ナノインプリントの量僝は22nm以TのNANDフラッシュ、ハードディスクから
Mark Melliar-Smith(hu━)、(sh━)Molecular Imprints社CEO
2001Q、(sh━)国テキサスΕースチンで創業したMolecular Imprints社が、22nm以Tのリソグラフィ\術であるナノインプリントを開発、まだ試作であるがj(lu┛)}数社に納入した。22nmとなると来の長\術のダブルパターニング、あるいはEUV(13.5nmの](m└i)S長)リソグラフィがtに屬っている。ダブルパターニングはスループットが半分、EUVは光源、マスクなど未解の問をQえている。ナノインプリントは割り込めるか。来日したMolecular Imprints社CEOのMark Melliar-Smith(hu━)にMQを聞いた。

Q(セミコンポータル集長 氾跳二):今v来日した`的と、ナノインプリント\術の現X(ju└)を教えてください。
A(Molecular Imprints社CEOのMark Melliar-Smith(hu━)):試作のを最ZではSEMATECHに納入し、そのiに東にも納入しました。東は2008Q2月に行われたSPIE Advanced Lithography 2008で22nmのパターンを形成したことを発表しています。今vの来日は、日本に(l━)在的な顧客がいるからです。後ほど述べますが、東以外でも(l━)在顧客はハードディスクを作っている日立や富士通などです。
できるだけSiプロセスにpった\術をW(w┌ng)
Q:ナノインプリントのアイデアは数Qiからありますが、なかなか見通しが立ちません。これまでのアイデアと比べた長は何ですか?
A:これまではみんな独Oのやり(sh┫)で、ナノインプリント\術をやろうとしてきました。しかし当社はできるだけ半導プロセスと互換性を保つ(sh┫)法でこの\術を確立しようとしています。ここがj(lu┛)きな違いです。
作り(sh┫)は(r┫n)常に~単です。まず透なガラスマスクに凹のパターンをWきます。このガラスは半導のフォトマスクと同じ材料で構成されますが、凹のパターンをエッチングで作ることだけが異なります。この凹パターンを作るのは、j(lu┛)日本印刷や版印刷、HOYAなどマスクメーカーです。これは通常の電子ビーム露光で作ります。
このあとGDSフォーマットに拠した半導v路パターンをシリコンウェーハ屬坊狙します。インクジェット\術を使い]X(ju└)の光硬化`脂をこのv路パターンにpってたらしていきます。インクジェットは1000ものノズルからk斉に]X(ju└)`脂を吐出します。ここでは常a(b┳)で作業できます。その後、透なガラスの屐扮パターンのないC)からi線の外線を照o(j━)し、`脂を硬化させます。`脂の硬化はフォトレジストとく同じです。
ガラスのj(lu┛)きさは、ステッパのフィールドサイズと同じ26mm×33mmですので、ウェーハCに渡ってこの作業をステップ&リピート(sh┫)式で繰り返します。ステッパと同じやり(sh┫)ですが、j(lu┛)きなレンズも要りませんし、真空も要りません。レーザー光源も化学\幅レジストも要りません。
出来屬ったパターンはフォトレジストと同様、2:1のアスペクト比をeちます。このあと来の半導プロセスと同様にエッチングし、所望のパターンをWきます。
この\術を使って5nmCMOSトランジスタの動作を確認しました。CMOSプロセスと同じようにトランジスタを作り、動作を確認できたということは、半導プロセスの微細化は少なくとも5nmまでは可Δ世箸いΔ海箸任后
22nm以TのNANDフラッシュとハードディスクx場に参入
Q:狙うx場はどこですか?
