「SEMICON West 2016」、7nm世代以降のリソグラフィ技術（東京エレクトロン編）：福田昭のデバイス通信（87）（2/2 ページ）

今回は、7nm世代以降の半導体製造プロセスで使わざるを得なくなるだろう「自己整合（セルフアライン）的なリソグラフィ技術」に触れる。その候補は3つ。東京エレクトロンのBen Rathsack氏が、3つの候補技術の現状を紹介した。

[福田昭，EE Times Japan]

EUVリソグラフィのSADPとArF液浸のSAQPを比較

　EUV（極紫外）リソグラフィでは、ハーフピッチ15nmのパターン形成能力をArF液浸リソグラフィと比較してみせた。EUVリソグラフィではSADP（ダブルパターニング）、ArF液浸リソグラフィではSAQP（クオドパターニング）を使用する。

　EUVリソグラフィのSADPでは最初にハーフピッチ30nmのライン・アンド・スペースを形成し、それからラインの側壁に絶縁膜を形成してエッチングによって2分の1にパターンを微細化する。

　パターンの位置ずれ（3σ）はArF液浸が0.9nmであるのに対してEUVは2.4nm、パターンエッジの粗さ（3σ）はArF液浸が1.3nmであるに対し、EUVは2.2nmという結果を示していた。

DSAはライン幅とラインエッジのばらつきがまだ大きい

　誘導自己組織化（DSA）技術とは、高分子（ポリマー）が自発的に規則的な構造を形成するように工夫することで、ライン・アンド・スペースやコンタクトなどのパターンを形成する技術を指す。ポリマーが自発的に構造を形成するので、露光プロセスが存在しない。また解像限界はポリマーの大きさによって決まるので、原理的には7nmや5nmなどの極めて微細なパターンを形成可能である。

　ただし「規則的な構造を自発的に形成する」とはいっても、そのままでは半導体製造工程に使えるパターンにはならない。そこで「ガイドパターン」と呼ぶパターンをあらかじめシリコンウエハーにつくり込んだり（ガイドパターン形成用の露光プロセスが存在することになる）、ウエハー表面の表面エネルギーを制御したりすることで、所望の規則的なパターンを形成するようにポリマーを誘導する。このため、誘導自己組織化（DSA：Directed Self-Assenbly）と呼ばれる。

　DSAの大きな課題は、欠陥の存在によるパターンの破壊である。Rathsack氏は講演で、0.1μm前後の大きさの円錐（コーン）状欠陥が存在すると、パターンがどのように壊れるかをスライドで見せていた。ライン・アンド・スペースを形成するパターンが欠陥付近では、欠陥に向かってパターンが大きく折れ曲がっている。

誘導自己組織化（DSA）のパターン形成に与える欠陥の影響。東京エレクトロンの講演スライドから

　このほか、30nmピッチのライン・アンド・スペースをDSAで形成した結果を見せた。ラインとスペースの寸法均一性は良好だったものの、ライン幅の粗さとライン・エッジの粗さがまだ大きく、課題を残した。

（次回に続く）

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