マルチビームマルチコラムシステム
“Multi Axis PSB”について
1.Multi Axis PSB（Programmable shaped beam)の目指すもの
| ITRS Load map：「光リソは10nm以降を見通せない。」 | ⇒ EB lithography |
|---|---|
| 微細化時のプロセスの再現性・安定性 | ⇒ Multi-beam (PSB) |
| スループット：10wph／モジュール、100wph／クラスター | ⇒ Multi Axis (Multi-column) |
| 平坦化のできないMEMSデバイスの製造、多品種大量生産 | ⇒ EB露光MultiコラムMulti beam |
| IoTデバイス、アナログ部の多品種大量生産 | ⇒ EB露光MultiコラムMulti beam |
| メモリーフラッシュ（20、10nm以下）微細化多品種大量生産 | ⇒ MultiコラムMulti beam |
| ロジックデバイス | ⇒ MultiコラムMulti beam |
| AI（人工知能）デバイス、7〜5mm以下：多品種大量生産 | ⇒ MultiコラムMulti beam |
Mask Less Lithography & 10nm以降の微細化の推進
Lithographyの簡素化と短TAT化:パターン簡素化と光リソグラフィの複雑化の例:Double Exposure
2.Multi Axis PSBの技術概要
Multi-column(Multi Axis)
26mm×33mm描画範囲の小型コラム(CE: Column Element)を複数実装
Multi-beam(PSB)
VSB電子光学系の第2スリットの可変成形アパーチャの位置に、マトリックス状に微小開口と電極を形成したPSA（Programmable Shaping Aperture）と呼ぶ機能デバイスを装着し、複数の微小Beamを得る、Projection Lens部の偏向動作とXYステージの移動に対応したパターンデータによってBeamを個別にOn/Offし描画処理を行う。
3.モジュールとクラスター
4.PSA
VSBの第二矩形アパーチャに替えてマトリックス状（例えば50×50）の2500個の微小開口とその開口毎に電極を形成したApertureと、開口を通過するbeamをOn／Offする電極と電圧を電極に印加する機能デバイスSBBLD（Shaped Beam Blanking Driver）から構成します。
50×50 = 2500のbeamをOn/Offし、偏向位置1～16まで16回でウェハ上の3.2μm□の照射範囲全面をカバーするPSAの例を示します。
PSAはデバイス世代やパターンの種類に応じて微小開口の径や、開口の数を選ぶことで微細化や様々なパターンに対応できます。
5.PSBパターン描画方式
描画パターン：微小正方格子を画素とし、正方格子サイズの整数倍のピッチによって表現できるパターン
（描画パターン例：Half Pitch 16nm）
スループット
条件
| レジスト感度 | 120μC/cm2 |
|---|---|
| 電流密度 | 400A/cm2 |
| PSA偏向整定待ち時間 | 50ns |
| 副偏向整定待ち時間 | 85ns |
| 主偏向整定待ち時間 | 200ns |
| オーバーヘッド時間 | 61.2s |
ウェハ交換他
| モジュール | 10.1wph (全面塗りつぶし) 16.1wph (上記描画例の場合) |
|---|---|
| クラスター | 101wph (全面塗りつぶし) 161wph (上記描画例の場合) |
描画動作例：偏向位置1 (1,2 -4,9-12,15,16)
描画動作：偏向位置15 (1-4,9-12,15,16)
6.PSBロードマップ
パターンサイズとPSA
- PSA開口径と開口数を変えることで微細化や様々なデバイスパターンに対応できる。 ⇒ 自由度が高い。
- 開口数に応じてデータ伝送速度を向上するとデバイス世代やパターンサイズが変わっても最低10wphのスループットを維持できる。
パターン世代とPSAの開口径と開口数、伝送速度の関係
７．Multi Axis PSBの特徴
- 他のマルチビームシステムと異なり、ラスタ走査ではなくベクタ走査である。
走査方向と非走査方向のエッジの精度とシャープネスが異ならない。
スタンプ方式でショットするために精度がよい。 - 従来の固定のCPビームを、電気的に自由に変化出来るようにした。
個別要素ビーム本数は2500本から10000本である。 - 1:1ラインアンドスペースでは描画時間は１／２に高速化出来る。
- 1:1のホールパターンでは描画時間は１／４に高速化出来る。
- 均一照射性：平坦面を有するＴＦＥ電子銃の使用。
- PSAの正方格子マトリクスビーム群とデバイスパターンのサイズ・ピッチが一致するとき、描画精度と高スループットが最大になる。最高１モジュール(台）あたり、10から30WPHが期待できる。
- PSAの正方格子マトリクスビーム群とデバイスパターンのサイズ・ピッチが不一致のとき、スループットは低下する。
- デバイスパターンの生産に適したPSAを使用することで良好な生産工程を得る。
