2025年半導体製造における欠陥エンジニアリング：次世代の歩留まり、信頼性、市場の拡大を解き放つ。先進的な欠陥管理がチップ製造の未来をどのように形成しているかを探る。

• エグゼクティブサマリー：2025年における欠陥エンジニアリングの重要な役割
• 市場規模、成長予測、主要ドライバー（2025–2030年）
• 欠陥検出と軽減における技術革新
• 主要プレーヤーと戦略的イニシアティブ（例：ASML、Applied Materials、TSMC）
• 新興材料とプロセスの課題
• 欠陥分析におけるAIと機械学習
• 歩留まりの向上：経済的影響とROI
• 規制、基準、業界のコラボレーション（例：SEMI、IEEE）
• 地域動向：アジア太平洋、北アメリカ、ヨーロッパ
• 将来の展望：2030年以降へのロードマップ
• 出典 & 参考文献

エグゼクティブサマリー：2025年における欠陥エンジニアリングの重要な役割

欠陥エンジニアリングは半導体製造の基盤として浮上し、特に2025年にはサブ3nmプロセスノードと異種統合に向けた業界の進展に伴い重要性が増しています。デバイスの性能向上、消費電力の低減、歩留まりの向上を求める絶え間ない推進力により、欠陥の正確な制御と軽減が主要製造業者にとって最優先事項となっています。2025年には、ゲートオールアラウンド（GAA）トランジスタや3Dスタッキングなどのデバイスアーキテクチャの複雑性が、原子規模の欠陥に対する感受性を高めており、欠陥エンジニアリングは単なる品質管理手段ではなく、革新の戦略的推進力となっています。

台湾の半導体製造会社（TSMC）、三星電子、インテル社を含む主要な業界プレーヤーは、高度な計測、インライン検査、プロセス制御システムへの投資を大幅に増加させています。これらの企業は、最新の電子顕微鏡、深層学習アルゴリズム、リアルタイムモニタリングを活用して、ナノメートルスケールの欠陥を検出、分類、修復しています。例えば、TSMCの2nmおよび3nmの生産ラインには、高い歩留まりを維持し、自動車、AI、高性能計算アプリケーションの厳しい信頼性要件を満たすために、高度な欠陥検査ツールとAI駆動の分析が組み込まれています。

ASML HoldingやApplied Materialsなどの設備供給者も重要であり、業界に次世代のリソグラフィーおよび検査システムを提供しています。ASMLの極紫外線（EUV）リソグラフィプラットフォームは、現在大規模製造に広く採用されており、フォトマスクおよびウエハーの両方で前例のない欠陥制御を求めています。一方、Applied Materialsは、高度なノードに特化した新しい欠陥レビューおよび計測ソリューションを導入しており、ファブが歩留まりを制限する欠陥をより効率的に特定し対処できるようにしています。

SEMIやimecなどの業界団体は、供給チェーンがますますグローバル化し複雑化する中で、欠陥エンジニアリングの基準とベストプラクティスに関するコラボレーションを促進しています。imecの2025年の研究プログラムは、高度なロジックおよびメモリデバイスにおける欠陥の研究に焦点を当て、エコシステム全体の改善をサポートしています。

将来的には、欠陥エンジニアリングの展望は、革新および統合の継続とともに広がっていくと見込まれます。デバイスのスケーリングが物理的および経済的限界に近づくにつれて、欠陥を設計、検出、軽減する能力が、ムーアの法則を持続し新しいアプリケーションを可能にする重要な要因となるでしょう。今後数年間では、材料科学、データ分析、プロセステクノロジーのさらなる融合が見込まれ、その中心に欠陥エンジニアリングが位置付けられるでしょう。

市場規模、成長予測、主要ドライバー（2025–2030年）

半導体製造の欠陥エンジニアリング市場は、2025年から2030年にかけて堅調な成長が見込まれ、先進的なチップへの需要の高まり、AIおよび高性能計算の普及、半導体デバイスの継続的な小型化がその後押しとなっています。デバイスのジオメトリが5nm未満に縮小し、新しい材料が導入されるにつれて、欠陥の制御と軽減は、歩留まり、信頼性、性能にとってますます重要となります。業界データによると、2030年までに世界の半導体市場は1兆ドルを超えると予想され、欠陥エンジニアリング技術がこの拡大を実現する上で重要な役割を果たすとされています。

