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リソグラフィ技術 その40年  
[コードNo.16STE005]

■体裁/ A4判 143ページ
■発行/ 2016年12月9日 S&T出版(株)
■定価/ 10,800円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-907002-63-3

企画

関口 淳リソテックジャパン(株)

執筆

岡崎信次ギガフォトン(株)
田中初幸メルクパフォーマンスマテリアルズマニュファクチャリング(同)
花畑誠富山県立大学
鴨志田洋一神奈川大学
野崎耕司富士通(株)
渡邊健夫兵庫県立大学
関口淳リソテックジャパン(株)
Chris A. MackLithoguru.com
上野巧信州大学

趣旨

2017年は、半導体の量産化が始まって40年となります。
それは、GCA社がステッパ(g線NA0.28)を1977年に上市し、それまでのコンタクト・プロキシミティ露光から、縮小投影露光方法に切り替わったことに由来します。ステッパの登場によりパターン寸法の微細化と、半導体の量産性が飛躍的に伸びました。まさに1977年はリソグラフィ技術の飛躍の原点と言えるでしょう。
そこで、リソグラフィ技術40年の歴史を振り返り、今後のリソグラフィ技術の展望を考察する著書を、今、この時期に刊行することは意義深いことだと思います。
また、リソグラフィ技術の黎明期を知っている著名な研究者の先生方も、いよいよリタイアされる年齢でもあり、貴重な経験談や資料が失われつつあります。そこで、それら著名な先生方に、リソグラフィ技術のそれぞれのターニングポイントについて、それらをどう乗り越えて来られたのかを執筆いいただきたいと考えました。
このような趣旨から、それぞれのターニングポイントにおいて、そのパイオニア的な先生方に、材料開発の歴史、往時の苦労話などを語っていただきました。歴史を振り返るだけではなく、若い研究者の方々に、研究に夢を持っていただける様な内容に仕上がったのではないかと思っております。

