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平成19年度 特許出願技術動向調査報告書 半導体の機械加工技術
平成１９年度 特許出願技術動向調査報告書 半導体の機械加工技術 （要約版） ＜目次＞ 第１章 半導体の機械加工技術の俯瞰..........................１ 第２章 半導体の機械加工技術に関する特許動向分析............５ 第３章 半導体の機械加工技術に関する研究開発動向分析......３５ 第４章 半導体産業の産業政策動向分析......................３８ 第５章 半導体産業の市場環境分析..........................３９ 第６章 総合分析..........................................４１ 平成２０年４月 特 許 庁 問い合わせ先 特許庁総務部企画調査課 技術動向班 電話：０３−３５８１−１１０１（内線２１５５） 第1章 半導体の機械加工技術の俯瞰 第１節 半導体の機械加工技術の概要 １．半導体の機械加工技術に関する技術の俯瞰 半導体製造技術は機械加工技術をはじめ、リソグラフィ技術、薄膜形成技術、エッチング 技術、イオン注入技術、洗浄技術などからなっている。半導体の基板（ウエハ）として、シ リコン（Si）基板とガリウム砒素（GaAs）などの化合物半導体基板がある。 半導体の機械加工技術としては、ウエハ製造工程、ウエハ処理工程、チップ化工程、組立 工程の各工程において、切断（スライシング）、研削、ラッピング、ポリッシング、CMP（化 学的機械的研磨）、バックグラインディング、ダイシングなどがある。さらに、周辺技術とし て、工程内でのウエハ搬送技術（工程間も）、バックグラインディングでの表面の保護テープ の貼付および剥離、チップ化工程におけるダイシングテープの貼付および剥離などが含まれ る。それぞれの機械加工技術において使用される装置や材料として、たとえば、CMP 技術に おける CMP 装置、終点検出機器、スラリー（砥粒、薬剤）、パッド、洗浄液などがある。 半導体の機械加工技術における課題として、加工精度の向上、平坦化、汚染防止、極薄化、 ウエハの表面フラットネスの向上、ウエハの大口径化、生産性向上、環境負荷の低減などが あげられる。 半導体の応用産業として、パソコン、携帯電話、液晶 TV、プラズマ TV、携帯型オーディオ 機器、自動車などがあり、新しい応用形態として IC カード、RFID タグ、MEMS、SiP などがあ る。これらの応用分野が今後とも半導体市場を牽引し、市場拡大していくと予想される。 半導体の機械加工技術の技術俯瞰図を第 1-1 図に示す。 第 1-1 図 半導体の機械加工技術の技術俯瞰図 半導体の 応用産業 液晶TV パソコン プラズマTV 携帯電話 自動車 RFIDタグ ・ダイシングブレード ・極薄ウエハ ウ Siエハの大口径化等 ・大口径ウエハ ウ Siエハの表面フラットネス向上 ・セラミック、樹脂、金属 加工精度向上 － 1 － 周辺技術 搬送技術、検査技術など ・ダイシングテープ ・ダイシングブレード 組立工程 実装基板のダイシング ダイシングテープ剥離 ダイシングテープ貼付 ・スラリー(砥粒、薬剤) ・パッド ・終点検出機器 ・洗浄液 ダイシング CMP CMP バックグラインディング 配線層 絶縁膜 ） (GRINDING ） LAPPING&POLISHING 研削 ） (SLICING 研磨（ 切断 薄膜形成技術、エッチング技術、洗浄技術、 リソグラフィ技術、イオン注入技術等 ・マルチワイヤーソー ・砥粒、砥石 ・エッチング液 ・研磨布（パッド） ・研磨材 チップ化工程 ＳｉＰ メタル・ 絶縁膜層の平坦化 半導体の機械加工技術 ウエハ製造工程 ウエハ処理工程 ＭＥＭＳ 極薄化 半導体 製造技術 携帯型ｵｰﾃﾞｨｵ機器 ICカード ２．半導体の製造工程における機械加工技術 半導体の機械加工技術は①研磨（CMP を含む）、研削、②スライシング、ダイシング、③周 辺技術（搬送、ダイシングテープ･保護テープの貼付、剥離など）の要素技術に大別される。 半導体の製造プロセスはウエハ製造工程、ウエハ処理工程、チップ化工程、組立工程に大別 される。なお、ウエハ処理工程はさらにバルク工程、配線工程、背面処理工程に区分される。 各製造プロセスにおける半導体の機械加工技術について以下で説明する。 （１）ウエハ製造工程における機械加工技術 結晶成長させた半導体の単結晶インゴットの外周を研削し所定の直径に成形した後、所定 の長さに切断する。次いで、インゴットを、薄いドーナツ状の円盤の内周に砥粒を取り付け た内周刃、もしくは細いワイヤーに砥粒を絡ませて往復させるマルチワイヤーソーによりス ライシング（切断）し、ウエハ形状にする。 ウエハの面取り形状に対応した砥石でウエハ外周を製品直径に研削（Grinding）し、端面 を円弧状に研削し、面取りする。ウエハの面方位を示すためのオリエンテーションフラット あるいはノッチの形成も研削加工にて行なう。 ラッピングは回転する上下のラップ定盤の間で、ウエハをセットしたキャリアが自公転し、 砥粒を含んだ研磨剤を介してウエハとラップ定盤をすり合わせることによる機械研磨法であ る。砥粒はアルミナベースが多い。加工時間の短縮･高効率化などの要求に応え、ラッピング の精度を維持するための新しい加工法として、砥石を用いる方法が検討されている。近い将 来、砥石の改善が進むと遊離砥粒を用いるラッピングが砥石研磨に置き換わる可能性がある。 ポリッシングは、研磨パッドを貼り付けた回転盤にウエハを接着したプレートを押し付け、 スラリーを供給して行われる鏡面研磨である。スラリー中の薬液による化学的エッチング作 用と砥粒を介して研磨パッドに押し付けることによる機械的作用を併用する CMP（Chemical Mechanical Polishing）が用いられる。エッジのダメージが割れやパーティクル発生の原因 となるため、エッジを研磨するが、これをエッジポリッシングという。 （２）ウエハ処理工程における機械加工技術 半導体素子の高集積化、高速化が進展しているが、高速化は配線材料の低抵抗化と層間絶 縁膜の低誘電率化の 2 方向から検討されており、Cu 配線や low-k 絶縁膜が開発されている。 高集積化、すなわち、微細化の進展とともに、焦点深度が浅くなり、高度なフラットネスが 必要となり、それに伴い、平坦化において高い加工精度が要求されるようになり、平坦化 CMP 技術が開発された。CMP 技術は化学反応によるエッチングと砥粒・研磨パッドによる機械的 研磨を組み合わせた研磨技術で、半導体デバイスの製造工程における配線等による段差を平 坦化するために用いられる。平坦化 CMP の技術的な課題として、スクラッチフリーの平坦化 技術、ディッシング（配線金属のへこみ）やエロージョン（配線金属を含む層間絶縁膜のへ こみ）の発生防止技術などがあげられる。 配線材料は、従来の Al 配線に代わり、より低抵抗な Cu 配線の導入が本格化している。Cu 配線には層間絶縁膜層中への Cu の拡散防止のためのバリアメタル層として、Ta 系金属が使 用される。層間絶縁膜として、low-k 膜、さらには、ポーラス low-k 膜が用いられるように なり、脆い材料が用いられるため、研磨の荷重を低く抑えることが必要となった。微小真球 粒子、複合粒子など低圧 CMP 用スラリーが各メーカーで開発されている。また、電解研磨な － 2 － どの新しいプロセスが提案されている。また、CMP 用パッドについてもパッドの溝形状の工 夫などが行われている。 SiP（System in Package）や IC カード等の用途で、最近、ますますチップ化段階でのウエ ハの極薄化が要求されるようになってきた。ウエハを任意の厚さに加工するため、電子回路 が形成されている表面に保護テープを貼り付け、ウエハの裏面を、砥石を用いて研削する。 これを背面研削（バックグラインディング）という。 （３）チップ化工程における機械加工技術 チップ化工程は、ウエハ処理工程で電子回路の形成されたウエハから各デバイスを個々の チップに切り出す工程で、薄いブレードの外周刃を用いてダイシングする。薄型半導体デバ イスにおいては、ダイシング時のチッピングやクラックがチップの強度や特性に影響を与え るため、特にチッピング等を低減するダイシング技術が求められる。なお、ダイシング時に は、ウエハ背面にダイシングテープを貼り付け、ウエハが個々のチップに分割された後も、 チップがテープ上に保持された状態で、組み立て工程に搬送される。ウエハから個々のチッ プを切り出す方法には、ダイシング法の他にスクライブ・ブレーキング法がある。この方法 は、ダイヤモンドツールでウエハ表面に碁盤の目状の浅いキズをつけた後、ウエハに圧力を かけて、キズに沿ってウエハを割り、チップ化する方法である。スクライブ・ブレーキング 法は、化合物半導体など主として小型チップ(5mm 角以下)の製造に適用されている。それ以 外の半導体デバイスのチップ化技術の主流はダイシング法である。 － 3 － 第２節 半導体の機械加工技術の応用産業の概要 半導体の機械加工技術は、リソグラフィ技術、エッチング技術、イオン注入技術、洗浄技 術等とともに半導体製造の重要なプロセス技術の１つである。これらのプロセス技術を集大 成して半導体（IC、LSI を含む）が製造される。すなわち、半導体の機械加工技術の応用産 業は一義的には半導体産業と捉えることができる。したがって、応用産業として半導体産業 について以下に記載する。 WSTS（WORLD SEMICONDUCTOR TRADE STATISTICS：世界半導体市場統計）による世界地域別 半導体市場予測（2006 年秋）によれば、半導体の世界市場は 2005 年には約 2,275 億ドル、 2006 年には約 2,470 億ドルであり、2008 年には約 3,000 億ドルに成長すると予測されている。 産業の米といわれる半導体は 2006 年、2007 年は約 9％、2008 年には約 12％成長し、2009 年 までプラス成長を続けると予測されている。 半導体の製品別市場は、2005 年の実績では、IC が約 85％、ディスクリートが約 7％、オプ トエレクトロニクスが約 6％、センサーが約 2％であったが、2008 年では IC が約 84％、ディ スクリートが約 6％、オプトエレクトロニクスが約 7％、センサーが約 3％になると予測され ており、センサー、オプトエレクトロニクスが伸びるとの予測である。IC の製品別市場は、 2005 年の実績でロジック約 30％、MOS マイクロ約 28％、メモリ約 25％、アナログ約 17％で あったが、2008 年では、ロジック約 29％、MOS マイクロ約 26％、メモリ約 27％、アナログ 約 18％になると予測されており、メモリとアナログが伸びるとの予測である。 主な半導体メーカーとして、米国のインテル、テキサスインスツルメンツ（TI）、アドバン ストマイクロデバイス（AMD）、フリースケールセミコンダクター、 欧州のインフィニオン (Infineon)テクノロジー、ST マイクロエレクトロニクス、韓国の三星電子、ハイニックス （Hynix）セミコンダクタ、日本の東芝、ルネサステクノロジ（日立と三菱電機の JV）、NEC エレクトロニクスなどが上位にランキングされている。 － 4 － 第２章 半導体の機械加工技術に関する特許動向分析 第１節 調査方法と対象とした特許 １．調査方法 半導体の機械加工技術に関する特許出願動向について、全体出願・登録動向分析、技術区 分別動向分析、出願人（発明者）別動向分析および重要特許分析を行った。 海外特許は、米国特許、欧州特許、韓国特許、中国特許、台湾特許、オーストラリア特許 およびシンガポール特許を対象とした。欧州特許としては、欧州特許庁への出願（EPC 出願） だけでなく、イギリス、フランス、ドイツ、オランダ、イタリア、スイス、フィンランド、 スウェーデン、オーストリア、ベルギー、デンマーク、スペイン、アイルランド、ルクセン ブルク、ポルトガル、チェコ、ハンガリー、ルーマニア、スロバキアの各国への特許出願も 対象としている。欧州国籍の出願人は上記各国にロシアとノルウェー国籍の出願人を加えて いる。 特許検索は、日本特許では PATOLIS（株式会社パトリスの登録商標）、海外特許では Derwent World Patents Index（WPINDEX(STN)）を用いた。検索では、優先権主張日 1990 年 1 月 1 日 から 2006 年 12 月 31 日の特許出願を対象とした。その検索結果は、日本への出願において 21,225 件、米国、欧州、韓国、中国、台湾、オーストラリアおよびシンガポールを合わせて 15,274 件であった。登録特許についても優先権主張日 1990 年 1 月 1 日から 2006 年 12 月 31 日のものを対象とした。なお、データベース収録までの時間差により全データが収録されて いる年が各国で異なっており、特に 2004 年以降は全データが取得されていない場合があるこ とを念頭においておく必要がある。このため、出願・登録動向の集計グラフは、優先権主張 年 1990 年から 2005 年までのデータを用いて作成した。さらに PCT 出願では国内移行までの 時間が長く、公表公報発行時期が国内出願の公開（1 年 6 ヵ月）より遅くなる事情もある。 また、米国特許では、2000 年 11 月 29 日に部分的に公開制度が開始されたので、特に、それ 以前は、出願件数としてカウントできるのは登録されたものに限られる。したがって、出願 件数の推移、各国間の出願件数の比較では、米国における出願件数は、特に公開制度以前の 時期については、全件数になっていないことに注意する必要がある。韓国への出願では、WPI への収録は 1997 年以降であるため、それ以前の出願については登録件数のみがカウントされ ている。台湾への出願では、公開制度が 2002 年 10 月から始まったため、それ以前について は登録された件数を出願件数とした。また、台湾への出願については、WPI への収録が遅れ ており、特に優先権主張年 2005 年は少なくなっていることを考慮する必要がある。 また、登録件数の推移については、特許出願から審査請求までの期間と審査にかかる期間 が個別に異なること、および日本においては、従来、出願から 7 年間であった審査請求まで の期間が 2001 年 10 月以降の出願から 3 年に短縮されており、現在これらが混在した移行期 間であることも念頭において評価する必要がある。 特許動向分析は、検索された特許公報（韓国特許、中国特許および台湾特許については抄 録）の内容から、要素技術軸（研磨・研削技術、スライシング・ダイシング技術、周辺技術） に分類し、さらに、「用途」「工程」「基板」「課題」という分析軸を設けて分類した。 用途軸は、パソコン、携帯電話、デジタル家電（液晶テレビ等）、自動車のほかに、IC カ ード、RFID タグ、MEMS およびその他の用途とした。 － 5 － 工程軸は、ウエハ製造工程、ウエハ処理工程、チップ化工程および組立工程とした。 基板軸は、シリコン基板、化合物半導体基板およびエピ成長用基板とした。なお、化合物 半導体基板は GaN、SiC、GaAs、InP およびその他の化合物半導体に小分類した。 課題軸は、加工精度の向上、加工ダメージの低減、平坦化 CMP 技術の向上、汚染防止、ウ エハの大口径化、ウエハの極薄化、生産性の向上、コストダウン、環境負荷の低減、3 次元 実装およびその他の課題とした。 解決手段軸、すなわち要素技術軸は、大分類として研磨・研削技術、スライシング・ダイ シング技術および周辺技術とし、これらをさらに中分類に分けて分類した。 研磨・研削技術は CMP 技術、EMP,ECMP 技術、ラッピング技術、研削技術、研磨・研削の制 御技術、鏡面研磨（ポリッシング）技術、加工対象物の形状およびその他の研磨・研削技術 に中分類した。スライシング・ダイシング技術はスライシング（マルチワイヤーソー）技術 とスライシング（内周刃）技術、ダイシング技術、スライシング・ダイシングの制御技術お よびその他のスライシング・ダイシング技術に中分類した。周辺技術は搬送技術、保護テー プ、ダイシングテープ、ダイシング・ダイボンドテープ、加工液の再生技術およびその他の 周辺技術に中分類した。用途、工程、基板、課題および要素技術（解決手段）がそれぞれ複 数個記載されている場合は複数の分類を付与した。 分類・解析するにあたっては、同一発明を複数の出願先に出願している特許、すなわちフ ァミリー特許がある場合は、日本特許、米国特許、欧州特許、韓国特許、中国特許、台湾特 許およびその他の出願先の順に優先して読み込み、対応する他の特許にも同一の分類結果を 付与した。なお、ファミリー特許の情報は WPI のデータに基づいている。 また、出願件数および登録件数のカウントは、各国・地域への出願の公報一つ一つを個別 にカウントする「公報単位」によるカウントと、WPI によるファミリー単位でカウントする 「発明単位」によるカウントとの 2 通りの方法で行い、分析している。 なお、技術分類作業においてノイズと判断される特許出願は、分析対象から除外した。 ２．調査対象とした特許 第 2-1 表 本調査において、解析対象とした特許の 半導体の機械加工技術で対象とする特許 出願先 出願件数と登録件数を出願先ごとに第 2-1 表に示す。優先権主張年が 1990 年から 2006 年の特許出願と登録特許を調査対象として いるが、各国の特許制度の違い、データベ ースへの収録の遅れなどを考慮し、出願・ 出願件数 登録件数 日 米 本 国 16,645 7,140 2,990 5,196 欧 州 3,213 1,121 韓 国 3,530 1,024 中 国 1,475 430 台 湾 2,186 1,924 登録動向の集計グラフは、優先権主張年 オーストラリア 651 14 1990 年から 2005 年までのデータを用いて シンガポール 354 6 作成し、これをもとに出願動向の解析を行 合 計 5 カ国・地域計 35,194 32,003 12,705 10,761 った。なお、登録特許は、検索日時点で公 報が発行されデータベースに収録されたものを対象にしている。 出願件数は、日本特許、米国特許、韓国特許、欧州特許、台湾特許、中国特許の順に多い。 米国特許での出願件数に対する登録件数の多さが目立っている。 － 6 － 第２節 全体動向分析 １．全世界での出願・登録動向 今回の特許調査においては、日本特許、米国特許、欧州特許、韓国特許、中国特許、台湾 特許、オーストラリア特許およびシンガポール特許について調査している。日本特許、米国 特許、欧州特許、韓国特許および中国特許の 5 カ国･地域の特許に重点を置いて分析すること とし、全世界での出願・登録特許の件数として、これらの 5 カ国･地域への出願・登録特許の 件数の合計を用いることとした。 （１）出願動向 第 2-2 図に 1990 年から 2005 年までの、日本、米国、欧州、韓国および中国の 5 カ国･地 域への出願人国籍別出願件数推移と出願人国籍別出願件数割合を示す。1999 年に出願件数の ピークがあり、その後は横ばいから若干減少傾向を示している。出願人国籍別では、日本国 籍が圧倒的に多く約 67％で、次いで米国籍が約 21％、韓国籍が約 6％、欧州国籍が約 5％、 台湾籍が約 1％、中国籍、シンガポール籍およびオーストラリア籍はそれぞれ 1％以下である。 第 2-2 図 出願人国籍別出願件数推移と割合（5 カ国・地域への出願件数の合計） 4,000 優先権主張年 1990-2005 3,500 3,306 3,396 2,397 出 2,500 願 件 2,000 数 1,500 2,993 2,962 2,929 3,000 中国籍 95件 0.3% 2,392 2,901 2,014 1,607 1,435 779 1,000 539 826 欧州国籍 1,488件 5% 931 596 500 0 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 出願人国籍 日本国籍 中国籍 その他 韓国籍 1,917件 6% 優先権主張年 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 米国籍 6,601件 21% 台湾籍 オーストラリ ア国籍 407件 21件 1% シンガポー 0.1% ル国籍 36件 0.1% その他 76件 0.2% 日本国籍 21,362件 67% 合計 32,003件 韓国籍 シンガポール国籍 注)公報単位でカウント （２）登録動向 第 2-3 図に 1990 年から 2005 年までの日本、米国、欧州、韓国および中国の 5 カ国･地域へ の出願人国籍別登録件数推移と出願人国籍別登録件数割合を示す。優先権主張年が 1999 年の ものが登録件数でピークを示し、その後は減少傾向を示している。ただし、登録件数の推移 は、各国により審査請求期間が異なるなどの要素も含んでおり、グラフに現れた増減のみで 議論することは出来ない。 出願人国籍別では、日本国籍が最も多く約 56％、米国籍が約 31％と両国籍が多く、次いで 欧州国籍および韓国籍がそれぞれ約 5％、台湾籍が約 2％、中国籍、シンガポール籍およびオ ーストラリア籍はそれぞれ 1％以下である。 － 7 － 第 2-3 図 出願人国籍別登録件数推移と割合（5 カ国・地域での登録件数の合計） 1,600 優先権主張年 1990-2005 1,400 1,308 1,393 1,143 1,200 1,192 中国籍 28件 0.3% 韓国籍 522件 5% 1,012 登 1,000 録 800 件 数 600 400 903 775 662 355 225 423 457 欧州国籍 578件 5% 410 277 190 200 36 台湾籍 オーストラリ 265件 ア国籍 2% 5件 シンガポー 0.05% ル国籍 10件 0.1% その他 33件 0.3% 米国籍 3,338件 31% 日本国籍 5,982件 56% 0 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 出願人国籍 日本国籍 中国籍 その他 合計 10,761件 優先権主張年 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 韓国籍 シンガポール国籍 注)公報単位でカウント ２．出願先国別出願人国籍別出願・登録動向 （１）出願動向 第 2-4 図 a)～f)に各国・地域への出願人国籍別出願件数の推移と割合を示す。 日本への出願(a)は優先権主張年 1990 年から毎年増加しており、1999 年に 1,600 件弱のピ ークを示し、その後、緩やかな減少傾向にある。出願人国籍別出願件数割合では、日本国籍 が約 90％と圧倒的に多い。次いで、米国籍が約 7％、欧州国籍が約 2％、韓国籍が約 1％で続 いている。 米国への出願(b)は優先権主張年 1990 年から増加しており、1999 年に 900 件強のピークを 示し、その後、減少傾向にある。出願人国籍別出願件数割合では、米国籍が約 45％、日本国 籍が約 41％と 2 国籍で大部分を占めている。その後を韓国籍、欧州国籍および台湾籍がそれ ぞれ 4～5％で続いている。 欧州への出願(c)は優先権主張年 1990 年から増加傾向で 1999 年に 400 件弱のピークを示 し、その後、減少傾向にある。出願人国籍別出願件数割合では、日本国籍が約 43％、米国籍 が約 33％、欧州国籍が約 20％と 3 国籍で大部分を占めている。その後を韓国籍と台湾籍がそ れぞれ 1～2％で続いている。 韓国への出願(d)は優先権主張年 1995 年頃から増加しており、2003 年に 500 件弱のピーク を示している。出願人国籍別出願件数割合では、日本国籍が約 38％、韓国籍が約 35％、米国 籍が約 21％と 3 国籍で大部分を占めている。その後を欧州国籍が約 4％で続いている。 中国への出願(e)は優先権主張年 1996 年頃から増加しており、2003 年に約 300 件のピーク を示している。出願人国籍別出願件数割合では、日本国籍が約 51％、米国籍が約 30％と 2 国籍で大部分を占めている。その後を欧州国籍が約 7％、中国籍が約 5％、韓国籍が約 4％、 台湾籍が約 1％で続いている。 台湾への出願(f)は優先権主張年 1995 年頃から増加しており、1999 年に 400 件弱のピーク を示し、その後、減少傾向にある。出願人国籍別出願件数割合では、日本国籍が約 45％、米 国籍が約 31％、台湾籍が約 14％と 3 国籍で大部分を占めている。その後を欧州国籍および韓 国籍がそれぞれ 4～5％で続いている。 － 8 － 第 2-4 図 出願先国別－出願人国籍別出願件数推移と割合 a)日本への出願 1,800 1,575 優先権主張年 1990-2005 1,600 1,532 1,499 1,400 1,402 1,423 1,338 1,249 1,129 1,113 1,200 1,032 出 願 1,000 件 800 数 600 783 612 541 542 台湾籍 69件 0.4% オーストラ リア国籍 シンガポー 3件 ル国籍 0.02% 8件 0.05% 米国籍 1,110件 7% 453 422 400 中国籍 韓国籍 0件 200件 0% 欧州国籍 1% 274件 2% その他 15件 0.1% 200 日本国籍 14,966件 90% 0 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 出願人国籍 合計 16,645件 優先権主張年 日本国籍 中国籍 その他 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 韓国籍 シンガポール国籍 b)米国への出願 1,000 941 優先権主張年 1990-2005 900 907 754 800 751 出 願 件 数 606 577 600 韓国籍 348件 5% 464 500 445 400 290 239 300 138 200 56 100 159 108 60 台湾籍 中国籍 271件 4% 9件 0.1% 645 700 欧州国籍 306件 4% 日本国籍 2,909件 41% 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 合計 7,140件 優先権主張年 日本国籍 中国籍 その他 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 その他 35件 0.5% 米国籍 3,239件 45% 0 出願人国籍 オーストラ リア国籍 11件 シンガポー 0.2% ル国籍 12件 0.2% 韓国籍 シンガポール国籍 c)欧州への出願 450 優先権主張年 1990-2005 400 392 341 350 中国籍 4件 0.1% 303 300 出 願 250 件 200 数 150 269 259 187 103 99 100 50 255 275 51 221 韓国籍 61件 2% 195 107 87 69 0 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 日本国籍 中国籍 その他 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 出願人国籍 優先権主張年 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 台湾籍 36件 1% 欧州国籍 646件 20% オーストラ リア国籍 3件 シンガポー 0.1% ル国籍 9件 0.3% その他 17件 1% 日本国籍 1,380件 43% 米国籍 1,057件 33% 合計 3,213件 韓国籍 シンガポール国籍 注）公報単位でカウント － 9 － d)韓国への出願 600 優先権主張年 1990-2005 500 483 394 400 385 382 402 357 出 願 件 300 数 200 301 219 韓国籍 1,246件 35% 243 中国籍 1件 0.03% 台湾籍 9件 0.3% 5件 0.1% 94 0 8 14 21 35 その他 4件 0.1% 日本国籍 1,348件 38% 149 100 オーストラ リア国籍 1件 シンガポー 0.03% ル国籍 43 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 出願人国籍 優先権主張年 日本国籍 中国籍 その他 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 米国籍 758件 21% 欧州国籍 158件 4% 合計 3,530件 韓国籍 シンガポール国籍 e)中国への出願 350 優先権主張年 1990-2005 300 297 230 250 190 出 願 200 件 数 150 202 94 73 75 74 43 50 26 6 2 12 10 欧州国籍 104件 7% 米国籍 437件 30% 日本国籍 759件 51% 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 出願人国籍 台湾籍 オーストラ リア国籍 22件 3件 1% 0.2% 韓国籍 62件 4% 141 100 0 中国籍 81件 5% 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 その他 5件 0.3% 合計 1,475件 優先権主張年 日本国籍 中国籍 その他 シンガポー ル国籍 2件 0.1% 韓国籍 シンガポール国籍 f)台湾への出願 400 369 優先権主張年 1990-2005 350 349 295 289 300 291 台湾籍 308件 14% 出 250 願 件 200 数 150 中国籍 2件 0.1% 189 138 日本国籍 992件 45% 28 50 3 0 10 19 14 4 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 日本国籍 中国籍 その他 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 出願人国籍 優先権主張年 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 欧州国籍 115件 5% シンガポー ル国籍 9件 0.4% その他 6件 0.3% 韓国籍 81件 4% 105 83 100 オーストラ リア国籍 1件 0.05% 米国籍 672件 31% 合計 2,186件 韓国籍 シンガポール国籍 注)公報単位でカウント － 10 － （２）登録動向 第 2-5 図 a)～f)に各国での出願人国籍別登録件数の推移と割合を示す。 