EUVリソグラフィ
EUVリソグラフィとは、半導体の微細加工に用いられるリソグラフィ技術の一種であり、極端紫外線を利用して精密な回路パターンを形成する手法である。従来の光リソグラフィに比べて回折限界が大幅に小さくなり、最新ノードの集積回路製造において不可欠なプロセスと位置づけられている。
EUV光源の特徴
リソグラフィに用いる極端紫外線（Extreme Ultraviolet）は波長13.5nm付近にあり、高いエネルギー密度を持つものの大気中での減衰が激しい。現在の主流は高出力のCO2レーザーを微小なスズ滴に照射してプラズマを発生させる方式であり、これにより強力なEUV光が得られる。ただし、この仕組みは装置構成が複雑化し、稼働率やメンテナンス性に影響を及ぼすため、安定化と効率向上が引き続き重要課題となっている。
レジスト材料の要件
半導体製造においてEUVリソグラフィを実用化するためには、高エネルギーの光子を効率よく吸収し、高解像度かつ高感度を実現するレジスト材料が欠かせない。EUVは深紫外（DUV）に比べて吸収係数が高く、極薄膜でもしっかりとパターンを転写できる反面、レジストの組成やプロセス適合性を最適化する必要がある。また、EUV照射時の揮発性副生成物による装置内汚染も懸念されるため、レジスト開発と並行して汚染制御技術が進められている。
多層ミラーとマスク技術
従来の透過型マスクではなく、EUVリソグラフィでは反射型マスクと多層ミラーが使われる。モリブデンとシリコンなどを交互に積層したブラッグ反射構造によって特定波長域で高い反射率を得ることができ、光を効率的にウェハ側へ導く仕組みを実装している。マスクも同様の多層構造上にパターンを形成し、極めて高精度な反射面を保つ必要があるため、微小な汚れや欠陥が歩留まりに大きく影響する。こうした要素がコスト増大につながる要因となっている。
主要な装置メーカー
先端ノード向けEUVリソグラフィ装置市場では、オランダのASML社が圧倒的シェアを誇る。ASMLは光源技術を手がけるCymer社を傘下に収め、露光装置全体を統合的に開発していることで強力な製品群を提供している。日本企業もレジスト材料やマスクブランクス、検査装置などで存在感を示しているが、露光装置本体においては海外メーカーの独占に近い状況が続いている。
製造現場での課題
高コストと生産性はEUVリソグラフィの普及を阻む主要な要素である。EUV光源の発生と安定化には高度な制御が必要であり、歩留まりを維持しつつ量産効率を高めるには装置設計やクリーンルーム管理への綿密な投資が不可欠である。また、レジストやマスク材料の進化速度も課題であり、各社はリスクを伴う先行開発に多大なリソースを投入している。これらを乗り越えて初めて、EUVリソグラフィによるさらなる微細化が実現される。
応用と展望
ロジックICやメモリデバイスの分野ではすでにEUVリソグラフィを導入した量産ラインが稼働しはじめている。微細化によって得られる集積度向上は莫大な経済効果をもたらす一方、露光装置や周辺設備の導入コスト、消費電力、メンテナンス負荷などがさらなる課題として残されている。今後はプロセス技術全体の最適化によってこれらの課題を克服し、より高い集積度と信頼性を確保しつつ、半導体産業をリードする中核技術として進展が期待されるであろう。