解 説
放射光を用いた EUV リソグラフィーの基盤技術研究開発渡邊健夫
兵庫県立大学

高度産業科学技術研究所

極端紫外線リソグラフィー研究開発センター〒6781205 兵庫県赤穂郡上郡町光都 3 丁目 1 番 2 号

要 旨

極端紫外線リソグラフィー（extreme ultraviolet lithography: EUVL）技術は2019年および2020年より，それぞれ 7 nm 世代および 5 nm 世代のロジックデバイス用量産技術として実用化された。EUVL は従来のリソグラフィーに比べると大きく異なる内容がある。EUV 光のエネルギーは ArF 光に比べて約14倍高いことから，EUV 光のフォ
トレジストとの光反応は従来とは異なる。このため，EUV 用レジスト特有の技術課題がある。また，この極端紫外線は物質の屈折率がほぼ 1 であるため，従来のリソグラフィー用の屈折レンズ系および透過型マスクが使用できない。このため，Mo/Si の多層膜を反射面とした反射型光学系や反射型マスクが用いられており，それ故，光学系および EUV マスクに特有の課題がある。
本記事では，EUVL の概要とその必要性，さらなる微細加工技術実現に向けての研究開発の取組について概説する。また，将来の半導体微細加工技術として提案している EUV 光の短波長化（ beyond

EUVlithography:

BEUVL）についても紹介する。

1.

はじめに

R ＝ k1ll＝ k1
NAn sin u

( 1)

半導体の進展はその電子回路の線幅を微細にすることでなさ れてき た。 従来， 半導 体の用 途は大 型コ ンピ ュー

半導体の回路の線幅を微細にすることにより，1) 半導体

ター，パーソナルコンピューターであったが，近年はタブ

デバイスの集積度の向上， 2 ) 動作速度の向上， 3 ) 消費

レットやスマートフォンに，そしてメタバースやブレイン

電力の低減，4) 生産価格の低減を実現できることが最大インインターフェース等の用途に拡がりをみせていのメリットである。リソグラフィー技術では式(1)の線幅る。今後は，特にデータセンター用サーバーや車載コンピ

はウエハ上に形成さるレジストパタンの線幅であり，これを解像度としている。また，この解像度 R はラインアューターに多くの需要が見込まれている。
リソグラフィー技術は半導体に微細加工技術の中心的な

ンドスペース（L/S）パタンのピッチの半分の値を示す。

技術であり，リソグラフィーとはギリシャ語の「リトグラ

線幅と露光波長の変遷を Fig. 1 示す。これまで，縮小投フィー」が語源であり，石版に絵や字を描くことを指して

影露 光技 術は 露光 波長 438 nm の g 線， 365 nm の i 線，いる。半導体用リソグラフィー技術は半導体回路原版が形

248 nm の KrF エキシマレーザー， 193 nm の ArF エキシ

成されたマスク原版の像は露光光学系を介し，高純度シリマレーザーを経て， 13.5 nm の EUV 光を露光光源とする

コンウエハ上に塗布した感光性機能性材料であるフォトレ

リソグラフィーへと変遷してきている。また， i 線からジスト（以降，「レジスト」と呼ぶ）に写真焼き付けする

ArF リ ソ グ ラ フィ ー は ， 露 光 波 長 の 短 波 長 化 のみ で な技術である。このリソグラフィー技術とエッチング技術にく，露光光学系の NA の拡大も行われた。さらに， ArF

よりシリコンウエハ基板上に積層で微細線幅を有する回路を形成することができる。
リソグラフィー技術による微細化はレーリーの式(1)にしたがい，解像度 R の向上を露光波長 l の短波長化および露光光学系の開口数 NA を大きくすることで実現してきた。ここで， k1 はプロセス係数および媒質の屈折率であり，光学系の性能やフォトレジストのプロセス性能で決定される値である。また，n は媒質の屈折率である。
Fig. 1(Color online) Lithography trend.