a)は日本での出願人国籍別登録件数の推移と出願人国籍別登録件数割合を示す。登録件数 の年次推移は、審査請求時期などの違いもあり、単純に増減を議論できない。出願人国籍別 登録件数割合は日本国籍が約 91％と出願人国籍別出願件数割合の日本国籍（約 90％）よりも 若干大きい。米国籍が約 5％、欧州国籍が約 2％と続いている。 b)は米国での出願人国籍別登録件数の推移と出願人国籍別登録件数割合を示す。出願人国 籍別登録件数割合は米国籍が約 48％、日本国籍が約 39％と 2 国籍が多い。その後を台湾籍、 欧州国籍および韓国籍がそれぞれ約 4％で続いている。 c)は欧州での出願人国籍別登録件数の推移と出願人国籍別登録件数割合を示す。出願人国 籍別登録件数割合は日本国籍が約 45％、米国籍が約 32％、欧州国籍が約 19％と 3 国籍で大 部分を占める。韓国籍は約 2％、台湾籍は約１％である。 d)は韓国での出願人国籍別登録件数の推移と出願人国籍別登録件数割合を示す。出願人国 籍別登録件数割合は日本国籍が約 52％、韓国籍が約 22％、米国籍が約 19％と 3 国籍で大部 分を占める。欧州国籍は約 6％、台湾籍は約１％である。 e)は中国での出願人国籍別登録件数の推移と出願人国籍別登録件数割合を示す。出願人国 籍別登録件数割合は日本国籍が約 50％、米国籍が約 28％と 2 国籍で大部分を占める。欧州国 籍が約 8％、韓国籍および中国籍がそれぞれ約 6％であり、台湾籍は約 2％である。 f)は台湾での出願人国籍別登録件数の推移と出願人国籍別登録件数割合を示す。出願人国 籍別登録件数割合は日本国籍が約 44％、米国籍が約 32％、台湾籍が約 15％と 3 国籍で大部 分を占める。欧州国籍が約 5％、韓国籍が約 4％で、中国籍は 1％以下である。 － 11 － 第 2-5 図 出願先国別－出願人国籍別登録件数推移と割合 a)日本での登録 400 350 優先権主張年 1990-2005 329 300 300 341 308 韓国籍 39件 欧州国籍 1% 52件 2% 277 登 250 録 件 200 数 150 192 138 230 205 165 169 157 122 39 15 3 2004 2005 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 合計 2,990件 優先権主張年 日本国籍 中国籍 その他 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 その他 3件 0.1% 日本国籍 2,726件 91% 0 出願人国籍 オーストラ リア国籍 1件 0.03% シンガポー ル国籍 0件 0% 米国籍 149件 5% 100 50 中国籍 台湾籍 20件 0件 1% 0% 韓国籍 シンガポール国籍 b)米国での登録 900 800 優先権主張年 1990-2005 789 700 600 517 529 登 録 500 件 400 数 300 425 韓国籍 210件 4% 381 欧州国籍 215件 4% 156 56 60 106 台湾籍 中国籍 222件 4% 3件 0.1% オーストラ リア国籍 4件 0.1% 133 130 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 出願人国籍 日本国籍 2,001件 39% 合計 5,196件 優先権主張年 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 その他 22件 0.4% 米国籍 2,511件 48% 27 0 日本国籍 中国籍 その他 シンガポー ル国籍 8件 0.2% 268 274 200 100 685 660 韓国籍 シンガポール国籍 c)欧州での登録 160 優先権主張年 1990-2005 140 141 137 121 120 登 100 録 件 80 数 60 40 中国籍 0件 0% 110 109 91 韓国籍 20件 2% 65 59 台湾籍 9件 1% 60 オーストラ リア国籍 シンガポー 0件 ル国籍 0% 2件 0.2% 52 41 36 53 欧州国籍 215件 19% 28 13 20 5 0 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 日本国籍 中国籍 その他 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 出願人国籍 優先権主張年 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 日本国籍 505件 45% その他 6件 1% 米国籍 364件 32% 合計 1,121件 韓国籍 シンガポール国籍 注）公報単位でカウント － 12 － d)韓国での登録 160 優先権主張年 1990-2005 140 137 117 120 96 登 100 録 件 80 数 60 97 韓国籍 226件 22% 78 57 32 11 20 中国籍 0件 0% 台湾籍 オーストラ 6件 リア国籍 シンガポー 1% 0件 ル国籍 0% 0件 0% 48 39 40 0 129 131 欧州国籍 61件 6% 29 19 3 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 出願人国籍 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 米国籍 192件 19% 1 日本国籍 537件 52% 合計 1,024件 優先権主張年 日本国籍 中国籍 その他 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 その他 2件 0.2% 韓国籍 シンガポール国籍 e)中国での登録 100 優先権主張年 1990-2005 90 86 80 70 70 登 録 件 数 中国籍 25件 6% 57 60 49 50 50 45 韓国籍 27件 6% 40 30 25 20 10 19 欧州国籍 35件 8% 14 9 4 2 オーストラ リア国籍 0件 0% 台湾籍 8件 2% 米国籍 122件 28% 0 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 出願人国籍 シンガポー ル国籍 0件 0% その他 0件 0% 日本国籍 213件 50% 合計 430件 優先権主張年 日本国籍 中国籍 その他 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 韓国籍 シンガポール国籍 f)台湾での登録 400 350 368 優先権主張年 1990-2005 300 342 281 登 250 録 件 200 数 150 台湾籍 281件 15% 264 136 131 58 28 3 0 10 19 14 4 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 日本国籍 中国籍 その他 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 出願人国籍 優先権主張年 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 その他 6件 0.3% 韓国籍 73件 4% 83 50 シンガポー ル国籍 9件 0.5% 中国籍 2件 0.1% 183 100 オーストラ リア国籍 0件 0% 欧州国籍 94件 5% 日本国籍 847件 44% 米国籍 612件 32% 合計 1,924件 韓国籍 シンガポール国籍 注)公報単位でカウント － 13 － ３．全体動向のまとめ （１）出願先国別－出願人国籍別出願件数収支 日本、米国、欧州、韓国および中国の 5 カ国･地域における出願先国別－出願人国籍別出 願件数収支を第 2-6 図に示す。 日本から米国への出願件数は 2,909 件に対し､米国から日本への出願件数は 1,110 件であ る｡日本から欧州への出願件数は 1,380 件に対し、欧州から日本への出願件数は 274 件である。 日本から韓国への出願件数は 1,348 件に対し､韓国から日本への出願件数は 200 件である。日 本から中国への出願件数は 759 件に対し､中国から日本への出願件数は 0 件である。 米国から欧州への出願件数は 1,057 件に対し、欧州から米国への出願件数は 306 件である。 米国から韓国への出願件数は 758 件に対し、韓国から米国への出願件数は 348 件である。米 国から中国への出願件数は 437 件に対し、中国から米国への出願件数は 9 件である。 第 2-6 図 出願先国別－出願人国籍別出願件数収支（5 カ国・地域への出願）1990 年～2005 年 日本への出願 16,645件 韓国籍 200件 1% 中国籍 0件 0% 台湾籍 69件 0.4% 欧州国籍 274件 2% オーストラリア 国籍 3件 0.02% シンガポール 国籍 8件 0.05% 米国籍 1,110件 7% その他 15件 0.09% 米国への出願 7,140件 日本国籍 14,966件 90% 1,110件 欧州への出願 3,213件 1,380件 台湾籍 オーストラリア 国籍 271件 11件 シンガポール 中国籍 4% 国籍 0.2% 9件 12件 0.1% 0.2% 韓国籍 その他 348件 35件 5% 0.5% 欧州国籍 日本国籍 306件 2,909件 4% 41% 中国籍 4件 0.1% 274件 2,909件 0件 200件 韓国籍 61件 2% 306件 348件 759件 1,348件 その他 17件 0.5% 欧州国籍 646件 20% 1,057件 米国籍 3,239件 45% 台湾籍 オーストラリア 36件 国籍 1% 3件 シンガポール 0.1% 国籍 9件 0.3% 日本国籍 1,380件 43% 米国籍 1,057件 33% 4件 61件 9件 437件 158件 中国への出願 1,475件 オーストラリア 国籍 台湾籍 3件 シンガポール 22件 0.2% 国籍 中国籍 1% 2件 81件 0.1% 5% 韓国籍 その他 62件 5件 4% 0.3% 欧州国籍 104件 米国籍 7% 437件 30% 104件 台湾籍 9件 0.3% 中国籍 1件 0.03% 758件 1件 62件 日本国籍 759件 51% 韓国籍 1,246件 35% 欧州国籍 158件 4% 韓国への出願 3,530件 オーストラリア 国籍 1件 0.03% シンガポール 国籍 5件 0.1% その他 4件 0.1% 米国籍 758件 21% 日本国籍 1,348件 38% 注）公報単位でカウント － 14 － 第３節 技術区分別動向分析 １．全体での出願・登録動向 （１）出願動向 ①技術区分－「要素技術」 日本、米国、欧州、韓国および中国の 5 カ国・地域への出願件数の合計の要素技術別出願 件数推移を第 2-7 図に示す。研磨・研削技術は 1990 年～1999 年は増加しており、1999 年に は 2,700 件を超えてピークとなっている。特に 1995 年以降は伸び率が大きくなっている。2000 年以降は緩やかに減少している。スライシング・ダイシング技術と周辺技術は研磨・研削技 術と比べて件数は少ないが、2003 年までは増加傾向にあり、2004 年以降はやや減少している。 第 2-7 図 要素技術別－出願件数推移（5 カ国・地域への出願件数の合計） 3,000 優先権主張年 1990-2005 2,500 2,000 出 願 件 数 1,500 1,000 500 0 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 優先権主張年 研磨・研削技術 スライシング・ダイシング技術 周辺技術 注）公報単位でカウント 第 2-8 図に要素技術別の出願件数割合を円グラフで示す。 このグラフにおいて、特許出願によっては、複数の要素技術に分類付与されることがある ため合計件数は 34,290 件となり、解析対象とした 32,003 件（第 2-1 表を参照）よりも多く なっている。同様に、研磨・研削技術は 22,784 件であるが、研磨・研削技術の中で複数の中 分類に関係する特許出願もあるため、内訳を示した右側の円グラフの合計件数は 28,651 件と 多くなっている。同様に左側のスライシング・ダイシング技術についても大分類としては 7,229 件であるが、スライシング・ダイシング技術の中の複数の中分類に関係する特許出願 もあるため、合計件数は 8,967 件となっている。本報告書において、同様な集計を多く行っ ているが以下同様である。 － 15 － 研磨・研削技術は全体の約 66％を占めている。研磨・研削技術の中では CMP 技術が約 56％ で最も多く、次に研磨・研削の制御技術が約 20％である。CMP 技術の中では装置・方式に関 するものが約 33％、スラリーに関するものが約 32％、パッドに関するものが約 21％となっ ている。 スライシング・ダイシング技術は全体の約 21％を占めている。スライシング・ダイシング 技術の中ではダイシング技術に関するものが約 54％と過半数を占めており、次いでスライシ ング（マルチワイヤーソー）技術が約 15％である。ダイシング技術の中では装置に関するも のが約 75％と大半を占めている。 