日本の科学者が、チップ製造コストを大幅に削減できる簡素化されたEUVスキャナーを開発

沖縄科学技術大学院大学（OIST）の新竹積教授は、ASMLが開発・製造する装置よりも安価で、全く新しく大幅に簡素化されたEUVリソグラフィー装置を提案した。この装置が量産化されれば、半導体業界全体とまではいかなくても、半導体製造装置業界に革命を起こす可能性がある。

この新システムは、光学投影セットアップに2枚のミラーのみを使用しており、従来の6枚のミラー構成とは大きく異なります。このような光学システムの課題は、これらのミラーを一直線に並べる必要があることです。これにより、EUV光に伴う通常の歪みを生じさせることなく、高い光学性能を維持できます。この新しい光路により、標準的なセットアップでは初期EUVエネルギーの約1%しかウェハに到達できないのに対し、10%以上がウェハに到達可能となり、これは大きな進歩です。  

新竹教授率いるチームは、EUVリソグラフィーにおける2つの大きな課題、すなわち光学収差の防止と効率的な光伝達の確保を解決しました。OISTの「デュアルラインフィールド」方式は、光路を妨げずにフォトマスクを照射することで歪みを最小限に抑え、シリコンウェハ上の画像精度を向上させます。

このミニマリスト設計の主な利点の一つは、信頼性の向上とメンテナンスの複雑さの軽減です。このEUVリソグラフィツール設計のもう一つの利点は、消費電力の大幅な削減です。最適化された光路のおかげで、システムはわずか20WのEUV光源で動作し、総消費電力は100kW未満です。従来のEUVリソグラフィシステムでは、1MWを超える電力が必要になることも少なくありません。消費電力が低いため、この新しいリソグラフィシステムは、高度で高価な冷却システムを必要としません。

この新システムの性能は、光学シミュレーションソフトウェアを用いて厳密に検証され、先進的な半導体製造能力が確認されました。この技術の潜在能力はOISTによる特許出願に繋がり、商業展開の準備が整ったことを示しています。

OISTは、EUVツールの設計をさらに進化させ、実用化を目指しています。このイノベーションは、環境に影響を及ぼす半導体製造コストや半導体工場の電力消費といった世界的な課題の解決に向けた重要な一歩であると考えています。

この発明の経済的影響は有望です。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174億ドルに成長すると予想されています。この簡素化されたEUVツールの設計により、今後数年間で業界はより多くのEUVシステムを採用する可能性があります。しかしながら、OISTがこのツールの商業化にどれほど近づいているかは不明です。