日本の科学者がより安価でエネルギー効率の高いEUVリソグラフィ技術を開発

沖縄科学技術大学院大学(OIST)の新竹積教授は、現在半導体製造に用いられている方法よりも優れた極端紫外線露光技術 (EUVリソグラフィー)を提案しました。

新竹教授らの研究チームは、より小型のEUV光源を使用することで、コストを削減し、従来のEUVリソグラフィー装置の10分の1以下の電力しか消費しないため、コストが削減され、より持続可能な技術となります。

新竹教授は、従来のEUVリソグラフィー技術をより利用しやすくするために解決すべき2つの重要な課題、すなわち効率的な光伝送の確保と光学収差の防止について説明しました。

従来のEUVリソグラフィー技術では、6枚のミラーが必要であり、元のEUV光源からウェハに到達するエネルギー量は約1％です。新竹教授の簡素化された方式では、必要なミラーはわずか2枚であり、ウェハに到達するエネルギーの割合は約10％です。

光路を最適化することで、わずか20WのEUV光源で動作させることができ、総消費電力は100kW未満になります。これに対し、従来のEUV露光装置では1MWを超える電力を必要とします。

新竹教授は、ミラーの数を6枚から2枚に減らすために、照明光学系の新しい方法を考案する必要があっと述べています。「デュアルラインフィールド」と名付けられたこの照明光学系は、従来のEUVリソグラフィー工程で使用される平面ミラー（フォトマスク）を光路に干渉させることなく照射します。

OISTのEVPでOISTイノベーションのリーダーであるGil Granot-Mayerは、次のように述べています。「OISTは、人類に影響を与える最先端の科学を創造することに尽力しています。このイノベーションは、不可能を探求し、独創的な解決策を提供するOISTの精神を捉えています。」

「この技術の開発にはまだ長い道のりがありますが、私たちは全力で取り組んでいます。沖縄発のこの技術が、半導体産業に変革的なインパクトを与え、エネルギー消費や、脱炭素化といった世界的な課題の解決に貢献することを期待しています。」

OISTは、この技術について特許を出願しており、実証実験を通じて実用化されることを期待していると述べています。

新竹教授は、次のように述べています。「世界のEUVリソグラフィー市場は、2024年の89億ドルから2030年には174億ドルに成長し、年平均成長率は約12%になると予想されています。この特許は、莫大な経済的利益を生み出す可能性を秘めています。」

現在、ASMLは最先端の3nmおよび5nmチップの製造に必要な極端紫外線リソグラフィー装置の唯一の世界的サプライヤーですが、同社が、完全に無敵を誇っているわけではありません。

Canonは2023年10月、従来のフォトリソグラフィー装置で、回路パターンをレジスト上に投影して転写する装置とは異なり、回路パターンをレジストに刻印したマスクをスタンプのようにウェハにプレスする「ナノインプリント露光装置」を発売すると発表しました。

同社は、この機械は5nmノードまでの部品を生産することができ、技術がさらに洗練されれば、最終的には2nmノードを生産することができると主張しています。さらに、光学機構が不要になることで、機械の所有コストを削減できると同社は述べています。

この記事は海外Data Centre Dynamics発の記事をData Center Cafeが日本向けに抄訳したものです。

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