[반도체] 첨단 노광 장치 분야에서 일본계 기업을 앞지른, 기억해야 할 네덜란드의 메이커란?

[お持て成し]

첨단 노광 장치 분야에서 일본계 기업을 앞지른, 기억해야 할 네덜란드의 메이커란? / 8/2(금) / JBpress

스마트폰이나 PC, 가전, 자동차 등, 생활에 밀착한 기기의 제조에 불가결한 반도체. 생성 AI 시대의 도래로 그 중요성이 커지고 있어 미·중 패권 다툼이 치열한 가운데, 경제 안전 보장에 있어서의 가장 중요한 전략 물질로 주목받고 있다. 한편, 제품은 메모리, CPU(MPU), 센서 등 다종다양, 다수의 메이커가 제조 공정 마다 온 세상에 점재하고 있어, 산업 구조는 별로 알려져 있지 않은 것이 실태일 것이다. 거기서 본연재에서는, 일본 전기로 일관해 반도체 사업에 종사한 키쿠치 마사노리 씨의 저서 「교양으로서의 「반도체」(키쿠치 마사노리 저/일본실업출판사)로부터, 내용의 일부를 발췌·재편집. 

제3회는, 일본 기업의 주전장인 반도체 제조장치 업계에 대해서, 제조 공정과 주요 기업을 개괄한다.

■ 제조장치 업계는 '전(前)공정' 과정, '후(後)공정' 과정 두 가지로 나뉜다

제조 장치 메이커는, 반도체의 제조, 즉 실리콘(규소)의 기판상에 다수의 칩을 만들어 넣는 전공정용과 완성된 1개 1개의 칩을 조립·검사하는 후공정용의 2개로 크게 나뉩니다. 그리고, 전공정에 사용되는 장치를 IDM 기업이나 파운드리 기업(전공정 대응)에 제공하고, 후공정용의 장치를 IDM 기업이나 OSAT 기업(후공정 대응)에 제공합니다. 

■ 전(前) 공정의 특기할 만한 제조 장치 메이커

우측 그림 '반도체 제조공정의 개략'을 보시면 전 공정·후 공정 중에 어떤 세부 공정이 있는지, 그것들이 어떤 순서로 되어 있는지 알 수 있을 것입니다. 그리고 제조 장치 메이커, 재료 메이커가 각각의 공정의 장치·재료를 제공합니다. 또, 파운드리 기업은 전공정에, OSAT 기업은 후공정에 대응하고 있는 것을 알 수 있을 것입니다. 

자세한 이야기는 뒷장으로 넘기고, 여기서는 이러한 공정이 있고, 그것들을 생산하고 있는 기업으로서 어떤 메이커가 있는지에 대해 간단히 언급해 두기로 합니다. 아래 도표가 전공정용 주요 제조장치와 그 대표적 제조업체입니다. 

어느 기업이나 각각의 공정에서 중요하다고 할 수 있습니다만, 그 중에서도 특히 기억해 두고 싶은 기업이 ASML(네덜란드)입니다. 그 밖에도 어플라이드·머티리얼즈(AMAT:미국), 램 리서치(미국), 그리고 일본 기업의 도쿄 일렉트론(TEL), 앨백, 표에는 없지만 디스코, 레이저 테크, 무라타 기계 등도 기억해 두고 싶은 기업입니다. 

ASML(네덜란드)은 첨단 노광 장치에 특화한 기업으로, 그때까지 이 분야에서 강했던 캐논, 니콘을 단번에 내질렀습니다.

덧붙여 ASML과는 별도로 ASM 인터내셔널(네덜란드)이라고 하는 기업도 있습니다. 이것은 같은 제조 장치 기업으로, CVD(실리콘 웨이퍼상에 필요한 박막을 퇴적시키는 장치)나 ALD(박막을 1 원자층씩 퇴적시키는 장치) 등의 성막 장치, 혹은 확산로 등 폭넓은 장치를 취급하고 있습니다. 이름이 매우 비슷하지만 ASML과 ASM인터내셔널은 같은 네덜란드 기업일지라도 별개의 기업입니다. 

어플라이드·머티리얼즈(미국)는 AMAT라고 줄여지는 경우도 많은 기업입니다. CVD, ALD, 스퍼터, 도금 등의 성막 장치, 드라이 에처, CMP 장치(실리콘 웨이퍼의 연마) 등의 대표적 기업입니다. 램 리서치(미국)도 마찬가지로 드라이 에처(박막을 부분적으로 제거), CVD, CMP 장치, 도금 장치, 웨트 세정 장치(반도체 세정: 반도체 제조 프로세스의 30~40% 차지)의 기업으로 알려져 있습니다. 

