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1 極端紫外線 (EUV) 露光システム開発プロジェクト 事後評価報告書 平成 21 年 2 月 独立行政法人新エネルギー 産業技術総合開発機構研究評価委員会

2 平成 年 月 独立行政法人新エネルギー 産業技術総合開発機構 独立行政法人新エネルギー 産業技術総合開発機構研究評価委員会委員長 NEDO 技術委員 技術委員会等規程第 3 条の規定に基づき 別添のとおり評価結果について報告します

3 目次 はじめに 1 分科会委員名簿 2 審議経過 3 評価概要 4 研究評価委員会におけるコメント 7 研究評価委員会委員名簿 8 第 1 章評価 1. プロジェクト全体に関する評価結果 総論 1.2 各論 2. 個別テーマに関する評価結果 LPP 方式による光源技術 1 高出力 高品位 EUV 光源技術および EUV 光源評価技術の研究開発 2 集光ミラー汚染 破損評価技術および集光ミラー汚染 破損防止技術の研究開発 2.2 DPP 方式による光源技術 1 高出力 高品位 EUV 光源技術および EUV 光源評価技術の研究開発 2 集光ミラー汚染 破損評価技術および集光ミラー汚染 破損防止技術の研究開発 2.3 装置技術 3EUV 露光装置用非球面加工 計測技術の研究開発 4EUV 露光装置コンタミネーション制御技術の研究開発 小フィールド EUV 露光装置 (SFET) の光源 投影光学系の試作および性能評価 2.5 6EUV リソグラフィ用レジストの評価 3. 評点結果 1-25 第 2 章評価対象プロジェクト 1. 事業原簿 分科会における説明資料 2-2 参考資料 1 評価の実施方法 参考資料 1-1 参考資料 2 評価に係る被評価者意見 参考資料 2-1

4 はじめに 独立行政法人新エネルギー 産業技術総合開発機構においては 被評価プロジェクト毎に当該技術の外部の専門家 有識者等によって構成される研究評価分科会を研究評価委員会によって設置し 同分科会にて被評価対象プロジェクトの研究評価を行い 評価報告書案を策定の上 研究評価委員会において確定している 本書は 極端紫外線 (EUV) 露光システム開発プロジェクト の事後評価報告書であり 第 16 回研究評価委員会において設置された 極端紫外線 (EUV) 露光システム開発プロジェクト ( 事後評価 ) 研究評価分科会において評価報告書案を策定し 第 回研究評価委員会 ( 平成 21 年 2 月 18 日 ) に諮り 確定されたものである 平成 21 年 2 月独立行政法人新エネルギー 産業技術総合開発機構研究評価委員会 1

5 極端紫外線 (EUV) 露光システム開発プロジェクト 事後評価分科会委員名簿 氏名 所属 ( 平成 20 年 8 月現在 ) 分科会長 わたなべ渡部 しゅんたろう俊太郎 国立大学法人東京大学物性研究所先端分光研究部門教授 分科会長代理 ほりうち堀内 としゆき 敏行 学校法人東京電機大学工学部機械工学科教授 いとう伊藤 たかし隆司 国立大学法人東北大学大学院工学研究科電子工学専攻教授 委員 ささご笹子 さとう佐藤 まさる勝 りょうへい 了平 松下電器産業株式会社半導体社生産本部プロセス開発センター次世代技術グループチームリーダー国立大学法人大阪大学先端科学イノベーションセンター材料 生産系教授 しぶや渋谷 まさと眞人 学校法人東京工芸大学大学院工学研究科メディア工学専攻教授 はしもと橋本 のりかず哲一 株式会社日経 BP 社日経マイクロデバイス編集テクニカルライター 敬称略 五十音順 2

6 審議経過 第 1 回分科会 ( 平成 20 年 8 月 28 日 ) 公開セッション 1. 開会 分科会の設置 資料の確認 2. 分科会の公開について 3. 評価の手順と評価報告書の構成について 4. プロジェクトの概要説明と質疑応答非公開セッション 5. プロジェクトの詳細説明と質疑応答公開セッション 6. まとめ 講評 7. 今後の予定 8. 閉会 第 20 回研究評価委員会 ( 平成 21 年 2 月 18 日 ) 3

7 評価概要 1. 総論 1) 総合評価国際的競争を見据えた半導体産業の将来を左右する中核技術に係わるプロジェクトであり事業目的の妥当性は高い 獲得した成果は 技術開発障壁は非常に高く海外に遅れてスタートしたにも拘らず充分に比肩できるレベルに到達しており 明るい出口を示した意義は大きい 特に 高出力化に係わる難関技術の開発は予想を上まわる成果を出している これは適切な研究マネジメントおよび第 1 級の研究者の結集の賜物による 実用化には 集光系のコンタミネーション対策やレジスト開発など大きな課題が山積するが 本プロジェクトの成果が大きく寄与することが期待される 尚 実用化となると一番悪い所で全体の性能が決まることから重要課題の整理と解決に邁進してほしい 実用化の観点からビジネスモデルの検討や活用面を含めた広い分野での連携強化は重要でありその実行も望まれる 2) 今後に対する提言実用化の成否は今後の2~3 年の研究開発の進展状況によるものと予見されるが露光装置メーカー等の民間の自主開発のみに任せていては高額な予算が必要なことからも成功は期待できないので NEDO による重点的な加速支援が必要である 具体的には 光源が実用化の域に達していない 高出力に加えて集光ミラーの寿命は重要である 背反する要素があるが重要な課題でありこの点の開発は不可欠であるので後続プロジェクトの MIRAI3 における取組みは時宜を得たものである また 今後の NEDO からの資金投入においては実用化 事業化を促進する観点から 光源方式の選択 競争領域に踏み込むため資金の使途の柔軟性の確保 レジスト等民間の自主的開発事項との連携を機能させる体制構築などが望まれる 獲得した成果を露光装置メーカーに集約して露光装置としての完成度を上げることが重要であり さらに 世界に先行して露光システムとしての総合評価に繋ぐために IDM ( Integrated Device Manufacturer) の参画によるデバイスとしての評価を可能とする体制 ( つくば半導体コンソーシアム ) が構築されており 今後 広範な連携が期待される 4

8 2. 各論 1) 事業の位置付け 必要性について高度情報化社会の発展の鍵を握る半導体の微細化の極限を追求するものであり高度情報通信機器 デバイス基盤プログラムへの寄与は大きい そして 実用化には多様な高度の要素技術が必要となるため開発投資は巨額となり民間企業のみでは対応が困難であるため NEDO の事業としての妥当性は高い また 本技術分野の開発競争は日 米 欧の3 極構造になっているが 欧米の緊密な連携に対して我が国の衆知を結集する意義は大きく事業目的の妥当性も高い 2) 研究開発マネジメントについて海外の研究動向を踏まえた重要な要素技術に係わるおおむね妥当な目標が設定されており 研究開発計画もほぼ妥当であった 我が国の多数の関係企業の参加を得て適切な企業や法人にて構成すると共に2 種類の光源方式相互のバランスを取りつつリソグラフィ技術としてまとめる妥当なマネジメントがなされた 半導体産業を見据えた総合的な見地からの優れたプロジェクト管理と評価できる また 競合するデバイス素子メーカー間 光源と露光装置メーカー間 さらに文科省プロジェクトとの連携の推進 MIRAI Selete 等との協力開発は高く評価できる 更に SFET による露光実験やレジスト評価 光源の高出力化を図ったことは 情勢変化への対応として評価できる しかし 現状は関連する周辺技術の開発状況からも量産用手段とは言い難い状況であり 今後 光源方針の総括や高出力化に伴う各種設定目標の妥当性の再検討などより実用化を意識した計画や目標の改訂が必要である 刻々と変化する半導体産業を取り巻く状況を踏まえて 露光システムの範囲に止まらず半導体分野の総合的施策が望まれる 3) 研究開発成果について個別目標値を概ね全体的にクリアしている 獲得した成果は世界的にも最高水準に到達しておりその意義は大きい 特に 元々非常に難しいと考えられていた光源 反射投影光学系などについて大きな進歩をもたらした点は高く評価される 早期に量産機へつなげることや要素技術の他分野への活用による大きな市場創造が期待され 投入された予算に見合う成果を得たとも言える 知的財産権の取り扱いは 差別化可能な優位な要素技術については特許権を取得するなど概ねは適切であったが 権利網の構築化や秘匿化など戦略的な活用に留意されたい 成果の普及には 早期に フルフィールドにわたってハーフピッチ 32nm のパターンをまずまずの時間で転写できる装置を供給することで EUV の実用性をアピールすることや広く一般の国民に向けた情報発信が必要と考えられる 5

9 4) 実用化 事業化の見通しについて光源方式を一本化することは出来なかったが EUV 露光システムの優位性を向上させた 集光ミラーの寿命が露光システムの成否を左右すると考えられデブリ除去技術の確立など実用化には重要な課題があるが 実用化へのストーリーはおおむね明確であり ニーズも高く納得のいくものである 承継される NEDO 事業 ( MIRAI3 ) によって実用化が促進されることが期待される また 本プロジェクトで開発された要素技術が関連分野において他の種々な最先端技術の開発に寄与していることから 大いに波及効果が期待出来るものである 尚 実用化 事業化には 早期に実際の製品として具現化することが重要であるため今後の進展状況を注視して 必要性に応じた成功へのシナリオの修正を行うマネジメント体制の構築が必要と考えられる また 本プロジェクトの成果を PR して遅れ気味である周辺技術の開発を加速する必要性も高い 6

10 研究評価委員会におけるコメント 第 20 回研究評価委員会 ( 平成 21 年 2 月 18 日開催 ) に諮り 了承された 研究評価 委員からのコメントは特になし 7

11 研究評価委員会 委員名簿 ( 敬称略 五十音順 ) 職位氏名所属 肩書き 委員長西村吉雄国立大学法人東京工業大学監事 委員伊東弘一早稲田大学理工学術院総合研究所客員教授 ( 専任 ) 委員稲葉陽二日本大学法学部教授 委員大西優株式会社カネカ顧問 委員尾形仁士三菱電機エンジニアリング株式会社取締役社長 委員小林直人独立行政法人産業技術総合研究所理事 委員 小柳光正 国立大学法人東北大学大学院工学研究科バイオロボティクス専攻教授 委員 佐久間一郎 国立大学法人東京大学大学院工学系研究科精密機械工学精密機械工学専攻教授 委員 菅野純夫 国立大学法人東京大学大学院新領域創成科学研究科メディカルゲノム専攻教授 委員 冨田房男 放送大学北海道学習センター所長 委員 架谷昌信 愛知工業大学工学部機械学科 教授 総合技術研究所所長 委員平澤泠東京大学名誉教授 委員吉原一紘アルバック ファイ株式会社技術開発部理事 8

12 第 1 章 評価 この章では 分科会の総意である評価結果を枠内に掲載している なお 枠の下の が付された箇条書きは 評価委員のコメントを原文のまま 参考として掲載したものである

13 1. プロジェクト全体に関する評価結果 1.1 総論 1) 総合評価国際的競争を見据えた半導体産業の将来を左右する中核技術に係わるプロジェクトであり事業目的の妥当性は高い 獲得した成果は 技術開発障壁は非常に高く海外に遅れてスタートしたにも拘らず充分に比肩できるレベルに到達しており 明るい出口を示した意義は大きい 特に 高出力化に係わる 技術の開発は予想を上まわる成果を出している これは適切な研究マネジ トおよび第 1 級の研究者の結集の賜物による 実用化には 集光系のコン ネーション対策やレジスト開発など大きな課題が山積するが 本プロジェ の成果が大きく寄与することが期待される 尚 実用化となると一番悪い 全体の性能が決まることから重要課題の整理と解決に邁進してほしい の観点からビジネスモデルの検討や活用面を含めた広い分野での連携 重要でありその実行も望まれる < 肯定的意見 > 国家的事業として 目標 計画 修正 加速等が行われており 総合的に評価できる 特に 超難関技術の開発に当たっては 産学が協力して リーダーと開発実行者の熱い思いが注ぎこまれており 予想を上まわる成果を出したことは高く評価出来る 半導体産業の将来を左右する中核技術の開発プロジェクトであり, 海外に遅れてスタートしたにも拘らず充分に比肩できるレベルに到達できたことは高く評価できる 難易度の高い課題への挑戦であったにも拘らず, 要素技術に関しては多くの有用な研究成果を得た これは適切な研究マネジメントおよび第 1 級の研究者の結集の賜物であった 当該プロジェクト対象技術は 半導体産業の行く末を決定しうる重要であるが その技術開発障壁は非常に高く 産 学 独の危機感は高かった その中での当該プロジェクト遂行とその成果は 非常に明るい出口を示したは意義深い その根源は 比類稀なるマネジメントがあったことを評したい 今後の実用化には 大きな課題が山積するが 当該プロジェクトの成果が大きく寄与することは信じてやまない 総合的には本 EUV 露光システム開発 プロジェクトは成功と考える 当初問題だらけでやればやるほど新しい課題が見つかり非常に難しいと考えられていた EUV リソグラフィに対し キーとなる個別要素技術のほとんどを非常に大きく進展させた実施者の努力に敬意を表する プロジェクトの基本計画は適切であり その遂行状況 結果は基本的に評価できるものである いくつかの NEDO プロジェクトの評価に参加したが このプロジェクトほど国 1-1

14 際的競争と事業化を見据えて緊張感を持って遂行されたプロジェクトはない 事前の評価では 100 W を超える EUV 光源などまさに " モンスター " であり 実現しようとは思わなかった このプロジェクトにより露光装置も含めて事業化が予想されるレベルに達したことは驚きである これは次世代の半導体産業から強い要請があることの反映であり 事業化は実現すると思う < 問題点 改善すべき点 > 2,3 年後には結果が出るが きっちりとした事後評価を期待する 技術的に残された課題 新たに発生した課題の重要性と難易度についての見解が 必ずしも明快にはまとまっていないと思う 正直にまとめておくことが 今後の開発を成功させる上で重要と考える 実用的なリソグラフィ技術として完成させるためには 集光系のコンタミネーション対策 レジストなど まだ多くの技術開発が必要である 実用となると 一番悪い所で全体の性能が決まることから 今後 これらの重要課題の解決に邁進してほしい 低膨張率ガラスマスク基板やレジスト材料などプロジェクトに参加していない企業に頼らざるを得ないが, 一方的ではない適切な連携開発が必要に思われた 問題点は 先にも述べたが 日本は技術開発を進めて途中まではリードあるいはキャッチアップするが 具体的な事業化において 負けるケースが多い 技術開発の思い込みが強く 客観的なビジネスモデルが弱いためであり 今後 開発技術をコアとしながら 継続的なフォローアップと 加速のためのシナリオを描き 支援事業を行うことも本プロジェクトの責任であると思われる 露光システムの開発として考えた場合 EUV 露光源に偏りすぎており バランスがよくない 実用化の観点からは活用面を含めた広い分野での連携強化が必要であった <その他の意見 > 実用化 事業化の見通しについては露光システムとしての評価および新たに見出 された課題が残っているものの 装置メーカーの心強い決意表明もあり今後に期待 したい 1-2

15 2) 今後に対する提言実用化の成否は今後の2~3 年の研究開発の進展状況によるものと予見されるが露光装置メーカー等の民間の自主開発のみに任せていては高額な予算が必要なことからも成功は期待できないので NEDO による重点的な加速支援が必要である 具体的には 光源が実用化の域に達していない 高出力に加えて集光ミラーの寿命は重要である 背反する要素があるが重要な課題でありこの点の開発は不可欠であるので後続プロジェクトの MIRAI3 における取組みは時宜を得たものである また 今後の NEDO からの資金投入においては実用化 事業化を促進する観点から 光源方式の選択 競争領域に踏み込むため資金の使途の柔軟性の確保 レジスト等民間の自主的開発事項との連携を機能させる体制構築などが望まれる 獲得した成果を露光装置メーカーに集約して露光装置としての完成度を上げることが重要であり さらに 世界に先行して露光システムとしての総合評価に繋ぐために IDM(Integrated Device Manufacturer) の参画によるデバイスとしての評価を可能とする体制 ( つくば半導体コンソーシアム ) が構築されており 今後 広範な連携が期待される < 今後に対する提言 > 民間研究および NEDO 補助研究継続は当然である ただし 今後 競合領域に踏み込むので 特に NEDO 資金の使途の自由性を充分考慮すべきであり 従来どおりの規則を適用する場合の弊害を極力排除願いたい 最終目的完遂を一義に考えていただきたい EUV リソグラフィが本当に使われるかどうかは タイミング的にあと 2~3 年の間の技術の進展如何に依存すると考える 光源の出力増加と集光系のコンタミネーション防止は背反する要素があると思われ 最重要課題となるであろう NEDO の後継プロジェクトなどにより重点的に技術開発を加速し 早期に解決の見通しが得られるようにすべきと考える 一方 装置価格が 60 億円と見積もられており 高額の装置開発を露光装置メーカーの自主開発に任せていては国際競争に勝てないことから 助成が必要と考える また レジスト開発が重要であると考える レジストはプロジェクトで技術を共同開発することが難しく本プロジェクト以降はレジストメーカーが個別のノウハウの蓄積の基に研究開発を進める形態にならざるを得ないとのことであったが たとえば 個々の新しいアイデアに対して助成し 競争原理により技術開発を加速するなど 何らかの開発促進策を講じることが不可欠と考える 明らかに光源が実用化の域に達していない 出力もさることながら 集光ミラーの寿命は重要である この点の開発に重点をおくべきことはいうまでもない 本プロジェクトの成果を活かし, 世界に先行して露光システムとしての総合評価に繋ぐためには, 装置メーカーでシステムの完成度を上げ IDM でデバイス評価できる体制を構築することが重要である そのためには実用化補助金による開発 1-3

16 が必要である 光源開発については NEDO プロジェクト MIRAI3 として継続されるが 他の研磨技術 光学系技術など自主研究となっている技術についても全体の連携が必要であろう 国の予算が必要かは別として 公的な管理体制を継続する必要があると思われる これまでの開発をベースにして 民間主体で実用化することは賛成である 但し 描いたシナリオが計画通り実行されているか あるいは競合者に対して優位にあるかどうかをフォローする体制を構築し 状況によっては支援 加速することが必要である 最終的な成功を持って 大型プロジェクトの責任が完了すると考える 本プロジェクトを成功させるためには EUV 露光装置のキイとなる EUV 光源の追加開発が引き続き必要である 本プロジェクトから明らかになった光源の信頼度向上に対して 引き続き NEDO がサポートされるのは望ましい なお 光源を一本化し その結果でた予算を使用してマスク製作技術などのバックアップを行うべきと考える <その他の意見 > 昨今 リソグラフィを専門とする研究者の数が激減しているように感じる 超微細パターン形成用の装置が極めて高額となって利用できる研究者が限定され 装置もブラックボックス化して来ているが 狭焦点深度に対応できる多層レジストプロセス 近接効果補正 新しい高解像化方策など 微細化を達成するために検討すべきことは多々存在する 研究者の数を増やし リソグラフィ技術全体のレベルを底上げする施策が必要と思われる 1-4

17 1.2 各論 1) 事業の位置付け 必要性について高度情報化社会の発展の鍵を握る半導体の微細化の極限を追求するものであり高度情報通信機器 デバイス基盤プログラムへの寄与は大きい そして 実用化には多様な高度の要素技術が必要となるため開発投資は巨額となり民間企業のみでは対応が困難であるため NEDO の事業としての妥当性は高い また 本技術分野の開発競争は日 米 欧の3 極構造になっているが 欧米の緊密な連携に対して我が国の衆知を結集する意義は大きく事業目的の妥当性も高い < 肯定的意見 > 集積回路を微細化するためにはリソグラフィ性能の向上が必須であり ハーフピッチ 32nm 以下複数世代にわたり任意パターンの量産が見込めるトリッキーでない技術は今のところ EUV リソグラフィしかない しかも技術は難しく 外国に負けないためには国内の衆知を結集する必要がある したがって これを NEDO の事業とすることは妥当である 高度情報通信機器 デバイス基盤プログラム及び省エネ技術開発プログラムにもマッチしている 露光装置も微細化とともに要素技術も多様化し 1 台当りも価格は巨大化し開発投資は巨額なものとなった そのため世界的に寡占化が進んだ このような状況で民間の一企業では対応できず 国の関与が求められているのは当然であり アメリカ ヨーロッパとも同様である 露光装置とその背後の半導体産業の市場は巨大であり EUV リソで国内メーカーが生き残ればこの間に投じられた国の資金は取り戻せて余りある この分野は日 米 欧の3 極構造となっている 光源は欧米に各 1 社 露光装置は欧に 1 社で既に緊密に連携し リードしているように見える これに対し日本では光源メーカー 1 社 露光装置メーカー 2 社が基礎技術において連携する機会をこのプロジェクトが提供した意義は大きい このプロジェクトの目的は極めて妥当である 当該プロジェクトは 半導体産業の延長のために必須であり 我が国だけでなく他国を含めた全世界の基本的な産業に広範囲に貢献する重要な位置付けである この成功は 高度情報通信機器 デバイスに多大な貢献をなすことを言うまでも無い そう言う意味で 産業からのサポートが絶大であったことなど NEDO プロジェクトとして事業目的の妥当性は大きい NEDO の事業として 本テーマは開発すべき課題が多岐にわたっており 個別企業での開発は難しく 妥当と考える 本事業は 高度情報化社会の発展の鍵を握る半導体の微細化の極限を追求するものであり 国家的事業として NEDO が取組む妥当性があった 開発規模 基礎的知見の必要性から NEDO の関与は必要であった 1-5

18 世界の開発競争の中で 本事業による開発と波及効果 国際貢献が大きいと判断出来る 事業目的としては 十分妥当であった 本プロジェクトは 多くの要素技術開発が不可欠である そのどれもが 技術的に難しく 経済的にも負荷が大きい 民間活動のみで成し遂げることは そのリスクも含めて非常に困難である 本プロジェクトが完遂できれば 経済的 技術的な波及効果は大きい 高度情報通信機器 デバイス基盤プログラム及び省エネルギー技術開発プログラムの目標達成のために重要なテーマであり, 民間企業のみでは達成できない難度の高い課題を含んでいるため,NEDO のテーマとして極めて適切であった < 問題点 改善すべき点 > 露光システム開発を最終目標としていたが, 要素技術開発のウエートが高く全体システムとしての評価は当初からこのプロジェクトの範囲を越えていた 今後, 別のプロジェクトとしてインテグレーションを行い,IDM を巻き込んだシステム評価を加速する必要がある EUV リソグラフィは本当の意味での実用技術と言うにはまだ程遠く 時期適切に導入できる保障がない 液浸ダブルパターニング 高屈折率液浸リソグラフィ 電子線リソグラフィ ナノインプリントなどに依存せざるを得ないことも十分考えられ EUV リソグラフィが使用されない場合もあり得ると思われる 万一そういうことになると 投資に対する見返りがわずかしか得られないことになる 事業規模が非常に大きいので 使用されないということは許されないと思う 最終 工業化 事業化について更に大きなバリアが立ちはだかっているのは事実である 技術絞込みや マイルストーン到着サーベイなど競合性のある民間開発の中で 柔軟性ある実用化サポートをするなんらかの施策 (NEDO やコンソーシアムなど ) が必要である EUV 露光システムは EUV 露光装置だけでなく マスクなども既存の露光法と大きく異なる 実用化のためには これら周辺技術も実用化のスケジュールに合わせて立ち上がることが重要である それら周辺技術との関連を明確にすべきであったと考える 国際競争の中で 本当に優位であるかが現時点では不明 また本開発による波及効果が我が国の半導体産業及びそれを用いた電子システム産業の再生となるシナリオが不十分であり 費用対効果はまだ十分見えない <その他の意見 > EUV リソグラフィだけに集中し過ぎるのは危険であると感ずるとともに リソ グラファーの激減傾向が気になる リソグラフィ全体の動向を見ながらリソグラ フィ全体の技術力を高め 危険分散を図るとともに 国際競争力を高める施策が 1-6

19 必要と考える たとえば リソグラフィ将来技術推進プログラム のようなプログラムを作り 広く助成することが必要と考える 半導体の高集積化による 省電力が行われるとしても EUV 露光装置自身がかなりの電力を使うように思える 半導体を作るための電力と 半導体を稼働するために必要な電力の比を おおよそ見積り 問題がないことを示すか もし問題ならば省力化が今後の課題の一つとして位置付けることも必要に思う わが国の競争力強化に資することが重要であり, そのことを強く意識した後継プロジェクトに期待する 他国とのサーベイが多少甘いところがある 特に光源パワー進捗などに散見された 1-7

20 2) 研究開発マネジメントについて海外の研究動向を踏まえた重要な要素技術に係わるおおむね妥当な目標が設定されており 研究開発計画もほぼ妥当であった 我が国の多数の関係企業の参加を得て適切な企業や法人にて構成すると共に2 種類の光源方式相互のバランスを取りつつリソグラフィ技術としてまとめる妥当なマネジメントがなされた 半導体産業を見据えた総合的な見地からの優れたプロジェクト管理と評価できる また 競合するデバイス素子メーカー間 光源と露光装置メーカー間 さらに文科省プロジェクトとの連携の推進 MIRAI Selete 等との協力開発は高く評価できる 更に SEFT による露光実験やレジスト評価 光源の高出力化を図ったことは 情勢変化への対応として評価できる しかし 現状は関連する周辺技術の開発状況からも量産用手段とは言い難い状況であり 今後 光源方針の総括や高出力化に伴う各種設定目標の妥当性の再検討などより実用化を意識した計画や目標の改訂が必要である 刻々と変化する半導体産業を取り巻く状況を踏まえて 露光システムの範囲に止まらず半導体分野の総合的施策が望まれる < 肯定的意見 > 研究開発目標 計画はほぼ妥当であったと判断する EUV 露光システム開発としてはレジストを含めた半導体システム全体の体制とマネジメントが必要と判断して 実際のアプリケーションに対する適切な体制見直し 開発責任者の追加及び MIRAI Selete 等との協力開発を推進した事は高く評価出来る 海外の研究動向を十分に踏まえた目標が設定されており, 中間で目標の見直しを行っているが研究開発計画は終始一貫したもので妥当であった 研究リーダーおよびメンバーも複数の中核企業に所属するわが国第 1 級の専門家をそろえており, 半導体産業を見据えた総合的な見地からの優れたプロジェクト管理がなされたと言える 予算も適切に執行された 堀池 PLのリーダーシップによって 難しい課題を解決し 短期間によくここまで EUV 露光装置の開発が進んだと考える 競合メーカー間および光源 - 装置メーカー間のコラボレーション さらに文科省プロジェクトのコラボレーション推進は非常に評価できる LPP と DPP という 2 種類の光源の開発 非球面加工技術 評価技術の開発 コンタミネーションの抑制 クリーニング技術の開発 小フィールド露光装置の開発など キーとなる要素技術を取り上げて成果を出しており 相互のバランスを取りながらリソグラフィ技術としてまとめるリーダーシップがとられていることは評価できる ほぼ全項目で合格点 関係する企業はすべて参加している 参加企業の危機意識が反映し マネジメントが引き締まったものと考えられる 情勢変化への対応も 1-8

21 機動的であった 特に SFET による実際の露光実験とレジストの評価は有効であった また2 年延長して光源の高出力化を計ったことは世界情勢への速やかな対応として評価できる 重要な課題の洗い出しと それらの開発フローは適切と考える 研究開発チームは 適切な企業や法人から構成されている < 問題点 改善すべき点 > 当初設定した数値目標は概ね妥当であるが, 光源出力, レジスト LER, ミラークリーニングなど要素技術の課題そのものが表出し解決策を検討しながら個別目標を決めなければならなかった項目もあった そのため, 一部の設定目標値の根拠があいまいなものがあった また, 光源については LPP と DPP の両方を開発しなければならなかったことは理解できるが, 露光システムとしての全体整合性の評価にも課題が残る結果となった 具体的には, 光強度が実用値に達したときの光強度ばらつき, デブリ対策, ミラー加工精度, ミラーコンタミ, マスクパターン熱歪, レジスト性能に及ぼす影響が懸念されるため, 実用化に向けてはそれぞれの目標値の見直しが必要になるのではないか 上記技術のすべてが実用に耐えるレベルに達し かつ これまであまり検討されていない雑多な周辺技術もクリアされないと 量産用のリソグラフィ手段としては使えない 光源 レジスト 集光ミラーのコンタミ対策などの重要項目がとくに遅れているように見え ロードマップで要求される時点までに全体として実用に耐える技術とできるかを強く懸念するとともに クリティカルネックの課題解決を促進する一層強力なリーダーシップを期待する 当初はハーフピッチ 45nm が適用目標であったのが ハーフピッチ 32nm 以降 場合によると 22nm 以降の適用にならざるを得ない状況になっている 難しさの判断が少し甘いように思え 今後 予定通りに実用に到達できるかどうかが懸念される EUV 光源を LPP にするか,DPP にするか 中間評価の時にも一本化すべきとのコメントが出たと聞いている リーダーを補佐する人の強化を行い 一本化すべきであったと考える 厳しい国際競争に勝つためには 露光システムのみならず 半導体の圧倒的な優位を確保するための総合的施策と協力体制が必要であった そのためにはもっと 日本の基幹産業としてのビジネスモデルの再構築シナリオを強力に進める必要があった これは今からでも遅くはないので 識者を結集して ビジネスとしてのシナリオを構築して 国家的事業戦略として推進すべきである 外部のコンサルタント会社への丸投げ的発想では 強力なプロジェクト開発を実現することは難しい また 各種事業に共通しているのであるが 最終的な事業成功の予測とそれに基づいた事業計画の策定が甘い 本 PJにおいても 技術開発のリーダーは適任であるが 事業開発としての PJリーダーを選任して 両輪で進めることが今後強く求められる 特に 事業と研究開発の両方を経験した人材の登用を図 1-9

22 って 確実に かつ迅速な開発と事業化を進める必要がある 日本は 教育を含めてこの人材が不足しており このままでは 各分野において国際競争力に勝てなくなるのではないかと危惧される 面精度の目標値の根拠について必ずしも明確に示されていない 光源の絞込みが 最終時点で判断できたのではないかと思われる 将来性 特に最終到達光源パワーや集光ミラー寿命などの観点からの総括が必要であった <その他の意見 > わが国を代表する露光機メーカーおよび光源メーカーが中核となったプロジェクトであり, 技術が開発できれば実用化のバリアは低いと考えられる 照明光学系やアライメント光学系など 他にも開発課題は列挙できると思う 大きな問題ではないと考えているのであろうが 簡単にそれらに対する見解をまとめておくことは 今後の展開においても有益ではないだろうか 終了後も マネジメントされたリーダーの定期的なサーベイ 助言をして頂きたい 1-10

23 3) 研究開発成果について個別目標値を概ね全体的にクリアしている 獲得した成果は世界的にも最高水準に到達しておりその意義は大きい 特に 元々非常に難しいと考えられていた光源 反射投影光学系などについて大きな進歩をもたらした点は高く評価される 早期に量産機へつなげることや要素技術の他分野への活用による大きな市場創造が期待され 投入された予算に見合う成果を得たとも言える 知的財産権の取り扱いは 差別化可能な優位な要素技術については特許権を取得するなど概ねは適切であったが 権利網の構築化や秘匿化など戦略的な活用に留意されたい 成果の普及には 早期に フルフィールドにわたってハーフピッチ 32nm のパターンをまずまずの時間で転写できる装置を供給することで EUV の実用性をアピールすることや広く一般の国民に向けた情報発信が必要と考えられる < 肯定的意見 > 当初の目標は十分達成されており 世界的に見ても最高水準と考えられる 元々非常に難しいと考えられていた光源 反射投影光学系などについて大きな進歩をもたらしており その成果は非常に大きいと評価できる 基本的な目標は達成している 光源技術では 差別化できるような基本的な特許を取得している 研磨技術は ハイテク産業や宇宙産業などの光学系への活用 さらには光学系以外への活用も期待できる 成果は個別目標値を全体にわたって概ねクリアしている 最終段階での追い込みによった部分もあったが, プロジェクトの最終目標に対しても数値的にはほぼ達成できたと言える 総合的には世界に肩を並べるレベルであると思われる デブリ対策などいくつかの先行したアイデアも実証された 成果は装置要素として市場に出され, その評価を踏まえて実用化される可能性がある 光源では LPP DPP とも集光点出力で 60 W を達成 エタンデュも目標以下となっている また実用機に必要な出力 115 W への道筋をつけた 両者において集光ミラーの汚染 損傷の軽減がはかられ DPP で 5.7 Gshot の推定寿命が得られた 非球面加工ではイオンビーム加工 (IBF) エラスティックエミッション加工 (EEM) において目標加工精度を達成し 露光装置のミラーコンタミネーションもほぼ実用レベルで解決した SFET では 24 nm L&S を解像し レジストでは分子レジストを用いて目標とする感度 解像度 LER を達成した この成果はいずれも世界的レベルであり 次世代半導体プロセスの新領域を開拓した この成果は投入された予算に見合うものと考えられる 国際的標準化や知識の共有は適切に行われた 総合して全面的に目標を達成した レーザ光源である LPP DPP の高出力化への基本コンセプト確立や特許出願 さらにレンズ研磨研磨加工 計測やコンタミ評価技術を確立したことは高い評価に値する 目標数値も計画通りクリアされた 1-11

24 各開発項目に対する目標はクリアしており 全体として概ね達成している これらの成果を持って早期に量産機につなげて行けば 相当な市場の創造につながると期待出来る 各開発項目に対する知財化は行われており 相当強力と判断出来る < 問題点 改善すべき点 > 問題は総合評価 ( 半導体の ) がまだ出来ていないことと 総合システムとしての知財化が不明確であり 強化すべきである 知的財産権等の取得も積極的に行っているが, 登録数は現時点では多くないので権利化がどこまで可能なのか不明である 技術全体を必要とされるタイミングに準備できなければ意味がない 適用目標寸法が徐々に微細な寸法に移されており フルフィールドにわたってハーフピッチ 32nm のパターンをまずまずの時間で転写できる装置をとにかく早く供給し EUV が使えるということを早くアピールする必要があると考える 今後 特に 2010 年 2012 年での期待される 当該成果の実用化の数値的評価を是非 実施して頂きたい 知的財産権の取得 活用の点について戦略性が十分でない 開発の状況や成果の発表なども学会や EUVA NEWS LETTER 報告以外に外部のいろいろな媒体を活用し もっと積極的に行うべきと考える <その他の意見 > 学会発表を多く行っているが, 公知化が妥当であったのか, 戦略的にブラックボックス化を行うことも必要と思われる 成果の普及に関しては 開発のスピードが速すぎることと非常に専門的であることもあって十分に行われたとは思えない 今後一般に向けて広く情報発信すべきである 1-12

25 4) 実用化 事業化の見通しについて光源方式を一本化することは出来なかったが EUV 露光システムの優位性を向上させた 集光ミラーの寿命が露光システムの成否を左右すると考えられデブリ除去技術の確立など実用化には重要な課題があるが 実用化へのストーリーはおおむね明確であり ニーズも高く納得のいくものである 承継される NEDO 事業 ( MIRAI3 ) によって実用化が促進されることが期待される また 本プロジェクトで開発された要素技術が関連分野において他の種々な最先端技術の開発に寄与していることから 大いに波及効果が期待出来るものである 尚 実用化 事業化には 早期に実際の製品として具現化することが重要であるため今後の進展状況を注視して 必要性に応じた成功へのシナリオの修正を行うマネジメント体制の構築が必要と考えられる また 本プロジェクトの成果を PR して遅れ気味である周辺技術の開発を加速する必要性も高い < 肯定的意見 > 実用化へのストーリーは明確であり ニーズは高く納得のいくものである 是非とも 海外の競合に勝つと確信している 種々の仮定の下で実用化 事業化の見通しを明らかにしているので可能性が高いと信じたい 本プロジェクトで開発した技術が関連分野の最先端技術を種々開発しており 大いに波及効果が期待出来る EUV はポスト液浸 ArF リソグラフィとして最有力候補であり, 実用化に向けて加速することが期待される そのための残された課題はこのプロジェクトで具体化されたので, 次のプロッジェクトで確実なものとなると期待される 次世代露光システムとしての EUV 露光システムの地位を不動のものとした 実用化までにはいくつかの課題があるが 解決への方向は出ている NEDO 実用化助成 企業内研究により新 EUVA が実用化までの道筋をつけるシナリオは当を得ている この成果は今後の半導体産業や IT 産業に大きな波及効果を持っている またこのプロジェクトはこの分野に必要な人材の育成に貢献した レジストの開発では実用化イメージを明確にした 本プロジェクトは光源を一本化出来なかったが EUV 露光技術を開発する観点からは成功であったと考える 実用化は可能と考える 事業化までに与えられている時間は少ないが NEDO プロジェクト MIRAI3 に光源技術開発が引き継がれる LPP DPP の両光源は よく出力がここまで上がったと感ずる あと 3 年の NEDO 後継プロジェクトの中で実用化されることがある程度期待できる また 非球面加工と評価技術もほぼ要求値を満たしており 実用的な反射投影光学系の製作につなげてほしい < 問題点 改善すべき点 > 1-13

26 この様な大型プロジェクトは 実際の製品 量産化に早期に結びつけて初めて 実用化 事業化の見通しが出来るものであり そこの見通しはまだ見えない そのため課題をより明確にして加速させることが必須である 事後の事業化を継続監視して 描いたシナリオ通りに動いているかどうかを見ながら 必要に応じて成功のためのシナリオ修正 追加を行うことを提言する 目標はおおむね満足しているが 3-4 年で事業化するには まだ多くの乗り越えるべき課題は多いと思われる それらを遅滞なく継続開発していくためには 自主研究についても連携を継続し ある意味で管理していくような体制が必要に思われる 露光装置ビジネスプランは 少し楽観的に思える むしろ そのようになるためには 技術開発のスピードも含めて もう一段の努力が必要と思われる EUV 露光装置の事業化を成功させるためには 本プロジェクトの成果を外部に対して PR し 遅れ気味である周辺技術の開発を加速する必要がある 2010 年までの実用化 事業化にはまだ多くの課題があり 更に 何らかの施策が必要と思われる NEDO からの追加施策があると説明されたが 一方で 競合領域になることも予測されるので そのバランスも配慮する必要がある 光源を高出力化するため Sn を使う方式となっており デブリ除去の技術が確立されない限り実用には供せない 根本的な障害である コンタミの回避とクリーニングに開発を集中すべきと考える また レジストについては 実施者は分子レジストの使用により実用化のイメージを出したと考えているようであるが 感度 解像度 ラインエッジラフネスのトレードオフがあって 全項目を同時に満たすレジストへの道は開けていない 分子レジストを使うということ以外に新しいブレークスルーの見通しがないと適用対象となるハーフピッチ 32nm 以降の実用化 事業化をイメージできない <その他の意見 > 日本半導体メーカーの地位低下により EUV 露光装置を世界に先立って使用する会社は少ない ただ 露光装置に関しては 全世界での大手 3 社中 2 社は日本であり このプロジェクトの半導体全体への波及効果も限定的ではあるが この分野では大きい 明確なターゲットに向けた共同開発は我国の得意とするところであり, 国際標準化技術に育つ可能性は十分ある 2007 年度の EUV リソの難課題の第 1 は集光ミラーも含めた光源である 出力のみでなく集光ミラーの寿命が EUV 露光システムの成否を左右すると思う 1-14

27 2. 個別テーマ ( 具体的研究開発内容 ) に関する評価結果 2.1 LPP(Laser Produced Plasma) 方式による光源技術 1 高出力 高品位 EUV 光源技術および EUV 光源評価技術の研究開発 2 集光ミラー汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷防止技術 の研究開発 YAG に代えて CO2 レーザ使用を考え 高出力化と低価格化を同時に実現したことが最大の成果である ターゲットを Xe から Sn に変えることで効率を改善して 50 W の目標を達成した また KrF エキシマレーザと Xe ジェットの組み合わせで SFET 用 1 次光源を提供したことは評価できる さらに, 磁場制御によるミラー汚染 損傷防止対策技術の優位性は高く海外との競争において非常に重要な技術と評価できる 終了時点で ドロップレット発光実験データが欲しかったが 今後の実用化に期待したい 今後 集光点パワーの正確なシミュレーション 測定 集光角を広げた時の Sn デブリ対策 EUV 出力のばらつき抑制 EUV 強度が実用値に達したときの中性粒子の影響も含めたミラー劣化や連続長時間運転時の評価によって問題点を抽出して量産目標を達成することが重要である また 作成した特許マップを元に知財戦略を明確に かつ強力に進める必要がある 量産装置を考えた場合 本 LPP と次のテーマである DPP との選択についての検討が望まれる < 肯定的意見 > 高出力化に向けて CO2 パルスレーザによる高出力化の可能性を示した事は画期的であり 世界に誇れる技術と評価出来る これに伴うミラー汚染防止 評価技術も画期的であり大いに期待出来る 独自の有効な技術 (CO2 レーザの利用 Sn ドロップレットの制御 Sn デブリの制御 ) を開発したということで評価できる 海外との競争において非常に重要と思われる YAG から CO2 レーザの転向や デブリ減少技術である マグネット方式の提案の成果は日本発として大変大きい YAG に代えて CO2 レーザ使用を考えたアイデアは素晴らしい SFET 用 1 次光源として採用されるまで開発が進んだことは評価できる CO2 レーザと Sn 回転板を用い 60W を達成し, さらに Sn ドロプレットを用いて高出力化の見通しを得たこと大きな成果である さらに, 磁場制御によるミラー汚染 損傷防止対策技術は独自技術として評価できる Sn ターゲットと CO2 レーザの使用により出力は大幅に増加し 当面の目標が見えるところまで来た よい成果が得られたと思う 励起レーザを YAG レーザから CO2 レーザに換えることにより高出力化と低価格化を同時に実現したことが最大の成果である ターゲットも Xe から Sn に変えることにより 効率を改善し 50 W の目標を達成したことは高く評価できる 1-15