放射光 July 2022 Vol.35 No.4 ● 219(C) 2022 The Japanese Society for Synchrotron Radiation Researchリソグラフィーでは，乾式露光から，投影レンズとウエハ

域で反射型縮小露光光学系を用いた露光手法は「 X 線縮の空間を水で満たす液浸露光を採用することで，水の屈折

小露光法」と呼ばれていた。

率が n＝ 1.33であるため，従来の乾式露光に比べて NA ＝

姫路工業大学（現，兵庫県立大学）高度産業科学技術研

1 を超える開口数を実現して微細加工が進められた。さら究所では， 1996 年より極端紫外線リソグラフィー（ ex-に， 30 nm 程度の解像性能を実現するため， ArF 液浸リ

treme ultraviolet lithography: EUVL）の半導体量産適用

ソグラフィーによる多重露光が実用化された。しかしながを目的に本格的な基盤研究開発を開始した8)。兵庫県立大ら，20 nm 以下の解像性能をコストおよび性能面の観点か

学高度産業科学技術研究所は国内大学最大の放射光施設

ら単層レジストプロセスが適用可能なリソグラフィー技術「ニュースバル」9,10) （以降，「ニュースバル」と呼ぶ）をとして，極端紫外線リソグラフィー（ Extreme Ultravio-

保有している。現在，ニュースバルでは 9 本のビームラ

let Lithography: EUVL）技術の実用化が期待された。こインが稼働しており，その内 3 本が EUVL 研究開発専用の中で，2019年よりスマホ向けの 7 nm 世代（回路線幅16のビームラインとして運営している。

nm）のロジック半導体の製造技術に EUVL が採用され，1997 年から 2000 年にかけて，当大学は日立中央研究所

さらに 2020 年には 5 nm （回路線幅 10 数 nm ）世代の製造

およびニコンとの共同研究，並びに ASET の国家プロジ

技術として実用化された。具体的には iPad や iPhone 用ェクトにより， EUV 用マスクの回路原版パタンをシリコの中央演算素子等の半導体微細加工技術に用いられていンウエハ上に 1/5 の縮小倍率で露光波長13.5 nm で転写可る。ここで半導体の世代を示す数値と実際のパタン線幅が能な，3 枚非球面の反射型露光光学系から構成される

一致していないことに注意しておきたい。これは回路線幅

EUV 露光装置 ETS1（Engineering Test Stand 1）を開が微細になっても CMOS トランジスタが動作可能にする発した。この内容を Fig. 2 に示す。この装置を用いて，世ため，トランジスタ構造の改良がなされ，微細化がその改界で初めてそれぞれ Fig. 3(a)に示すように40 nm の線幅を良後に適用されたため，トランジスと世代の数値は実際の有する孤立ラインおよびラインアンドスペース（line

回路の微細パタン線幅より小さくなっている。

and space: L/S）を有するレジストパタン形成に成功し1986 年に NTT の研究グループが W / C 多層膜で 11 nm

た。その後， 1998年より EUVL の国家プロジェクトであの露光波長により，ステンシル型マスクの金属の薄い板にる ASET から NEDO の再委託を受けて，各学系の鏡筒を穴が開いた回路パタンを，シリコンウエハ上のレジスト膜

低膨張の金属を用いて改良した。この装置を用いて Fig. 3の微小領域に線幅0.2 mm のパタンを転写した1)。一方，米(b)に示すようにシリコンウエハ上10 mm×10 mm の露光

国 で は AT&T の 研 究 グ ル ー プ が 波 長 37.2 nm を 用 い た

領域で，Fig. 3(c)および Fig. 3(d)に示すように，それぞれOŠer 型の露光系を提案した3) 。その後， Mo / Si 多層膜が100 nm および60 nm の線幅を有する L/S のレジストパタ

成膜された反射型ミラー2)を用いた露光光学系および反射

ン形成を確認した11,12) 。これこそ，当初 ASET の目標で型マスクが開発され， NTT のグループ4) および AT  T

あった EUVL の半導体製造量産への見通しがたった瞬間の研究グループ5)はそれぞれ露光波長14.5 nm で0.5 mm のであった。 2001年にこの研究成果を第 2 回の EUVL 国際

