Los semiconductores están integrados en todo tipo de aparatos eléctricos, desde teléfonos inteligentes y otros terminales de información hasta automóviles y otros dispositivos de movilidad, cajeros automáticos y electrodomésticos, y son esenciales para nuestra vida diaria. El componente más importante de su proceso de fabricación es la fotomáscara, que se utiliza para formar los patrones de circuitos finos. Desde que produjo con éxito un prototipo de fotomáscara en 1959, DNP se ha esforzado constantemente por desarrollar una amplia gama de productos e innovar tecnológicamente. Hoy en día, se han convertido en un pilar fundamental del mercado internacional de semiconductores. Descubriremos los secretos de las fotomáscaras de DNP.
El abuelo viviente... El abuelo de la tipografía metálica. Lleva más de 100 años trabajando como escritor. Es como un diccionario viviente, enseñándonos de todo gracias a su vasto conocimiento del Grupo DNP, adquirido a lo largo de su dilatada experiencia.
Tombo-chan... Un personaje nacido de la libélula que se usa para alinear materiales impresos. Tiene una personalidad precisa y odia las cosas torcidas. Apoya a Katsuji con su minuciosa atención al detalle.
- [Término de impresión: registro] La precisión de la posición al superponer las planchas de cada color en la impresión multicolor se denomina "registro". El registro se realiza mediante marcas de registro, llamadas "tommies", que se colocan en la superficie de la plancha.
Fotomáscaras que determinan el rendimiento de los semiconductores
Comencemos explicando el tema de este artículo, las "fotomáscaras", que se utilizan en la fabricación de semiconductores.
Los semiconductores son componentes indispensables en la sociedad moderna, presentes en todo, desde electrodomésticos como ollas arroceras y microondas hasta teléfonos inteligentes, computadoras y automóviles. Originalmente un término usado para describir las propiedades de un objeto, se les llama "semiconductores" porque poseen propiedades intermedias entre los "conductores", que permiten el flujo de electricidad con facilidad, como los metales, y los "aislantes", que no conducen fácilmente la electricidad, como los plásticos. Esta propiedad se utiliza para activar y desactivar el flujo de electricidad, controlando dispositivos.
El rendimiento de los semiconductores está determinado por la precisión de los patrones de circuitos que controlan el flujo eléctrico. Según la Ley de Moore, propuesta por un miembro fundador de Intel en 1965, la velocidad a la que los patrones de circuitos se vuelven más precisos se duplica cada 18 meses, y el tamaño de patrón más pequeño actualmente es de aproximadamente 12 nm (nanómetro, la milmillonésima parte de un metro). Esto es menor que los 100 nm de un virus de la gripe. Si tomamos como ejemplo los teléfonos inteligentes, un producto que requiere semiconductores de alto rendimiento, se dice que el último modelo lanzado en 2024 es más de 70.000 veces más preciso que el primero, lanzado en 2007.
Uno de los componentes importantes en la fabricación de semiconductores es la fotomáscara. Funciona como una película fotográfica negativa y se utiliza como placa original para transferir el patrón del circuito de un chip semiconductor a un sustrato llamado oblea de silicio. En otras palabras, por muy preciso que sea el diseño del circuito, sin una fotomáscara que lo transfiera con precisión, los semiconductores no pueden producirse en masa.
Proceso de fabricación de semiconductores
En 1959, DNP desarrolló con éxito fotomáscaras para semiconductores combinando las tecnologías de microfabricación y diseño óptico que había desarrollado en el proceso de impresión. Desde entonces, hemos seguido desarrollando y proporcionando a los fabricantes de semiconductores una gama de fotomáscaras de alta definición.
El secreto para producir fotomáscaras de precisión
Veamos ahora cómo funciona una fotomáscara. Una fotomáscara es un componente transparente con forma de placa en el que se dibuja el patrón del circuito de un chip semiconductor sobre vidrio, cuarzo u otro material.
Una fotomáscara típica tiene un tamaño de aproximadamente 150 mm cuadrados, con el patrón del circuito dibujado en blanco en el área central plana.
