ArF(波長:193nm)に続く次世代リソグラフィの有力技術としてEUV(波長:13.5nm)の研究開発が世界的に行われているが、これまで日本はEUVの実用化へ向けた研究開発で遅れをとっていた。
今回、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO技術開発機構)は、EUVリソグラフィの基盤技術開発プロジェクトにおいて、小面積露光装置で回路線幅26nmの解像度を実証したと発表した。これは、世界と肩を並べる、あるいは世界トップクラスの研究成果といえ、日本のEUVリソグラフィ実現に向けて一筋の光が見えてきた。
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世界トップレベルの26nmの解像度を実現
EUVリソグラフィの開発スケジュール
NEDO技術開発機構では、2002年度より、露光装置の実用化の鍵を握る大出力EUV光源および投影光学系に関する基盤技術として、「EUV露光システム開発プロジェクト」を開始。同プロジェクトの委託先である極端紫外線露光システム技術開発機構(EUVA)にて、2007年度末までに、EUV出力50W、実験光として要求される安定性や寿命などを兼ね備えたEUV光源の開発、投影光学系のミラー基板作製に必要な加工・計測技術の確立を推進している。
また、EUV露光技術を実用化するためには、従来の透過型フォトマスクと異なる反射型マスクを開発する必要がある。マスクは表面上だけでなく、反射層を形成する多層膜の内部にあるナノメータオーダーの欠陥や異物を完全に取り除く必要がある。そのため、同機構では、2006年度より、回路線幅45nmから32nmに適用できる高精度・低欠陥EUVリソグラフィ用マスクに関する基盤技術を、委託先を半導体先端テクノロジーズ(Selete)とする「次世代半導体材料・プロセス基盤(MIRAI)プロジェクト」にて取り組んできた。ただ、基盤技術を確立するには、個別に開発するだけでは完結しないため、NEDO技術開発機構ではこれらプロジェクトだけでなく、産業界、大学を含めた連携、露光装置による総合的な評価と課題の抽出を早期に行うことが重要であるとしている。
また、EUV露光技術を実用化するためには、従来の透過型フォトマスクと異なる反射型マスクを開発する必要がある。マスクは表面上だけでなく、反射層を形成する多層膜の内部にあるナノメータオーダーの欠陥や異物を完全に取り除く必要がある。そのため、同機構では、2006年度より、回路線幅45nmから32nmに適用できる高精度・低欠陥EUVリソグラフィ用マスクに関する基盤技術を、委託先を半導体先端テクノロジーズ(Selete)とする「次世代半導体材料・プロセス基盤(MIRAI)プロジェクト」にて取り組んできた。ただ、基盤技術を確立するには、個別に開発するだけでは完結しないため、NEDO技術開発機構ではこれらプロジェクトだけでなく、産業界、大学を含めた連携、露光装置による総合的な評価と課題の抽出を早期に行うことが重要であるとしている。
小面積露光装置で要素技術開発を加速
SFETによって実現した26nmパターン
EUVリソグラフィの実用化に取り組む上で、量産向け技術を適用した露光評価機の早期導入が重要な鍵を握るといえる。ただ、EUVリソグラフィ実用化に向けては、マスク、レジストなどのプロセス開発を加速する必要があり、これら評価を行うための小面積露光装置「SFET(Small Field Exposure Tool)」の開発に取り組み、Seleteスーパークリーンルーム棟への設置を進めてきた。SFETの露光システムはキヤノンが開発、EUVAが技術開発した投影光学系とEUV光源を搭載している。
当初、SFET用の光源としては、プラズマから発生する飛散物(デブリ)が比較的少ないことからEUVA開発のレーザー生成プラズマ(LPP)方式光源を結合、投影光学系および本体の動作確認や性能評価を実施した。これにより、2006年10月には32nmの解像結果を発表、日本でEUV露光装置が稼動し始めたことを世界に示した。
しかし、SFETの開発にあたっては、フルフィールド機への課題フィードバックを円滑に進めることを目標としているため、EUV1に搭載される投影光学系と同等の光学性能を追求する必要がある。その後、フルフィールド機であるEUV1が高出力の放電生成プラズマ(DPP)方式の光源を採用することを受け、SFETを用いたDPP光源の課題抽出フェーズへの移行を進めてきた。2007年2月からDPP光源との結合を開始、初期の露光実験で30nmを切る28nmの解像結果を得ることに成功、そして今回、SFETでの解像限界とみられる26nmの解像度を実証することに成功した。これにより、SFETはEUV露光技術開発プロジェクトにおいて、マスク開発、レジスト評価、およびEUV光源・投影光学系評価などを行う強力なツールとしての利用が期待される。
NEDO技術開発機構電子・情報技術開発部部長の富田健介氏は、「この光学性能は優れたミラー加工技術により達成した」と説明する。SFETに使用される投影ミラーは、形状精度0.2nmRMS、中間空間周波数粗さ(MSFR)0.15nmRMS、高空間周波数粗さ(HSFR)0.12nmRMSの加工精度を実現している。今回の成果について同氏は、「EUV1(α機)の稼動開始が間近であり、SFETの導入によってSeleteの開発を促進し、さらにはEUVAプロジェクトへのフィードバックや高度化により、量産機の開発を加速できる」とした。
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