パタン形成および露光波長14 nm で50 nm のパタン形成をワー クシ ョッ プに口 頭発 表をし たとこ ろ， オラン ダの確認した。その後，NTT の研究グループでは半導体用にASML 社の開発担当の副社長が興味を持たれ，それが現大面積露光が可能な非球面 2 枚系からなる露光光学系を

在の ASML の量産用 EUVL 露光機である NXE シリーズ

開発し6)，これを用いて 0.15 mm の線幅を有するレジストの開発へと繋がっていった。

パタン形成を確認した7)。当時，これらの軟 X 線の波長領

Fig. 2露光光学系について，斜入射ミラー，フレネルゾーンプ(Color online) ETS1 EUV exposure tool (a) speciˆcationL (b) conˆguration, and (c) photograph.

220 ● 放射光 July 2022 Vol.35 No.4

解説 ■ 放射光を用いた EUV リソグラフィーの基盤技術研究開発

Fig. 3(Color online) Replicated resist pattern results; (a) 40 nm isolated line, (b) achievement of the large exposureˆeld of 10 mm×10 mm, and (b) 100 nm and (c) 60 nm replicated L&S resist patterns.

Fig. 4(Color online) Trends of technical issues on EUVL.

レート等が検討されたが，収差の低減や大きな露光領域がパワ ーお よび その高 い安 定性が 実現で きな かった が，実現できない等の理由で，多層膜を有する光学系が選択さ

2018年に米国の Cymer 社が中間集光点において高い安定れた。また，反射率の高い Mo / Si 多層膜の製造が可能に

性 で 250 W を 実 現 し た 。 現 在 は ， Cymer 社 と 日 本 のなったことで露光波長が13.5 nm になった経緯がある。

Gigaphoton 社で開発競争が繰り広げられている。

兵庫県立大学では 1998年から EUVL の国家プロジェク

2 章では上記した技術開発に向けたニュースバルでの取トである ASET，SELETE，EUVA，EIDEC と約20年間

組を，3 章では今後の半導体微細加工技術の進展について参画および先導し，国内外の企業を含んでのべ300社以上紹介する。また，第 4 章では日本の半導体復興についての共同研究を進めてきた。

言及する。

多 くの 方 々の ご理 解 とご 支援 の結 果 ， 2019 年 より ス
マートフォン用のロジックデバイスである中央演算素子の量産技術として実用化された。私は 1993年より EUVL の基盤研究に携わり，漸く量産技術に至るまで開発を進めて

2.

ニュースバルでの研究内容

2.1

レジスト

きた。リソグラフィー技術は半導体の前工程の技術であEUVL の技術課題の中で最も高い優先順位である EUV

る。半導体の IRDS 国際ロードマップでは，今後も微細加レジストの要求仕様は 1 ) 10 nm 以下の解像性能， 2 ) 目

工技術が必要とされており，これに加えて後工程の 3 次

標解像度の 1/10以下の LWR（line edge roughness），3)

元実装も開発が進められている。このロードマップでは

15 mJ / cm2 以下の露光感度である。これらは相反関係に

0.7 nm 世代（回路線幅 8 nm ）まで EUV リソグラフィー

あるので，これらの関係は“RLS trade oŠ”と呼ばれていが適用される。

る。

EUVL 技 術 課 題 の 優 先 順 位 の 変 遷 を Fig. 4 に 示 す 。

半導体リソグラフィーは製造コストを低減するために2019 年より半導体製造ラインで実用化されたが，今後のは，一時間あたりのウエハ処理枚数の向上が必須となって微細加工技術に向けた技術課題の優先順位の高い順に，おり，高感度なフォトレジスト（以降，レジストと呼ぶ）

