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。 ほとんどのステッパーは、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が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ステッパーになります。 しかし、この技術は現在でも外国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躍進を遂げ、将来的には自社生産と大量生産を実現すると予想されます。 国産ステッパーの登場も予想され、その頃には高精度レーザー光源の需要も増加するでしょう。

半導体材料のもう一つの幅広い用途は、世界で最も大きな可能性を秘めた、最も急速に成長しているクリーンエネルギー市場であるPV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化合物電池に分けられます。 なかでも結晶シリコン太陽電池は最も幅広い用途に使用されています。 レーザー光源とは対照的に、PVセルは光を電気に変換する装置です。 光電変換率は、PV セルの良し悪しを判断する基準となります。 この分野では材料と加工技術が非常に重要です。

シリコンウェーハの切断に関しては、従来の切断ツールが使用されていましたが、精度が低く、効率も低く、歩留まりも低かったです。 そのため、ヨーロッパ諸国、韓国、米国などでは、すでにかなり以前から高精度レーザー技術を導入しています。 我が国の太陽光発電セルの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、PV 産業が成長を続けるにつれて、レーザー加工技術が徐々に使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を実行することで、PV 業界に貢献しています。

半導体の3番目の用途は、FPCBを含むPCBです。 すべての電子機器の主要部品であり基礎である 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 の精度と集積度がますます高くなるにつれて、より小さな PCB が登場するようになりました。 その時までに、従来の加工や接触加工装置の適応は難しくなりますが、レーザー技術がますます使用されるようになるでしょう。

レーザーマーキングは PCB 上で最も簡単な技術です。 今のところ、材料の表面にマーキングを行うには、UV レーザーを使用することが多いです。 ただし、PCB ではレーザー ドリリングが最も一般的な手法です。 レーザードリリングはマイクロメートルレベルに達し、機械ナイフでは開けられないような非常に小さな穴を開けることができます。 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を採用できます。

レーザーがマイクロマシニングの時代に入ると、S&Teyuが推進する超高精度空冷式水チラー

過去数年間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において幅広い用途を持っています。 しかし、高精度の微細加工の場合、状況は逆になります。 その理由の一つは、金属加工が一種の荒削りな機械加工だからだ。 しかし、高精度レーザー微細加工には高度なカスタマイズが必要であり、この技術の開発が困難であったり、多くの時間を要するなどの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使用されており、その OLED 画面はレーザー微細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重点産業となるでしょう。 半導体材料加工は、おそらく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でしょう。 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の流れに伴い、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装置に対する市場の期待に応えるため、S&Teyuが推進するCWUPシリーズの循環型レーザー水チラーは、温度安定性が ±0.1℃で、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ています。 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