EUV Lithography

EUV（極端紫外線）リソグラフィに関する論文と特許群

X線ミラー投影

High resolution large area patterns by x-ray lithography (1989年)
木下博雄（NTT / 兵庫県立大学）
それまでのリソグラフィは「光をレンズに通して屈折させる」のが常識でした。しかし、波長13.5nmの軟X線（EUV）はガラスを透過せず、すべて吸収されてしまいます。木下氏は「シリコン（Si）とモリブデン（Mo）を交互に数十層重ねた特殊な反射鏡を使えば、X線を吸収させずに反射させ、縮小投影できる」という、現代のEUV装置の根幹となる光学理論を世界で初めて実証しました。

Illumination optical unit for EUV projection lithography（EUV投影リソグラフィ用照明光学ユニット）
- Zero-thermal-expansion mirror bodies（熱膨張ゼロのミラー構造体に関する特許群）
鏡にほんのわずかな歪み（凹凸）があるだけで、光が散乱して数ナノメートルの回路は歪んでしまいます。ツァイスは、「地球のサイズに拡大しても、数ミリの凸凹しか許されない」レベルの超平滑な鏡を作る特許、およびレーザーの熱で鏡が絶対に歪まない（熱膨張率が限りなくゼロの）特殊素材・構造設計特許を何百件も保持しています。

バラバラの技術を1台の「量産機」としてまとめ上げ、15,000件以上の特許の城を築いたのがASMLです。

光の高出力化、反射制御、周波数の精密制御、デブリ制御の技術がポイントとなった。

代表的な特許・発明（欧州発明家賞 2018）：
- Laser-Produced Plasma (LPP) Source Engineering（レーザー生成プラズマ光源工学に関する一連の特許：Erik Loopstra / Vadim Banine 氏ら）
技術の本質（他国が追いつけない理由）：
1. 二段階レーザーの特許： 落下するスズの粒に、まず弱いレーザー（プレパルス）を当ててパンケーキ状に平らに潰し、その直後に本命のレーザー（メインパルス）を当てて25万℃のプラズマにする、というタイミングと制御の特許。
2. デブリ（ゴミ）防御の特許： スズを爆発させると、飛び散ったスズの原子がツァイスの超高級な鏡を汚してしまいます。ASMLは、「装置内に水素ガスを絶妙な圧力で流し込み、飛び散ったスズと水素を化学反応（水素化スズ）させて気体として吸い出す」という、鏡を汚さないためのクリーン維持特許をガチガチに固めています。

追従国が、独自のEUVを作ろうとして論文を読み、特許を調べると、以下のような壁に当たります。

基本理論を真似しようとすると、多層膜ミラーの原理に行き着く。

鏡を作ろうとすると、カールツァイスの材料・研磨・熱制御技術に行き着く。

光源を強くしようとすると、秒間5万回スズを正確に爆発させ、かつ中を汚さないという手法。

さらにウエハーが作れたとしてもその後の工程は世界中に分散化されている。