主要なドライバーには、ゲートオールアラウンド（GAA）トランジスタへの移行、3D統合、極紫外線（EUV）リソグラフィの採用が含まれており、これらはすべて新たな欠陥の課題をもたらします。台湾の半導体製造会社や三星電子のような主要なファウンドリは、高度な欠陥検査、計測、プロセス制御システムに多大な投資を行い、先進的なノードで高い歩留まりを維持しています。例えば、TSMCは、2nmおよびサブ2nmの生産を強化する中で、インライン欠陥モニタリングと高度なプロセス制御の重要性を公に強調しています。一方、三星電子は、GAAトランジスタ製造を最適化するためにAI駆動の欠陥分析を活用しています。

KLA CorporationやASML Holdingのような設備供給者は、欠陥エンジニアリングに必要な検査および計測ツールの提供において最前線に立っています。KLA Corporationは、先進的なロジックおよびメモリデバイスでのサブナノメートルの欠陥を検出するために必要不可欠なeビームおよび光学検査システムのポートフォリオを拡大し続けています。ASML Holdingは、EUVリソグラフィシステムの主要供給者として、次世代半導体製造の厳しい要求をサポートするために、プラットフォームに先進的な欠陥検出機能を統合しています。

2025年から2030年の展望は、欠陥エンジニアリングへの投資が加速し、AIを活用した分析、インサイチュプロセスモニタリング、新材料の特性評価技術に焦点が当たることを示唆しています。半導体デバイスの複雑性の増加に伴い、より高い歩留まりと信頼性が求められ、ファウンドリーと設備メーカーが欠陥削減戦略で密接に連携するようになるでしょう。その結果、欠陥エンジニアリングセグメントは、全体の半導体設備市場の成長を上回ることが予想され、高度なチップ製造の基盤となるとともに、業界の1兆ドルに向けた成長を促す中心的要素となるでしょう。

欠陥検出と軽減における技術革新

2025年の半導体業界は、より小さなノード、高い歩留まり、新しい材料の統合に向けた絶え間ない推進力によって、欠陥エンジニアリングにおける急速な進展を目の当たりにしています。デバイスのジオメトリが5nm未満に縮小し、ゲートオールアラウンド（GAA）トランジスタや3D NANDなどの3Dアーキテクチャが主流になる中で、原子規模の欠陥の検出と軽減が、デバイスの性能と信頼性を維持するために重要となっています。

最も重要な技術革新の1つは、高度なeビームおよびマルチビーム検査システムの展開です。KLA CorporationやASMLのような企業が最前線に立ち、高スループット、高解像度の検査ツールを導入しており、これらはフロントエンドおよびバックエンドプロセスの両方でサブナノメートルの欠陥を特定する能力を持っています。KLAの最新のeビームプラットフォームは、例えば、機械学習アルゴリズムを活用して、致命的な欠陥と迷惑信号を区別し、偽陽性を大幅に削減し、プロセス制御を向上させています。

光学的検査技術も進化しています。日立ハイテクノロジーズと東京電子（TEL）は、光学および電子ベースの画像を組み合わせたハイブリッドシステムを導入し、包括的な欠陥レビューおよび分類を可能にしています。これらのシステムは、リアルタイムのフィードバックと適応型プロセス調整を可能にするインライン計測と統合されています。

欠陥軽減戦略は、高度なプロセス制御（APC）および人工知能（AI）の活用によって強化されています。Applied Materialsは、検査および計測ツールからの膨大なデータセットを分析し、予知保全や動的プロセス調整を実現するAI駆動のプラットフォームを開発しています。このアプローチは、欠陥の発生を最小限に抑え、特に大量生産環境での歩留まりを最適化します。