第 2-8 図 要素技術別（大分類－中分類）－出願件数割合（5 カ国・地域への出願件数の合計） 1990 年～2005 年 周辺技術 12% 4,277件 スライシング・ ダイシング 技術 21% 7,229件 その他の スライシング・ ダイシング技術 12% 1,058件 スライシング・ ダイシングの 制御技術 14% 1,236件 スライシング (マルチ ワイヤーソー) 技術 15% 1,346件 スライシング (内周刃） 技術 6% 502件 ダイシング技術 54% 4,823件 スペイシング 5% 233件 その他の ダイシング 7% 326件 クラッキング 7% 330件 研磨・研削 技術 66% 22,784件 研磨・研削の 制御技術 研削技術 20% 7% 5,737件 2,096件 加工対象物の 形状 3% 987件 ラッピング 技術 5% 1,503件 EMP, ECMP 技術 1% 415件 CMP技術 56% 16,027件 合計 34,290件 合計 28,638件 洗浄 6% 1,099件 ドレッシング 7% 1,262件 合計 8,965件 鏡面研磨 （ポリッシング) 技術 7% 1,873件 装置・方式 33% 5,731件 ブレード 5% 235件 スラリー 32% 5,559件 パッド 21% 3,622件 合計 17,273件 装置 75% 3,306件 注)公報単位でカウント 合計 4,430件 第 2-9 図 a)～c)に要素技術別の出願人国籍別出願件数推移と割合を示す。各年の合計を示 す折れ線グラフは第 2-7 図に示したグラフと同じものである。研磨・研削技術は、日本国籍 出願人からの出願が約 60％と最も多く、次いで米国籍出願人からの出願が約 26％、韓国籍出 願人からの出願が約 7％と続いている。スライシング・ダイシング技術は、日本国籍出願人 からの出願が約 82％と最も多く、次いで米国籍出願人からの出願が約 8％であり、米国籍の 割合は研磨・研削技術より小さくなっている。欧州国籍の割合は研磨・研削技術の約 4％か ら約 7％と多くなっているが、韓国籍の割合は研磨・研削技術の約 7％から約 2％と少なくな っている。周辺技術は日本国籍出願人からの出願が約 83％と更に多くなり、次いで米国籍出 願人からの出願が約 7％、韓国籍出願人から約 4％と続いている。 － 16 － 第 2-9 図 技術区分別出願人国籍別出願件数推移と割合（5 カ国・地域への出願件数の合計） a)研磨・研削技術 3,000 2,741 優先権主張年 1990-2005 2,500 2,579 2,164 2,280 1,997 2,000 出 願 件 1,500 数 1,872 530 台湾籍 オーストラリ ア国籍 337件 1件 1% シンガポー 0.004% ル国籍 21件 0.1% 961 980 463 韓国籍 1,660件 7% 1,538 1,440 1,000 1992 1993 500 中国籍 74件 0.3% 2,054 欧州国籍 985件 4% 585 274 326 その他 30件 0.1% 米国籍 5,954件 26% 日本国籍 13,722件 60% 0 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1991 1990 日本国籍 中国籍 その他 合計 22,784件 優先権主張年 出願人国籍 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 韓国籍 シンガポール国籍 b)スライシング・ダイシング技術 800 優先権主張年 1990-2005 700 677 615 602 600 610 596 616 513 522 出 500 願 件 400 数 300 461 373 韓国籍 148件 2% 407 中国籍 13件 0.2% 310 254 215 欧州国籍 485件 7% 249 209 200 100 日本国籍 5,907件 82% 0 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 出願人国籍 台湾籍 オーストラリ ア国籍 50件 16件 1% 0.2% シンガポー ル国籍 15件 0.2% 米国籍 その他 562件 33件 8% 0.5% 合計 7,229件 優先権主張年 日本国籍 中国籍 その他 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 韓国籍 シンガポール国籍 c)周辺技術 700 600 優先権主張年 1990-2005 632 462 出 400 願 件 数 300 394 284 319 347 302 249 77 101 106 89 93 台湾籍 オーストラリ ア国籍 48件 12件 1% 0.3% シンガポー ル国籍 2件 0.05% 米国籍 その他 293件 24件 7% 0.6% 156 0 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 出願人国籍 日本国籍 中国籍 その他 韓国籍 191件 4% 欧州国籍 126件 3% 183 200 100 中国籍 12件 0.3% 483 500 優先権主張年 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 日本国籍 3,569件 83% 合計 4,277件 韓国籍 シンガポール国籍 注)公報単位でカウント － 17 － ②技術区分－「課題」 第 2-10 図 a)～d)に 5 カ国・地域に出願された半導体の機械加工技術に関する特許出願の 課題別の出願人国籍別出願件数推移と出願人国籍別割合を示す。 加工精度の向上(a)を課題とする特許出願は、1990 年以降増加し、1999 年に 1,500 件を超 えてピークとなり、その後は緩やかに減少している。国籍別では日本国籍出願人からの出願 が約 60％で最も多く、次いで米国籍が約 28％、韓国籍と欧州国籍がそれぞれ約 5％と続いて いる。韓国籍出願人からの出願件数は 2003 年が最も多くなっている。 平坦化 CMP 技術の向上(b)を課題とする特許出願は、1992 年以降増加し、1999 年に 1,900 件を超えてピークとなり、その後は緩やかに減少している。国籍別では日本国籍出願人から の出願が約 50％で最も多く、次いで米国籍が約 34％、韓国籍が約 10％と続いている。加工 精度の向上と比較して、米国籍と韓国籍の割合が大きくなっている。韓国籍出願人からの出 願件数は 2004 年が最も多くなっている。 ウエハの極薄化(c)を課題とする特許出願は、1990 年以降増加傾向を示し、2002 年に 149 件でピークとなり、その後は減少している。国籍別では日本国籍出願人からの出願が約 80％ で最も多く、次いで欧州国籍が約 8％、米国籍が約 7％と続いている。日本国籍の出願が約 80％というのは課題の中で最も高い割合である。 生産性の向上(d)を課題とする特許出願は、1990 年以降増加傾向を示し、1999 年に 1,133 件でピークとなり、その後は緩やかに減少傾向である。国籍別では日本国籍出願人からの出 願が約 72％で最も多く、次いで米国籍が約 17％、韓国籍が約 5％と続いている。日本国籍出 願人からの出願件数は 1998 年が最も多く、韓国籍出願人からの出願件数は 2001 年が最も多 くなっている。 第 2-10 図 課題別出願人国籍別出願件数推移と割合（5 カ国・地域への出願件数の合計） a)加工精度の向上 1,600 1,463 1,510 優先権主張年 1990-2005 1,400 1,187 1,215 1,200 1,197 1,213 中国籍 58件 0.4% 1,025 出 1,000 願 800 件 数 600 韓国籍 702件 5% 550 346 400 200 862 905 719 欧州国籍 678件 5% 421 314 210 217 0 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 日本国籍 中国籍 その他 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 出願人国籍 優先権主張年 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 台湾籍 オーストラリ ア国籍 211件 5件 2% シンガポー 0.04% ル国籍 11件 0.1% 米国籍 3,712件 28% その他 18件 0.1% 日本国籍 7,959件 60% 合計 13,354件 韓国籍 シンガポール国籍 注)公報単位でカウント － 18 － b)平坦化 CMP 技術の向上 2,500 優先権主張年 1990-2005 1,907 2,000 1,886 1,477 出 1,500 願 件 数 1,000 中国籍 61件 0.4% 1,440 1,562 1,300 1,425 1,088 929 韓国籍 1,470件 10% 台湾籍 オーストラリ ア国籍 274件 1件 2% シンガポー 0.007% ル国籍 19件 0.1% その他 16件 0.1% 546 500 56 38 206 1990 1991 150 241 573 欧州国籍 521件 4% 0 日本国籍 7,378件 50% 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 出願人国籍 米国籍 5,084件 34% 合計 14,824件 優先権主張年 日本国籍 中国籍 その他 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 韓国籍 シンガポール国籍 c)ウエハの極薄化 160 149 優先権主張年 1990-2005 140 133 120 105 出 100 願 件 80 数 60 102 79 72 54 35 21 10 日本国籍 667件 80% 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 出願人国籍 その他 19件 2% 米国籍 59件 7% 6 1994 7 1993 1990 8 1992 2 0 7 1991 20 台湾籍 オーストラリ ア国籍 3件 シンガポー 0件 0.4% ル国籍 0% 0件 0% 欧州国籍 64件 8% 45 40 中国籍 6件 韓国籍 0.7% 17件 2% 合計 835件 優先権主張年 日本国籍 中国籍 その他 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 韓国籍 シンガポール国籍 d)生産性の向上 1,200 1,000 出 願 件 数 1,133 優先権主張年 1990-2005 1,056 1,070 1,002 1,124 948 800 中国籍 26件 0.2% 913 722 757 600 618 538 400 217 348 333 200 欧州国籍 469件 4% 285 230 米国籍 1,874件 17% 0 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 出願人国籍 日本国籍 中国籍 その他 韓国籍 555件 5% 台湾籍 オーストラリ 141件 ア国籍 シンガポー 1% 4件 ル国籍 0.04% 12件 0.1% 優先権主張年 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 その他 38件 0.3% 日本国籍 8,175件 72% 合計 11,294件 韓国籍 シンガポール国籍 注)公報単位でカウント － 19 － （２）登録動向 ①技術区分－「要素技術」 5 カ国・地域での登録件数の合計の要素技術別の登録件数推移を第 2-11 図に示す。登録件 数推移は、各国の特許制度の違いにより審査請求の時期や審査期間などにより変わるため、 年次推移の評価は慎重に行う必要がある。3 つの要素技術とも 1990 年～1999 年に増加してい るが、研磨・研削技術の登録件数の伸びが他の 2 つの技術より大きく、特に 1995 年から 1999 年に出願された特許では伸びが大きくなっている。 第 2-11 図 要素技術別－登録件数推移（5 カ国・地域での登録件数の合計） 1,400 1,200 優先権主張年 1990-2005 1,000 登 録 件 数 800 600 400 200 0 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 優先権主張年 研磨・研削技術 スライシング・ダイシング技術 周辺技術 注）公報単位でカウント 第 2-12 図に要素技術別の登録件数の割合を円グラフで示す。研磨・研削技術が全体の約 71％を占めている。研磨・研削技術の中では CMP 技術が約 57％で最も多く、次に研磨・研削 の制御技術が約 22％である。CMP 技術の中では装置・方式に関するものが約 37％、スラリー に関するものが約 28％、パッドに関するものが約 20％となっている。 スライシング・ダイシング技術の登録件数は全体の約 18％を占めている。スライシング・ ダイシング技術の中ではダイシング技術に関するものが約 50％を占めており、次いでスライ シング（マルチワイヤーソー）技術が約 17％である。ダイシング技術の中では装置に関する ものが約 75％と大半を占めている。 － 20 － 第 2-12 図 要素技術別（大分類－中分類）－登録件数割合（5 カ国・地域での登録件数の合計） 1990 年～2005 年 研磨・研削の 制御技術 22% 研削技術 2,311件 6% 655件 周辺技術 11% 1,230件 スライシング・ ダイシング 技術 18% 2,107件 その他の スライシング・ ダイシング技術 13% 353件 スライシング・ ダイシングの 制御技術 13% 351件 スライシング (マルチ ワイヤーソー) 技術 17% スライシング 440件 (内周刃） 技術 7% 173件 研磨・研削 技術 71% 8,184件 合計 11,521件 CMP技術 57% 6,028件 EMP, ECMP 技術 1% 126件 ダイシング技術 50% 1,335件 合計 10,615件 洗浄 7% 449件 ドレッシング 7% 485件 合計 2,652件 その他の ダイシング 9% ブレード 109件 5% スペイシング 57件 5% 56件 クラッキング 7% 81件 ラッピング 技術 4% 440件 装置・方式 37% 2,436件 鏡面研磨 （ポリッシング) 技術 6% 671件 加工対象物の 形状 4% 384件 スラリー 28% 1,838件 パッド 20% 1,317件 合計 6,525件 装置 75% 891件 注)公報単位でカウント 合計 1,194件 第 2-13 図 a)～c)に要素技術別の出願人国籍別登録件数推移と割合を示す。折れ線グラフ は第 2-11 図に示したグラフと同じもので各年の合計を示している。研磨・研削技術の登録特 許は、日本国籍出願人からの出願が約 50％と最も多く、次いで米国籍出願人からの出願が約 37％、韓国籍出願人および欧州国籍出願人からがそれぞれ約 5％と続いている。 スライシング・ダイシング技術の登録特許は、日本国籍出願人からの出願が約 71％と最も 多く、次いで米国籍出願人からの出願が約 15％であり、米国籍の割合は研磨・研削技術より 小さくなっている。