中国、半導体製造装置で技術突破｜高エネルギーイオン注入機を自主開発

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1月17日、中国核工業集団（CNNC）傘下の中国原子能科学研究院が自主開発した中国初のタンデム型高エネルギー水素イオン注入装置が、ビーム出力に成功した。核心指標が国際先進レベルに達したことで、中国はタンデム型高エネルギー水素イオン注入装置の全工程研究開発技術を完全に掌握したことになる。これは中国の半導体製造装置における重要な技術的突破として注目されている。

イオン注入装置は、半導体チップ製造において不可欠な核心装置の一つだ。シリコンウェハーに特定のイオンを高速で打ち込み、電気的特性を制御する工程で使用される。特に高エネルギー水素イオン注入は、先端半導体デバイスの製造に必須の技術であり、これまで米国、日本、欧州の少数企業が独占してきた。

今回開発されたタンデム型装置は、従来の単段型に比べて高いエネルギーレベルを実現できる。具体的なエネルギー値は公表されていないが、専門家によれば「3MeV（メガ電子ボルト）以上のエネルギー領域に到達した可能性が高い」とされる。これは28ナノメートル以下の先端プロセスで要求される水準だ。

中国は2018年以降、米国による半導体製造装置の輸出規制を受け、核心装置の国産化を急速に推進してきた。イオン注入装置はその中でも最も技術的難易度が高い分野の一つで、高精度のビーム制御、真空技術、高電圧絶縁技術など、複数の先端技術の統合が必要とされる。

中国原子能科学研究院は、核物理研究で培った加速器技術をベースに、半導体製造用イオン注入装置の開発に着手。約5年間の研究開発を経て、今回の成功に至った。同研究院は「核技術の民生転用の成功例」として、この成果を位置づけている。

業界専門家は「中国が高エネルギーイオン注入装置を自主開発できたことは、半導体製造装置の国産化において極めて重要なマイルストーンだ。ただし、商業生産レベルでの安定性や生産効率の実証にはまだ時間がかかる」と評価している。

現在、世界のイオン注入装置市場は、米国のApplied Materials（アプライド・マテリアルズ）とAxcelis Technologies（アクセリス・テクノロジーズ）が大半のシェアを占めている。中国はこれまで、これらの企業から装置を輸入してきたが、米国の輸出規制により先端装置の入手が困難になっていた。

中国政府は2026年も半導体産業への巨額投資を継続する方針で、製造装置の国産化率を2030年までに70%以上に引き上げる目標を掲げている。今回の技術突破は、その実現に向けた重要な一歩として位置づけられている。