世界の半導体アライアンスで最も成功している東芝とサンディスク - 三重県・四日市の半導体工場で次世代NANDの生産を本格化

既報の通り、東芝とサンディスクは9日、三重県・四日市市で操業する半導体工場の拡張を発表。ここでは、四日市工場の概要や記者会見の内容、祝賀パーティーでのキーパーソンスピーチを取り上げる。

東芝とサンディスクは共同で、2002年からフラッシュメモリを四日市工場で生産しており、世界の約5割というNAND型フラッシュメモリのシェアを両社で持つ。

今回、公開した第5製造棟・第2期の生産設備では、15nmプロセスを採用したNAND型フラッシュメモリの量産を9月から開始し、9月末から順次出荷する世界最先端の工場となる。第1期設備に隣接する第2期設備は、2013年8月には更地の状態だったが、9月には基礎工事を行い、11月に免震構造の工事を開始。2014年2月からは鉄筋による組み上げを始めて、5月にはほぼ鉄筋が組み上がったという。8月には外観がほとんど完成し、それから生産設備の導入を進めている。

今回の第2期分を含んだ第5製造棟は鉄骨2層5階建てで、建屋面積は3万8,000平方メートル。建屋と土地は東芝が担当。生産整備については、東芝とサンディスクが折半して導入している。今後、市場動向に応じて追加投資を行い、能力を拡充するという。

第5製造棟第2期分は、5階建てのうち、1階および2階をひとつのクリーンルームとして、4階および5階をもうひとつのクリーンルームとする構造を採用。中間階となる3階はミーティングルームやリフレッシュルームなどを配置し、社員が上下のクリーンルームにアクセスしやすい環境となっている。

どちらのクリーンルームも、クラス10,000の環境で管理(ここでいうクラスは空気清浄度を示すが、細かい基準と内容は割愛する。数字が小さいほど1立方メートルあたりの塵埃が少ない)。天井に配置されたフィルターを通じて空気を循環し、ゴミを排除してクリーン度を維持している。15nmの生産プロセスは、酸化、減圧気相成膜、リソグラフィー、ドライエッチング、不純物イオンの注入、プラズマ気相成膜、化学機械研磨、電極形成という工程をたどる。

300mmのウエハは、「Foup(フープ=フロント・オープニング・ユニファイド・ポッド)」と呼ばれる箱に25枚単位で収納されて、自動搬送機で工程を移動。Foupはクラス1という高いクリーン度で管理されており、細心のクリーン対策が行われている。

自動搬送する機械は天井設置で、リニアモーター方式で移動。直接レールに触れない仕組みで移動できるため、摩擦によって生じるゴミなどを落とすことがないという。Foupは、秒速3.5秒、時速11kmで移動が可能だ。従来設備に比べて、移動を始める時間と止める時間を短縮して効率化を図り、生産設備の待ち時間を少なくしている。結果として、生産全体の効率化にもつながるという。新たな自動搬送システムでは、従来比で10数%の搬送効率の改善を図っている。

また、第5製造棟では、品質、生産、装置の3つを管理するCIM(コンピュータ・インテグレーテッド・マニュファクチュアリング)を導入。どの自動搬送装置を利用すると効率的か、どの軌道を通ると効率的かといったことを自動的に判断する。装置に異常があれば事前に検出するとともに、機械それぞれが持つ特性を判別し、調整を行いながら高精度な生産体制を実現するという。