露光の解像度・焦点深度の計算

正解：A. 露光波長を短くし、開口数(NA)を大きくする

レイリーの式 R = k1·λ/NA より、Rを小さくするには波長λを短く、開口数NAを大きくし、k1を下げます。光源はg線(436 nm)、i線(365 nm)、KrF(248 nm)、ArF(193 nm)、EUV(13.5 nm)と短波長化し、NAも0.3程度から液浸の1.35まで拡大しました。例えばArF液浸(NA 1.35、k1 0.27)では R ≈ 39 nm で、これより細かいピッチはマルチパターニングかEUVが必要です。

正解：B. 浅くなる

焦点深度は DOF = k2·λ/NA² で、NAの2乗に反比例するため、NAを大きくすると急に浅くなります。先端の露光では100 nm前後しかなく、ウエハの平坦性やパターンの段差、レジストの厚さのばらつきがより厳しく求められます。CMPによる平坦化が重要な理由の一つです。露光装置はショットごとにウエハの高さと傾きを測り、レンズの焦点を自動で合わせて対応します。

正解：A. プロセスの難しさを表す係数で、1回の露光での理論的な下限は0.25である

k1はレジストの性能、マスクの工夫、照明条件などの総合力を表す係数で、小さいほど細かいパターンを解像できる一方、プロセスウィンドウが狭くなり難しくなります。1回の露光で周期パターン(線と間隔)を解像する理論的な下限は0.25です。1990年代には0.6前後でしたが、変形照明、位相シフトマスク、OPCなどの超解像技術によって、量産でも0.27〜0.3程度まで下げられてきました。