반도체 제조의 탄소 중립을 가속화하는 '나노 임프린트 리소그래피'

DNP가 독자적인 리소그래피 기술을 바탕으로 반도체용 회로 패턴의 원판인 '포토마스크'의 프로토타입에 성공한 것은 국내외 반도체 관련 사업의 여명기인 1969년이다. 반도체의 처리 속도의 향상 등에는 회로의 미세화·집적화가 빠뜨릴 수 없기 때문에, 이후 50년 이상에 걸쳐, 「보다 미세하게」 「보다 정확하게」제조하는 미세 가공 기술의 연구와 실용화를 계속해 왔습니다.

2010년대 후반에는 기존의 자외선에 의한 노광으로는 대응할 수 없을 정도로 미세한 회로 설계가 요구되고 차세대 반도체용 제조 기술의 개발이 서두르게 되었습니다. 거기서 등장한 것이 「파장 13.5 nm」라고, 지금까지의 자외선보다 파장이 짧은 극단 자외선(EUV)을 조사하는 것으로, 초미세한 회로 패턴을 실현하는 「EUV 리소그래피」입니다. 종래형 리소그래피 기술을 베이스로 하고 있기 때문에, 지금까지의 반도체 제조에 관한 많은 대처를 살리는 것도 가능해, 차세대 기술의 하나로서 실용화되고 있습니다만, 반도체의 미세화에 따라 제조시의 소비 전력이 커져 버린다고 하는 과제가 있었습니다.

또 정부는 ‘경제와 환경의 호순환’을 만들어 가는 산업 정책인 그린 성장 전략을 뒷받침하는 것은 강인한 디지털 인프라이며, 그린과 디지털은 자동차의 양륜으로 자리매김하고 있으며, 디지털 인프라의 강화를 향해 확대가 예상되는 반도체 시장을 지지하는 기술적 조건으로도 제조시의 소비 전력의 저감이 필수가 되고 있다. 그래서 EUV 리소그래피와는 다른 접근법으로 저소비 전력 및 저비용으로 제조에 도전해 온 것이 나노임프린트 리소그래피입니다.

나노 임프린트 리소그래피는, 기판상의 수지 등에, 회로 패턴을 형성한 템플릿(판)을 한코처럼 압착시켜, nm 단위의 초미세한 요철 패턴을 수지 등에 전사하는 기술입니다.

DNP는 2003년부터 나노임프린트 리소그래피의 회로 패턴용 템플릿(판) 개발에 임해 오랜 세월에 걸쳐 축적한 노하우를 바탕으로 2015년 4월 템플릿 설계부터 프로토타입 제작, 양산화까지 원스톱으로 대응하는 업계 최초(당시) 솔루션, DNP 나노임프린트 솔루션을 출시하고 있습니다.

• 2015年4月15日ニュースリリース
  ナノインプリント技術を活用した市場創出型超微細加工の新ビジネスを開始
  https://www.dnp.co.jp/news/detail/1187550_1587.html

그리고 2021년, 캐논 주식회사, 키옥시아 주식회사와 DNP의 3사가 협력해 개발한 ^※ 나노 임프린트 리소그래피에 있어서, 반도체 제조의 소비 전력을 종래 수법의 약 1/10으로 억제할 수 있는 것에 성공했습니다. 이것에 의해, 제조 코스트의 삭감도 가능하게 하는 등, 카본 뉴트럴의 실현을 목표로 하는 메이커 전체에 크게 공헌할 수 있다고 생각하고 있습니다.

• 캐논은 판의 패턴을 기판에 정확하게 전사하는 임프린트 장치 기술을, 캐옥시아는 기판상의 패턴을 정확하게 가공하는 반도체 제조 기술을 담당. DNP는 포토마스크로 축적해 온 기술을 살려, 나노임프린트 리소그래피에 있어서 중심적인 역할을 담당하는 템플릿(판)의 제조를 담당하고 있습니다.
  

이러한 특성은 종래의 노광에 의한 리소그래피와는 달리, 빛의 회절 효과가 발생하지 않는 것으로부터 생겨납니다. 빛을 이용한 공정에서는 빛의 파장보다 작은 사이즈의 회로 패턴을 그리는 것이 어렵고, 40nm 이하의 선폭이 되는 반도체를 제조하려면 특수한 공정이 필요하게 되어 결과적으로 수고와 비용이 늘어나게 됩니다. 그래서 DNP는 인쇄 공정에서 오랜 세월 축적해 온 미세 가공 기술에 주목하여 다양한 기술과 노하우를 곱해 시행 착오를 통해 태어난 것이 나노 임프린트 리소그래피입니다.

현재 나노 임프린트 리소그래피 템플릿을 대량 생산하는 기술을 가지고 있는 것은 세계에서도 DNP뿐이며, 이미 운영 장면에서 과제 추출에 대한 대처로 진행하고 있습니다. 앞으로도 반도체의 미세화 요구의 높아짐을 볼 수 있어, 새로운 버전 업을 목표로 매일 연구를 계속하고 있습니다.

또한 DNP는 회로 패턴에 있어서의 판의 요철을 기재에 맞추어 전사하는 나노임프린트 리소그래피의 제조 방식을 살려 입체 형상 템플릿의 개발도 진행하고 있습니다. 이 방식을 채용함으로써, 자유로운 입체 형상을 형성하는 것이 가능해지기 때문에, 지금까지 없었던 새로운 소자나 기능의 실현이 기대되고 있습니다. 이미 다양한 형상의 샘플도 제작해 두어, 향후의 3차원 템플릿에의 응용 전개가 기대됩니다.

경제산업성이 2021년 6월에 발표한 '반도체·디지털 산업 전략'에서 반도체를 기점으로 한 디지털화는 '모든 산업의 근간'으로 자리매김되는 등 반도체 산업의 중요성이 점점 높아지고 있습니다. 반도체 제조용 포토마스크로 시장을 견인해 온 DNP는 반도체의 미세화, 반도체 제조시의 저소비 전력화부터 템플릿의 입체화 등 차세대를 보이는 테마까지 폭넓은 분야에서 연구 개발에 임하고 있습니다. 앞으로도 나노 레벨의 첨단 기술을 축으로 사회의 다양한 영역으로 퍼지는 반도체 활용의 요구에 부응할 것입니다.

• 기재된 정보는 공개일 현재의 것입니다. 미리 양해 바랍니다.