1 ) レジスト材料プロセス開発， 2 ) 欠陥検査技術およの開発が要求されている。ニュースバルでレジストの感度

びマスクの保護膜であるペリクルを含むマスク技術開発，

測定は， BL03ビームラインで現在の露光装置と同じ 7 回

3 ) 光源技術開発である。長らく EUV 光源開発の中で高反射系を用いることで，実露光波長スペクトルで感度評価

放射光 July 2022 Vol.35 No.4 ● 221

が可能な照射系を用いて進めている13) 。一方，高感度レ性を図り，LWR の低減が可能なことを実証した22)。この

ジストの開発は軟 X 線吸収分光の全電子収量法を用いたことから，レジスト構成物質の濃度分布評価を目的に，透EUV 光照射による反応解析を材料開発にフィードバック

過による軟 X 線共鳴散乱（RSoXS: resonant soft Xray

することで進められている1418)。

scattering ） 法 を 用 い て 評 価 を 進 め ， ニ ュ ー ス バ ル のRLS trade oŠ の中では，LWR が最も優先順位が高い。

BL10 の偏向電磁石を光源とするビームラインに測定系をLWR が大きいと回路の寄生抵抗のバラツキが大きくなる

構築した23) 。この測定の原理は Fig. 5 に示す。軟 X 線吸ため，動作速度のバラツキも大きくなる。そこで，例えば収分光を用いるとレジストの構成物の元素の K 殻の電子メモリの場合にはメモリセルの読み出し回路や書き込み回が有する吸収エネルギースペクトルが測定でき（ Fig. 5路のクロック周波数を遅くする必要があり，微細化のメリ(a)），吸収ピークから原子の結合状態が分かる。これらのットがなくなる。 LWR は EUV 光露光での反応がばらつ

吸収ピークはレジストを構成する材料の結合を表していくことで起こる。このため，統計的バラツキを即ちる。この吸収ピークを与えるエネルギーを有する X 線を

“stochastic”を抑える必要があり，この要因はとして，1)照射して散乱測定を行うと（ Fig. 5 ( b )），その結合の散乱

レジスト中の基材の空間分布のバラツキ，2) レジストプ

画像を真空対応 CCD カメラで取得でき（Fig. 5(c)），式(2)ロセス条件の制御が十分でない，3) 露光時のショットノ

を用いて散乱ベクトルが計算できる。大きな構成粒子から

イズ，4) 残留溶媒，現像，リンスによる影響，並びに 5)の散乱角は小さく散乱ベクトルは小さくなり，その散乱強out of band（OoB）光による影響が挙げられる。この中で度が強い。一方，小さな構成粒子の散乱角は大きく散乱ベ

基本的でかつ十分に考慮されていないのが 1) レジスト中

クトルは大きくなり，その散乱強度が弱くなる。その結の化学構成物の空間分布および 5) の OoB（out of band）

果，レジストの構成物質の結合の散乱ベクトルのプロファである。この内，ショットノイズによる影響は約 0.7 nm

イルを比較することで，レジスト構成物の濃度均一性を評程度であり，現状の LWR が 3 4 nm 程度であることか価できる（ Fig. 5 ( d )）。この評価系により，分布の大きいら，レジスト材料プロセスおよび OoB 光による影響がレジストと小さいレジストの探索を進めている23,24)。

支配的である。

EUVL の光源として採用されているのがレーザープラ

LWR と解像度評価を目的に EUV 光による 2 光束干渉

ズマ X 線源である。この光源では EUV 光以外に深紫外露光系19)の構築を進め20,21)，マスクおよび光学系のエラー

線も発光するため，この光を OoB 光と呼ばれており，が無い状況でレジスト評価を可能にし，評価を進めている。

OoB 光はレジストに感光する。マスクパタンを忠実に転

1) の内容について，これまで感光性材料内包型レジス

写したレジスト領域 EUV 光の照射領域と未照射領域の全トを開発し，レジスト薄膜フィルム内の感光剤の濃度均一てに OoB 光が照射されると，この 2 つの領域の境目でレFig. 5(Color online) Conˆguration of the resonant soft X
ray Scattering (RSoXS) method; (a) selection of the Xrayphoton energy by the soft Xray absorption spectrum, (b) scattering experiment, (c) scattering-image observation by CCD camera in-vacuum CCD camera; (d) observation of RSoXS proˆle.