28 < 問題点 改善すべき点 > 高出力化に向けて 早期に課題描出を行い 量産目標を達成すること 特許マップ作成と知財化をより強力に進める必要有 現在の CO2 レーザ+Sn LPP 光源 + 磁場イオン制御がこのプロジェクト オリジナルであるならば 特許取得および活用を強力に進めるべきと考える 終了時点で 多少ドロップレット発光実験データが欲しかったが 今後の実用化に期待したい 集光点パワーであるが 今回目標を達成したということは間違いはないと思う しかし 今後より精度良くまた大きな開口数での集光を行うときには もう少し厳密にあるいは厳しめに評価するべきだと思う 一般に面光源であれば輝度は完全拡散的な性質をもつ 点光源であれば等方的にはなるが そのときでも角度のついた方向では 光学系が必ずしも十分に光を拾えるとは限らない どちらにしても 正しいシミュレーション あるいは測定をしなければいけないのではあるが エタンデユが不変であることの光学設計上の意味を正しく共有化しておく方が望ましい Sn のデブリ対策が重要と考える 出力を増すのに集光角を広げるとデブリが付き易い部分が出て来ることも懸念される また 連続長時間運転時の評価や問題点の抽出を早めに行うべきと考える EUV 出力のばらつき抑制や EUV 強度が実用値に達したときのミラー劣化など懸念が残る <その他の意見 > 量産装置を考えた場合 本 LPP と DPP が共存することはないと考えます 目標とする光源パラメータとしてエタンデュが取り上げられているが 光源サイズと射出角のそれぞれを目標パラメータとし 達成度をより分かり易くした方がよいように思える 実用化 事業化のためには更なる高出力化と安定性が必要である 特に集光ミラーの汚染 損傷防止が最大の問題である イオン化による損傷は磁場で軽減できても 中性粒子による損傷の対策が必要である 1-16

29 2.2 DPP(Discharge Produced Plasma) 方式による光源技術 1 高出力 高品位 EUV 光源技術および EUV 光源評価技術の研究開発 2 集光ミラー汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷防止技術の研究開発スタナンガスを用いた DPP を導入し コレクターミラーの汚染軽減技術とクリーニング技術の開発によりミラーの寿命 5.7 GShot を得た また集光点出力でも 最大の出力 19.7W を得て さらに回転レーザ融合型 DPP で発光点 790W の最大出力を得て拡張性を実証した また SFET の2 次光源として z-ピンチ Xe ガス 固定電極 DPP を導入したことは評価できる 高出力化の新しいコンセプトを提案できたことは意義が大きく期待出来る しかし 回転レーザ融合型 DPP での実証実験が無いのは残念である いち早く実証データを示す新プロジェクトでの実用展開が期待される また 独自技術を開発し シミュレーション技術が良い結果を示しているが 高 NA の場合には エタンデュの意味を正しく共有化しておく必要がある 今後 デブリ対策や Sn の連続的供給技術の開発が不可欠である また 回転電極の消耗の評価や交換寿命の検討を早めに行うべきと考える コレクターミラーの国産化も課題である 前項でも述べたように 量産装置を考えた場合 本 DPP と前のテーマである LPP との選択についての検討が望まれる < 肯定的意見 > LP-DPP 型の高出力化は大いに期待出来る レーザアシスト回転電極型という新しい方式により 出力が当面の目標を見通せるところまで押し上げた成果は評価できる スタナン Z-ピンチ DPP の開発によって集光点で最大の出力 (19.7W) を得たことは大きな進歩であった さらに, 回転レーザ融合型 DPP で 790W の最大出力を得, 拡張性を実証したことは重要な成果である これらを踏まえて新プロジェクトでの実用展開を期待したい SFET の2 次光源として採用されるまで開発が進んだことは評価できる 最後の高出力化の新しいコンセプトを提案できたことは意義が大きい しかし 実証実験が無いのは非常に残念である スタナンガスを用いた DPP を早い段階から導入し コレクターミラーの汚染軽減技術とクリーニング技術の開発によりミラーの寿命 5.7 GShot を得た また集光点出力でも目標を達成した 独自技術を開発 シミュレーション技術が良い結果を示している < 問題点 改善すべき点 > DPP ではシミュレーションとの比較が精力的になされ シミュレーション技術が良い結果を示しているが 高 NA の場合をかんがえると LPPと同じく エ 1-17

30 タンデュの意味を正しく共有化しておく必要があるように思われる 今後共 量産装置適用の観点から LPP 光源との優劣を徹底して議論すべきであると考える 実用機としての know-how を用いることにより量産機への可能性をより明確にすることが必要 LPP 同様 Sn を用いており デブリ対策が最重要と思われる また 電極の消耗の評価や交換寿命の検討を早めに行うべきと考える いち早く実証データを示していただきたい 回転レーザ融合型 DPP にて Sn を連続的に供給する技術の開発が不可欠である <その他の意見 > 量産装置を考えた場合 本 DPP と LPP 両方式が共存することは考えられない 回転電極の寿命とコレクターミラーの国産化が課題である 量産機としての光源は EUV 光源としての選択評価基準を明確にして 一本化すべきである いつまでも並行開発をすることはあり得ない 1-18

31 2.3 装置技術 3EUV 露光装置用非球面加工 計測技術の研究開発 4EUV 露光装置コンタミネーション制御技術の研究開発形状 うねりをイオンビーム加工で行い 極めて高い鏡面加工技術を実現し 所定の性能を得ている この結果は実際に SFET に適用され成果が得られた 粗さ対応としてエラスティックエミッション加工を検討し 高速の実用研磨装置を作製 現在 立ち上げ中である また 最も難しいと想定されたキャッピング技術による酸化防止や カーボン付着制御 除去技術等に新規な技術が創出され画期的である 本プロジェクトを可能にする加工 計測法として十分な役割を果たした 今後 実際の投影露光光学系に組み込んだ後 ミラー精度と解像性やパターン位置精度などとの関係がしっかり把握されることを期待したい コンタミ制御に関しては ここで得られた制御技術を実用装置に即した形で適用する必要がある また 形状の目標値については 要求仕様が高まっている可能性があり 適宜対応する必要がある < 肯定的意見 > EEM/IBF の組合せにより 極めて高い鏡面加工技術を実現しており 素晴らしい 確実な再現性を期待する 最も難しいと思われたが キャッピング技術による酸化防止や カーボン付着制御 除去技術等に新しい技術が生まれており 画期的である これらの技術のより高い完成度を期待する 非球面加工 計測技術およびコンタミネーション制御技術では当初の計画通りの成果が出ており SFET や EUV1 に成果が既に還元され 非常に評価できる 非球面加工技術 計測技術はかなりのレベルに達したと感ずる 今後 実際の投影露光光学系に組み込んだ後 ミラー精度と 解像性やパターン位置精度などとの関係をしっかり把握してほしい 加工を形状 (LSFR) うねり(MSFR) 粗さ(HSFR) に分け 形状 うねりをイオンビーム加工 (IBF) 粗さをエラスティックエミッション加工(EEM) で行い 所定の性能を得ている この結果は実際に SFET に適用され成果が上がった 非球面加工技術は実用段階に近い 非球面加工技術として,EEM と IBF を開発し最終的な目標値を達成したことは成果である 本プロジェクトを可能にする加工 計測法として十分な役割を果たした 日本におけるこの分野の技術の優位性を実証できたと考えます 面加工精度 面形状測定再現性は目標を十分に達成している < 問題点 改善すべき点 > 実用化 EUV 露光装置での他国より早い実用化を期待している 1-19

32 加工技術として IBF と EEM を取り上げて検討したが 精度や進捗を見ると EEM が本当に必要なものかと思える 2 つの方法をどう使い分けるのか どう相互補完し合うのかなどを一層明瞭にすべきであり ミラー製作のプロセスを最適化する時期に来ていると考える LSFR の目標値であるが 古典的な光学の教科書を元にした議論がなされている 担当者は詳細検討した上で開発しているし 実際には目標を越えているので問題ないと思われるが 焦点深度なども考慮して 詳細シミュレーションによって 根拠を明確にしておくことが 今後の開発をより意義あるものにする上で重要と考える 特にプロジェク当初の 45nm から 32,22nm に目標が推移していることもあり 要求仕様が高まっている可能性がある 実際 NAも 22nm では 0.32 が必要となっている 今後,EEM と IBF の棲み分けをどうするのか また, コンタミ制御に関しては, 今後実用的な EUV 光強度が照射されたときの現象の把握, さらなる対策の見通しが得られているのか不明である <その他の意見 > 今後は 開発した技術の本プロジェクト以外の応用もぜひ積極的に考えてほしい ニコン キャノンの更なるコラボレーションを期待します 露光装置内のコンタミネーション制御技術の研究 開発は実に丹念に実行され成果を上げている ほぼ実用に近い段階と思える しかしながら最大の問題は EUV 光の集光ミラーの劣化であろう 露光装置のコンタミネーション制御技術をこの問題解決に適用する必要がある 1-20

33 2.4 小フィールド EUV 露光装置 (SFET) の光源 投影光学系の試作および性能評価未だ開発段階にある光源 露光装置 レジストを動員して短期間でシステムを構築し 24 nm を解像した 画角が小さいとはいえ 全体システムとして機能し EUV 各要素技術の統合実証 レジスト露光データフィードバックおよび露光実験ツールとして有効に活用され 微細パターン可能性を実証する役目を果たした成果は大きい EUV 露光技術実用化の加速に大きく役立ったと判断する またフレアーの評価 面加工の効果を実機で評価できたことなど成果は大きい 各種パターン寸法のドーズ依存性 フォーカス依存性 ED ウィンドゥの大きさ パターンの断面形状 コーナーの丸み 線端の変形 OPC とパターン形状との関係 多層レジストにする時のパターン変換差などを十分に検討すべきである 量産機の課題抽出にはまだ程遠いと考えられ 継続して加速評価することが必要である 今後の成否はこれによる課題抽出と適切なフィードバックにかかっている またそれを加速するためにも光源高出力化も必要である < 肯定的意見 > 短期間でシステムを構築し かなりのレベルに来ていることは評価出来る 画角が小さいとはいえ 全体システムとして機能し かつ 26nm 程度の微細パターン形成が達成できたことは評価できる またフレアーの評価 面加工の効果を実機で評価できたことなど 成果は大きいと思う レジスト基本開発やコンセプト検証には EUV 加速として大きく役立ったと判断する 目標とする微細寸法のパターンを早い時期に転写できるようにしてレジストの評価などを行えるようにしたことは良かったと思う SFET の性能評価というより,EUV 各要素技術の統合実証, レジスト露光データフィードバックおよび露光実験ツールとして有効に活用されたことが評価できる EUV 露光技術の微細パターン可能性を実証する役目を果たし 本 SFET は成功であったと考える このプログラムの成功の1つの要因は SFET の試作と性能評価である 未だ開発段階にある光源 露光装置 レジストを動員し ともかくプロトタイプを作り 24 nm を解像した成果は大きい < 問題点 改善すべき点 > 量産機の課題抽出にはまだ程遠いと考えられ 継続して加速評価することが必要 今後の成否は これによる課題抽出と適切なフィードバックにかかっている EUV 露光は反射光学系であり 従来と異なる 反射光学系固有のアライメント 1-21

34 方式も検討すべきであったと考える これから実験が進むのであろうし あまり外部発表がなされていないだけなのかもしれないが 公表されているパターン転写結果のデータがいかにも少ない 各種パターン寸法のドーズ依存性 フォーカス依存性 ED ウィンドゥの大きさ ( マージンの大きさ ) パターンの断面形状 コーナーの丸み 線端の変形 OPC とパターン形状との関係 多層レジストにする時のパターン変換差などを十分に検討すべきであり 実用を考えると検討を何倍にも加速しないと間に合わないと考える 今後の活用法が不透明であり そのターミネーションについては議論が必要といえる <その他の意見 > SFET( キヤノン ) から EUVL1( ニコン ) に至る過程での共同体制がほしい 協力関係不足のために 最後 ASML 製装置が世界を席捲することは NEDO 予算を使用して開発を加速した点からも避けたい 1-22

35 2.5 EUV リソグラフィ用レジストの評価レジスト材料の開発は露光装置の高解像化と同等に重要である 現状 2~3 倍の高感度化を図り フォトリソプロセスのトータル性能を上げることが必須である 将来に可能性ある分子レジストに注目した点は理解できる 30nm 以細が可能となり一定の成果を収めた 開発方針と手法が明確であり 今後の開発の方向性と課題を明確にでき レジスト基本開発やコンセプト検証には EUV 露光装置の実用化の加速として大きく役立った 目標としている 45nmhp は達成している しかしながら EUV 露光技術として将来期待される 28nmhp パターンまで解像できたとしているが 生産適用という見地からはレジスト倒れ LER などにまだ課題が残る ここではレジスト評価が目的であるが 危機感を持ってレジストの開発とパターン形成プロセスの研究を加速すべきと考える また EUV 露光技術が実用になる時期を考えて 民間の自由研究も含め分子レジスト以外の開発が期待される < 肯定的意見 > レジスト材料の開発は露光装置の高解像化と同等に重要である 分子レジストにより解像度 感度 LER 性能のバランスを取ることにより 30nm 以細が可能となった 開発方針と手法が明確であり また成果も上がっていて評価できる 化学増幅型分子レジストの解像性能評価により 今後の開発の方向性と課題を明確にできた レジスト基本開発やコンセプト検証には EUV 加速として大きく役立ったと判断する 分子制御した新規な EUV 用レジストを見出し 解像度を向上させた事は大きな成果であり 高く評価できる 将来に可能性ある分子レジストに注目した点は理解できる そして 一定の成果を収めた 分子レジストは微細化に向けた重要なブレークスルーとして評価できる < 問題点 改善すべき点 > EUV を用いた半導体製造システムの大きな鍵はやはりレジストであり 現状 2 ~3 倍の高感度化を図り ホトリソプロセスのトータル性能を上げることが必須である 密接な連携を継続して開発を進めることを期待する 是非とも 民間レジストメーカーでの開発が成就すること祈りたい 実施者は本プロジェクトの成果によって本当に将来の EUV レジスト実用化の見通しが得られたと考えているのであろうか 成果として得られたレジストの総合性能は ハーフピッチ 45nm 用ぎりぎりであり ハーフピッチ 32~22nm 用の目標性能を見通すことはできないと思う 感度 解像度 ラインエッジラフネス 1-23

36 には背反関係があり バランス良く微細化に対応できるようにすることはかなり困難と思われる 危機感を持ってレジストの開発とパターン形成プロセスの研究を加速すべきと考える 将来は 22nm16nm が必要となるわけであり そこへの道筋は問題ないのかが よく見えなかった ( これは質問するべきであった ) 28nm hp パターンまで解像できたとしているが, レジスト倒れ,LER などにまだ課題が残る 実用的には 3σ 値で評価する必要がある その場合, 実用的なレジスト性能が確保できる見通しがあるのか不明である EUV 露光技術が実用になる時期を考えて 分子レジスト以外の評価もすべきであったと考える <その他の意見 > TOK 以外も EUV 露光用レジストを検討していると考えます 今後はより幅広い会社との共同関係が必要になると考えます ここではレジスト価が目的であるが, 今後 EUV レジスト材料開発にまで踏み込むことも必要になると思われる 1-24

37 3. 評点結果 3.1 プロジェクト全体 1. 事業の位置付け 必要性 研究開発マネジメント 研究開発成果 実用化 事業化の見通し 評価項目 平均値 素点 ( 注 ) 1. 事業の位置付け 必要性について 2.7 A A B A B A A 2. 研究開発マネジメントについて 2.4 B A B A B A B 3. 研究開発成果について 2.6 B A B A B A A 4. 実用化 事業化の見通しについて 1.6 C B C B C B B ( 注 )A=3,B=2,C=1,D=0 として事務局が数値に換算し 平均値を算出 < 判定基準 > (1) 事業の位置付け 必要性について (3) 研究開発成果について 非常に重要 A 非常によい A 重要 B よい B 概ね妥当 C 概ね妥当 C 妥当性がない 又は失われた D 妥当とはいえない D (2) 研究開発マネジメントについて (4) 実用化 事業化の見通しについて 非常によい A 非常に明確 A よい B 明確 B 概ね適切 C 概ね明確 C 適切とはいえない D 見通しが不明 D 1-25

38 第 2 章 評価対象プロジェクト

39 1. 事業原簿 次ページに当該事業の推進部室及び研究実施者から提出された事業原簿を示 す 2-1

40 極端紫外線 (EUV) 露光システム開発プロジェクト 事業原簿 ( 公開版 ) 担当部室 新エネルギー 産業技術総合開発機構電子 情報技術開発部

41 目次 ( 公開版 ) 概要 概要-1~3 プロジェクト基本計画 極端紫外線(EUV) 露光システム開発プロジェクト H19 年 1 月改訂版 基本計画-1~10 プログラム基本計画 高度情報通信機器 デバイス基盤プログラム H19 年 4 月 2 日版 プログラム-1~7 省エネルギー技術開発プログラム H19 年 4 月 2 日版 プログラム-8~35 用語説明 用語-1~5 Ⅰ. 事業の位置付け 必要性について Ⅰ-1~7 1. NEDO の関与の必要性 制度への適合性 1.1 NEDO が関与することの意義 1.2 実施の効果 ( 費用対効果 ) 2. 事業の背景 目的 位置づけ 2.1 リソグラフィ技術の動向と EUVL の位置づけ 2.2 EUVL の課題と本プロジェクトの目的 2.3 内外の開発動向 2.4 本プロジェクトの計画変更と開発体制 Ⅱ. 研究開発マネジメントについて Ⅱ-1~18 1. 事業の目標 2. 事業の計画内容 2.1 研究開発の内容 2.2 研究開発の実施体制 予算 2.3 研究開発の管理運営 3. 情勢変化への対応 4. 中間評価への対応 5. 評価に関する事項 6. 今後の EUVA プロジェクトの展開 Ⅲ. 研究開発成果について Ⅲ-1~9 1. 事業全体の成果 Ⅲ-1~9 目次 -1

42 概要 プログラム ( 又は施策 ) 名 プロジェクト名 担当推進部 / 担当者 0. 事業の概要 Ⅰ. 事業の位置付け 必要性について 作成日高度情報通信機器 デバイス基盤プログラム省エネルギー技術開発プログラム極端紫外線 (EUV) 露光システムのプロジェクト番号開発 電子 情報技術開発部 / 町田哲志 P 平成 20 年 8 月 18 日 ITRS2003 で示されている 45nm テクノロジノード以細のデバイスへの適用が期待される EUV 露光システムの基盤技術を開発することを目的とし EUV 光源の高出力化 高品位化技術 EUV 光源評価技術 EUV 光源集光ミラーの汚染 損傷評価および防止技術および EUV 露光装置用非球面加工 計測技術 EUV 露光装置コンタミネーション制御技術の開発を行う さらに小フィールド EUV 露光装置 (SFET) の光源 投影光学系の試作および性能評価 EUV リソグラフィ用レジストの評価を行なう ユビキタスネットワーク社会ともいわれる高度情報化社会の実現には より高速でより大容量のデータを処理する半導体 LSI が不可欠である リソグラフィ技術はこうした半導体 LSI の高速化 高集積化を支える重要技術である これまでの主流量産技術である光リソグラフィは 露光光の短波長化によって微細化を果たしてきた しかしながら 45nm テクノロジノード以細に対しては 従来の光露光技術では困難が増大してくるため 新たなリソグラフィ技術の開発が求められている EUV リソグラフィ (EUVL) は波長が従来の 10 分の1 以下と短く このため 45nm 以細の複数世代にわたり使用可能で 45nm 以細の最も有望なリソグラフィとされている EUVL は マスクパターンの光学的縮小投影露光方式という点では従来技術の延長線上にあるが 一方では EUV 露光システムに特有な技術課題が存在する 本プロジェクトはこうした技術課題を克服するための基盤技術を開発し 半導体 LSI の高度化に資することを目的としている Ⅱ. 研究開発マネジメントについて 1 高出力 高品位 EUV 光源技術および EUV 光源評価技術の研究開発平成 17 年度末までに基礎的要素技術を確立すると共に 集光点 10W 以上の EUV 光源を試作し 平成 19 年度末までに集光点 50W 以上で実用光源として要求される安定性 一様性等の性能を達成する 2 集光ミラー汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷防止技術の研究開発平成 17 年度末までに集光ミラーの反射率 5% 低下をもたらす汚染 損傷評価を可能とし 平成 19 年度末までに集光ミラーの反射率 3% 低下をもたらす汚染 損傷評価を可能とし 集光ミラー寿命 5B pulse 以上を達成する 3EUV 露光装置用非球面加工 計測技術の研究開発平成 17 年度末までに投影光学系ミラーの加工分解能 0.05nm rms 測定再現性 0.05nm rms を実現し 平成 19 年度末までに EUV 露光装置に要求される 0.1nm rms レベルの加工精度を達成事業の目標する 4EUV 露光装置コンタミネーション制御技術の研究開発光学系ミラーのコンタミネーション防御技術を確立 ミラー 1 枚あたりの反射率低下を 3% 以下 ( 平成 17 年度 ) 1% 以下 ( 平成 19 年度 ) に抑える技術を確立する 5 小フィールド EUV 露光装置 (SFET) の光源 投影光学系の試作および性能評価平成 18 年度に SFET の光源および投影光学系を試作し 平成 19 年度に露光評価を行い光源および投影光学系の統合的実証を行う 6EUV リソグラフィ用レジストの評価平成 18 年度末の目標として 解像性能 レジスト感度 ラフネスを同時に満足する EUVL 用レジスト実現のための開発指針を明らかにする 以上により EUV 露光システムの基盤技術を確立する 研究開発項目主な実施事項 H14fy H15fy H16fy H17fy H18fy H19fy 事業の計画内容 1 高出力 高品位 EUV 光源技術および EUV 光源評価技術の研究開発 2 集光ミラー汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷防止技術の研究開発 3EUV 露光装置用非球面加工 計測技術の研究開発 4EUV 露光装置コンタミネーション制御技術の研究開発 5 小フィールド EUV 露光装置 (SFET) の光源 投影光学系の試作および評価 6EUV リソグラフィ用レジストの評価 概要 -1

43 開発予算 開発体制 情勢変化への対応 今後の事業の方向性 Ⅲ. 研究開発成果について Ⅳ. 実用化 事業化の見通しについて 会計 勘定 ( 単位 : 百万円 ) H14fy H15fy H16fy H17fy H18fy H19fy 特別会計 ( 石油及びエネルギー需給構造 1,014 2,270 2,121 2,138 3,239 1,635 高度化 ) 経産省担当原課商務情報政策局情報通信機器課運営機関新エネルギー 産業技術総合開発機構独立行政法人物質 材料研究機構フェロー堀池靖浩 ( 光源 光学系担当 ) フ ロシ ェクトリータ ー技術研究組合超先端電子技術開発機構部長岡崎信次 ( レジスト プロセス担当 ) 技術研究組合極端紫外線露光システム技術開発機構 ( 参加 9 社 ) 委託先技術研究組合超先端電子技術開発機構 ( 参加 12 社 ) 共同実施 再委託独立行政法人産業技術総合研究所 東京工業大学 東海大学 東京理科大先学 大阪大学 兵庫県立大学 九州大学 熊本大学 九州工業大学国内外の学会に積極的に参加 技術動向の収集を行うと共に 動向変化に対応して基本計画を見直し 加速資金を投入した 2006 年度からつくば半導体コンソーシアムがスタートし 次世代半導体材料 プロセス基盤 (MIRAI) プロジェクトにおける次世代マスク基盤技術開発と連携して露光装置のシステム化実証を行った 光源は EUVA において 3 ヵ年 (H20~22) の開発を継続 (115~180W 出力を目標 ) 露光装置は 自主研究として 研磨 コンタミ防止を検討 (β 機 2010 年 HVM 装置 2012 年の出荷目標 ) レジスト プロセスは Selete で評価 開発を継続中 以下の成果により 各研究項目について H19 年度末の最終目標を達成した 1 高出力 高品位 EUV 光源技術および EUV 光源評価技術の研究開発 LPP では (1)CO2 レーザ出力 13kW 達成 (2)Sn 回転平板ターゲットと 6kW CO2 レーザで EUV 光強度 60W@IF を達成 ( 発光点 180W/2π) (3)Sn ドロプレットの小径化 帯電 孤立化を実現 DPP では (1)SnH4 ガスと固定電極放電で 19.7W@IF を確認 50 パルス積算安定性 +/-0.32% 更に発光点出力 702W/2π 達成 (54~62W@IF 相当 ) (2) 回転電極レーザ融合型 DPPで発光点出力 790W/2π 達成 (6kHz CE1.1%) 外部燃料供給型( 東工大再委託 ) で集光点 17.3mJ/ パルス相当の高輝度プラズマを実現 ( 発光点 244mJ/ パルス CE~2%) 2 集光ミラー汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷防止技術の研究開発 LPP では超電導磁石でイオンが収束し Sn 堆積が防止できることを確認 Sn 回収に目処 DPP(SnH4 ガスと固定電極 ) では実物集光ミラーで Sn のハロゲン分子クリーニングの効果を確認 ( ミラー寿命 7.1B パルス ) またレーザ融合型 DPP で差動排気とガスシールドで1~2 桁の Sn 堆積防止効果を確認 ( ミラー寿命 2.7B パルス ) 3EUV 露光装置用非球面加工 計測技術の研究開発 EEM では大口径対応装置で凸面 0.12nm rms 凹面 0.13nm rms 平滑化領域 1mmφ 高効率除去装置で凸面 0.1nm rms 除去レート>0.015mm3/h を実現 IBF では 2 種類の装置を完成 ( 形状創成と微小領域 ) 形状の加工分解能 0.035nm 微小領域装置の位置決め精度 <+/-5μm 形状精度 <0.15nm rms 達成 非球面形状計測装置を製作 繰り返し再現性は 6pm rms( 単純反復 ) 17pm rms( 再搭載 ) 以上により LSFR38pm rms を達成 (SFET や EUV1 の光学系に適用 ) 4EUV 露光装置コンタミネーション制御技術の研究開発 (1) エタノールによるクリーニングの効果確認 ( 酸化防止だけでなく還元も起こる ) (2) 各種 Capping 膜を評価 有望な材料を得た (3) 原子状水素のクリーニングの効果確認 更に W ワイヤよりも低温度で水素ラジカルが発生しやすい材料として Mo を見出した (3) パルス光源と連続照射光源での損傷を評価 ( 酸化では差は無し ) 5 小フィールド EUV 露光装置 (SFET) の光源 投影光学系の試作および性能評価 固定電極 Xe ガス DPP の露光実験において 2008/2 末までに 560M パルス照射を実施 また光源の改造により集光ミラーの光軸調整機能を強化 2 枚投影光学系の波面収差は0.71nm rms フレアは6.64% 孤立 密集ラインともに26nm 解像 6EUV リソグラフィ用レジストの評価 NEDO 基盤促事業で開発した分子レジストを中心に EUV 用レジストの評価をASETの露光実験装置 HiNA 等を用いて評価し 解像度 45nm L/S 感度 5mJ/cm 2 LER 3nm(σ) を同時に満たすレジスト材料を開発した 投稿論文 105 件学会発表 380 件特許 出願済 214 件 登録 3 件 EUV 露光装置はβ 機が 2010 年 HVM 装置が 2012 年の出荷を想定 2016 年には EUV 露光装置が 200 台出荷されると予測 すると EUV 光源はそれぞれβ HVM 対応装置の遅くとも 1 年前に準備される必要有り 日本のシェアを 70% とすると 露光装置は 140 台 国内企業の販売額は 8,400 億円 (60 億円 / 台 ) また日本の光源のシェアも 70% とすると光源の国内企業の販売額は 700 億円 (5 億円 / 台 ) 上記 研究成果は世界の競合メーカと同等以上であり 実現性は有ると判断している 概要 -2

44 Ⅴ. 評価に関する事項 Ⅵ. 基本計画に関する事項 評価履歴評価予定策定時期変更履歴 平成 17 年度中間評価実施 平成 20 年度事後評価実施予定 平成 15 年 3 月策定平成 17 年 3 月変更 ( 期間延長 目標変更 ) 平成 17 年 7 月変更 ( 研究開発項目追加 :SFET レジスト評価) 平成 18 年 4 月変更 ( レジスト評価継続 ) 平成 19 年 1 月変更 ( 事後評価時期変更 ) 概要 -3

45 P02030 高度情報通信機器 デバイス基盤プログラム / 省エネルギー技術開発プログラム 極端紫外線 (EUV) 露光システム開発プロジェクト 基本計画 電子 情報技術開発部 1. 研究開発の目的 目標 内容 (1) 研究開発の目的多様な大量の情報を 時間や場所の制約を受けずに 誰もが自在に活用できる高度情報化社会を目指して 情報通信技術の高度化を進めることが求められている このためには 情報通信機器の共通基盤技術である半導体 LSI 技術の高度化が不可欠である 半導体 LSI は いわゆるムーアの法則に沿った目覚ましい勢いで微細 高集積化を果たし続けることによって 性能向上とコスト低減を実現し 情報技術高度化の原動力となってきた 最近では 国際半導体ロードマップ ITRS(International Technology Roadmap for Semiconductors) に見られるように 微細 高集積化はさらに一層の加速が求められている 微細 高集積化は デバイス構造 材料技術と微細加工技術を車の両輪として進められている 特にリソグラフィ技術は 微細加工技術を先導する重要な役割を担っており 半導体 LSI の高機能化 低消費電力化を牽引するキー テクノロジーということができる これまで量産技術の中心となってきた光リソグラフィは KrF エキシマレーザーから ArF エキシマレーザーへと光源を短波長化することによって微細化を果たした 現在は 65nm テクノロジーノードの量産技術の確立に向け 液浸を用いた ArF エキシマレーザーの開発が進んでいる しかしながら 45nm テクノロジーノード以細に対しては これまでの開発方向では対応することができず 新たなリソグラフィ技術の開発が必要となっている 波長 13~14nm の極端紫外光 (EUV: Extreme Ultra Violet) を用いる EUVリソグラフィは 縮小転写方式であること 解像度に余裕がありOPC( 光学的近接効果補正 ) のようなマスク作製への負担が軽減できること等の特長があり 最も有望な候補技術として期待されている しかしながら EUV 光源をはじめ 多層膜ミラーを用いた反射光学系やマスク等 従来技術とは異なる多くの課題があり リスクの大きな技術開発である このため 米国 欧州においても 産学官連携のもとに強力に研究開発が進められている これまでの内外の研究成果として マスク レジスト材料 プロセス等の要素技術開発は着実に進展しているが 実用化の鍵を握る大出力のEUV 光源および反射光学系からなる露光装置技術の開発は まだ基礎的開発の段階にあり 解決すべき課題が多く残されている 本プロジェクトでは EUV 光源の高出力化 高品位化技術 集光光学系技術 EUV 光源評価技術 ミラーの汚染 損傷評価技術 EUV 露光装置用非球面加工 計測技術 EUV 露光装置コンタミネーション制御技術等の開発を行うことによって 45nmテクノロジーノード以細に適用可能なEUV 露光システム技術の基盤確立に資することを目的とする 当該研究開発事業は 経済産業省において研究開発の成果が迅速に事業化に結びつき 産業競争力強化に直結する 経済活性化のための研究開発プロジェクト ( フォーカス 21) と位置付けられており 次の条件のもとで実施する 技術的革新性により競争力を強化できること 研究開発成果を新たな製品 サービスに結びつける目途があること 比較的短期間で新たな市場が想定され 大きな成長と経済波及効果が期待できること 産業界も資金等の負担を行うことにより 市場化に向けた産業界の具体的な取組が示されていること なお 適切な時期に 実用化 市場化状況等について検証することとしている (2) 研究開発の目標中間目標として 平成 17 年度末までに EUV 光源としては 集光点におけるEUV 出力が10W 以上で EUV 露光システムの光源として要求される安定性 一様性 寿命 その他の性能要件を全て備えた EUV 光源を開発することを目標とする また 投影光学系のミラー基板作製に必要な 加工 計測の基盤技術を確立し 加工 計測分解能 0.05nm rmsを実現する さらには 光学系の汚染防止技術や 光学系に付着した不純物のクリーニング技術等のコンタミネーション制御技術について ミラー 1 枚当たりの反射率低下 (1 年使用 クリーニング後 ) を3% 以下に押さえる技術を確立する 最終目標として 平成 19 年度末までに EUV 光源としては 集光点におけるEUV 出力が 50W 実露光が 基本計画 -1

46 可能な光源として要求される安定性 一様性 寿命 その他の性能要件を全て備えたEUV 光源を開発することを目標とする また 投影光学系のミラー基板作製に必要な加工技術としては 実露光に必要な外径 200mm 以上の加工面積で0.1nm rmsレベルの高精度加工技術を確立する さらには 光学系の汚染防止技術や 光学系に付着した不純物のクリーニング技術等のコンタミネーション制御技術について ミラー 1 枚当たりの反射率低下 (1 年使用 クリーニング後 ) を1% 以下に押さえる技術を確立する また 平成 17 年度より 小フィールド EUV 露光装置 (SFET: Small Field Exposure Tool) 用光源および投影光学系の試作を行い 露光評価を通じて光源系および投影光学系の統合的実証を行う さらに 光源に要求される出力を左右するレジスト性能に関し 実現可能なレベルを見極める 以上により EUV 露光システムの基盤技術を確立する (3) 研究開発内容上記目標を達成するために 以下の研究開発項目について 別紙の研究開発計画に基づき研究開発を実施する 1 高出力 高品位 EUV 光源技術および EUV 光源評価技術の研究開発 2 集光ミラー汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷防止技術の研究開発 3EUV 露光装置用非球面加工 計測技術の研究開発 4EUV 露光装置コンタミネーション制御技術の研究開発 5 小フィールド EUV 露光装置 (SFET) の光源 投影光学系の試作および性能評価 6EUV リソグラフィ用レジストの評価 2. 研究開発の実施方式 (1) 研究開発の実施体制本研究開発は 平成 14 年度は経済産業省産業技術環境局研究開発課及び商務情報政策局情報通信機器課において基本計画を策定し事業を実施したものであるが 平成 15 年度以降は 独立行政法人新エネルギー 産業技術総合開発機構 ( 以下 NEDO 技術開発機構 という ) において委託して実施する なお 研究開発実施者の選定にあたっては NEDO 技術開発機構の協力の下 平成 14 年 7 月経済産業省において選定 平成 15 年度以降は 実質的に継続事業であるため 原則 NEDO 技術開発機構において公募による研究開発実施者の選定は行わない 共同研究開発に参加する各研究開発グループの有する研究開発ポテンシャルの最大限の活用により効率的な研究開発の推進を図るとの観点から 研究体には研究開発責任者 ( プロジェクトリーダー : 独立行政法人物質 材料研究機構フェロー 堀池靖浩光源 光学系担当 ) 技術研究組合超先端電子技術開発機構部長岡崎信次 ( レジスト プロセス担当 )) を置き そのリーダーシップの下に研究開発を実施することとし その下に研究者を可能な限り結集して効率的な研究開発を実施する (2) 研究開発の運営管理研究開発全体の管理 執行に責任を有する NEDO 技術開発機構は 研究開発責任者と密接な関係を維持しつつ プログラムの目的及び目標 並びに本研究開発の目的および目標に照らして適切な運営管理を実施する 3. 研究開発の実施期間本研究開発の期間は 平成 14 年度から平成 19 年度までの 6 年間とする 4. 評価の実施 NEDO 技術開発機構は 技術的及び政策的観点から 研究開発の意義 目標達成度 成果の技術的意義ならびに将来の産業への波及効果等について 外部有識者による中間評価を平成 17 年度に 事後評価を平成 20 年度に実施する なお 評価の時期については 当該研究開発に係る技術動向 政策動向や当該研究開発の進捗状況等に応じて 前倒しする等 適宜見直すものとする 5. その他の重要事項 (1) 研究開発成果の取扱い 基本計画 -2

47 1 成果の普及得られた研究成果のうち 共通基盤技術に係る研究開発成果については NEDO 技術開発機構 実施 者とも普及に努めるものとする 2 知的基盤整備事業又は標準化等との連携 得られた研究開発の成果については 知的基盤整備または標準化等との連携を図るため データベースへのデータの提供 標準情報 (TR) 制度への提案等を積極的に行う 3 知的財産権の帰属委託研究開発の成果に関わる知的財産権については 独立行政法人新エネルギー 産業技術総合開発機構新エネルギー 産業技術業務方法書 第 26 条の規定等に基づき 原則として すべて受託先に帰属させることとする (2) 基本計画の変更 NEDO 技術開発機構は 研究開発内容の妥当性を確保するため 社会 経済的状況 内外の研究開発動向 政策動向 プログラム基本計画の変更 第三者の視点からの評価結果 研究開発費の確保状況 当該研究開発の進捗状況等を総合的に勘案し 達成目標 実施期間 研究開発体制等 基本計画の見直しを弾力的に行うものとする (3) 根拠法本プロジェクトは 独立行政法人新エネルギー 産業技術総合開発機構法第 15 条第 1 項第 1 号ハに基づき実施する (4) 文部科学省リーディングプロジェクトとの連携文部科学省リーディングプロジェクト 極端紫外 (EUV) 光源開発等の先進半導体製造技術の実用化 と連携して EUV 光源開発を実施する 6. 基本計画の改訂履歴 (1) 平成 15 年 3 月策定 ただし 本事業は 平成 14 年度に 経済産業省の直轄事業として開始され 経済産業省において基本計画が策定されている (2) 平成 17 年 3 月改訂 (3) 平成 17 年 7 月改訂 (4) 平成 18 年 4 月改訂 (5) 平成 19 年 1 月改訂 基本計画 -3

48 ( 別紙 ) 研究開発計画 研究開発項目 1 高出力 高品位 EUV 光源技術および EUV 光源評価技術の研究開発 1. 研究開発の必要性テクノロジーノード 45nm( 平成 21 年 ) に向け開発することが求められている EUV 露光システムでは 実用的なスループットを実現するため大出力の EUV 光源が必要となる しかし 現状の EUV 光源技術によって得られる出力は 世界のトップレベルのデータでも要求レベルを満足することはできない さらに 単に高出力であるばかりではなく 実用的露光システムの光源として不可欠な様々な性能要件を同時に満足する高品位な光源であることが要求される 即ち パターン転写においては高精度の線幅制御が要求されるが このためには 照度の均一性 安定性 および高繰り返しパルス照射が必要である また 高解像パターン転写には 紫外線 赤外線などの EUV 光以外の余分な光を除去する つまり光源スペクトルの純度を向上させる必要がある さらに 従来のプラズマ光源では投入パワーから EUV への変換効率が極めて低い 従って 出力の向上を図るとともにコストや熱の影響を低減する観点から EUV への変換効率および EUV の捕集効率の向上を図ることが極めて重要である EUV 出力を高出力化するためには EUV 発生の高繰り返し化が必要であるが そのためにはターゲット供給 回収の高速化が不可欠である また 高出力化に伴い ターゲット供給 回収機構部が発熱によって変形や損傷を受け ターゲットの高速供給が阻害されたり ガス化したターゲット材料の排気が不十分となって 発生した EUV が吸収されて減衰する等の深刻な問題を生じる 従って 高出力化のためには 光源真空チェンバー内の除熱技術 高速排気技術 高耐熱 高速ターゲット供給 回収機構等が 解決すべき重要な課題となる また EUV 光源開発を効率良く遂行するためには その正確な評価手段を確立することが重要である 現在 企業 研究機関で EUV 光源に関する基礎的な研究開発が進められているが 評価手段はまちまちであり 公表されているデータは必ずしも相互に直接比較できるものではない 本研究が目標とする高出力 高品位の EUV 光源を開発するためには 異なる方式のプラズマ光源 および高出力化 高品位化のための種々の技術を比較 検討し 最適な光源方式 および最適な高出力化 高品位化技術を選択することが必要であり そのためには EUV 露光システムに要求される光源特性を正確に計測するための評価技術が不可欠である このような従来技術を大幅に上回る高出力と高品位を兼ね備えた EUV 光源を実現するという高いハードルを越えるためには 高出力化 高品位化に関わる基盤要素技術の全般にわたり基本に立ち返って検討し サイエンスとエンジニアリングの両面から課題の解決に取り組むことが必要である 2. 研究開発の具体的内容有望と考えられるプラズマ光源について 高出力化 高品位化を進めるための以下の各要素技術を理論と実験の両面から研究し 高出力と高品位を同時に満足させることができる技術を開発する これらの開発技術 および研究開発項目 2 集光ミラー汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷技術の研究開発 の開発技術を統合してそれらの有効性を評価するとともに さらなる高出力化 高品位化を図ることを目的として 高出力の EUV 光源を構築する 第 1 段階として 集光点出力 4W 以上の実現を目指した EUV 光源実験装置を開始 2 年度 ( 平成 15 年度 ) までに試作し平成 16 年度上期までに 4W 以上の集光点出力の達成を目指す 第 2 段階として 集光点出力 10W 以上を実現 ( 平成 17 年度 ) し 最終的に 集光点出力 50W 以上を目指す 高出力化 高品位化要素技術 EUV 光源評価およびミラー汚染 損傷評価技術等の開発成果を統合してこれらの高度化を図るとともに 装置全体の機能と性能を総合的に向上させ 最終年度 ( 平成 19 年度 ) までに最終目標の達成を目指す (1) 高出力化技術の研究プラズマ励起条件 ターゲットの材質 形状や供給 回収方式 EUV 光源を構成するターゲット 電極 集光光学系等の構造 配置等の最適化を図ることにより プラズマ励起エネルギーから EUV への変換効率 および発光点から集光点に至る捕集効率向上の方策を検討する また 高出力化に伴う装置システム上の問題 即ちターゲット供給 回収機構部の発熱や それによる変形 損傷等への影響について調べ これらを低減するための除熱技術 耐熱性の高いターゲット高速供給 回収技術 高速排気技術等を開発する 基本計画 -4