Los patrones de circuitos dibujados en las fotomáscaras son ultrafinos, medidos en nanómetros (nm), equivalentes a una cienmilésima parte del grosor de un cabello humano, y su fabricación requiere tecnología avanzada. Las fotomáscaras de DNP destacan por su precisión y su bajo nivel de defectos y partículas extrañas, con una uniformidad dimensional inferior a aproximadamente 1,5 nm y una desalineación del patrón inferior a 2 nm. La sensibilidad del equipo que detecta defectos mediante luz es de 35 nm, y la inspección de un cuadrado de 100 mm tarda aproximadamente 80 minutos.
Proceso de fabricación de fotomáscaras
De esta manera, DNP puede fabricar fotomáscaras de alta calidad gracias a la tecnología, el conocimiento y las innovaciones en el proceso de fabricación que ha cultivado durante muchos años.
El objetivo del DNP es un futuro donde todos puedan utilizar tecnología de vanguardia
En los últimos años, la expansión de la inteligencia artificial (IA), la realidad virtual (RV), la realidad aumentada (RA) y la conducción autónoma, así como la creciente demanda de centros de datos a gran escala que admitan estas tecnologías, han generado una demanda de semiconductores de nueva generación más avanzados. Se espera que los semiconductores de nueva generación con velocidades de procesamiento más rápidas contribuyan al ahorro energético, como la prolongación de la vida útil de las baterías y la reducción de las emisiones de CO2 de los centros de datos. Esto ha generado una demanda de fotomáscaras capaces de transferir circuitos cada vez más finos.
Fotomáscaras para litografía EUV con película protectora. El desarrollo del proceso de fabricación de la generación de 3 nm ya está completo y el desarrollo de la generación de 2 nm ha comenzado.
Sin embargo, si bien existen grandes expectativas sobre la tecnología EUV, requiere una gran inversión de capital para utilizar nuevos equipos de fabricación, lo que dificulta su producción en masa. Los fabricantes de semiconductores que no pueden afrontar la carga financiera tienen dificultades para trabajar en este campo de vanguardia, y la creciente brecha tecnológica entre empresas se ha convertido en uno de los desafíos que enfrenta la industria de los semiconductores en los últimos años.
En respuesta a estos desafíos, se espera que la litografía por nanoimpresión (NIL) sea uno de los métodos que satisfaga la brecha entre los métodos convencionales y la compatibilidad con el UVE. NIL es una tecnología que produce semiconductores con patrones ultrafinos mediante la impresión de una plantilla con un patrón de circuito sobre un sustrato recubierto de resina, como si se tratara de un sello. Sus principales ventajas son su bajo consumo de energía, que reduce el consumo durante la producción de semiconductores a aproximadamente una décima parte del de los métodos convencionales, y su bajo costo. DNP trabaja actualmente en el desarrollo de NIL para la producción en masa, y su implementación está generando interés, ya que se cree que esto permitirá a más fabricantes producir semiconductores con tecnología avanzada, impulsando así el mercado general de semiconductores.
Plantilla NIL (litografía de nanoimpresión) que logra una irregularidad fina de 20 nm
- Discover DNP 半導体製造のカーボンニュートラルを加速する「ナノインプリントリソグラフィ」
https://www.dnp.co.jp/media/detail/10161674_1563.html
DNP continuará impulsando el desarrollo en campos de vanguardia como el UVE, que se espera que experimente un mayor crecimiento, a la vez que trabaja en la producción en masa de plantillas NIL, lo que ampliará las opciones de productos en términos de bajo consumo de energía y costo. Al satisfacer la demanda de una amplia variedad de fotomáscaras y plantillas, contribuiremos a la democratización de la fabricación de semiconductores de vanguardia, permitiendo la participación de numerosas empresas, y a la creación de una sociedad donde todos puedan disfrutar de servicios y dispositivos cómodos y prácticos. DNP seguirá construyendo un futuro mejor.
Considerando la importancia de los semiconductores, la responsabilidad de las fotomáscaras es enorme.
Espero que trabajen duro, pensando: "¡La tecnología del DNP salvará al mundo!"
- Tenga en cuenta que la información proporcionada está actualizada a la fecha de publicación.
24 de septiembre de 2024 por el Departamento Editorial de Discover DNP
