高解像度および超高解像度リソグラフィー

コンタクト

光学リソグラフィーによる200 nm、熱走査プローブリソグラフィーによる15 nm

  • 説明

  • 解像度とは、単に実現可能な最小の微細構造サイズにとどまらない。用途によっては、高解像度を決定づける要因として、微細構造密度、幾何学的複雑性、線エッジの粗さ、あるいはクリティカルディメンション（CD）の均一性などが挙げられる。

    100 nm未満の微細構造が求められる超高解像度リソグラフィーにおいては、パターニングプロセス全体が極めて重要となります。レジストの選定、プロセスの最適化、エッチング、および計測技術のいずれもが、最終結果に大きな影響を及ぼします。

    当社がリソグラフィシステムについて提示する仕様は、意図的に控えめに設定されており、据付検査の段階で容易に達成可能です。多くの用途において、当社のシステムは、以下の事例が示すように、公表された仕様を上回る結果を生み出すことが可能です。

    当社は、解像度の物理的限界に向けて、絶えず技術の限界に挑戦し続けています。例えば、当社の光学式DWL 66+システムは、最小フィーチャーサイズを200 nmまで実現しており、また、NanoFrazor熱走査プローブリソグラフィシステムは、超高精細な加熱プローブを用いて、15 nmという極小の孤立したフィーチャーの形成が可能です。

解像度とは、単に実現可能な最小の微細構造サイズにとどまらない。用途によっては、高解像度を決定づける要因として、微細構造密度、幾何学的複雑性、線エッジの粗さ、あるいはクリティカルディメンション（CD）の均一性などが挙げられる。

100 nm未満の微細構造が求められる超高解像度リソグラフィーにおいては、パターニングプロセス全体が極めて重要となります。レジストの選定、プロセスの最適化、エッチング、および計測技術のいずれもが、最終結果に大きな影響を及ぼします。

当社がリソグラフィシステムについて提示する仕様は、意図的に控えめに設定されており、据付検査の段階で容易に達成可能です。多くの用途において、当社のシステムは、以下の事例が示すように、公表された仕様を上回る結果を生み出すことが可能です。

当社は、解像度の物理的限界に向けて、絶えず技術の限界に挑戦し続けています。例えば、当社の光学式DWL 66+システムは、最小フィーチャーサイズを200 nmまで実現しており、また、NanoFrazor熱走査プローブリソグラフィシステムは、超高精細な加熱プローブを用いて、15 nmという極小の孤立したフィーチャーの形成が可能です。