材料工学も革新の一領域です。高k材料、コバルト、ルテニウムなどの新材料の採用は、独自の欠陥の課題を引き起こします。企業は、原子層堆積（ALD）や原子層エッチング（ALE）技術に投資して、原子レベルの精度を達成し、欠陥の発生を減少させています。Lam ResearchやSCREEN Holdingsは、次世代デバイス製造に不可欠なこれらのプロセステクノロジーの進展で注目されています。

今後も、業界はAIやビッグデータ分析を欠陥エンジニアリングのワークフローにさらに統合し、より迅速な根本原因分析やプロセス最適化を実現することが期待されています。設備供給者、ファウンドリ、集積デバイスメーカー（IDM）間の協力が、業界が2nmおよびそれ以上に向けて進む中で、欠陥検出と軽減の複雑さに取り組む上で重要になります。

主要プレーヤーと戦略的イニシアティブ（例：ASML、Applied Materials、TSMC）

欠陥エンジニアリングは、主要な半導体メーカーや設備供給者にとって中心的なテーマとなっており、業界はサブ3nmノードや異種統合に向けて進展しています。2025年には、主要プレーヤーがプロセス制御と材料革新の両方に投資を強化し、歩留まりに影響を与える欠陥を最小限に抑え、次世代デバイスの性能を実現しています。

ASMLは、フォトリソグラフィシステムの世界的なリーダーであり、極紫外線（EUV）リソグラフィプラットフォームを通じて欠陥削減を推進し続けています。同社の最新のEUVシステムは、高度なインシチュ計測および検査モジュールを組み込んでおり、ナノメートルスケールでのパターン欠陥のリアルタイム検出と修正を可能にしています。ASMLは、主要なファウンドリやメモリ製造業者とのコラボレーションを通じて、特徴サイズの縮小とパターン密度の増加に伴う確率的欠陥のさらなる削減に注力しています。同社の高NA EUVに関する継続的な研究開発は、今後数年間で欠陥制御能力をさらに向上させることが期待されています（ASML）。

Applied Materialsは、材料工学ソリューションのグローバルリーダーとして、欠陥検査およびプロセス制御ツールのポートフォリオを拡大しています。2025年には、Applied Materialsが先進的なロジックおよびメモリデバイスにおけるサブナノメートルの欠陥を特定するために設計された新しいeビームおよび光学検査システムを導入します。同社の統合されたプロセス制御プラットフォームは、人工知能と機械学習を活用して膨大なデータセットを分析し、予測的な欠陥検出や迅速な根本原因分析を可能にしています。主要なチップメーカーとの戦略的パートナーシップは、これらのソリューションを大量生産において迅速に導入することを加速させています（Applied Materials）。

TSMCは、世界最大の契約チップメーカーであり、高ボリューム生産における欠陥エンジニアリングの最前線に立っています。TSMCの3nmおよび今後の2nmプロセスノードは、先進的なクリーンルームプロトコル、インライン検査、リアルタイムプロセスモニタリングを含む独自の欠陥軽減戦略を採用しています。同社は設備供給者や材料供給業者と密接に連携し、プロセスステップの共同最適化を図り、欠陥を最小限に抑えています。TSMCのスマート製造およびデジタルツインへの戦略的投資は、2025年以降の欠陥検出および歩留まり最適化をさらに強化することが期待されています（TSMC）。

Lam ResearchやKLA Corporationなどの他の主要プレーヤーも、エッチング、堆積、検査技術における革新を通じて欠陥エンジニアリングを推進しています。特にKLAは、半導体製造の各段階で欠陥の監視や制御のために幅広く採用されている検査と計測ツールの包括的なスイートを提供していることで知られています。

今後の展望として、これらの主要プレーヤーの戦略的イニシアティブが欠陥密度のさらなる削減を加速させ、業界がますます小型化されたノード、高い歩留まり、より複雑なデバイスアーキテクチャに向けた道筋を支えることが期待されています。