周辺技術の登録特許は日本国籍出願人からの出願が約 75％、次いで米国 籍出願人からの出願が約 13％、韓国籍が約 4％と続いている。 － 21 － 第 2-13 図 要素技術別出願人国籍別登録件数推移と割合（5 カ国・地域での登録件数の合計） a)研磨・研削技術 1,400 優先権主張年 1990-2005 1,200 1,152 1,040 1,000 登 録 件 数 923 940 743 800 674 564 600 479 163 133 欧州国籍 396件 5% 326 306 400 246 315 150 200 米国籍 2,989件 37% 30 0 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 その他 13件 0.2% 日本国籍 4,116件 50% 合計 8,184件 優先権主張年 出願人国籍 日本国籍 中国籍 その他 台湾籍 オーストラリ 215件 ア国籍 3% 0件 シンガポー 0% ル国籍 8件 0.1% 中国籍 22件 0.3% 韓国籍 425件 5% 韓国籍 シンガポール国籍 b)スライシング・ダイシング技術 300 優先権主張年 1990-2005 250 200 登 録 件 150 数 100 244 170 214 205 197 176 163 134 125 88 85 韓国籍 58件 3% 99 77 中国籍 5件 0.2% 台湾籍 オーストラリ ア国籍 31件 5件 シンガポール 1% 0.2% 国籍 2件 0.1% その他 19件 0.9% 欧州国籍 175件 8% 86 38 50 6 0 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 出願人国籍 日本国籍 1,491件 71% 米国籍 321件 15% 合計 2,107件 優先権主張年 日本国籍 中国籍 その他 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 韓国籍 シンガポール国籍 c)周辺技術 160 146 優先権主張年 1990-2005 140 121 127 123 134 120 108 登 100 録 件 80 数 60 40 中国籍 2件 0.2% 111 韓国籍 50件 4% 81 71 46 42 欧州国籍 41件 3% 43 29 30 20 オーストラリ ア国籍 2件 0.2% シンガポー ル国籍 0件 0% その他 8件 0.7% 米国籍 156件 13% 17 1 0 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 出願人国籍 日本国籍 中国籍 その他 台湾籍 43件 3% 優先権主張年 米国籍 台湾籍 合計 欧州国籍 オーストラリア国籍 日本国籍 928件 75% 合計 1,230件 韓国籍 シンガポール国籍 注)公報単位でカウント － 22 － 第４節 注目研究開発テーマ別動向分析 半導体における技術進展のドライビングフォースとして、微細化（高集積化）と高性能化 （高速化）が重要な要因となっているが、これらを向上するためには、機械加工技術の技術 開発が必要である。機械加工技術の技術開発における注目研究開発テーマとして、下記の 3 テーマについて調査・分析した。 〔１〕平坦化 CMP 技術の向上 ①加工精度の向上 高速化と高集積化の要求に対応して回路パターンの微細化と配線の多層化が進んでいる。 デバイス構造が複雑になるに従って、より高いリソグラフィ精度が求められる。そのために、 高レベルの加工精度が必要となるので、ウエハ処理工程での平坦化 CMP 技術の向上が重要と なる。 ②選択比の最適化 高速化、高集積化が進むとともに、配線間絶縁膜に脆い low-k 膜が使用されるようになり、 そのために従来よりもマイルドな条件の平坦化 CMP 技術が必要となる。他方、タングステン など硬い配線金属を含めた平坦化 CMP 技術が求められる。選択比の最適化により、種々の材 料、目的に応じた平坦化 CMP 技術の開発が必要となる。 〔２〕ウエハの極薄化 最近、薄いカードや無線タグなどの用途に対する需要が拡大しており、また、高密度実装 に対する要求が高まっている。これらの要求に対応するためには、ウエハの極薄化が必要で あり、極薄化技術への要求が高まってきた。ウエハの極薄化のために、ウエハの研削におい て装置や方式などに種々の工夫が行われている。また、極端に薄いウエハは割れやすいため、 極薄ウエハをダイシングしてチップ化するためにダイシングにおける装置、プロセス、搬送 方法などの工夫が行われている。また、生産性の向上や低コスト化のためにウエハの大口径 化が進んでいるが、大口径ウエハにおける極薄化を実現するには、研磨・研削方法、仕上げ 方法、加工装置、搬送方法などに多くの工夫が必要である。 － 23 － １．平坦化 CMP 技術における加工精度の向上 （１）出願動向 第 2-14 図に 5 カ国・地域への出願人国籍別出願件数推移と割合を示す。平坦化 CMP 技術に おける加工精度の向上に関する出願件数は、優先権主張年 1992 年から 1999 年まで一貫して 増加し、1999 年に 1,000 件超でピークとなっている。その後、緩やかな減少傾向がある。出 願人国籍別では、日本国籍が約 46％で最も多く、次いで米国籍が約 40％となっており、この 2 国籍で 85％を超えている。 第 2-14 図 課題（平坦化 CMP 技術における加工精度の向上）の出願人国籍別出願件数推移と 割合（5 カ国・地域への出願件数の合計） 1,200 優先権主張年 1990-2005 1,036 998 1,000 826 802 806 800 出 願 件 数 667 600 718 510 400 512 364 273 149 200 111 47 135 34 0 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 優先権主張年 出願人国籍 日本国籍 台湾籍 米国籍 オーストラリア国籍 中国籍 50件 1% 韓国籍 609件 8% 欧州国籍 329件 4% 欧州国籍 シンガポール国籍 韓国籍 その他 中国籍 合計 台湾籍 オーストラリ 164件 ア国籍 2% 1件 シンガポー 0.01% ル国籍 6件 0.1% その他 6件 0.1% 日本国籍 3,660件 米国籍 46% 3,163件 40% 合計 7,988件 注)公報単位でカウント － 24 － ２．平坦化 CMP 技術における選択比の最適化 （１）出願動向 第 2-15 図に、平坦化 CMP 技術における選択比の最適化に関する出願人国籍別出願件数推移 と割合を示す。平坦化 CMP 技術における選択比の最適化に関する出願件数は、優先権主張年 1992 年から 2001 年まで増加傾向を示し、2001 年から 2002 年にかけ 230 件超でピークとなっ ており、その後、減少している。出願人国籍別では、米国籍が約 42％で最も多く、次いで日 本国籍が約 37％となっており、この 2 国籍で 75％を超えている。 第 2-15 図 課題（平坦化 CMP 技術における選択比の最適化）の出願人国籍別出願件数推移と 割合（5 カ国・地域への出願件数の合計） 250 237 優先権主張年 1990-2005 233 214 198 200 184 出 願 件 数 150 122 120 124 95 100 43 40 50 5 21 19 19 6 1990 1991 0 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 出願人国籍 優先権主張年 日本国籍 台湾籍 米国籍 オーストラリア国籍 中国籍 1件 0.1% 欧州国籍 シンガポール国籍 台湾籍 64件 4% オーストラリ ア国籍 1件 0.1% 韓国籍 212件 13% 中国籍 合計 シンガポー ル国籍 1件 0.1% 日本国籍 614件 37% 欧州国籍 82件 5% 韓国籍 その他 その他 3件 0.2% 米国籍 702件 42% 合計 1,680件 注)公報単位でカウント － 25 － 日本への出願における平坦化 CMP 工程の研磨対象材料別の出願件数推移を第 2-16 図（絶縁 膜と金属）と第 2-17 図（化合物半導体）に示す。STI（酸化シリコンや窒化シリコンなど） は 1998 年頃から増加し始め、2003 年まで毎年 40 件以上出願されている。low-k 膜は 2003 年に大幅な伸びを示している。金属では 1999 年から Cu が増加しており、1999 年と 2002 年 には年間 140 件を超える出願がある。化合物半導体では、2003 年と 2005 年に SiC が増えて いることが目を引く。 第 2-16 図 平坦化 CMP 工程の研磨対象材料の推移－絶縁膜と金属－（日本への出願） 60 160 絶縁膜 出 願 件 40 数 140 出 願 120 件 数 100 30 80 50 金属 60 20 40 10 20 0 0 2005 2004 2003 バリア膜 2002 2001 2000 1999 Ｃｕ 1998 1997 1996 1995 1994 1993 Ｗ その他の絶縁膜 1992 1991 1990 2005 2004 2003 2002 low-k膜(porous) 2001 2000 1999 1998 1997 low-k膜 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 ＳＴＩ その他の金属 注）公報単位でカウント 第 2-17 図 平坦化 CMP 工程の研磨対象材料の推移－化合物半導体－（日本への出願） 20 出 願 件 数 15 10 5 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 ＧａＮ ＳｉＣ ＧａＡｓ ＩｎＰ その他の化合物半導体 注）公報単位でカウント － 26 － ３．ウエハの極薄化 （１）出願動向 第 2-18 図に、ウエハの極薄化に関する出願人国籍別出願件数推移と割合を示す。ウエハの 極薄化に関する出願件数は、優先権主張年 1990 年から増加傾向を示し、2002 年に出願され たものが 150 件弱でピークとなっており、その後、減少傾向である。出願人国籍別では、日 本国籍が約 80％で最も多く、次いで欧州国籍が約 8％、米国籍が約 7％、となっている。 第 2-18 図 課題（ウエハの極薄化）の出願人国籍別出願件数推移と割合（5 カ国・地域への出願 件数の合計） 160 149 優先権主張年 1990-2005 140 133 120 105 出 願 件 数 102 100 79 80 72 54 60 45 35 40 21 20 8 7 1992 1993 2 7 10 6 0 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1991 1990 優先権主張年 出願人国籍 日本国籍 台湾籍 米国籍 オーストラリア国籍 韓国籍 17件 2% 中国籍 6件 1% 欧州国籍 シンガポール国籍 台湾籍 3件 0.4% 中国籍 合計 オーストラリ ア国籍 0件 シンガポー 0% ル国籍 0件 0% 欧州国籍 64件 8% 米国籍 59件 7% 韓国籍 その他 その他 19件 2% 日本国籍 667件 80% 合計 835件 注)公報単位でカウント － 27 － ウエハの極薄化を課題とする特許出願がどの様な用途を目指しているかを第 2-19 図に示 す。左図はウエハの極薄化を課題とするものの用途の割合を示す円グラフである。IC カード が半数を占めている。右図は日本への出願の全体の用途の割合を示している。IC カードは約 27％であり、課題をウエハの極薄化に限定した場合と限定しない場合で明らかな差異がある。 パソコン、携帯電話の割合はほとんど変化が見られていないことと対照的である。 第 2-19 図 課題をウエハの極薄化に限定した場合の用途（5 カ国・地域への出願件数の合計） 1990 年～2005 年 課題を「ウエハの極薄化」に限定した場合の用途 RFIDタグ 4件 2% 課題を限定しない全体の用途（日本への出願） その他 102件 17% ＭＥＭＳ その他 5件 5件 パソコン 3% 3% 29件 15% ＭＥＭＳ 70件 12% RFIDタグ 8件 1% 携帯電話 41件 22% ＩＣカード 96件 50% 自動車 1件 1% デジタル 家電 8件 4% パソコン 83件 14% 携帯電話 133件 22% ＩＣカード 167件 27% 自動車 9件 1% デジタル 家電 35件 6% 注）公報単位でカウント ウエハの極薄化の課題を解決するための解決手段（要素技術の中分類）を第 2-20 図に示す。 ウエハの極薄化に対応する技術としては、研削技術、ダイシング技術、周辺技術である保護 テープ等のテープ技術が重要であることを示している。 第 2-20 図 課題「ウエハの極薄化」における解決手段（要素技術の中分類）（5 カ国・地域への 出願件数の合計）1990 年～2005 年 出願件数 0 50 100 150 200 250 ＣＭＰ技術 要素技術 EMP, ECMP技術 ラッピング技術 研削技術 研磨・研削の制御技術 鏡面研磨（ポリッシング）技術 加工対象物の形状 その他の研磨・研削技術 スライシング(マルチワイヤーソー)技術 スライシング（内周刃）技術 ダイシング技術 スライシング・ダイシングの制御技術 その他のスライシング・ダイシング技術 搬送技術 保護テープ ダイシングテープ ダイシング・ダイボンドテープ その他の周辺技術 注）公報単位でカウント － 28 － 第５節 出願人別動向分析 １．出願先国別の出願・登録動向 第 2-21 表に 5 カ国・地域への出願件数が上位の出願人の一覧表を示す。表には出願人の国 籍によって色分けして示している。いずれの出願先においても日本国籍出願人が上位にある ことが分かる。米国と韓国では、自国の出願人が 1 位・2 位を占めている。日本への出願で は、上位 10 社全て日本国籍である。ここに示されたのべ 50 社は全て民間企業であり、半導 体の機械加工技術の分野では大学・研究機関からの特許出願は少ない。 