アプライド マテリアルズ 先端ロジックやメモリチップのパターニングに新たなプレイブックをもたらす電子ビーム計測装置を発表

• 現在の最先端チップデザインには従来の光学的ターゲットベースの近似や統計的サンプリング、単層制御などを超えた新しい計測手法が必要
• PROVision® 3Eはナノメートルレベルの解像度と高速処理、レイヤ透過イメージングを組み合わせ、数百万個の計測データを技術者に提供して最先端チップデザインに必要な高精度のパターニングを実現
• すでに世界有数のファウンドリ・ロジック、DRAM、NANDのメーカー各社に30台が設置済み

アプライド マテリアルズ（Applied Materials, Inc., Nasdaq：AMAT、本社：米国カリフォルニア州サンタクララ、社長兼CEOゲイリー・E・ディッカーソン）は10月18日（現地時間）、パターニング制御に新しいプレイブックをもたらすユニークな電子ビーム計測装置を発表しました。この装置はウェーハ全面およびレイヤ透過での計測をオンデバイスで大量に行うことができます。

先進的なチップは1層ずつ順次構築され、各層にある数十億個ものフィーチャーは正しく整然とパターン化されなければなりません。これにより、トランジスタと配線は最適な電気特性の下に作動します。半導体業界では、シンプルな2次元デザインからより複雑なマルチパターニングや3次元デザインへの移行が進んでおり、重要な各層を完ぺきに構築してPPACt™（性能、消費電力、面積あたりコスト、市場投入までの期間）を向上させるためには、計測技術でもこれに沿ったブレークスルーが求められます。

従来のパターニング制御プレイブック
従来のパターニング制御では、光学オーバーレイツールを用いてダイのパターンと代替ターゲット（ダイシング時にウェーハから除去されるダイ間のスペースにプリントされる目印）との位置合わせが行われてきました。代替ターゲットの近似処理を補うため、ウェーハ全面から少数のダイパターンの統計的サンプリングが行われています。

しかし、数世代にわたってフィーチャーの微細化が進んだほか、マルチパターニングが普及し、3次元デザインが導入され層間に歪みが生まれやすくなった結果、従来の計測アプローチには不備（ないし盲点）が出てきました。設計者が意図したパターンとダイ上の実測結果との相関性が確保しにくくなってきたのです。

新たなパターニング制御のプレイブック
新しい電子ビーム装置技術の登場により、半導体デバイスの構造をウェーハ全面および層内にわたって高速で直接計測することが可能となり、半導体メーカー各社の間ではビッグデータを活用した新しいパターニング制御プレイブックへの移行が始まっています。アプライド マテリアルズの最新電子ビーム計測のイノベーションであるPROVision® 3Eは、とりわけこの新プレイブックに向けて設計されています。

アプライド マテリアルズのグループバイスプレジデント 兼 イメージング＆プロセス コントロール グループのジェネラルマネージャー、キース・ウェルズ（Keith Wells）は次のように語っています。「アプライド マテリアルズは電子ビーム技術のリーダーとして、最先端のロジックおよびメモリチップに最適なパターニング制御のための新しいプレイブックをお客様に提供しています。高速・高解像度のPROVision 3Eは、これまでの光学計測技術では見えなかった部分も見通すことができ、ウェーハ全面およびチップ上の各層の間で正確な計測を可能にします。これにより半導体メーカーは多次元のデータセットを手にすることができ、新しいプロセス技術やチップについてPPACの向上と市場投入の加速が可能となります」

PROVision 3E
PROVision 3Eは、現在最先端のチップデザイン（3nmファウンドリ・ロジックチップ、Gate-All-Aroundトランジスタ、次世代DRAM、3D NANDなど）のパターニング制御に対応した技術を搭載しています。

• 解像度：業界をリードするアプライド マテリアルズの電子ビームカラム技術は、現在最高の電子密度により解像度1nmの詳細な撮像が可能。
• 精度：数十年にわたって積み重ねたCD SEM装置とアルゴリズムの知見により、微細形状の正確かつ精緻な計測を実現。
• 速度：毎時1,000万回の正確かつ実用的な計測。
• マルチレイヤ：アプライド マテリアルズ独自のElluminator®技術により反射電子の95%を捕捉し、微細寸法とエッジプレースメントを複数レベルで迅速に同時計測。
• エネルギー幅：電子ビームのエネルギー幅が広く、高エネルギーモードでは深さ数百nmの高速計測、低エネルギーモードではEUVフォトレジストなどのぜい弱な材料や構造のダメージフリー計測に対応。

これらの機能を組み合わせることで、半導体メーカーは従来のパターニング制御プレイブック（光学代替ターゲットによる近似、限定的な統計サンプリング、単層制御）を脱し、ウェーハ全面およびレイヤ透過での計測と制御をオンデバイスで大量に行う新しいプレイブックに移行できます。

プロセスレシピの最適化
PROVision 3Eは、アプライド マテリアルズのAIx（Actionable Insight Accelerator）プラットフォームの重要なコンポーネントでもあります。AIxはプロセス技術とセンサ、計測、データ分析を組み合わせ、R&Dから生産立ち上げ、量産までのプロセス技術開発を各段階で加速するものです。AIxプラットフォームの分析技術は、プロセス変数をPROVision 3Eで捕捉されたオンウェーハ計測値と関連付け、プロセス開発スピードを2倍に高めるほか、プロセスウィンドウを30%広げることができます。

提供状況
PROVision 3Eは現在、全世界の大手ファウンドリ・ロジック、DRAM、NANDメーカー各社で使用されています。パターニング制御、PROVision 3E、プロセスレシピ最適化などに関する詳細情報は、アプライド マテリアルズが米国時間18日に開催する2021 Process Control and AppliedPRO™ Master Classで紹介します。

 

アプライド マテリアルズの電子ビーム計測装置PROVision® 3Eは、ナノメートルレベルの解像度と高速処理、レイヤ透過イメージングを組み合わせ、数百万個の計測データを技術者に提供して最先端チップデザインに必要な高精度のパターニングを実現する。

アプライド マテリアルズ（Nasdaq: AMAT）は、マテリアルズ エンジニアリングのソリューションを提供するリーダーとして、世界中のほぼ全ての半導体チップや先進ディスプレイの製造に寄与します。原子レベルのマテリアル制御を産業規模で実現する専門知識により、お客様が可能性を現実に変えるのを支援します。アプライド マテリアルズはイノベーションを通じてよりよい未来を可能にします。

詳しい情報はホームページwww.appliedmaterials.com でもご覧いただけます。
********************************************************************************
このリリースは10月18日、米国においてアプライド マテリアルズが行った英文プレスリリースをアプライド マテリアルズ ジャパン株式会社が翻訳の上、発表するものです。

アプライド マテリアルズ ジャパン株式会社（本社：東京都、代表取締役社長：中尾 均）は1979年10月に設立。大阪支店、川崎オフィスのほか16のサービスセンターを置き、日本の顧客へのサポート体制を整えています。