メインコンテンツにスキップ

“納米壓印光刻”加速半導體制造的碳中和

隨著智慧型手機、平板電腦等數位裝置的演進，以及第五代行動通訊系統（5G）和物聯網（IoT）的普及，半導體產品變得日益複雜。為了實現這一點，製造過程中需要更精細的電路和巨大的功率，因此近年來，市場對兼具小型化和低功耗的新型半導體製造技術的需求日益增長。為了因應這些挑戰，DNP公司基於其多年累積的微細加工技術，開發了奈米壓印光刻（NIL）技術。該技術有望成為下一代半導體製造的關鍵組成部分。我們將揭開這項創新技術──奈米壓印光刻背後的秘密。

面向下一代半導體技術課題的解決

1969年，在半導體相關產業於日本及海外興起之初，DNP利用其專有的光刻技術成功研發出光掩模原型，即半導體電路圖案的原始版材。由於電路的小型化和整合化對於提高半導體的加工速度至關重要，此後50多年來，DNP持續致力於微細加工技術研究和商業化，以製造「更精細」、「更精確」的產品。

一種用光照射塗有光敏材料的基板表面並根據是否曝光形成圖案的技術。DNP開發了用於制作印刷版 (印刷版) 的過程中的光刻技術，以及需要nm (納米，10億倍1米)單位精度的光掩模和μm (微米，100萬倍1米)單位的液晶顯示器我們已將其應用於濾色器的制造等。

在2010年代後半期，需要採用傳統紫外線曝光無法處理的精細電路設計，並且迫切需要開發下一代半導體的制造技術。出現了“波長13.5nm”和“EUV光刻”，通過照射波長比傳統紫外線短的極紫外線 (EUV) 來實現超細電路圖案。由於它基於傳統的光刻技術，到目前為止還可以利用與半導體制造相關的許多努力，並且作為下一代技術之一已經投入實際使用，但隨著半導體的小型化，存在功耗增加的問題。

半導體制造有隨著微細化的發展消耗電力增加的傾向。還有數據顯示，制造一片線寬為5nm的晶圓相當於當前最先進的設備，在普通家庭中消耗大約4個月的電力。展覽:IEDM2020

此外，政府是一個強大的數字基礎設施，支持綠色增長戰略，這是一項創造“經濟與環境良性迴圈”的產業政策，將綠色和數字定位為汽車的兩個輪子，作為支持半導體市場的技術條件，預計將擴大以加強數字基礎設施，降低制造過程中的功耗至關重要。因此，納米壓印光刻通過與EUV光刻不同的方法挑戰了低功耗和低成本的制造。

納米壓印光刻將功耗降低到1/10

納米壓印光刻是將形成了電路圖案的模板 (印版) 像印章一樣壓在基板上的樹脂等上，將nm單位的超微細凹凸圖案轉印到樹脂等上的技術。

將模板 (印版) 壓在塗佈在基板上的未硬化狀態的UV硬化樹脂上，通過利用紫外線的化學反應使其硬化，復制電路圖案的凹凸。除了能夠形成比以前更精細的電路之外，還可以簡化工藝，例如不需要現有光刻技術所需的顯影過程，因此可以實現低成本和低功耗的制造。

自2003年以來，DNP一直衹力於開發用於納米壓印光刻電路圖案的模板 (版本) 。基於多年來積累的專業知識，2015年4月，從模板設計到原型生產和批量生產一站式解決方案我們發佈了業界第一個 (當時) 解決方案“DNP納米壓印解決方案”。

2021年，佳能株式會社、Kiokushia株式會社和DNP 3家公司合作開發了※納米壓印光刻技術，成功地將半導體制造的耗電量抑制到了傳統方法的約1/10。通過這樣做，我們相信我們可以為旨在實現碳中和的整個制造商做出巨大贡獻，例如降低制造成本。

  • 佳能負責壓印設備技術，將印版圖案準確地轉移到基板上，Kiokushia負責半導體制造技術，以準確地處理基板上的圖案。DNP利用在光掩膜中培養的技術，負責在納米壓印光刻中發揮核心作用的模板 (版) 的制造。

這些特性的實現，是因為與使用曝光的傳統光刻技術不同，奈米壓印光刻不存在光的繞射效應。使用光刻的工藝難以繪製小於光波長的電路圖案，製造線寬為40奈米或更小的半導體裝置需要特殊的工藝，這導致工作量和成本的增加。因此，DNP專注於多年來在印刷製程中累積的微細加工技術，並透過反覆試驗，結合多種技術和專業知識，最終誕生了奈米壓印光刻技術。

著眼於下一代的需求，以進一步進化為目標的納米壓印光刻技術

目前，世界上只有DNP擁有大規模生產納米壓印光刻模板的技術，我們已經在努力在操作場景中提取問題。今後，我們將著眼於半導體微細化需求的不斷增長，以進一步升級為目標，每天繼續進行研究。

據制定半導體發展藍圖的國際業界團體「IRDS (International Roadmap for Device and Systems)」預測，2030年以後半導體所要求的線寬將降至10nm以下，今後半導體的微細化仍將繼續發展。展覽:IRDS 2020 SPIE會議

此外，DNP還利用納米壓印光刻的制造方法開發三維形狀模板，該方法通過將電路圖案中的印版凹凸壓在基材上來轉移。通過採用這種方法，可以形成自由的三維形狀，因此有望實現前所未有的新元件和功能。我們已經制作了各種形狀的樣品，並有望在未來應用於三維模板。

配線加工模板 (雙達機配線)
高長寬比微柱
自由三維模板
錐體形狀模板

在經濟產業省於2021年6月宣佈的“半導體和數字產業戰略”中，基於半導體的數字化被定位為“所有行業的基礎”，半導體產業的重要性日益增加我會的。DNP一直在推動半導體制造光掩膜市場的發展，衹力於廣泛領域的研發，從半導體小型化，半導體制造低功耗到模板三維化等下一代主題我在做。今後，我們將繼續以納米級尖端技術為中心，滿足半導體應用在社會各個領域的需求。

在經濟產業省的“半導體和數字產業戰略”中，為了解決碳中和，區域創造，出生率下降和人口老齡化等社會問題，有必要從半導體到數字基礎設施〜數字產業〜所有行業有人指出，數字化傳播是不可或缺的。

微型柱：DNP的微細加工技術－持續領先

在1970年大阪世博會上，DNP展出了一款採用當時最先進的微細加工技術的「百年日曆」。人們在展場外排隊，驚嘆於製作這款微型日曆所採用的驚人技術。
這在當時是一項突破性的、高精度的展覽，它將一個百年日曆雕刻在一塊1.5厘米見方的矽芯片上。 70年代初期半導體的標準線寬為10微米，而這個「百年日曆」的圖案寬度僅為5微米，充分展現了DNP技術的先進能力。
如今，這項技術已經發展到可以在同樣的 1.5 平方厘米的區域內繪製「100 萬年日曆」的程度，這比 50 年前大了 10000 倍。

  • 記載的信息是公開日現在的東西。請事先了解。

2021年12月6日發現DNP編輯部