半導体製造の最先端プロセスを5分で理解！写真現像と同じ『光で焼く』技術 |TechnoProducer株式会社|

本記事は、当社が開催した発明塾®動画セミナー　ナノインプリント・EUV比較分析～セミナーのエッセンスをお届けするものです。
セミナーの重要な知見を、どなたでも気軽に学べる形でまとめています。

半導体って、なんだか複雑で難しそうなイメージありませんか？
「最先端技術だから、きっと理解できない」「専門用語ばかりで頭が痛くなる」「結局、どうやって作ってるのか全然わからない」

そんな風に思っている方も多いでしょう。でも実は、半導体は昔ながらの「写真の現像」と基本的には同じ原理で作られているんです！　フィルム写真では、フィルムに光を当てて、現像液で画像を浮かび上がらせていました。半導体もこの「光で焼いて、液で溶かす」という流れで作られています。

今回は、弊社代表の楠浦が語った半導体製造の面白い仕組みを、身近な写真現像の例えを交えながらご紹介します。

この記事の内容

要約　半導体製造は写真現像と同じ原理
写真現像と半導体製造の共通点
ここからが半導体製造の特別なところ
最先端EUV技術の複雑なシステム
まとめ

要約　半導体製造は写真現像と同じ原理

半導体製造は複雑に見えますが、実は昔ながらの写真現像と基本的に同じ「光で焼いて、液で溶かす」という原理で作られています。最先端のEUV技術でも、この基本原理は変わりません。

本記事では以下の内容を解説します。

写真現像と半導体製造で共通する「光で焼く」「現像液で溶かす」技術を説明します
半導体製造特有の「縮小投影」技術がなぜ重要なのかを解説します
従来の光技術と最先端EUV技術の違いを比較します
EUVを使う場合、なぜ複雑なシステムが必要なのかを説明します
反射鏡を使った最先端システムの仕組みを紹介します

それでは、写真現像から始まった技術がどのように最先端の半導体製造に発展したのか、詳しく見ていきましょう。

写真現像と半導体製造の共通点

半導体を作る基本技術は「フォトリソグラフィ」と呼ばれています。これは「光を使って絵や模様を描く技術」という意味。写真現像と同じ原理を応用した技術です！

楠浦はこの仕組みについて「写真と一緒ですね」と説明していました。具体的にはどういうことでしょうか？

光を当てて回路パターンを「焼く」

写真現像では、フィルムに光を当てて画像の情報を記録しますよね。半導体製造でも全く同じことをしています。

まず「マスク」という型を用意します。これは回路の設計図が刻まれた板のことです。このマスクに光を当てて、その影をウェハー（半導体の材料となる薄い円盤）の表面に焼き付けます。

まさに「光で焼く」技術！　写真と違うのは、焼き付けるのが風景ではなく、電子回路のパターンだということだけです。

現像液で不要部分を「溶かす」

写真現像では、現像液につけて画像を浮かび上がらせます。半導体製造でも、光が当たった部分（または当たらなかった部分）を化学薬品で溶かして、回路パターンを作り上げます。

楠浦が語っていたように、この基本的な仕組み自体はそれほど複雑ではありません。光で焼いて、化学薬品で現像する。写真現像と本当に似ているんです！

ここからが半導体製造の特別なところ

写真現像では等倍（同じサイズ）で現像しますが、半導体では「縮小投影」という特別な技術が使われています。

大きな設計図を小さなチップに写し込む技術

楠浦は縮小投影の仕組みについてこう説明しています。「光学技術に純粋に依存するものであれば縮小投影が使えます」

一般的な半導体製造では、レンズの技術を使って、大きな設計図を小さく縮小して正確に転写しています。これが通常の写真現像との大きな違いです。

4分の1サイズに縮小する理由

楠浦の説明によると、現在の技術では4倍も縮小しているんです！

なぜこんなに縮小するのか？答えは「小さなチップを作るため」です。

スマートフォンやパソコンに入る小さなチップに、できるだけ多くの回路を詰め込みたい。そのために、大きな設計図を作ってから、それを小さく縮小してチップに写し込んでいるんです。

縮小することで、設計時の小さなブレやゆがみも一緒に小さくなるので、より正確なパターンも作れるという副次的な効果もあります。

この縮小投影技術により、人間の手では到底作れないような細かい回路パターンを実現しているんですね。

最先端EUV技術の複雑なシステム

ここまでが一般的な半導体製造の話でした。しかし最先端の2ナノプロセス（最も細かい回路）を作るには、「EUV（極端紫外線）」という特殊な光を使います。

ほぼX線のような特殊な光

EUVの波長は13.5ナノメートル。楠浦曰く「波長だと皆さんは意味がピンとこないかも。つまりエックス線ですね、ほぼね」

普通の光ではなく、ほぼX線のような光を使っているんです！

X線というと「体を通り抜ける」イメージがありますが、実際は物質によって吸収されることも多く、EUVはほぼX線のような光であるため、ほとんどの物質に強く吸収されてしまいます。特に一般的な光学材料（ガラスなど）や空気中の成分に吸収されるため、普通のレンズが使えません。

楠浦も「結構扱いが難しい」と説明しており、全く新しい技術が必要になったんです。

反射鏡だらけの複雑システム

そのため従来のレンズの代わりに「反射鏡を使って反射させながら収束させる」という仕組みを使います。

楠浦の説明によると「もうミラーが何枚もあって、さらにこのミラー自体も光でまた歪んだりもするので、結構大変ですね」

つまり：

ミラーが何枚も組み合わされている
そのミラー自体が強力な光で歪んでしまう
歪みを補正しながら製造する必要がある

さらに装置の大きさも驚きです。楠浦は「なんかもうばかでかいコンテナですね」と表現しており、もはやコンテナ級の大きさになっています！

これほど複雑なシステムが必要になっているのが、最先端のEUV技術なんです。

まとめ

半導体製造の基本は「写真現像」と同じ！　光でパターンを焼いて、化学薬品で現像するという原理は今も変わりません。

ただし、小さなチップを作るために「縮小投影」という技術が加わり、最先端では「EUV」という特殊な光を使った複雑なシステムになっています。

写真現像と同じ原理を使った半導体製造技術が、ここまで進歩したなんて驚きですよね。技術の進歩って本当に面白いものですね。

※本記事はAI技術を活用して作成しています。内容の正確性に努めておりますが、表現や解釈に独自性がある場合がございます。

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要約　半導体製造は写真現像と同じ原理

写真現像と半導体製造の共通点

光を当てて回路パターンを「焼く」

現像液で不要部分を「溶かす」

ここからが半導体製造の特別なところ

大きな設計図を小さなチップに写し込む技術

4分の1サイズに縮小する理由

最先端EUV技術の複雑なシステム

ほぼX線のような特殊な光

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要約 半導体製造は写真現像と同じ原理

写真現像と半導体製造の共通点

光を当てて回路パターンを「焼く」

現像液で不要部分を「溶かす」

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4分の1サイズに縮小する理由

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