半導体製造装置部品と一般装置部品の違いについて

半導体装置部品の概要

まず、半導体装置部品はどのようなものがあるのかを説明していきます。
装置内での部品の役割はワークを固定するだけの単純な治具に始まり、各工程で使用する特殊な部品があります。以下に代表的な部品を列挙します。
• 装置内でのワークの固定治具
• パターン露光工程用部品(レンズ、フィルタ)
• イオン注入工程用部品(特殊合金(ex.モリブデン)パーツ)
• エッチング工程用部品(シリコン電極)
• 成膜工程用部品(アルミパーツ)

これらは、代表的な部品ですが、治具一つとっても、JIS精級以上の精度で加工されたものであったり、非常に精巧です。

半導体装置部品と一般装置部品の違いは何か

それでは、その他の製造業で生産される部品と比べ、半導体装置部品の特徴的な部分はなんでしょうか。以下に代表的な特徴を列挙します。

部品の加工精度が段違いである

まず最初にあげられるのが、部品の加工精度が段違いであるということです。
一般的な製造部品でよく使われる公差よりも、精度の高い加工精度を要求されます。(JIS精級)
半導体製造装置によって製造される半導体部品は、非常に細かい部品も多く、わずかなズレが致命的であることが理由です。
例えば、ワークの固定治具が0.1mmずれているだけでも、1mmのチップ部品にとっては、非常な大きなズレとなります。
加工精度が高くなればなるほど、特殊な機械や、技能が必要になってきますので、その分コストは高くなる傾向にあります。

化学反応を励起させるためなど特殊な材料が使われている部品が多い

次に、特殊な材料を使用している部品が非常に多いという違いがあります。
通常の製造業の部品では、ステンレス、鉄、アルミなどの一般金属で造られる部品が多いですが、半導体製造装置の部品はアルマイト、モリブデン、タングステンなど、特殊な金属を使用していることが多くあります。
この理由は、半導体製造の際の化学反応を励起させるために特定の材料を使用しなければならないことや、各工程は非常に負荷の高い工程のため、強度を特別に強化した合金でなければ、すぐに部品が壊れてしまうことによります。
部品がすぐに壊れてしまうと、ランニングコストが多くかかってしまうため、丈夫な材料を選択する必要があります。
ただし、丈夫と言っても、材料の選択肢は多くあるため、コストダウンのためには検討が必要な点です。

精度を出すため、パーツは金属の直接加工がほとんど(溶接などはNG)

部品の加工精度を出すため、一般的な製造業でよく使われる溶接や型抜きなどの加工法はほとんど見られない点も特徴的です。
例えば、溶接加工だと溶接痕が残ることに加え、平面度や垂直度といった点で、半導体製造装置に要求される精度を実現することはほとんど不可能です。
このように精度が要求される場合は、材料のブロックを直接削って、加工する方法が選択されます。
しかし、削られる部分は無駄になってしまうので、材料のブロックのコストは高くなってしまいます。

材料・形状・サイズ・重さの違い

半導体製造部品の、材料、形状、サイズ、重さなどに特徴的な点はあるでしょうか。
以下、説明していきます。

材料の違い

材料に関しては前項でも説明した通り、特殊な材質が使われていることが多いです。

アルマイト、モリブデン、タングステンに加えセラミック、石英、カーボンなどが使用されています。
分類としては、合金や特殊樹脂が多く使われています。

形状の違い

形状に関しては、精密で複雑な形状の部品が多く使われています。
加工方法は、様々な選択肢があります。
最近の精密加工機は作業者に熟練技術を必要としないもの多いですが、コストダウンのためには形状はできるだけ単純なものにするよう、検討が必要です。

サイズの違い

サイズに関しては、一般的な部品と比べて突出はしていません。
どちらかと言えば、小さな部品が多いというくらいです。

重量の違い

重量に関しては、重い部品が多く見られます。
合金などを使用しているため、重量が増加してしまう部品が多いです。
しかし、合金の選択肢によって、軽量化を図ることが可能です。

コスト面での違い

コスト面に関しては、精密級かつ特殊材料を使用しているため、部品単価は一般部品と比べて高いことが多いです。
例えば、アルミ材料を例にあげても、安価で一般的なA5052以外の合金(A6063など)を使用する事が多いため、費用は高くなる傾向があります。
また、前述の通り、加工に関しても、非常に手間がかかっているため、作業工数がかかってしまいコストは高くなってしまいます。

半導体装置部品コストダウンのポイントとは

製造業の現場で働いている方の仕事には様々なものがありますが、その中でも特に大切な仕事の一つとして数えられているのが、コストダウンだと思います。
一般的に利益率が低いと言われている製造業では、コストダウンによって製造原価を下げることが利益へと繋がりやすいからです。

半導体製造装置は、サイズも大きく複雑な装置となっているため、構成する部品の数はとても多く、特殊な部品も多いとされています。
特殊な部品とは、一般の装置には使用されることのない素材(モリブデンや特殊アルミなど)を使用していたり、技術的にレベルの高い加工法によって製造されていたりする物です。
このような部品は、部品を製造するためにとても多くの手間がかかっているので、無駄な箇所も多く、コストダウンを行う余地は非常に多いと言えます。

終わりに

半導体製造装置部品と通常の部品の違いについて説明してきましたが、いかがだったでしょうか。
原価の高い部品のため、コストダウンは非常に重要かと思いますので、よくよく検討することが不可欠です。

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