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2005年11月号
Wafer Processing
すべてのRET技術は平等ではない
Aaron Hand
* * * *
 微細化が進む中では、半導体産業は必要な形状を最もよく実現できる方法を絶えず評価し続けなければならない。露光波長の短波長化や液浸リソグラフィ技術のようなトリック、またはEUVリソグラフィへの移行などがその方法の1つだが、半導体メーカーはまず初めにいかに既存の露光装置を使い続けることができるかを試す。
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 米Freescale Semiconductor社と米Photoronics社は、共同で開発している超解像技術(RET:Resolution Enhancement Technique)の進捗を発表した。ユーザは標準的なバイナリマスクを使用し従来の露光装置で今まで以上の解像度を得ることができるという。両社は2004年12月に正式に共同開発の契約を締結し、以来65nmプロセスのために最先端のマスクを準備し、共同でさまざまなRET技術について調査している。
 この共同開発の目的は、既存の露光装置を延命するのに最も良い方法を見つけることにある。Freescaleは代表的なパターンと分析技術、ウェーハへの露光、およびデータ分析を提供し、Photoronicsはテストマスクを提供するとともにマスク製造技術を担当する。研究の目標は、さまざまなRET技術の商業的なメリットを評価するために、マスク製造技術を最適化し総合的にRETマスクの製造性を見極めることにある。
 「チップ全体のCD制御技術が注目される」とFreescaleのAdvanced Products Research and Development LaboratoryのシニアテクニカルフェローJoe Mogab氏は述べている。
 研究者は、RET技術を比較するため、6%のハーフトーン型位相シフトマスク(attPSM)、補助パターンを用いたComplementary PSM(CPSM)、およびCrレス位相シフトマスク(CPL)を比較し、Freescaleの65nmノードに必要な技術の検証を行ったところ、これらの技術にいくつかの違いがあることが分かったという。
attPSMは
CPSMやCPLより簡単だ
 65nmノードに向けたCD制御についてはどの方法も大きな違いはなかったが、ラインエッジラフネス(LER)と二次元画像的のシャープさでは違いが表れたという。全体的に見て、特定の手法が製造にふさわしいという結果がでた。「技術的な性能だけではなく、その方法が相対的に量産に対応できるかどうかで比較した」とFreescale の先端リソグラフィマネージャScott Hector氏は説明した。例えば、技術的な検証データだけでなく、その方法の成熟度が問題となったという。マスクのリペア装置が準備できるかなどのインフラへの懸念や設計データをマスクへと描画できるかという能力、コストを考慮する必要があった。

そして、勝者は…

 少なくとも65nmのレベルでは、attPSMが最も良い結果を出したという。attPSMは、3つの方法の中で再現性および信頼性が高く、最も成熟した技術だという。Hector氏は「同技術はEDAツールの対応や設計の観点からみても、CPSMやCPL技術ほど複雑でない」。
 およそ3〜4年前までは、マスクブランクスの問題で6%のattPSMは難しかった。しかし、ブランクスのサプライヤは性能を向上させ、現在では安価で低い欠陥密度を達成している。Hector氏は、同様にCPSMやCPLなどの強い位相シフトマスクは、バイナリマスクを使用しているためマスクコストはそれほど高くないという。しかし「それらのマスク製造はあまり一般的ではなく、それほど広く使用されていない。さらにそれらのマスク検査はさらに難しい」。
 強い位相シフトにより転写性能を向上させることができる。「検証してみると、それほど大きな違いがなかった」。例えば、1つの欠点はCPSMが単一層に2つのマスクが必要になることである。これは露光装置のスループットを著しく低減させるとMogab氏は語る。
 もちろん、別の半導体メーカーは異なる要素で判断し、異なる技術を選ぶかもしれない。例えば、非常に付加価値の高いチップは、マスクコストをあまり気にしない。また、メモリーメーカーにも異なったアプローチがある。
 答えは時間がたつにつれて変化するだろう。Mogab氏は、成熟すればCPSMとCPLが実現する可能性は高くなると指摘する。2社の共同研究は、3年の契約延長により45nmの開発へと移行する計画だ。65nm用で行われた研究と同じテストを行う予定だが、技術ノードの変化ととともにいくつかの要素が異なってくるだろう。例えば、微細化が進むと、LERの問題がさらに大きくなり主要な課題へと発展するとMogab氏は述べている。

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