第 2-21 表 5 カ国・地域への出願件数上位出願人一覧表 1990 年～2005 年 日本への出願 出願人 件数 ディスコ(日) 東京精密(日) 東芝(日) 荏原製作所(日) 松下電器産業(日) ソニー(日) 信越半導体(日) 日立化成工業(日) ルネサステクノロジ (日) 日立製作所(日) 米国への出願 欧州への出願 韓国への出願 中国への出願 出願人 件数 出願人 件数 出願人 件数 出願人 件数 マイクロンテクノロ 751 ジー（米） 543 信越半導体（日） 201 三星電子（韓） 533 ディスコ（日） 92 ハイニックスセミコン アプライドマテリアル ロームアンドハース 713 ズ（米） 431 荏原製作所（日） 159 ダクタ（韓） 217 （米） 65 ワッカーシルトロニッ ドンブエレクトロニク 620 荏原製作所（日） 342 ク（独） 123 ス（韓） 180 東芝（日） 56 キャボットマイクロエ 509 東芝（日） 249 ディスコ（日） 110 日本電気（日） 114 レクトロニクス（米） 56 アプライドマテリアル 493 ラムリサーチ（米） 231 ズ（米） 110 荏原製作所（日） 111 日東電工（日） 53 480 三星電子（韓） 199 ラムリサーチ（米） 110 東芝（日） 105 日本電気（日） 51 アプライドマテリアル 467 IBM（米） 186 東京精密（日） 107 ズ（米） 100 JSR（日） 38 キャボットマイクロエ ロームアンドハース 419 ディスコ（日） 184 レクトロニクス（米） 90 （米） 78 ラムリサーチ（米） 38 384 日本電気（日） 178 東芝（日） 84 ラムリサーチ（米） 67 リンテック（日） 37 331 信越半導体（日） ロームアンドハース 168 （米） 83 JSR（日） 64 フジミ（日） 35 第 2-22 表に 5 カ国・地域への登録件数が上位の出願人の一覧表を示す。出願件数と同様に 日本国籍出願人が多いことが分かる。その他は出願件数と同様の傾向が見られる。 第 2-22 表 5 カ国・地域への登録件数上位出願人一覧表 1990 年～2005 年 日本での登録 出願人 件数 信越半導体(日) 日本電気(日) 東京精密(日) 東芝(日) 荏原製作所(日) 松下電器産業(日) ＳＵＭＣＯ(日) 富士通(日) ソニー(日) 日平トヤマ(日) 米国での登録 欧州での登録 韓国での登録 中国での登録 出願人 件数 出願人 件数 出願人 件数 出願人 件数 マイクロンテクノロ 信越半導体（日） 三星電子（韓） 日本電気（日） 229 ジー（米） 101 127 30 481 アプライドマテリアル 197 ズ（米） 80 日本電気（日） 83 東芝（日） 22 331 荏原製作所（日） 160 荏原製作所（日） 52 東芝（日） 73 リンテック（日） 19 254 ラムリサーチ（米） キャボットマイクロエ 東京精密（日） 荏原製作所（日） 155 ラムリサーチ（米） 51 50 17 207 レクトロニクス（米） キャボットマイクロエ 129 東芝（日） 42 IBM（米） 47 三洋電機（日） 17 184 レクトロニクス（米） ワッカーシルトロニッ ワッカーシルトロニッ 86 IBM（米） 39 ク（独） 28 ラムリサーチ（米） 15 170 ク（独） 80 三星電子（韓） 37 東京精密（日） 28 日東電工（日） 12 151 東芝（日） 74 信越半導体（日） 74 日本電気（日） スピードファムＩＰＥＣ 69 （米） 151 リンテック（日） 145 ロデール（米） アプライドマテリアル 121 ズ（米） － 29 － 30 日立製作所（日） 28 リンテック（日） ハイニックスセミコン 28 ダクタ（韓） 24 IBM（米） 21 松下電器産業（日） 21 11 10 ２．平坦化 CMP 技術の向上に関する出願人別出願動向 平坦化 CMP 技術の向上に関する出願人別出願動向について、日本への出願において集計し た。平坦化 CMP 技術の向上に関する出願人別出願件数上位ランキングを第 2-23 表に示す。出 願件数 100 件以上の上位 16 社の業種を見ると、CMP などの加工装置メーカーとパッドやスラ リーや研磨液など CMP 関係の資材のメーカーと半導体デバイスメーカーが 4～6 社ずつ入って いる。これらの出願人の出願件数の年次推移を業種ごとに分けて第 2-24 図に示す。 第 2-23 表 平坦化 CMP 技術の向上に関する出願人別出願件数ランキング（日本への出願） 1990 年～2005 年 順位 出願件数 業種 1 荏原製作所 492 加工装置 2 東芝 343 デバイス 3 日立化成工業 333 資材 4 日本電気 241 デバイス 5 ソニー 211 デバイス 6 ニコン 206 加工装置 7 松下電器産業 199 デバイス 7 アプライドマテリアルズ 199 加工装置 9 日立製作所 172 デバイス ルネサステクノロジ 171 デバイス 11 東京精密 161 加工装置 12 JSR 123 資材 13 住友ベークライト 113 資材 14 東洋ゴム工業 112 資材 15 ロームアンドハース 100 資材 15 東レ 100 資材 10 第 2-24 図 出願人 平坦化 CMP 技術の向上に関する出願人別出願件数推移（日本への出願） a)デバイスメーカー 200 デバイスメーカー 出 150 願 件 数 100 50 0 1990 1992 東芝 松下電器産業 6社合計 1994 1996 1998 日本電気 日立製作所 － 30 － 2000 2002 2004 ソニー ルネサステクノロジ b)加工装置メーカー 200 加工装置メーカー 出 願 件 数 150 100 50 0 1990 1992 1994 荏原製作所 東京精密 1996 1998 2000 ニコン 4社合計 2002 2004 アプライドマテリアルズ c)資材メーカー 200 資材メーカー 150 出 願 件 100 数 50 0 1990 1992 日立化成工業 東洋ゴム工業 6社合計 1994 1996 1998 2000 JSR ロームアンドハース 2002 2004 住友ベークライト 東レ 注）公報単位でカウント デバイスメーカーでは、1997 年～1999 年に出願件数のピークがあり、加工装置メーカーで は 1999 年にピークがある。また、資材メーカーでは 1999 年（日立化成工業が突出）と 2002 年～2003 年にピークがある。この様に、業種別に分けてみると出願件数のピークが少しずつ ずれていることが分かる。 － 31 － 第６節 基本特許・重要特許 １．重要特許の選定方法 重要特許の選定基準 ① 参考文献により、その要素技術について最初に出願された特許と思われる特許 （点線枠で表記） ② 委員会の委員から推薦された特許（一点鎖線枠で表記） ③ 特許審査に当たり審査官に引用された回数が多い特許（実線枠で表記） 引用回数 11 回以上（平坦化 CMP 工程について） ２．平坦化 CMP 工程における機械加工技術に関する重要特許の変遷 半導体の機械加工技術に関する重要特許のうち、特許出願件数が比較的多いウエハ処理工 程の平坦化 CMP 工程における重要特許を第 2-25 図に示す。平坦化 CMP 工程の初期の特許につ いては、米国の IBM の US4944836（1985 年）が最初とする見解もあるが、参考文献に富士通 （1973 年）と日本電気（1983 年）の先願がある 1と記載されているので、富士通と日本電気 の特許を最初の特許とした。 平坦化 CMP 工程に関して、審査官引用回数 11 回以上を重要特許とした。平坦化 CMP 工程に 関する重要特許をスラリー、パッド、装置・方式、ドレッシング・コンディショニングおよ び終点検出に分けて整理した。スラリーでは銅系金属用の研磨液に関する出願や複合系粒子 に関する出願が抽出された。東芝から出願された特開平 8-83780 はディッシングを抑えて銅 の埋め込み配線を形成する方法に関する特許であるが、引用回数 38 回で今回調査した中では 最も多かった。パッドでは、表面にスラリーの流れを制御するように溝を形成した研磨パッ ドや積層構造の研磨パッドなどがある。 装置・方式関係の出願では、フェイスアップ式の研磨装置や、生産性を向上させるため複 数のヘッドを持つ研磨装置、高速 CMP 装置、洗浄装置と一体化した研磨装置などがある。こ の他、温度や圧力の制御方法や、定盤を自転を伴わない円運動とし局部的な速度差の発生を 抑える特許出願もある。終点検出方法としては、光学式検出の出願が 3 件抽出された。いず れも米国籍出願人の出願で、その場観察(in situ)を行う方法を示している。 これらのほか、委員会の委員から推薦された重要特許を追加している。 1 CMP 技術大系 精密工学会「プラナリゼーション CMP とその応用技術専門委員会」編 登場と発展（松永正久）P10-22 － 32 － 第 2 章 CMP 技術の 第 2-25 図 平坦化 CMP 工程における機械加工技術に関する重要特許の変遷 ～1989年 1990年 1991年 1992年 1993年 1994年 1995年 1996年 1997年 [ 1/2 ] 1998年 1999年 2000年 ＣＭＰ技術 全般 特開昭50-99685 富士通 SiO2等の絶縁膜上の多結晶シリコン層の研磨（CMP使用） (1983) 特開昭59-136934, 特開平9-232258，232262 日本電気 メカノケミカルポリシングによる層間絶縁膜の平坦化（ｼﾘｶ砥粒研磨液） (1985) US4944836 IBM 基板上に同平坦面の金属膜/絶縁体膜を作るためのCMP 特開昭62-102543, 特開平8-17831 IBM 同平坦面の導電性膜/絶縁性膜,金属/SiO2層の形成（ｼﾘｶ含む塩基性ｽﾗﾘでCMP） (1987) 特開平1-55845 IBM 14回 金属/絶縁薄膜の同時平坦化 特開平6-163489 日本電気 13回 選択平坦化ﾎﾟﾘｯｼﾝｸﾞ（過研磨防止) スラリー （砥粒･薬剤） － 33 － 特表平7-502778 ﾛﾃﾞｰﾙ 18回 酸化ｾﾘｳﾑ/ﾋｭｰﾑﾄﾞｼﾘｶ/沈殿ｼﾘｶ系 特開平6-216096 東芝 21回 高純度研磨剤（ｼﾘｶ､ｾﾘｱ) 特開平10-214834 松下電器産業 11回 埋込配線形成方法（2段選択研磨) 特開平9-193004 ﾄｸﾔﾏ 13回 高純度微粒ﾋｭｰﾑﾄﾞｼﾘｶ 特開平10-46140 昭和電工 11回 研磨組成物(規定ｶﾙﾎﾞﾝ酸含有) 特開平7-233485 東芝 28回 Cu系金属用研磨液（有機酸含有) 特開平11-195628 日立製作所 22回 金属膜研磨液(砥粒<1wt%､金属腐食pH) 特開平8-83780 東芝 38回 金属用研磨剤(ﾃﾞｨｯｼﾝｸﾞ抑制) 特開平11-114808 東レ 11回 研磨剤用複合粒子（子粒子担持) 特開平9-55363 東芝 14回 Cu系金属用研磨液（有機酸含有) 特開平8-153696 日立製作所 12回 高純度ｾﾘｱ研磨剤 特開平11-135466 日立製作所 砥粒を含まない研磨液で研磨 特開平11-21546 ｷｬﾎﾞｯﾄ 26回 Cu系基板用ｽﾗﾘｰ 特開平7-254579 東芝 14回 研磨剤の温度を調節 （供給方法） パッド 2001年 2002年 2003年 2004年 2005年 2006年 引用回数１１回以上 (1973) 特開平7-297195 ｽﾋﾟｰﾄﾞﾌｧﾑ 15回 合成樹脂製研磨布表面に表面層形成 （材質） （表面形状等） 特開平5-146969 ｲﾝﾃﾙ 11回 表面に溝があるﾊﾟｯﾄﾞ 特開平7-321076 東芝 18回 放射状溝のある研磨布 特表平8-500622 ﾛﾃﾞｰﾙ 12回 高分子微小ｴﾚﾒﾝﾄ/ｳﾚﾀﾝﾊﾟｯﾄﾞ 2007年 第 2-25 図 平坦化 CMP 工程における機械加工技術に関する重要特許の変遷 ～1989年 1990年 1991年 1992年 1993年 1994年 1995年 1996年 1997年 [ 2/2 ] 1998年 特表平7-508685 ｽﾋﾟｰﾄﾞﾌｧﾑ 13回 高速CMP装置(複数ｷｬﾘﾔ） 装置･方式 （装置･方式） 特開平6-252113 松下電器産業 27回 小さいﾍｯﾄﾞ･ﾌｪｲｽｱｯﾌﾟ･膜厚ﾓﾆﾀで平坦化 特開平7-88759 日本電気 11回 ﾌｪｲｽｱｯﾌﾟのｳｴﾊ研磨装置 特開平7-135192 ｿﾆｰ 24回 ﾊﾟｰﾃｨｸﾙﾚﾍﾞﾙ低減装置（ｳｴﾊ湿潤) 特開平8-153694 東芝機械；東芝 15回 研磨～乾燥を1台でする装置 特開平9-117857 荏原製作所 11回 2つの研磨ﾕﾆｯﾄをもつ装置 － 34 － 特開平7-223160 ｿﾆｰ 12回 基板保持台の半径方向温度分布 特開平8-229808 三菱ﾏﾃﾘｱﾙ 21回 ﾘﾃｰﾅﾘﾝｸﾞ当接圧力の最適調整 特開平9-19863 ｱﾌﾟﾗｲﾄﾞﾏﾃﾘｱﾙｽﾞ 14回 流体圧制御式ﾍｯﾄﾞ （定盤） 特開平5-74749 土肥俊郎 11回 自転伴わない円運動する定盤 特開平7-256554 三菱ﾏﾃﾘｱﾙ 22回 研磨パッドのﾂﾙｰｲﾝｸﾞ装置 ドレッシング・ ｺﾝﾃﾞｨｼｮﾆﾝｸﾞ 終点検出 2000年 2001年 2002年 2003年 2004年 2005年 2006年 引用回数１１回以上 特開平6-99348 三菱ﾏﾃﾘｱﾙ 17回 全面高平坦化仕上げ研磨装置 （ポリッシングヘッド､ ウエハキャリア） 1999年 特開平4-255218 ﾏｲｸﾛﾝﾃｸﾉﾛｼﾞｰ 19回 ﾚｰｻﾞ干渉で終点検出(ｵｰﾊﾞｰﾊﾝｸﾞ) 特開平7-235520 IBM 15回 反射率によるin situ研磨ﾓﾆﾀ 特開平9-7985 ｱﾌﾟﾗｲﾄﾞﾏﾃﾘｱﾙｽﾞ 13回 ﾚｰｻﾞ干渉でその場で終点検出 2007年 第３章 半導体の機械加工技術に関する研究開発動向分析 第1節 全体動向 1990 年～2006 年に発表された半導体の機械加工技術に関する論文は 1,221 件で、優先権主 張年が 1990 年～2005 年の特許出願件数が約 35,000 件であるのに対してかなり少なくなって いる。 第 3-1 図に論文を発表した研究者の所属機関の国籍別論文発表件数推移と割合を示す。日 本の研究機関からの発表が 524 件(約 43％)で最も多く、次いで米国の研究機関からの発表が 358 件(約 29％)である。年次別では 2004 年だけは日本より米国の方が多いが、その他の年次 は日本の研究機関からの発表が最も多い。3 位は欧州で 124 件、4 位は台湾で 89 件となって いる。韓国よりも台湾からの論文発表が多いことが特徴的である。 第 3-1 図 研究者所属機関国籍別論文発表件数推移と割合 160 発行年 1990-2006 140 140 137 112 120 104 100 件 数 91 91 87 90 75 80 67 57 60 46 38 40 26 21 20 20 19 0 台湾籍 89件 中国籍 7% 15件 1% 欧州国籍 シンガポール国籍 オーストラリ ア国籍 4件 0.3% 韓国籍 64件 5% 欧州国籍 124件 10% 韓国籍 その他 シンガポー ル国籍 18件 その他 1% 25件 2% 日本国籍 524件 43% 米国籍 358件 29% － 35 － 合計 1,221件 中国籍 合計 2006 米国籍 オーストラリア国籍 2005 発行年 日本国籍 台湾籍 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 研究者所属機関国籍 第２節 技術区分別動向 １．要素技術別動向調査 半導体の機械加工技術に関して発表された論文を要素技術別に動向調査した。第 3-2 図 a) に論文全体の要素技術別論文発表件数割合を示す。