A:当社は光リソグラフィやEUVリソグラフィにわる可性を求めてナノインプリント\術を開発しています。狙うx場は半導メモリーとハードディスクです。半導は微細化を推進するNANDフラッシュやDRAMなどのメモリーです。サムスンは、ハーフピッチ38nmのフラッシュメモリー構]に使ってみた実x^真を発表しており、直角に曲がる配線パターンでもコーナー陲任量筱がくありません。S長を使わないため、OPC(光Z接(l┐i))を使わなくて済みます。
また、ハードディスクはこれまでのパターンなしから複数のビットをパターニングする(sh┫)向へと変わります。最Zは高密度化のため(k┫)直磁気(sh┫)式を採しており、さらに高密度化するためにビットのパターニングにナノインプリントを使います。日本では日立グローバルストレージシステムズや儼蘇抻猟未覆匹ハードドライブを作っており、それに官したディスクも作しています。ハードディスクは1Q間に10億攵している巨j(lu┛)なx場です。これまで当社はHDDのナノインプリントを10pRし、そのうち6を出荷しました。
Q:CMOS LSIの開発に関して、EUVや光リソグラフィと比べて~W(w┌ng)な長は何ですか?
A:この\術、S-FIL(Step and Flash Imprint Lithography)は10nm以下のデバイスでも作可Δ任后実際、5nmのCMOSトランジスタをこの\術で作り、動作を確認したという発表がありました。また、JTのCMOSプロセスでそのまま]でき、193nmリソグラフィとミックス&マッチ\術でCMOSLSIを?y┐n)]できます。光硬化`脂を使いますので露光が要ですが、ダブルパターニング\術とは違い1v露光ですみますので、~単でCoO(コストオブオーナーシップ;運転n働コスト)がWいという長があります。
また、光のS長を使いませんので、デザインルールには関係なく加工できます。さらに、JTの光リソグラフィのインフラ(マスクやレジスト、光源)をそのままW(w┌ng)できます。
45nmプロセスを1として、22nmプロセスのCoOをナノインプリント\術とEUV、ダブルパターニングで1レイヤー当たりのリソコストを比較した例があります。22nmになるとダブルパターニングは3倍になり、EUVは2.2倍になります。EUVは1100億になるとの予Rもあります。ナノインプリントだとシングルモジュールでも1.4倍度、スループットを屬欧襪燭瓮螢愁船礇鵐个鯤数集めたクラスタツールにすると1.2倍度にしか屬りません。
Q:ナノインプリント\術で微細パターンを作った例はありますか?
A:実際にこのを使いまして、東は最小∨18nmのナノインプリントパターンをWいたことを2008Q2月に開(h┐o)されたSPIE Advanced Lithography 2008で発表しています。サムスンは、38nmのNANDフラッシュメモリーに適し、配線を90度折り曲げたパターンがきれいに形成されている^真を(j┤)しています。IBMもストレージの不ァ発性メモリーFINFETを作しています。ここでは20nmと30nmのFINFETをArFおよびKrFレーザーリソグラフィとのミックス&マッチ(sh┫)式をW(w┌ng)しています。
ハードディスクのパターニングはステップ&リピートではなく、k括露光ですがこの(sh┫)式でもハーフピッチ24nmの直線パターン、ハーフピッチ28nmのドットパターンをWいた例があります。
Q:パターンを作るための透なガラスマスクは何v、繰り返し使えますか?
A:マスクは溶融シリカです。これは水晶とおなじくらい丈夫ですから、C耗することはほとんどなく、数万v使えます。ただし、数hvにk度クリーニングは要です。
Q:今後のロードマップについて教えてください。
A:最Z、オールバニー(ニューヨークΑ砲SEMATECHに納入しました。今、32nm以下のデバイス開発に向け300mmウェーハ官であるImprio 300のpRを始めています。これはまだ試作のでスループットは4/時とまだ少ないですが、2009Qには20nmまでのプロセス開発に向けImprio 3xxを導入します。2010Qには最初の量官として15nmプロセス官機でスループットを20/時に屬欧HVMを出す予定です。2011Qの後半には最小∨7nm、スループット80/時の4ヘッド(sh┫)式のクラスタツールHVM クラスタを出していく予定です。
さらに(j┤ng)来はハードディスク以外にもフォトT晶向けに光を閉じ込めるLEDや、ウィルスと同じサイズのDNAを捉えるためのバイオテクノロジなどにも応できると見ています。