49 (2) 高品位化技術の開発高出力化に伴う光源のエタンデュ EUV 角度分布 強度安定性等への影響について調べ これらに基づ き EUV 露光システムに要求される高品位光源を実現するための角度分布一様化技術 および EUV 強度安定化技術等の開発を行う さらに光源スペクトルの純度を向上するための技術開発を行う (3) 集光光学系技術の開発発光点からの集光効率が高く EUV 光源機構系やデブリ除去機構等との干渉が少ない実用性の高い新規集光光学系を開発する また EUV 光源からの輻射熱に耐えうる耐熱性や冷却効率の高い基板材料 および多層膜構造を開発する EUV 光源からの輻射熱による集光ミラーの熱変形についてシミュレーションにより検討し 光学特性に与える影響を明らかにする この結果に基づき 必要に応じ能動光学系等を利用して熱変形を補償する機構の設計検討を行う (4)EUV 光源評価技術の開発 EUV 光源から発する EUV について 強度の絶対値 空間分布 角度分布 時間変化 ( パルス間変動 ドリフト ) スペクトル分布等を測定するための EUV 光源発光特性評価技術を開発する また 光源動作状態の実時間モニター技術を開発する 3. 達成目標中間目標として 平成 17 年度末までに 以下の性能を達成するとともに 最終目標に向けた課題を抽出する 総合効率 :0.2% 以上エタンデュ :10mm 2 str 以下強度の時間的安定性 :±10% 以下繰り返し :5kHz 以上角度分布一様性 :±5% 以下集光点におけるスペクトル13-14nm 2% バンド幅の EUV 出力 :10W 以上 EUV 強度絶対値測定精度 ±5% 以内空間分布測定分解能 5μm 以下角度分布測定分解能 3 以下 最終目標として 平成 19 年度末までに 上記中間目標の成果を高度化し 以下の性能を達成する 集光点パワー :50W 以上エタンデュ :3.3mm 2 str 以下強度の時間的安定性 :±5% 以下繰り返し :5kHz 以上 EUV 強度絶対値測定精度 ±3% 以内角度分布測定分解能 3 基本計画 -5

50 研究開発項目 2 集光ミラー汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷防止技術の研究開発 1. 研究開発の必要性大出力の EUV 光源としては各種のプラズマ光源がその有力候補と考えられるが これらの光源では 一般にデブリ ( プラズマからの飛散粒子 ) や高速イオン等が発生し それが集光ミラーの汚染 損傷を引き起こす 集光ミラーはわずか数 nm 程度の不純物の堆積によって EUV 反射率の低下が 集光ミラーの寿命の指標と考えられている 10% 程度に達する また 高速イオンによって 集光ミラー表面がスッパッタリングされミラーの反射率低下をもたらす これらは EUV 光源特有の大きな問題である 従って 集光ミラーの長寿命化の観点から 高精度のミラー汚染 損傷評価技術を開発するとともに これらデブリによる集光ミラー汚染 高速イオンによる集光ミラーの損傷を防御する技術開発が不可欠である 2. 研究開発の具体的内容 (1) ミラー汚染 損傷評価技術の研究光源チェンバー中で発生するデブリや高速イオン等の特性 およびこれらによる集光ミラーの汚染 損傷を評価するための技術を開発する さらに 高出力化がデブリや高速イオン等の発生特性へ及ぼす影響 デブリや高速イオン等がミラーの汚染や損傷を生起する機構 およびミラー汚染 損傷評価に関し実用性の高い加速試験の方法等を検討する (2) 集光光学系ミラー長寿命化技術の開発ミラーの汚染 損傷を低減するための技術や 必要に応じ汚染 損傷されたミラーを修復するための技術を開発し 長寿命化を図る 3. 達成目標中間目標として 平成 17 年度末までに 集光ミラー汚染 損傷評価技術については 集光ミラーの反射率 5% 低下をもたらす汚染 損傷の評価を可能とする また 初段集光ミラーの反射率 10% 低下寿命 :0.5B shot(10khz 換算 ) 以上を達成する 最終目標として 平成 19 年度末までに 上記性能をさらに向上させ ミラー汚染 損傷評価技術については 集光ミラーの反射率 3% 低下をもたらす汚染 損傷の評価を可能とする また 集光ミラー寿命 :5B pulse 以上 (10kHz 換算 ) を達成する 基本計画 -6

51 研究開発項目 3 EUV 露光装置用非球面加工 計測技術の研究開発 1. 研究開発の必要性露光装置では 波長 13-14nm の EUV を用いる この波長域では レンズを用いた屈折光学系が使用できないため 露光装置に用いる投影光学系は 反射ミラーのみを用いた反射光学系で構成される 可視光や紫外光に対しては単一面の反射ミラーが一般的であるが EUV に対しては単一面ミラーでは反射率が非常に低く実用的ではないため 異なる二種類の材料の膜を 1/4 波長程度の厚さに交互に積層した多層膜反射ミラーが必要となる 多層膜反射ミラーの反射率は 74% 程度が理論的な上限であるため 光量の損失を考えると投影光学系で使用できるミラーの数は6 枚程度に限られる EUV で回折限界の結像特性を得るためには 多層膜ミラーを形成する基板の加工精度は 面形状 うねり 面粗さをともに 0.1nmrms レベルに仕上げる必要がある これは材料物質の原子サイズに相当するような小さい値であり その実現には従来にない高精度面加工技術と加工装置の開発が必要となる また 6 枚程度という限られた面数で収差補正を行うためには 非球面形状や軸非対称性が不可欠であり この結果 加工が極めて困難になるため 新規な加工技術も必要となる このように 高精度かつ高再現性の非球面加工 計測技術の確立が 開発の成否を決める鍵となる 2. 研究開発の具体的内容 EUV 露光装置に用いられる非球面ミラー基板を作製するために必要な加工技術と計測技術を開発する (1) 非球面加工技術の開発微少量を除去し かつ超平滑面を創成できる加工技術を検討する 次項の計測技術で計測した面形状と理想面形状の差分のみを除去していくことで 高精度な非球面形状を創成する技術を検討する 具体的には 新しい加工技術開発として 通常の機械研磨で製作された基板を原子レベルで形状修正できる IBF(Ion Beam Figuring) による形状創成 修正技術 および EEM(Elastic Emission Machining) による平坦化技術の開発を行う これにより 微少量を除去し かつ超平滑面を創成することを可能にし 次項の計測技術で計測した面形状と理想面形状の差分のみを除去していくことで 高精度な非球面形状を創成する技術を開発する (2) 非球面形状計測技術の研究理想面形状からのずれ量を計測し 加工装置へフィードバックしながら非球面形状を創成するために必要な高精度計測技術を開発する 初年度では ずれ量を高精度に計測するための技術を検討する このため 可視光レーザによる干渉法または同等の計測法をベースとした非球面形状計測技術により 特に再現性の高い計測技術の確立を目指す 次年度以降では計測技術の更なる高精度化を検討する 3. 達成目標投影光学系のミラー基板を作製するために必要な加工技術の確立を目標とする 目標とする加工面精度は 0.1nmrms レベルである 中間目標として 加工装置および計測装置において以下の仕様を達成する ( 平成 17 年度 ) 加工装置 ( 形状創成装置 ) 非球面加工分解能 :0.05nmrms 被加工物最大外径 :200mm 以上計測装置 ( 高再現性干渉計 ) 測定再現性 :0.05nmrms 被検物最大外径 :200mm 以上 最終目標として 以下の仕様を達成する ( 平成 19 年度 ) 加工精度 : 低周波領域 :0.20nmrms 中間周波領域 :0.15nmrms 高周波領域 :0.12nmrms 加工外径 :200mm 以上 基本計画 -7

52 研究開発項目 4 EUV 露光装置コンタミネーション制御技術の研究開発 1. 研究開発の必要性 EUV はガス分子により吸収されるため EUV 露光装置では 光学系は真空に保つ必要がある しかし 真空中にも僅かに炭化水素や水分等の不純物は残るため これらが光学系の表面に吸着する この不純物の吸着したミラーの表面に EUV があたると 炭化水素は分解し炭素膜あるいは有機物の膜を堆積させ 水分は分解し金属多層膜の表面を酸化し いずれも反射率低下をもたらす ( これをコンタミネーションと総称する ) 例えば 2nm 厚のカーボン ( 炭素原子層として約 5 層 ) がミラーに付着すると ミラーの反射率は最大 3.2% 低下することが報告されている 反射率の低下は装置の処理能力の低下をもたらすため 実用化に向けて大きな課題となる 反射率低下を防ぐには 真空中に残存する物質を極力低減することが理想であるが 装置自身へ吸着した不純物の脱離 外部からの不純物の持ち込み レジストの露光反応に伴うガス放出などが不純物の供給源となるため 真空中の不純物をゼロにはできない そこで ミラー表面上の堆積物の発生を抑制する技術 ミラーを酸化変質させない技術等の開発が不可欠となる 2. 研究開発の具体的内容 EUV の存在下でクリーンな真空環境を長期間維持達成し光学系への影響を抑えるために以下の研究を行う (1) 真空中への不純物供給メカニズムの解明真空中に残る不純物の状況を把握するために 超微量不純物の計測技術 同定技術の開発を行うとともに EUV 照射による表面の吸着物質脱離 表面反応のメカニズムの解明を行い 対応策を明確化する (2) ミラー表面の劣化防止技術の開発真空中に残存するハイドロカーボンが EUV 照射によって分解しミラー表面に炭素膜あるいは有機物膜として堆積するのを抑制する技術を開発する 具体的には ミラー表面に堆積防止の保護層を形成する等の技術を開発する また 真空中に残存する水分が多層膜ミラーの表面を酸化するのを防止する技術の開発を行う 具体的には 雰囲気に還元性ガスの微量添加を行う等の技術を開発する (3) ミラー表面の不純物除去方法の開発不純物汚染をゼロにすることは不可能であるため 光学系の表面には何がしかの不純物が堆積する この付着物を光学系の性能を損なうことなく除去する技術を開発する 具体的には 微量酸素の導入とオゾンアッシング等をベースとした不純物除去技術の開発と それに付随して生じる多層膜の酸化を長期的に防止する技術を開発する 3. 達成目標露光装置の光学系への不純物付着を完全に除去することは困難と見込まれるため 年 1 回程度 クリーニングし 必要な消耗光学部品を交換することによって ミラーの性能劣化を抑える使用方法を想定する これを踏まえて 露光装置を 1 年使用し クリーニングした後の ミラー一枚当たりの反射率低下で目標数値を定義し 以下の目標を設定する 中間目標 ( 平成 17 年度 ): 反射率低下 3% 以下最終目標 ( 平成 19 年度 ): 反射率低下 1% 以下 基本計画 -8

53 研究開発項目 5 小フィールド EUV 露光装置 (SFET) の光源 投影光学系の試作および性能評価 1. 研究開発の必要性本プロジェクトで開発する基盤技術を実用的に有用なものとするためには システムとして機能させて検証する必要がある すなわち露光システムとして良好に機能するよう 個別技術の改良およびシステム化を行い システムとして各技術の総合的評価を行うことが必要である また 本プロジェクトの目的である 実用に耐える基盤技術を確立するためには 露光システムの露光評価から課題を抽出し その結果を反映することにより 各技術をさらに高度化する必要がある 2. 研究開発の具体的内容小フィールド EUV 露光装置 (SFET) の光源および投影光学系を試作し 露光評価を通じて 以下の内容の検討を行う (1)SFET 用光源試作 EUV 光源強度の安定化のため レーザ強度およびフィードバック制御によるターゲットの安定化を行う さらにスペクトル純化フィルターを含めた光源システムの開発を行い 露光装置に要求される光源品質を確保するための技術開発を行う また 実システム用に集光ミラー損傷防止技術の高度化を進め 実用化に必要な光源部品寿命を確保するための技術開発を行う 以上の技術により光源システムの試作行う (2)SFET 用投影光学系試作実際の LSI 製造時に問題となる中間周波数領域での収差の低減を目指し 非球面加工技術を SFET 用ミラーの低熱膨張材料加工への適用を図る 加工したミラーを投影光学用鏡筒に組み入れて投影光学系を試作し この投影光学系を搭載する SFET を用いた露光評価結果をもとに ミラー加工技術の更なる高度化を行う さらに 実レジスト使用時のコンタミネーションの実測結果をもとに 投影光学系の寿命予測を行い 量産装置での将来の問題を定量的に予見し コンタミネーション制御技術の開発に反映する (3)SFET 性能評価 SFET の露光評価により 結像性能を確認するとともに 試作した SFET の光源部品 投影学系寿命など 実使用におけるシステムとしての問題点についてデータ蓄積を行う また その原因の解析を行い 実用化への課題を明確化し 平成 18 年度以降の技術開発に反映する 3. 達成目標小フィールド EUV 露光装置 (SFET) の光源および投影光学系を試作する ( 平成 18 年度上期 ) 露光評価を実施し その結果をもとに高度化を行い 最終目標として 以下の仕様を達成する ( 平成 19 年度 ) 光源強度安定性 : 15%(3σ) 以下光源スペクトル純度 : nm 3% 以下光源部品寿命 : 3 ヶ月以上 ( 標準使用条件下 ) 投影光学系収差 : 0.9 nm rms(total) 以下限界解像度 : 32nm L&S 以下フレア : 7% 以下 基本計画 -9

54 研究開発項目 6 EUV リソグラフィ用レジストの評価 1. 研究開発の必要性高性能レジストの開発は EUV 光源や露光システムの要求仕様を左右する重要かつ緊急な課題である 高感度レジストが実現できれば 光源パワーへの要求は緩和される 一方 レジスト感度が不充分な場合 さらに大きなパワーの光源や露光システムの高速化が必要となる 従って 光源や露光システム開発に先立ち 実現可能なレジスト感度を見極めておく必要がある EUVL 量産機出荷は平成 22 年と目されていることから レジスト性能の見極めはこの 1,2 年内に完了することが極めて重要となる 2. 研究開発の具体的内容小フィールド露光装置での露光評価により 分子レジストを初めとする新しいレジスト材料の EUV 露光評価を加速して進める LER(Line Edge Roughness) の測定にあたっては デバイス性能への影響に直結する評価方法により評価する 露光評価結果をレジスト材料開発にフィードバックして高度化を図るというサイクルを加速することにより EUV レジストの 3 大課題である高感度 高解像度 低 LER の実現に有効な EUVL レジスト開発指針を見極める 3. 達成目標平成 18 年度末の目標として 下記の性能を同時に満足する EUVL 用レジスト実現のための開発指針を明らかにする 解像性能 : hp45nm 以下レジスト感度 : 5 mj/cm 2 以下 LER: 3 nm(σ) 以下 以上 基本計画 -10

55 プロジェクト該当個所は プログラム -2~3 ページおよびプログラム -29 ページの下線部分 平成 産局第 7 号平成 1 9 年 4 月 2 日 高度情報通信機器 デバイス基盤プログラム 1. 目的我が国が目指す高度情報通信ネットワーク社会の構築に向け 経済成長戦略大綱 IT 新改革戦略 重点計画 科学技術基本計画及び技術戦略マップ等に基づき 情報化の進展に伴うエネルギー消費量の増大等の課題にも考慮しつつ その基盤となる情報通信機器 デバイス等の情報通信技術を開発し 実社会への利用を促進することによって ITの利活用の深化 拡大を図り より豊かな国民生活を実現するとともに 我が国の経済活力の向上を図ることを目的とする 2. 政策的位置付け 経済成長戦略大綱 (2006 年 7 月財政 経済一体改革会議 ) IT 革新による競争力強化 IT 革新を支える産業 基盤の強化に必要な研究開発の推進に対応するものである 新経済成長戦略 (2006 年 6 月経済産業省 ) 世界のイノベーションセンターとして イノベーションの加速化 世界をリードする新産業群を創出する研究開発の推進に対応するものであると同時にIT 産業の強化 基盤の確保のための研究開発の推進にも対応するものである 第 3 期科学技術基本計画 (2006 年 3 月閣議決定 ) 国家的 社会的課題に対応した研究開発の重点推進 4 分野である情報通信分野 分野別推進戦略 (2006 年 3 月総合科学技術会議 ) における重点分野である情報通信分野及び一部は推進分野であるエネルギー分野に位置づけられるものである IT 新改革戦略 (2006 年 1 月高度情報通信ネットワーク社会推進戦略本部 ) IT 基盤の整備における研究開発の 次世代のIT 社会の基盤となる研究開発の推進等に対応するものである 重点計画 -2006(2006 年 7 月高度情報通信ネットワーク社会推進戦略本部 ) 次世代のIT 社会の基盤となる研究開発の推進における我が国がリードする分野の研究開発の更なる推進や ITを駆使した環境配慮型社会におけるIT 機器のエネルギー使用量抑制に向けた調査 研究 取り組みの推進等に対応するものである 技術戦略マップ (2006 年 3 月経済産業省 ) 本プログラムは 当該マップに基づき 合理的且つ効果的な重要目標の絞り込みによりプロジェクトを選定し実施するものである プログラム -1

56 3. 目標高度情報通信ネットワーク社会の形成の原動力となる基盤技術である 情報通信機器 デバイス等に関する革新的な技術を確立し その開発成果の普及を促進することによって 国民生活及び国民経済におけるIT 利活用を促し より豊かな国民生活の実現 省エネルギーの推進及び我が国経済活力の向上を図るとともに IT 産業の国際競争力強化を図る 4. 研究開発内容 [ プロジェクト ] Ⅰ. 半導体 [ⅰ] 最先端デバイスプロセス技術 (1) 次世代低消費電力半導体基盤技術開発 (MIRAI)( 運営費交付金 )( 再掲 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり IT 化の進展 IT 利活用の高度化を支え あらゆる機器に組み込まれている半導体の低消費電力化を図るため テクノロジーノード45nm 以細の極微細デバイスに必要な微細加工技術に関わる基盤技術開発を行う 具体的には 1EUV( 極端紫外線 ) リソグラフィ用マスクの構造最適化 欠陥検査技術 及び欠陥修正技術開発 2マスク製造の高速化等の実現のため マスクの設計 描画及び検査の3 工程を総合的に最適化する技術の開発等を行う 2 技術目標及び達成時期 2010 年度までに マスク設計 描画 検査の各工程に共通的なマスクデータ処理技術 繰り返しパターンやパターン重要度を利用した描画 検査高速化技術等の基本的な開発及びEUVLマスク基盤技術として 許容欠陥の指標明確化 ブランクスの位相欠陥検査技術の確立等を完了する 3 研究開発期間 2004 年度 ~2010 年度 (2) 次世代半導体材料 プロセス基盤プロジェクト (MIRAI)( 運営費交付金 ) 1 概要テクノロジーノード45nm 以細のデバイスの実現に必要な極限微細化技術や 新構造 CMOSの研究開発などの既存技術のブレークスルーが期待される先端的基盤技術研究を行う また 国際半導体ロードマップにおいてエマージングテクノロジーと呼ばれる萌芽的な先端基盤技術の開発に取り組み 技術の見極め 絞り込みを行う 2 技術目標及び達成時期 2010 年度までに半導体の微細化に関してテクノロジーノード45nm 以細のデバイス実現に必要な革新的基盤技術を 産業界において自ら実用化に向けた展開を図る際の判断ができる水準まで技術開発を行い 技術選択肢として提示する 3 研究開発期間 2001 年度 ~2010 年度 (3) 極端紫外線 (EUV) 露光システム開発プロジェクト ( 運営費交付金 )( 再掲 ) 1 概要 プログラム -2

57 エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり IT 化の進展 IT 利活用の高度化を支え あらゆる機器に組み込まれている半導体の低消費電力化を図るため テクノロジーノード45nm 以細の半導体微細加工技術に対応する波長 13.5nmの極端紫外線 (EUV:Extreme Ultra Violet) を用いた露光システムの基盤技術開発を産学官連携により行い 2007 年度までに新型リソグラフィーシステムの基盤技術を確立する 2 技術目標及び達成時期 2007 年度までに集光点におけるEUV 光源出力が10W 以上の極端紫外線 (EUV: 波長 13~14nm) 光源及び低損失光学系等の装置化基盤技術を開発することにより EUV 露光システム技術を確立する 3 研究開発期間 2003 年度 ~2007 年度 [ⅱ] 設計技術 (4) 次世代プロセスフレンドリー設計技術開発 ( 運営費交付金 )( 再掲 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり IT 化の進展 IT 利活用の高度化を支え あらゆる機器に組み込まれている半導体の低消費電力化を図るため テクノロジーノード45nm 以降の半導体に対応するSoC(System on Ch ip) 設計技術を開発する 具体的には テクノロジーノード45nm 以細の半導体の共通設計基盤技術開発として DFM(Design For Manufacturin g) 基盤技術を中核とした設計及び製造の全体最適を確保する全く新しいSoC 製造フローを開発する 2 技術目標及び達成時期テクノロジーノード45nm 以細のSoC 開発において製造性を考慮した共通設計基盤技術を確立し システムLSIデバイスの省エネルギーを実現するとともに 設計生産性を従来予想に比べ2 倍にすることを目標とする 3 研究開発期間 2006 年度 ~2010 年度 [ⅲ] 新アーキテクチャ / 新アプリケーション技術 (5) 半導体アプリケーションチッププロジェクト ( 運営費交付金 )( 再掲 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり IT 化の進展 IT 利活用の高度化を支え あらゆる機器に組み込まれている半導体の低消費電力化を図るため 情報通信機器 特に 情報家電 ( 車載を含む ) の低消費電力化を実現できる半導体アプリケーションチップ技術の開発を行う 2 技術目標及び達成時期 2009 年度までに情報家電の低消費電力化を実現できるアプリケーションチップ技術を開発する 3 研究開発期間 2003 年度 ~2009 年度プログラム-3

58 (6) パワーエレクトロニクスインバータ基盤技術開発 ( 運営費交付金 )( 再掲 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり 省エネルギーを進めるために シリコンよりも材料特性に優れたワイドギャップ半導体デバイスを用いた高効率インバータ等の実用パワーエレクトロニクス機器システムの基盤技術の開発を行う 2 技術目標及び達成時期 2008 年度までに ワイドギャップ半導体デバイスを用いた高効率インバータ等の実用パワーエレクトロニクス技術を開発する 3 研究開発期間 2006 年度 ~2008 年度 Ⅱ. ディスプレイ (1) 次世代大型低消費電力ディスプレイ基盤技術開発 ( 再掲 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり 次世代の大型液晶及び大型プラズマディスプレイに関する低消費電力ディスプレイを実現するための研究開発を行う 2 技術的目標及び達成時期 2011 年度までに 液晶に関しては 高効率バックライト 革新的なTFTアレイプロセス技術 製造装置及び低消費電力型の画像処理エンジン等に係る技術を確立する また プラズマディスプレイに関しては 超低電圧駆動等に係る技術を確立する 3 研究開発期間 2007 年度 ~2011 年度 (2) 高機能化システムディスプレイプラットフォーム技術開発 ( 運営費交付金 )( 再掲 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり 中小型の液晶ディスプレイ等について 現状 外付けの半導体デバイスで構成されている駆動回路やメモリ回路等を ディスプレイ基板上に集積化することで低消費電力化を実現する 具体的には 機能回路を構成する基本回路のガラス基板上での作製技術を開発する 2 技術目標及び達成時期 2007 年度までに ガラス基板上のシリコン膜に多様な機能回路を構成する上で基本となる機能要素単位回路 ( マクロセル ) に関する基盤技術 ( システムプラットフォーム ) として 集積化システムオングラス技術 及び マクロセル実現のためのデバイス技術 を開発する 3 研究開発期間 2005 年度 ~2007 年度 Ⅲ. ネットワーク (1) 次世代高効率ネットワークデバイス技術開発 ( 再掲 ) 1 概要プログラム-4

59 エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり ネットワークで伝送されるデータ量の爆発的増加に伴い 関連機器の消費エネルギーが増大している中で ネットワーク全体の消費電力量を抑制することが喫緊の課題であり 消費エネルギーの低減に大きく貢献するルータ スイッチの高速化のための研究開発を実施するとともに 機器そのものの消費エネルギーを低減するための研究開発を実施する 2 技術的目標及び達成時期 2011 年度までに 1チャンネルあたり40Gbps 超の通信速度に対応するトラフィック計測 分析 管理技術や40Gbpsのインターフェース さらなる通信速度向上 (100Gbps 超 ) を実現するハードウェア技術 SFQ( 単一磁束量子 ) スイッチに関する基盤技術を開発する 3 研究開発期間 2007 年度 ~2011 年度 Ⅳ. ミドルウェア (1) 情報家電センサー ヒューマンインターフェイスデバイス活用技術の開発 1 概要ヒューマンインターフェイスデバイス等消費者の利便性に直結する技術について 機器やメーカーの違いを超えて相互連携できるための基盤技術の開発を行い その技術の普及を図ることで仕様の共通化を図り 利用者の実生活をより充実させる環境の提供を実現する 2 技術的目標及び達成時期 2008 年度までに 多様な利用形態や生活支援を実現する 音声認識等のヒューマンインタフェース技術 音声認識においては95% のタスク達成率を可能とするミドルウェア基盤技術の開発等を行う 3 研究開発期間 2006 年度 ~2008 年度 (2) デジタル情報機器相互運用基盤プロジェクト ( 運営費交付金 )( 再掲 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり 情報家電の利用を通じた IT 利活用による省エネルギーが促進されることを目指し 専門的な知識を有しなくとも機器やサービスを安全かつ容易に利用ができるプラットフォームとして リモート管理など効率的に情報家電システムの統合管理が可能となる技術の研究開発を行う これにより 機器の消費電力のこまめな制御に加え 機器メンテナンス ユーザーサポートを遠隔に行うことが可能となり エネルギー消費の削減が達成される 2 技術目標及び達成時期 2007 年度までに 機器認証方式及び高信頼リモート管理プロトコルの共通仕様を策定し またリモート管理を実現するポータル構築のための基本ツール等の開発により情報家電の統合管理技術を確立する 3 研究開発期間 2005 年度 ~2007 年度 プログラム -5

60 5. 政策目標の実現に向けた環境整備 [ 標準化 ] 各プロジェクトで得られた成果のうち 標準化すべきものについては 適切な標準化活動 ( 国際規格 (ISO/IEC)) 日本工業規格(JIS) その他国際的に認知された標準の提案等 ) を実施する [ 関係機関との連携 ] 各プロジェクトのうち 研究開発を効率的 効果的に推進する観点から関係機関との連携が必要なものについては これを積極的に行う ただし 関係機関が行う研究開発等の独自性を妨げるものではない [ その他 ] グラント事業 NEDOの産業技術研究助成事業を活用し 萌芽的 革新的な情報通信関係の技術シーズの発掘を行う また 関連分野の独創的な技術やビジネスシーズを有した人材を発掘する 事業終了後の連携産学官連携の研究体制を通して活動を行い これらの事業の終了後も各分野の研究者 技術者が有機的に連携し 更に新たな研究を作り出す環境を構築する 人材育成出来る限り大学との連携を重視し 各種フェローシップ制度を活用しつつ 最先端の情報通信基盤研究現場への学生等の参画を推進することにより次世代の研究開発人材の育成を図る 6. 研究開発の実施に当たっての留意事項事業の全部又は一部について独立行政法人の運営費交付金により実施されるもの ( 事業名に ( 運営費交付金 ) と記載したもの ) は 中期目標 中期計画等に基づき 運営費交付金の総額の範囲内で 当該独立行政法人の裁量によって実施されるものである 7. プログラムの期間プログラムの期間は2001 年度 ~2011 年度まで 8. 改訂履歴 (1) 平成 12 年 12 月 28 日付け 情報通信基盤高度化プログラム基本計画を制定 (2) 平成 14 年 2 月 28 日付け 情報通信基盤高度化プログラム基本計画及び次世代半導体デバイスプロセス等基盤技術プログラム基本計画を制定 情報通信基盤高度化プログラム基本計画 ( 平成 工総第 12 号 ) は廃止 (3) 平成 15 年 1 月 31 日付け 情報通信基盤高度化プログラム基本計画及び次世代半導プログラム-6

61 体デバイスプロセス等基盤技術プログラム基本計画を制定 情報通信基盤高度化プログラム基本計画 ( 平成 産局第 17 号 ) 及び次世代半導体デバイスプロセス等基盤技術プログラム基本計画 ( 平成 産局第 18 号 ) は 廃止 (4) 平成 15 年 3 月 10 日付け 情報通信基盤高度化プログラム基本計画 次世代半導体デバイスプロセス等基盤技術プログラム基本計画及び次世代ディスプレイ技術開発プログラム基本計画を制定 情報通信基盤高度化プログラム基本計画 ( 平成 産局第 1 号 ) 及び次世代半導体デバイスプロセス等基盤技術プログラム基本計画 ( 平成 産局第 2 号 ) は 廃止 なお 情報通信機器高度化プログラム基本計画 ( 平成 産局第 1 号 ) 及び次世代半導体デバイスプロセス等基盤技術プログラム ( 平成 産局第 2 号 ) の一部は 次世代ディスプレイ技術開発プログラム基本計画 ( 平成 産局第 4 号 ) へ移行 (5) 平成 16 年 2 月 3 日付け 制定 情報通信機器高度化プログラム基本計画 ( 平成 産局第 14 号 ) 次世代半導体デバイスプロセス等基盤技術プログラム基本計画 ( 平成 産局第 7 号 ) 及び次世代ディスプレイ技術開発プログラム基本計画 ( 平成 産局第 4 号 ) は 本プログラム基本計画に統合することとし 廃止 なお 情報通信基盤ソフトウェア推進プログラム基本計画 ( 平成 産局第 14 号 ) の一部は 本プログラム基本計画へ移行 (6) 平成 17 年 3 月 25 日付け 制定 高度情報通信機器 デバイス基盤プログラム基本計画 ( 平成 産局第 1 号 ) は廃止 (7) 平成 18 年 3 月 31 日付け 制定 高度情報通信機器 デバイス基盤プログラム基本計画 ( 平成 産局第 7 号 ) は廃止 (8) 平成 19 年 4 月 2 日付け 制定 高度情報通信機器 デバイス基盤プログラム基本計画 ( 平成 産局第 4 号 ) は廃止 プログラム -7

62 平成 産局第 1 号 平成 1 9 年 4 月 2 日 省エネルギー技術開発プログラム基本計画 1. 目的エネルギー資源の約 8 割を海外に依存する我が国にとって これを効率的に利用すること 即ち 省エネルギー を図ることは エネルギー政策上の重要な課題である このため 更なる省エネルギー技術の開発 導入を進め もって我が国におけるエネルギーの安定供給の確保を図る また 同時に 我が国は2 度にわたる石油危機を体験して以来 主要先進国の中でも屈指の省エネルギー型の産業構造を作り上げてきており 蓄積された省エネルギー技術は 地球温暖化問題の直面する人類にとって貴重な価値を有するものである このため 更なる省エネルギー技術の開発 普及により 二酸化炭素 (CO2) 排出削減を図り もって地球温暖化の抑制に貢献する 2. 政策的位置付け 京都議定書目標達成計画 (2005 年 4 月閣議決定 ) において 京都議定書の約束を達成するとともに 更に 脱温暖化社会 に向けて長期的 継続的な排出削減を進めるには 究極的には化石燃料への依存を減らすことが必要である 環境と経済の両立を図りつつ これらの目標を達成するため 省エネルギー 未利用エネルギーの利用等の技術革新を加速し 効率的な機器や先進的なシステムの普及を図り 世界をリードする環境立国を目指す とされている エネルギー基本計画 (2007 年 3 月閣議決定 ) において 省エネルギー技術は 分野横断的 融合的技術分野であり エネルギー以外の分野も含めた幅広い技術分野の発展にも資することから 技術開発と導入支援とを有機的に連携させながら 技術の波及効果が大きく より投資効果 ( 省エネルギー効果 ) の高い技術開発を推進する また 省エネ法におけるトップランナー方式の効果的な実施に資するような技術開発についても併せて推進する とされている 新 国家エネルギー戦略 (2006 年 5 月 ) において エネルギー消費効率 30% 以上の改善を図るため 省エネルギーフロントランナー計画の中で 産学官や異なる事業分野の様々な主体の連携を図り 中長期的視点に立った省エネルギー技術戦略を策定し 省エネルギー技術開発を推進していくこととしている 経済成長戦略大綱 (2006 年 7 月財政 経済一体改革会議 ) において 資源 エネルギー政策の戦略的展開として省エネルギーフロントランナー計画が位置づけられている 第 3 期科学技術基本計画 (2006 年 3 月閣議決定 ) において 国の存立にとって基盤的であり国として取り組むことが不可欠な研究開発課題を重視して研究開発を推進する 推進 4 分野 であるエネルギー分野 分野別推進戦略 (2006 年 3 月総合科学技術会議 ) における 推進 4 分野 であるエネルギー分野に位置付けられている プログラム-8

63 3. 目標新 国家エネルギー戦略において エネルギー消費効率 30% 以上改善が示されており これを達成するために 産学官や異なる事業分野の様々な主体の連携を図り 中長期的視点に立った省エネルギー技術戦略を構築し 技術開発の相互連携によりシナジー効果が発揮され技術開発が促進されるよう 超燃焼システム技術 時空を超えたエネルギー利用技術 省エネ型情報生活空間創生技術 先進交通社会確立技術 次世代省エネデバイス技術の技術群に重点化するとともに 省エネルギー技術戦略に沿った技術開発を戦略的に推進する 4. 研究開発内容 Ⅰ. 提案公募型 (1) エネルギー使用合理化技術戦略的開発 ( 運営費交付金 提案公募 ) 1 概要省エネルギー技術開発の実効性を高めるために シーズ技術の発掘から実用化に至るまで 民間団体等から幅広く公募を行い 需要側の課題を克服し得る省エネルギー技術開発を戦略的に行う 2 技術目標及び達成時期中長期的視点に立った省エネルギー技術戦略を構築し 技術開発の相互連携によりシナジー効果が発揮され技術開発が促進されるよう 超燃焼システム技術 時空を超えたエネルギー利用技術 省エネ型情報生活空間創生技術 先進交通社会確立技術 次世代省エネデバイス技術の技術群に重点化して 省エネルギー技術戦略に沿った技術開発を戦略的に推進する 3 研究開発時期 2003 年度 ~2010 年度 (2) 地域新生コンソーシアムエネルギー研究開発事業 1 概要地域において新産業 新事業の創出を図るため 大学等の技術シーズや知見を活用した地域における産学官の強固な共同研究体制 ( 地域新生コンソーシアム ) の下で 実用化 事業化を念頭に置いたエネルギー使用の合理化 並びに非化石エネルギーの開発及び利用に資する研究開発を行う 2 技術的目標及び達成時期地域における産学官の共同研究を促進するとともに 得られた成果が実用化されることにより 地域における新産業 新事業の創出を図る また 地域における産学官の強固な共同研究体制を組むことにより 研究開発修了後直ちに事業化に至る技術レベルの研究開発数を増加させる 3 研究開発期間 1997 年度 ~ プログラム -9

64 (3) 新規産業創造技術開発費補助金 1 概要エネルギー使用の合理化 並びに非化石エネルギーの開発及び利用に資するリスクの高い実用化技術開発を支援することにより 地域において新産業 新事業を創出し 我が国全体のエネルギー効率の高度化を図る 2 技術的目標及び達成時期地域において世界に通用する新産業 新事業を創出し 地域の産業活性化を推進 このため 市場ニーズやユーザーニーズに基づき 事業のアイデア 構想を具現化する新商品 新サービスの開発を支援し事業化を促進する 3 研究開発期間 1997 年度 ~ (4) イノベーション実用化補助金 ( 運営費交付金 ) 1 概要民間企業 大学等が行うエネルギー使用合理化に結びつく技術開発について提案公募を行い 厳正な評価の上 優れた課題に対して実用化開発費用の一部を補助することにより実用化を支援する 2 技術的目標及び達成時期各々の提案課題の目標に沿った技術開発を実施し 補助対象事業終了後 3 年で事業化 採択課題 1 件当たり 原油換算 1 万 kl/ 年以上 (2020 年度時点 ) の省エネルギー効果を目標とする 3 研究開発期間 2000 年度 ~ (5) エネルギー使用合理化産業技術研究助成事業 1 概要産業界や社会のニーズに応える省エネルギー技術のシーズの発掘とその育成 並びに 省エネルギー技術に関する次世代の研究リーダーの育成を図る この目的のため 産業界からの期待が高い技術領域 課題を提示した上で 大学や独立行政法人の研究者等から研究開発テーマを募集する 厳正な外部評価によって省エネルギー効果があり且つ独創的 革新的なテーマを選定し 研究者代表者個人を特定して助成金を交付する 2 技術的目標及び達成時期独創性のある研究者等を助成すると共に 中間評価ゲート方式が醸成する競争的環境の下で企業との連携を強化させることにより 10~15 年後の実用化が有望な革新的省エネルギー技術の研究開発を促進する 本事業では革新的省エネルギー技術の実用化への第 1 歩となる特許について 助成期間終了後の出願比率を 100% とすることを目標とするとともに 省エネルギー技術に関する次世代の研究リーダーの育成を図る 3 研究開発期間 2000 年度 ~ プログラム -10

65 (6) 研究開発型中小企業挑戦支援事業 1 概要省エネルギー対策に資する中小企業の優れた技術シーズ ビジネスアイデアの事業化による創業 新事業展開を促進するため 実用化研究開発に要する経費 ( 原材料費 直接人件費 機械装置費 知的財産取得費等 ) の一部を補助するとともに 補助事業を行う中小 ベンチャー企業等に対して中小企業基盤整備機構によるビジネスプランの具体化 実用化に向けたコンサルティング等を一体的に実施する 2 技術的目標及び達成時期中小企業の技術開発を推進し 産業におけるエネルギー使用合理化技術の利用を図り もって 中小企業の振興と経営の安定を促進する 補助事業期間終了後 2 年後の採択企業の研究開発成果の事業化率 50% を目標とするとともに 省エネルギー技術開発の高度化を戦略的に推進する 3 研究開発期間 2004 年度 ~ Ⅱ. 超燃焼システム技術 (1) アクリル樹脂製造エネルギー低減技術の研究開発 1 概要工業生産レベルで実用可能なアクリル樹脂のリサイクル技術を開発し 製造工程におけるエネルギーの使用合理化を図る 2 技術的目標及び達成時期アクリル製品 ( キャスト版や成型材料 ) からアクリル樹脂原料モノマーを回収 熱分解するためのリサイクル技術の開発 3 研究開発期間 2005 年度 ~2007 年度 (2) 排水処理における余剰汚泥の減容化技術開発 1 概要従来の排水処理 ( 活性汚泥法 ) は 処理の際に汚泥が発生するため その処分のために多くのエネルギーとコストを消費し かつ環境負荷をかけていたが 本事業により BOD 成分を分解するのに必要な細菌類を高濃度に保持できる微生物固定化担体を用いることにより汚泥が発生しない排水処理法 ( 余剰汚泥原用法 ) 開発し 汚泥処理に係るエネルギーコストの消費を押さえ 環境負荷を低減する 2 技術的目標及び達成時期排水処理における余剰汚泥の減用化を目標とする BOD 成分を分解するのに必要な最近類を高濃度に保持できる微生物固定化担体を投入することにより 高負荷運転を可能とし 処理の後段にて微生物を自己消化させ 汚泥の増殖を抑制する 3 研究開発期間 2006 年度 ~ プログラム -11

