研磨剤のリーディングカンパニー: フジミインコーポレーテッドのご紹介

研磨剤のリーディングカンパニー: フジミインコーポレーテッドのご紹介

世界を支えるリーディングカンパニーは日本に数多くあります。その中でも、半導体製造を支えるフジミインコーポレーティッドについて今回はご紹介します。

世界を支える日本の半導体加工技術

半導体

現在Industry4.0、第4次産業革命と呼ばれていることはご存知でしょうか?
オックスフォード大学の准教授マイケル・A・オズボーンが2015年出版の著書「未来の雇用」で挙げる第4次産業革命として上げる要素は以下の5つです。

  • 人工知能
  • ロボティクス
  • IoT
  • ビッグデータ
  • シェアリングエコノミー

いずれも2018年の現在になってかなり浸透していき「そのような未来になりそうだ」ということが肌で感じられるようになってきました。
どの技術にとってもコンピューティング、つまり半導体というハードウェアが主役です。

日本の半導体産業は世界を支える

2013年のエルピーダメモリ倒産や、直近の東芝メモリ売却騒動などで見聞きすると、日本の半導体産業は雲行きがあやしいのか、と思われがちです。
しかし、それははっきりと「違う」と言えます。
半導体も「加工品」です。加工する技術が日本にはあります。
半導体の加工には「研磨」が欠かせません。半導体品質だけでなく、高集積化などの配線技術の裏側には研磨の高度な技術があります。

研磨のNo.1メーカーは日本にある

フジミインコーポレーテッドという会社をご存知でしょうか。筆者自身も半導体業界に従事するようになり、半導体前工程に興味を持つようになったころよく見聞きするようになりました。
フジミインコーポレーテッドは日本の半導体技術を下支えする「研磨」のリーディングカンパニーです。本稿ではその技術力の高さを紹介します。

磨く技術の極み

物を磨くというと、DIY等では砥石・やすり・サンドペーパー・耐水研磨紙などで磨きたいものに擦り付けるというイメージがあります。
その方法では、研磨の偏りや砥粒(とりゅう:後述します)のへたりが起きて研磨ムラの原因になります。
フジミインコーポレーテッドの主力商品はスラリーと言われる、液体研磨剤です。化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing:CMP)という手法で半導体のウェハを磨く際に用いられます。
ポリッシャーで均一平面に磨き、さらにフレッシュな(へたっていない)砥粒が随時供給されることで、ウェハ表面は平坦度の高い鏡面仕上げになります。

研磨剤の難しさ

研磨は主に「機械研磨」と「化学研磨」があります。
前述した化学機械研磨という名前の通り、この手法は機械研磨と化学研磨を同時に行います。
機械研磨は砥粒で磨くことです。対して、化学研磨は酸・アルカリなどを用いて化学的に溶解して磨くことです。
研磨剤の難しさは「砥粒の品質」と「安定性」にあります。

研磨剤の技術の高さ

砥粒はどのように製造されるのでしょうか。
一般的には材料を破砕し、それをろ過・分級その後精製して粉末を作ります。
分級という言葉に馴染みがない方に解説します。様々な大きさの粒があったとき、大きさ別に分ける作業のことです。「篩(ふるい)」にかけることです。篩には粉末を通す「網の目」がありますが、それを「メッシュ」といい記号では「#」で表します。#2000や#800などの書き方をし、メッシュサイズが大きいほど細かい粒子になります。
砥粒の品質は研磨剤の品質そのものです。仮に砥粒中に1粒でも大きな粒が混在していたとしたら、研磨したものにメッシュサイズ以上の傷がついてしまうことになります。
また、研磨剤の溶媒にも技術力が詰まっています。
液体中に粉末を入れると、その比重の違いで沈殿が起きてしまいます。
また、沈殿が起きない粉末であっても、化学研磨用の酸・アルカリがある時に粉末が「凝集」してしまう場合もあるでしょう。
研磨剤として安定して砥粒分散させるために、分散剤などの化学設計をする必要があるのです。フジミインコーポレーテッドの研磨剤は「粉末の精度」と「化学設計力」が優れていると言えます。

磨きで最高品質を

ハードディスク

実際に、研磨剤で磨かれる最高品質のものを紹介します。

シリコンウェハー

シリコンウェハーはインゴット(シリコンの塊)を切り出し、研磨して表面を平坦化させた後に配線します。
研磨の際に、傷があればその部分は配線不良になってしまい、完成品の歩留まりが下がります。ラッピングと言われる研磨の最終仕上げ工程での表面荒さ(Ra)は0.1nm以下になります。その細かさは、シリコン原子5個以下の凹凸なのです。
現在主流のシリコンウェハーサイズはφ300mmです。実際に見るとかなり大きい円盤です。この円盤の上面の凹凸を、シリコン原子5個以下にする技術が日本には、富士見インコーポレーティッドにあるということなのです。

ハードディスク

第4次産業革命で挙げられた「人工知能」や「ビッグデータ」を支える技術は「ハードディスク技術」です。SSD(フラッシュメモリーストレージ)に取って代わられるかとも考えましたが、ハードディスクの高容量化はSSDが追随できないほど発展しています。
2018年現在、18TB (テラバイト)のハードディスクの発売が予定されています。
ハードディスクは簡単に言えば、ディスクに磁気でデータの書き込みを行い記憶する媒体です。磁気を大容量で精度よく書き込むためには、磁気ヘッドの小型化とプラッター(ディスク部分)の平坦化にあります。
プラッターはアルミニウムやガラスで出来ています。大きさは2.5インチが主流ですが、ノートパソコン用の小型で1.8インチがあります。
記録部は上下の両面です。アルミニウムやガラスを研磨したのち、金属蒸着して磁気記録面を形成します。
表面荒さは0.5μm以下で、シリコンウェハーよりは粗いように思われますが、両面を同様に加工する必要があるためまた別の難易度の高い部分があるでしょう。

まとめ

フジミインコーポレーテッドの技術力の高さについてご紹介させていただきました。ご紹介したように研磨剤の品質の高さがなければ、第4次産業革命も達成出来ないでしょう。
製品の製造プロセスに注目すると、日本には多くのリーディングカンパニーがあると気付かされます。みなさんも注目してみてくださいね。

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