新興材料とプロセスの課題

欠陥エンジニアリングは、サブ3nmノードに向けた半導体製造において中心的なテーマとなっており、高移動度チャネル化合物、2D材料、高度な誘電体などの新材料の統合が進んでいます。2025年には、ゲートオールアラウンド（GAA）FETや3D NANDなどのデバイスアーキテクチャの複雑性が、歩留まり、信頼性、性能に深刻な影響を及ぼす原子規模の欠陥に対する前例のない制御を求めています。

インテル社、台湾の半導体製造会社（TSMC）、三星電子などのリーディングメーカーは、欠陥検出と軽減の戦略に多額の投資を行っています。例えば、TSMCの2nmプロセスは、2025年に量産が開始される予定で、リアルタイムでサブナノメートルの欠陥を特定および分類するために高度なインライン計測および検査システムを組み込んでいます。これらのシステムは、機械学習アルゴリズムを活用して、致命的な欠陥と良性のプロセス変動を区別し、迅速なフィードバックやプロセス最適化を可能にしています。

新材料の導入は、ゲルマン、III-V化合物、遷移金属ダイホスファイド（TMD）など、独自の欠陥に関する課題を引き起こします。例えば、ロジックデバイスにおけるチャネル材料としてモリブデンジスルファイド（MoS₂）やタングステンディセレン化物（WSe₂）を統合するには、粒界、欠陥、界面状態の正確な制御が必要です。Applied MaterialsやLam Researchは、材料合成やパターニング中の欠陥の導入を最小限に抑えるために、ALDおよびALEツールを開発しています。

メモリ製造、特に3D NANDおよびDRAMでは、欠陥エンジニアリングがストリンガー欠陥、空洞、インターフェーストラップなどの問題を管理する上で重要です。Micron Technology社やSK hynixは、欠陥率を低下させるために高度な検査プラットフォームやインシチュプロセスコントロールを展開しており、これがデバイスの耐久性やデータ保持と直接関連しています。

今後は、業界がインライン電子顕微鏡、高解像度X線技術、AI駆動の欠陥分類を2026年以降にさらなる採用が期待されています。SEMIやimecのような共同の取り組みが、次世代材料やプロセスのために標準化された欠陥分類作業やベストプラクティスの開発を加速させています。デバイスのスケーリングが続き、異種統合が主流になるにつれて、欠陥エンジニアリングは半導体製造における歩留まり向上とコスト管理の要となるでしょう。

欠陥分析におけるAIと機械学習

人工知能（AI）と機械学習（ML）を欠陥分析に統合することは、半導体製造における欠陥エンジニアリングを急速に変革しており、特に業界が2025年の地平線に近づく中で顕著となっています。デバイスのジオメトリがシングルデジットナノメートルスケールに縮小するにつれて、従来の検査および分析手法はウエハ処理中に生成される膨大なデータの量と複雑さによってますます挑戦を受けています。AIとMLは、欠陥の検出、分類、根本原因分析を自動化する上で不可欠な役割を果たしており、より高い歩留まりと迅速なプロセス最適化を実現しています。

主要な半導体設備メーカーは、AI駆動の検査システムへの大規模な投資を行っています。KLA Corporationは、プロセス制御および歩留まり管理のグローバルリーダーであり、深層学習アルゴリズムを活用して微細なパターン欠陥やプロセスの異常を特定する高度なeビームおよび光学検査ツールを開発しています。Applied Materialsも、リアルタイムの欠陥分類や予測保全を可能にするためにAIを検査プラットフォームに統合しており、これによりダウンタイムを削減し、スループットを向上させています。

2025年には、AI駆動の欠陥分析が主要な先端ファブでの標準的な手法になることが期待されています。世界最大の契約チップメーカーであるTSMCは、AIとビッグデータ分析を活用して歩留まり学習を向上させ、先進的なノードの生産を迅速化するためにその利用を公言しています。計測、検査、電気テストからの膨大なデータセットを相関させることで、TSMCのAIシステムはプロセスの逸脱を特定し、前例のない速さと精度で是正措置を提案できます。

AIとMLの採用は、新材料や3Dデバイスアーキテクチャによって導入される新たな欠陥モードに対処する必要性からも推進されています。例えば、GAAトランジスタや高度なパッケージなどの次世代技術における欠陥エンジニアリングの複雑さを管理するために、三星電子やインテルはAIベースのソリューションへの投資を行っています。また、欠陥ソースの特定を改善し、検査データの偽陽性を減少させることに焦点を当てています。

