すべての超伝導量子ビット開発チームが待ち望む「その瞬間」があります。プロセッサが約10ミリケルビンのクライオスタット（極低温冷凍機）にセットされ、最初のマイクロ波信号が投入されると、誰もがデータに目を奪われます。
私たちはPeak Quantum社およびヴァルター・マイスナー研究所（WMI）と共に1日を過ごし、彼らのプロセッサがクリーンルームからクライオスタットへと向かうプロセスに密着しました。その道中には、その「運命の瞬間」の結果を大きく左右する、先端パッケージングの重要工程が存在しました。
記録動画：クリーンルームからクライオスタットへ
この動画では、Peak Quantum、ヴァルター・マイスナー研究所（WMI）、 そしてファインテックの専門家たちが、超伝導量子ビットの製造プロセスや「FINEPLACER® femto 2」を用いたボンディング技術、そしてその過程で最も重要となる要素を解説しています。研究機関、量子スタートアップ、そして彼らの接合プロセスを支える装置・ソリューションプロバイダーによる取り組みをご覧ください。
すべての量子ビットに信号線を
「本質的には、髪の毛ほどの太さの配線を、それぞれの量子ビットに対して1本ずつ接続する必要があります」
Peak Quantum社にとって、これこそが耐障害性（フォールト・トレラント）量子コンピュータの実現に向けた最大の課題（ボトルネック）です。同社の新しいアーキテクチャはハードウェア自体にエラー保護機能を組み込むことで、必要な物理量子ビット数を1桁（1/10）削除することに成功しました。しかし、すべての量子ビットに個別の信号線を接続しなければならない点に変わりはありません。
研究段階ではこれらの配線は横方向から引き込まれていましたが、大規模化にあたっては上方（トップ）からのアクセスが不可欠となります。これにより、プロセッサの製造は高度なパッケージング課題へと変貌します。すなわち、量子ビットチップと制御チップを積層し、インジウムバンプ相互接続（IBI）を介してフリップチップ・ボンディングするプロセスです。
クリーンルームにて：すべてはボンディング工程のために
チップがクリーンルームに届くまでに、製造工程の大部分は完了しています。ジョセフソン接合を含め、ウエハ上への超伝導材料の蒸着やリソグラフィによるパターン形成はすでに完了しています。また、ウエハレベルでインジウムバンプが真空蒸着され、ダイシングによってチップへと切り分けられています。
クリーンルームでは、チップの化学洗浄とボンディングの前処理が行われます。極低温冷凍機（クライオスタット）に投入される直前の最終工程である「ボンディング（接合）」は、それまでのすべての工程の成果を背負っています。
「もし接合に失敗すれば、量子プロセッサは一切機能しません」
ダイボンダーにて：高精度・接合品質・プロセス制御
「リードアウト（読み出し）チップに対する量子ビットチップの接触品質と位置決め精度が、最終的な量子コンピュータの性能を直接左右します」
超伝導量子プロセッサにおいては、対向する2つのチップ間のギャップ（対向隙間）自体が回路の一部を構成します。そのため、ボンディングプロセスでは以下の要素を厳格に制御しなければなりません。
- インジウムバンプの押圧制御による真空ギャップ（チップ間ギャップ）の最適化
- サブミクロン精度でのXY軸アライメント
- チップ間で完全に均一な平行度（コ・プラナリティ）および接合層厚
- 温度管理、および酸化膜還元用のギ酸プロセスガス等の高度な制御
ファインテックは「FINEPLACER® femto 2」上で、これを単一の標準化されたIBIプロセスとして実行します。相互接続の歩留まりは99%以上に達し、極低温サイクルの繰り返しに対しても極めて高い安定性を誇ります。
チップが次の工程へと運ばれる前に、赤外線顕微鏡によってアライメントが確認され、抵抗測定によって電気的接続が証明されます。
クライオスタット（極低温冷凍機）にて：真実の瞬間
「そこには常に緊張感が漂います。それまでのすべての工程の成果が、まさにこの瞬間に集約されるからです」
プロセッサはパッケージングされ、約10ミリケルビンまで冷却されます。マイクロ波信号の測定により、量子ビットがその量子状態を維持できる時間や、制御の正確性が明らかになります。
接合のわずかな不具合は直ちに数値として顕在化します。エネルギー損失の増大、周波数のずれ、そして量子状態の急速な減衰です。そのため、この測定こそがフリップチップ・ボンディングを含むすべての前工程に対する最終品質確認試験となります。
明瞭な量子ビット信号の検出は、製造工程全体が完全に機能したことを意味します。得られたデータは、すぐさま次世代のチップ設計へとフィードバックされます。
デモ評価からパイロットラインへ
「スケーリング（大規模化）する上での唯一の方向性は、垂直（Z軸）方向への積層です」
両者の協業は数年前に遡ります。WMIは3Dインテグレーションに関する研究の極めて初期の段階でベルリンのファインテックを訪れ、デモ評価を行いました。現在、WMIは自社所有の「FINEPLACER® femto 2」を用いて、常温冷間圧着（Cold-compression）によるIBIでプロセッサを製造しています。WMIからスピンオフして設立されたPeak Quantum社も、同一のシステム上で自社プロセッサのボンディングを行っています。
両者は、欧州Chips Actによる超伝導量子回路のパイロットライン「SUPREME」のパートナーです。主要マイルストーンの1つとして「200量子ビット 3Dインテグレーションモジュール」の開発が掲げられています。2026年9月には、ドイツ連邦研究・教育・未来省（BMFTR）が推進するエラー訂正型量子コンピュータ構築プロジェクト「ATHENA-X」にも選定されました。（Peak Quantum主導、WMI共同）
200量子ビットモジュールの実現に向け、すべてのプロセッサがクライオスタット内で同じ「真実の瞬間」を迎えます。それが明瞭な信号で終わるかどうかは、それより早い段階——アドバンスト・パッケージングの精度によって決まっているのです。
超伝導量子ビットの製造や、3D積層技術への移行をご検討中ですか？ぜひファインテックの専門チームにご相談ください。
