【半導体業界向け】微細化が進むほど厳しくなる"表面処理"要件とは？サーフ工業が解説する高純度化時代の腐食対策

サーフ工業株式会社は、半導体産業における"微細化・高純度化"の進展と、それに伴う表面処理技術への要求水準の高まりについて、業界動向を踏まえた知見を発信します。半導体の微細化が進むほど、成膜・エッチング・洗浄工程で使用される特殊ガスや薬液はより高純度なものが必要となり、微量の不純物混入も許されない厳格な管理が求められています。これに伴い、これらを扱う配管・チャンバー・薬液槽等の設備には、従来以上に高度な耐薬品性・防食性能を持つ表面処理が不可欠となっています。サーフ工業株式会社は、従来500μm程度が一般的だった膜厚を最大1500μmまで可能にする厚膜フッ素樹脂焼付ライニングという独自の強みを通じて、この課題解決に貢献します。

1. 背景:半導体の微細化が押し上げる"高純度化"要求

生成AIの急速な普及に伴い、AI半導体をはじめとする最先端半導体への需要が世界的に拡大しています。日本国内でも、次世代半導体の国産化を目指すRapidus(北海道・千歳)が2nm世代のパイロットラインを稼働させ試作ウェーハの動作確認に成功したほか、TSMCの熊本工場(JASM)では第2工場の建設が進むなど、官民一体となった大規模投資が進行しています。半導体市場は2035年には190兆円規模に成長すると見込まれており、こうした投資の広がりは、製造装置メーカーや部材・素材メーカーを含むサプライチェーン全体に大きな影響を与えています。

こうした最先端プロセスの実現を支えているのが、"高純度化"という要素技術です。半導体の回路線幅が微細化するほど、成膜・エッチング・洗浄といった各工程で使用される特殊ガス・薬液には、より高い純度と厳格な不純物管理が求められます。JEITA(電子情報技術産業協会)半導体部会が2025年に公表した政策提言でも、半導体材料の生成には高度な純度管理が不可欠であることが明記されています。

実際の企業動向としても、Solvayは2025年9月、中国・鎮江拠点における半導体向け高純度電子グレード過酸化水素の生産能力を倍増する設備の稼働式典を実施しました。また富士フイルムは2024年10月、先端半導体の製造プロセス向けにEUV(極端紫外線)対応のフォトレジストおよび現像液の販売を開始し、従来のアルカリ現像液に替えて高純度有機溶剤を採用することで、より高いパターニング精度を実現しています。これに伴い静岡拠点・韓国平澤拠点でも生産設備の増強を進めており、高純度材料への投資は現在進行形で続いています。

つまり、半導体の性能向上・微細化競争の裏側では、それを扱う設備側にも"より高純度な物質を、より確実に、より長期間扱い続ける"という新たな要求が積み重なっているのです。

※参考データ・出典：経済産業省資料、TELESCOPE magazine、日経ビジネス、coevo(Aconnect)、coevo(Aconnect)、JEITA半導体部会、Solvay公式プレスリリース、富士フイルム公式ニュースリリース、

2. 高純度化がもたらす新たな課題 ― 表面処理への要求水準の高まり

特殊ガス・薬液の高純度化が進むことで、それらに接する配管・チャンバー・薬液槽などの内面には、従来以上に高度な機能性が求められるようになっています。

• 耐薬品性・耐腐食性の高度化：より濃度・反応性の高い薬液、ハロゲン系ガスへの長期耐久性

• 高純度性の担保：設備側からの金属イオン溶出・パーティクル発生を極限まで抑制する必要性(高純度ガス・薬液を扱う以上、設備自体が汚染源になってはならない)

• ピンホールレス性・均一性：わずかな施工欠陥が高純度環境の汚染に直結するため、厚膜であっても均一かつ欠陥のない仕上がりが必須

• 耐久性：頻繁な設備更新・メンテナンスによるダウンタイムを避けるための長寿命化

こうした要求に応える手段として、電解研磨・アルマイト処理・溶射・PVD/CVD・フッ素樹脂コーティングなど複数の表面処理技術が存在しますが、高純度化要求が厳しくなるほど、母材そのものの限界を超える防食性能をどう付与するかが技術的な焦点になります。対象物の形状・サイズや要求特性に応じて最適な手法を選定する必要があります。

3. サーフ工業が貢献できること

サーフ工業株式会社は、こうした高純度化・耐薬品性要求の高度化に対して、厚膜フッ素樹脂焼付ライニングという独自の技術で応えます。

①溶出がほぼなく、あらゆる薬液に反応しない安定性

フッ素樹脂ライニング被膜は薬液への溶出がほぼなく、どのような薬液にも反応しないという高い安定性を持ちます。半導体製造プロセスで使用される薬液・特殊ガスの種類が多様化・高濃度化するほど、従来はフッ素樹脂以外の材料でも対応できていた機器であっても、次第にフッ素樹脂しか選択肢がなくなる方向に向かっています。サーフ工業は、この流れに応える表面処理技術を提供します。

②焼付ライニングの厚膜化による長寿命化

従来、焼付ライニングは500μm程度までが一般的でしたが、サーフ工業では1500μmまでの施工が可能です。膜厚を大幅に向上させることで、機器の長寿命化に直接貢献します。

③複雑形状・大型機器への一体化施工

溶接や継ぎ目のない、一体化した被膜を形成できるため、複雑な形状を持つ機器であっても均一な防食性能を実現します。最大2750×2750×5000mmクラスの大型機器への施工にも対応可能で、真空環境下でも剥がれることのない焼付ライニングです。

④純粋性に優れ耐浸透性を向上させた新開発フッ素樹脂PFA材料を使用

従来のPFAと比較して金属イオン溶出がほぼありません。

また耐浸透性を大幅に向上させた事により、高温での使用環境で長寿命化が可能です。

【新開発PFA材料 金属イオン溶出試験結果】

試験方法は直径9㎝のSUSボウルの内面に新開発フッ素樹脂PFA材料を塗装。

3.6wt%HCI水溶液で10回洗浄を行った後、49gの3.6wt%HCI水溶液を投入（接液面積＝70㎠）。

室温24h静置し、その溶液をICP-MSで分析した。

⑤帯電防止タイプにも対応

他のライニング工法では難しいとされる帯電防止タイプについても、同等の膜厚まで施工可能です。

■会社概要

サーフ工業株式会社

サーフ工業株式会社は、フッ素樹脂の"厚塗り"を強みとする表面処理の専門企業です。一般的なフッ素樹脂コーティングはピンホール（微小な穴）が生じやすい300μm未満の薄膜が主流ですが、当社は膜を厚くすることでピンホールのない被膜を実現し、優れた耐食性・金属イオン溶出防止・高純度維持を可能にしています。この厚膜焼付ライニング技術に加え、電解砥粒研磨、メッキ、熱処理、溶射、蒸着など幅広い表面処理技術を駆使し、配管・タンクなどの塔槽類や樹脂・ゴム成型金型、半導体製造機械部品まで、多様な分野の課題解決に対応しています。

会社名：サーフ工業株式会社
所在地：千葉県印旛郡酒々井町飯積1-2-14
代表者：代表取締役社長 小山克之
設　立：2003年11月
事業内容：フッ素樹脂コーティング、電解砥粒研磨などの表面処理、プラント内設備工事
Webサイト：https://www.surfkogyo.co.jp/