講座集 / EUVリソグラフィ
VOL.01
EUVリソグラフィ
13.5 nm という波長の選択が、装置・マスク・レジスト・計測をどう決めるか。
- 回
- 12
- 通して読む目安
- 4.1 h
- 出典
- 80
- 対象
- 半導体の前工程を扱う人。光学と統計の初歩があれば読める。
- 読み終えたときにできること
- EUVの用語を暗記ではなく因果でつなぐ。各レッスンの終わりに、その節が解こうとしている物理的な困りごとを自分の言葉で言える状態を目指す。
全 12 回
- 基礎 3
- 標準 6
- 応用 3
- 01 なぜ13.5 nmなのか 13.5 nm という波長は、光源の都合ではなく鏡の都合で決まりました。この波長ではどの材料も光を強く吸収するのでレンズが使えず、多層膜の鏡が反射できる波長に、光源をあとから合わせています。 13 分
- 02 光はどこで失われるか EUV の光は鏡で 1 回反射するたびに 3 割を失い、12 回反射するとウェーハに届くのは 1.4% です。光源に数百ワットが要るのはこのためで、光源の仕様を中間集光点でのワット数で書く理由もここから分かります。 15 分
- 03 反射マスクが持ち込んだ問題 EUV のマスクは鏡なので、反射光を照明系から引き離すために、光を 6 度傾けて当てます。この傾きのせいで線の向きによって寸法が変わり、フィールドの外周からは隣のダイへ光が漏れます。 16 分
- 04 光子不足が生む確率的欠陥 同じ露光量でも、EUV の光子は 1 個あたりのエネルギーが大きいぶん数が少なく、パターンが小さくなるとさらに減ります。光子の数のゆらぎがそのまま欠陥になり、線量を上げれば減りますが、1 時間あたりの処理枚数が落ちます。 18 分
- 05 レチクル限界：一度に焼ける長方形 露光機が一度に焼ける 26 × 33 mm の長方形は、マスクの大きさを縮小倍率で割った値です。High-NA 機でこの面積が半分になるのは、マスクへの入射角を抑えるために、縦方向だけ縮小倍率を 8 倍にしたからです。 16 分
- 06 EUV 光源の収支：変換効率 4.7%、鏡 11 枚を通って 2% CO₂ レーザでスズを光らせる EUV 光源では、光と一緒に高速のスズイオンと大量の赤外光も出てきます。変換から鏡 11 枚までの損失を実測値で収支表にし、出力を上げるとイオン対策が必要になる理由を追います。 24 分
- 07 EUV レジストの三すくみ：5 nm 角に届く光子は 510 個 レジストの解像度・粗さ・感度は、どれかを良くすると別のどれかが悪くなる関係にあり、化学勾配という 1 つの量で整理できます。線の粗さを決めているのは分子の大きさより酸のむらで、その酸の像は電子の広がりで 5〜10 nm ほどぼけます。 24 分
- 08 EUV マスクの位相欠陥：高さ 1 nm で位相が 53 度回る EUV マスクでは、吸収体に異物や欠けがなくても、下地の高さがわずかに違うだけで欠陥が転写されます。この位相欠陥には吸収体の側で補正する手があり、ペリクルは光が行きと帰りの 2 回通るので、透過率 90% の膜でも実効は 81% になります。 22 分
- 09 EUV マスクの影：縦横差は吸収体の消衰係数に反比例する 斜めに入る光は吸収体の影を作り、縦線と横線の寸法に差を生みます。吸収体を薄くできる材料ほど影は短くなりますが、影の向きはスリットの中で回るので、中央で影のない向きほど場所による変化が大きくなります。 24 分
- 10 欠陥率と σ：図形数が 10 倍になると要求は 0.34σ 厳しくなる チップ上に図形が 10 億個あると、歩留まり 90% を得るには 1 個あたりの欠陥率を 0.1 ppb まで抑える必要があります。よく使う「±6σ = 1 ppb」が片側の値であることと、固まって出る欠陥を係数 1 つで扱う方法も確かめます。 24 分
- 11 High-NA の露光コスト：シングル露光は 0.33 NA の 2 回露光より 4.8% 安い High-NA 機は 1 枚あたりの費用が現行機のほぼ 2 倍ですが、現行機で 2 回露光するよりは安く済みます。ただし差はわずかで、High-NA 機の処理枚数が現行機の 95% を切ると逆転します。 23 分
- 12 EUV 光学系の鏡 1 枚：反射率に換算すると全 11 面で 2.31 ポイント 反射率 70% の鏡を 1 枚減らすと、ウェーハに届く光は 43% 増えます。同じ利得を鏡の改良で得るには何が要るかを見積もり、多層膜の候補や熱安定性の代価を「鏡何枚分か」という共通の単位で比べます。 29 分