今後数年間では、インライン欠陥分析のための説明可能なAI、連合学習、エッジAIのさらなる進展が期待されており、ファブがプロプライエタリデータを損なうことなく洞察を共有できるようになります。SEMIなどの業界全体のコラボレーションは、半導体供給チェーン全体でのAIツールの標準化と相互運用性を加速させることが期待されています。その結果、AIとMLは、半導体製造における歩留まり、信頼性、コスト目標を実現するための中心的な要素となるでしょう。

歩留まりの向上：経済的影響とROI

欠陥エンジニアリングによる歩留まりの向上は、特に2025年以降のサブ5nm技術ノードに進む中で、半導体製造の重要な経済的要因となっています。歩留まりのわずかな改善でも、その経済的影響は大きく、先進ファブに関連する高い資本支出と運営コストを考慮すると尚更です。例えば、最先端ファブでの歩留まりが1%向上すると、これらのノードで処理されるウエハーの高い価値を考えると、年間何千万ドルもの追加収入につながります。

欠陥エンジニアリングは、高度な検査、プロセス制御、材料最適化を含む一連の戦略を網羅しており、歩留まりを制限する欠陥を特定、軽減、排除することを目的としています。2025年には、TSMC、三星電子、インテルなどの主要製造業者がインライン欠陥検出とリアルタイム分析に多額の投資を行っています。これらの企業は、高解像度のeビームおよび光学検査ツールを導入し、これらはKLA CorporationやASMLのような設備リーダーによって提供されています。これらは、欠陥率をすべてのプロセスステップで監視および制御します。

欠陥エンジニアリングイニシアティブの投資収益率（ROI）は、デバイスの複雑性が増すにつれて特に顕著です。例えば、ロジックおよびメモリデバイスにおけるGAAトランジスタや3Dスタッキングの導入が、プロセス起因の欠陥に対する感受性を高めています。それに伴い、TSMCや三星電子は、高度な欠陥分類および機械学習ベースのプロセス最適化を導入することで、重要な歩留まりの改善を報告しており、これは新製品のbottom lineと生産サイクルに直接的な影響を与えています。

2024年および2025年の業界データによると、包括的な欠陥エンジニアリングプログラムを実施しているファブは、先進ノードで2–5%の歩留まり向上を達成しており、一部は特定のプロセスモジュールでさらに高い利益を報告しています。これにより、立ち上げの迅速化、廃棄率の低下、収益性の向上が実現しています。KLA CorporationやASMLのような設備供給者も、その検査および計測プラットフォームの需要が増加していることを報告しており、業界が歩留まり向上を優先していることを反映しています。

今後は、欠陥エンジニアリングの経済的必要性がさらに強まり、ウエハーあたりのコストが上昇し、デバイスアーキテクチャがより複雑になるにつれて、ますます重要になるでしょう。今後数年間では、AI駆動の欠陥分析、予知保全、ファブ間データ共有のさらなる統合が期待されており、リーダー的な製造業者や設備供給者がその前線に立つことになるでしょう。これらの投資に対するROIは堅調に推移し、高度な半導体製造の競争力と持続可能性を支えるものとなる見込みです。

規制、基準、業界のコラボレーション（例：SEMI、IEEE）

半導体製造における欠陥エンジニアリングは、進化する規制フレームワーク、国際基準、共同業界イニシアティブの影響を受けています。デバイスの幾何学が縮小し、新しい材料が導入される中で、欠陥の制御と軽減は、歩留まり向上とデバイス信頼性の両方にとって中心的なテーマとなっています。2025年には、グローバルな基準機関、規制コンプライアンス、業界横断的なパートナーシップとの相互作用が、この分野の状況を定義しています。