66 (3) 炭素繊維製造エネルギー低減技術の研究開発 1 概要軽くて強く 燃費の向上などにも役立つ炭素繊維について 従来よりも製造エネルギーやCO2 排出量が少ないプロセスを開発する 2 技術的目標及び達成時期炭素繊維前駆体繊維の改質もしくは新規創出により低エネルギー原単位で炭素繊維を製造するプロセスを構築し もってエネルギーの使用合理化に資する 併せて 炭素繊維強化プラスチックのリサイクル技術の確立によって エネルギーの使用の合理化に資する 3 研究開発期間 2005 年度 ~ (4) 廃棄衣料のリサイクル技術及び高付加価値商品の開発 1 概要従来は廃棄処分されていた混紡繊維のリサイクルを可能とし エネルギーの使用の合理化にすする 2 技術的目標及び達成時期セルロース / ポリエステル混素材の分離技術と回収技術の開発を行い 回収したセルロースナノパウダー等の高付加価値商品の開発を行う 3 研究開発期間 2006 年度 ~ (5) ポリエチレンテレフタレート製造エネルギー低減技術の研究開発 1 概要繊維 フィルム ボトル等に極めて広範囲に使用され 今後ますます拡大が期待される素材であるポリエチレンテレフタレートに関して その過酷な重合条件のために多大な製造エネルギーが必要とされる現状に鑑み 新たに高活性 高選択性ポリエチレンテレフタレート革新重合触媒技術を創出する 2 技術的目標及び達成時期原料モノマーからポリマー製造にかかるエネルギーの削減を図り エネルギー使用の合理化に資することを目的とする 3 研究開発期間 2007 年度 ~ プログラム -12

67 (6) 高効率重金属処理剤研究開発 1 概要重金属等によって汚染された土壌 飛灰 ばいじん 排水 廃液等を安全かつ経済的に処理する技術開発として 少量の使用で重金属等を安定的かつ効率的に捕捉できる複合金属汚染土壌のオンサイト処理に適した高性能の無機系重金属等処理剤及び自然環境への負荷が少ない新規有機系処理剤を開発する 2 技術的目標及び達成時期 2008 年度までに 飛灰における金属選択性が高く安価な重金属等処理 回収剤及び排水中における亜鉛や6 価セレンなどを処理できる重金属等処理剤を開発する 3 研究開発期間 2003 年度 ~2008 年度 (7) 省エネルギー型化学技術創成研究開発補助事業 1 概要化学産業はそれ自身が裾野の広い産業というだけでなく 自動車 IT 機器等の川下製品の部材として産業界 国民生活の様々な分野に深く関連している 従って化学業界において 省エネポテンシャルの大きい有望な技術シーズがありながら民間だけでは十分な研究開発投資が行われていない技術について 戦略的な研究開発支援を実施することにより 化学産業のみならず 各種最終製品 他産業においてエネルギー効率の改善を促進する 2 技術的目標及び達成時期 2007 年度までに 化学分野の生産プロセスや 製品等に関する環境に配慮した省エネルギー技術の革新に向けて 国内 国際市場の創出 拡大も見据えつつ 将来の発展が有望な技術に関する研究開発を行うことにより 化学産業のみならず 我が国の省エネルギー対策に一層寄与する 3 研究開発期間 2004 年度 ~2007 年度 (8) 高効率酸化触媒を用いた環境調和型化学プロセス技術開発プロジェクト 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり N-オキシ系触媒等の炭素ラジカル創生触媒を化学反応プロセスに適用し 製造工程の短縮や製造効率の向上を図ることで 温暖化効果ガスの排出抑制や省エネルギー効果など総合的なプロセスコストを低減させるため要素技術の開発を行う 2 技術的目標及び達成時期 2008 年度までにカルボン酸 アルコール ケトンなどの含酸素化合物製造プロセスに対し N-オキシ系触媒を適用していくため 現状の触媒活性 選択性の向上 触媒の安定性 寿命の改善 触媒分離プロセスの効率化等を開発する 3 研究開発期間 2005 年度 ~2008 年度 プログラム -13

68 (9) エネルギー使用合理化高効率抄紙技術開発 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものである 原料のパルプから紙を作る抄紙工程は 水分を約 99% から約 3% まで脱水 乾燥させる工程であるため 多くの電力や蒸気 ( 熱 ) が使用され 大量のエネルギーを消費する要因となっている このため 抄紙工程における省エネルギー化を図るための技術開発を行う 2 技術的目標及び達成時期 2007 年度までに高効率プレス脱水技術及び多層式塗工技術を開発する 1. 高効率プレス脱水技術開発従来の脱水性能を維持した省動力型脱水プレス装置などの開発を行うことにより エネルギー需給構造の高度化を図る 2. 多層式塗工技術開発二層以上の塗工液を薄く流し その下に紙を走らせてその表面に塗工することにより 断紙などの操業トラブルを防ぎながら効率的に塗工できる技術の開発を行うことにより エネルギー需給構造の高度化を図る 3 研究開発期間 2005 年度 ~2007 年度 (10) エネルギー使用合理化高効率パルプ化技術開発 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものである 蒸解工程 ( 木材チップからクラフトパルプを製造する工程 ) で使用する蒸解薬液成分である ポリサルファイド (Na 2 S 2 ) を白液中から生成する際 副反応を抑えることで高濃度化し 高濃度のポリサルファイドを含む蒸解薬液をクラフトパルプ製造工程に用いることにより蒸解薬液や蒸気等の使用量を削減し 効率的にパルプを製造することでエネルギー使用の合理化を図るための技術開発を行う 2 技術的目標及び達成時期 2007 年度までに高効率パルプ化技術を開発する 3 研究開発期間 2005 年度 ~2007 年度 (11) エネルギー使用合理化ペーパースラッジ有効利用技術開発 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものである 古紙利用の拡大に伴い増加傾向にあるペーパースラッジの更なる有効利用を進めるとともに エネルギー使用の合理化に資するための技術開発を行う 2 技術的目標及び達成時期 2007 年度までにペーパースラッジ灰水熱固化処理技術 ペーパースラッジ灰再生紙利用技術 ペーパースラッジガス化技術を開発する 1. ペーパースラッジ灰水熱固化処理技術開発ペーパースラッジ灰から有害物質が溶出しない土壌改良材をエネルギープログラム-14

69 負荷の少ない水熱固化処理法により製造する技術の開発を行うことにより エネルギー需給構造の高度化を図る 2. ペーパースラッジ灰再生紙利用技術開発ペーパースラッジ灰を製紙原料である填料や顔料の代替原料として利用する技術の開発を行うことにより 従来の原料を利用する場合と比較してエネルギー需給構造の高度化を図る 3. ペーパースラッジガス化技術開発ペーパースラッジをガス化し エネルギー源として利用する技術の開発を行うことにより エネルギー需給構造の高度化を図る 3 研究開発期間 2005 年度 ~2007 年度 (12) 高機能チタン合金創製プロセス技術開発プロジェクト 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものである 高比強度 高耐食性を有するチタン合金の低コスト化と加工技術の確立のため 現状のバッチ式クロール法に代替する Ca 還元を利用した一次インゴット造塊までの連続製錬プロセスを開発し 製造プロセスにおける省エネルギー化を図る また そのプロセスで生産される低濃度酸素純チタンの優れた加工性を利用した 革新的な成形プロセス技術を開発する 2 技術目標及び達成時期 2008 年度までに 省エネ型チタン新製錬プロセスを開発し 現状の製錬法と比較して 30% 程度の製造コスト低減効果を実証する また 板厚 0.3mmのチタン合金薄板において 引っ張り強度 500MPa 以上 かつエリクセン値 7. 5 以上の高成形性を達成する 3 研究開発期間 2005 年度 ~2008 年度 (13) 事前炭化式ガス化溶融炉プロセスの開発 1 概要高炉技術を活かし 多様な廃棄物 ( 木質系バイオマス 一般ゴミ 廃プラスチック 下水汚泥等 ) を一括的に受け入れ 原料性状に応じて適切に事前処理するとともに 熱分解 ガス化及びガス改質を組み合わせることにより 経済性と原料のフレキシビリティ性に富んだ高効率ガス転換技術の開発を行う 2 技術目標及び達成時期 2007 年度までに投入廃棄物として硬質プラスチック 2 万トン 軟質プラスチック 1 万トン シュレッダーダスト1 万トン 建設廃木材 1.5 万トン及び生木 0.5 万トン ( いずれも年間投入量 ) を処理する実機を想定した場合に ア ) 廃棄物から原燃料ガスへの転換効率 ( 冷ガス効率 ) 70% 以上 ( 現状 50% 程度 ( 廃棄物ガス化 内部使用ガス控除後 )) イ ) 生成ガス発熱量 2,000kcal/Nm3-dry 以上 ( 現状 :1,200kcal/Nm3-dry 以上 ) ウ ) 生成ガス中有害物質の発生ダイオキシン量 0.1ng-TEQ/Nm3 以下プログラム-15

70 3 研究開発期間 2003 年度 ~2007 年度 (14) 鋳片表層改質による循環元素無害化技術の開発 1 概要鉄スクラップの利用拡大により鋳片鋳造に係るエネルギー消費量を削減する事により エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり プラズマ及び電磁気技術を用いて鋼材表層を均一かつ安全に溶解するとともに 熱間加工割れを起こす銅の影響を無害化する元素を溶融部に添加する技術等を開発する 2 技術的目標及び達成時期 2007 年度までに 鉄スクラップ利用拡大による鋳片鋳造に係るエネルギー消費量を4,828Mcal/t から518Mcal/t に削減する技術を開発する この目標を達成することで 2030 年に約 18 万 kl( 原油換算 ) の省エネルギー効果が見込まれる 3 研究開発期間 2003 年度 ~2007 年度 (15) 難加工性特殊鋼等に対する次世代圧延技術の開発 1 概要新しい焼結法 (LIP) と接合界面観察技術を駆使し 新しいセラミック繊維強化金属材料 (FRM) を開発し 耐摩耗性 耐熱衝撃性に優れた低温熱間加工用工具材料の開発を行う 2 技術目標及び達成時期ァ ) 難加工性特殊鋼の精密圧延加工圧延により 厚さ 0.1 mm程度の高耐食ステンレス薄鋼板を厚さ1mm / 枚の PEFC セパレータに精密成形加工する技術を確立する イ ) 低温圧延を可能にする圧延ロール材 A. 耐摩耗性が現状のハイスロールの4 倍以上 耐熱衝撃性が現状ハイスロールの3 倍以上の超高耐久性ロール材の開発 B.Aで開発した超高耐久性ロール材を用いて150 程度の加熱炉温度の低温化操業により 加熱燃料と圧延動力の合計使用量を10% 程度削減する 3 研究開発期間 2003 年度 ~2007 年度 (16) 回転炉床炉による有用金属回収技術の開発 1 概要電炉ダスト中には 亜鉛 鉄等の有用金属が多量に含まれており 現状ではロータリーキルン法等によって主に亜鉛が回収リサイクルされているが CO 2 を始めとする環境負荷物質の排出が大きな問題である このため 回転炉床炉を利用して 環境負荷物質の排出が少なく かつ ダスト中の亜鉛 鉛及び鉄を高効率に分離 回収するプロセス技術を開発する これにより 既存ロータリーキルン法に比べ省エネ効果のある回収技術を目指す プログラム-16

71 2 技術目標及び達成時期 2007 年度までに 回転炉床炉を用いて電炉ダストから高品位還元鉄と亜鉛濃度が高い粗酸化亜鉛を製造するとともに 得られた還元鉄を炭材で溶解し 品質の高い銑鉄を製造する技術を開発する ア ) 電気炉ダストからの鉄分回収率 :95% 以上 ( 銑鉄 C>3.5% S<0.05% を目安とする ) イ ) 電気炉ダストからの亜鉛の回収率 :95% 以上 ( 粗酸化亜鉛 Fe<1.5% を目安とする ) ウ ) 有害物質の排出抑制 : ダイオキシン 0.1ng-TEQ/Nm 3 以下 3 研究開発期間 2003 年度 ~2007 年度 (17) スラグ利用に係る研究開発 1 概要鉄鋼製造工程等から発生するスラグは カルシウム ケイ素を主成分としており 生物着生型の土木工事用資材として利用が期待できる 本事業では スラグ利用を促進する研究開発に取り組むことにより セメント コンクリート材料をスラグを利用した代替材料に置き換えることによる省エネ効果を目指す 2 技術目標及び達成時期 2007 年度までに次の各サブテーマの開発を行う ア ) 生物の親和性が高く 環境浄化に適した材料として 鉄鋼スラグ水和固化体による直立護岸用環境修復技術の開発を行う ( サブテーマ1-1) イ ) 鉄鋼スラグ水和固化体をセメント コンクリート代替材料として海域にて大量に利用する技術の開発として マスコンクリート代替材としての適用技術の開発 鉄筋コンクリートへの適用性評価検討 各種施工技術の開発を行う ( サブテーマ1-2) ウ ) 製鋼スラグの海域利用を阻害している膨張やアルカリ溶出を抑制する石炭灰等を用いた製鋼スラグ安定化改質技術の開発を行う ( サブテーマ2) エ ) 製鋼スラグの海域利用における安全性 環境改善効果の検討 評価を行う ( サブテーマ3) 3 研究開発期間 2004 年度 ~2007 年度 (18) 無曝気 省エネルギー型次世代水資源循環技術の開発 ( 運営費交付金 ) 1 概要所用動力が少なく 汚泥発生も少ない嫌気性処理の利点と 良好な水質が得られる好気性処理の利点の双方の特長を生かし かつ双方の欠点を克服した 省エネルギー性に優れた廃水処理技術を開発する 2 技術目標及び達成時期 2008 年度までに 既存技術で廃水処理を行った際に発生する汚泥量の70% 削減を実現し 廃水処理に要するエネルギーの70% 削減を実現する廃水処理システムを開発する プログラム-17

72 3 研究開発期間 2006 年度 ~2008 年度 (19) 植物機能を活用した高度モノ作り基盤技術開発 i) 植物利用エネルギー使用合理化工業原料生産技術開発 ( 運営費交付金 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり 現在の化学工業プロセスに代わる 植物の有する有用物質生産能を活用した省エネルギー 低環境負荷型の工業原料生産プロセスへの変換を促進するため 以下の研究開発を行う 生産プロセス制御等技術開発工業原料の生産に関わる重要な物質生産プロセスに関する代謝系をゲノム情報に基づき解析するとともに 有用物質生産制御に必要な一連の代謝遺伝子群の発現を統一的に制御する技術の開発を行う 2 技術目標及び達成時期 生産プロセス制御等技術開発 2009 年度までに 工業原料として有望なバイオマスとしてイソプレノイド 油脂などの有用物質生産に関わる代謝経路とその調節メカニズム及び生産物質の蓄積 移動に係るメカニズムの解析を行い 関連遺伝子情報を整備するとともに 統括的発現制御技術を開発する 3 研究開発期間 2002 年度 ~2009 年度 (20) 微生物機能を活用した環境調和型製造基盤技術開発 i) 微生物機能を活用した高度製造基盤技術開発 ( 運営費交付金 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり 省エネルギーかつ環境負荷が少ないといった特徴を有する微生物機能を活用した有用物質の革新的な生産プロセス ( モノ作り ) の技術を構築するため 産業用途に必要な機能既知遺伝子で構成されたゲノムを持ち 物質生産性向上につながる性能を備えた高性能宿主細胞の創製や 微生物反応の多様化 高機能化技術を開発するとともに バイオマスを原料として有用物質を体系的かつ効率的に生産する ( バイオリファイナリー ) ための基盤技術を開発する 2 技術目標及び達成時期 2010 年度までに 物質生産性向上につながる性能を備えた高性能宿主細胞を創製するとともに バイオプロセスの実用化適用範囲の拡大のための微生物反応の多様化 高機能化技術の開発を行う バイオリファイナリー技術については バイオマスを高効率で糖化し 糖から高効率で各種化成品の基幹物質を生産するバイオプロセス体系を構築する 3 研究開発期間 2006 年度 ~2010 年度 プログラム -18

73 ii) 微生物群のデザイン化による高効率型環境バイオ処理技術開発 ( 運営費交付金 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり 従来エネルギー多消費 廃棄物多排出型であった廃水 廃棄物処理において 微生物群の構成及び配置等を人為的に制御 ( デザイン化 ) することで その処理効率を大幅に向上させ 省エネルギーで廃棄物も少ない高効率型廃水 廃棄物処理の基盤技術を確立する 2 技術目標及び達成時期 2011 年度までに 特定有用微生物群を人為的に安定導入 維持もしくは人為的に空間配置 優先化させる等のデザイン化技術を開発し 従来の廃水 廃棄物処理に比べより高効率で省エネルギーな処理技術を開発するとともに 実用化に資するための実証可能なテストプラント規模にて評価する 3 研究開発期間 2007 年度 ~2011 年度 (21) 革新的マイクロ反応場利用部材技術開発 ( 運営費交付金 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり マイクロリアクター ナノ空孔などの精密反応場を利用し 反応分子の自由な運動を活性種レベルで制御した革新的な化学反応プロセスと新機能材料創成技術の確立を目指す さらに マイクロリアクターとナノ空孔反応場の組み合わせ 各反応場とマイクロ波等のエネルギー供給手段との組み合わせにより協奏的反応場を構成し さらなる高効率生産等を可能にする基盤技術を開発する これらの技術の確立により 反応システムの小型化 多段プロセスの簡略化等を通じた化学産業の製造工程等の省エネルギー化を図る 2 技術的目標及び達成時期 2010 年度までに マイクロリアクター技術 ナノ空孔技術を軸とし これらに更にマイクロ波 超臨界流体等のエネルギー供給手段を組み合わせた協奏的反応場を構成することにより これまでにない革新的な化学反応プロセスを確立し 新機能材料創成技術を実現する さらに これらの技術を用いて高性能 高機能電子材料 医薬中間体などの部材を開発する 3 研究開発期間 2006 年度 ~2010 年度 (22) 鉄鋼材料の革新的高強度 高機能化基盤研究開発 ( 運営費交付金 ) 1 概要プラント 構造物や自動車等の革新的な高効率化 省エネルギー化 長寿命化 安全 安心化を図るため 最新の科学的知見を導入し 鉄鋼材料及び鋼構造体を超高機能化する基盤的研究開発を行う 具体的には 高強度鋼 高機能鋼の実用化拡大の基盤となる (1) 高級鋼厚板 ( 高強度 低温用 ) 溶接部の信頼性 寿命を大幅に向上する溶接施工技術 ( 高密度 清浄熱源溶接技術 ) 及び水素破壊の機構解明等を踏まえた金属組織制御技術を基本とする溶接材料技術 (2) 部材の軽量化を図るために強度 加工性等の最適機能傾斜を付与する機械部品鍛造技術 ( 駆動部材の信頼性プログラム-19

74 確保のための耐疲労破壊特性の向上を踏まえた ) の開発を行う 2 技術目標及び達成時期 2011 年度までに 高級鋼 ( 高強度鋼 低温用鋼 耐熱鋼 ) の溶接を予熱 後熱なしに可能とする溶接技術と材料技術を開発するとともに 傾斜機能部材の鍛造技術を開発する 3 研究開発期間 2007 年度 ~2011 年度 Ⅱ. 時空を超えたエネルギー利用技術 (1)VOC 含有廃棄物の溶剤回収及び再利用処理技術の開発 1 概要合成皮革の製造工程で発生する廃樹脂中の溶剤等の再利用を目的とする 有機溶剤含有固形廃棄物からの有機溶剤の回収方法の開発 固形分の炭化方法 炭化物の性能確認 処理効率の高い加熱炉の構造の検討 混合有機溶剤を燃料として使用できるボイラーの開発 2 技術目標及び達成時期合成皮革製造からの廃樹脂の有効利用率 80% 以上を目標とする 3 研究開発期間 2007 年度 ~ (2) 高効率ガスタービン実用化要素技術開発 1 概要電力産業用ガスタービンについて 大型機 (40 万 kw 程度 ) のガスタービン入り口温度の高温化 (1500 級 1700 級 ) 及び中型機 (7 万 kw 程度 ) の高湿分空気利用システム (AHAT システム ) 実用化のための要素技術開発を行い 発電効率の向上を図る 2 技術的目標及び達成時期 2007 年度までに大型機において燃料消費量 8% の削減 2006 年度までに中型機において燃料消費量 15% の削減の可能性を確認する 3 研究開発期間大型機の高温化要素技術開発 :2004 年度 ~2007 年度中型機の高湿分空気利用システム要素技術開発 :2004 年度 ~2006 年度 (3) 超高効率天然ガスエンジン コンバインドシステム技術開発 ( 運営費交付金 ) 1 概要都市部民生部門の省エネルギーに有効な電気 熱の面的利用を促進するため 世界最高レベルの発電効率となる天然ガスエンジンの技術開発を行う さらに 熱の利用効率を高めるため 本ガスエンジンに最適な高出力コンバインドシステムの技術開発を行う 2 技術目標及び達成時期 2007 年度までに 天然ガスを燃料とした8MWクラス高効率ガスエンジンに プログラム -20

75 おいて 以下の技術目標を達成する 発電効率:48%(LHV) 総合効率:80% 以上 ガスエンジンコンバインド時発電効率:50%(LHV) NOx 排出濃度 :320ppm 以下 (O2=0% 換算 ) 3 研究開発期間 2005 年度 ~2007 年度 Ⅲ. 省エネ型情報生活空間創生技術 (1) 心理生理快適性素材の開発 1 概要人の心理生理の評価システムの確立と そのシステムを用いて計測された適切な心理生理反応に対応した温湿度や刺激 圧力をコントロールする繊維製品の開発を行うことにより エネルギー使用の合理化に資することを目的とする 2 技術目標及び達成時期 温熱刺激 圧刺激 触刺激などを適切に制御した 心理生理的に快適な繊維製品を開発する ( 空調エネルギーの削減 製造エネルギーの削減 ) 繊維製品の開発に伴う試作点数 試作回数を削減することが可能な新技術を構築する 3 研究開発期間 2005 年度 ~ (2) 新規高性能吸着材の開発 1 概要民生部門でエネルギー消費量の大きな空調機器や給湯器の省エネを図る抜本的な効率改善方法として 吸着式のデシカント ( 除湿剤 ) やヒートポンプを用いる方法が提案されている また 化学製品の精製プロセスで発生する大量のエネルギー消費を改善するため 化学物質を選択的に吸着する吸着材の利用が提案されている 本事業ではこれらに利用される新規高性能吸着材の開発を行う 2 技術目標及び達成時期 2007 年度までに 吸着デシカント式無給水加湿器 吸着脱着式化学製品精製装置などに適した 新規高性能吸着材を開発する 3 研究開発期間 2005 年度 ~2007 年度 (3) 革新的構造材料を用いた新構造システム建築物研究開発 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり 我が国鉄鋼業の約 50% を占める建設市場において 建築物のメインフレームに高強度鋼を用いることで 1 鉄鋼部材の軽量化 ( リデュース ) とそれに伴う輸送効率の向上 2 高強度化 非溶接化に伴う部材のリユース促進 3 製造 施工の省エネ 省力化等を図る プログラム-21

76 同時に 柔剛混合構造 ( 高強度鋼とダンパーの組み合わせ ) 技術の確立により 震度 7にも耐えうる新構造システム建築物の建設が可能となり 我が国で大きなリスクである大規模地震災害から国民を守り 安心安全社会の実現に寄与する 2 技術目標及び達成時期 2013 年度までに 最大規模の地震 ( 震度 7) に対しても倒壊 損壊しない建築物を高強度鋼 (800N/mm 2 鋼級 ) とダンパーの組み合わせによる柔剛混合構造により実現を図るものであり 国土交通省や民間企業と連携してこの建築物のメインフレームに必要な高強度鋼部材 接合法等の開発を行う 主な研究開発目標は以下の通りである 震度 7 弾性新構造システム開発 高強度部材の製造技術開発 超高強度接合部品開発 高強度部材の接合技術開発 3 研究開発期間 2006 年度 ~2008 年度 (4) 高環境創造高効率住宅用 VOCセンサ等技術開発 ( 運営費交付金 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり 住宅における換気負荷を最小化することによって省エネルギーを達成するため VOCセンサ及びモニタリング併用型換気システム等を開発する 2 技術目標及び達成時期 2008 年度までに VOCに対して高選択性 高感度性 即応性を有するVO Cセンサ及びVOCセンサを用いたモニタリング併用型換気システム等を開発する 3 研究開発期間 2005 年度 ~2008 年度 (5) 有機発光機構を用いた高効率照明の開発 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり 蛍光灯に代わる高効率照明として有機 EL 発光機構を用いるための技術開発課題 ( 発光効率 演色性 面均一性 生産コスト ) 等を明らかにし それをブレークスルーしうる技術シーズを抽出する 2 技術目標及び達成時期 2009 年までに現在一般に普及している蛍光灯照明に代わる高効率照明としての必要スペックを達成するとともに 次世代照明として同じく期待されている LED との差別化要素を技術的に達成し 大面積 / 高スループット / 低コストで量産するプロセス技術を開発する また 現在蛍光灯の間接 拡散照明が用いられている照明機器を代替する有機 EL 照明を実用的なコストで製造できる技術を確立する 3 研究開発期間 2007 年度 ~2009 年度 プログラム -22

77 (6) デジタル情報機器相互運用基盤プロジェクト ( 運営費交付金 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり 情報家電の利用を通じたIT 利活用による省エネルギーが促進されることを目指し 専門的な知識を有しなくとも機器やサービスを安全かつ容易に利用ができるプラットフォームとして リモート管理など効率的に情報家電システムの統合管理が可能となる技術の研究開発を行う これにより 機器の消費電力のこまめな制御に加え 機器メンテナンス ユーザーサポートを遠隔に行うことが可能となり エネルギー消費の削減が達成される 2 技術目標及び達成時期 2007 年度までに 機器認証方式及び高信頼リモート管理プロトコルの共通仕様を策定し またリモート管理を実現するポータル構築のための基本ツール等の開発により情報家電の統合管理技術を確立する 3 研究開発期間 2003 年度 ~2007 年度 (7) 次世代大型低消費電力ディスプレイ基盤技術開発 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり 次世代の大型液晶及び大型プラズマディスプレイに関する低消費電力ディスプレイを実現するための研究開発を行う 2 技術的目標及び達成時期 2011 年度までに 液晶に関しては 高効率バックライト 革新的なTFTアレイプロセス技術 製造装置及び低消費電力型の画像処理エンジン等に係る技術を確立する また プラズマディスプレイに関しては 超低電圧駆動等に係る技術を確立する 3 研究開発期間 2007 年度 ~2011 年度 (8) 高機能化システムディスプレイプラットフォーム技術開発 ( 運営費交付金 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり 中小型の液晶ディスプレイ等について 現状 外付けの半導体デバイスで構成されている駆動回路やメモリ回路等を ディスプレイ基板上に集積化することで低消費電力化を実現する 具体的には 機能回路を構成する基本回路のガラス基板上での作製技術を開発する 2 技術目標及び達成時期 2007 年度までに ガラス基板上のシリコン膜に多様な機能回路を構成する上で基本となる機能要素単位回路 ( マクロセル ) に関する基盤技術 ( システムプラットフォーム ) として 集積化システムオングラス技術 及び マクロセル実現のためのデバイス技術 を開発する 3 研究開発期間 2005 年度 ~2007 年度プログラム-23

78 (9) 次世代高効率ネットワークデバイス技術開発 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり ネットワークで伝送されるデータ量の爆発的増加に伴い 関連機器の消費エネルギーが増大している中で ネットワーク全体の消費電力量を抑制することが喫緊の課題であり 消費エネルギーの低減に大きく貢献するルータ スイッチの高速化のための研究開発を実施するとともに 機器そのものの消費エネルギーを低減するための研究開発を実施する 2 技術的目標及び達成時期 2011 年度までに 1チャンネルあたり40Gbps 超の通信速度に対応するトラフィック計測 分析 管理技術や40Gbpsのインターフェース さらなる通信速度向上 (100Gbps 超 ) を実現するハードウェア技術 SFQ( 単一磁束量子 ) スイッチに関する実現を可能とするための基盤技術を開発する 3 研究開発期間 2007 年度 ~2011 年度 (10) マルチセラミックス膜新断熱材料の開発 ( 運営費交付金 ) 1 概要住宅やビルなどの冷暖房における大幅な省エネを実現する画期的な断熱性能を示す壁および窓材料を セラミックスのナノ多孔体構造やナノ羽毛状構造およびセラミックス ポリマー複合化構造などからなるマルチセラミックス膜アセンブリ技術によって開発する 2 技術目標及び達成時期 2011 年度までに 熱貫流率 ( 熱の伝わりやすさ ) が0.3W/m 2 K 以下 壁厚さ10mm 程度の超断熱壁材料および熱貫流率が0.4W/m 2 K 以下 光 ( 可視光 ) 透過率が65% 以上 (Low-E ガラス使用 ) ヘイズ率が1% 以下の超断熱窓材料を実現する 3 研究開発期間 2007 年度 ~2011 年度 (11) 次世代光波制御材料 素子化技術 ( 運営費交付金 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり ガラス材料に関する精密モールド技術を確立し 機能性の高い光波制御素子を低コストで生産できるプロセス技術を開発することで部材の小型化 高機能化を図りつつ 省エネを実現する 2 技術目標及び達成時期 2010 年度までにサブ波長レベルの微細構造をガラス表面にモールド成形する技術を実現し 実装可能な具体的なデバイスを作製する 3 研究開発期間 2006 年度 ~2010 年度プログラム-24

79 (12) 低損失オプティカル新機能部材技術開発 ( 運営費交付金 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり 近接場光の原理 効果を応用した低損失オプティカル新機能部材技術を開発し 実用化の目処を得ることを目的とする 動作原理に近接場光を用いるオプティカル新機能部材は 従来の材料特性のみに依存した光学部品では不可能な機能 性能を発揮し 液晶プロジェクター 液晶ディスプレイなど情報家電の省エネルギー 高性能 高信頼化を図る上でのキーデバイスとなることが期待できる 2 技術目標及び達成時期 2010 年度までに 共通基盤技術として ナノ構造部材の設計 作製 評価技術を開発するとともに ナノ構造部材に発現する近接場光の機能を動作原理とする低損失オプティカル新機能部材を検討し機能を確認する 3 研究開発期間 2006 年度 ~2010 年度 (13) 超フレキシブルディスプレイ部材技術開発 ( 運営費交付金 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から 製造工程等の省エネルギー化を実現するために行う 従来 表示デバイスの製造には 真空蒸着と高温下での焼成と それに伴う排ガス排水処理が必須であった これを ロール to ロール方式に代替することで常圧 常温下での製造を実現し フレキシブルな薄型ディスプレイを効率よく製造する そのために 有機 TFT 材料およびコンタクトプリント技術等を開発する 2 技術的目標及び達成時期 2009 年度までに 実用化に向けた実証のための巻き取り方式ディスプレイのプロトタイプを試作する またフレキシブルデバイス材料開発に貢献する部材ならびに薄膜複合化技術を開発し これらをパネル化するための実用化技術を確立する 3 研究開発期間 2006 年度 ~2009 年度 Ⅳ. 先進交通社会確立技術 (1) 次世代構造部材創製 加工技術開発 ( 次世代衛星基盤 ) 1 概要国際商業市場における我が国衛星メーカーの競争力を強化するべく 次世代の衛星技術として期待されている 準天頂衛星システム ( 移動中の利用者等に対し 米国が運用するGPSとの補完による高精度な位置情報等の提供を可能にする新システム ) の構築に不可欠な基盤技術 ( 産業競争力強化にも直結する衛星の軽量化 長寿命化に関する技術等 ) の開発を行う 本プロジェクトの一部については 他部門と比較して需要増加の割合が高い運輸部門のエネルギー消費を抑制すべく 航空機 自動車 高速車両等の輸送機器の軽量化 効率化にも資する複合材料製造設計のための基盤技術を確立するためのものであり エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものである プログラム-25

80 静止軌道と一定の角度をなす傾斜軌道に複数の衛星を配置し 見かけ上 常に天頂付近に最低 1つの衛星を位置させるシステム 2 技術的目標及び達成時期 2010 年度までに 準天頂衛星システムの構築に不可欠な基盤技術 ( 産業競争力強化にも直結する衛星の軽量化 長寿命化に関する技術等 ) の開発を行う 3 研究開発期間 2003 年度 ~2010 年度 (2) 次世代構造部材創製 加工技術開発 ( 次世代航空機用 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり 航空機 高速車両等の輸送機器への先進材料の本格導入を加速させるため 先進複合材料及び先進金属材料について部材開発 設計試作及び評価を実施することで 軽量化によりエネルギー使用効率を大幅に向上させる革新的な構造部材の創製 加工技術の確立を行う 2 技術目標及び達成時期 2007 年度までに 複合材料の更なる低コスト製造を可能とする非加熱成形技術 整備の容易化等を通じて安全性を飛躍的に向上させる健全性診断技術や 強度のある軽量構造材として有望なマグネシウム合金の耐腐食成型技術の確立を図る また 航空機エンジン用材料としても複合材料の適用を図るため 2011 年度までに 耐衝撃性 高靭性に優れた樹脂 構造及び低コスト製造を可能とする成形技術に関する基本技術を確立する 3 研究開発期間 2003 年度 ~2011 年度 (3) 活性炭の高性能化技術開発 1 概要キャパシタ用活性炭の高性能化を図ることでキャパシタの用途拡大を図り エネルギー使用の合理化を図る 2 技術的目標及び達成時期 各種炭素材料に対する最適前処理技術の開発 最適賦活 精製 粉砕技術の開発 炭素材料の特長を生かした高性能活性炭の開発 3 研究開発期間 2005 年度 ~2007 年度 プログラム -26

81 (4) 軽量クッション材の開発 1 概要現在 ウレタンを用いて製造されているクッション材を より軽くリサイクルが可能なポリエステル系繊維から製造する技術を開発することにより エネルギー使用の合理化に資する 2 技術的目標及び達成時期ウレタンに代替可能な軽量ポリエステル系繊維クッション材を開発し 自動車内装 電車シート 家具 オフィス椅子などのクッション材に使用される化石原料の削減 並びに車両重量の軽量化による燃費向上を行う 3 研究開発期間 2005 年度 ~ (5) 新規高効率電池材料の開発 1 概要電池分野におけるエネルギー効率の改善を促進するため これに使用する電池材料の高効率化を図り 最終製品の省エネルギーを促進することを目的とし 有望な技術シーズがありながら民間だけでは十分な研究開発投資が行われていない技術について 研究開発を実施する 2 技術的目標及び達成時期 2007 年度までに 飛躍的にエネルギー効率の優れた電池材料技術を開発する 3 研究開発期間 2005 年度 ~2007 年度 (6) 自動車軽量化炭素繊維強化複合材料の開発 ( 運営費交付金 ) 1 概要自動車の軽量化による燃費向上を図るため 自動車材料に要求される高信頼性 高強度 軽量等の性能をもつ高度に安全性に配慮した炭素繊維強化複合材料を開発する 2 技術目標及び達成時期 2007 年までに 自動車に実装可能な炭素繊維強化複合材料の創製 成形 加工技術等を開発する 3 研究開発期間 2003 年度 ~2007 年度 (7) 革新的次世代低公害車総合技術開発 ( 運営費交付金 ) 1 概要大気環境 地球温暖化 エネルギー問題の同時解決に向けて 次世代の低公害車の技術開発を実施する 特に 都市間の輸送に用いられる 都市間トラック バス を中心とした分野における要素技術の開発を自動車技術 燃料技術の両面から実施していく 2 技術目標及び達成時期平成 20 年度において 都市間の輸送に用いられる 都市間バス トラック をプログラム-27

82 中心とした分野における次世代低公害車の要素技術を確立する 具体的には 以下のとおり 燃費向上率貨物車現行基準値に対し10% 乗用車 2010 年のガソリントップランナー燃料基準から30% 排出ガス貨物車 NOx: 新長期規制値の 1/10 PM: ポスト新長期規制値の 1/2 乗用車 NOx: ガソリン車の新長期規制値 PM: ポスト新長期規制値の 1/2 3 研究開発時期 2004 年度 ~2008 年度 (8) 環境適応型小型航空機用エンジン研究開発 ( 運営費交付金 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり エネルギー使用効率を大幅に向上し 環境対策にも優れた次世代の航空機用エンジンの開発にとって重要な要素技術の研究開発を行う 2 技術目標及び達成時期 2010 年度までに 1エネルギー使用効率を大幅に向上する構造設計技術 ( シンプル化技術 ) 2 騒音 NOx 等の環境負荷対応に優れた環境対策技術 3 予知予防制御等のインテリジェント化技術 4 高バイパス比化等の高性能化技術といった要素技術を開発するとともに それらを取り入れた小型航空機用エンジンの全機インテグレーション技術の確立を目指す 3 研究開発期間 2003 年度 ~2010 年度頃 (9) カーボンナノチューブキャパシタ開発プロジェクト ( 運営費交付金 ) 1 概要従来の活性炭電極では不可能な高出力かつ高エネルギー密度の電気二重層キャパシタを実現するため 高度に配向した長尺の単層カーボンナノチューブの大量合成技術を開発するとともに これを用いたキャパシタ電極の開発を行う 2 技術目標及び達成時期 2010 年度までに 単層カーボンナノチューブの高度配向技術及び大量生産技術を確立するとともに キャパシタ製造技術を確立することで 20Wh/Kg の高エネルギー密度と耐久性を有する電気二重層キャパシタを開発する 3 研究開発期間 2006 年度 ~2010 年度 Ⅴ. 次世代省エネデバイス技術 (1) 次世代プロセスフレンドリー設計技術開発 ( 運営費交付金 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり IT 化の進展 IT 利活用の高度化を支え あらゆる機器に組み込まれている半導体の低消費電力化を図プログラム-28

83 るため テクノロジーノード45nm 以降の半導体に対応するSoC(System on Chip) 設計技術を開発する 具体的には テクノロジーノード45nm 以細の半導体の共通設計基盤技術開発として DFM(Design For Manufacturing) 基盤技術を中核とした設計及び製造の全体最適を確保する全く新しいSoC 製造フローを開発する 2 技術目標及び達成時期テクノロジーノード45nm 以細のSoC 開発において製造性を考慮した共通設計基盤技術を確立し システムLSIデバイスの省エネルギーを実現するとともに 設計生産性を従来予想に比べ2 倍にすることを目標とする 3 研究開発期間 2006 年度 ~2010 年度 (2) 次世代低消費電力半導体基盤技術開発 (MIRAI)( 運営費交付金 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり IT 化の進展 IT 利活用の高度化を支え あらゆる機器に組み込まれている半導体の低消費電力化を図るため テクノロジーノード45nm 以細の極微細デバイスに必要な微細加工技術に関わる基盤技術開発を行う 具体的には 1EUV( 極端紫外線 ) リソグラフィ用マスクの構造最適化 欠陥検査技術 及び欠陥修正技術開発 2マスク製造の高速化等の実現のため マスクの設計 描画及び検査の3 工程を総合的に最適化する技術の開発等を行う 2 技術目標及び達成時期 2010 年度までに マスク設計 描画 検査の各工程に共通的なマスクデータ処理技術 繰り返しパターンやパターン重要度を利用した描画 検査高速化技術等の基本的な開発及びEUVLマスク基盤技術として 許容欠陥の指標明確化 ブランクスの位相欠陥検査技術の確立等を完了する 3 研究開発期間 2001 年度 ~2010 年度 (3) 極端紫外線 (EUV) 露光システム開発プロジェクト ( 運営費交付金 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり IT 化の進展 IT 利活用の高度化を支え あらゆる機器に組み込まれている半導体の低消費電力化を図るため テクノロジーノード45nm 以細の半導体微細加工技術に対応する波長 13.5n mの極端紫外線 (EUV:Extreme Ultra Violet) を用いた露光システムの基盤技術開発を産学官連携により行い 平成 19 年度までに新型リソグラフィーシステムの基盤技術を確立する 2 技術目標及び達成時期 2007 年度までに 集光点におけるEUV 光源出力が10W 以上の極端紫外線 (EUV: 波長 13~14nm) 光源及び低損失光学系等の装置化基盤技術を開発することにより EUV 露光システム技術を確立する 3 研究開発期間 2003 年度 ~2007 年度プログラム-29

