この記事で分かること

ニコンの新デジタル露光機「DSP-110」

　ニコンは新たな半導体のアドバンストパッケージング（先端パッケージング）向けデジタル露光装置「DSP-110」を発表しています。

　急拡大しているAIサーバーや高性能コンピューティング（HPC）向けのパッケージ基板・RDL（再配線層）形成の量産効率化を狙った戦略的な装置となっています。

先進パッケージング向けデジタル露光装置とは何か

　先進パッケージング向けデジタル露光装置とは、AIやHPC（高性能コンピューティング）向け半導体で急速に普及している「先進パッケージ（2.5D/3D実装やチップレット技術など）」の製造プロセスにおいて、フォトマスク（原版）を使わずに、デジタルデータから直接レーザー光などを照射して回路パターンを描画（露光）する装置のことです。

　従来の半導体前工程で使われる露光装置や、後工程のステッパーとはアプローチが大きく異なります。

1. なぜ「デジタル露光（マスクレス）」なのか

　従来のステッパー（露光装置）は、ガラス基板に回路を描いた「フォトマスク」に光をあててレンズで縮小投影し、シリコンウェハや基板上にパターンを転写します。しかし、先進パッケージ基板（RDL：再配線層やFOPLPなど）の製造においては、以下の課題が生じます。

1. 基板の歪み（反り・収縮）問題
   • 大型パネルや樹脂基板、多数の半導体チップ（ダイ）を敷き詰めたパネルは、加熱処理などで微小な「歪み（反り・伸び縮み）」が発生します。
   • 固定されたフォトマスクで一括投影すると、基板の歪みによって位置がズレ、チップと回路が正しく接続できなくなります（重ね合わせ精度の低下）。
2. デジタル露光による解決
   • デジタル露光装置は、基板上のアライメントマークやチップの実際のズレをセンサーでリアルタイム計測し、描画データをデジタル処理で瞬時に補正・変形させて照射します。これにより、基板が歪んでいても正確に配線を描くことができます。
3. マスクレスによるコストと期間の削減
   • 多品種少量生産やプロトタイプ開発において、高価なフォトマスクを毎回作製する必要がなくなり、開発期間（リードタイム）の短縮とマスクコストの削減が可能です。

2. 先進パッケージングで求められる性能・役割

　従来のプリント基板向けダイレクトイメージング（LDI）技術と比べ、先端半導体向けのデジタル露光装置には極めて高度な性能が求められます。

• 微細性（1～2 μm 以下のライン＆スペース）
  • 複数のチップ間で膨大なデータを高速伝送するため、配線幅・配線間隔（L/S）を1.5 μmや 1.0μmといった超微細領域（RDL：再配線層）で形成する必要があります。
• 高スループット（高い生産性）
  • 1点ずつ描画する電子ビーム（EB）描画などと異なり、超高精細な空間光修飾素子（DMDやLCOSなど）やマルチアレイ光学系を用いて、大面積の基板（大型ガラスパネルやオーガニック基板）に対して高速に照射・処理する能力（例：70 panels/hour 以上）が求められます。
• 高い焦点深度（フォーカスマージン）
  • 前工程のシリコンウェハのように完全に平坦ではない樹脂や有機材料の基板上でも、ピンボケせずに高解像なパターンを結像させる光学特性が必要です。

3. 主な用途（適用プロセス）

• FOPLP（Fan-Out Panel Level Packaging）
  • 丸いウェハではなく、角型の大型パネル（510mm×515mm等）を使って一気に多数のチップとRDLを形成する次世代パッケージング技術。
• 高密度 2.5D / 3D パッケージの再配線層（RDL）
  • GPUやHBM（高帯域幅メモリ）を連結するための高密度インターポーザやサブストレート（基板）上の配線形成。
• 有機パッケージ基板（ABF基板など）の高密度層形成
  • 高性能CPU/GPUを載せる多層有機基板における超微細回路の描画。

---

　「先進パッケージング向けデジタル露光装置」は、「微細な配線を描く性能（前工程に近い精度）」と「歪んだ大面積基板にも柔軟に追従・高速処理する能力（後工程・基板の強み）」を兼ね備えた、次世代半導体の性能向上を支えるキーファブリケーション装置と言えます。

DSP-110の特徴は何か

　ニコンの「DSP-110」の主な特徴は以下の通りです。

生産性の大幅な向上（スループット約40%アップ）

　光学系の刷新により、処理能力は従来機（DSP-100）の50～51 panels/hourから72 panels/hourへと向上し、先進パッケージ基板の量産効率を高めています。