企画担当 関口 淳


目次

第1章半導体リソグラフィ技術の発展(40年の歴史を振り返って)/岡崎信次
1はじめに
2光リソグラフィ技術の発展
2.1コンタクト露光から縮小投影露光法へ
2.2DRAMのメモリーセル構造と焦点深度の確保
2.3解像度向上技術の開発
2.4水銀灯光源からエキシマレーザ光源へ
2.5ArFエキシマレーザ露光とスキャナーの導入
2.6周辺技術の進化とさらなる短波長化の取り組み
2.7液浸露光技術
3電子線リソグラフィ技術とマスク描画技術
3.1マスクレスリソグラフィ技術(ML2技術)
3.2マスク描画技術
4光リソグラフィ技術の限界とその突破技術
4.1光源形状やマスク形状の最適化技術
4.2マルチプルパターニング技術
5EUVリソグラフィ技術
5.1露光波長の選択
5.2光源の開発
5.3その他のEUVリソグラフィ技術の課題
5.3.1Focus Area
5.3.2多層膜マスク技術
5.3.3EUVペリクル技術
6その他のポスト光リソグラフィ技術
6.1ナノインプリント技術
6.2DSA技術
7まとめ
第2章g線レジスト開発と歴史/田中初幸
1はじめに
1.1半導体デバイスの高集積化
1.2電子機器との関わり
2レジスト材料技術との関わり
2.1環化ゴム系ネガ型フォトレジスト
2.2当時の試験環境
2.2.1フォトリソグラフィ工程
2.2.2レジストパタンの観察
2.2.3露光装置・アライナー
2.2.4露光機・ステッパ
3DNQ/ノボラック樹脂型ポジレジスト
3.1DNQ感光剤の起源
3.2DNQ/ノボラック樹脂型ポジレジストのケミストリー
3.2.1DNQ感光剤(PAC)
3.2.2g線レジストに使用されるPAC
3.2.3ノボラック樹脂
3.2.4DNQ/ノボラック樹脂の相互作用
3.2.5g線レジストの高解像化
3.3プロセスによる高解像力化の検討
3.3.1PEB(Post Exposure Bake)
3.3.2表面難溶化層形成法
3.3.3CEL(Contrast Enhancement Lithography)法
4あとがき
第3章i線レジスト開発と歴史/花畑 誠
1はじめに
2ノボラック・DNQ型レジストの組成と像形成機構
3高解像度化の指針
3.1コントラスト
3.2表面難溶化層
3.3透明性の向上
4ノボラック樹脂の設計
4.1ノボラック樹脂の因子と高解像度化
4.2「石垣モデル」と添加物の効果
4.3二次構造を制御した新規ノボラックの分子設計
5感光剤の設計
5.1g線レジスト用感光剤
5.2i線レジスト用感光剤の設計指針
5.3i線レジスト用感光剤の分子設計
6おわりに
第4章KrFレジストの開発と歴史/鴨志田洋一
1はじめに
2Deep UVレジスト開発の歴史的背景
3KrFレジスト開発の背景
4KrFエキシマレーザ縮小投影露光装置
5化学増幅型レジスト
6光酸発生剤(PAG)
7ポジ型KrFレジスト
7.1化学増幅型レジストの提案
7.2プロセス安定化対策
7.2.1表面難溶化層
7.2.2露光後放置時間依存性
7.2.3基板依存性
7.2.4PEB温度依存性
7.3材料の設計品質改良
8ネガ型KrFレジスト
9化学増幅型レジストを実用化するための新たな課題
9.1化学機械研磨
9.2反射防止膜(Anti-Reflective coating;ARC)
10実用化されたKrFレジスト
11まとめ
第5章ArFレジスト開発と歴史/野崎耕司
1はじめに
2アクリル系レジスト
2.1ArF光に対する透明性とドライエッチング耐性の両立
2.1.1KrFレジストの特徴と課題
2.1.2PMMAレジストの特徴と課題
2.1.3樹脂のドライエッチング耐性
2.1.4富士通Version1レジスト
2.1.5脂環族アクリル系レジストへの各社の取り組みとその課題
2.2Version1レジストの課題
2.2.1基材樹脂の疎水性
2.2.2感度とドライエッチング耐性
2.2.3新保護基の分子設計のコンセプト
2.2.4Version2レジストの開発
2.2.5Version2レジストの露光評価
2.3Version3レジストに向けた新しい保護基の開発
2.3.1疎水性とレジストパターンの基板密着性
2.3.2高極性保護基の分子設計
2.3.31─アダマンチル基への酸脱離性付与
2.3.4透明性、ドライエッチング耐性、およびArF露光評価
2.3.5親水性─疎水性バランス向上によるパターニング特性の改善
3そのほかの樹脂プラットフォームによるArFレジストの開発
3.1COMA系レジスト
3.1.1交互共重合系レジスト
3.1.2ハイブリッド系レジスト
3.2CO系レジスト
3.2.1ポリノルボルネン系レジスト
3.2.2ROMP系レジスト
3.3VEMA系レジスト
4ArF液浸レジスト
4.1ArF液浸リソグラフィ技術
4.2ArF液浸レジストの課題とトップコート
4.3ArF液浸レジスト材料
5おわりに
第6章EUVレジスト開発と歴史/渡邊健夫
1はじめに
2EUVリソグラフィとは
3EUV用露光装置開発
4レジスト先行開発用EUV干渉露光
5EUVレジスト開発
5.1露光感度測定
5.2EUV用酸発生材内包型化学増幅系レジスト
5.3アウトガス評価
5.4EUVレジストの光学定数の測定
5.5軟X線吸収分光法を用いたEUVレジストの反応解析法の開発
6おわりに
第7章半導体黎明期〜 ステッパ開発の歴史とその後/関口 淳
1はじめに
2GCA社の歴史
3GCA社ステッパの開発の歴史
4各ステッパメーカーの歩み
5ステッパの登場と定在波効果
6まとめ
第8章リソグラフィシミュレーションの40年/Chris A Mack(訳:関口 淳)
1はじめに
2リソグラフィシミュレーションの必要性
3初期の時代
4PROLITHの時代
5光近接効果補正と計算リソグラフィ
6結論
第9章リソグラフィ技術の進む先/上野 巧
1はじめに
2リソグラフィ技術がもたらしたLSIの進展による生活の変化
3リソグラフィとレジストの動向
3.1第一の転換点
3.2第二の転換点
3.3第三の転換点はいつか
3.4第一の転換点でみるリソグラフィの予測の難しさ
3.5第二の転換点KrFリソグラフィにおける幸運
3.6化学増幅系レジストとDNQポジ型フォトレジストへの要求
3.7登場しなかったリソグラフィ
4これからのリソグラフィとレジストを考える
4.1LSIの進展
4.2今後のリソグラフィ
4.3LSIリソグラフィと実装
4.4レジスト開発の今後
4.4.1光を用いること
4.4.2レジストの役割
4.4.3レジストの現像機構
4.4.4分子サイズの考察
4.4.5レジストの開発の難しさ
5おわりに



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