84 (4) ナノエレクトロニクス半導体新材料 新構造技術開発 -うち窒化物系化合物半導体基板 エピタキシャル成長技術の開発 ( 運営費交付金 ) 1 概要窒化物系化合物半導体は日本が強みを有し パワーデバイス 高周波デバイス 発光デバイス等 今後の IT 社会を支えとなることを期待されている分野である しかし 既存のバルク単結晶基板成長技術やエピタキシャル成長技術では 従来の半導体では実現できない領域で動作可能なハイパワー 超高効率デバイス性能を十分に引き出すには至っていない これを突破するため 大学あるいは研究所を拠点に材料メーカー デバイスメーカー 装置メーカー等が相互連携して 窒化物半導体の結晶欠陥低減技術やナノ構造作製技術等の革新を図り これらデバイスの飛躍的な性能向上と消費電力削減の実現を図る 2 技術目標及び達成時期 2011 年度までに 次世代窒化物系半導体デバイスを実現する以下結晶作製技術を開発する 基板技術 (GaN AlNバルク結晶作製技術 ) 口径 2~4インチで高品質エピ成膜を可能とする低コストの単結晶基板作製技術の確立 エピ技術 ( エピタキシャル成膜及び計測評価技術 ) 低欠陥高品質エピ層を実現する成膜技術及び膜成長過程を計測評価する技術の確立 高出力かつ高安定動作可能なエピ層の実現 高耐圧超高速な新しいデバイス構造の開発 3 研究開発期間 2007 年度 ~2011 年度 (5) 半導体アプリケーションチッププロジェクト ( 運営費交付金 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり IT 化の進展 IT 利活用の高度化を支え あらゆる機器に組み込まれている半導体の低消費電力化を図るため 情報通信機器 特に 情報家電 ( 車載を含む ) の低消費電力化を実現できる半導体アプリケーションチップ技術の開発を行う 2 技術目標及び達成時期 2009 年度までに 情報家電の低消費電力化を実現できるアプリケーションチップ技術を開発する 3 研究開発期間 2003 年度 ~2009 年度 (6) パワーエレクトロニクスインバータ基盤技術開発 ( 運営費交付金 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり 省エネルギーを進めるために シリコンよりも材料特性に優れたワイドギャップ半導体デバイスを用プログラム-30

85 いた高効率インバータ等の実用パワーエレクトロニクス機器システムの基盤技術の開発を行う 2 技術目標及び達成時期 2008 年度までに ワイドギャップ半導体デバイスを用いた高効率インバータ等の実用パワーエレクトロニクス技術を開発する 3 研究開発期間 2006 年度 ~2008 年度 (7) 次世代高度部材開発評価基盤の開発 ( 運営費交付金 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものである 半導体産業分野で 集積回路の消費電力低減に必要な配線形成用各種材料等の開発のネックとなっているナノレベルでの材料間の相互影響を評価可能な統合部材開発支援ツールを開発する これにより 集積回路の種類やデザインルールに応じて 配線形成用各種材料とプロセスの最適な組み合わせの提案技術 ( 統合的材料ソリューション提案技術 ) を確立する 2 技術的目標及び達成時期 2008 年度までに 半導体材料開発に貢献する材料評価基盤を構築するとともに 上記の統合的材料ソリューション提案技術を確立する また 本プロジェクトを通して得られた基礎データ等については プロジェクト実施期間中にデータを体系的に整理し 幅広く社会に提供を図る 3 研究開発期間 2006 年度 ~2008 年度 Ⅵ. その他 (1) 繊維型 DNAチップを利用した遺伝子検査 診断トータルシステムの開発 1 概要繊維型 DNAチップを利用した遺伝子検査 診断トータルシステムを開発し 試料の調整 ( 液体からの核酸の抽出 精製 ) から DNAチップを利用したハイブリダイゼーションまでの操作をシステム化し 高信頼性 易操作性 迅速性を兼ね備えた遺伝子検査 診断トータルシステムの開発を行う 2 技術目標及び達成時期 生体サンプルからの自動試料調整装置及び高速 DNAチップ処理装置を組み合わせた遺伝子検査 診断用トータルシステムの開発 3 研究開発期間 2005 年度 ~2007 年度 (2) 無機ナノ複合機能化繊維の技術開発 1 概要ポリビニルアルコールを始めとする酢酸ビニル系高分子に対する高度無機ナノ複合技術の繊維材料への応用を図り 各種機能化繊維材料の量産化技術を確立することにより エネルギー使用の合理化を図る プログラム-31

86 2 技術目標及び達成時期 金属微粒子をナノ複合させた低コスト 高性能な高導電繊維の開発 無機 金属微粒子の湿式粉砕技術 微粒子複合湿式紡糸技術の開発 3 研究開発期間 2006 年度 ~2008 年度 (3) 新規親水性ポリエステルの開発 1 概要吸湿性 防汚性 光感応性等を発現する機能性ポリエステルポリマー ポリエステル繊維 ポリエステル構造体を開発し エネルギーの使用の合理化を図る 2 技術目標及び達成時期 親水性ポリエステルポリマーの重合生産技術の開発 製糸生産技術の開発 繊維構造体の開発 3 研究開発期間 2006 年度 ~2007 年度 (4) 次世代資材用繊維の開発 1 概要汎用ポリマーを使用した資材用繊維の消費耐久性 ( 耐疲労性 ( 耐摩耗性 耐衝撃性 ) 耐候性 耐光性 耐加水分解性) 向上技術の実用化開発を実施し 資材用繊維の使用量低減 耐用年数の拡大 さらにはコンクリート品 鋼線で展開されている用途への代替を図ることにより エネルギー使用の合理化を図る 2 技術目標及び達成時期 工業生産レベルで実用可能な消費耐久性に優れたポリマーの開発 開発したポリマーを用いた複合紡糸技術の構築 3 研究開発期間 2007 年度 ~2009 年度 (5) 希少金属等高効率回収システム開発 1 概要小型電子 電気機器にはベースメタルや 金 銀等の貴金属の他 インジウム ニッケル等の希少金属等を含有している 現状では これらの機器が廃棄された後は 非常に高温で処理する乾式製錬技術を用いてリサイクル 処理されているため 多大なエネルギーを消費するばかりか 回収可能な金属が銅 金 銀等に限定されており その他の希少金属等は回収できずに廃棄処分されている このため 湿式製錬技術を活用した高効率な最適技術の開発等を通じて 回収工程の省エネルギー及び希少金属等の回収率向上を図る 2 技術目標及び達成時期 従来方法( 乾式製錬 ) で処理する場合に比べて 大幅な省エネルギーの実現 ( 省エネルギー効果 : 原油換算で約 78 万 kl/ 年削減 ) 廃小型電子 電気機器 廃超硬工具等中に含まれる希少金属等の回収率の向上 ( インジウム0% 90% ニッケル50% 95% コバルト0% 95% プログラム-32

87 タンタル 0% 80% タングステン 90% 95% レアアース 0% 80%) 3 研究開発期間 2007 年度 ~2010 年度 (6) 高度機械加工システム開発事業 ( 運営費交付金 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり 機械加工システムメーカーと構成要素を作製している電気 工具 材料メーカーなどが一丸となり 主軸 モータ 軸受 摺動部材等の開発を進め 製造現場が抱える共通の課題 ( 共有化 簡素化が可能なラインの設計 製造に係る負荷のモニタリングと最適運転など ) の解決に資する開発に取り組む 2 技術目標及び達成時期 2007 年度までに 自動車業界や情報家電業界が生産技術のハード面に求める フレキシブルライン設計 や 省エネルギー加工 に応えるべく 機械加工システムの高度化を図る このため 以下の開発を行う 加工ヘッド交換型機械加工システムの開発( 多自由度メカニズムを利用した加工ヘッドのモジュール化と新たなクランプ機構の開発 ) 低消費電力型機械加工システムの開発( 高能力 コンパクト主軸ユニットの開発と 振動センサ等内蔵信号解析処理主軸モジュールの開発 および 加工状態のモニタリングによる自律型適応制御および自律型精度補償の技術開発 ) 機械加工システムのための要素技術( 定摩擦摺動部材 ) の開発 ( 剛性が高く防振性に優れた構造部材と定摩擦力で高い垂直剛性を有する摺動面の開発 ) 3 研究開発期間 2005 年度 ~2007 年度 (7) エコマネジメント生産システム技術開発 ( 運営費交付金 ) 1 概要エネルギー需給構造の高度化を図る観点から行うものであり 環境対策を実施するには莫大なコスト エネルギーが必要な分野について エネルギーロスミニマムおよび環境負荷低減を実現するエコマネジメント生産システムを開発する 本事業は 社会全体の共通課題である地球温暖化対策や有害化学物質への対応などの環境問題を克服するため 製造プロセスにおける省エネ化や 産業機械 製造装置等からの有害物質の排除等の取組を実施するものである 2 技術目標及び達成時期 2010 年度までに温暖化ガス排出量や有害物質使用の削減を図るべく 省エネ 原単位削減 有害物質削減 リサイクルをテーマに 総合的な環境負荷低減に取り組む 3 研究開発期間 2005 年度 ~2009 年度 プログラム -33

88 5. 政策目標の実現に向けた環境整備 ( 成果の実用化 導入普及に向けた取組 ) 法規制 省エネ法に基づく新たな規制の導入やその着実な運用を図る 広報 啓発活動 省エネルギーの推進に向けた国民各層への広報 啓発活動を積極的に行う 導入普及促進 エネルギー使用合理化事業者支援事業事業者が計画した総合的な省エネルギーへの取組であって 省エネルギー効果が高く 費用対効果が優れていると認められているものに係る設備導入費 設備改修費 システム費用等について補助を行う 省エネルギー 新エネルギー対策導入促進事業 1 省エネ法に基づくエネルギー管理指定工場等を対象に 徹底したエネルギー使用合理化及び新エネルギーの加速的導入を図るとともに 省エネ措置が不十分な業務用ビルに対して重点的にアドバイスを実施するため必要な経費を補助する 2 複数の異なる起業間のエネルギー相互融通による省エネルギーは十分に行われていないことから 石油 化学等のエネルギー多少費型産業が集中するコンビナート等で ピンチテクノロジー解析手法等を適用した工場間の効率的かる効果的なエネルギー需給システムの設計 導入を促進するため必要な経費を補助する 住宅 建築物高効率エネルギーシステム導入促進事業 1 先導的システム支援事業 : 住宅 建築物に関する高効率エネルギーシステムのアイデアを公募 選定し これらを消費者や事業者が導入する際に 導入費用の一部を補助する 2 高効率機器導入支援事業 : 個々に高い効率性が認められ かつ 政策的に導入促進を図る必要がある住宅 建築物用の機器 ( 高効率給湯器 BEMS( ビル用エネルギーマネージメントシステム ) 及び高効率空調機 ) を導入するものに対して 導入費用の一部を補助する 省エネ対策貸付制度( 低利融資 ) 省エネ法に基づく中長期計画に位置付けられた事業 省エネルギーを包括的に進めるESCO 事業及びESP 事業による既存建築物 工場の省エネ改修及び省エネ リサイクル支援法に基づく承認を受けた事業に対する低利融資を行う エネルギー需給構造改革投資促進税制( 税制 ) 省エネルギー型設備や機器の導入を行う者に対して 30% の特別償却又は 7% の税額控除 ( 中小起業者に限定 ) の選択適用を認め 初期の設備投資を軽減する 標準化 各プロジェクトで得られた成果のうち 標準化すべきものについては 適切な標準化 プログラム -34

89 活動 ( 国際規格 (ISO/IEC) 日本工業規格(JIS) その他国際的に認知された標準の提案等 ) を実施する 特に 光触媒利用高機能住宅用部材プロジェクトにより取得 蓄積した基本特性等データを活用しつつ 基準認証研究開発事業として 光触媒の統一的な試験 評価方法を JIS 化するとともに 我が国発の国際標準として提案することにより 光触媒製品の世界市場拡大を目指す 6. 研究開発の実施に当たっての留意事項事業の全部又は一部について独立行政法人の運営費交付金による実施されるもの ( 事業名に ( 運営費交付金 ) と記載したもの ) は 中期目標 中期計画等に基づき 運営費交付金の総額の範囲内で当該独立行政法人の裁量によって実施されるものである また 事業名に ( 採択テーマ ) と記載された事業は 提案公募事業により採択されたテーマを記載したものであり その採択や評価等は 提案公募事業の実施機関の責任の下 実施されるものである 7. プログラムの期間プログラムの期間は2004 年度から2010 年度まで 8. 改訂履歴 (1) 平成 16 年 7 月 7 日付け制定 (2) 平成 17 年 3 月 31 日付け制定 省エネルギー技術開発プログラム基本計画 ( 平成 産局第 8 号 ) は 廃止 (3) 平成 18 年 3 月 31 日付け制定 省エネルギー技術開発プログラム基本計画 ( 平成 産局第 14 号 ) は 廃止 (4) 平成 19 年 4 月 2 日付け制定 省エネルギー技術開発プログラム基本計画 ( 平成 産局第 19 号 ) は 廃止 プログラム -35

90 用語説明 用語 -1

91 AES AFM BASE BL-9 DOF 用語 DPP(Discharge Produced Plasma) 方式 EEM ETS EUPS(Extreme Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy) EUVLLC IBF LER( ラインエッジラフネス ) LPP(Laser Produced Plasma) 方式 解説 AES はオージェ電子分光 (Auger Electron Spectroscopy) の略であり Auger 過程により放出された電子のエネルギースペクトルを分析し検査物の表面の組成等を分析する装置 AFM は原子間力顕微鏡 (Atomic Force Microscopy) の略である 極めて鋭い先端を持つ測定針 (Stylus) を検査物に近接させ 針の先端と検査物表面の間に働く原子間力を測定し 表面の形状を測定する技術 針に沿う方向では原子レベルの分解能を持つ 化学増幅系レジスト材料において PAGから発生した酸を中和する機能を持った材料 PAGに比べ微量添加することによって 余分な酸を中和する機能を持つ この機能による解像度向上効果が期待される添加物 兵庫県立大学高度産業科学研究所に設置された放射光施設 NewSUBARU のビームラインのうち 比較的長い直線部を有する長尺アンジュレータ ( 挿入型光源 ) のビームラインの名称 その特徴は輝度が高く 位相特性がよいこと 結像系で必要な分解能の像を得られる像面の調整範囲で焦点深度 (Depth of Focus) という 露光装置では必要なレジスト像が得られる像面の範囲をいう 焦点深度は NA の逆数の2 乗に比例するため NA が大きくなると深度は浅くなる EUV 光を生じるプラズマを生成するために放電を用いる方法 放電法 ターゲットと呼ぶプラズマ生成物質と大電流パルスパワーを放電部に投入し 放電プラズマを生成させる 放電法では 直接電気で放電プラズマを生成するため 構成が比較的簡単で総合的な EUV 光の生成効率が高く 装置価格や維持費用が低く抑えられるという長所を持つ EEM は弾性放出加工 (Elastic Emission Machining) の略で 加工微粒子を懸濁した液中で回転弾性球を加工面に近接して配置し 表面を通過する微粒子で面の突起部のみを除去し平滑面を形成する技術 大阪大学で開発された日本の技術で SPRing-8 など放射光施設で用いられる超平滑面ミラーに応用されている EUVLLCで最初の成果物として設定されたもので EUVテスト露光装置である.Engineering Test Stand(ETS) という 1999 年完成を目指した ( 実際の完成は2001 年 ) 4 枚ミラー光学系で NA0.1 波面収差 14ml (@l=13.4nm) を目指した 産総研で考案された EUV 光を用いた極端紫外光励起光電子分光法 通常用いられているX 線励起光電子分光法 (XPS) に対し XPS の 2 桁近い高い空間分解能が得られる また 発生する光電子のエネルギーが 50eV 程度であり 試料の最表面 1~2 原子層の情報に高敏感 (XPS の数倍 ) である EUV 光源の光学素子では原子層レベルの超微量汚染検出が可能で 反射率測定での汚染評価に比べて 2 桁以上の高感度が期待できる EUVLLC(EUV Limited Liability Company) は1996 年にIntel AMD Motor olaが中心となって創設された企業体で 資金管理 テーマ運営と特許管理をする会社 後に マイクロン (Micron Technology) 社 インフィニオン テクノロジーズ (Infineon Technologies) 社 2001 年には IBM が参加した IBF はイオンビーム加工 (Ion Beam Figuring) の略で 絞ったイオンビームを加工面に照射し凸部を選択的に除去する技術 イオンビームの径で一度に加工できる領域を変えることができる 加工能力はイオン電流 加速電圧 ビームスキャン速度 ( あるいは滞留時間 ) で調整できる レジストパターンの周辺におけるパターンの凹凸を言う レジストを構成する分子の大きさが パターン全体の大きさに比べて無視できないような状況となったことや 化学増幅系レジストにおける 反応主体である酸の拡散距離 さらには露光に用いる光子の数のゆらぎ等が原因で パターンエッジが揺らぐ現象 EUV 光を生じるプラズマを生成するためにレーザを用いる方法 レーザ法 ターゲットと呼ぶプラズマ生成物質を EUV 発生チャンバに投入し 高強度短パルスレーザで照射してプラズマを生成させる レーザ法では プラズマ周囲の空間的制約が少ないため 大きな捕集立体角を持つ集光ミラーや プラズマからの熱やデブリ遮蔽の機構を設置することも可能である 用語 -2

92 用語 MOPA(Master Oscillator Power Amplifier) システム NA OPC PAG( 光酸発生剤 ) PSD RET RF(Radio Frequency) CO 2 レーザ SIMS TEA ( Transversely Excited Atmospheric) CO 2 レーザ VNL XANES XPS 解説発振器と増幅器より構成されたレーザシステム 励起されたレーザー媒質に発振器からのシード光を通し 誘導放出を利用して出力を増強させる方法 増幅器は光共振器を使わないため 構造は単純だが 自然放出光による雑音 ( レーザー発振に寄与しない上準位からの緩和 ) が加わり易い 大きな出力強度 ( パワー密度 ) を通して上準位を速やかに枯渇させることで雑音を低減できると考えられる 光学系の光軸と最外光線のなす角 q の正弦に屈折率を乗じたものを NA (Numerical Aperture=nsinq) 開口数という 投影光学系では大きいほど分解能が高くなる OPC は光近接効果補正 (Optical Proximity Correction) の略である 回路パターンが微細になると光の回折の影響で角が丸くなったリ 隣接パターンが接触したりする現象が生ずる これを防止するためにマスク上のパターンを補正し 正しいパターンの転写ができるように補正する この補正を光近接効果補正という 転写されないサイズの微細パターンを付与したりするため 電子ビーム描画のデータの増大 微細パターン検査の負荷の増大 データ変換と描画時間の増大等コスト上昇の要素が極めて大きくマスク価格の高騰を招いている Photo Acid Generator の略 光等のエネルギー線の照射によって 酸を発生させる機能を持つ材料 Power Spectral Density (PSD) は面粗さの周波数成分を分解能で規格化して表示したもの 面のフーリエ係数の2 乗を表示したのがパワー密度とすると それを分解能で規格化したもの RET は解像力向上技術 (Resolution Enhansment Technology) の略である 従来の方法では解像力不足のためパターン転写に限界がある これを解決する手段として円環照明 四重極照明などの変形照明 位相変化を利用した位相型マスク等種々の技術を利用して解像力を向上する技術をいう OPC もその一種である ラジオ周波数でレーザ媒質を励起する CO 2 レーザ 電波法に準じ 周波数として 13.56MHz と 40.68MHzが良く使われる しかし 実験室では 100MHz 以上の周波数で励起されることもある RF CO 2 レーザは大きく 2 種類に分類できる 強制冷却方式の高速同軸流 (Fast-Axial-Flow) タイプと拡散冷却方式のスラブ (Slab) タイプの 2 種類がある SIMS は二次イオン質量分析装置 (Secondary Ion Mass Spectroscopy) の略である セシウム (Cs) 酸素(O) ガリウム(Ga) などのイオンを照射し 反跳してくる二次原子のエネルギーを分光し 被検査物の組成を分析する装置 レーザの出射光軸と放電方向が直交し ガス圧が大気圧程度またはそれ以上である CO 2 レーザ ガス圧が高いため 連続放電が困難である そのため レーザ発振の形態はパルス発振である EUVLLCで実質的な開発を担当するメンバを国立三研究所に集めた その全体を Virtual National Laboratories (VNL) とよぶ 三研究所とは Lawrence Livermore National Lab( リバモア ), Lawrence Berkeley National Lab( バークレー )., Sandia National Lab.( サンディア ) である X-Ray Absorption Near Edge Structure(XANES) は吸収端近傍構造による分析法で 配位構造や結合の電子状態にも敏感である X-ray Photo-emission Spectroscopy の略 X 線を照射し放出される電子のエネルギーを分析して元素の結合状態を測定する手法 化学結合状態で電子の軌道エネルギーがシフトするので ケミカルシフトを検出する 用語 -3

93 粗さ 用語 アンジュレータ 液浸リソグラフィ エタンデュ オパシティ 化学増幅系レジスト 干渉計 光線追跡シミュレーション 高分子レジスト コンタミネーション 酸拡散距離 磁気パルス圧縮型電源 解説レンズやミラーの加工面の凹凸で その周期から低空間周波数粗さ (LSFR) 中間空間周波数粗さ (MSFR) 高空間周波数粗さ(HSFR) に分類される 各領域の空間波長としては 順に有効径 ~1mm 1mm~1mm <1mm とすることが多い ミラー光学系の場合 LSFR は結像性能に MSFR はフレアーに HSFR は反射率の低下に影響を与える 電子蓄積リングの直線部に軌道の上下に極性を交互に変えて比較的弱い磁石列を配置したものをアンジュレーター (Undulator) という この磁石間を電子が通ると 軌道面内で正弦波的な蛇行運動が起こり蛇行軌道上で間断なく放射光を発生する 発生した光は互いに干渉し合うので 輝度が高く特定の波長にピークを持つスペクトルがえられる UV 露光装置の投影光学系の最終レンズとウエハの間に屈折率の高い液体を入れ 実効波長を短縮し NA を増大する技術 KrF ArF 露光機では液体として純水を用いる 歴史的には光学顕微鏡の対物レンズと被検物の間に油を入れ解像力向上にもちいられた エタンデュは光束の面積と広がり角 ( 立体角 ) の積で定義される量である 光学系の中でエタンデュは一定であり 光源側のエタンデュ ( 光源面積と発散立体角の積 ) は照明領域のエタンデュ ( 照明領域の面積と照明光立体角の積 ) により制限される 光源側のエタンデュが大きいと 有効利用出来ない光束の割合が増加する 光学的厚さ 発光体表面の明るさは 発光体の厚さ d に比例するので 大きなパワーのためには 発光体を厚くするする必要がある 一方で 発光体自身にも 波長に依存した吸収 k l があるため 発光体を無限に厚くしても無限に明るくはならず 飽和する 飽和輝度 I black は 黒体輝度と呼ばれ温度のみで決まる つまり光源の明るさ I は I=I black (1- exp(-k l d) ) で与えられる オパシティ = 光学的厚さ t は t=k l d と定義され 光源の明るさを決める重要なパラメータである 光等のエネルギー線により酸を発生する酸発生材から発生した酸の触媒作用によって レジストの現像液に対する溶解特性を制御することでパターンを形成することを特徴とするレジスト材料の総称 ポジ型では アルカリ可溶性の材料の一部を保護基によって保護し これに酸発生材からの酸が触媒となり 保護基が外れることで アルカリ可溶になる系が多い ネガ型では 酸の触媒作用で 架橋が進むなど 現像液に対する溶解性が低下することや 溶解性の極性が変化することなどを利用する系が多い 光の干渉を利用してレンズやミラーなどの加工面形状を計測する装置 精度向上のために光路を参照光と検査光で共通にした ( コモンパス )Fizeau( フィゾー ) 干渉計を用いられることが多い 系内のある物体への入射光特性 ( エネルギーと方向など ) を与え その物体からの射出光特性を計算することを繰り返して光の伝播をシミュレーションすること 照明解析やコンピュータグラフィクスなどに適用されている ベースとなるレジスト樹脂の分子量が比較的大きなレジスト材料で 従来の光リソグラフィ技術で利用されている材料の主流 真空中で用いられる反射ミラー上に炭化水素が堆積すること 金属ミラーの表面の酸化も含める ミラーのコンタミネーションにより反射率が低下する EUV 用多層膜ミラーは理論反射率でも70% 前後のため コンタミネーションによる反射率低下が数 % でもシステムの性能の低下を及ぼす 堆積防止と除去がテーマ 光等のエネルギー線の照射により発生した酸の拡散する距離を言う この距離が長い場合 多くの反応点と酸が反応する可能性があり 触媒効果が大きくなり 高感度化する可能性が高い一方 エネルギー線の入射点から遠い部分まで その影響が及ぶこととなり 解像性が低下する等の問題点がある 可飽和リアクトルのスイッチング機能 ( 非飽和時に OFF 飽和時に ON) を利用して短パルス電流を供給する電源 半導体スイッチの採用で高繰り返し用途に適し 信頼性が高い 用語 -4

94 用語 斜入射集光ミラー 集光点出力 Zr フィルタ 直入射集光ミラー 発光点出力 プロセスファクター (k1, k2) 分子レジスト 変換効率 捕集立体角 面精度 Mo/Si 多層膜ミラー レーザ強度 (Intensity) 解説反射面への光の斜入射角を臨界角より小さくし 光の全反射を利用した集光ミラー 光の干渉効果を利用する多層膜 ( 直入射 ) ミラーとは異なり反射面は単層膜でもよく 斜入射角が 10 度以下で 90% 近い反射率が得られる プラズマからの EUV 光を集光ミラーで集光した集光点での出力 集光ミラーの捕集立体角 集光ミラーの反射率 EUV チャンバ内の EUV 透過率などの EUV 損失により 発光点出力から大きく出力は低下する EUV 光源から露光装置に送られる EUV 出力値として重要な値である Zr の薄膜は 13.5nm 近傍において比較的高い透過率を有し かつ他の波長帯の光は透過しない性質を有している この性質を利用して EUV 以外の波長を遮断するフィルターとして用いられる 回転楕円面鏡または 2 つの球面鏡を組み合わせた集光ミラーであり 反射面への入射が比較的垂直入射に近い ミラー表面には Mo/Si 等の多層膜反射面が形成されている プラズマから四方に発生する EUV 光を 立体角 2πあたり 波長域 13.5nm の 2%band width に規格化して示される EUV 出力値 一次光源出力とも呼ばれる 結像系の分解能 (R) と焦点深度 (DOF) を波長と開口数 NA とで (λ/na) (λ/ (NA) 2 ) と表すとき それぞれにかかる比例係数をk 1 k 2 という 実際の装置における分解能と焦点深度はプロセスにより変わるのでプロセス係数という K 1 の理論値は 0.25 であるが実際は 0.3 より大きい条件しか使えない またk 2 は0.8 ~1.0 程度の値である (R=k 1 λ/na DOF=k 2 λ/(na) 2 ) ベースとなるレジスト樹脂の分子量が単分子から構成されるレジスト材料の総称で 様々な機能を単分子に凝縮することで 母体となるレジスト分子によるパターンエッジの凹凸を抑制できる可能性があり LERの低減手段として注目されている プラズマ生成のために直接的に投入したエネルギに対する EUV 発光点出力 ( 立体角 2πあたり 波長域 13.5nm の 2%band width) の割合 投入エネルギは レーザ法ではレーザ出力 放電法では放電電極への注入電力を用いることが一般的である プラズマからの EUV 光を集光ミラーで集光する立体角のこと レーザ法ではプラズマ周辺の空間的自由度が大きく大径集光ミラーをプラズマ近傍に設置できるので 比較的大きな捕集立体角 ( π) が確保できる 放電法ではプラズマからの EUV 光が隣接する電極に遮られるため レーザ法に比べて捕集立体角を余り大きく取れない 光学系の結像性能を決める要素 収差がある像の強度が無収差像の強度の 90% であるとき 許される波面収差はλ/14 以下といわれている (Marechal 基準 ) ミラー光学系では形状誤差が 2 倍にきくこと 6 枚ミラー系では一枚あたりの誤差は 1/ 6 とすべきことを考慮すると ミラー一枚の面精度はε=λ/ (14*2* 6)~0.2nm rms となる 高屈折と低屈折率材料を 波長の 1/4 程度の厚さで交互に多層膜構造を形成すると設計波長において高い反射率が得られる 波長 13.5nm においては 吸収の少ないモリブデン (Mo) とシリコン (Si) が用いられる レーザパルスのピーク強度を定義する レーザ強度は以下の式より定義される レーザ強度 = レーザエネルギ密度 [J/cm 2 ] / パルス全幅半値 [s] 用語 -5

95 Ⅰ. 事業の位置付け 必要性について 1. NEDO の関与の必要性 制度への適合性 1.1 NEDO が関与することの意義情報通信技術 (IT) の高度化は IT 戦略本部による IT 新改革戦略や総合科学技術会議の第 3 期科学技術基本計画において いつでも どこでも 誰でも IT の恩恵を実感できる社会を実現するための重点課題と位置付けられている また NEDO 技術開発機構では 中期目標のひとつに 高度な情報通信社会の実現 を掲げている 本プロジェクトは これら国の産業技術政策 およびそれを受けた NEDO 技術開発機構の中期目標に基づき 高度情報化社会実現の基盤技術として不可欠な半導体技術の高度化に資することを目的とするものである 高度な IT 社会の実現には 携帯電話や情報家電 パーソナルコンピュータ ネットワークインフラ 無線基地局など 様々な情報通信機器の高度化が必須であるが そのためには 基盤となる半導体デバイスの高度化が不可欠である 半導体デバイスは 40 年余りにわたり 微細化することによって 高性能化 高機能化 低消費電力化 低コスト化を果たしてきた 現在 その指導的役割を果たしているのが ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductors) である ITRS のロードマップは 近年 膨大な開発リソースを要するようになってきた微細化に向けた技術開発を 選択と集中を図ることによって効率化するための国際的コンセンサスとみることができる 一方 微細化技術は半導体産業の競争力の鍵を握るものであり ロードマップに示された技術課題克服に向け 国際的に激しい開発競争が続けられている 半導体デバイス微細化の原動力はリソグラフィ技術 特に量産の主流技術となってきた光リソグラフィであり 主に露光光の短波長化と光学系の高開口数 (NA) 化により解像度を向上させることによって 微細化に対応してきた しかし hp( ハーフピッチ )45nm 以細の技術世代になると 従来の光リソグラフィ技術では著しく困難が増大するものと予測され これに代わる新たなリソグラフィ技術の開発が必要となっている 本プロジェクトは hp45nm 以細において 従来技術に代わる候補技術として最も有力と目されている極端紫外線リソグラフィ (Extreme Ultra Violet Lithography 以下 EUVL) の基盤技術の確立を目的とするものである EUVL は マスクパターンの光学的な縮小投影露光方式であり この点で従来の光リソグラフィ技術の延長線上にある 一方 現用光リソグラフィの露光波長より 1/10 以下の短波長の EUV( 波長は 13.5nm) を用いることから EUVL 特有の新たな課題を解決する必要がある 本プロジェクトでは EUVL 実用化のための多くの課題の内 最も基盤的で重要と考えられる高出力 高品位の EUV 光源技術 および露光装置の核となる多層膜ミラー投影光学系技術の開発を目的としている これらの課題解決は 技術的難度が高く 大規模な技術開発が必要となることから 企業単独では対応が困難であり 産官学の英知と 研究開発リソースの結集が必要である 本プロジェクトの期待される成果は 直接的には EUVL 装置技術と それによる半導体デバイスの微細 高集積化技術であり これらを世界に先駆けて実現することは 我が国半導体産業の国際競争力強化に不可欠な要件である さらに 半導体デバイスは 情報通信分野をはじめ 広範な産業分野 ( 家電 自動車 モバイル ロボット等 ) に応用され 高付加価値の新製品開発と それによる競争力強化に貢献するものであり 産業技術上大きな波及効果が期待される 以上のように 本プロジェクトは 国家的重点目標である高度な情報通信社会の基盤を担う次世代半導体デバイス製造のための露光システムを実現し 当該技術分野の国際競争力強化に寄与するとともに 関連産業への大きな波及効果も期待される重要課題である さらに 開発課題の性格上 産学官の英知を結集して当たる必要があることから 国家プロジェクトとして NEDO が関与すべきものと考えられる Ⅰ-1

96 なお 本テーマは 高度情報通信ネットワーク社会を支える情報通信機器 デバイス等を支える基盤技術を確立するものであることから 高度情報通信機器 デバイス基盤プログラム 並びに 新 国家エネルギー戦略におけるエネルギー消費効率の改善を達成するための次世代省エネデバイス技術の技術群に重点化するものであることから 省エネルギー技術開発プログラム で実施することが適切である 1.2 実施の効果 ( 費用対効果 ) 本試験研究は hp45nm 以細の微細加工を担う EUV 露光技術の開発を目的としている そこで まず hp45nm 以細の半導体デバイスによってもたらされる効果と その事業規模について言及する 世界半導体の GDP および電子機器の年次変化を図 Ⅰ.1.1 に示す 世界 GDP 世界エレクトロニクス機器販売高 GDP 電子機器生産 B$ 100 世界半導体販売高 半導体市場規模 半導体製造装置 10 世界半導体製造装置販売高 YEAR 0.1 図 Ⅰ.1.1 世界半導体の GDP, 電子機器の年次変化 hp45nm 以細の半導体デバイスは さらなる低消費電力化 高集積化によりシステムオンチップ (SoC: System on Chip) 化が促進され ユビキタスネットワーク社会構築に向けた基盤技術としての役割を担うものと期待される そこではネットワーク技術 ヒューマンインターフェース技術 セキュリティ技術が確立され 多様なアプリケーション ( 情報家電 ロボット 自動車 航空 宇宙産業 環境保全 再資源化技術など ) が展開されると予想される ( 図 Ⅰ.1.2) 半導体デバイス販売額の規模はエ 年 情報家電 ロボット ブロードバンドモバイル ネットワーク 通信 ディジタル家電 PC コンピュータ テクノロジーノード ユビキタスネットワーク nm 90nm 半導体250nm 性能低消費電力2-10mW/mm MIPS/mm mW/mm 2 100MIPS/mm mW/mm 2 25MIPS/mm 2 ロボット 医療 教育 インテリジェントカー 自動車 世界半導体売上 B$ 安全 認証 電子政府 出所 第 2 次 SNCC 報告書 平成 16 年 5 月半導体産業研究所第 2SNCC 委員会 図 Ⅰ.1.2 今後発展する半導体アプリオケーション分野 60 Ⅰ-2

97 レクトロニクス機器販売のほぼ 1/10 程度である 1970~1995 年頃までは年 17% の成長率を達成していたが 1995 年 ~2006 年では 5.0% と大幅に成長率が鈍化しており 半導体産業は成熟化に向かい始めているとの指摘もある 但し 1995 年以降の状況を数量ベースでみると ( ウェハ投入ベース ) 1995 年 ~2007 年で年率 9.0% 増加しており 数量ベースでは金額ベースほどの落ち込みにはなっていない ( 金額ベースの落ち込みは 2000 年の IT バブルの影響を受けたためで 今後は年率 7.0%~8.0% の成長が続くものと考えられる ) このような産業成熟化の段階では 寡占化による国際的な大競争時代に勝ち残るため 一層の選択と集中 アライアンス戦略 あるいは厳しい企業運営が求められる とはいえ 半導体産業は 他基幹産業に比べ依然として高い成長ポテンシャルを有しており 前述の如くユビキタスネットワーク社会の基盤技術として新たなアプリケーションが展開できれば これまで以上の高い成長率を維持することも可能と考えられる 45~32nm デバイスの生産が本格化する 2010~2020 年頃には 半導体産業の販売規模は年 7% の成長率としても 300~600B$ と予測される ( 図 I.1.1.) また 半導体デバイスの微細化 (hp32nm) による消費電力の削減量を 2020 年 4.6TWh 2030 年 7.6TWh と試算しており これは石油換算値で 2020 年 108 万 kl 2030 年 179 万 kl に相当する 2. 事業の背景 目的 位置付け 2.1 リソグラフィ技術の動向と EUVL の位置づけユビキタスネットワーク社会の実現のためには 誰もが 多様で大量の情報を 時間や場所の制約を受けずにやりとりできるようになることが必要である こうした情報通信技術の高度化には より高速でより大容量のデータを処理する半導体 LSI が不可欠である 半導体 LSI の高速化 高集積化は リソグラフィ技術の進歩によるものであり その意味でリソグラフィは 高度情報化がもたらすユビキタスネットワーク社会を支える基盤技術ということができる リソグラフィの進歩は 解像限界が露光波長に比例するという物理法則に従ってきており 短波長化の歴史ということができる すなわち 水銀ランプの g 線 (436nm) に始まり 水銀ランプの i 線 (365nm) KrF エキシマレーザ (248nm) を経て 90nm デバイスには ArF レーザ (193nm) 露光が用いられている また現在の最先端デバイスである hp65nm デバイスには ArF レーザの液浸露光技術が導入されている 更に 2010 年に生産が始まるとされる hp45nm では ArF 水液浸の延長 ( 高屈折率化 ) および ArF 水液浸のダブルパターニングが有望とされている しかしながら 前者は解像性能が限界レベルであり また後者では技術的には 2 回露光の位置精度 パターン分割と繋ぎ手法の開発が必要であり かつプロセスが複雑で製造コストが増大するという課題を抱えている 従って hp45nm 以細では 従来技術の延長線上の露光法では技術的困難が著しく増大してくるものと予測され 新しい露光技術が求められている ITRS(International Technology Roadmap for Semiconductors) 2004 年版では hp45nm 世代の候補技術としては 1193nm 液浸 +LFD(Lithography-Friendly-Design; プロセスマージンを改善し かつ超解像技術を適用しやすいようなパターン レイアウトに変更すること ) 2EUVL 3ML2 (Maskless Lithography) 4157nm 液浸 5PEL(Projection Electron Lithography) が挙げられている このうち ML2 と PEL は それ以外の技術と比べ低スループットであり 少量生産品対応と見られる 従って 193nm 液浸 +LFD 157nm 液浸 および EUVL が 主流量産技術の候補であった 最新の ITRS2007 年版では hp45nm の候補技術としては 1193nm 液浸 2193nm 液浸 +ダブルパターニング ( 一層のパターンを 2 枚のマスクに分けることによって微細化する手法 ) に絞り込まれた これは 193nm 液浸技術による高 NA 化が実現したことで 157nm 露光技術への短波長化による解像度向上比率が小さいことと フラッシュ hp45nm 世代が DRAM に対して微細化を 2 年前倒しする動向による 次世代の Ⅰ-3

98 候補技術としては hp32nm で1193nm 液浸 +ダブルパターニング 2EUVL 3193nm 高屈折率液浸 4ML2 5インプリント hp22nm で1EUVL 2 革新的 193nm 液浸 3ML2 4インプリントが挙げられている このうち高屈折率 ArF 液浸は高屈折率材料 (LuAG などのレンズ材料および液浸液 ) の開発が停滞しており ML2 は前述のように 少量生産品対応と見られている さらにインプリントは等倍マスク ( スタンプ型 ) を用いた手法で 倍率補正 重ね合わせ精度の確保が課題である 従って 現状では ArF (193nm) 水液浸のダブルパターニングと EUVL が 主流量産技術の候補ということができるが ダブルパターニングはプロセスコストが本質的に高い EUVL は hp22nm 以細への拡張性があり 着実な進捗が望まれる 一般に露光光学系の性能は レーリーの式に基づいて評価することができる 即ち 解像度 R および焦点深度 DOF は次式で与えられる R = k 1 λ/na DOF = k 2 nλ/(na) 2 ここで λは露光波長 NA は投影光学系の開口数 ( 液浸の場合 n 倍になる ) n は投影光学系とウェハ間媒質の屈折率 ( 空気では 1.0 水液浸の場合は 1.44) k 1 および k 2 はプロセス定数である k 1 は RET(Resolution Enhancement Technique: 超解像技術 ) 等による解像度増強効果を表す因子であり 解像度の余裕や限界 プロセスマージン等の指標とすることができる 図 Ⅰ.2.1 に 各露光方式の適用領域を示した ここではシングル露光でのk 1 値を 0.35 ダブルパターニングでのk 1 値を 0.2 そして EUVL の場合は k 1 値を 0.5 としている hp130nm~hp90nm パターン形成に適用されているArFドライ露光 (NA=0.75~0.85) では k 1 が 0.5~0.4 程度 また hp65nm パターン形成に ArF 水液浸 (NA1.35) を適用した場合 k 1 は 0.45 となっている 0.5~0.4 のk 1 は 弱い RET( 斜入射照明やハーフトーン位相シフトマスク ) と OPC(Optical Proximity Effects Correction: 光近接効果補正 ) に対応する さらに微細な領域 (k 1 <0.4) になると 強い RET( レベンソン 渋谷位相シフトマスク ダイポール照明 ) やLFD(Lithography Friendly Design) 適用が必須となる また k 1 =0.25 が物理限界であり これ以下の微細化対応は不可能である Year of Production DRAM 1/2 Pitch ArF 水液浸 (NA1.35) ArF 高屈折率液浸 (NA1.65) ArF 水液浸 /DP(NA1.35) EUV(NA0.25/0.35 k1=0.5) (k1=0.4) hp57nm (k1=0.35) hp50nm (k1=0.4) hp47nm (k1=0.35) hp41nm (k1=0.5) hp72nm(=hp36nm) (k1=0.4) hp58nm(=hp29nm) (NA0.25) hp27nm (NA0.35) hp20nm ML2(Maskless) Magic (Mapper IMS) Reflected-EB Multi-Beam Imprint 図 Ⅰ.2.1 リソグラフィのロードマップ k 1 が小さい領域では 解像限界ぎりぎりでパターン形成をすることになるため プロセスマージンが狭くなる また マスク上に RET や OPC 対応のパターンを付加する必要があるため パターンの複雑さとデー Ⅰ-4