222 ● 放射光 July 2022 Vol.35 No.4

解説 ■ 放射光を用いた EUV リソグラフィーの基盤技術研究開発

ジストパタンのボケが発生をし，LWR が悪化する。このの像を CSI 光電変換面で電子の情報に変換後，電磁レンため，マスクを構成する材料である Mo/ Si 多層膜， TaN

ズで200倍まで拡大，マクロチャネルプレートで光学像に吸収体等の OoB 光の反射率の評価をする必要があった。

変換して，CCD カメラに最大倍率6,000倍で記録する装置

そこで，ニュースバルの BL03B ビームラインで EUV おである。この装置を用いることで，世界ではじめて Mo /よび OoB 光による反射質評価が可能な装置を構築し，反Si 多層膜中の位相欠陥の検出に成功した。EUV マスクの射率評価を進めてきた25) 。 Fig. 6 および Fig. 7 にそれぞれ

150 nm L/S の吸収体パタン像と断面構造の概要，並びに装置の概要お よび反射率スペク トルを示す。 OoB 光の強度欠陥と位相欠陥像の断面構造の概要を，それぞれ Fig.

Mo/Si 多層マスク反射率および TaN 吸収体の反射率は約10 ( a )と( b )，並びに( c )と( d )に示す。 EUV マスクの 15030であった。また，EUV 光の Mo/Si 多層膜反射率スペ

nm L/ S の吸収体パタンは EUV 露光機によりウエハ上にクトルのバンド幅に比べて OoB 光のバンド幅が極めて大きい。このため， OoB 光強度およびその影響を低減する必要があることを示している。

2.2

マスクおよびペリクル

EUV マスクの断面構造は 3 次元構造を有しており，超低膨張な合成石英基板（ ULE6025）レチクル上に Mo/ Si
多層膜，その上に TaN 吸収体で半導体回路パタンが形成されている。この回路パタンは電子線リソグラフィーおよびドライエッチングの工程により形成されている。
マスクに欠陥があると，レジストパタンを転写した際に，回路が繋がったり，回路が途切れたりしたようなパタンが形成され，金属配線がショートや断線するという結果をもたらすことになる。このため，無欠陥マスクが要求されている。

Fig. 7(Color online) Measurement results of the re‰ectance spectra of EUV and OoB lights region.

Fig. 8(Color online) Crosssectional structure of EUV mask withdefects such as (a) amplitude and (b) phase defects.

EUV マスクの欠陥は強度欠陥および位相欠陥に大別され，それぞれ Fig. 8(a)および( b)に示す。強度欠陥は吸収体や多層膜の欠けに起因する。一方，位相欠陥はULE6025 の傷や多層膜中の異物に起因するものであり，多層膜構造の層構造の乱れにより局所的に反射率が低下したことによる欠陥である。特に，位相欠陥の検出には実露
光波長 13.5 nm を用いることが必須となる。そこで，ニュースバル BL03A ビームラインに EUV 明視野顕微鏡を構築した26)。この装置の概要，写真，仕様をそれぞれ Fig.
9(a)，(b)，(c)に示す。この装置では，マスク像を NA0.3のシュバルツシルド光学系による 30 倍に拡大し，その光

Fig. 6(Color online) Conˆguration of the re‰ectance spectra measurement of EUV and OoB lights region.

放射光 July 2022 Vol.35 No.4 ● 223

Fig. 9(Color online) Bright-ˆeld-EUV microscope for the defect inspection; (a) photograph of the magniˆcation optical barrel for the Schwarzschild optics, and (c) speciˆcation of the EUV microscope.