関連画像

幅300 nmのチャネル導波路が半径3 µmのリング共振器と結合され、DWL 66+のHiRes高分解能書き込みモードで作製されました。サブミクロン導波路、共振器および類似の微細構造は、光電子工学で電磁放射を導いたり研究したりするために使用されます。この設計は“K.C. Balram らによる Nanolithography Toolbox, J. Res. natl. Inst. Stand. 121, pp. 464–475 (2016)”で作成されました。
幅300 nmのチャネル導波路が半径3 µmのリング共振器と結合され、DWL 66+のHiRes高分解能書き込みモードで作製されました。サブミクロン導波路、共振器および類似の微細構造は、光電子工学で電磁放射を導いたり研究したりするために使用されます。この設計は“K.C. Balram らによる Nanolithography Toolbox, J. Res. natl. Inst. Stand. 121, pp. 464–475 (2016)”で作成されました。
シリコンにエッチングされたネスト構造の L 字型を傾斜した SEM 画像で表示。
シリコンにエッチングされたネスト構造の L 字型を傾斜した SEM 画像で表示。 (Courtesy of IBM Research Zurich & Heidelberg Instruments Nano)
厚さ 1.5 µm のレジストで 500 nm の線幅を解像できることを示すテーパ線の例
厚さ 1.5 µm のレジストで 500 nm の線幅を解像できることを示すテーパ線の例
約16nmの直径を持つ酸化アルミニウムドットの三角格子が高解像度リフトオフプロセスでパターン化された。
約16nmの直径を持つ酸化アルミニウムドットの三角格子が高解像度リフトオフプロセスでパターン化された。 (Courtesy of Heidelberg Instruments Nano)
NanoFrazor でパターン化され、高解像度リフトオフプロセスによって転写された、2つの金属電極間の20nmギャップのSEM画像。
NanoFrazor でパターン化され、高解像度リフトオフプロセスによって転写された、2つの金属電極間の20nmギャップのSEM画像。 (Courtesy of Heidelberg Instruments Nano)
プラズモニクス応用のための高密度金柱。NanoFrazor の加熱プローブにより柱の周囲の PPA レジストを除去。その後、20 nm 金膜に構造を転写するためにアルゴンイオンビームエッチングが行われました。
プラズモニクス応用のための高密度金柱。NanoFrazor の加熱プローブにより柱の周囲の PPA レジストを除去。その後、20 nm 金膜に構造を転写するためにアルゴンイオンビームエッチングが行われました。
シリコン中に形成された、13.8 nm ピッチおよび 2.3 nm の線端粗さ（3σ）のラインとスペース。NanoFrazor リソグラフィーで PPA に描画された構造を約 50 nm の深さまで反応性イオンエッチングで転写。
シリコン中に形成された、13.8 nm ピッチおよび 2.3 nm の線端粗さ（3σ）のラインとスペース。NanoFrazor リソグラフィーで PPA に描画された構造を約 50 nm の深さまで反応性イオンエッチングで転写。 (Publication by Ryu et al., ACS Nano, 2017)
電子ビームリソグラフィーで作製された電極に接続された細い線と広い線。高解像度リフトオフプロセスでパターンを堆積。
電子ビームリソグラフィーで作製された電極に接続された細い線と広い線。高解像度リフトオフプロセスでパターンを堆積。 (Courtesy of Bojun Cheng, ETH Zurich & Heidelberg Instruments Nano)
DWL 66+ を使用して描画され、クロムフォトマスクにエッチングされた 500 nm のラインとスペース。
DWL 66+ を使用して描画され、クロムフォトマスクにエッチングされた 500 nm のラインとスペース。
NanoFrazor による PPA リソグラフィーの後、超高解像度のリフトオフプロセスを適用し、粒状磁性材料の上に明確な SiO₂ 楕円を堆積させました。
NanoFrazor による PPA リソグラフィーの後、超高解像度のリフトオフプロセスを適用し、粒状磁性材料の上に明確な SiO₂ 楕円を堆積させました。
NanoFrazor リソグラフィーと簡単なリフトオフプロセスにより、PPAレジスト内に形成された2つの金属電極の間のギャップ。
NanoFrazor リソグラフィーと簡単なリフトオフプロセスにより、PPAレジスト内に形成された2つの金属電極の間のギャップ。
NanoFrazor リソグラフィーの現在の限界。NanoFrazor の AFM 画像では、PPA に 8.7 nm ピッチ、深さ 2～4 nm のインレットが描かれています（このような高密度構造におけるパターン転写はまだ実証されていません）。
NanoFrazor リソグラフィーの現在の限界。NanoFrazor の AFM 画像では、PPA に 8.7 nm ピッチ、深さ 2～4 nm のインレットが描かれています（このような高密度構造におけるパターン転写はまだ実証されていません）。
イオンビームエッチングにより高解像度の非対称リングが金膜に転写されました。（提供：Heidelberg Instruments Nano）
イオンビームエッチングにより高解像度の非対称リングが金膜に転写されました。（提供：Heidelberg Instruments Nano）

適切なシステム

NanoFrazor卓上モデル

NanoFrazor ナノリソグラフィーツール

  • 熱走査プローブ露光装置

熱走査プローブリソグラフィー、直接レーザー昇華、先進的な自動化技術を組み合わせた、多用途でモジュール式の最先端 R&D ツール。

DWL 66+

DWL 66+ レーザー描画装置

  • 直接描画レーザーリソグラフィ装置

200 nmまでの解像度と高度なグレースケール機能を備えた、研究開発および高速プロトタイピング向けの最も汎用性の高いシステムです。

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