高精度な微細パターニング性能

　解像度 1.5 μmライン・アンド・スペース）、重ね合わせ精度 ≤0.3 μmを実現しており、高密度な再配線層（RDL）の形成に対応します。

高い量産安定性（フォーカスマージンの拡大）

　新設計の光学系により焦点深度の許容範囲（フォーカスマージン）が広がり、基板の歪みや表面状態のばらつきに対しても安定した描画と高歩留まりを維持できます。

1.0 μmへの拡張性（現場でのアップグレード対応）

　今後のさらなる微細化に対応するため、納入現場での光学系交換により解像度 1.0μm（L/S）仕様へアップグレード可能な設計になっています。

大面積パネル（FOPLP等）への適応力

　デジタル露光（マスクレス・ダイレクトイメージング）技術により、大容量AIチップなどの高密度パッケージ化で生じる基板の歪みをデジタル補正しながら高速・高精度に描画できます。

有力メーカーはどこか

　半導体後工程（アドバンストパッケージング）向けの露光装置市場は、前工程（EUVやArF液浸を独占・主導するASMLなど）とは異なり、日本メーカーを中心に複数の有力プレイヤーが技術方式や用途に応じてシェアを分け合っている状況です。

1. 有力メーカーの勢力図

　後工程露光装置では、大きく分けて「マスク投影方式（ステッパー）」と「デジタル露光方式（マスクレス／DI）」の2つが存在します。

① キヤノン（Canon）

• 方式：ステッパー（i線投影露光など）
• 特徴・立ち位置：後工程ステッパー市場においてトップクラスのシェアを確保。AI半導体（2.5D/3D実装）向けインターポーザや再配線層（RDL）の広画角一括露光（例：100×100mmの超広画角「FPA-5520iV」シリーズ）で高い支持を得ており、高い生産性を強みに市場を牽引しています。

② ウシオ電機（Ushio）

• 方式：ステッパー / プロジェクション露光
• 特徴・立ち位置：有機パッケージ基板や2.5D/3D実装向けの後工程露光装置で非常に高いシェアを誇ります。超高解像・大画面投影技術（「UX-4」シリーズなど）を持ち、ABF基板などの先端パッケージ基板製造においてトップシェアの一角を占めます。

③ SCREEN PE ソリューションズ（SCREENグループ）

• 方式：デジタル露光（ダイレクトイメージング：LDI）
• 特徴・立ち位置：プリント基板（PCB）やFOPLP（ファンアウト・パネルレベル・パッケージ）向けのデジタル直接描画（DI）装置で世界トップシェアクラス。基板の反り・歪みに合わせて描画データを補正する技術に長けています。

④ アドテックエンジニアリング（Adtec Engineering）

• 方式：デジタル露光（ダイレクトイメージング）
• 特徴・立ち位置：ハイエンドのパッケージ基板や高密度多層基板向けのDI装置で高い実績を持つ専門メーカー。

⑤ ニコン（Nikon）

• 方式：デジタル露光（ダイレクトイメージング / マスクレス）
• 特徴・立ち位置：パネルレベルパッケージ（FOPLP）や先端基板向けにデジタル露光装置「DSPシリーズ（DSP-100/110）」を展開。1.5〜1.0 μm レベルの超微細RDL対応と高スループットを武器にシェア拡大を図っています。

⑥ その他（オルボテック / KLA、ASML等）

• イスラエルのOrbotech（現KLAグループ）などの海外勢もパッケージ基板向けのDI装置・ダイレクト描画分野で実績を持ちます。また、ASMLも一部後工程に近い高密度パッケージ用ステッパーを提供しています。

2. 市場シェアの傾向

　後工程露光装置単体の正確な市場シェア公表データは、手法（ステッパー型かデジタル型か）や用途（FOPLP、FOWLP、有機Substrate等）によって細分化されていますが、全体的な業界ポジションは以下の傾向となっています。

方式・分野	主要メーカー	市場の状況・シェア傾向
後工程ステッパー（一括投影）	キヤノン、ウシオ電機	日本勢が市場の大部分を寡占。 インターポーザや標準的なRDL形成において、キヤノンとウシオ電機が圧倒的な台数・売上シェアを維持しています。
デジタル露光（マスクレス/DI）	SCREEN PE、アドテック、ニコン、Orbotech (KLA)	新旧プレイヤーが競争する成長分野。 基板の反り対策や短納期化が求められるFOPLPや超微細RDL向けで拡大中。SCREENやアドテックが先行する中、ニコンなどが高性能機（DSP-110等）で参入・拡大を図っています。

---

前工程の露光装置はオランダASMLの独壇場ですが、先進パッケージング向け露光装置においては日本企業（キヤノン、ウシオ電機、SCREEN、アドテック、ニコンなど）が世界シェアの過半数以上を占める強みを持っています。

　特に「AI半導体の大型化」に伴い、広画角で一気に焼き付けるステッパー型（キヤノン・ウシオ）と、歪みをデジタル補正して超微細配線を描くデジタル露光型（ニコン・SCREEN等）の双方で技術競争が激化しています。