超並列電子線描画装置用アクティブマトリックスナノ結晶シリコン電子源の開発と動作特性評価

摘要

次世代半導体集積回路製造に対応した、加工寸法が十数nmの回路パターン形成を量産レベルで実現できるナノリソグラフィ技術の開発が進められている。電子線直接描画技術は10nm以下のパターン解像力を有しているが、量産装置として導入するには飛躍的な描画の高速化が必要である。実用的なスループットが達成されれば、マスクコスト不要なナノリソグラフィ用量産装置として工程導入が可能になるだけでなく、現在最先端の光リソグラフイが直面する数億円にも達するマスク作製費用を削減できる。更にリードタイムが短縮されることで採算に見合った多品種少量生産が可能となる。これまでに描画の高速化のためマルチビームによる並列電子線描画方式が提案され、MAPPER （Multiple Aperture Pixel by Pixel Enhancement of Resolution）， PML2 （Projection Mask Less Lithography），REBL（Reflected Electron Beam Lithography）などの技術開発が欧米を中心に継続的に報告されている。MAPPER、PML2は一つの電子銃から放射された電子をアバーチヤアレイで多数のビームレットに分割した後、透過型ブランカーアレイで個別にオンオフ制御する。その際アバーチャアレイプレートに衝突する電子によりプレートが高温に過熱され、プレートが物理的なダメージを受ける懸念がある。一方REBLは加速された電子ビームの軌道を電磁界で曲げて反射型デジタルパターンジェネレータ（DPG）と呼ばれるパターン発生部に導き、ピクセル毎にビームをオンオフ制御する。DPGはCMOS回路でオンオフ制御を行うため高速スイッチングが可能であるとともに、並列電子ビームへのブランキング信号の干渉を防ぐことができる。又上述の過熱の問題も無い。