この記事で分かること
- ウシオ電機とは：光技術を応用した産業用光源や装置を開発・製造するメーカーです。半導体や液晶パネル製造、医療、映画館のプロジェクターなど幅広い分野で使われる製品を手がけており、JOINT3では露光装置のリーディングカンパニーとして参加しています。
- 露光装置に必要な性能：広面積・高解像度、高い生産性、正確な位置合わせ機能が露光装置に求められます。従来の半導体製造よりも大きな基板に対応し、微細な回路を効率良く形成することが重要です。
- 生産性向上に必要な要素：高出力光源による露光時間の短縮と、高速な搬送・位置合わせシステムが必要です。これにより、1枚あたりの処理時間を最小限に抑え、生産性を向上させます。
JOINT3でのウシオ電機
レゾナックや東京エレクトロンなど国内外の27社が、AI半導体向け新基板開発を目的としたコンソーシアム「JOINT3」を設立しました。この取り組みは、AIや自動運転といった次世代半導体の性能向上に不可欠な、後工程の技術開発を加速させることを目指しています。
https://www.nikkei.com/article/DGXZQOUC215BA0R20C25A8000000/
AI半導体は、膨大なデータを高速で処理するため、複数のチップを一つのパッケージにまとめて実装する2.5Dパッケージやチップレットと呼ばれる技術が主流になりつつあります。この技術において、チップ同士をつなぐ役割を果たすのがインターポーザーです。
今回はJOINT3に参加しているウシオ電機に関する記事です。
ウシオ電機はどんな企業か
ウシオ電機は、光応用製品に特化した産業機械メーカーです。以下のようにランプやレーザー、LEDといった光源や、それらを組み込んだ装置を開発・製造しています。
1. 光の応用技術
ウシオ電機は、光を単なる「あかり」としてではなく、エネルギーとして活用することに強みを持っています。紫外線、可視光線、赤外線の3つの波長の光を使い分け、さまざまな産業分野に貢献しています。
2. 事業領域
事業は主に3つの分野に分かれています。
- Industrial Process (産業プロセス)半導体や液晶パネル、電子部品などの製造プロセスに不可欠な光源や露光装置を提供しています。半導体露光装置用の光源や、プリント基板製造用投影露光装置など、世界トップクラスのシェアを持つ製品が多数あります。
- Visual Imaging (映像・画像)デジタルシネマプロジェクター用の光源や、テーマパーク、ライブイベントなどの大型映像演出用システムなどを手掛けています。
- Life Science (ライフサイエンス)医療機器（紫外線治療器など）や環境衛生（殺菌・除菌用の紫外線照射装置）、農業、水産などの分野で光の技術を提供し、安心・安全な社会の実現に貢献しています。
3. 企業としての強み
創業以来、「光」の可能性を追求し、独自の技術を深めてきたことが最大の強みです。特に、半導体製造プロセスに不可欠なEUV（極端紫外線）光源の開発など、最先端の技術研究に力を入れています。また、複数の市場で高いシェアを誇るニッチトップ企業としても知られています。
JOINT3ウシオ電機は、露光装置のリーディングカンパニーとして、パネルレベルの有機インターポーザーに適した材料・装置の開発を加速させる役割を担っています。
ウシオ電機は、光技術を応用した産業用光源や装置を開発・製造するメーカーです。半導体や液晶パネル製造、医療、映画館のプロジェクターなど幅広い分野で使われる製品を手がけ、特に一部の製品では高い世界シェアを誇ります。光を単なる「あかり」ではなく「エネルギー」として活用する独自の技術力が強みです。
露光装置に求められる性能は
パネルレベルの有機インターポーザー製造において、露光装置に求められる主な性能は以下の4点です。
1. 超広面積・高解像度
従来のスキャナサイズを大きく上回る超広面積のフィールドサイズが求められます。これは、パネルレベルの有機インターポーザーが、従来のシリコンウェーハよりも大幅に大きい515mm x 510mmのサイズで製造されるためです。また、微細な回路を形成するために、2～5µm L/S（ラインアンドスペース）の高解像度と、適切な焦点深度を両立する必要があります。
2. 高生産性と低コスト
