図解を中心にリソグラフィ技術を解説（下巻）～リソグラフィの現状と将来～
※紙媒体で資料をご利用される場合は、書籍版とのセット購入をご検討ください。書籍版が無い【PDF商品のみ】取り扱いの調査資料もございますので、何卒ご了承ください。
調査資料詳細データ
矢野経済研究所では、2016年より大手企業等でご活躍されたシニアの方々を当社の「社外マイスター」としてお迎えし、現役時代に培った経験、知見、人脈などを矢野経済研究所の事業活動を通じて、社会に還元していただくための新たな組織を立ち上げました。
エキスパートシリーズは、社外マイスターの方が執筆した、新たな切り口によるオリジナルレポートです。長年培った経験・知見による技術や開発、市場への目利き力で、従来の市場調査資料とは一味違った情報をご提供いたします。
本レポートは、弊社社外マイスターである加藤俊夫氏（客員研究員）がとりまとめました。
調査主旨：モア・ムーア（More Moore）か、モア・ザン・ムーア（More than Moore）かが、業界の大きな話題となっている。これまでLSI業界はムーアの法則に則り、微細化により集積度が向上し、高速動作、低消費電力を達成してきた。この先どこまでムーアの法則が続くのか、業界の識者により意見はまちまちで、LSI微細化がそろそろ終焉を向かえると言う意見が聞かれるが、現在はNode14nmのFin FETが生産されており、Node10nmの生産も既に準備が整いつつあり、更にNode7nmの研究開発は進められており、Node5nmの声も聞かれる。しかしながら、そのような微細なパターンを得るのは生易しい技術ではなく、研究開発では実現できても、量産に耐えるコストが実現できるかどうかを危ぶむ声もある。こうした現状の技術を客観的に眺めて、将来を考えてみることにする。
本編は、2016年10月28日に発刊した「図解を中心にリソグラフィ技術を解説（上巻）～基礎から最先端技術まで～」の（下巻）となる。
調査方法：研究員による直接面談・電話・メール・ウェブ・文献調査を併用。
調査期間：2016年9月～12月
■掲載内容
１．マスクの製作
1.1 マスク業界の状況
（第1表）LSIのTechnology Nodeと使用するマスク枚数
1.2 マスクの変遷
（第1図）大きな原紙を撮影してマスクを製作しました。
（ウエハー：マスクの投影比率は、1：1のコンタクト露光用です。）
（第2図）エキシマ・レーザー露光機用とEUV露光機用ブランクスの構造
1.3 マスク製作のプロセス
（第3図）マスクの生産プロセス
1.4 EB（Electron Beam）露光機
1.4.1 一筆書きからVSB（Variable Shaped Beam）へ
（第4図）VSBの構造
（第5図）VSB露光機の描画
（第6図）電子ビーム照射の色々な方式
1.4.2 マルチビーム露光機（Multi EB Writer）について
1.4.3 JEOLとIMSの共作
（第7図）IMS社製のMulti Beam WriterのAPS（Aperture Plate System）
IMSの資料を元に筆者が作成
（第2表）IMS社製のEB装置の諸元
（第8図）Aperture Plateの構造
1.4.4 電子ビーム描画の問題点
（第9図）入射した電子ビームの軌跡
レジストの分子と衝突して二次電子を発生し、
レジストを感光させて線幅が太くなってしまいます。
1.4.5 ペリクルについて
（第10図）ペリクル膜上の異物は、フォトレジスト内に焦点を結ばない
２．電子ビームによるウエハーへの直描
2.1 マルチビーム直描で先行したのはMapper
（第11図）Mapper社のWafer用Multi EB装置のThroughput
2.2 ウエハー直描でシャトル方式の少量生産ビジネス
（第12図）ステッパーとMulti EB直描のコスト比較（TSMC社のデータを元に筆者が編集）
2.3 EB直描のその他のメリット
３．ナノインプリント Nano Imprint（NIL）
3.1 NILとは
（第13図）ナノインプリントの原理はハンコ
3.2 NILのプロセスの概略
（第14図）ナノインプリントのプロセスの概略
3.3 ナノインプリントの優れた点
（第15図）NILのパターン写真 セミコンジャパン2016のセミナーでキヤノンより発表された写真
3.4 キヤノンがNIL装置を開発し販売を始めました
3.5 NILの性能向上
3.5.1 樹脂量の制御
（第16図）適切な量の樹脂で、隣へのはみ出しを防ぐ
3.5.2 スループット
（第17図）4台のNIL装置をクラスター化した図
（セミコンジャパン2015でキヤノンから発表されたデータによる）
（第18図）スループットは、間もなく80枚/時を達成できる。
（セミコンジャパン2016のセミナーでキヤノンから発表されたデータを元に、筆者が加工した）
3.5.3 オーバーレイ（Overlay）
（第19図）マスク合わせがずれた場合
（第20図）オーバーレイの改善が著しい
（セミコンジャパン2016のセミナーでキヤノンから発表されたデータを元に、筆者が加工した）
（第21図）ウエハーがかなり歪んでいても合わせられる
（セミコンジャパン2016のセミナーでキヤノンから発表されたデータ）
3.5.4 パターン欠陥（Defect）
（第22図）NILで発生した欠陥の例
（セミコンジャパン2016のセミナーでキヤノンから発表された資料による）
（第23図）欠陥発生の主な原因
（第24図）欠陥数は着実に減少し、実用化可能なレベルに。
（セミコンウエスト2016のセミナーでキヤノンから発表されたデータを元に、筆者が少し加工した）
（第25図）パーティクルが、ウエハー当たり0.0001とは凄い目標
（セミコンウエスト2016のセミナーでキヤノンから発表されたデータを元に、筆者が少し加工した）
3.5.5 解像力
（第26図）NILで作成したLine & Space微細パターンの例
（セミコンジャパン2016のセミナーでキヤノンから発表された写真）
（第27図）NILで作成したHole & Pillar微細パターンの例
（セミコンジャパン2016のセミナーでキヤノンから発表された写真）
（第28図）NILパターンのLERは、0.1～0.2nm程度と極めて良好。
（古いファイルにあった資料で、出所が不明です）
3.5.6 モールド型の欠陥密度改善
3.6 NILのその他のメリット
（第29図）液浸ステッパー、EUV、NILのコスト比較。
ただし、スループットは記入した値を仮定している。
SAQPは、Self Align Quad Patterning。
（セミコンジャパン2016のセミナーでキヤノンから発表されたデータを元に筆者が加工した）
3.7 NILのまとめ
４．DSA（Directed Self Align）自己組織化
4.1 DSAのProcessについて概論（原理的なこと）
（第30図）PSとPMMAが結合したCo-polymerの分子式
（第31図）Co-polymer が過熱で整列する
（第32図）Co-polymer分子とライン状パターンの形成
4.2 Grapho Epitaxy
（第33図）Grapho Epitaxy 法によるDSA
（第34図）ポリマーの分子量と、組成比によって形状が変わります
4.3 Chemo Epitaxy
（第35図）Chemo Epitaxy法によるDSA
4.4 Contact Hole形成
（第36図）微細なContact Holeの形成
（第37図）70nmのContact Holeを35nmに縮小
（東京応化工業より写真を提供して頂きました）
4.5 DSAの現状と問題点
（第38図）DSAパターンの欠陥
4.6 DSAに関する学会やその他の企業状況
4.7 DSAまとめ
５．余談
（第39図）筆者が以前考えた微細パターンを作成する技術
６．全体まとめ
（第40図）各種リソグラフィ技術によるコスト比較
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