論文によっては、機械加工技術を応用し た研究や、残留歪みの解析のような機械加工のプロセス解析のように、特許と同様の要素技 術にそぐわないものがある。解析した論文 1,221 件中 136 件は研磨・研削技術、スライシン グ・ダイシング技術および周辺技術に分類できなかった。残りの 1,085 件を要素技術別に分 類した。中には一つの要素技術に限定できないこともあるので、この図では複数の要素技術 に属することを許容している。研磨・研削技術に関する論文が最も多く全体の約 80％を占め ている。次いでスライシング・ダイシング技術が約 14％、周辺技術が約 6％となっている。 研磨・研削技術 922 件の内訳を第 3-2 図 b)に示す。全体の約 80％を占める研磨・研削技 術に関する論文の内、半数以上の約 57％が CMP 技術に関する論文となっている。なお、この 図でも複数の要素技術に属することを許容している。 第 3-2 図 要素技術別論文発表件数割合 1990 年～2006 年 a) 論文全体 b) 研磨・研削技術の内訳 周辺技術 67件 6% 加工対象物の形状 25件 2% 鏡面研磨(ポリッシン グ）技術 79件 8% スライシング・ ダイシング技術 162件 14% その他の研磨・研削 技術 43件 4% 研磨・研削の制御 技術 118件 11% CMP技術 594件 57% 研削技術 120件 12% 研磨・研削技術 922件 80% ラッピング技術 50件 5% EMP,ECMP技術 11件 1% 合計 1,151 件 合計 1,040 件 第 3-3 図に論文に示されたテーマの発表件数割合と特許に示された課題の件数割合を比較 して示す。平坦化 CMP 技術の向上に関する論文が多く全体の約 40％を占めている。次いで加 工精度の向上に関する論文が約 29％、加工ダメージの低減に関する論文が約 13％と続いてい る。論文は特許出願より平坦化 CMP 技術の向上に関するものの割合が高く、生産性の向上に 関するものの割合が低くなっていることが分かる。 － 36 － 第 3-3 図 課題（テーマ）の論文発表と特許出願の比較 a)論文全体 （1990 年～2006 年） コストダウン 55件 3% 生産性の向上 137件 9% b)特許出願（5 カ国・地域合計） （1990 年～2005 年） 環境負荷の低減 37件 2% ３次元実装 7件 0.4% ウエハの極薄化 12件 1% コストダウン 3,810件 7% 加工精度の向上 462件 29% ウエハの大口径化 23件 1% 環境負荷の低減 596件 1% ３次元実装 43件 0.1% 加工精度の向上 13,362件 24% 生産性の向上 11,296件 20% ウエハの極薄化 835件 1% 汚染防止 37件 2% 加工ダメージの低減 207件 13% 平坦化CMP技術の向上 632件 40% ウエハの大口径化 421件 1% 加工ダメージの低減 8,542件 15% 汚染防止 2,651件 5% 合計 1,609 件 平坦化CMP技術の向上 14,833件 26% 合計 33,158 件 注）公報単位でカウント 第３節 所属機関別、研究者別動向 １．全体動向調査 半導体の機械加工技術に関する論文の研究者所属機関別発表件数ランキングを第 3-4 表に 示す。埼玉大学と東京大学が 36 件で並んで 1 位、日立製作所が 3 位となっている。台湾の研 究機関が 2 箇所入っているのが注目される。 第 3-4 表 研究者所属機関別発表件数上位ランキング 順位 研究機関 発表件数 1 埼玉大学（日） 36 1 東京大学（日） 36 3 日立製作所（日） 34 4 茨城大学（日） 29 5 国立交通大学（台） 26 6 東北大学（日） 24 6 東芝（日） 24 8 アリゾナ大学（米） 23 9 IBM（米） 21 富士通（日） 20 11 カリフォルニア大学（米） 19 11 日本電気（日） 19 10 13 東海大学（日） 18 14 マサチューセッツ工科大学（米） 17 14 三星電子（韓） 17 14 カンザス州立大学（米） 17 17 国立ナノデバイス研究所（台） 16 18 大阪大学（日） 15 18 荏原製作所（日） 15 18 クラークソン大学（米） 15 － 37 － 第４章 半導体産業の産業政策動向分析 第１節 産業政策動向 １．日本の産業政策 経済産業省が 2007 年 4 月に策定した「技術戦略マップ 2007」の「情報通信分野」におい て、半導体分野を高度情報通信社会の中で重要な役割を果たす分野と位置づけ、半導体の微 細化および高性能化に伴う消費電力の増大を抑制することを重要な課題としている。 経済産業省は 2007 年度プロジェクトとして、「ナノエレクトロニクス半導体新材料・新構 造技術開発－うち新材料・新構造ナノ電子デバイス」（期間 2007－2011 年）を、文部科学省 および独立行政法人科学技術振興機構（JST）は「戦略的創造研究推進事業」の中で「次世代 エレクトロニクスデバイスの創出に資する革新材料・プロセス研究」を推進している。これ らは互いに連携しながら進めることになっている。これらのプロジェクトにおいて、半導体 製造工程における重要な機械加工技術が開発されるものと考えられる。 第 4-1 図に各国の半導体に関するコンソーシアム、進行中のプロジェクトをまとめる。 標準化については、シリコンウエハなど半導体基板の厚みや形状、オリフラやノッチの位 置や大きさなど国際規格として SEMI が中心となって取り進めている。 第 4-1 図 各国の半導体コンソーシアム 2005年 H17年 2006年 2007年 2008年 2009年 2010年 2011年 2012年 2013年 2014年 H18年 H19年 H20年 H21年 H22年 H23年 H24年 H25年 H26年 次世代エレクトロニクスデバイスの創出に資する革新材料・プロセス研究 文部科学省 連携 研究期間５年 ナノエレクトロニクス半導体新材料・新構造技術開発 －うち新材料・新構造ナノ電子デバイス 経済産業省 技術戦略マップ２００７ 情報通信分野 半導体の微細化および高性能化に伴う消費電力の増大を抑制 SeIete あすか NEDO MIRAI SRC 45-32nm世代のプロセス技術開発と設計技術開発 次世代半導体材料・プロセス基盤技術の開発 (H13～H22) 企業と大学が連携して研究開発の強化 米 ISMT 国 MARCO/FCRP 世界の先端半導体デバイスメーカーによる製造分野の研究開発コンソーシアム 欧 IMEC 州 MEDEA+ 設計、プロセスデバイス技術を含むマイクロエレクトロニクス高度技術基盤の確立 韓 COSAR 国 台 ERSO 湾 大学をベースにした長期的観点から研究を行うプログラム 市場競争力と技術開発力の強化を推進 産官学共同の半導体関係のコンソーシアム 電子技術の開発と導入、人材の育成、技術移転 － 38 － (2001～2009) 第５章 半導体産業の市場環境分析 第１節 半導体産業の市場動向 WSTS（世界半導体市場統計）による世界の半導体市場を第 5-1 図に示す。世界の半導体市 場は、1990 年代のバブルが 2001 年に崩壊後、2003 年と 2004 年には 2 桁成長を続け、2005 年以降も約 10％の伸びで拡大しており、2006 年に約 2,500 億米国ドル（約 30 兆円）、2007 年には約 2,700 億米国ドルに達すると予想されている。さらに、2009 年までは成長・拡大を 続けると考えられている。 第 5-1 図 世界の半導体需要見通し 350 世 界 市 場 300 250 [ 1 0 億 ド ル 200 150 100 50 0 1999 2000 2001 2002 米国 2003 欧州 日本 2004 2005 2006 アジア・太平洋 2007 2008 2009 (Source:WSTS) (出典:WSTS) － 39 － ] 第２節 半導体機械加工装置等の市場動向 １．半導体機械加工装置市場 世界の半導体製造装置市場は、2006 年で約 4 兆 4,600 億円に達する。次に、半導体製造装 置のうち、半導体機械加工装置に焦点を当てて見てみると、ウエハ製造工程が約 540 億円、 CMP 工程が約 2,000 億円、後工程が約 2,500 億円である。しかし、後工程にはボンディング 装置などの機械加工関連装置でないものも含まれている。後工程における機械加工関連装置 は、ダイシングソーおよび CSP 切断装置で、これらの市場は合わせて約 380 億円弱（後工程 全体の約 15％）である。合計すると半導体機械加工装置市場は約 3,000 億円と見積もられる。 なお、工程別の半導体製造装置は世界半導体製造装置・試験/検査装置市場年鑑 2007 を参考 に分類した。 2006 年の半導体製造装置全体およびウエハ製造工程、CMP 工程、後工程の製造装置の市場 規模を第 5-2 図に示す。 第 5-2 図 半導体製造装置全体の市場規模およびウエハ製造工程、CMP 工程、後工程の製造装置 の市場規模（2006 年） ワイヤーソー 13% グラインディング 装置 54% スライシング装置 1% ウエハ製造工程 540億円 ラッピング装置 6% ポリッシング装置 26% 1% 半田バンプ形成 装置 7% CSP切断装置 5% オート・モール ド・プレス 15% ワイヤー・ボン ディング装置 31% 1% 1% 11% ダイシングソー 10% 26% 5% 5% 2500億円 ダイ/チップ・ボ ンディング装置 32% 4兆4600億円 6% 5% 4% 11% 4% 後工程 ポストCMP 洗浄装置 1% 7% 12% ウエハ製造工程 リソグラフィ工程 エッチング工程 薄膜形成工程 配線工程 低誘電率膜工程 CMP工程 ドーピング工程 洗浄工程 後工程 工場自動化装置 排気系装置 電源 チラー クリーンルーム 1% 2000億円 CMP装置 99% CMP工程 ＊出典：世界半導体製造装置・試験/検査装置市場年鑑 2007 のデータを基に MCTR が図表化 (発行所：グローバルネット株式会社) － 40 － 第６章 総合分析 第１節 特許出願動向分析結果の総括 １．特許出願動向分析結果の総括 半導体の機械加工技術に関する特許を検索し、技術分類することにより、特許出願から見 た技術動向を調査した。時期的範囲は優先権主張年が 1990 年から 2006 年とした。ただし、 2006 年は年央につき網羅されていないため、集計グラフは 2005 年までとしている。分析対 象とした特許出願件数は 35,194 件で、この内各国で登録された特許が 12,705 件である（第 2-1 表）。出願先としては、日本、米国、欧州、韓国および中国の 5 カ国･地域に重点を置い て分析することとした。 出願人国籍別では、5 カ国・地域への特許出願の内、日本国籍が約 67％、米国籍が約 21％、 韓国籍が約 6％となっており（第 2-2 図）、半導体の機械加工技術は日本国籍出願人が強い技 術分野であると考えられた。 出願先国別の出願人国籍別出願件数を第 6-1 表に示す。網掛け部分はそれぞれ自国への出 願件数を示している。 （外国への出願件数）／（自国への出願件数）を外国出願比率とすると、 欧米では 100％を超えており、自国への出願より外国への出願の方が多いことが分かる。一 方、日本国籍出願人の外国出願比率は約 43％であり、韓国籍出願人の外国出願比率は約 54％ である。日本の外国出願比率は、欧米はもとより、韓国よりも約 11 ポイント低い値となって いる。 第 6-1 表 出願先国別－出願人国籍別出願件数 出願人国籍 日本 米国 欧州 韓国 中国 その他 合計 日本 14,966 1,110 274 200 0 95 16,645 米国 2,909 3,239 306 348 9 329 7,140 欧州 韓国 1,380 1,057 646 61 4 65 3,213 1,348 758 158 1,246 1 19 3,530 中国 759 437 104 62 81 32 1,475 外国への出願件数合計 外国出願比率 6,396 3,362 842 671 14 43% 104% 130% 54% 17% － － － － 技術分野別では、研磨・研削技術が約 66％、スライシング・ダイシング技術が約 21％、保 護テープやダイシングテープや機械加工に関わる搬送技術といった周辺技術が約 12％の割 合で出願されている（第 2-8 図）。研磨・研削技術は 1990 年以降増加しており 1999 年頃にピ ークとなっている。1985 年に IBM が積層構造の半導体デバイスの層間絶縁体表面の平坦化や 埋め込み構造の金属配線の作製に化学的機械的研磨(CMP)を応用することを発表して以来、平 坦化 CMP 技術の関連特許の出願が伸びていると考えられる。スライシング・ダイシング技術 は多少の増減はあるものの調査した期間中、緩やかな増加傾向を示している。周辺技術は、 1995 年頃から増加の割合が加速され、2003 年まで大幅に増加している（第 2-9 図）。 国籍別では、いずれも日本からの出願が多いが、研磨・研削技術では米国籍出願人からの 出願件数の割合が比較的大きくなっている（第 2-9 図）。これは平坦化 CMP 技術を提案した IBM やマイクロンテクノロジーなどのデバイスメーカー、および平坦化 CMP 装置を製造・販 売している大手メーカーであるアプライドマテリアルズなど、米国籍出願人からの出願が多 － 41 － いためと考えられる。 特許出願に示された課題としては、加工精度の向上、平坦化 CMP 技術の向上、生産性の向 上が多く、それぞれ 20～26％を占めている。 出願先国別に出願件数の多い順に出願人別ランキングを集計した（第 2-21 表）。日本への 出願では、ディスコが 751 件でトップ、2 位は東京精密である。さらに荏原製作所が 4 位で 加工装置メーカーが上位にランクされている。また、東芝、松下電器産業、ソニー、ルネサ ステクノロジおよび日立製作所といったデバイスメーカーが上位 10 社中 5 社入っている。米 国への出願では、デバイスメーカーであるマイクロンテクノロジーが 1 位で、東芝、IBM、三 星電子および日本電気が上位 10 社にランクされている。また、加工装置メーカーのアプライ ドマテリアルズ、荏原製作所、ラムリサーチおよびディスコ、基板メーカーの信越半導体が 上位にランクされている。 平坦化 CMP 工程における機械加工技術に関する重要特許の変遷（第 2-25 図）を調査した。 ウエハ処理工程において、配線金属や絶縁層を研磨して表面を平坦化する平坦化 CMP 技術に ついては、米国の IBM の US4944836（1985 年）が最初とする見解もあるが、それより前に富 士通（1973 年）と日本電気（1983 年）から特許出願されているとする参考文献があり、これ らを初期の頃の特許出願とした。さらに、審査官引用回数が多い（11 回以上）特許出願を重 要特許と考え時系列に整理した。これらの他に、委員会の委員から推薦された重要特許を加 えている。 ２．