EUVリソグラフィ向けフォトマスク上に2ナノメートル世代以降の微細なパターンの解像を達成

次世代半導体向けた高NA EUVフォトマスクの評価用フォトマスクの提供も開始



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2ナノメートル世代以降のEUVリソグラフィ向けフォトマスク

大日本印刷株式会社（本社:東京 代表取締役社長:北島義斉 以下:DNP）は、半導体製造の最先端プロセスのEUV（Extreme Ultra-Violet：極端紫外線）リソグラフィに対応した、2ナノメートル（nm：10-9m）世代以降＊1のロジック半導体向けフォトマスクに要求される微細なパターンの解像に成功しました。
また、DNPは、2nm世代以降の次世代半導体向けに適用が検討されている高開口数（High-Numerical Aperture：高NA）＊2に対応したフォトマスクの基礎評価が完了し、半導体開発コンソーシアムや製造装置メーカー、材料メーカー等へ評価用フォトマスクの提供を開始しました。高NA-EUVリソグラフィは、従来に比べて高い解像度の微細なパターンをシリコンウエハー上に形成することを可能にし、それにより高性能かつ低消費電力の半導体の実現が期待されています。

近年、最先端のロジック半導体ではEUV光源を用いるEUVリソグラフィによる量産がさらに進み、メモリ半導体においてもその採用が拡大するなど、最先端半導体の供給にEUVリソグラフィが欠かせないものになっています。
DNPは、2023年に、3nm世代のEUVリソグラフィ向けフォトマスク製造プロセスの開発＊3を完了しました。2024年には、Rapidus株式会社（本社：東京 代表取締役社長：小池淳義）が参画している国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の「ポスト5G情報通信システム基盤強化研究開発事業」に再委託先として参画し、最先端ロジック半導体向けフォトマスク製造プロセスおよび保証にかかわる技術を開発＊4しています。

【開発の概要】
今回DNPは、先端領域の半導体製造に向けて、2nm世代以降のロジック半導体向けフォトマスクに要求される微細パターンを、EUVリソグラフィ向けフォトマスクへの解像に成功しました。また、それに加えて2nm世代以降の次世代半導体向けに適用が検討されている高NAに対応したEUVフォトマスクの基礎評価も完了させ、サンプルマスクの提供を開始しています。

【開発のポイント】
- 2nm世代以降のEUVリソグラフィ向けフォトマスクの実現には3nm世代に比べて、20%以上縮小されたパターンが要求されます。サイズだけでなく形状も一般的な直線や矩形パターンだけでなく、複雑さを増した曲線パターンを含めた、すべての微細なパターンを同一マスク上で解像させる技術が必要となります。DNPは確立済みの3nm世代の製造プロセスをベースに改善を重ねることで、2nm世代以降に要求されるパターンの解像を達成しました。

[画像2: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/69194/737/69194-737-f609e356f12a0289de6c06515da90445-600x600.jpg?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
EUVリソグラフィ用フォトマスク上の線幅17nmのLine&Spaceパターン画像
[画像3: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/69194/737/69194-737-1db4613cd1d1900206ac5347b20b9f4f-600x596.jpg?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
EUVリソグラフィ用フォトマスク上の微細曲線パターン画像


- 高NA-EUVリソグラフィ用のフォトマスクについては、通常のEUVリソグラフィ用に比べ、より高い精度と微細な加工が要求されます。DNPは通常のEUVリソグラフィ向けフォトマスクとは異なる製造プロセスフローを構築した上で最適化を行いました。



【今後の展開】
DNPは、今後、製造の歩留まり向上などの生産技術の確立を進め、2027年度の2nm世代ロジック半導体向け量産フォトマスク供給開始を目指します。また、引き続きベルギーに本部を置く最先端の国際研究機関imecとも協力し、1nm世代も見据えたフォトマスク製造技術の開発を推進します。DNPは、国際的な半導体産業において、さまざまなパートナーと連携して開発を推進し、日本の半導体産業の成長に貢献していきます。


＊1 国際デバイスシステムロードマップ（IRDS：International Roadmap for Devices and Systems）の基準に準拠
＊2 Numerical Aperture（NA）は、光学系の明るさや解像力を表す数値です。高NAは、EUV露光装置のレンズの開口数を従来の0.33から0.55に拡大にしたものです。
＊3 3ナノメートル相当のEUVリソグラフィ向けフォトマスク製造プロセスを開発（2023年12月12日） → https://www.dnp.co.jp/news/detail/20170116_1587.html
＊4 2ナノメートル世代のEUVリソグラフィ向けフォトマスク製造プロセス開発を加速（2024年3月27日） → https://www.dnp.co.jp/news/detail/20173719_1587.html
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