99 タ量が増大し マスク作製コストの高騰を招くことになる マスクコストの増大は 特に多数のマスクを用いる SoC ビジネスにとって 致命的ともいえる問題である 図 I.2.1 に示すように ArF 水液浸では hp50nm 程度 ArF 高屈折率液浸では hp40nm 付近が適用限界と予測される またパターンピッチを緩和できるダブルパターニングでは hp30nm 前後が適用限界と見積もられるが 前述のごとく 厳密な位置精度確保やコスト増大の課題がある 一方 EUVL は NA~0.25 のとき hp45nm においてk 1 ~0.8 hp32nm でもk 1 ~ 0.6 であり また NA~0.35 まで向上すれば hp20nm の解像性が得られる 従って RET や OPC は軽微で良く マスクコストの高騰化を抑制することができる 以上のように 各露光方式の解像性能ポテンシャルを考慮すると hp45nm 以細の技術世代においては EUVL が最も有望な量産リソグラフィ候補技術といえる さらに hp32~hp16nm 世代では 高スループットと解像性を両立できるポテンシャルを有している露光技術は 現在のところEUVL 以外に見出されていない 2.2 EUVL の課題と本プロジェクトの目的 EUVLは高い解像ポテンシャルを有するが 最終的に半導体製造装置として量産に採用されるようになるためには EUVL 特有の課題を解決し 完成度の高い露光システムを実現させる必要がある EUVL は 従来の光リソグラフィよりはるかに短い波長のEUV 光 (13.5nm) を使うことから 従来の露光技術とは異なる多くの課題がある 即ち 1 高出力 高品位 EUV 光源 2Mo/Si 多層膜反射光学系 (EUV 集光光学系および反射縮小投影系 ) 3Mo/Si 多層膜反射マスク 4 高感度薄膜レジストプロセス 5 多層膜ミラーの汚染 酸化対策 6ペリクルレスマスクハンドリング技術等 難度の高い課題を克服しなくてはならない 本プロジェクトでは 最も基盤的で重要と考えられる EUV 光源の高出力化 高品位化技術 EUV 光源評価技術 EUV 光源集光ミラーの汚染 損傷評価および防止技術 およびEUV 露光装置用非球面ミラー加工 計測技術 EUV 露光装置コンタミネーション制御技術等の開発 さらに小フィールドEUV 露光装置 (SFET) の光源と投影光学系の試作 露光評価を通じた光源系および投影光学系の統合的実証 EUVリソグラフィ用レジストを評価しレジスト性能の実現可能なレベルを見極めることにより hp45nm 以細に適用可能なEUV 露光システム技術の基盤確立に資することを目的としている 2.3 内外の開発動向 EUVLの実用化に向けた技術開発は 多岐にわたる難度の高い要素技術の開発と 総合的なシステム化が必要であり 大規模な開発リソースを要することから 海外でも多くの公的資金や民間資金を投入して開発が進められている 図 Ⅰ.2.2に世界 3 極 ( 日米欧 ) のEUV 開発投資を示す EUVLはそもそも日本のNTTから発祥した技術であるが 本格的取り組みは欧米が先行することになった 特にインテル主導によるEUVLLC(EUV Liability Limited Company)/VNL(Virtual National Laboratory: 米国の3 国立研究所の共同研究体 ) におけるフルフィールドテスト露光機 (ETS; Engineering Test Stand) 試作と露光評価により その技術的可能性が実証されてから 欧米の開発資金 ( 特に公的予算 ) は急激に増加した またオランダ露光装置メーカー ASML 社が米 SVGL 社を買収し 欧米における露光装置メーカーがASML1 社に絞られたことにより 各種要素技術 ( 光源 光学部品 光学設計 精密真空ステージ 汚染評価 検査技術等 ) を担当する企業や研究機関が結集してASML 露光装置の開発に参画することとなった また 米 CRADA ( Cooperative Research & Development Agreement ) ISMT ( International Semiconductor Manufacturing Technology) や 欧 MEDEA+(Microelectronics Development for European Application) などの組織によりコーディネートされ 整合性のとれたEUVL 技術開発が進められていることがうかがえる 図からも明らかなように 欧米合わせた開発資金は豊富であり ( 更に優遇税制もある ) 開発資金的に優 Ⅰ-5

100 位な状況にあるといえる 我が国においては NTT の先駆的研究の後 SORTEC によるレジストプロセス 解像性評価の基礎研究を経て 本格的 EUVL 技術開発は 1998 年 ASET( 超先端電子技術開発機構 ) で開始された しかし ASET での開発はプロセス マスクおよび計測技術の開発に限られていた EUVL のキー技術である EUV 光源および露光装置技術開発がスタートしたのは 2002 年に技術研究組合極端紫外線露光システム技術開発機構 (EUVA) が設立され 本プロジェクトを開始してからである また 2003 年には EUV 光源のプラズマ物理を解明し 実用光源に対する指針を提示することを目的とした文部科学省リーディング プロジェクトが発足した 本プロジェクトは リーディング プロジェクトと密接な連携を図り 役割分担を明確にして協力し合うことにより 連携の効果を上げている 年 予算合計 米国 公的予算 CRADA SNL/LLNL/LBNL 数 M$?/ 年国研での PJ CRADA EUVLLC/VNL (300M$) 但し国研設備等の使用料で換算 VNL ISMT-N 240M$ NY 州予算 ISMT-N 540M$+α 民間予算 300M$ 80M$+100M$? 380M$+ 100M$ MEDEA MEDEA+ EAGLE 欧州 公的予算民間予算 More Moore 400M +α 23M +α 300M 10M 423M +α 310M SORTEC ニコン 日立 ASET ASET 自主 EUVA EUVA 日本 公的予算民間予算 MEXT LP Selete 数千万円 75 億円 124 億円 / 約 100 億円 / 約 100 億円 数百 ~ 数千万円 18 億円 100 億円 約 400 億円約 120 億円 図 I.2.2 世界 3 極 ( 日 米 欧 ) の EUV 開発投資 2.4 本プロジェクトの計画変更と開発体制本プロジェクトの期間は 当初 平成 14 年度から 17 年度までの 4 年間で α 機レベルの性能達成を目標としていた しかしながら 近年 EUVL は hp45nm 以細の半導体加工技術として不可欠との認識が強まり 欧米では 上述のように 産官学連携体制による強力な取り組みが進められ 我が国としても研究開発加速の必要に迫られていること さらには hp45nm 以細に向けた半導体技術開発を効率化すべく 我が国の半導体関連コンソーシアムの再編が進められていること等の状況を踏まえ EUVL の技術開発を加速し 実用化に効果的に寄与するため 本プロジェクトの研究開発期間を 2 年延長して 新たにβ 機レベルの性能達成を目指すこととした この結果 図 Ⅰ.2.3 に示すリーディング プロジェクトを初めとする Ⅰ-6

101 源露光装置技術影光学系ロセス技術 材料技術 評価技術スク国内関係研究開発グループとの連携をより効果的に進め その成果を EUVL の実用化に向け結集する体制が整ったということができる EUV 要素技術 LPP 理論検討光LPP 開発 DPP 開発ミラー加工 計測コンタミ制御投~H12 ~2000 本プロジェクト H H14 H15 H16 H17 H18 H19 H20 H21 H リーディングプロジェクト光源開発 阪大 他 14 機関 4W 10W 50W 115~180W 光源技術開発 EUVA 自主研究 : 高出力光源技術開発 技術移転 EUV 光源高信頼化技術開発 SFET MIRAI3 装置基盤技術開発 EUVA 自主研究 H23~ 2011~ 技術移転 波面計測 絶対波面計測技術 ASET/EUVA 自主研究 EUVA 自主研究 プロセス 露光評価プ露光装置 レジスト材料 欠陥検査 修正マ露光装置開発 露光装置メーカ α 機 β 機量産機 プロセス 露光評価 ASET レジスト材料開発 東京応化 日立 ハンドリング 汚染 損傷 レジスト評価 つくば半導体コンソーシアム 次世代リソグラフィ マスク実用化開発 Selete マスク欠陥検査 MIRAI2 ASET 次世代マスク基盤技術開発 MIRAI3 Selete hp45nm 仕様 hp32nm 仕様 作製 マスク作製 マスクメーカ NEDO プロジェクト文科省プロジェクト民間自主開発 図 Ⅰ.2.3 日本の EUV リソグラフィ開発体制 なお 本プロジェクトは 経済産業省において研究開発の成果が迅速に事業化に結びつき 産業競争力強化に直結する 経済活性化のための研究開発プロジェクト ( フォーカス 21) と位置付けられており 次の条件のもとで実施する 技術的革新性により競争力を強化できること 研究開発成果を新たな製品 サービスに結びつける目途があること 比較的短期間で新たな市場が想定され 大きな成長と経済波及効果が期待できること 産業界も資金等の負担を行うことにより 市場化に向けた産業界の具体的な取組が示されていること この方針に従い 露光装置開発については 本プロジェクトに含まれる部分以外は民間自主研究によって実施している Ⅰ-7

102 Ⅱ. 研究開発マネジメントについて 1. 事業の目標前章に述べたように 高度情報化されたユビキタスネットワーク社会の到来には半導体 LSIの高度化が必要不可欠であり こうした LSI の進歩を支えるのはリソグラフィ技術である hp45nm 以細のリソグラフィ技術として最も有望なのは EUV リソグラフィであり 本プロジェクトは EUV 露光システムの基盤技術確立を目的としている 図 Ⅱ.1.1 は EUV 露光装置を構成する各要素技術を示したものである EUV 露光システムは図に示したように多くの要素技術からなっている EUV リソグラフィ (EUVL) は従来のリソグラフィに比較して露光波長が 10 分の 1 以下と短く そのため解像性の大幅な向上が見込めるという利点があるが 従来のリソグラフィと大きく異なり EUV 露光システムとして特有の技術課題が存在する EUV 光は軟 X 線領域に相当し ほとんどの物質で光吸収が大きく 従来の透過型光学系 ( レンズ光学系 ) を用いることができず 反射光学系となる 具体的には Mo/Si 多層膜を用いた非球面反射ミラーを使用する 露光波長は Mo/Si 多層膜の反射特性から 13.5nm に限定され 新たな光源を開発しなければならない また 露光波長が短いため 反射ミラーの加工精度も波長に比例して高い精度が求められ 実際には 0.1nm オーダすなわち原子レベルのものが要求される さらに EUV 光が多くの物質に対して大きな光吸収係数を持つということによる問題点も生じる 例えば 炭化水素などが存在すると EUV 光を吸収し これを容易に分解する それがミラー表面に付着すると 数 nm の厚さで EUV 光を吸収し 反射率低下を引き起こすといった現象も解決しなければならない技術課題である 枠内数値は量産機仕様 エタンデュ 1 mm Light Source 2 sr 高強度化 115 W Laser 以上 Source 集光ミラー耐久性 Illumination System 照明系 Reflective Integrator Parabolic Mirror 真空内駆動高速高精度同期駆動 Reticle stage マスクステージ EUVL Reflective マスク Reticle 非球面加工 Projection System NA 0.25 投影系 コンタミ制御デブリ除去レジスト Laser -Produce EUV 光源 Plasma Source 装置研究室ウエハステージ Wafer Stage 強度安定性搬送系 0.3 % 以内真空系 環境制御系光源研究室 繰返し周波数 5 khz 以上 高効率 インテグレータ加工 斜入射ミラー加工 照度均一化 σ ( 可変 ) ~0.8 斜入射ミラー用成膜 エア浮上 / 磁気浮上 ミラー保持 鏡筒組立て ミラー冷却 ステージ冷却 マスクチャック アライメント技術 波面制御 面形状計測 高反射多層膜 70 % 収差補正 EUVA ミラー基板 波面計測 図 Ⅱ.1.1 露光システムを構成する要素技術と本プロジェクトの研究開発対象 ( 塗つぶし部分 ) 本プロジェクトでは これら EUV 露光システムに特有な技術課題に注目し その解決策となる要素技術 ( 図中塗りつぶしで表示 ) の確立を目標とする このために以下の 6 つの研究開発項目を実施する Ⅱ-1

103 (1) 光源技術 1 高出力 高品位 EUV 光源技術および EUV 光源技術の研究開発 2 集光ミラー汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷防止技術の研究開発 (2) 装置技術 3EUV 露光装置用非球面加工 計測技術の研究開発 4EUV 露光装置コンタミネーション制御技術の研究開発 (3) 光源技術と装置技術の統合的実証 5 小フィールド EUV 露光装置 (SFET) の光源 投影光学系の試作および性能評価 (4) レジスト プロセス技術 6EUV リソグラフィ用レジストの評価 本プロジェクトでは研究開発を 2 つのフェーズに分け それぞれ下記内容の技術確立を目指す 第 1 期 (H14 年度 ~H17 年度 ):EUVL に特有な基礎的要素技術の確立 第 2 期 (H18 年度 ~H19 年度 ): 第 1 期の成果を応用 実用化を見込める基盤技術の確立 第 1 期 第 2 期の研究開発終了時の目標として それぞれ中間目標 最終目標を設定した 目標設定するに当たっては 以下の基準に従った 中間目標 :EUV 露光システムの基礎的要素技術を確立するための目標とし 具体的にはα 機相当の目標値とした 最終目標 : 目標達成後には 民間事業努力により実用化可能な目標設定とし 具体的にはβ 機相当の目標値とした 目標内容を以下に示す (1) 光源技術中間目標として平成 17 年度末までに 高出力 高品位の EUV 光源 EUV 光源の発光特性評価技術 および集光ミラー損傷評価技術および防御技術の基礎的要素技術を確立するとともに 集光点 10W 以上の EUV 光源を構築する 最終目標としては これらの要素技術を発展させ 平成 19 年度末までに 集光点 50W 以上で 実用的な EUV 露光システムの EUV 光源として要求される安定性 一様性 寿命を全て兼ね備えた EUV 光源を開発する (2) 装置技術中間目標として平成 17 年度末までに EUV 露光装置の投影光学系のミラー基板製作に必要な 加工技術 計測技術の基礎的要素技術確立を行い 加工分解能 0.05nm rms 測定再現性 0.05nm rms を実現する また 光学系のコンタミネーションによる光学系ミラー反射率低下のメカニズム 評価技術の確立を行い コンタミネーション防止技術 クリーニング技術の基礎研究開発を行なう 最終目標としては これらの基礎的要素技術を発展させ 実用的な EUV 露光システムで要求される 0.1nm rms レベルの加工精度を達成する また 光学系ミラーのコンタミネーション防御技術を確立 ミラー 1 枚あたりの反射率低下 (1 年使用 クリーニング後 ) を 1% 以下に抑える技術を確立する Ⅱ-2

104 (3) 光源技術と装置技術の統合的実証 平成 18 年度上期に小フィールド EUV 露光装置 (SFET) の光源と投影光学系を試作し 露光評価を実 施し その結果をもとに高度化を行い最終目標として露光システムの仕様を達成する (4) レジスト プロセス技術新しいレジスト材料の EUV 露光評価を行い 平成 18 年度末の目標として EUVL 用レジスト実現のための開発指針を明らかにする 具体的数値目標は表 Ⅱ.1.1 に示した 光源技術 1 高出力 高品位 EUV 光源技術および EUV 光源評価技術の研究開発 表 Ⅱ.1.1 プロジェクトの目標値中間目標 (H17 年度末 ) 最終目標 (H19 年度末 ) 総合効率 :0.2% 以上集光点パワー :10W エタンデュ 10mm 2 sr 安定性 :±10% 繰り返し 5kHz 強度測定精度 :±5% 空間分解能 :5μm 角度分解能 3 集光点パワー :50W エタンデュ 3.3mm 2 sr 安定性 :±5% 繰り返し 5kHz 強度測定精度 :±3% 角度分解能 3 2 集光ミラー汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷防止技術の研究開発装置技術 3 非球面加工 計測技術の研究開発 4 コンタミネーション制御技術の研究開発 5 小フィールド EUV 露光装置 (SFET) の光源 投影光学系の試作および性能評価 6EUV リソグラフィ用レジストの評価 集光ミラー反射率低下検出精度 :5% 集光ミラー寿命 0.5B パルス 加工 - 非球面加工分解能 : 0.05nm rms 計測 - 測定再現性 : 0.05nm rms 光学系ミラー寿命 1 年使用後 クリーニング後で反射率低下分 3% (H18 年度上期 ) 光源および投影光学系を試作 集光ミラー反射率低下検出精度 :3% 集光ミラー寿命 5B パルス 加工精度 ( 加工面積 200cm 2 ) L:0.20nm rms M:0.15nm rms H:0.12nm rms 光学系ミラー寿命 1 年使用後 クリーニング後で反射率低下分 1% 光源強度安定性 15%(3σ) 光源スペクトル純度 3% 光源部品寿命 3 ヶ月投影光学系収差 0.9nm rms 限界解像度 32nm L&S フレア 7% (H18 年度末 ) 以下の性能を満足する EUVL 用レジストの開発指針を示す解像性能 hp45nm レジスト感度 5mJ/cm 2 LER 3nm(σ) Ⅱ-3

105 2. 事業の計画内容 2.1 研究開発の内容 (1) 光源技術研究開発項目 1 高出力 高品位 EUV 光源技術およびEUV 光源評価技術の研究開発 光源は EUV リソグラフィ最大の課題とされる EUV リソグラフィでは露光機光学系を構成する Mo/Si 多層膜反射ミラーの特性により 13.5nm の波長の光となる このため 現存する Hg ランプ あるいは各種レーザなどの光源を用いることができず 新たに光源を開発しなくてはならない 波長が短い すなわち高エネルギーの光を発生させる高出力の光源であるため 高エネルギー 高密度プラズマのパルス光源となる 具体的には Xe あるいは Sn などの 10 価あるいは 11 価といった 高価数の原子からの発光を利用することになる こうしたプラズマの発生方法 ターゲット材料 その供給方法の開発をする必要がある さらに 単に高出力であるばかりではなく 実用的露光システムの光源として不可欠な様々な性能要件を同時に満足する高品位な光源であることが要求される 即ち パターン転写においては高精度の線幅制御が要求されるが このためには 照度の均一性 安定性 および高繰り返しパルス照射が必要である EUV 光源開発を効率良く遂行するためには その正確な評価手段を確立することが重要である 本研究開発が目標とする高出力 高品位の EUV 光源を開発するためには EUV 露光システムに要求される光源特性を正確に計測するための評価技術が不可欠である 本研究開発項目においては 有望と考えられるプラズマ光源について 高出力化 高品位化を進めるための以下の各要素技術を理論と実験の両面から研究し 高出力と高品位を同時に満足させることができる技術を開発する 1) 高出力化技術の開発プラズマ励起方法 ターゲットの材質 形状や供給 回収方式 EUV 光源を構成するターゲット 電極 集光光学系等の構造 配置等の最適化を図ることにより プラズマ励起エネルギーから EUV への変換効率 および発光点から集光点に至る捕集効率向上の方策を検討する また 高出力化に伴う装置システム上の問題 即ちターゲット供給 回収機構部の発熱や それによる変形 損傷等への影響について調べ これらを低減するための除熱技術 耐熱性の高いターゲット高速供給 回収技術 高速排気技術等を開発する 2) 高品位化技術の開発高出力化に伴う光源のエタンデュ EUV 角度分布 強度安定性等への影響について調べ これらに基づき EUV 露光システムに要求される高品位光源を実現するための角度分布一様化技術および EUV 強度安定化技術等の開発を行う 3) 集光光学系技術の開発発光点からの集光効率が高く EUV 光源機構系やデブリ除去機構等との干渉が少ない実用性の高い新規集光光学系を開発する また EUV 光源からの輻射熱に耐えうる耐熱性や冷却効率の高い基板材料 および多層膜構造を開発する EUV 光源からの輻射熱による集光ミラーの熱変形についてシミュレーションにより検討し 光学特性に与える影響を明らかにする この結果に基づき 必要に応じ能動光学系等を利用して熱変形を補償する機構の設計検討を行う Ⅱ-4

106 4) 光源評価技術の開発 EUV 光源から発する EUV について 強度の絶対値 空間分布 角度分布 時間変化 ( パルス間変動 ドリフト ) スペクトル分布等を測定するための EUV 光源発光特性評価技術を開発する また 光源動作状態の実時間モニター技術を開発する 研究開発項目 2 集光ミラーの汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷防止技術の研究開発 EUV 光源では デブリや高速イオンによる集光ミラーの損傷という EUV 光源特有の大きな問題がある わずか数 nm 程度の不純物の堆積によって 集光ミラーの EUV 反射率の低下は 集光ミラーの寿命の指標と考えられている 10% 程度に達する また 高速イオンによっても集光ミラー表面が削られ 反射率が低下するという現象も生じる 従って 集光ミラーの長寿命化の観点から 超高感度のミラー汚染 損傷評価技術を開発することおよび その損傷防止技術の開発が不可欠である 本研究開発項目においては EUV 光源の本質的問題である 集光ミラー汚染 損傷を評価する技術および防止する技術の開発おこなうために 以下を実施する 1) 集光ミラー汚染 損傷評価技術の開発光源チェンバー中で発生するデブリや高速イオン等の特性 およびこれらによる集光ミラーの汚染 損傷を評価するための技術を開発する さらに 高出力化がデブリや高速イオン等の発生特性へ及ぼす影響 デブリや高速イオン等がミラーの汚染や損傷を生起する機構 およびミラー汚染 損傷評価に関し実用性の高い加速試験の方法等を検討する 2) 集光光学系ミラー長寿命化技術の開発デブリや高速イオンによる集光ミラーの汚染 損傷を低減するための技術 および必要に応じ汚染 損傷されたミラーを修復するための技術を開発し 集光ミラーの長寿命化を実現するための技術確立を行う (2) 装置技術研究開発項目 3 EUV 露光装置用非球面加工 計測技術の研究開発 露光装置では 波長 13.5nm の EUV 光を用いる この波長域では レンズを用いた屈折光学系が使用できないため 露光装置に用いる投影光学系は 反射ミラーのみを用いた反射光学系で構成される 可視光や紫外光に対しては単一面の反射ミラーが一般的であるが EUV に対しては単一面ミラーでは反射率が非常に低く実用的ではないため 異なる二種類の材料の膜を 1/4 波長程度の厚さに交互に積層した Mo/Si 多層膜反射ミラーを用いる また 多層膜反射ミラーは反射率が約 70% と低いため 露光面照度を確保するためには 用いるミラー数をできるだけ少なくしなければならない 従って 6 枚程度という限られた面数で収差補正を行うために 非球面ミラーを用いる EUV で回折限界の結像特性を得るためには 多層膜ミラーを形成する基板の加工精度は 面形状 うねり 面粗さをともに 0.1nm rms レベルに仕上げる必要がある これは材料物質の原子サイズに相当するような小さい値であり その実現には従来にない高精度面加工技術と加工装置の開発が必要となる また こうした加工精度を高めるためには 加工された基板面を高精度に計測できる計測技術の開発も非常に重要である 本研究開発項目では高精度の非球面ミラーの加工 計測方法の基盤となる技術を開発するために 以下を実施する Ⅱ-5

107 1) 非球面加工技術の開発新しい加工技術開発として 通常の機械研磨で製作された基板を原子レベルで形状修正できる IBF (Ion Beam Figuring) による形状創成 修正技術 および EEM(Elastic Emission Machining) による平坦化技術の開発を行う これにより 微少量を除去し かつ超平滑面を創成できる加工技術を開発する また これらの技術を用い 次項の計測技術で計測した面形状と理想面形状の差分のみを除去していくことで 高精度な非球面形状を創成する技術を開発する 2) 非球面計測技術の開発理想面形状からのずれ量を計測し 加工装置へフィードバックしながら非球面形状を創成するために必要な高精度計測技術を開発する このため 可視光レーザによる干渉法または同等の計測法をベースとした非球面形状計測技術により 特に再現性の高い計測技術の確立を目指す 研究開発項目 4 EUV 露光装置コンタミネーション制御技術の研究開発 EUV 光はガス分子により吸収されるため EUV 露光装置では 光学系は真空に保つ必要がある しかし 真空中にも僅かに炭化水素や水分等の不純物は残るため これらが光学系の表面に吸着する この不純物の吸着したミラーの表面に EUV 光があたると 炭化水素は分解し炭素膜あるいは有機物の膜を堆積させ 水分は分解し金属多層膜の表面を酸化し いずれも反射率低下をもたらす ( これをコンタミネーションと総称する ) EUV 光は殆どの物質に対して 吸収係数が大きいので 例えば わずか 2nm 厚のカーボン ( 炭素原子層として約 5 層 ) がミラーに付着すると ミラーの反射率は 3.2% 低下する 反射率の低下は装置の処理能力の低下をもたらすため 実用化に向けて大きな問題となる 反射率低下を防ぐには 真空中に残存する物質を極力低減することが理想であるが 装置自身へ吸着した不純物の脱離 外部からの不純物の持ち込み レジストの露光反応に伴うガス放出などが不純物の供給源となるため 真空中の不純物をゼロにはできない そこで ミラー表面上の堆積物の発生を抑制する技術 ミラーを酸化変質させない技術等の開発が不可欠となる また さらにはカーボンのコンタミネーションなどについては それを除去するクリーニング技術の開発も必要である 本研究開発項目では EUV 露光装置に特有な光学系ミラーのコンタミネーション防止技術を開発するために 以下を実施する 1) 光学系ミラーのコンタミネーションメカニズムの解明およびミラー寿命評価技術の開発真空中に残る不純物の状況を把握するために 超微量不純物の計測技術 同定技術の開発を行うとともに EUV 照射による表面の吸着物質脱離 表面反応のメカニズムの解明を行う 露光装置の光学系は高額なため 実用的には 3 年以上の使用寿命がなければならない こうした寿命保証をするために これらコンタミネーションによる反射率低下の高精度な評価技術を確立するとともに 劣化加速試験の手法を開発する 2) ミラー表面の劣化防止技術の開発真空中に残存するハイドロカーボンが EUV 照射によって分解しミラー表面に炭素膜あるいは有機物膜として堆積するのを抑制する技術を開発する 具体的には ミラー表面に堆積防止の保護層を形成する等の技術を開発する また 真空中に残存する水分が多層膜ミラーの表面を酸化するのを防止する保護膜の技術開発を行う Ⅱ-6

108 3) ミラー表面の不純物除去方法の開発不純物汚染をゼロにすることは不可能であるため 光学系の表面には何がしかの不純物が堆積する この付着物を光学系の性能を損なうことなく除去する技術を開発する 具体的には 微量酸素の導入とオゾンアッシング等をベースとした不純物除去技術の開発と それに付随して生じる多層膜の酸化を長期的に防止する技術を開発する (3) 光源技術と装置技術の統合的実証研究開発項目 5 小フィールドEUV 露光装置 (SFET) の光源 投影光学系の試作および露光評価 本プロジェクトで開発する基盤技術を実用的に有用なものとするためには 露光システムとして良好に機能するよう 個別技術の改良およびシステム化を行い システムとして各技術の総合的評価を行うことが必要であり また 露光システムの露光評価から課題を抽出し その結果を反映することにより 各技術をさらに高度化する必要がある 本研究開発項目では 小フィールド EUV 露光装置 (SFET) の光源および投影光学系を試作し 露光評価を通じて 以下を実施する 1) SFET 用光源試作 EUV 光源強度の安定化のため レーザ強度およびフィードバック制御によるターゲットの安定化を行う さらにスペクトル純化フィルターを含めた光源システムの開発を行い 露光装置に要求される光源品質を確保するための技術開発を行う また 実システム用に集光ミラー損傷防止技術の高度化を進め 実用化に必要な光源部品寿命を確保するための技術開発を行う 以上の技術により光源システムの試作を行う 2) SFET 用投影光学系試作実際の LSI 製造時に問題となる中間空間周波数領域のミラー粗さに原因した収差の低減を目指し 非球面加工技術を SFET 用ミラーの低熱膨張材料加工へ適用する 加工したミラーを投影光学用鏡筒に組み入れて投影光学系を試作し この投影光学系を搭載する SFET を用いた露光評価結果をもとに ミラー加工技術の更なる高度化を行う さらに レジストからのコンタミネーションの実測結果をもとに 投影光学系の寿命予測を行い 量産装置での将来の問題を定量的に予見し コンタミネーション制御技術の開発に反映する 3) SFET 性能評価 SFET の露光評価により 結像性能を確認するとともに 試作した SFET の光源部品 投影光学系寿命など 実使用におけるシステムとしての問題点についてデータ蓄積を行う また その原因の解析を行い 実用化への課題を明確化し 平成 18 年度以降の技術開発に反映する (4) レジスト プロセス技術研究開発項目 6 EUVリソグラフィ用レジストの評価 高性能レジストの開発は EUV 光源や露光システムの要求仕様を左右する課題であり 実現可能なレジスト感度を見極めておく必要がある 本研究開発項目では EUVL 用レジスト実現のための開発指針を明らかにするために 以下を実施する 小フィールド露光装置での露光評価により 分子レジストを初めとする新しいレジスト材料の EUV 露光評価を加速して進める LER(Line Edge Roughness) の測定にあたっては デバイス性能への影響に直結 Ⅱ-7

109 する評価方法により評価する 露光評価結果をレジスト材料開発にフィードバックして高度化を図るというサイクルを加速することにより EUV レジストの3 大課題である高感度 高解像度 低 LER の実現に有効な EUVL レジスト開発指針を見極める 全体の開発計画を図 Ⅱ.2.1 に示す 光源技術においては 現在 拡張性に優れるレーザ励起光源方式 (LPP; Laser Produced Plasma) と低コストの利点を持つ放電励起光源方式 (DPP; Discharge Produced Plasma) の 2 方式を開発している さらに産総研においては EUV 変換効率の良い LPP の Sn ターゲットの開発を行っている 平成 14 年度から平成 16 年度にかけ LPP においては高出力レーザ ターゲット供給方式などの開発を進め DPP においては 電源 放電ヘッドの開発をおこない 高出力化を進めるとともに 光源の安定性 均一性などの基礎検討を行う 平成 17 年度には これらの基礎技術を固め 10W 光源を実現する その結果を発展させ 平成 19 年度末までに 50W の光源を実現する EUV 光源の大きな問題点である 集光ミラーの損傷については 平成 17 年度までに評価技術 防止技術の基礎を固め 平成 19 年度末までに実用的な集光ミラー寿命を確保するための技術を確立する 装置技術開発においては 加工 計測装置を平成 15 年度に製作し 平成 16 年度 平成 17 年度にかけて基礎データを収集するとともに 精度阻害要因を分析し これに基づき装置改良を進める これらにより 基本的加工 計測技術を確立し 必要とされる加工 計測分解能を確立する 平成 18 年度 平成 19 年度においては これら技術の高精度化を図り 実用的な加工精度を達成する また EUV 露光光学系におけるコンタミネーションの問題については 平成 17 年度までにコンタミネーションのメカニズム 基礎的評価方法 防止技術の確立を行い 平成 19 年度に必要とされる光学系寿命を確保するための技術を確立する 光源技術と装置技術の統合的実証では 平成 18 年度上期に小フィールド EUV 露光装置 (SFET) の光源および投影光学系を試作する SFET による露光評価を実施し その結果をもとに高度化を行い 平成 19 年度までに露光システムの仕様を達成する レジスト プロセス技術においては 小フィールド露光装置での新しいレジスト材料の露光評価を行い EUV レジストの 3 大課題である高感度 高解像度 低 LER の実現に有効な EUVL レジストの開発指針を見極める Ⅱ-8

110 開発項目 H14 年度 H15 年度 H16 年度 H17 年度 H18 年度 H19 年度 光源技術 1 高出力 高品位化 LPP 産総研 DPP YAG 導入 高繰返し化 1.5kW 化 4W 10W 高出力化課題研究 Sn 高変換効率化微粒子供給制御 EUV 光測定 大出力化 方式検討 電源開発高繰返し化高出力化 集光技術大出力システム化 50W 2 集光ミラー損傷評価 防止技術 損傷防止技術基礎検討集光ミラー損傷評価技術集光ミラー長寿命化技術 装置技術 3 加工 計測 EEM 仕様検討 装置試作 装置製作 実証評価 高精度化 L:0.20nm rms M:0.15nm rms H:0.12nm rms IBF 装置製作加工精度向上実証評価高精度化 総合実証 計測 4 コンタミ制御 ( 評価 防止 除去 ) SFET 試作 5SFET 装置製作計測精度向上実証評価高精度化 分解能 0.05nm rms 基礎検討評価手法検討保護材料ミラー長寿命化技術開発 反射率低下 3% 反射率低下 1% 投影系収差 0.9nm rms 限界解像度 32nm フレア 7% PO ミラー加工 LPP 光源 DPP 化 総合実証 レジスト評価 光源強度安定性 15% 光源部品寿命 3 ヶ月 EUV レジスト評価 6 レジストの評価 評価設備整備 分子レジスト基本性能評価 LER 評価装置整備 解像度 45nmLS 感度 5mJ/cm 2 LER 3nm(σ) 図 Ⅱ.2.1 プロジェクトの開発計画 2.2 研究開発の実施体制 予算本研究開発は 平成 14 年度は経済産業省産業技術環境局研究開発課 商務情報政策局情報通信機器課および製造産業機械課において基本計画を策定し事業を実施したものであるが 平成 15 年度以降は 独立行政法人新エネルギー 産業技術総合開発機構 ( 以下 NEDO 技術開発機構 という ) において委託して実施している 研究開発の実施体制を図 Ⅱ.2.2 に示す 各研究開発グループの連携を密に取り 効率的な研究開発を推進するために プロジェクトリーダ ( 独立行政法人物質 材料研究機構フェロー堀池靖浩 : 光源 光学系担当 技術研究組合長先端電子技術開発機構部長岡崎信次 : レジスト プロセス担当 ) を置き そのリーダーシップの下に研究開発を実施している プロジェクトリーダは開発に関する全責任を持ち 光源技術開発 装置技術開発を統合的に進める体制としている さらに 光源技術の研究開発については EUVAと産総研との共同実施さらには文科省リーディングプロジェクト (LP) との研究協力を円滑に進めるため光源開発を統括するサブリーダ ( 東京理科大学教授豊田浩一 ) を置いている EUVA 内の研究開発はそれぞれ光源研究室と装置研究室を設置 各研究室長が開発責任を持って研究開発を実施する 光源技術開発においては 各社の技術 研究員を開発テーマごとに集めて 開発を進める集中研方式とし 平塚研究開発センタでは LPP 御殿場分室では DPP の研究開発を実施している 一方 装置技 Ⅱ-9

111 術開発においては 各社の保有する技術を有効に活用するために 分散研方式をとり 相模原研究開発センタおよび宇都宮研究開発センタそれぞれにおいて 非球面ミラー加工技術 非球面形状計測技術を分担して開発を進めている コンタミネーション制御技術に関しては NTT の SR( Synchrotron Radiation) を用いて開発を行うために 厚木分室を設けている また 各技術の基礎的物理 基礎的化学など原理的理解を得るために 図に示した大学に再委託を行っている レジスト プロセス技術開発は 技術研究組合超先端電子技術開発機構 (ASET)EUV プロセス技術研究部 ( 厚木研究センタ ) において実施する 豊田浩一 ( 光源担当 ) 独立行政法人共同実施産業技術総合研究所 プロジェクトリーダ堀池靖浩 ( 光源 光学系担当 ) 技術研究組合極端紫外線露光システム技術開発機構 (EUVA) 光源研究室平塚研究開発センタ ( 株 ) 小松製作所 ギガフォトン ( 株 ) 御殿場分室ウシオ電機 ( 株 ) 再委託東京工業大学熊本大学東海大学 宇都宮研究開発センタキヤノン ( 株 ) 装置研究室厚木相模原分室研究開発センタ ( 株 ) ニコン再委託大阪大学兵庫県立大学東京理科大学 九州工業大学 プロジェクトリーダ岡崎信次 ( レジスト プロセス担当 ) 技術研究組合超先端電子技術開発機構 EUV プロセス技術研究部 ( 厚木研究センタ ) (ASET) 図 Ⅱ.2.2 プロジェクトの研究実施体制 本プロジェクトの平成 19(2007) 年度までの予算は表 Ⅱ.2.1 の通りである 表 Ⅱ.2.1 プロジェクトの予算 (H14-H19 年度 ) ( 単位 : 億円 ) H14 年度 H15 年度 H16 年度 H17 年度 H18 年度 H19 年度 合計 EUVA 産総研 ASET 合計 研究開発の管理運営 1) プロジェクト運営管理の仕組み本プロジェクトは 独立法人新エネルギー 産業技術総合開発機構 (NEDO) の委託の元 主として技術研究組合極端紫外線露光システム技術開発機構 (EUVA) において運営管理を行った (EUV レジスト プロセス評価は技術研究組合先端電子技術開発機構 (ASET) において運営管理を実施 ) EUVA 組 Ⅱ-10

112 織とその運営管理体制を図 Ⅱ.2.3 に示す なお EUVA では 本プロジェクトに加え 基盤技術促進事業の委託により 波面計測技術の研究開発を行っており 波面計測の研究開発を含めた形で 図の運営管理体制を取っている EUVA においては 組織上での運営管理に加えて 図に示したように各種 会議 委員会を設け プロジェクト運営の報告 管理 決定を行った 以下に各会議 委員会の役割を示す 総会組合の最高意思決定機関であり 研究組合の基本的性格を示す定款 運営の実態を示す規定 事業計画および収支予算の設定および変更並びに事業報告および収支決算 費用の賦課および徴収の方法 組合員の加盟または除名 役員の報酬 事業の譲渡 組合の解散または合併等について議決する 理事会鉱工業技術研究組合法または本組合の定款で定める業務の執行に関する事項を議決する また総会の目的たる事項およびその内容ならびに日時および場所を議決する 運営会議委員は組合員会社の幹部クラスの代表で構成 事業執行上の重要事項に関して審議する 業務委員会委員は組合員会社の代表で構成し 理事長の諮問を受けて組合運営上の業務に関する重要事項を審議する 技術委員会委員は組合メンバー会社の代表で構成し この委員会では各 SWG( サブワーキンググループ ) から研究開発の進捗状況報告がなされ 技術的問題点 研究開発の方向性など議論する また 基本的な研究開発計画およびその変更などの審議 承認を行う 各サブワーキンググループ(SWG) 各専門分野に応じて SWG を設けている SWG では 関係する技術メンバー ( 各研究開発センター 再委託大学 産総研 デバイスメーカなどからのメンバー ) で構成し 各開発拠点の開発進捗状況を報告し 各拠点間の整合性をとるとともに 技術的議論 今後の開発計画などを議論する この結果をまとめて技術委員会に報告する Ⅱ-11

113 総会 監事 理事会 運営会議 理事長 光源 SWG 副理事長 装置 SWG 業務委員会 専務理事 技術委員会 波面計測 SWG デバイス SWG 事務局長 研究本部長 総務部研究企画部研究部 経理課 光源研究室 装置研究室 波面計測研究室 図 Ⅱ.2.3 EUVA 組織と運営管理体制 2) 外部団体との協力関係図 Ⅱ.2.4 に示すように 日本においては EUVA の他にも いくつかの団体で EUV リソグラフィ (EUVL) に関する開発を行っている 文部科学省リーディングプロジェクト 極端紫外 (EUV 光源開発などの先進半導体製造技術の実用化 では光源技術の開発を行った (H15~H19 年度の 5 ヵ年 ) ASET( 超先端電子技術開発機構 ) では EUVL のマスク技術とプロセス技術の開発を行った (H18 年度で終了 ) これらに加えて SIRIJ( 半導体産業研究所 ) において つくば半導体コンソーシアム構想について議論され 現在 H18~H22 の MIRAI プロジェクトにより EUV マスク基盤技術開発が進められている EUV の露光システム技術を効率よく開発するためには これらの団体との様々な形で協力していくことが重要である 特に 文部科学省のリーディングプロジェクト (LP) との関係は重要であった EUVA としては LP と合同で EUV 光源開発技術委員会を開催し 技術情報交換を行うと共に 今後の開発の方向性 研究協力方法について議論 LP との効率的な開発協力を推進し 有益な技術交流ができた 実際例としては LP のメンバーである九州大学における CO 2 レーザ励起 LPP の研究結果を取り入れ EUVA の量産光源に向けての開発を進めることにし さらには LP の EUV 光源開発共同利用設備 ( 大阪大学 ) を利用して光源測定器の較正を行うなど研究協力の実効を挙げている また LP を含め 他の団体とは EUVA 主催で開発企画政策委員会を開催し 今後の協力関係について方向付けを行った 海外との協力関係については IEUVI(International EUVL Initiative) を通じ I-SEMATECH, IMEC 他の開発機関と情報交換および研究協力を行っている ( 図 Ⅱ.2.5) Ⅱ-12