研究開発動向分析結果の総括 半導体の機械加工に関する技術論文を検索して技術分類した。時期的範囲は 1990 年から 2006 年である。分類対象とした論文の件数は 1,221 件で、特許出願件数 35,194 件と比較し て 30 分の 1 程度の件数であった。 研究者所属機関国籍別では日本国籍が約 43％、米国籍が約 29％、欧州国籍が約 10％、台 湾籍が約 7％で、特許出願件数と同様に論文発表件数でも日本の研究機関からの発表が多い （第 3-1 図）が、特許出願件数と比べて米国籍および台湾籍の発表件数の割合が大きくなっ ている。 技術分野別では、研磨・研削技術が約 80％、スライシング・ダイシング技術が約 14％、周 辺技術が約 6％で、特許出願件数割合より研磨・研削技術の割合が大きくなっている（第 3-2 図）。特許の課題に相当する論文のテーマとしては、平坦化 CMP 技術の向上が約 40％と多く、 次いで加工精度の向上が約 29％で、特許出願では約 20％と多かった生産性の向上は約 9％と 少ない（第 3-3 図）。 研究者所属機関では、埼玉大学と東京大学がそれぞれ 36 件でトップ、以下日立製作所、茨 城大学と続いている（第 3-4 表）。 ３．政策動向分析結果の総括 半導体の機械加工技術に関する産業政策として、日本、米国、欧州、韓国および台湾の半 導体産業に関する国家プロジェクト、コンソーシアムなどをまとめた。日本では、半導体先 端テクノロジーズ(Selete)と NEDO のプロジェクトである MIRAI プロジェクトが進められてい る。 米国では、SRC、International SEMATECH、および MARCO のもとで FCRP が活動している。 － 42 － 欧州では、ベルギーの IMEC と、EU として MEDEA+が活動している。韓国では COSAR、台湾で は ERSO が半導体に関するコンソーシアムである（第 4-1 図）。 標準化については、シリコンウエハなど半導体基板の厚みや形状、オリフラやノッチの位 置や大きさなど国際規格として SEMI が中心となって取り進めている。 ４．市場動向分析結果の総括 半導体デバイスの市場、半導体加工装置の市場、半導体基板（ベアウエハ）の市場および CMP 関連資材の市場について調査した。 半導体産業の 2006 年の世界市場規模は約 30 兆円であり（第 5-1 図）、2005 年以降 2009 年 まで年率約 10％のペースで成長・拡大すると考えられている。中でもアジア・太平洋市場の 割合と伸びが大きい。 半導体製造装置の世界市場規模は 2006 年に約 4 兆 4,600 億円に達していると見込まれる （第 5-2 図）。この内、機械加工装置市場は約 3,000 億円と見積られ、更にこの内の約 2,000 億円が CMP 装置でこれが最も大きい。 － 43 － 第２節 技術開発の方向性に関する提言 半導体における技術進展の鍵を握っているのは微細化（高集積化）と高性能化（高速化・ 低消費電力）であるが、これらの性能の向上のためには、高度な機械加工技術の向上が必要 である。半導体の機械加工技術における注目研究開発テーマとして、〔１〕平坦化 CMP 技術、 特に、①加工精度の向上および②選択比の最適化、 〔２〕ウエハの極薄化の 3 テーマを選定し た。こうした状況を踏まえて、半導体の機械加工技術に関する提言として次の 3 つの提言を 提案する。 提言１．日本は、半導体デバイスメーカー、CMP 装置メーカー、CMP 関連資材メーカーが三 位一体で連携して、今後ますます市場の拡大が期待される半導体の用途に焦点を当てた 次世代平坦化 CMP 技術の開発に取り組むことが望まれる。 半導体市場はパソコン、携帯電話、デジタル家電等の機器が牽引してきた。これらの用途 に使用される半導体デバイスの高速化・低消費電力化、高集積化が進展するとともに、回路 パターンの微細化と配線の多層化の要求が強くなってきた。そのため、配線として、従来の Al 配線から Cu 配線が実用化され、平坦化 CMP で研磨する金属材料として Cu に関連する特許 出願が 1999 年以降増加している（第 2-16 図）。また、配線間絶縁膜として low-k 膜が要求さ れるようになってきた。このような動向に伴い、平坦化 CMP で研磨される配線間絶縁膜材料 として、low-k 膜に関連した特許出願が 2001 年以降増加傾向にある（第 2-16 図）。そして、 Cu 配線や low-k 絶縁膜に対応した平坦化 CMP 技術が必要になってきた。このように、半導体 デバイスの製造工程において、より高レベルの加工精度および加工面品位が要求されるよう になり、それに対応した平坦化 CMP 技術の開発がますます重要となりつつある。 昨今、地球温暖化が喧伝されるようになり、二酸化炭素を排出する自動車の出荷台数が増 加しているため、自動車産業に対し、二酸化炭素の排出量を低減するための対策が求められ るようになってきた。このようなトレンドの中で、地球環境にやさしいハイブリッド自動車 に対する需要が高まりつつある（日本自動車工業会の HP のクリーンエネルギー車の日本市場 における普及台数推移を参照；http://www.jama.or.jp/lib/jamagazine/200606/02.html）。 トヨタ自動車が 1997 年にハイブリッド自動車を発売して以来、2007 年には累積販売台数が 100 万台を達成し、ハイブリッド自動車が世界的に認知されるようになってきた。ハイブリ ッド自動車に対する需要が今後、世界的に急速に拡大することが期待されている。 また、ハイブリッド車１台（＋カーナビ１台）に使用する半導体ウエハの使用量は 150mm ウエハ換算で 0.96 枚と多く、パソコン 1 台（150mm ウエハ換算で 0.12 枚）に対して約 8 倍、 普通車１台（150mm ウエハ換算で 0.21 枚）に対して 4～5 倍の半導体が必要であるといわれ ている（STARC フォーラム 2007 のトヨタ自動車の藤川東馬氏講演会資料（2007 年 7 月 6 日開 催）を参照；http://www.starc.jp/download/forum2007/09_fujikawa.pdf）。 このような状況を背景に、ハイブリッド車の需要の増加とともに、自動車用半導体市場は 急激に拡大することが予想される。今後、パソコン、携帯電話、デジタル家電等といった主 要な用途とともに、自動車用デバイスの需要が半導体市場の拡大を牽引するようになること が期待されている。 なお、自動車用のパワーデバイスの基板として、従来の Si 基板に比べてはるかに硬い SiC － 44 － 基板（あるいは、GaN 基板）が有望視されており、それに対応した高能率の平坦化 CMP 技術 が要求されるようになってきた（第 2-17 図）。種々の基板（SiC 基板など）や材料（Cu 配線、 low-k 絶縁膜など）に対応した次世代平坦化 CMP 技術の開発が今後、ますます重要性を増し てくる。 日本の半導体関連企業は米国企業と同様に、平坦化 CMP 技術の開発に積極的に取り組んで きた（第 2-10 図）。平坦化 CMP 技術は、荏原製作所などの CMP 装置メーカーや東芝などの半 導体デバイスメーカーを主体に開発が推進され、1994 年頃から平坦化 CMP 技術の向上に関す る特許出願が増加してきた。一方、CMP 関連資材メーカーは数年遅れで、平坦化 CMP の技術 開発に注力しており、1996～1997 年頃から平坦化 CMP 技術の向上に関する特許出願が増加し てきた（第 2-24 図）。 最近では、従来の CMP 装置主体の技術開発から CMP 関連資材を含めた幅広い技術開発が必 要になりつつある。今後、日本は半導体デバイスメーカー、CMP 装置メーカー、CMP 関連資材 メーカーが三位一体となって技術開発に協力し合いながら、今後需要の拡大が期待される半 導体の用途に焦点を当てた次世代平坦化 CMP 技術の開発に取り組むことが望まれる。 提言２．極薄化技術の開発において先行しているわが国は今後もその強みを生かして、大 口径ウエハの極薄化などの新規の極薄化技術に対応した研削、ダイシング、保護テープ 等に関する次世代技術の開発に積極的に取り組むことが期待される。 半導体技術の進展に伴って、IC カードやメモリカード等といった応用領域にも半導体の需 要が広がりつつある。わが国においても、最近、首都圏交通機関用の IC カードが急速に市場 を拡大し、2008 年 1 月 18 日に 3,000 万枚を突破した（関東 IC カード相互利用協議会、PASMO 協議会、東日本旅客鉄道株式会社による 2008 年 1 月 23 日付プレスリリース）。IC カード用 途の拡大とともに、ウエハやチップへの極薄化に対する要求が強まっている。日本特許の用 途別特許出願件数において、IC カードが占める割合は約 27％であるのに比べて、課題をウエ ハの極薄化技術に限定した場合の用途別特許出願件数における IC カードの占める割合は約 50％と大幅に増加する（第 2-19 図）。 日本の半導体関連企業（半導体デバイスメーカー、加工装置メーカー、資材メーカー等） は、ウエハの極薄化に対応した重要な要素技術として、研削技術、ダイシング技術、周辺技 術のテープ関連技術を熱心に開発してきた（第 2-20 図）。例えば、研削技術としてウエハの 最外周のエッジ部分を残し、その内周のみを研削して極薄化する背面研削（バックグライン ディング）技術（TAIKO（株式会社ディスコの登録商標）プロセス）の開発、ダイシング技術 としてレーザーを併用したダイシング技術の開発、周辺技術のテープ関連技術として電子回 路が形成されている表面を保護するために貼付する保護テープの開発などに注力してきた。 高品位の極薄化に対応した次世代技術として、スラリーレスで砥石技術を活かした、研磨 のように完全なスクラッチフリーの高品位な加工表面を実現できる次世代研削・研磨技術、 グラインディング後ウエハ裏面からプラズマエッチングでエッチングして、チップを分割し、 ドライでダメージフリーにダイシングできる次世代ダイシング（プラズマダイシング）技術、 極薄化ウエハのハンドリングにも関係する厚さのばらつきのない超高精度テープの開発等が 期待されている。 － 45 － また、ITRS2005 のロードマップ 2005 によると、生産性の向上に対応してウエハの大口径 化が進められており、450mm ウエハは 2013 年に実用化がはじまり、2018 年には主力サイズで ある 300mm ウエハに匹敵する市場になると予測されている(Fig 13: Market Forecast by Diameter of Position Paper for 450mm Development in Special White Paper Augmenting ITRS Chapters 450 mm of ITRS Paper and Presentations（http://www.itrs.net/papers.html）)。 ウエハの大口径化の進展とともに、大口径ウエハを極薄化することは今まで以上に難しくな ってくる。今後、大口径ウエハの極薄化を実現するための技術開発がますます重要になると 予想される。 日本の半導体関連企業は極薄化技術の開発において、海外勢に比較して積極的に取り組ん できており（第 2-18 図）、産業競争上、現在優位な位置にある。今後も日本の強みを生かし、 大口径ウエハの極薄化等に対応した次世代研削・研磨技術、次世代ダイシング技術、次世代 テープ関連技術（周辺技術）等の開発を積極的に推進することが期待される。 提言３．日本企業による半導体の機械加工技術に関する特許出願件数は米欧韓中に比べて 多いが、日本国籍出願人の海外特許出願比率は、米欧の国籍出願人は無論のこと、韓国 籍出願人よりも低い。日本企業は今後、積極的に海外出願を増やすとともに、技術に対 する目利き力を向上させて、重要な特許は海外でも成立（登録）できるように努めるこ とが期待される。 半導体の機械加工技術に関する特許出願について、日本、米国、欧州、韓国および中国の 5 カ国･地域での出願件数収支を比較すると、日本、米国、欧州、韓国、中国の順で、出願件 数が優位にある（第 2-6 図）。 しかし、日本国籍出願人の海外（米国、欧州、韓国、中国）への出願件数と自国（日本） への出願件数の比率（以下、この比率を「海外出願比率」という）は、6,396 件／14,966 件 と約 43％である。米国籍出願人の海外（日本、欧州、韓国、中国）への出願件数と自国（米 国）への出願件数の比率は、3,362 件／3,239 件と約 104％である。欧州国籍出願人の海外出 願比率は、842 件／646 件と約 130％である。韓国籍出願人の海外出願比率が 671 件／1,246 件と約 54％である。日本国籍出願人の海外出願比率が、米国籍および欧州国籍出願人のみで なく、韓国籍出願人のそれよりも約 11 ポイントも低い（第 6-1 表）。 また、半導体の機械加工技術における重要な技術の１つである平坦化 CMP 技術は IBM の米 国特許（US4944836；1985 年 10 月出願）が基本特許とされているが、日本国内では IBM 特許 に先立って、富士通（特開昭 50-99685（特許 1047465） ；1973 年 12 月出願）、特開昭 57-79634 （公告なし） ；1980 年 11 月出願）および日本電気（特開昭 59-136934（特許 2135148）；1983 年 1 月出願）から平坦化 CMP 技術に関する特許が出願されていた。しかし、その後両社では 平坦化 CMP の実用化が進展しておらず、これらに対応する特許は海外に出願されていない。 米国で IBM を中心に、CMP 装置メーカー、CMP スラリー・パッドなどの資材メーカーが協力し て平坦化 CMP 技術の実用化に向けた研究開発を行い、その結果、米国で平坦化 CMP 技術の開 発に成功した。 － 46 － ●IBM （US4944836；1985 年 10 月出願） 基板上に同平坦面の金属膜/絶縁体膜を作るための CMP ●富士通（特開昭 50-99685（特許 1047465）；1973 年 12 月出願、特開昭 57-79634（公告 なし）；1980 年 11 月出願） SiO2 等の絶縁膜上の多結晶シリコン層の研磨（CMP 使用） ●日本電気（特開昭 59-136934（特許 2135148）；1983 年 1 月出願） メカノケミカルポリシングによる層間絶縁膜表面の平坦化（シリカ砥粒研磨液） （詳細は、第 2-25 図「平坦化 CMP 工程における機械加工技術に関する重要特許の変遷」を 参照） 日本企業は、半導体の機械加工技術に関する特許出願において、少なくとも韓国企業と同 等か、それ以上の海外出願比率になるように今後、積極的に海外への出願を増やすことが望 まれる。また、日本企業は今後、技術に対する目利き力を向上させ、重要な特許は国内へ出 願・登録するとともに、海外へも積極的に出願・登録することが期待される。 － 47 － － 48 －