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這家日企深耕半導體感光材料

2020/12/23

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半導體

       在半導體電路形成所必需的「感光材料」領域,日本東洋合成工業的市佔率居全球首位,股價正在迅速上漲。2019年初股價僅為800日元水平,2020年上漲至1萬日元以上,處於高點附近。投資者熱切關注著支持最尖端半導體微細化技術「EUV(極紫外光刻)」的感光材料。東洋合成這家銷售額約為250億日元的日本中堅企業擁有壓倒性的競爭力,其背後是對品質的極致追求。

 

 

       不銹鋼地板

 

       在日本千葉縣利根川河口附近一條飄著養豬場氣味的幽靜道路盡頭,有一座尖端感光材料工廠。這就是東洋合成的千葉工廠。走進工廠,映入眼簾的是一片廣闊的「銀色世界」,與周圍綠意盎然的風景形成鮮明對比。這裡到處都是不銹鋼,連地板都用不銹鋼鋪設,除釋放人體積累的靜電、防止發生事故外,還可避免建築材料産生灰塵。

 

       感光材料是對特定波長的光産生化學反應的材料。日本合成橡膠(JSR)和東京應化工業等光刻膠企業在溶劑中混合少量感光材料和樹脂,製成光刻膠。在半導體基板上塗上薄薄一層光刻膠,向特定部分照射光線,便可按照設計圖形成電路。

 

       要實現高速通信標準「5G」的實用化和普及自動駕駛汽車,半導體需要進一步提高功能。關鍵因素就是基於EUV技術的電路微細化。該技術已被美國蘋果的新款智慧手機iPhone 12採用。最尖端的電路線寬為5奈米,比新冠病毒還要細,只有頭髮的萬分之一。哪怕是混入些微的雜質,電路也會發生錯亂,導致半導體變成次品。

 

       這就要求感光材料也對EUV的光産生化學反應。在面向EUV的感光材料領域,東洋合成擁有全球超過5成的份額。在眾多感光材料廠商中,面向EUV的感光材料能夠達到實用水平的企業十分有限。

 

       為了在狹小的佈線範圍內發生理想的化學反應,面向EUV的感光材料具有複雜的內部結構。生産時需添加具有各種功能的物質,比如為避免化學反應連鎖式擴大而進行抑制等。而且還要在添加功能的所有階段都保持很高的品質。東洋合成的社長木村有仁表示,「用日本酒來比喻的話,就是在白米研磨、發酵、製成大吟釀的各個階段都不能摻雜質,要製作純正的産品」。

 

       東洋合成的感光材料採用以下工序生産。首先使化學品發生反應並結晶。然後從中分離出製造産品所需的成分,再進行乾燥即可完成。雖然文字描述看似簡單,但所有工序都凝聚了長年積累起來的技術經驗。除了要具備溫度和壓力等最佳條件之外,還要儘量避免雜質混入,並磨煉出即使有雜質混入也能清除的技術。很多作業都非常耗費工夫,但千葉工廠廠長林孝雄表示,「精益求精才能生産出面向尖端技術的感光材料」。

 

       面向尖端産品的感光材料「具有黃金一般的價值」(林孝雄),在品質管理上也尤其嚴格。每次推出新産品時,都會在銷售之前進行反覆試製,以確認每次都能製成同樣的産品。尖端産品的試製次數更多,有時甚至需要反覆進行5次左右。每次試製時都會對生産過程中的重要要素進行確認,以保證能夠準確無誤地製造出複雜的産品。

 

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