Fig. 11
Fig. 10Observation results of the bright-ˆeld-EUV microscope; (a)photograph of the 150nmL/Sabsorber pattern, and (b)conˆguration of its cross-sectional structure, and (c) photograph of amplitude and phase defects and (d) conˆgurationof its cross-sectional structure.

Threshold of programed-defect thickness and height
between the defect printable and non-printable region.

マスク欠陥の全面検査は 4 時間以下で行うことが要求されている。 EUV 明視野顕微鏡を用いた場合には 100 W
以上の EUV 光源パワーが要求される。

1/4 に縮小投影される。このため，ウエハ上に約38 nm のマスク欠陥の大きさのみでなく高さの評価を目的に，コ

L / S を有するレジストパタンとして転写される。 Fig. 10

ヒーレント EUV スキャトロメトリ顕微鏡の開発を進めて( b )のマスク上に 3 mm の異物が強度欠陥として観測されきた29)。この顕微鏡の概要を Fig. 12(a)に示す。EUV 光をる。また， Fig. 10 ( b )に示すプログラム位相欠陥は，マス

ピンホールでコヒーレントな光に再構成をし，これを折りク 基 板 ULE6025 ガ ラ ス レ チ ク ル の 表 面 に 形 成 され た 1

返しミラーでマスク上に照射する。当初はこのピンホール

mm 角の大きさの凹のプログラム欠陥上に，Mo/Si 多層膜を用いないでマスクに照射していたが，フレネルゾーンプ

がスパッタ法により成膜されると欠陥周囲で多層膜が乱れレートを用いることで EUV 光が q140 nm の大きさでマるため，ブラッグの反射条件を満足できないため，欠陥とスク面上に集光し，微小な領域でのマスク欠陥の観測可能

して観測される27)。

になった30) 。この意味で，この装置は「 n コヒーレント

さらに，この装置を用いて，欠陥の大きさと高さでマスEUV スキャトロメトリ顕微鏡」と呼んでいる。この装置

ク欠陥がウエハ上に転写される領域とされない領域が存在を用いて観測したマスクの自然欠陥の観測結果を Fig. 12することを明らかにした28) 。この欠陥の高さおよび大き( b )に示す31) 。この欠陥は大きさが 33 nm × 28 nm で高ささの関係とその閾値を Fig. 11に示す。

が 1.7 nm の凸欠陥の観察結果である。この装置の理論上

224 ● 放射光 July 2022 Vol.35 No.4

解説 ■ 放射光を用いた EUV リソグラフィーの基盤技術研究開発

Fig. 12(Color online) (a) Optical setup of the EUV-coherent-scatterometry microscope, observation results of (b) intensity and (c) phase mapping for the natural bump-type-defect of 33×28 nm2 in size and 1.7 nm in height.

の空間分解能は10 nm 以下である。
ASML の量産用露光装置である NXE シリーズは真空装置内に炭素系ガスによるカーボンコンタミネーションを防ぐ目的で水素を導入している。 EUV 光の強度および水形成に加えて，最小線幅による高アスペクトなパタン形成が要求され，非常に難易度の高いパタン形成技術開発が迫られている。
一方で，さらなる微細加工を展開するために，単層レジ

素導入圧力によるカーボンコンタミネーション除去条件を

ストプロセスが適用できる波長 6.7 nm の短波長 EUV 光

調べるため，高強度 EUV 光による評価系の開発をニューを用いた BEUV（beyond EUV）リソグラフィーの可能性

スバ ルの 10.8 m 長の 長尺 アン ジュレ ータ ビー ムラ インについても検討を進めている35,36) 。 Fig. 13 および Fig. 14 にBL09で進めてきた3234)。ここでは特にペリクル膜の水素それぞれレジスト材料の構成材料に用いられる元素の原子脆性の評価を進めている。

吸断面積および LaB 多層膜の反射率スペクトルを示す。
Fig. 13 は有機材料よりも金属を含有するレジストの方が3.