パネルレベルの製造プロセスは、生産性を高め、コストを抑えることが重要です。そのため、露光装置には高いスループット（生産速度）と、低いCoO（装置所有コスト）が求められます。
3. 高精度なアライメント機能
チップを正確に配置するために、TSV（貫通電極）ウェーハへの高精度な裏面アライメント機能が必要です。これは、露光パターンとウェーハの間にわずかなずれも許されないため、非常に重要な性能となります。
4. 複数プロセスへの対応
有機インターポーザーの製造プロセスには、様々な種類の材料や工程が用いられます。そのため、露光装置は、異なるプロセスに対応できる柔軟性を持つ必要があります。
これらの要求を満たすために、ウシオ電機のような企業は、次世代の露光装置技術開発に取り組んでいます。
パネルレベルの有機インターポーザー製造では、広面積・高解像度、高い生産性、正確な位置合わせ機能が露光装置に求められます。従来の半導体製造よりも大きな基板に対応し、微細な回路を効率良く形成することが重要です。
高いスループットの実現に必要なものは
パネルレベルの有機インターポーザー製造における露光装置で高いスループットを実現するためには、以下の要素が重要となります。
1. 露光時間の短縮
スループットは単位時間あたりの処理枚数なので、1枚の基板を露光する時間を短くすることが直接的な効果につながります。
素のために、高強度の光源を用いて照射時間を短縮したり、露光装置のステージやその他の駆動部を高速化させたりする必要があります。
2. 基板の搬送・処理の高速化
露光装置は露光作業だけでなく、基板の搬送（ロード・アンロード）やアライメント（位置合わせ）などの工程も行います。
これらの付帯作業をいかに効率化できるかが、全体のスループットを大きく左右します。
そのため、自動化システムの導入や、高速なロボットハンドなどの技術が求められます。
3. 広面積の露光技術
パネルレベルの有機インターポーザーは、従来のシリコンウェーハよりも大幅にサイズが大きいため、一度に露光できる面積が広いほど、露光の回数を減らすことができます。
スキャナ方式など、広い面積を高精度に露光できる技術がスループット向上に貢献します。
4. 安定した稼働とメンテナンス性の向上
どれだけ高速な装置でも、頻繁に故障したり、メンテナンスに時間がかかったりすると、全体の生産性が低下します。
高スループットを実現するには、高い信頼性と、ダウンタイムを最小限に抑えるためのメンテナンス性の高さも重要な要素となります。
高いスループットには、高出力光源による露光時間の短縮と、高速な搬送・位置合わせシステムが必要です。これにより、1枚あたりの処理時間を最小限に抑え、生産性を向上させます。また、装置の安定稼働とメンテナンス性の高さも重要です。
ウシオ電機のライバルとなる企業は
パネルレベルの有機インターポーザー製造における露光装置分野で、ウシオ電機の主要なライバルとなるのは以下の企業です。
- キヤノン株式会社:キヤノンは、長年にわたり半導体露光装置市場でウシオ電機と競合してきた大手メーカーです。特に、液晶パネル製造で培った大型基板に対応する露光技術を持っており、パネルレベルパッケージング向けでも競合する可能性があります。
- 株式会社ニコン:ニコンもまた、半導体露光装置のトップメーカーとして知られ、先進的な後工程向け露光装置の開発を進めています。特に、デジタル露光技術など、次世代のパッケージング技術に対応した製品を開発しており、パネルレベルの分野でもウシオ電機と競合する可能性があります。
- SCREEN PE Solutions株式会社:SCREEN PE Solutionsは、プリント配線板向けの露光装置に強みを持つメーカーです。パネルレベルパッケージングはプリント配線板技術と近い部分があるため、同社の技術が応用される可能性があります。
ウシオ電機はICパッケージ基板向け露光装置で高い世界シェアを持っていますが、パネルレベルの有機インターポーザーは新たな市場であり、上記のような大手企業がそれぞれの強みを生かして参入しています。そのため、激しい技術開発競争が繰り広げられている状況と言えます。
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