■ 제조장치는 일본기업이 강점을 발휘

일본 기업도 반도체 제조 장치 분야에서는 강점을 발휘하고 있습니다.

우선, 도쿄 일렉트론은 코터·디벨로퍼(감광액의 도포·현상), 산화·확산로, 드라이 에처, CVD나 ALD 등의 성막 장치, 세정 장치, 도금 장치, 프로버(전기적 검사에 사용하는 장치) 등 폭넓은 장치를 취급하고 있습니다. 

디스코는 웨이퍼 연삭기나 다이서 등으로 알려져 있습니다. 다이서는 웨이퍼의 원판에 만들어진 다수의 칩을 1개 1개로 절단하는 장치를 말합니다. 

그 밖에도, 스퍼터 장치나 이온 주입기를 제조하는 앨백, 테스터나 EB(전자 빔) 직묘 장치의 어드밴 테스트, 검사 장치의 레이저 테크, 웨이퍼 반송기 메이커로서의 무라타 기계등도, 이러한 제조 장치의 분야에서 강한 일본 기업입니다. 

덧붙여 일본의 제조 장치 메이커 중에서는 도쿄 일렉트론의 매출액이 돌출하고 있습니다.

■ 후공정이 특기할 만한 제조 장치 메이커

후공정(조립·검사)용의 제조 장치 메이커로서는, 프로브시험(전기적 시험)의 테라다인(미국), 마운터(패키지에 칩을 고착하는 장치)의 BE세미컨덕터·인더스트리즈(네덜란드), 캐논 머시너리(일본), ASM 퍼시픽 테크놀로지(싱가포르), 큐릭·앤·소파(싱가포르) 등이 있습니다. 

또 금선을 칩과 패키지의 리드선을 연결하는 와이어본더 분야에서는 ASM어셈블리테크놀로지(네덜란드), DIAS오토메이션(홍콩), 큐릭앤소파(싱가포르), 신천(일본) 등이 알려집니다. 

게다가 몰딩(봉지) 장치에서는, TOWA(일본), ASM 퍼시픽 테크놀로지(싱가포르), BE 세미컨덕터·인더스트리즈(네덜란드), I-PEX(일본), 이와타니 산업(일본) 등이 있습니다. 

■ 어떤 기준으로 제조장치 제조업체, 기종을 선택하고 있는가?　

그런데, 같은 반도체 제조 장치라도, 반도체 메이커(IDM)나 파운드리 기업이 어느 메이커의 어느 기종을 선택할지에 대해서는, 다양한 요소가 있습니다. 

물론 기본은 장치 성능, 즉 반도체 제조업체나 팹리스 기업이 요구하는 사양이 충족되고 있는지 여부이지만 그 외에도 가격, 납기, 처리량(단위시간당 처리능력), 풋프린트(설치면적), 서비스 등 여러 가지 검토 요소가 있습니다. 

또 당연하게도, 성능 차이, 가격 차이 등에 뚜렷한 차이가 없는 한, 이전부터 사용하고 익숙한 메이커의 장치가 안심할 수 있다는 면은 부정할 수 없습니다.

어디까지나 개인적인, 필자 자신의 IDM에서의 기술부장으로서의 경험으로부터 말하면, 예를 들면 드라이 에칭 장치(IC에 정밀한 가공 처리를 실시한다)의 도입을 생각했을 경우, 산화막용에는 도쿄 일렉트론의 장치, 금속막이나 다결정 실리콘막용에는 램 리서치의 장치가 성능적으로 좋다는 감촉을 가지고 있었습니다. 

■ 제조 장치에 부가된 노하우

필자가 자주 질문하는 의문에 대해서 대답을 해보도록 하겠습니다. 그것은 제조 장치의 사용법에 대해서, 「장치만 구입해, 그것을 잘 사용할 수 있으면, 누구라도 생각대로의 반도체를 만들 것인가?」라고 하는 의문입니다. 

한국의 반도체 제조업체가 약진한 것에 대해 다음과 같은 이야기가 있습니다.

「일본의 제조 장치 메이커가 한국 기업에 제공한 반도체 제조 장치에는, 단지 메카로서의 「장치」뿐만 아니라, 일본의 반도체 메이커와 제휴·협동해 만든 레시피나 사용법, 또 프로세스 조건을 통한 노하우가 「장치에 부수한 형태」로 한국 기업에 제공되어 그러한 노하우가 유출되었다. 그 결과 장치를 산 한국 반도체 업체는 레시피, 노하우까지 입수해 신속하게 제조 기술을 마스터할 수 있었고 레벨업을 할 수 있었다」는 설입니다. 필자 자신은, 이것은 일본의 반도체 메이커가 한국 메이커에 따라잡혀 더욱 추월당한 것에 대한 반도체 메이커측의 괴로운 변명으로 파악하고 있습니다. 

