半導体材料開発がレーザー微細加工事業の成長を促進

半導体材料のいくつかの用途

ステッパーはマスク露光装置です。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を形成します。ステッパーの多くは、深紫外線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のCymer社はASML社に買収されました。そして、新たなステッパーは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、この技術は現在も外資系企業によって独占されています。

しかし、中国はチップ製造において徐々に飛躍的な進歩を遂げ、将来的には自主生産と量産化を実現すると予想されます。国産ステッパーの登場も見込まれており、その頃には高精度レーザー光源の需要は増加するでしょう。

半導体材料のもう一つの幅広い用途は、世界で最も急成長し、潜在能力の高いクリーンエネルギー市場である太陽光発電セル産業です。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。これらの中で、結晶シリコン太陽電池は最も幅広い用途を有しています。レーザー光源とは対照的に、太陽光発電セルは光を電気に変換する装置です。光電変換率は、太陽光発電セルの性能を示す基準です。この分野では、材料とプロセス技術が非常に重要です。

シリコンウェーハの切断には従来の切削工具が使用されていましたが、精度、効率、歩留まりが低いという問題がありました。そのため、多くの欧州諸国、韓国、米国では、既に高精度レーザー技術が既に導入されています。我が国の太陽電池生産能力は世界の半分に達しています。そして過去4年間、太陽光発電産業の成長に伴い、レーザー加工技術も徐々に活用されるようになりました。現在、レーザー技術はウェーハ切断、ウェーハスクライビング、​​PERCバッテリーの溝入れ加工など、太陽光発電産業に貢献しています。

半導体の3つ目の用途は、FPCBを含むPCBです。あらゆる電子機器の主要部品であり基盤であるPCBには、大量の半導体材料が使用されています。ここ数年、PCBの高精度化と集積度の向上に伴い、ますます微細化されたPCBが登場しています。そうなると、従来の加工技術や接触加工装置では対応が難しくなり、レーザー技術がますます活用されるようになるでしょう。

レーザーマーキングはPCBにおける最もシンプルな技術です。現在、材料表面へのマーキングにはUVレーザーが一般的に使用されています。しかし、PCBにおいて最も一般的な技術はレーザードリリングです。レーザードリリングはマイクロメートルレベルの加工が可能で、機械式ナイフでは不可能な非常に小さな穴あけが可能です。さらに、銅材料の切断やPCB上の固定融着にもレーザー技術が用いられています。

レーザーがマイクロ加工の時代に入ると、S&A Teyuは超精密空冷式水チラーを推進しました

ここ数年のレーザー開発を振り返ると、レーザーは金属切断や溶接など幅広い用途で利用されています。しかし、高精度微細加工においては状況が全く異なります。その理由の一つは、金属加工が一種の粗加工であることにあります。しかし、高精度レーザー微細加工は高度なカスタマイズを必要とし、技術開発の難しさや膨大な時間を要するといった課題に直面しています。現在、高精度レーザー微細加工は主にスマートフォンなどの民生用電子機器に利用されており、そのOLEDスクリーンはレーザー微細加工によって切断されることが多くなっています。

今後10年間で、半導体材料は重点産業となるでしょう。半導体材料加工は、レーザーマイクロマシニングの急速な発展の刺激となる可能性があります。レーザーマイクロマシニングでは、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ます）が用いられます。したがって、半導体材料の国産化の傾向に伴い、高精度レーザー加工の需要は増加するでしょう。

しかし、高精度の超高速レーザー装置は非常に要求が厳しく、同様に高精度な温度制御装置を備える必要があります。

国内の高精度レーザーデバイスの市場の期待に応えるため、S&A Teyuは、温度安定性が±0.1℃に達し、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用に特別に設計されたCWUPシリーズ循環レーザー水チラーを推進しました。CWUPシリーズレーザー水チラーユニットの詳細については、 https://www.teyuchiller.com/portable-water-chiller-cwup-20-for-ultrafast-laser-and-uv-laser_ul5をご覧ください。