【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.29】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22AT0105
利用課題名 / Title
FeFET微細位置合わせのためのEB描画位置ずれ改修
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所 / AIST
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
超低消費電力,高集積可能な半導体不揮発メモリ素子,強誘電体ゲート電界効果トランジスタ(FeFET),SAL601HSR2,描画位置座標の精度
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
高橋 光恵
所属名 / Affiliation
産業技術総合研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）,機器利用/Equipment Utilization
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
超低消費電力で高集積可能な半導体不揮発メモリ素子である強誘電体ゲート電界効果トランジスタ(FeFET)の開発を行っている。FeFETの上部電極のパタニングに電子ビーム描画を用いている。開発中のFeFETの一部は約10nmの高精度な位置合わせを要するためCAD図形と電子線照射の点描像の一致が前提であるが従来は無視できないレベルの不一致があった。NPFスタッフ諸氏の尽力でこれが解決した。
実験 / Experimental
【利用した主な装置】
【NPF093】高速電子ビーム描画装置(エリオニクス)
【実験方法】
微小ギャップがある近接細線パタンをCADで作図し、電子線ネガレジスト塗布基板上に描画・現像した後、CAD(Fig.1(a)）と実際のレジストパタンを比較した。電子線ネガレジストはSAL601HSR2(ローム・アンド・ハース社)、基板は膜厚10nm以下の金属酸化膜つき単結晶シリコン基板である。電子線の照射条件は130kV, ビーム電流1nA, フィールドサイズ250μm□, Dot数1E+6, ビームステップサイズ0.25nm, 間引き設定pich20,20, dose
time 約0.02μs/dotである。現像後のレジストパタンを走査型電子顕微鏡(SEM)で真上から観察した。
結果と考察 / Results and Discussion
Fig.1(a)の元のCAD図形が縦長の矩形を挟んで左右対称であるのに比較して2022年4月28日以前に描画・現像した実際のレジストパタン(b)は左右非対称であり原因が分からず困っていた。問題は図形のギャップの消失ではなく対称なCAD図形が非対称に描画されたことが示唆する描画位置座標の精度の低さである。
Fig.1(b)から歪み量は10nmを越えており位置合わせ精度の信頼性が損なわれるため、NPFに相談した。症状はビーム電流1nAの時に顕著で100pAの時には目立たないことが分かった。ビームの書き出しと書き終わりの電気的なタイミングずれが疑われ、縦ラインと横ラインのスタートエンド位置をシフトするブランキングディレイパラメータの調整の必要性が指摘された。7月21日にエリオニクス社によりビーム電流1nA以上に該当するスキャンクロック100MHzに対して特に装置再調整の結果、それ以降は描画・現像後のレジストパタン歪みが改善した（Fig.１(c)）。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 (a) The original CAD pattern. (b)Conventional resist pattern exposed on Apr.28. (c) The resist pattern exposed on Jul.22, after machine maintenance.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件