물론 이러한 일이 전무했다고는 할 수 없지만, 오히려 반도체 제조의 세로 프로세스 플로우(개개의 프로세스를 잇는 일련의 플로우, 흐름)와 프로세스 조건(온도, 압력, 가스유량 등)의 정보가 한국 메이커에 흐르고, 그것이 장치의 사용법이나 프로세스 조건과 일체화함으로써 일어난 것은 아닐까 생각하고 있습니다. 

그런 의미에서, 일본의 반도체 메이커로부터의 정보 유출, 게다가 특허 방위의 인식의 허술함이야말로, 원래의 원인이 있었던 것은 아닐까요. 

키쿠치마사노리

https://news.yahoo.co.jp/articles/da14ab724a986fcdd88807b228d771c2276f5ca2?page=1

先端露光装置の分野で日系企業を追い抜いた、覚えておくべきオランダのメーカーとは？（JBpre

先端露光装置の分野で日系企業を追い抜いた、覚えておくべきオランダのメーカーとは？
8/2(金) 12:02配信


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JBpress
写真提供：ＣＦＯＴＯ／共同通信イメージズ

　スマホやパソコン、家電、自動車など、生活に密着した機器の製造に不可欠な半導体。生成AI時代の到来でその重要性は増しており、米中覇権争いが熾烈（しれつ）を極める中、経済安全保障における最も重要な戦略物質と目されている。一方で、製品はメモリ、CPU（MPU）、センサーなど多種多様、多数のメーカーが製造工程ごとに世界中に点在しており、産業構造はあまり知られていないのが実態だろう。そこで本連載では、日本電気で一貫して半導体事業に携わった菊地正典氏の著書『教養としての「半導体」』（菊地正典著/日本実業出版社）から、内容の一部を抜粋・再編集。

半導体製造工程の概略

　第3回は、日本企業の主戦場である半導体製造装置業界について、製造工程と主要企業を概説する。

■　製造装置業界は「前工程」向け、「後工程」向けの 二つに分かれる

　製造装置メーカーは、半導体の製造、すなわちシリコン（ケイ素）の基板上に多数のチップをつくり込む前工程向けと、完成した1個1個のチップを組立・検査する後工程向けの二つに大きく分かれます。そして、前工程に使われる装置をIDM企業やファウンドリー企業（前工程対応）に提供し、後工程用の装置をIDM企業やOSAT企業（後工程対応）に提供します。

　■ 前工程の特筆すべき製造装置メーカー

　下の図「半導体製造工程の概略」を見ていただければ、前工程・後工程の中にどのような細かな工程があるか、それらがどのような順になっているかがおわかりでしょう。そして製造装置メーカー、材料メーカーがそれぞれの工程の装置・材料を提供します。また、ファウンドリー企業は前工程に、OSAT企業は後工程に対応していることがわかるでしょう。

　細かい話は後の章にゆずって、ここではこのような工程があり、それらを生産している企業としてどのようなメーカーがあるのかについて簡単に触れておくことにします。下の図表が前工程用の主な製造装置とその代表的メーカーです。

　どの企業もそれぞれの工程で重要といえますが、その中でも特に覚えておきたい企業がASML（オランダ）です。ほかにもアプライド・マテリアルズ（AMAT:アメリカ）、ラムリサーチ（アメリカ）、そして日本企業の東京エレクトロン（TEL）、アルバック、表にはありませんがディスコ、レーザーテック、村田機械なども覚えておきたい企業です。

　ASML（オランダ）は先端露光装置に特化した企業で、それまでこの分野で強かったキヤノン、ニコンを一気に突き放しました。

　なお、ASMLとは別にASMインターナショナル（オランダ）という企業もあります。これは同じ製造装置企業で、CVD（シリコンウエハー上に必要な薄膜を堆積させる装置）やALD（薄膜を1原子層ずつ堆積させる装置）などの成膜装置、あるいは拡散炉など幅広い装置を扱っています。名前が非常によく似ていますが、ASMLとASMインターナショナルは同じオランダ企業ではあっても別企業です。

　アプライド・マテリアルズ（アメリカ）はAMATと略されることも多い企業です。CVD、ALD、スパッタ、メッキなどの成膜装置、ドライエッチャー、CMP装置（シリコンウエハーの研磨）などの代表的企業です。ラムリサーチ（アメリカ）も同様に、ドライエッチャー（薄膜を部分的に除去）、CVD、CMP装置、メッキ装置、ウエット洗浄装置（半導体の洗浄:半導体製造プロセスの30～40％を占める）の企業として知られています。