SEMI（Semiconductor Equipment and Materials International）組織は、シリコンウエハーの欠陥検査に関するSEMI M41や、設備の信頼性および保守性に関するSEMI E10などの基準を更新および拡充することで、重要な役割を果たしています。これらの基準は、主要な製造業者や設備供給者によって広く採用されており、供給チェーン全体での欠陥検出、分類、報告の一貫性を保証しています。2024年および2025年には、SEMIが先進ノード（3nmおよびそれ以下）、異種統合、化合物半導体の基準を優先しており、業界のより複雑なアーキテクチャへのシフトを反映しています。

IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）は、国際デバイスおよびシステムロードマップ（IRDS）やIEEE基準協会を通じてこの領域で活動しています。IRDSは、次世代デバイスの欠陥密度目標、計測要件、信頼性指標に関する合意に基づく指針を提供しています。2025年には、IEEEの作業グループがSiCやGaNなどの新興材料の欠陥特性を標準化することに注力しています。これらは、パワーエレクトロニクスおよび自動車アプリケーションにとって重要です。

規制コンプライアンスは、政府が供給チェーンの安全性や製品の安全性を重視する中でますます重要性を増しています。アメリカ合衆国では、国家標準技術研究所（NIST）が業界と協力し、欠陥分析のための測定プロトコルや基準材料を開発し、国内製造と国際貿易の両方をサポートしています。欧州連合は、欧州チップ法のような取り組みを通じて、国境を越えた協力を促進し、高品質な半導体出力を確保するために、規制環境をグローバル基準に整えています。

業界のコラボレーションは、次世代プロセスノードにおける欠陥エンジニアリングの課題に取り組むために、デバイスメーカー、設備供給者、材料ベンダーを結集するimec（ベルギーのリーディングR&Dハブ）などのコンソーシアムによって具現化されています。同様に、TSMCや三星電子は、グローバルな基準の開発に積極的に参加しており、新しい欠陥検査技術のパイロットや、SEMIやIEEEフォーラムを通じたベストプラクティスの共有を行っています。

今後数年間では、規制要件、基準の開発、共同の研究と開発がより密接に統合されることが期待されます。この収束は、業界が歩留まりの向上、信頼性の向上、次世代半導体デバイスの市場投入の迅速化に向けた努力を支えるために、先進的な欠陥エンジニアリング手法の採用を加速させることが期待されています。

地域動向：アジア太平洋、北アメリカ、ヨーロッパ

半導体製造における欠陥エンジニアリングのグローバルな景観は、アジア太平洋、北アメリカ、ヨーロッパの各地域の独特な産業的強み、政策の優先順位、投資パターンによって形作られています。2025年の今後を見据えた展望です。

アジア太平洋は、台湾、韓国、日本、そして中国が半導体製造のボリュームと技術の進歩の両方でリードしており、その中心地としての地位を保持しています。TSMCや三星電子は、サブ5nmおよび新たに登場する2nmプロセスノードを支えるために、高度な欠陥検出および軽減戦略を展開しています。これらの企業は、プロセス誘発成欠陥による歩留まりの損失を最小限に抑えるために、インライン検査、eビーム計測、AI駆動の分析に多額の投資を行っています。日本の東京電子やSCREEN Holdingsは、超クリーンな製造環境への焦点を支える重要な欠陥検査およびクリーニング設備を提供しています。中国は、国の支援を受けたイニシアティブを通じて欠陥エンジニアリングの能力を強化しており、SMICのような企業はプロセス制御と欠陥削減のR&Dを拡充し、グローバルリーダーとの技術ギャップを縮めることに努めています。

北アメリカは半導体設計と高度なプロセスR&Dでのリーダーシップが特徴であり、国内製造への強まる強調があります。インテルは新たなファブと先進のプロセスノードへの投資を行い、7nm以下で競争力のある歩留まりを実現するために欠陥エンジニアリングを重視しています。この地域は、Applied MaterialsやLam Researchといった重要な設備供給者を擁し、欠陥検査、計測、およびプロセス制御システムにおける革新を推進しています。アメリカ政府のCHIPS法は、欠陥エンジニアリング技術への投資をさらに促進することが期待されており、スケーリングと信頼性に関する課題に取り組むための業界と研究機関とのコラボレーションが進化しています。