今後の微細加工の展開

IEDM（International electron device meeting）では半EUV 光照射による 2 次電子の発生効率が高いためより高感度が実現できる可能性を示唆している。また，Fig. 14から La 系の多層膜を基本とする多層膜であれば，Mo/Si 多導体メーカーを中心に暫くは微細加工技術が継続するとし層膜よりも高い反射率得られることと，バンド幅が 1程ている。現在は NA ＝ 0.33 の EUVL の単層レジストプロ

度であり EUVL にそれに比べると約 1/ 4 程度になること

セスが主流であるが，多重露光については将来導入されるから， EUV 光源に比べて高強度な BEUV 光源の開発がまたは既に導入済みかの何れかである。 2025 年には NA

必 須と な る。 BEUV 光 源 とし て 有力 な光 源 の自 由 電子

0.55の High NA による EUVL が導入されることになってレーザー（ BEUVFEL）は，最先端の加速器技術によりおり，0.7 nm 世代（回路線幅 8 nm）を有するパタン形成実現できると考えている。

を目指している。

兵庫県立大学では 3 年前から BEUVL の基盤技術開発

IRDS（International Roadmap for Devices and Systems）

を進めている。 BEUVL の基盤技術開発は EUVL で培っ2021 国際ロードマップによると， 2034 年から最小線幅のた基盤技術を提供できる範囲が広く， EUVL の実用化に

Fig. 13

Atomic absorption cross section of the element for photo resists (a) at the EUV wavelength of 13.5 nm and (b)the BEUV wavelength of 6.7 nm.

放射光 July 2022 Vol.35 No.4 ● 225

界の半導体市場が拡大しているため，市場の占有率が低くなっている。これには種々の要因が重なった結果であると分析されているが，世界の半導体市場の伸びの予測を誤ったことが大きな要因である。
今後は半導体製造装置および半導体材料分野のさらなる進展を図るとともに，日本経済のさらなる浮揚を目的に日本の半導体市場の拡大が必要である。このため，半導体
コンピューター通信が三位一体ではあるが，日本国内の半導体ニーズを掘り起こすことができるビジネスモデルを構築する必要がある。併せて，日本の経済安全保障を考えると半導体技術のさらなる躍進をする必要があり，半導体
Fig. 14

Computation re‰ectance spectrum of LaB multilayer

経済政策および半導体技術開発が同期しなければならない。以上の内容を鑑み，日本の半導体復興を実現するには，
1) 日本の半導体の需要を高めるためのビジネスモデルのは約30年かかったが，2030年以降の 3 nm 線幅形成に向け構築， 2 ) 1 ) に基づく先端半導体生産拠点および環境のて BEUVL の実用化を目指し開発を進めている。

整備に 5 兆円規模の投資， 3) 詰め込み教育から，個性
個々の考え重んじた考えさせる教育への転換が必要であ4.

る。この中でビジネスモデルの構築で最も有用なのは，半日本の半導体復興について

導体業界のみでなく，自動車業界，医療薬品業界，各種Fig. 15 に半導体市場の変遷を示す。世界半導体市場統サービス業界等の業界全体で儲けが出せるような施策の実計37) によると 2021 年には 50 兆円市場に拡大しており，行が必要である。そのため，経済産業省，企業，大学がタ

2030年には100兆円に迫る勢いで市場の拡大が予想されてッグを組んで業界全体で儲ける具体的な施策を実行するこいる。日本の通常国家予算規模が約109兆円であり，これとで，長期的に個々の利益を確保することができ，その結に匹敵する市場規模にまで成長することになる。このよう果として日本経済の揺るぎない復興を可能にする。

な状況の中で，韓国台湾が 20 ，日本および中国が 15
で， 70 が東南アジアに集中している。この半導体市場を支えているのが日本企業であり，半導体装置および半導体材料では大きな市場シェアを確保している。

5.