■ 製造装置では日本企業が強みを発揮

　日本企業も半導体の製造装置の分野では強みを発揮しています。

　まず、東京エレクトロンはコーター・デベロッパー（感光液の塗布・現像）、酸化・拡散炉、ドライエッチャー、CVDやALDなどの成膜装置、洗浄装置、メッキ装置、プローバ（電気的検査に使う装置）など幅広い装置を扱っています。

　ディスコはウエハー研削機やダイサーなどで知られます。ダイサーとはウエハーの円板につくり込まれた多数のチップを1個1個に切断する装置のことです。

　ほかにも、スパッタ装置やイオン注入機を製造するアルバック、テスターやEB（電子ビーム）直描装置のアドバンテスト、検査装置のレーザーテック、ウエハー搬送機メーカーとしての村田機械なども、これら製造装置の分野で強い日本企業です。

　なお、日本の製造装置メーカーの中では東京エレクトロンの売上高が突出しています。

　■ 後工程の特筆すべき製造装置メーカー

　後工程（組立・検査）用の製造装置メーカーとしては、プローブ試験（電気的試験）のテラダイン（アメリカ）、マウンター（パッケージにチップを固着する装置）のBEセミコンダクター・インダストリーズ（オランダ）、キヤノンマシナリー（日本）、ASMパシフィックテクノロジー（シンガポール）、キューリック・アンド・ソファ（シンガポール）などがあります。

　また、金線をチップとパッケージのリード線とをつなぐワイヤーボンダーの分野では、ASMアッセンブリー・テクノロジー（オランダ）、DIASオートメーション（香港）、キューリック・アンド・ソファ（シンガポール）、新川（日本）などが知られます。

　さらにモールディング（封止）装置では、TOWA（日本）、ASMパシフィックテクノロジー（シンガポール）、BEセミコンダクター・インダストリーズ（オランダ）、I-PEX（日本）、岩谷産業（日本）などがあります。

■ どんな基準で製造装置メーカー、機種を選んでいるのか？　

　ところで、同じ半導体製造装置であっても、半導体メーカー（IDM）やファウンドリー企業がどこのメーカーのどの機種を選ぶかについては、さまざまな要素があります。

　もちろん、基本は装置性能、すなわち半導体メーカーやファブレス企業が求める仕様が満たされているか否かですが、その他にも価格、納期、スループット（単位時間あたりの処理能力）、フットプリント（設置面積）、サービスなど、もろもろの検討要素があります。

　また当然ながら、性能差、価格差などにはっきりとした違いがない限り、以前から使って慣れているメーカーの装置のほうが安心できる、という面は否定できません。

　あくまでも個人的な、筆者自身のIDMでの技術部長としての経験からいえば、例えばドライエッチング装置（ICに精密な加工処理を行なう）の導入を考えた場合、酸化膜用には東京エレクトロンの装置、金属膜や多結晶シリコン膜用にはラムリサーチの装置が性能的に良いという感触をもっていました。

　■ 製造装置に付加されたノウハウ

　筆者がよく質問される疑問について、お答えしておきましょう。それは製造装置の使い方についてで、「装置さえ購入し、それを使いこなせれば、誰でも思い通りの半導体をつくれるのか？」という疑問です。

　韓国の半導体メーカーが躍進したことについて、次のような話があります。

　「日本の製造装置メーカーが韓国企業に提供した半導体製造装置には、単にメカとしての『装置』だけではなく、日本の半導体メーカーと連携・協同してつくり上げたレシピや使い方、さらにはプロセス条件を通じてのノウハウが『装置に付随した形』で韓国企業に提供され、それらのノウハウが流出した。その結果、装置を買った韓国半導体メーカーはレシピ、ノウハウまで入手でき、迅速に製造技術をマスターでき、レベルアップできた」という説です。筆者自身は、これは日本の半導体メーカーが韓国メーカーに追いつかれ、さらに追い越されたことに対する半導体メーカー側の苦し紛れの言い訳と捉えています。

　もちろん、このようなことが皆無だったとは申しませんが、むしろ半導体製造の縦プロセスフロー（個々のプロセスをつなぐ一連のフロー、流れ）とプロセス条件（温度、圧力、ガス流量など）の情報が韓国メーカーに流れ、それが装置の使い方やプロセス条件と一体化することで起こったのではないかと感じています。

　その意味で、日本の半導体メーカーからの情報流出、さらには特許防衛の認識の甘さにこそ、そもそもの原因があったのではないでしょうか。

菊地 正典