114 図 Ⅱ.2.4 外部団体との協力関係 図 Ⅱ.2.5 海外との協力関係 3) 研究開発の成果物の取り扱い研究開発により得られた 開発成果物は知的財産として権利化に務め 知的財産規定を定め 管理している 規定においては 知的財産を後のビジネスにおいて有効に活用できるように 発明が本プロジェクトの委託業務に関してなされた場合 知的財産の権利の帰属は発明者の出向元または派遣元の組合 Ⅱ-13

115 員に帰属としている また 発明がなされた場合には速やかに届出の上 室長あるいは研究開発センター長が特許性を判断し その後発明審議会を開催して 発明者の認定を行っている 発明から出願までのフローを図 Ⅱ.2.6 に示す 得られた研究成果については 年に 1 回 EUVA 成果報告会を開催するとともに 成果報告書にまとめ 広く宣伝 普及に努めている また International EUVL Symposium を始めとする学会 学術誌 新聞にも積極的に発表している 発明の届出 室長 : 特許性判断 発明審議会発明の帰属審議 出願 図 Ⅱ.2.6 発明出願までのフロー 3. 情勢変化への対応国内外の学会に積極的に参加 技術動向の収集を行うと共に 動向変化に対応して計画の見直しを行っている 運営管理の項で述べた デバイス SWG は特にユーザーサイドから EUVL および 他のリソグラフィ技術動向を調査 技術開発計画に反映させている 具体例としては 2004 年の MNE(International Conference on Micro-and Nano-Engineering) において コンタミネーションについて連続光とパルス光でコンタミネーションの速度が一桁程度異なるとの報告がなされた これを受けて EUVA では加速資金を申請 加速資金を使用してパルス光での実験を実施することとした ( それまでは連続光である SR による実験のみであった ) また 従来 CO 2 レーザ励起の LPP はプラズマ密度が上がらず EUV 光源としては不適格であるとされてきた ところが LP の九州大学の実験結果および大阪大学のシミュレーションにより CO 2 レーザ励起の LPP も有望であるとの結果がでた この結果に基づき EUVA でも実験確認を行ない 低コストの光源として有望と判断 本格的に開発を進めることとした SIRIJ において つくば半導体コンソーシアム構想が検討され リソ WG では欧米の EUVL 開発に対抗するためには プロセス開発の中心となる露光装置を一日も早く導入 日本の EUVL 開発を加速する必要があるとの議論がなされた その結果 小フィールドEUV 露光装置 (SFET) を導入することとなり これに EUVA で開発した光源および装置技術を SFET に反映させ システムとして組み上げ その露光評価結果をフィードバックして EUVA プロジェクト開発に活用した 状況の変化など 以下の要件に対応して必要な加速資金を投入して研究開発を加速した ⅰ) 目覚しい技術的成果を上げ 年度内に更なる追加配分を行い 加速的に研究を進捗させることにより 当該技術分野における国際競争上の優位性が確立できることが期待されるもの ⅱ) 国際的に注目される新たな発見や研究動向に対応するもので 手遅れ にならぬよう 早急に研究内容の修正や追加を行うもの ⅲ) 適切な規模の追加的研究により きわめて重要な基本特許や国際標準の確立が有望なもの ⅳ) 研究開発環境の変化や社会的な要請により 緊急に研究開発に取り組む必要性が発生したもの 本プロジェクトでは次の 9 件の加速を実施した Ⅱ-14

116 平成 16 年度 パルス光によるコンタミ評価 ( 要件 (ⅱ):40 百万円 ): 露光装置と同じ EUV パルス光源を使用した EUV 照射装置と EUV 反射率計を開発し これを用いて試作した多層膜ミラーの EUV 反射率測定を行い EUV 露光装置光学系用多層膜ミラーの耐久性を評価し キャッピングレイヤ材料の評価技術開発を行った 平成 17 年度 小フィールド EUV 露光装置 (SFET) の光源および投影光学系試作 ( 要件 (ⅰ):400 百万円 ):SFET 用の LPP 光源と 2 枚系の投影光学系を製作し SFET 本体に搭載した EUV レジスト評価 ( 要件 (ⅰ):50 百万円 ): レジスト評価技術の高度化 効率化を図り 分子レジストを中心に最新のレジストを評価した Sn クリーニング技術開発 ( 要件 (ⅰ ⅱ):210 百万円 ):Sn 光源とミラークリーニング実験装置を組み合わせた Sn 付着抑制 除去装置を開発し クリーニング効果を実証した 平成 18 年度 EUV レジスト評価 ( 要件 (ⅰ):180 百万円 ): 昨年度の評価の結果 従来よりラフネスが少ない材料候補を見出した レジスト評価での測定を高精度化 高効率化し 評価サイクルを向上させた SFET 用 DPP 光源製作 ( 要件 (ⅰ):173 百万円 ):115W 級光源として有力と考える DPP 光源を SFET に搭載することにより 実使用条件下でのデータを蓄積し 実用光源機開発への移行を図った イオンビーム安定化 位置制御技術開発 ( 要件 (ⅰ):138 百万円 ): イオンビームによるミラー加工技術である IBF(Ion Beam Figuring) の加工再現性度性を向上させた EUV 集光ミラー保護用の超電導磁石技術技術の導入 ( 要件 (ⅰ):58 百万円 ):EUV 光源プラズマからの高速イオンの磁場による閉じ込め 制御技術を実用ミラーサイズに大口径化し 効果を実証した 平成 19 年度 レーザアシスト DPP 光源品質改善 ( 要件 (ⅰ):34 百万円 ): レーザの繰返し周波数が高い領域で EUV 出力が低下する現象の改善に取組み 効果を実証した 4. 中間評価への対応 H17(2005) 年度に中間評価を行った その概要を以下に記す [ 総合評価 ] 半導体技術は我が国の基幹技術であり hp 45nm 以細の大量生産品向けリソグラフィ技術の開発を目的とした本プロジェクトは 我が国 IT 産業の競争力強化に直結するもので 国家プロジェクトとして極めて有意義である 研究開発成果も 中間目標をほぼ達成し ロードマップのタイミングにあわせて着実に成果をあげており 実用化シナリオを含む今後の展開も大いに期待できる 社会的及び事業的 技術的効果を強く意識した研究開発が実施されており 産学の協力のもとに 他の関連プロジェクトである文科省のリーディングプロジェクトや ASET MIRAI プロジェクト等との連携体制が確立され 十分なシナジー効果が見て取れる 世界の動向に柔軟に対応した試作機開発などに見られるように マネジメントも戦略的になされている 事業の位置づけ 必要性 研究開発マネジメント 研究開発成果は適切であり 高く評価される そして 光源 光学系という要素技術開発に特化してきた結果 装置システム全体としての計画に着手できる段階になった 是非 SFET の開発を加速するとともに α 機に向けた技術開発を着実に進め 実用化技術に繋げていただきたい また 本技術をチップ試作に適用し トータル製造プロセスとして技術を確立していくことが重要であり つくば R&D センター ( 仮称 ) や半導体メーカとの連携が必須であ Ⅱ-15

117 る さらに 本開発終了後の日本半導体業界の競争力を確保するためには 本最先端技術の開発成果を国内メーカによる LSI 開発に繋げるための戦略を 国はきちんと用意する必要がある なお 技術的難易度を考慮すると 技術を日本ですべて開発することに拘らず 海外の技術活用も検討すべきである [ 今後に対する提言 ] 本プロジェクトは 日本が技術立国を進める上での基幹技術開発であり 順調な成果を上げているので 今後実用化を目指し 特許固めも含め 基盤技術開発を加速して頂きたい そのために トータルシステムとしての技術検証を重点的に進める必要があり SFET の開発を加速し 実用化に向けた技術開発をつくば R&D センター ( 仮称 ) 等との綿密な連携で進めることが重要である SFET の成果がどれだけ実用化にフィードバックできるかが今後のプロジェクト推進のひとつの鍵となる 世界との競争に優位を保つことが重要であり 柔軟で大胆な施策が望まれる 評価のポイント 本プロジェクトは 日本が技術立国を進める上での基幹技術開発であり 順調な成果を上げているので 今後実用化を目指し 特許固めも含め 基盤技術開発を加速して頂きたい そのために トータルシステムとしての技術検証を重点的に進める必要があり SFETの開発を加速し 実用化に向けた技術開発をつくばR&Dセンター ( 仮称 ) 等との綿密な連携で進めることが重要である SFETの成果がどれだけ実用化にフィードバックできるかが今後のプロジェクト推進のひとつの鍵となる 世界との競争に優位を保つことが重要であり 柔軟で大胆な施策が望まれる 2 つの光源技術開発は今後の進捗に応じて どちらかの技術に集約していくべきだが その際 選択しなかった技術に関しては次の技術開発につなぐべく きちんとした技術継承の道筋をつけていただきたい 現在レーザ法と放電法を並行して開発しているが 時期を見極めて 一本化して集中開発を行うのか 並行開発を行うのか より明確にして進める必要がある 実用化に向け レジストメーカあるいはレジスト研究グループとの連携が不可欠である 表 Ⅱ.2.2 評価と反映のポイント 反映のポイント 小フィールド露光装置の開発を加速した 平成 17 年基本計画を改定し 研究開発項目にSFETの光源 投影光学系の試作を追加した それらを組み込んだ露光システムをキヤノンが製作し つくば半導体コンソーシアムに納入 レジスト評価 マスク評価に適用した つくば半導体コンソーシアムと連携して実用化 量産機における課題抽出と基盤技術開発を進めた またEUV 関連プロジェクト間の情報交換 技術戦略を議論する場として EUVL 戦略検討委員会を設置し 全 7 回に亘り議論した 2 つの光源 (LPP DPP) 技術開発について H17 年度に実用化のための評価基準を設定して開発の方針を判断した 1. 第 3 次光源絞込評価委員会 (H ) において 1プロジェクト最終目標 50W を総合的に達成する光源技術 Sn-DPP 方式 2115W 以上の量産光源に向けての革新的な光源基盤技術 Snを用いたCO2 レーザ励起 LPP 回転電極 LA-DPP を選択した 評価基準は 中間目標に対する達成度 最終目標達成に向けての開発計画 量産光源に対する課題と解決策 事業化へのシナリオ とした 2. 第 4 次光源絞込評価委員会 (H ) の結論は 1シングル電極 DPP は 115W 以上の高出力化が困難 2シングル電極 DPP-50W 光源による総合実証を集光光学系 Sn デブリ防止 除去機構を組み込んだシステムで評価して 課題を抽出する その結果を拡張のある光源技術開発に活用する 3 回転電極 LA-DPP および CO2 レーザ+Sn LPP は両者とも 115W 以上の高出力化に対し拡張性が有る有望な光源技術であり ともに注力して開発を進める LA-DPP:Laser Assist DPP 新たに追加したレジスト評価について PL を追加した レジストメーカやレジスト開発グループとの連携を強化した 中間評価のポイントとその反映を表 Ⅱ.2.2 に示す この中間評価を受けて 研究開発項目 5 小フィールド EUV 露光装置 (SFET) の光源 投影光学系の試作および性能評価 研究開発項目 6 EUV リソグラフィ用レジストの評価 を平成 17 年度基本計画に追加した SFET については 加速資金を投入し また関連プロジェクトと連携して トータルシステムとしての技術検証を重点的に進めた レジスト評価について PL を追加し レジストメーカやレジスト開発グループとの連携を強化した また 光源方式について Ⅱ-16

118 堀池 PL と光源開発を取りまとめる豊田教授 露光装置メーカ 2 社を委員とする委員会にて議論した H の委員会では 評価基準を設定した上でプロジェクト最終目標を総合的に達成するための光源技術等を判断し H の委員会では 19 年度の光源開発方針を審議した さらに関連するコンソーシアム プロジェクト 国内デバイスメーカ等のコンセンサスを得て 競争力強化に結びつく戦略を策定するために EUVL 技術開発にかかわる組織 学識経験者 およびユーザである半導体業界コンソーシアムからの委員をもって構成する EUVL 総合戦略検討委員会を NEDO に設置した 本委員会は EUVL 技術実用化に向けたシナリオ ロードマップ 技術の現状と将来動向 残された課題等について情報交換や問題点の検討を行い 開発戦略や役割分担 連携 不足技術の補完 成果の共有等に関するコンセンサス形成を目指し これによって EUVL 技術の開発を効率的に進め 実用化の取り組みをより確実なものにすることを目的とした 委員と各回の主な議題は以下の通りである 委員堀池靖浩独立行政法人物質 材料研究機構フェロー岡崎信次技術研究組合 ASET EUV プロセス研究部部長森一朗株式会社半導体先端テクノロジーズ研究第 2 部部長阿部直道技術研究組合 EUVA 研究企画部兼研究部部長上田潤半導体産業研究所企画部部長石原直東京大学大学院工学系研究科産業機械工学専攻教授宮永憲明大阪大学レーザーエネルギー学研究センター教授浅見武史株式会社ニコン精機カンパニー開発本部主幹研究員村上勝彦株式会社ニコン精機カンパニー開発本部マネージャー鵜澤繁行キヤノン株式会社コアテクノロジー開発本部上席担当部長寺澤恒男半導体 MIRAI プロジェクトリソグラフィ関連計測技術グループ法元盛久大日本印刷株式会社電子デバイス事業部電子デバイス研究所主席研究員林直也大日本印刷株式会社電子デバイス事業部電子デバイス研究所所長福田宏株式会社日立製作所中央研究所主任研究員小野寺純一東京応化工業株式会社開発本部部長オブザーバ経済産業省 各回の主な議題第 1 回 (2005 年 10 月 5 日 ) 委員会の発足 半導体コンソーシアム再編 光源加速第 2 回 (2005 年 11 月 28 日 ) EUV シンポジウム報告 EUVL 開発ロードマップ 光源加速 レジスト開発 つくば半導体コンソーシアム運営案 マスクメーカにおけるマスク開発第 3 回 (2006 年 2 月 2 日 ) ラフネスの計測方法とトランジスタへの影響 分子レジスト開発 EUVA と LP における光源開発の現状と大出力化の見通し 光源に対する露光装置メーカの考え第 4 回 (2006 年 5 月 15 日 ) 技術開発成果の管理 デバイスメーカが装置 材料プロジェクトに参加する利点 レジスト評価第 5 回 (2006 年 8 月 24 日 ) NEDO プロジェクト運営 デバイスメーカにおける EUVL 実用化の見通し マスクコストの Ⅱ-17

119 見通し EUV リソグラフィ CoO 検討結果第 6 回 (2006 年 12 月 27 日 ) 液浸 EUV シンポジウム報告 EUV レジストアウトガス計測 Selete 自主事業概要第 7 回 2007 年 9 月 6 日 ワールドワイドの EUV 技術開発状況 量産光源要素技術開発の現状と見通し レジスト 5mJ/cm2 と低 LER 実現の見通し LP 研究開発状況と成果移管 残された課題 5. 評価に関する事項 1 評価の実施時期 : 中間評価を H17(2005) 年度に実施した 2 評価手法 : 外部評価 3 評価事務局 : 研究評価部 4 評価項目 基準 : 標準的評価項目 基準 5 評価委員 : 中間評価の評価委員は次の通りである 分科会会長柴田直東京大学大学院新領域創成科学研究科基盤情報学専攻教授分科会会長代理渡部俊太郎東京大学物性研究所副所長 / 教授分科会委員伊藤順司独立行政法人産業技術総合研究所企画本部副本部長大木茂久日本電信電話株式会社マイクロシステムインテグレーション研究ネットワーク装置インテグレーション研究部主幹研究員岸本隆正株式会社野村総合研究所技術 産業コンサルタント部技術戦略コンサルタント室室長佐藤了平大阪大学先端科学イノベーションセンター教授渋谷眞人東京工芸大学工学部光情報メディア工学科教授戸所義博奈良先端科学技術大学院大学知的財産本部特任教授 6. 今後の展開 H14~H19 年度において 光源 露光装置および波面計測技術の開発を実施し 光源については 50W@IF 露光装置に関しては 高精度研磨技術(IBF および EEM) と収差観測技術 そして波面計測については絶対波面測定器と収差干渉解析手法を開発し ほぼ目標を達成した 露光装置においては Selete に導入された SFET フルフィールド露光装置 EUV1 の投影光学系に研磨 収差解析技術が活かされている しかしながら 量産対応の露光装置でスループット 100 ウェハ / 時間を実現するには EUV 光源強度が 115W~180W@IF が必要と言われている この量産対応の EUV 光源開発を確実なものとするために民間自主で取組む高出力化開発と NEDO プロジェクトとして光源高信頼化技術開発を開始した また H17~H18 に ASET で実施したレジスト プロセス評価は 分子レジスト開発およびアウトガス評価手法で成果を挙げ 現在 Seleteの民間自主研究に引き継がれている Ⅱ-18

120 Ⅲ. 研究開発成果について 1. 事業全体の成果 H14~H19 年度にわたる光源 装置それぞれの技術開発の成果 H17~H18 年度にわたるレジスト プロセス開発の成果は以下の通りである (1) 光源技術研究開発項目 1 高出力 高品位 EUV 光源技術および EUV 光源評価技術の研究開発 (a) 高出力 高品位 EUV 光源技術の研究開発 (a)-1 LPP 方式 EUV 光源レーザ生成プラズマ (LPP) 方式では レーザ光をターゲット物質に集光照射して生成する高温高密度プラズマから EUV 光を得る プラズマ生成用の高繰り返し高出力レーザとターゲット供給技術の開発を進めた まず XeジェットターゲットによるLPP 方式光源の開発を行った 励起用レーザとして YAG レーザの開発を行ない パルス幅 6ns 繰り返し10kHzのMOPAシステムで最大出力 1.5kWを得た この結果 集光点出力 5.7Wに相当する発光点出力 13.3W(2% バンド幅 2πsr) を観測し 平成 16 年度上期に設定した1 次目標である集光点出力 4Wを達成した 次に対費用効果の見込めるCO 2 レーザ生成錫 (Sn) プラズマ光源システムによる 高出力化の基盤技術開発を行なった 具体的には レーザ出力の高品位 高出力化とEUV 変換効率の向上の研究開発を実施した CO 2 レーザに関しては レーザ増幅器システムの 増幅効率の改善によるレーザの高出力化を実施した これにより MOPA(Master Oscillator Power Amplifier) 方式 CO 2 レーザ増幅器システムから 13kW( 繰返し周波数 100kHz パルス幅 20ns) の高出力を得た 変換効率に関しては Sn ターゲットをCO 2 レーザで照射した場合は Nd:YAG レーザと比較してより低いレーザ強度で 最大 4.5% の高い変換効率が得られることが明らかとなった 高出力 EUV 発生に関しては 6kW のCO 2 レーザ出力を回転 Sn プレートターゲットに照射することにより LPP 方式として世界トップレベルの集光点出力 60W の EUV 出力を得た 高品位化技術の研究としては 高出力高繰り返しレーザ照射に対応した 高安定なドロップレットターゲットの供給技術の開発を行なった 当初に開発したXe ドロップレット供給技術を応用して Snドロップレット供給技術の開発を行なった ターゲット直径 μm 速度 70m/s の Sn ドロップレットの生成に成功し 高出力高繰り返しレーザ照射による EUV 発生を行なった また Sn ドロップレットの帯電 制御を行い 孤立ターゲットへのレーザ照射を行なった (a)-2 DPP 方式 EUV 光源 DPP 方式は電流駆動によって高温 高密度プラズマを生成し EUV 放射を得る EUV 変換効率は放電電流波形 放電ガス条件 ( ガス種 圧力等 ) および放電電極構造に依存する これらのパラメータの最適化によって EUV 変換効率を向上させた上で 主に繰り返し周波数の増加によって高出力化を図ることを基本とした まず Z ピンチタイプ Xe プラズマの高繰り返し動作の実現と動作パラメータの最適化を図った 磁気パルス圧縮方式のパルス電源と予備電離機構を組み込んだ低インダクタンス放電ヘッドの組み合わせにより 平成 16 年度に繰り返し周波数 7kHz 発光点出力 190W/2π 集光点出力 19W( 計算値 ) 強度の時間的安定性 ±6.9% を達成した 平成 16 年度に冷却機構付きの 2 枚ネストタイプ斜入射集光ミラーを製作し 上記の Z ピンチタイプ Xe プラズマ発光点との組み合わせにより 平成 17 年度に中間集光点 ( 以下 IF とも記す ) での特性評価を実施した IF 実測値と光線追跡による集光シミュレーション計算値とはよく一致し 製作した集光ミラーが狙い通りの性能を有することを確認した 次に Xe よりも 13.5nm を効率よく放射する Sn プラズマを利用した光源開発に平成 16 年度から着手し 平成 17~18 年度は低インダクタンス放電ヘッドに SnH 4 燃料ガスを適用し 繰り返し周波数 8kHz で Ⅲ-1

121 702W/2πの発光点出力を達成した このときのプラズマサイズは径 0.75mm 長さ 4.6mm( ともに FWHM) であり エタンデュ 3.3mm 2 sr 内の集光点パワー計算値は 54~62W( デブリシールド透過率に依存 ) である 平成 18 年度は 集光点出力 50W 以上に適用可能なハイパワー仕様の集光ミラーを導入するとともに 後述する集光点評価システムを開発した 最終年度である平成 19 年度は 前年度までに確立した高繰り返しパルス電源 燃料ガス安定供給装置 低インダクタンス放電ヘッド デブリシールドシステム 集光光学系 光源評価システム等の各要素技術を集約した集光点総合性能実証機によって集光点評価を実施した IF 面照度分布 近似 far-field イメージ 角度分布特性 スペクトル純度の各項目を測定し 集光点出力の絶対値およびその時間的安定性を算出した 繰り返し周波数 5kHz 発光点出力 430W/2πの条件において エタンデュ 3.3mm 2 sr での集光点出力 19.7W スペクトル純度 1%(13.5nm インバンドエネルギーに対する nm 域エネルギー ) 積算エネルギー安定性 ±0.47%( フィードバック制御あり 100 パルス積算計算値 ) の集光点特性を得た また 集光点特性に関する実測値と光学シミュレーションによる計算値とは良く一致した H18 年度からは 量産機用光源に必要とされる 115W 以上の大出力光源の要素技術開発を実施した 表面 Sn 回転電極方式では レーザ照射と放電の条件パラメータを種々変え EUV 放射特性を調べ パルスあたりの充電エネルギー 15J にて繰り返し周波数 10kHz まで発光点出力がほぼリニアに増加することを確認した 次に 充電エネルギーを増加させ パルスあたり充電エネルギー 30J 繰り返し周波数 6kHz で発光点出力 786W/2πが得られた 放電領域外に Sn ターゲットを設置する方式では Sn ガスの初期密度分布をうまく制御することにより 電流パルス幅がμs オーダの放電によっても大きな EUV エネルギーが取り出せることを実証した シングルショットベースの実験ではあるが サイズが径 0.31mm 長さ 1.07mm (FWHM) のプラズマから 38.9mJ/sr の EUV エネルギーが得られた これは集光点エネルギー 17.3mJ に相当する高輝度プラズマである (b)euv 光源評価技術の開発発光点の基本的なEUV 放射特性計測器として インバンドEUVエネルギーモニタ 斜入射型 EUV 分光器 透過型 EUV 分光器 インバンドEUV 放射像計測器 インバンド角度分布測定器を導入 製作し 高出力 高品位光源の実験 評価に運用 活用した その他 分光フィルタと熱型検出素子を組み合わせた波長弁別エネルギー測定器を開発 製作し スペクトル純度の測定 評価を実施した 上記の基本的な計測技術に加え 光源動作状態の実時間モニタシステムを開発し これをフィードバック制御実証システムへと発展させ 50パルス積算エネルギー安定性 ±0.32%(1σ) を実証した また 平成 18 年度に集光点での照度分布 角度分布特性 近似 far-fieldイメージおよびスペクトル純度が計測可能な集光点評価システムを開発 製作し 最終年度における集光点総合性能の実証実験に適用した 研究開発項目 2 集光ミラー汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷防止技術の研究開発 (a) 集光ミラー汚染 損傷評価技術の研究 LPP 方式 EUV 光源のミラー損傷評価に関しては プラズマからの高速イオン計測にファラデーカップを 多層膜損傷 デブリ堆積計測にQCM 検出器とウィットネスプレートをチャンバ内に複数設置し CO 2 レーザ生成 Snプラズマによるミラー損傷評価試験を行った Sn プレートターゲットを用いた評価結果では Sn ターゲット利用の際に最大の課題とされるデブリ発生に関しても CO 2 レーザを用いることによりデブリ発生量を著しく低減できることが判明した DPP 光源ではプラズマから発生するデブリに加え 電極や絶縁体などの放電部構造体からもデブリが発生する そこで集光ミラー汚染 損傷評価として シリコンやサンプルミラー等のウィットネスプレートをプラズマに曝露し 光学顕微鏡 走査型電子顕微鏡 (SEM) エネルギー分散形 X 線分光 (EDS) X 線電子 Ⅲ-2

122 分光 (XPS) 原子間力顕微鏡(AFM) 二次イオン質量分析(SIMS) などの分析手法を用いてデブリのサイズ 形状 元素種 化学種 ミラー表面状態 およびミラー深さ方向分析などを行い 集光ミラー汚染 損傷防止技術の開発における基礎データとした 高速イオンや高速中性粒子によるミラー反射膜のスパッタリング速度 あるいは Sn などのミラー表面へのデポジット速度を定量的に高感度で計測するために 水晶振動子マイクロバランス (QCM) を用いた膜厚モニタを光源チャンバ内に設置した また 集光ミラーの EUV 光反射率を直接評価するためのミラー反射率変化モニタ装置を製作し 光源チャンバ内に設置した 迷光対策など測定精度向上を図った結果 斜入射ミラーの EUV 光反射率の相対的変化が 2.2% 以上であれば危険率 1% でその変化が検出可能となった 多数ネストからなる斜入射集光ミラーを想定した模擬構造物 ( ダミーシェル ) にサンプルミラーおよび QCM センサを取り付けることにより より実使用条件に近い状態での汚染 損傷評価実験を可能とした その他 高速イオンのエネルギー分布計測用のチャージコレクタを導入した 以上により 電極設計や放電条件によるデブリ発生状態の違い デブリシールドによるミラー汚染 損傷防止効果 ミラークリーニングによる反射率の回復が定量的に評価できるようになった (b) 集光ミラー汚染 損傷防止技術の開発 (b)-1 LPP 方式 EUV 光源 EUV プラズマから発生する高速イオンによる集光ミラーの損傷を防止するために 磁場を用いた高速イオンの制御技術を開発した Xe ジェットをターゲットとした場合は プラズマから発生する高速イオンによるスパッタリングが集光ミラー多層膜の損傷 劣化の主要因であり Sn ターゲットの場合は 集光ミラー表面への Sn 堆積が主要因である 基礎実験から Xe と Sn のいずれのターゲットにおいても 磁場によるミラー汚染 損傷防止効果を確認した また 文部科学省リーディング プロジェクトの協力により 磁場中でのプラズマ運動の解析を行なった これらの実験と解析をもとに 最大磁束密度 2Tの超電導磁石を用いた 実ミラー空間での Sn イオンの制御実験を行ない Sn イオンの磁束方向への収束とミラー損傷の低下を確認した (b)-2 DPP 方式 EUV 光源開発した集光ミラー汚染 損傷評価技術を活用し 集光ミラー汚染 損傷防止のためのデブリシールド技術およびクリーニング技術の開発を進めた Xe ガスを用いた Z ピンチタイプ DPP では 電極および絶縁管が起源の粒状デブリのミラーへの付着 高速 Xe イオンによるミラー反射膜のスパッタリング ( 削れ ) が起こっており これがミラー反射率の低下を引き起こすことがデブリ解析実験から明らかとなった これらのデブリ対策として 超音速ガスカーテン生成機構 フォイルトラップおよびバッファガスなどのデブリシールド機構を製作し その効果を実験により検証した デブリシールドがない場合 数 10 万パルスまで反射率が漸減し その後急激に低下する 反射率の漸減および急減は それぞれ 粒状デブリの付着およびスパッタリングによる反射膜の消失が原因である デブリシールドを入れることにより 10M パルスまで反射率はほぼ一定に維持された ガスカーテン フォイルトラップおよびバッファガスをすべて適用したときのミラー反射膜削れ速度は約 nm/pulse であった 反射膜が残っている間はミラーの反射率はほぼ一定に維持されるので ミラー寿命は反射膜の膜厚にほぼ比例する 斜入射反射ミラーでは数 100nm 厚の反射膜が形成可能であり この場合 ミラー寿命は数 100M パルスと推定される SnH 4 ( スタナン ) ガスを用いた Z ピンチタイプ DPP では ミラー反射率低下の主な原因はプラズマから高速で飛来する Sn および光源チャンバ内に浮遊する Sn のミラー表面への堆積であることを明らかにした フォイルトラップとバッファガスによって高速 Sn の運動エネルギーを緩和するとともに 光源チャンバ内のガスフローを制御することにより ミラー表面への Sn 堆積速度の低減を図った その結果 Sn 堆積速度を Ⅲ-3

123 nm/pulse まで低減できた このときのミラー寿命 (10% 低下 ) は約 12.5M パルスと推定された ( 斜入射角 nm 光 ) ミラー実効寿命を延ばすために 反射面に付着した Sn を除去するクリーニング技術を開発した サンプルミラーを SnH 4 ( スタナン )DPP 光源に曝露して Sn で汚染させた後 ハロゲンクリーニングによって Sn を除去するプロセスを繰り返し行い そのときのミラー反射率変化を測定する実験を行った Sn 汚染 - 除去サイクル 1 回あたり 0.022% の反射率低下であったので 10% 低下まで 450 回程度のクリーニングが可能であると推定できる このクリーニング技術を集光点評価機に適用し 汚染された実物ミラーの反射率が完全に回復することを実証した 量産機用高出力光源の要素技術として開発を行ったレーザアシスト型 DPP に対応したデブリ解析実験およびデブリシールド効果確認実験を行った 高速イオンに対しては差動排気機構と組み合わせたガスシールドにより ミラーへの高速イオン到達量をおおよそ 2 桁低減できることを示した 中性デブリに関しても Sn 回転円板電極のレーザアシスト型 DPP と QCM を用いた実験で ガスシールドによって Sn 汚染速度が 2 桁程度低減された サンプルミラーや QCM センサ表面の観察から レーザアシスト型 DPP からは比較的大きな粒状の Sn デブリが飛来していることが明らかとなり このデブリの抑制と遮蔽技術の高度化が今後の課題として残された (2) 装置技術研究開発項目 3 EUV 露光装置用非球面加工 計測技術の研究開発 波長が 13.5nm の EUV 露光装置用の光学素子の実現には従来にない高精度面加工技術と加工装置の開発が必要となる また加工のためには同等以上の精度で計測できる計測器が必要であり その開発も不可欠である 本プロジェクトでは高周波数領域から中間周波数領域の成分の加工のために EEM(Elastic Emission Machining) 加工技術を 形状創成加工及び形状修正加工技術としての IBF(Ion Beam Figuring) 加工技術を開発した さらに 求められる面形状精度が 0.1nmRMS 以下であるため 極めて再現性の高い形状計測器を開発した 以下にそれぞれの技術の成果を簡単に述べる (a) EEM 加工技術 EEM 加工技術は微粒子を懸濁した純水中に被加工面と回転球を近接して配置し 球が回転し懸濁液が工具と被加工面の間を通る際に表面物質を物理化学的に除去される技術である 加工条件を決めるパラメタは 球工具の直径 球工具の回転数 懸濁微粒子の径と濃度等である これらの中で 例えば回転数を増加させると加工速度が減少することなどから 通常の研磨加工とは異なる除去プロセスである 当初実験機では加工速度は mm 3 /hr ~140μm における表面粗さは 0.11 nmrms であった その後工具の検討や加工条件の最適化により 加工速度 0.01mm 3 /hr を超え 0.04 mm 3 /hr も得られている 実験機では平面加工のみに対応していたが 加工装置の改良により曲面にも対応が可能となり EEM 加工技術の光学素子への適用の可能性が明らかとなった 平滑化領域 >100μm(HSFR のみならず MSFR 領域に及んでいる ) 加工速度 0.01mm 3 /hr を達成し 実用化への道筋が開けた 実用化検討装置では石英凸曲面で 0.12nmrms(1mmφ) を達成した 本研究の推進には大阪大学における再委託研究の成果が大きく貢献している (b) IBF 加工技術 IBF 加工技術は従来の研磨プロセスに比べて加工に伴う損傷が小さい技術として期待されていたが 実用加工技術として高精度加工の例はなかった 本プロジェクトでは 空間波長 30mm 以上の形状創成を目的としたビーム径 (φ16mm) の大きい装置と 空間波長 3mm~30mm を対象とした微小領域修正加 Ⅲ-4

124 工を目的としたビーム径 (φ1.5mm) の小さい装置を開発した 前者ではイオンガン構造 中性化方法 冷却システムなどの検討と改良により装置の加工特性の向上 加工面評価を行った その結果加工分解能として当初目標である 0.05 nmrms を満足する 0.035nmRMS(5nm 除去時 ) を得た また本装置を低熱膨張材料性の非球面ミラーの形状創成プロセスに適用し LSFR0.075nmRMS という世界最高水準の非球面の創成が可能となった この結果により IBF プロセスが EUV 光学素子の製造に有効であることが示された 一方 微小領域修正加工用装置は比較的空間波長の短い形状誤差の修正を目的として開発された 冷陰極イオン源を用い電子ビームによる中性化装置を装備している SFET(Small Field Exposure Tool) の加工に用い 0.15nmrms の面精度を実現した 更なる高精度化のためにはイオン照射位置の安定化とイオンビームの安定化 ( 電流及びプロファイル ) が重要であり 新規イオンガンの研究開発を行った まず位置の安定化はイオンの照射位置を計測しフィードバックをかけて安定化を図り 最終的には 20 時間以上に渡り位置変動は 5μmPV 以内に抑えられた 高精度化のもう一点要素である電流の安定性に対しては 電流値及びプロファイル径が可変であるガンを開発した マイクロ波励起のイオンガンでビーム電流は 45μA~670μA 電流値の安定性は全ての評価条件(3.4h@624μA~23h@43μA) において 0.2%RMS 以下であった この結果から新規イオンガンを搭載した IBF 加工装置は実用装置のポテンシャルを有する装置が開発できたと考えている なお イオンビーム加工における中性化の影響については 東京理科大学再委託研究の成果が大きく貢献している (c) 計測技術初めにも述べたように 加工と計測は車の両輪であり揃ってはじめて高精度加工が成立する 本プロジェクトでは加工プロセスと組み合わせることを考慮し高再現性非球面形状測定器の開発をおこなった 方式はフィゾー型干渉計でありコモンパスの採用と 被検面と参照面の間隔を狭くすることによる揺らぎ低減により 高再現性化を図った 光学系の調整 計測条件 データ処理等の調整と最適化により 単純繰り返し測定再現性 6pmRMS 再搭載測定再現性 17pmRMS を得た この値は世界でトップレベルである 研究開発項目 4 EUV 露光装置コンタミネーション制御技術の研究開発 EUV 露光装置では光学系の設置環境が真空中であり 残留水分 残留ハイドロカーボン等を原因とする多層膜ミラーの酸化や炭素膜付着が反射率低下の原因となるため 実用化においてコンタミネーション制御技術が特に重要となってくる 酸化現象は非可逆であるため ミラー表面が酸化すると反射率が低下しスループットの低下も引き起こす 一方炭素膜付着も反射率低下を起こすが酸素ベースのクリーニングにより除去可能である ここでは 残留ハイドロカーボンや残留水分の反射率低下への影響を調べ エタノールなどのクリーニング技術を開発した また 露光装置寿命として光量低下が 10% とすると 6 枚ミラー光学系では 1 枚あたりの反射率低下は寿命期間内で 1.6% 以下であることが必要である コンタミネーション制御技術の方針として 酸化をできるだけ抑制し炭素付着はクリーニングによって除去し 反射率を必要な値に維持することとした 従って 酸化抑制の方法と適切なクリーニング法の選択が必要である コンタミネーションに関する成果は以下のとおりである (a) キャッピングレイヤの開発酸化防止キャッピングレイヤ材料としては金属ルテニウムが提案されているが必ずしもベストではない 耐酸化の観点から酸化物材料を提案 酸化ニオブ 酸化セリウム等が酸化に対しては安定であることがわかった (b) 酸化防止環境の検討 Ⅲ-5

125 真空容器中のバックグランド物質はほとんどが水分である 従って金属表面の酸化が必ず生ずるが 還元性物質が周囲に存在すれば酸化を抑制できる可能性がある この観点からエタノールを雰囲気に導入するアイデアが提案されていたが 実験的なデータはほとんどなかった バックグランドが十分低い真空チャンバを準備し 所望のエタノールを導入し その酸化防止効果を調べた 残留水分にも依存するが ある値以上の量のエタノールを導入することにより 酸化を防止するばかりではなく 既に酸化した金属を還元する効果 さらに炭素膜を除去する効果もあることが明らかとなった この研究は兵庫県立大学に再委託した研究成果である (c) クリーニング技術クリーニング技術は必須技術であると考えており EUV 光照射下あるいは UV 光照射下でのクリーニングを検討した クリーニングは導入された酸素あるいはオゾンによる 炭素のクリーニング技術として EUV+ オゾンあるいは UV+オゾンによる方法を提案 装置化への検討を開始した さらに 最近の研究で水素ラジカルによるクリーニングが有効であり 酸化も生じさせないことから 重要な候補と考えている 水素ラジカルによるクリーニングの検討を開始し ワイヤ法による熱接触分解ではモリブデンがタングステンよりも低い温度で同等のラジカルを発生することがわかった この研究は九州工業大学への再委託研究の成果によるものである (d) 寿命評価コンタミネーションを中心とした光学系の寿命評価に光源の特性が依存するという危惧があり 連続光 (SR) とパルス光 (LPP) の寿命評価装置を作成 光源の違いによる劣化の際を評価したところ 酸化に関しては特に違いは見られなかった (3) 光源技術と装置技術の統合的実証研究開発項目 5 小フィールド EUV 露光装置 (SFET) の光源 投影光学系の試作および性能評価 (a)sfet 用 EUV 光源試作 および性能評価 EUV 光源システムの各要素技術の総合評価のために SFET 用 EUV 光源の試作と光源性能の評価を実施した まず 平成 17 年度に LPP 光源装置を試作し 18 年度上期に SFET 露光サイトにおいて露光システムと統合し基本性能を評価した 実露光試験により 32nmL/S レジスト解像を確認し露光装置用 EUV 光源としての有用性を確認した SFET の露光フィールドを拡大するため および光源開発の最終目標達成に向けた技術蓄積を行うために 平成 18 年度に DPP 光源装置を試作 導入し 平成 19 年度は DPP 光源装置の実使用における光源性能評価と課題の抽出を行った 光源単体での性能データを取得後 Selete サイトにて SFET 本体と接続し 実露光でのシステム運転を実証した Selete による露光実験で 密集 & 孤立パターン 26nm の解像結果を得た 2008 年 2 月までに累積総パルス数約 の動作を行い マスク レジスト開発の進捗に寄与した また 光源装置の改造により 電極あるいは集光ミラー交換時におけるアライメント機能を向上させるとともに 露光光学系のケーラー照明改造に対応した 光軸調整精度の向上 IF 角度分布のオンラインモニタ手段の開発 ウェハ照度分布変化の要因切り分け などが実使用上の問題点ならびに今後の課題として明らかとなった (b)sfet 投影光学系の試作 および性能評価加工装置開発で開発した IBF 加工装置を用いて小露光領域露光装置用ミラー光学系を作製し その性能から加工装置へのフィードバックを行う目的で小露光領域露光装置の投影光学系を試作した IBF Ⅲ-6

