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フォトマスク

フォトマスクにはICチップの回路パターンが描かれています。トランジスタの形状が微細になるにつれ、回路パターンをシリコンウェーハ上に正確に転写するためのフォトマスクは、より複雑になってきました。それに伴い、フォトマスクの製造プロセスはより高度になり、フォトマスクのわずかな欠陥がシリコンデバイスの性能を左右するようになりました。フォトマスクのパターンが正確で欠陥がない状態であることを検証することは、特に収益性の高い半導体チップにおいて非常に重要です。

 フォトマスクは、通常6インチ(〜152mm)四方の石英ガラス(水晶)のプレートです。不透明、透明、位相シフト領域のパターンで覆われ、リソグラフィプロセスにおいてウェーハに転写し、集積回路の1レイヤ分のパターンレイアウトを作成します。フォトマスクのサイズは、ウェーハサイズとは関係なく、6インチのフォトマスクは通常、300mmもしくは200mmのウェーハ露光のリソグラフィ装置に使用されます。

デバイス製造工場では、フォトマスクはリソグラフィ装置に装着され、光がフォトマスクを通してウェーハ表面にパターンを投影します。これらのパターンが次のパターニング工程において、ウェーハ上の成膜や材料除去のガイドになります(パターニングの詳細はここをクリック)。デバイスの各レイヤでは、フォトマスクイメージで覆われていない領域の材料が成膜もしくは除去され、異なるフォトマスクが次々に連続したレイヤ毎に使用されます。このパターニングプロセスは、半導体チップの製造工程を通してシリコンウェーハ上で何度も繰り返され、数十億ものトランジスタを接続する複数層の回路を作成します。

パターニングに使用される主なフォトマスクは次の通りです。

  • バイナリマスク:クロムなど、光を吸収する膜に回路設計をパターニングするフォトマスク。ウェーハリソグラフィ装置に使用される際は、光のパターンがフォトマスクを通過し、シリコンウェーハ上のフォトレジスト膜にイメージを生成します。

  • 位相シフトマスク(PSM):バイナリマスクと似ていますが、モリブデンシリサイドなど、光の位相や透過率を制御する吸収膜を採用しています。これにより、フォトマスク工程が複雑になりますが、ウェーハリソグラフィのプロセスウィンドウが向上します。

フォトマスクは、アプライド マテリアルズにとって拡大している分野です。フォトマスク、光学、およびシステム設計の専門家が、レーザー描画やレジスト加工、CD均一性や検査に至るまで、フォトマスク製造工程における豊富な経験を提供します。200mmウェーハデバイス製造を牽引するモバイル機器や自動車、IoT向けアプリケーションの量産要求が、フォトマスク需要の高まりにも影響しています。これらの需要の増加に応えるために、アプライド マテリアルズの装置はフォトマスク製造フローの重要な部分に対応しています。