高速レーザーの冷却に特化して設計されています。CWUPシリーズレーザー水チラーの詳細については、 https://www.teyuchiller.com/portable-water-chiller-cwup-20-for-ultrafast-laser-and-uv-laser_ul5をご覧ください。