126 加工プロセスを形状修正に適用し 波面収差 0.71nmrms( 最良値 ) 解像力 L&S 26nm MSFR によるフレア 6.64% を達成 照明系の改良で 24nm まで解像することが確認された (4) レジスト プロセス技術研究開発項目 6 EUV リソグラフィ用レジストの評価 LER 発生の主原因である現像溶解時に発生するベースレジン集合体を小さくするため ポリフェノール系分子レジストの開発を行った 実験を円滑に進めるため 露光実験装置 (HiNA) の自動露光ソフト 断面およぶCD-SEM アウトガス評価装置 露光シミュレータ(Solid-EUV) などを整備し 更に HiNAと比較するため 米国 SEMATECH 所有の露光実験装置 MET(Lawrence Berkeley National Labs 設置 ) での露光も行った 保護基の数および位置を制御した新ポリフェノール (25X-MBSA-M) をベースにした化学増幅型レジストの性能は 感度 12.2mJ/cm2 解像度 28-nm hp LER 3.6nm(3σ: 測定長 2.0μm) を示し また 30-nm hp レベルのパターンがアスペクト比 2 で形成でき パターン倒壊も著しく改善された また分子の大きさが小さいため懸念されるアウトガスに関しても 汎用のKrF レジスト同等レベルであり 大きな問題がないことも判った 本ポリフェノール系ポジ型分子レジストは 現在の最高レベルの高分子レジストの性能をも凌駕するものである さらに保護基の最適化 PAGやBASEの最適化によって 解像性と感度の両立が図れることも今回の実験で立証することができた 目標とした解像度 :45nmL/S 感度:5mJ/cm2 LER:3nm(σ) は満足できるが 実用的にはさらに高い解像度 小さなLERが求められることから 分子レジストを含め レジスト材料の高性能化の研究は 今後もさらに続けられるべきである (5) 成果のまとめ H14~H19 年度の活動成果のまとめを表 Ⅲ.1.1に示す また 表 Ⅲ.1.2 表 Ⅲ.1.3にはそれぞれ特許出願件数 対外発表件数の推移を示した EUVLシンポジウムの光源発表の件数がH17 年以降 絞られていることを考慮すると 特許件数 対外発表ともに年々増加している Ⅲ-7

127 光源技術 1 高出力 高品位 EUV 光源技術および EUV 光源評価技術の研究開発 2 集光ミラー汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷防止技術の研究開発 装置技術 3 非球面加工 計測技術の研究開発 表 Ⅲ.1.1 H14~H19 活動成果のまとめ 最終目標 (H19 年度末 ) 最終結果 (H19 年度末 ) 集光点パワー :50W エタンデュ 3.3mm 2 sr 安定性 :±5% 繰り返し 5kHz 強度測定精度 :±3% 角度分解能 3 集光ミラー反射率低下検出精度 :3% 集光ミラー寿命 5B パルス 加工精度 ( 加工面積 200cm 2 ) L:0.20nm rms M:0.15nm rms H:0.12nm rms 計測再現性 0.05nm rms 集光点パワー : 60W(LPP),62W(DPP 計算値 ) エタンデュ : 1.9mm 2 sr(lpp) 3.3 mm 2 sr(dpp) 安定性 :±1.3% 繰り返し :100kHz(LPP) 8kHz(DPP) 強度測定精度 :±2.3% 角度分解能 :2 集光ミラー反射率低下検出精度 :2.2% 集光ミラー寿命 :7.1B パルス形状創生 IBF で L:0.038nm RMS( 空間波長 >30mm) M:0.098nm RMS H:0.079nm RMS EEM で加工精度 ( 平滑化領域 φ1mm) 凸面 :0.12nm RMS(EEM) 凹面 :0.13nm RMS(EEM) を達成 4 コンタミネーション制御技術の研究開発 5 小フィールド EUV 露光装置 (SFET) の光源 投影光学系の試作および性能評価 6EUV リソグラフィ用レジストの評価 光学系ミラー寿命 1 年使用後 クリーニング後で反射率低下分 1% 光源強度安定性 15%(3σ) 光源スペクトル純度 3% 光源部品寿命 3 ヶ月投影光学系収差 0.9nm rms 限界解像度 32nm L&S フレア 7% (H18 年度末 ) 以下の性能を満足する EUVL 用レジストの開発指針を示す解像性能 hp45nm レジスト感度 5mJ/cm 2 LER 3nm(σ) 繰り返し再現性 6pm rms( 単純反復 ) 17pm rms( 再登載 ) で達成光学系ミラー寿命 1 年使用後 クリーニング後で反射率低下分 0.5% ( エタノール雰囲気 クリーニング有り ) 光源強度安定性 :12.3~14.7%(3σ) 光源スペクトル純度 : 7.57% ( 130 ~ 300nm) SPF 設置で問題なく露光可能光源部品寿命 :2.7 ヶ月 (70M パルス ) 投影光学系収差 :0.71nm rms 限界解像度 :26nm L&S フレア :6.64%(MSFR 計算値 ) 但し LSFR の影響 (6.08%) も考慮必要と判明 両者を併せると 12% 程度とカーク法評価 11% と同等になる 新ポリフェノールをベースにした化学増幅型分子の性能 : 感度 5.1mJ/cm2 解像度 28-nm hp LER 5.8nm(3σ: 測定長 2.0μm) Ⅲ-8

128 表 Ⅲ.1.2 特許出願件数 H15 年度 H16 年度 H17 年度 H18 年度 H19 年度 合計 光源研究室 装置研究室 産総研 合計 ASET の EUV リソグラフィ用レジストの評価 には特許出願は無し 表 Ⅲ.1.3 対外発表 H15 年度 H16 年度 H17 年度 H18 年度 H19 年度 合計 EUV シンポ SPIE 学会 応用物理 その他 合計 Appl.Phys./ J.Vac.Sci.Tech 論文 JJAP その他 合計 新聞 合計 Ⅲ-9

129 2. 分科会における説明資料 本資料は 分科会において プロジェクト実施者がプロジェクトを説明する 際に使用したものである 2-2

130 (政府全策目標( 経済産業ム公開資料 極端紫外線 (EUV) 露光システム開発プロジェクト 第 1 回事後評価分科会説明資料資料 6-1 1/15 極端紫外線 (EUV) 露光システム開発プロジェクト 第 1 回事後評価分科会説明資料 議題 4 プロジェクトの概要説明 ( 公開 ) (1) 事業の位置づけ マネジメントについて 平成 20 年 8 月 28 日 ( 木 ) 新エネルギー 産業技術総合開発機構 (NEDO) 電子 情報技術開発部 事業原簿 P.I-1 事業の位置づけ 必要性ー政策上の位置づけ 2/15 経済産業省研究開発プログラム 高度情報通信機器 デバイス基盤プログラム および 省エネルギー技術開発プログラム の 1 テーマとして実施 第 3 期科学技術基本計画 ( 情報通信分野 ) IT 新改革戦略政 継続的イノベーションを具現化するするための科学技術の研究開発基盤の実現 革新的 IT 技術による産業の持続的な発展の実現 全ての国民が IT の恩恵を実感できる社会の実現 いつでも どこでも 誰でも IT の恩恵を実感できる社会の実現 体) 実行プログ省ラ) 高度情報通信機器 デバイス基盤プログラム 目的 : 我が国が目指す高度情報通信ネットワーク社会の構築に向け 経済成長戦略大綱 IT 新改革戦略 重点計画 科学技術基本計画及び技術戦略マップ等に基づき 情報化の進展に伴うエネルギー消費量の増大等の課題にも考慮しつつ その基盤となる情報通信機器 デバイス等の情報通信技術を開発し 実社会への利用を促進することによって IT の利活用の深化 拡大を図り より豊かな国民生活を実現するとともに 我が国の経済活力の向上を図ることを目的とする プロジェクト Ⅰ. 半導体 [ⅰ] 最先端デバイスプロセス技術 (1) 次世代低消費電力半導体基盤技術開発 (MIRAI) (2) 次世代半導体材料 プロセス基盤プロジェクト (MIRAI) (3) 極端紫外線 (EUV) 露光システム開発プロジェクト 省エネルギー技術開発プログラム 目的 : エネルギー資源の約 8 割を海外に依存する我が国にとって これを効率的に利用すること 即ち 省エネルギー を図ることは エネルギー政策上の重要な課題である このため 更なる省エネルギー技術の開発 導入を進め もって我が国におけるエネルギーの安定供給の確保を図る また 同時に 我が国は 2 度にわたる石油危機を体験して以来 主要先進国の中でも屈指の省エネルギー型の産業構造を作り上げてきており 蓄積された省エネルギー技術は 地球温暖化問題の直面する人類にとって貴重な価値を有するものである このため 更なる省エネルギー技術の開発 普及により 二酸化炭素 (CO2) 排出削減を図り もって地球温暖化の抑制に貢献する プロジェクト Ⅴ. 次世代省エネデバイス技術 (1) 次世代プロセスフレンドリー設計技術開発 (2) 次世代低消費電力半導体基盤技術開発 (MIRAI) (3) 極端紫外線 (EUV) 露光システム開発プロジェクト

131 事業原簿 P.I-1 事業の位置づけ 必要性 - NEDO 中期目標における位置づけ 3/15 高度情報通信社会の実現 IT 産業の国際競争力の強化 のため 情報通信分野の半導体における技術開発の一環として実施 NEDO 産業技術開発関連施策 技術シーズの育成事業 産業技術研究助成事業 ( 若手研究グラント ) 連携 ライフサイエンス分野 情報通信分野 環境分野 ナショナルプロジェクト ナノテクノロジー 材料分野 エネルギー分野 新製造技術分野 境界分野 融合分野及び知的基盤研究知的基盤研究分野 連携 実用化 企業化促進事業 福祉用具実用化開発推進事業 エネルギー使用合理化技術戦略的開発 ( 実用化開発フェーズ 実証研究フェーズ ) イノベーション推進事業 SBIR 技術革新事業 人材育成 ( フェローシップ ) その他 ( 調査 成果普及等 ) 情報通信分野の NEDO 中期目標 高度情報通信社会の実現 IT 産業の国際競争力の強化 情報通信分野の取組み いつでも どこでも 誰でも ( ユビキタス ) IP を用いた各種のアプリケーション 電子政府 シミュレーション デジタル携帯電話 PDA 情報家電車載 Wearable Computer 電子商取引遠隔 XX 教育 高信頼性サーバ ユーザビリティ分野 多機能でありながら使いやすいインタフェース セキュリティ 相互運用性 ストレージ メモリ分野 ネットワーク分野 コンピュータ分野 ストレージの高速 大容量 小型化 基幹ネットワークの高速大容量化 高可用性 信頼性 不揮発性メモリの高速 大容量化 デバイスとシステムの技術的統合 組込みコンピュータへの対応 半導体分野 高集積化 設計効率化 多品種変量生産 微細化に頼らない新機能追及 事業原簿 P.I-1 事業の位置づけ 必要性 - リソグラフィ技術の位置づけ 4/15 半導体デバイスの高度化を支えるリソグラフィ技術 微細化によって 半導体デバイスの高性能化 高機能化 低消費電力化 低コスト化を実現 微細化技術が半導体産業の競争力の鍵 これまでも光リソグラフィ技術における露光光の短波長化と光学系の高開口数 (NA) 化によって 微細化を実現 KrFエキシマレーザ ( 波長 248nm):~0.13μm ArFエキシマレーザ ( 波長 193nm):~hp65nm ArF 液浸 ( 波長 134nm 相当 ):~hp45nm 今後 hp32nm 世代の微細化を実現するため 2010 年初頭に実用化が期待されるEUV( 波長 13.5nm) リソグラフィの基盤技術の確立を目指す 半導体技術分野におけるリソグラフィ技術の位置づけ 社会的ニーズ 安全 信頼性 省エネ アプリケーション 情報家電 モバイル 車載 カート タク ロボット 最重要課題 システム LSI(SoC) non-cmos 性能上 : 高速 多機能 低消費電力 製造上 : 低コスト QTAT 多品種変量生産対応 Si を超える超高速 大パワー 密度 低消費電力 新機能等 基盤技術 CMOS 技術リソグラフィ技術最重要課題微細 高精度 低欠陥 高スループット 低コスト 総合最適化技術 リソシミュレーション技術 露光装置技術 レジスト プロセス技術 EUVL 技術 微細化技術 ArF 液浸技術 高精度化技術 マスク技術 EUV マスク技術 / 光マスク技術 マスク共通技術 高効率マスク作製技術 設計 (SoC 設計 ) LSTP デバイス技術 SoC 開発 / 製造工程の リソグラフィインテグレーション技術 プロセス技術 製造技術 配線技術 実装技術 評価 解析技術 テスト技術 エンジニアリング non-cmos 技術 ナノエレクトロニクス デバイスディスクリートデバイス

132 事業原簿 P.I-3~6 事業の位置づけ 必要性 - リソグラフィ技術の動向と EUVL の位置づけ 5/15 リソグラフィ技術候補 1ArF 液浸 /ArF 液浸 +ダブルパターニング マスクコスト プロセスコスト パターン分割の課題 2ArF 高屈折率液浸 マスクコストの課題 高屈折率化の開発が停滞 3EUVL ダブルパターニング技術によるArF 延命は1 世代 (hp45nm hp32nm) の見込み 一方 EUVL 技術は hp32nm 以細の複数世代に適用できる有望技術 生産年 DRAM 1/2 Pitch ArF 水液浸 (NA1.35) (k1=0.4) hp57nm (k1=0.35) hp50nm 微細化の限界 ArF 高屈折率液浸 (NA1.65) (k1=0.4) (k1=0.35) hp47nm hp41nm 開発の停滞 ArF 水液浸 (NA1.35)/ ダブルパターニング (k1=0.5) hp72nm (=hp36nm) (k1=0.4) hp58nm (=hp29nm) 微細化の限界 EUVL (NA0.25/0.35 k1=0.5) EUVLにより微細化を進展 (NA0.25) (NA0.35) hp27nm hp20nm 事業原簿 P.I-6 事業の位置づけ 必要性 - プロジェクトの目的 6/15 EUVLは微細化を進展させる高い解像ポテンシャルを有するが 従来の光リソグラフィと異なる課題がある そこで 最も基盤的で重要と考えられる以下の技術開発を行う EUV 光源の高出力化 高品位化技術 およびEUV 光源評価技術 EUV 光源集光ミラーの汚染 損傷評価 および防止技術 EUV 露光装置用非球面ミラー加工 計測技術 およびEUV 露光装置コンタミネーション制御技術 小フィールド露光装置による光源技術と装置技術の統合的実証 EUVリソグラフィ用レジストの評価 これにより hp32nmに適用可能なeuv 露光システムの基盤確立に資することを目的とする EUV 露光装置技術とその関連技術の課題 赤枠が本プロジェクトの対象 光源技術 高出力 高品位光源 集光ミラーの長寿命化 マスク技術 欠陥検査 修正 ハンドリング 光学系技術 ミラー加工 計測 ミラー表面の劣化防止 汚染除去 光源技術と装置技術の統合的実証 レジスト プロセス技術 解像力 - 感度 - ラフネスの鼎立

133 事業原簿 P.I-1~3 7 事業の位置づけ 必要性 - NEDO プロジェクトとしての妥当性 7/15 微細化の原動力である半導体露光装置技術は 我が国の半導体産業の国際競争力強化に不可欠 半導体露光装置の開発は 欧米でもコンソーシアムで実施され 激しい国際競争の中にある 難度が高く 大規模な技術開発であり 課題解決は企業活動だけでは十分な対応が困難 産学官の英知の結集が必要国内関連プロジェクトとの連携が必要 NEDO の関与による集中的な技術開発を実施 世界 3 極の EUV 開発 予算合計 米国 CRADA SNL/LLNL/LBNL CRADA EUVLLC/VNL VNL ISMT-N ISMT-N 公的 :540M$+α 民間 :380M$+100M$? 欧州 MEDEA MEDEA+ EAGLE More Moore 公的 :423M +α 民間 :310M 日本 SORTEC ニコン 日立 ASET ASET 自主 EUVA EUVA 公的 : 約 400 億円民間 : 約 120 億円 LP Selete CRADA:Cooperative Research & Development Agreement SNL:Sandia National Laboratories LLNL:Lawrence Livermore National Laboratory LLBL:Lawrence Berkeley National Laboratory EUVLLC:EUV Limited Liability Company VNL:Virtual National Laboratory ISMT-N:International Semiconductor Manufacturing Technology MEDEA:Microelectronics Development for European Application 事業原簿 P.I-2~3 事業の位置づけ 必要性 - プロジェクト実施の効果 8/15 プロジェクト総事業額 124 億円 経済的効果 半導体市場規模 2010~2020 年に 300~600B$( 年 7% 成長 ) B$ 世界 GDP 世界エレクトロニクス機器販売高世界半導体販売高 世界 GDP 世界エレクトロニクス機器販売高 世界半導体販売高 EUV 露光装置市場規模 2016 年におよそ 1 兆円 (200 台 数十億円 ) 10 世界半導体製造装置販売高 YEAR 0.1 省エネルギー効果 半導体デバイスの hp32nm への微細化による省エネ ( 消費電力の削減 ) 2020 年に 4.6TWh 108 万 kl 石油換算値 2030 年に 7.6TWh 179 万 kl 試算の仮定消費電力量 =(MPU チップの消費電力 ) ( 個数 ) ( 常時稼動チップの割合 10%) 24h 365 日消費電力削減量 =( 本プロジェクトが実施されない時の LSI の消費電力量 )+( 本プロジェクトが実施されない時の代替 LSI の消費電力量 ) -( 本プロジェクトが実施された時の LSI の消費電力量 ) 代替 LSI 本プロジェクトが実施されない時に 32nmLSI に置き換わらない LSI は 45nmLSI でその性能を実現すると仮定 45nmLSI で 32nmLSI の性能を実現させるためには 同数のトランジスタが必要となり 消費電力はトランジスタ数に比例すると仮定

134 事業原簿 P.Ⅱ-1~10 マネジメント - 研究開発の内容と目標 事業額 9/15 研究開発項目 1 高出力 高品位 EUV 光源技術および EUV 光源評価技術の研究開発 2 集光ミラー汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷防止技術の研究開発 3 EUV 露光装置用非球面加工 計測技術の研究開発 4 EUV 露光装置コンタミネーション制御技術の研究開発 5 小フィールド EUV 露光装置 (SFET) の光源 投影光学系の試作および性能評価 6 EUV リソグラフィ用レジストの評価 内容 (1) 高出力化技術の研究 (2) 高品位化技術の開発 (3) 集光光学系技術の開発 (4)EUV 光源評価技術の開発 (1) ミラー汚染 損傷評価技術の研究 (2) 集光光学系ミラー長寿命化技術の開発 (1) 非球面加工技術の開発 (2) 非球面形状計測技術の研究 (1) 真空中への不純物供給メカニズムの解明 (2) ミラー表面の劣化防止技術の開発 (3) ミラー表面の不純物除去方法の開発 (1)SFET 用光源試作 (2)SFET 用投影光学系試作 (3)SFET 性能評価 分子レジスト等 新しいレジスト材料の露光評価を進める 高感度 高解像度 低ラフネスの実現に有効な EUVL レジスト開発方針を見極める 中間目標 ( 平成 17 年度末 ) 総合効率 :0.2% 以上集光点パワー :10W エタンデュ :10mm 2 str 以下安定性 :±10% 以下繰返し :5kHz 以上強度測定精度 :±5% 以内空間分解能 :5μm 以下角度分解能 :3 以下 集光ミラー反射率 5% 低下をもたらす汚染 損傷評価を可能とする 初段集光ミラーの反射率 10% 低下寿命 0.5Bショット以上を達成する 加工装置 ( 形状創成装置 ) 非球面加工分解能 :0.05nm rms 被加工物最大外径 :200mm 以上 計測装置 ( 高再現性干渉計 ) 測定再現性 :0.05nm rms 被検物最大外径 :200mm 以上 反射率低下 3% 以下 ( 平成 18 年度上期 ) 光源と投影光学系を試作する 最終目標 ( 平成 19 年度末 ) 集光点パワー :50W 以上エタンデュ :3.3mm 2 str 以下安定性 :±5% 以下繰返し :5kHz 以上強度測定精度 :±3% 以内 角度分解能 :3 以下 集光ミラー反射率 3% 低下をもたらす汚染 損傷評価を可能とする 初段集光ミラーの反射率 10% 低下寿命 5Bショット以上を達成する 加工精度低周波領域 :0.20nm rms 中間周波領域 :0.15nm rms 高周波領域 :0.12nm rms 加工外径 :200mm 以上 反射率低下 1% 以下 光源強度安定性 :15%(3σ) 以下光源スペクトル純度 : nm 3% 以下光源部品寿命 :3 ヶ月以上投影光学系収差 0.9nm rms 以下限界解像度 :32nm LS 以下フレア :7% 以下 以下の性能を満足するレジスト開発指針を示す 解像性能 :hp45nm 以下感度 :5mJ/cm 2 以下 LER:3nm(σ) 以下 事業額 66.5 億円 49.6 億円 5.7 億円 2.3 億円 事業原簿 P.Ⅱ マネジメント - 情勢変化への対応 (1): 基本計画の改訂 10/15 平成 14 年度 極端紫外線 (EUV) 露光システム基盤技術開発 平成 15 年度平成 16 年度平成 17 年度平成 18 年度平成 19 年度極端紫外線 (EUV) 露光システム開発プロジェクト 基本計画の変更経緯 事業形態事業額 ( 百万円 ) H17/3 月改訂のポイント 経済省事業 1,014 研究開発期間の延長 (2 年間 ) 最終目標の高度化 α 機レベルから β 機レベル以上へ より実用に近いレベルの目標設定 PJ 開始 NEDO 基本計画策定 (H15/3 月 ) 研究開発項目 1~4 1 高出力 高品位 EUV 光源 2 集光ミラー汚染 損傷 評価 防止 3 非球面加工 計測 4 コンタミ制御 2,270 H17/7 月改訂のポイント 基本計画改訂 (H17/3 月 ) 目標を高度化 H17 年度終了を 2 年間延長 基本計画改訂 (H17/7 月 ) 研究開発項目 5 6 を追加 5SFET 光源 投影光学系試作 評価 6 レジスト評価 2,121 中間評価 基本計画改訂 (H18/4 月 ) レジスト評価 H18 延長 目標追加 NEDO 事業 2,138 3,239 1,635 事業総額 12,417 百万円 研究開発項目 5 6 の追加研究開発項目 5 小フィールド EUV 露光装置 (SFET) の光源 投影光学系の試作および性能評価 これによって 欧米の α 機導入に遅れることなく試作機 (SFET:Small Field Exposure Tool) を投入 つくば半導体コンソーシアム (Selete) にて評価 運用を行い 結果を本プロジェクトに反映 実用化に向けて 光源技術と装置技術の一体的な取り組みを強化研究開発項目 6 EUV リソグラフィ用レジストの評価 EUV 光源を用いたレジストの評価技術を開発し レジスト材料を評価 評価結果を材料開発に反映することにより レジスト開発プロジェクトの推進強化 PJ 終了

135 事業原簿 P.Ⅱ-14 マネジメント - 情勢変化への対応 (2): 加速資金の投入 11/15 研究開発項目 1 高出力 高品位 EUV 光源技術および EUV 光源評価技術の研究開発 2 集光ミラー汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷防止技術の研究開発 3 EUV 露光装置用非球面加工 計測技術の研究開発 4 EUV 露光装置コンタミネーション制御技術の研究開発 5 小フィールド EUV 露光装置 (SFET) の光源 投影光学系の試作および性能評価 6 EUV リソグラフィ用レジストの評価 加速資金合計 ( 百万円 ) H16 連続光とパルス光によるミラー耐久性の相違が国際学会で注目 40 H17 パルス光によるコンタミ評価 (40 百万円 ) SFET 光源 投影光学系の試作 (400 百万円 ) 光源 光学系を製作 基本計画改訂基本計画改訂レジスト評価 (50 百万円 ) 分子レジスト評価 660 レジスト評価 (180 百万円 ) H18 レーザアシストDPP 品質改善 (34 百万円 ) 出力 1.5 倍化高出力化と品質の両立に課題が判明 基礎実験で改善の可能性を確認 Snクリーニング技術開発 (210 百万円 ) クリーニング装置を作製 光源システムに組込み評価反射率回復を確認 Snが量産光源として最有力となり Snクリーニング技術の確立を重視ミラー保護用超電導磁石技術 (58 百万円 ) パルス光源製作コンタミ評価装置に組込み 基本計画改訂 リーディング pj のシミュレーションで可能性を確認 基礎実験で有効性を実証 実用ミラーへ大型化 549 H19 フルミラー対応の装置を製作 Sn 堆積の抑制を確認 イオンビーム安定化 高精度化 (138 百万円 ) 装置製作 効果確認ミラー加工技術の実用化を加速 寿命試験を実施 SR 光試験結果との比較 光源 投影光学系を実使用長期的な性能検証 SFET 用 DPP 光源光源を実使用 長期性能検証 (173 百万円 ) DPP 光源搭載 DPP 開発が進展 システム化による評価実施 評価環境整備分子レジスト評価 34 実加工装置への展開 コンタミ評価技術を確立 事業原簿 P.Ⅱ マネジメント - プロジェクトの実施体制 12/15 物材機構堀池 PLの下で光源開発と露光装置光学系開発を統合的に実施する体制 東京理科大豊田教授はEUVAと産総研との共同実施 文科省リーディングプロジェクトとの研究協力を円滑に推進するため光源開発を取りまとめ H17 年度にレジスト評価を基本計画に追加し ASET 岡崎 PLがレジスト プロセスの技術開発を統括 PL 間の連携 相互の技術委員会 ( 各 5~6 回 / 年 ) に両 PLが出席し 最新の情報を交換 NEDOヒアリング ( 年 2 回 ) を実施し 進捗状況の確認 技術ベンチマーク 加速資金投入を検討 NEDOがEUVL 総合戦略検討委員会を設置し EUVL 開発戦略のコンセンサスを形成 プロジェクトリーダ堀池靖浩 ( 光源 光学系担当 ) 豊田浩一 ( 光源担当 ) 技術研究組合独立行政法人共同実施極端紫外線露光システム技術開発機構 産業技術総合研究所 (EUVA) 研究開発項目 1 2 光源研究室 装置研究室 研究開発項目 1 2 研究開発項目 5 研究開発項目 3 4 平塚研究開発センタ宇都宮相模原厚木 ( 株 ) 小松製作所 ギガフォトン ( 株 ) 研究開発センタ研究開発センタ分室キヤノン ( 株 ) ( 株 ) ニコン 御殿場分室 ウシオ電機 ( 株 ) 再委託 熊本大学 再委託 東京工業大学 大阪大学 兵庫県立大学 東海大学 東京理科大学 九州工業大学 プロジェクトリーダ岡崎信次 ( レジスト プロセス担当 ) 技術研究組合超先端電子技術開発機構 EUV プロセス技術研究部 ( 厚木研究センタ ) (ASET) 研究開発項目 6 EUVL 総合戦略検討委員会 NEDO 主導の委員会として運営 EUVL 技術開発にかかわる組織 学識経験者 ユーザである半導体業界コンソーシアムからの委員で構成 EUVL 技術実用化に向けたシナリオ ロードマップ 技術の現状と将来動向 残された課題等について情報交換や問題点の検討を行い 開発戦略や 役割分担 連携 不足技術の補完 成果の共有等に関するコンセンサスを形成 2005 年 10 月に第 1 回開催 全 7 回開催 主な議題技術の現状と課題 国際会議報告 研究加速検討 関連プロジェクト報告 コンソーシアム再編など

136 LPP 理論検討光源露光装置技術影光コンタミ制御投学系プロセス 露光評価プロセス技術 材料技術 評価技術欠陥検査 修正マスク事業原簿 P.Ⅱ-14~16 マネジメント - 中間評価への対応 13/15 中間評価のポイント 本プロジェクトは 日本が技術立国を進める上での基幹技術開発であり 順調な成果を上げているので 今後実用化を目指し 特許固めも含め 基盤技術開発を加速して頂きたい そのために トータルシステムとしての技術検証を重点的に進める必要があり SFET の開発を加速し 実用化に向けた技術開発をつくば R&D センター ( 仮称 ) 等との綿密な連携で進めることが重要である SFET の成果がどれだけ実用化にフィードバックできるかが今後のプロジェクト推進のひとつの鍵となる 世界との競争に優位を保つことが重要であり 柔軟で大胆な施策が望まれる 2 つの光源技術開発は今後の進捗に応じて どちらかの技術に集約していくべきだが その際 選択しなかった技術に関しては次の技術開発につなぐべく きちんとした技術継承の道筋をつけていただきたい 現在レーザ法と放電法を並行して開発しているが 時期を見極めて 一本化して集中開発を行うのか 並行開発を行うのか より明確にして進める必要がある 実用化に向け レジストメーカあるいはレジスト研究グループとの連携が不可欠である 反映のポイント 小フィールド露光装置の開発を加速した 平成 17 年基本計画を改定し 研究開発項目にSFETの光源 投影光学系の試作を追加した それらを組み込んだ露光システムをキヤノンが製作し つくば半導体コンソーシアムに納入 レジスト評価 マスク評価に適用した つくば半導体コンソーシアムと連携して実用化 量産機における課題抽出と基盤技術開発を進めた またEUV 関連プロジェクト間の情報交換 技術戦略を議論する場として EUVL 戦略検討委員会を設置し 全 7 回に亘り議論した 2つの光源 (LPP DPP) 技術開発について H17 年度に実用化のための評価基準を設定して開発の方針を判断した 1. 第 3 次光源絞込評価委員会 (H ) において 1プロジェクト最終目標 50Wを総合的に達成する光源技術 Sn-DPP 方式 2115W 以上の量産光源に向けての革新的な光源基盤技術 Snを用いたCO2レーザ励起 LPP 回転電極 LA-DPP を選択した 評価基準は 中間目標に対する達成度 最終目標達成に向けての開発計画 量産光源に対する課題と解決策 事業化へのシナリオ とした 2. 第 4 次光源絞込評価委員会 (H ) の結論は 1シングル電極 DPPは 115W 以上の高出力化が困難 2シングル電極 DPP-50W 光源による総合実証を集光光学系 Snデブリ防止 除去機構を組み込んだシステムで評価して 課題を抽出する その結果を拡張のある光源技術開発に活用する 3 回転電極 LA-DPP ( ) およびCO2レーザ+Sn LPPは両者とも115W 以上の高出力化に対し拡張性が有る有望な光源技術であり ともに注力して開発を進める ( LA-DPP:Laser Assist DPP) 新たに追加したレジスト評価についてPLを追加した レジストメーカやレジスト開発グループとの連携を強化した 事業原簿 P.Ⅱ-14~16 マネジメント - 関連プロジェクトとの連携 (1) 14/15 EUVL 総合戦略検討委員会を組織 運営 EUVL 開発戦略のコンセンサス形成 EUV 要素技術 ~H12 ~2000 H H H H H H H H H H H23~ 2011~ リーディングプロジェクト光源開発 阪大 他 14 機関 LPP 開発 DPP 開発 ミラー加工 計測 本プロジェクト 光源技術開発 EUVA 装置基盤技術開発 EUVA 連携 SFET SFET 開発 技術移転 自主研究 : 高出力光源技術開発 EUV 光源高信頼化技術開発 MIRAI3 自主研究 技術移転 波面計測 絶対波面計測技術 ASET/EUVA 技術移転 自主研究 EUVA 自主研究 露光装置 露光装置開発 露光装置メーカ α 機 β 機量産機 レジスト材料 プロセス 露光評価 ASET レジスト材料開発 東京応化 日立 マスク欠陥検査 MIRAI2 ASET 評価 レジスト提供 レジスト評価 次世代リソグラフィ マスク実用化開発 Selete システム評価成果移転 (SFET) つくば半導体コンソーシアム ハンドリング 次世代マスク基盤技術開発 MIRAI3 Selete 汚染 損傷 hp45nm 仕様 hp32nm 仕様 作製 マスク作製 マスクメーカ 経済省 /NEDO プロジェクト文科省プロジェクト民間自主開発

137 事業原簿 P.Ⅰ-7 P.Ⅱ-14~16 マネジメント - 関連プロジェクトとの連携 (2) 15/15 NEDO プロジェクトと文部科学省プロジェクトとの連携 NEDO プロジェクト 文部科学省リーディングプロジェクト EUV 露光システム技術の基盤確立に資する 1. 高出力 高品位 EUV 光源技術および EUV 光源評 EUV 光源プラズマ物理を解明し 実用光源に対する価技術の研究開発指針を提示する 2. 集光ミラー汚染 損傷評価 防止技術の研究開発 1. 高出力 高効率化の指針 :EUV 光源プラズマ物理 3.EUV 露光装置用非球面加工 計測技術の研究開の解明とデータベース構築発 2. クリーン光源への指針 : ターゲット開発 4.EUV 露光装置コンタミネーション制御技術の研究 3. 高性能レーザー開発開発 5. 小フィールド EUV 露光装置の光源 投影光学系の参加機関試作および性能評価 実験グループ (4 大学 1 研究所 ) 6.EUV リソグラフィ用レジストの評価大阪大 九州大 兵庫県立大 宮崎大レーザー総研参加機関 理論 シミュレーショングループ (7 大学 3 研究所 ) 光源 : EUVA( コマツ ウシオ ギガフォトン ) 首都大 北里大 東京工大 山梨大 大阪大 投影光学系 : EUVA( キヤノン ニコン ) 奈良女子大 岡山大 装置評価 : EUVA( 東芝 富士通 連携核融合研究所 JAEA 関西 レーザー総研 NEC エレ ルネサス ) 委員会ベースでの情報交流 EUV 光源開発技術委員会効果効果 (2 月毎に東京 大阪交互開催 ) Sn ターゲットの変換効率向上磁場による汚染物質の抑制技術 合同合宿 ( 年 1 回 : 全 5 回開催 ) 約 60 名ターゲットの形状 動作条件について LP( 大阪大 ) でシミュレーションにより 共同実験設備 ( 大阪大 ) の利用 LP( 大阪大 ) でシミュレーションにより可能性確認 EUVA( 平塚 ) で実験実験と理論 シミュレーションの分担検討し EUVA で実験により確認するにより有効性実証ことにより 変換効率の向上の指針を明確化 効果効果 EUV 光源大パワー化の指針 CO2 レーザー励起 LPP 方式の導入 LP( 大阪大 ) でシミュレーションにより LP( 九州大 ) で有効性を原理実証 プラズマ動作最適条件導出 EUVA は高コストの YAG レーザーから EUVA で実験により確認 CO2 レーザー励起に転換

138 (a) NEDO EUV EUV /13 (a) 1. LPP DPP HVM EUVA SFET EUV EUVL 2/13

139 (a) LPP : 60W@IF (CE) (mm 2 x ) (IF) EUV (13.5nm) IF (W) YAG: Xe YAG: SnO2 5.7W 0.9% 100KHz kw) 10W 0.9% 06 2 CO2: Sn 60W % % <110W EUVA HVM CE( )(%) 1 04/9 06/3 / 08/ /13 (a) HVM 115W 115W EUVA (3T) Sn : 92kHz 112kHz 42kHz 320kHz 500kHz : 47um 44um 41um 28um 19um : 176um 146um 115um 65um 44um CO2 DC 1mm 4mm CE YAG CO 2 40 m 4/13

140 (a) DPP ) Xe Z Xe Z 702W 62W 786W SnH 4 Z SnH 4 Z 18W 136W 189W / 4.8W 19W 645W IF ) generator Fuel gas supply Xe SnH4 >700W DPP EUV IF? IF 430W 19.7W(3.3mm 2 ) 5/13 (a) HVM : DPP Sn No.2 LA-DPP Laser Assisted DPP DPP Sn Sn (LPP ) No.1 ( ) EUV EUV 786W/2 ( ) ~ 4.5 us EUVA HVM Sn 6/13

141 (a) HVM HVM SnH 4 1 Sn [nm] QCM Sn 4 : = 3.9 x 10-4 nm/ = 6.8 x 10-6 nm/ + : = 3.2 x 10-8 nm/ [x1000] = 0.022% / Sn Sn - 7/13 (a) IBF IBF EEM EEM(elastic emission machining) 200mmX30mm 6mm 10 mx10 m EEM EEM R 500mm 0.29 nmrms R 500mm 0.26 nmrms 0.13 nmrms 0.12 nmrms 0.1nmRMS EEM 0.038nmRMS (a)lsfr 30mm 0.098nmRMS (b)msfr 0.079nmRMS (c)hsfr 6 pmrms 17 pmrms 8/13

142 (a) : 1% 1. Capping layer : vs. Nb 2 O 5 TiO 2 Cr 2 O 3 CeO 2 Cap R/R R 0 Ethanol 2.0x10-6 (Pa) H 2 O 1.3x10-5 (Pa) Dose(J/mm 2 ) mw/mm (cm -3 ) 3. W Mo T W :~1500 T mo :~ Ni Mo Pt 5%Re W W ( ) Ta 9/13 (a) SFET 24nmL&S 560M SFET/DPP DPP SFET 24 nm L/S 26 nm L/S 28 nm L/S CD 46.6nm LWR 5.2nm hp 32 nm (0.097 mm 2 ) L&S SRAM 10/13

143 (a) EUV EUVA 1 / 11/13 (a) (H19 ) HVM 12/13

144 (a) EUVL EUVL EUVL LPP DPP SFET EUV1 EUVL HVM 115W micro/nano fluidics NA EUVA CMOS Beyond CMOS More Moore EUVL mission 13/13

145 資料 6-2(b) 公開 NEDO 研究評価委員会第 1 回 極端紫外線 (EUV) 露光システム開発プロジェクト ( 事後評価 ) 分科会 レジストの評価概要 平成 20 年 8 月 28 日 EUV Process Technology 資料 6-2(b) hp 32 nm 世代のレジスト材料の課題 化学増幅型レジストにおける 感度 解像度 LER のトレードオフの問題 公開 酸拡散 Sensitivity 化学増幅酸拡散長 PAG ショットノイズ その他の課題 アウトガス エッチング耐性 パターン倒れ Resolution 最終リミットは? 酸拡散長 2 次電子 Blur 酸拡散 Line Edge Roughness (LER) 計測 解析方法デバイス要求値統計限界と材料起因分子レジスト EUV Process Technology

146 資料 6-2(b) 低分子量ポリフェノール型分子レジストの提案 公開 OHC HO 今までの成果 CHO OH *T. Hirayama et al.:j. Photopolym. Sci. Technol., 17 (2004) 435. **T. Hirayama et al.:jpn. J. Appl. Phys., 44 (2005) OR + R 2 OH R 1 OR R 1 R 1 Dehydration Condensation HCl aq. with organic solvent MBSA1 をベースとした化学増幅型ポジ型レジスト ** 解像度 :55 nml/s@12.9uc/cm 2 **LER:4.8nm RMS@80nm L/S by EB(50kV) 本研究に用いたベース樹脂 アモルファス低分子量型ポリフェノール :MBSA1 Tg:90~140 Etching rate relative to PHS CF 4 /CHF 3 /He (TCE-7811;TOK) 0.90 RO R 1 RO OR OR ポリフェノール :MBSA2 (PD=1.0) R 1 R :H or Acid-labile group 4,4 -methylenebis[2-[di(2-mehtyl-4-hydroxy- 5-alkyl)methyl]phenol (MBSA2) Polyphenol-A Polyphenol-B PHS ArF polymer エッチング速度の比 Polyphenol-A, -B, PHS 及び ArF methacrylic polymer EUV Process Technology 資料 6-2(b) 高感度化 ( 目標 :5mJ/cm LER 3nm(σ)) 公開 事業原簿 P. III-152 AP14 AP19 AP20 AP21 AP22 アセタールアセタールアセタールアセタール 3 級エステル 45-nm hp 45-nm hp 45-nm hp 45-nm hp 45-nm hp 感度 LER(3σ) 12.2 mj/cm nm rms 5.5 mj/cm nm rms 6.1 mj/cm nm rms 5.0 mj/cm nm rms 5.1 mj/cm nm rms 膜厚 68.0/57.7 nm t 78.6/66.2 nm t 77.5/64.9 nm t 71.6/57.2 nm t 63.0/59.8 nm t アセタールタイプ 3 級エステルタイプともに 5mJ/cm 2 を達成 ( パターンサイズ :45 nm hp LER: 3 nm(σ) 以下 ) EUV Process Technology

147 資料 6-2(b) 高解像度 高感度化と低 LER 化の両立 公開 露光量 : 5.1 mj/cm 2 45-nm hp 52.7k 150k 露光量 : 12.2 mj/cm k 150k 45-nm hp 事業原簿 P. III-153 L = 2µm L = 2µm 6.3nm 6.5nm 4.6nm 5.7nm 5.1nm 6.7nm LER : 5.8nm (3σ) (L = 2µm, measuring points;200) 3.5nm 3.2nm 3.9nm 4.1nm 3.5nm 3.5nm LER : 3.6nm (3σ) (L = 2µm, measuring points;200) EUV Process Technology 資料 6-2(b) H14~H19 H19 活動成果のまとめ (H19 年度末 ) 公開 項目光源技術 1 高出力 高品位 EUV 光源技術およびEUV 光源評価技術の研究開発 2 集光ミラー汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷防止技術の研究開発 装置技術 3 非球面加工 計測技術の研究開発 4 コンタミネーション制御技術の研究開発 SFET 5 小フィールドEUV 露光装置 (SFET) の光源 投影光学系の試作および性能評価 EUV レジスト 6EUV リソグラフィ用レジストの評価 最終評価 EUV Process Technology