ヨーロッパは、自動車、産業、パワーエレクトロニクスに焦点を当てた特殊半導体および設備において強い地位を保持しています。インフィニオンテクノロジーズやSTMicroelectronicsは、デバイス性能にとって重要な欠陥管理が求められるワイドバンドギャップ材料（SiCおよびGaN）のために欠陥エンジニアリングを進めています。オランダに本社を置くASMLは、超厳格な欠陥管理が求められるEUVリソグラフィシステムを世界に供給しており、欧州チップ法に支援された欧州の取り組みは、次世代の自動車および産業アプリケーションにおけるプロセス制御と欠陥削減を強化するための国境を越えたコラボレーションを促進しています。

今後、3つの地域は、AI駆動の欠陥分析、先進的な計測、プロセス統合への投資を強化する見込みです。地域ごとの政策的支援やサプライチェーンの強靭性を確保する取り組みが、欠陥エンジニアリングの進化にさらに形を作ることになります。アジア太平洋が製造リーダーシップを維持し、北アメリカがプロセス制御における革新を推進し、ヨーロッパが特殊および設備駆動型ソリューションで優れるという展望が期待されます。

将来の展望：2030年以降へのロードマップ

半導体業界が2030年の地平に向けて進む中、欠陥エンジニアリングはデバイススケーリング、歩留まりの向上、信頼性を維持する上でますます重要な役割を果たす準備が整っています。サブ3nmノードへの移行、3Dアーキテクチャの普及、異種材料の統合が欠陥の検出、特性評価、軽減に関する課題を強化しています。2025年以降、主要な製造業者や設備供給者は、これらの複雑さに対処するために高度な計測、インライン検査、プロセス制御技術への投資を加速させています。

主要なファウンドリであるTSMCや三星電子は、ゲートオールアラウンド（GAA）トランジスタおよび高NA EUVリソグラフィに特化した欠陥エンジニアリング戦略を適用し、最前線に立っています。これらの企業は、プロセスフローの早い段階で致命的な欠陥を特定するために、機械学習を活用した検査システムや原子スケールの計測を利用し、コストがかかる歩留まり損失を減少させています。インテルも、次のIntel 18Aおよび将来のノードの立ち上げを進めながら、高度な欠陥性分析に投資し、フロントエンドおよびバックエンドのプロセス最適化に焦点を当てています。

ASMLやKLA Corporationなどの設備供給者は、ますます小さな欠陥を解決し、リアルタイムで実行可能なデータを提供できる新世代の検査および計測ツールを導入しています。例えば、ASMLの高NA EUVスキャナーは、EUVプロセス特有の確率的な欠陥を監視するために高度な検査モジュールと組み合わせて使用されており、KLAのeビームおよび光学検査プラットフォームは、迅速な欠陥分類と根本原因分析のためにAIアルゴリズムで強化されています。

業界は、先進的なパッケージングとチップレット統合における欠陥管理のためのベストプラクティスを開発するために、SEMIなどのコンソーシアムおよび標準化機関を通じた協力が進展しています。チップレットベースのアーキテクチャが主流になるにつれて、ダイ間およびインターポーザ間の新たな欠陥モードが出現しており、新たな検査および修理手法が求められています。

2030年以降の視点として、欠陥エンジニアリングの展望は、データ駆動のプロセス制御、インシチュモニタリング、および予測分析の収束によって定義されます。デジタルツインとリアルタイムフィードバックループの統合により、欠陥率がさらに低下し、次世代デバイスの歩留まりの迅速な立ち上げが可能になると期待されています。業界がムーアの法則やMore-than-Mooreの革新に挑戦する中で、欠陥エンジニアリングは半導体製造の競争力と信頼性を支える基盤であり続けるでしょう。

出典 & 参考文献

• ASML Holding
• imec
• KLA Corporation
• 日立ハイテクノロジーズ
• SCREEN Holdings
• Micron Technology
• IEEE
• 国家標準技術研究所
• SMIC
• インフィニオンテクノロジーズ
• STMicroelectronics