ニコンが展望する10nm以下のリソグラフィ技術（前編）：SEMICON West 2015リポート(2)（2/3 ページ）

本稿では、リソグラフィ技術の将来を14nm世代から5nm世代まで展望するシンポジウムにおける、ニコンの講演内容を紹介する。同社は、10nm世代にArF液浸露光技術を適用する場合、2つの大きな課題があると指摘した。「EPE（Edge Placement Error）」と「コストの急増」だ。

[福田昭，EE Times Japan]

10nm世代の量産歩留まりを左右する重ね合わせ誤差

　10nm世代にArF液浸露光技術を適用する場合、2つの大きな課題があるとRenwick氏は指摘する。1つは「EPE（Edge Placement Error）」、もう1つは「コストの急増」である。始めはEPEについて考える。なおEPEとはレイアウト・パターンと実際のレジスト露光パターンのずれ（誤差）を意味する。

　10nm世代のモデルケースとして、44nmピッチの直線で平行な金属配線パターンを自己整合ダブルパターニング（SADP）技術とカットマスクで形成する場合を考える。このとき、最適条件でのEPEは、9カ所の配線カッティング箇所で3nm未満に抑えられた。非常に良好な成績である。

　ただし、露光装置（スキャナー）でEPEを発生させる全ての要素について考えると、9カ所のカットに関してEPEは最大6nmと大きくなる。ここでEPEの大きな部分（3nm）を占めるのが、オーバーレイ（重ね合わせ）誤差である。このオーバーレイ誤差が5nmを超えるようになると、半導体デバイスの量産に支障が出てくる。

10nm世代のモデルケース。44nmピッチの直線状で平行な金属配線を形成し、複数の箇所でカットする場合を考える （クリックで拡大）

最適条件での誤差量（EPE）。3nm以下に抑えられた。最小のカッティング寸法が28nmなので、誤差は約10％以下になる （クリックで拡大）

露光装置（スキャナー）全体での誤差量（EPE）とその要因別割合。オーバーレイ（重ね合わせ）誤差が大きな割合を占めることが分かる （クリックで拡大）

オーバーレイ誤差（第1層金属配線層）の影響。オーバーレイ誤差が増加すると絶縁膜に加わる電界強度が増加し、長期信頼性（TDDB寿命）が保てなくなる。オーバーレイ誤差は5nm以下にしておく必要がある （クリックで拡大）