日企在半導體光掩膜領域瞄準2奈米之後

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半導體光掩膜領域的日本大型企業將全面啟動著眼於2nm（奈米）製程之後的技術開發。大日本印刷（DNP）和TOPPAN控股旗下的Tekscend Photomask（原Toppan Photomasks）分別與海外企業和研究機構展開合作，將開發應對高NA（數值孔徑）和1.4nm製程的新型光掩膜。在推進最尖端進程用光掩膜技術開發的同時，當前還將加強傳統製程用光掩膜業務。

在半導體行業，代工企業和半導體廠商自主開發的光掩膜被稱為「自製光掩膜」，而零部件企業生産的光掩膜被稱為「外銷光掩膜」。DNP和Tekscend Photomask是與美國Photronics並駕齊驅的大型外銷光掩膜企業。

面向Rapidus的2nm製程用EUV光掩膜

DNP和Tekscend Photomask正在致力於開發的是使用EUV（極紫外）光刻技術的2nm製程的光掩膜。Tekscend Photomask計劃在2027年前後開始量産，DNP計劃在2027年度開始量産。

DNP將日本Rapidus公司作為2nm製程用EUV光掩膜的客戶。Rapidus正力爭2027年實現2nm製程的量産。

作為再受託方，DNP參與了日本新能源産業技術綜合開發機構（NEDO）委託給Rapidus的項目「後5G資訊通信系統基礎強化研究開發事業」。在該項目中，Rapidus攜手美國IBM和比利時imec開發2nm製程技術。DNP也加入其中。

DNP和Tekscend Photomask也將分別啟動面向2nm之後製程的光掩膜開發。具體而言，將面向高NA製程和1.4nm製程。

在開發這些面向最尖端製程的光掩膜之際，DNP和Tekscend Photomask分別與外部企業和研究機構展開合作。DNP與imec展開合作，而Tekscend Photomask與IBM合作。DNP在5nm和3nm製程的光掩膜領域也與imec展開聯合開發，在2nm製程以後的領域也將繼續合作。

Tekscend Photomask也與IBM推進了光掩膜的研發。雙方還簽訂了關於共同開發面向高NA和2nm以後製程的光掩膜的新合同，將在2024年2月起的5年內推進。

外銷光掩膜迎來東風  

自導入EUV光刻以來，光掩膜技術開發的門檻提高。因此，大型代工企業和記憶體製造商一直專注於面向最尖端製程的內制光掩膜的研發。結果，在EUV光刻用光掩膜領域，內制光掩膜成為主流。

相應地，在傳統製程中使用外銷光掩膜的情況有所增加。也就是説，外銷光掩膜市場迎來東風。預計外銷光掩膜的市場將會增長。在此背景下，外銷光掩膜製造商正在增産面向使用DUV（深紫外線）光刻技術的製程的光掩膜，同時也在推進2nm製程等最尖端産品的研發。

以DNP為例來觀察，很容易理解。DNP以半導體業界團體美國SEMI的數據為基礎推算的結果顯示，從2020年到2027年，外銷光掩膜的市場規模將以年均8.13%的增長率不斷擴大。這一速度超過半導體市場。

因此，DNP正在擴大對外銷光掩膜市場來説處於大眾消費品市場（Volume Zone）的面向28nm、40nm和65nm等傳統製程的光掩膜産能。計劃在2023~2025年度投資約200億日元，將2025年的産能提高至2022年的1.2倍。DNP認為，如果目前最尖端的EUV光刻用光掩膜將來隨著EUV光刻技術的成熟而變為傳統産品，將從內制産品轉向外銷産品。也就是説，存在開發Rapidus以外客戶的空間。

致力於奈米壓印   

在外銷光掩膜製造商當中，也有企業在形成微細電路圖案的原版領域致力於奈米壓印的模板。最具代表性的是DNP。該公司正在與涉足半導體製造用奈米壓印設備的佳能共同進行研發。計劃在2024年度內向客戶提供奈米壓印模板。預計到2030年前客戶將在量産製程中採用。

在半導體製程的一部分引入奈米壓印，有助於通過降低耗電量和提高生産率來降低成本。根據是邏輯半導體還是記憶體，奈米壓印的應用部位有所不同，但舉例而言，可以用於導通孔的形成。

DNP希望增加包括奈米壓印模板在內的光掩膜業務的營業收入。具體來看，計劃2025年度的營業收入比2022年度增加約15%。到2030年度，與2022年度相比，通過EUV光刻用掩模使營收增加約100億日元，通過奈米壓印模板使營收增加約40億日元。