最先端リソグラフィーなど半導体製造技術に関する展示を集めた「SEMICON Japan 2014」(2014年12月3日〜5日、東京ビッグサイト)の展示会場
最先端リソグラフィーなど半導体製造技術に関する展示を集めた「SEMICON Japan 2014」(2014年12月3日〜5日、東京ビッグサイト)の展示会場
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 半導体LSIの高性能化と低コスト化を支える微細化技術。その要となるのが、露光マスクのパターンをSiウエハー上の感光材(レジスト)に転写し、線幅がナノメートル(nm)級の微細な回路パターンを形成するリソグラフィー(lithography)工程である。

 リソグラフィーでは一般に、露光装置の光源波長を短くするほど微細なパターンを形成できる。現在、最先端の論理LSIやDRAM、NANDフラッシュメモリーの量産には、波長193nmのArF(フッ化アルゴン)レーザー光源が使われている。

 一方、“ポストArF”を担う次世代リソグラフィーの開発も10年以上前から進められてきた。長くその本命とされてきたのが、波長13.5nmの極端紫外線(EUV:extreme ultraviolet)を使うEUV露光である(関連記事1)。ところが、EUV露光は極めて短い波長を扱うことから技術的難度が高く、特にスループットを決める光源出力の不足から、装置開発が遅れに遅れている。半導体露光装置の3大メーカーであるオランダASML社、ニコン、キヤノンは当初、そろってEUV露光装置の開発を進めていたが、現在でも開発を続けているのは実質的にASML社だけだ。

 EUV露光装置の開発が大幅に遅れたことから、半導体メーカー各社はArF露光の延命を余儀なくされた。この間、LSIの最小加工寸法はArF光源の波長をはるかに下回るレベルに達したため、これに応える技術が量産に使われるようになった。露光装置のレンズとSiウエハーの間を純水で満たして光の屈折を変え、解像度を高める「液浸リソグラフィー(immersion lithography)」や、リソグラフィー工程を複数回繰り返す「マルチ(プル)パターニング(multiple patterning)」などの手法だ。マスク設計や露光条件など、リソグラフィー工程に関わる複数のパラメータを同時最適化して製造歩留まりを高める技術も欠かせなくなってきた。

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