まとめ

2019年よりスマホ向けの 7 nm 世代のロジック半導体の日本の半導体市場では， 1980 年代後半は世界の約 50 製造技術に EUVL が採用され，さらに 2020 年には 5 nm

以上のシェアを取っていたのが， 2021 年で 10 足らずに世代の製造技術として実用化された。具体的には iPad やなっており，このままでは2030年には 1程度になると予iPhone 用の中央演算素子等の半導体微細加工技に用いら測されている。日本の半導体市場規模はほぼ横ばいで，世れている。

Fig. 15226 ● 放射光 July 2022 Vol.35 No.4

World semiconductor market statistics.

解説 ■ 放射光を用いた EUV リソグラフィーの基盤技術研究開発

IRDS 国際ロードマップでは 0.7 nm 世代（回路線幅 8nm）のデバイスの制作にも EUVL が用いられることになっているが，レジスト，マスク，ペリクル関する技術課題

12)が数多く残っており，現在，国内外の多くの企業との共同研究でそれらの開発を進めている。
また， 3 nm の回路線幅形成実現に向けて， 13.5 nm の

13)
14)

EUV 波長の約 1 / 2 の 6.7 nm 波長を有する BEUVL の基盤技術開発を進めている。
日本の半導体装置分野や半導体用材料は世界の中でも高15)い技術を持っており，これらの日本企業は世界の半導体製造に大きく貢献している。今後はこれらの分野の発展に貢16)献するとともに，日本経済のさらなる浮揚を目的に日本の半導体市場の拡大が必要である。

17)

日本の半導体復興は日本経済の発展に大きく関係しているのは勿論であるが，今後のさらなる日本経済の発展を担保するために，半導体業界のみでなく，自動車業界，医療18)

薬品業界，各種サービス業界等の全体の業界で儲けが出せるような施策の実行が必要である。このため，日本国内において半導体需要を確保し，業界全体で儲ける具体的な

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施策を，経済産業省，企業，大学とタッグを組んで実行をすることで，長期的に個々の利益を確保することができ，

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その結果，日本経済の確実な発展を可能にする。
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放射光 July 2022 Vol.35 No.4 ● 227

著者紹介
渡邊健夫
兵庫県立大学 学長特別補佐（先端科学技
術異分野融合研究推進），高度産業科学
技術研究所長特別補佐，極端紫外線リソグ
ラフィー研究開発センター長，教授Email: takeo＠lasti.u-hyogo.ac.jp
専門半導体微細加工，放射光科学［略歴］
1990 年大阪市立大学大学院理学研究科物理学専攻博士後期課程修了，理学博士。
1990年シャープ株式会社中央研究所入社。
1996 年姫路工業大学（現 兵庫県立大学）
高度産業科学技術研究所助手。 2015 年兵
庫県立大学高度産業科学技術研究所教授。
2016 年同大学同研究所長。 2022 年より現職。

Research and development of basic technologies
for EUV lithography using synchrotron radiation
Takeo WATANABE

Abstract

Center for EUVL, Laboratory of Advanced Science and Technology for Industry,Special Assistant to Dean, University of Hyogo, 312, Kouto, Kamigori, Akougun, Hyogo 6781205, Japan

Extreme ultraviolet lithography (EUVL) technology has been used for mass productions of 7
nm generation and 5nm generation logic devices from 2019 and 2020, respectively. EUVL has
signiˆcantly diŠerent contents compared to the conventional lithography. Since the energy of
EUV light is approximately 14 times higher than that of ArF light, the photoreaction of EUV lightwith the photoresist is diŠerent from the conventional one. Therefore, there is a technical issues
peculiar on the material and processing of EUV resists. Furthermore, since the refractive index of
the substance of this extreme ultraviolet light is almost 1, the conventional refraction lens system
for lithography and the transmissive mask cannot be used. For this reason, a re‰ective optical system or a re‰ective mask having a Mo / Si multilayer ˆlm as a re‰ective surface is used, and therefore, there are problems peculiar to the optical system and the EUV mask.
This article outlines EUVL, its necessity, and research and development eŠorts toward the realization of further microfabrication technology. We will also introduce the shortened wavelength of
EUV light (beyond EUV lithography: BEUVL), which is being proposed as a future semiconductor
microfabrication technology.

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