マルチパターニングとは　1つの層を2回、4回に分けて写し、露光の限界を超える

マルチパターニングは、露光装置が1回で写せる寸法よりも細かい模様を、何回かに分けて作る方法です。ASMLの説明では、写せる最小の寸法は「k1×波長÷NA」で決まり、工程の工夫を表すk1には0.25という物理的な限界があります。その限界の先へ進むための方法の1つが、マルチパターニングです。

主な方式

1つは、露光とエッチングを2回繰り返す方式です。英語の頭文字からLELE（リソ・エッチ・リソ・エッチ）と呼びます。模様を1本おきに2枚のマスクに分け、交互に写して、線の間隔を半分にする方法です。2回目の露光を1回目にぴったり重ねる必要があり、重ね合わせの精度が品質を決めます。ニコンの最新のArF液浸装置の重ね合わせの精度は、同じ機種どうしで2.1ナノメートル以下です。

もう1つは、側壁の膜を使う方式です。1回の露光で作った線の両側に薄い膜を付け、元の線を取り除くと、線が2本に増えます。これを自己整合ダブルパターニング（SADP）と呼びます。同じことを2回繰り返すと、線が4倍になります（SAQP）。

マルチパターニングの主な方式

方式	露光の回数	線の間隔	要になる技術
LELE	2回	2分の1	2回の露光の重ね合わせ
SADP	1回	2分の1	側壁の膜を付ける成膜、エッチング
SAQP	1回	4分の1	成膜とエッチングを2回繰り返す

EUVとの使い分け

ASMLは2025年の年次報告書で、DUV液浸の装置で複雑なマルチパターニングをする代わりに、EUVで1層を1回の露光で写せば、マスクと工程の数が減り、歩留まりも上がると説明しています。High-NAのEUV装置は、2回、3回に分ける露光をさらに減らせるとしています。

ただ、EUVの装置は高価で、台数も限られます。ASMLの2026年1〜6月の販売は、ArF液浸の装置が40台、EUVの装置が32台でした（EUVは従来型とHigh-NAの合計、計算）。最先端の工場でも、EUVを使う層と、ArF液浸とマルチパターニングで作る層を組み合わせています。

装置メーカーへの影響

マルチパターニングでは、露光の回数よりも、膜を付ける成膜と、膜を削るエッチングの回数が増えます。成膜とエッチングの装置を作る東京エレクトロンやラムリサーチ、KOKUSAI ELECTRICにとっては、工程が増えるほど装置の出番が増える構図です。KOKUSAI ELECTRICは、薄い膜を1原子の層ずつ付けるバッチ式のALD装置で高いシェアを持つと説明しています。

関連する用語

• SADP：側壁の膜を使って線を2倍にする方式。
• 重ね合わせ精度：前の層の模様と次の層の模様のずれの小ささ。
• High-NA：開口数0.55のEUV露光装置。マルチパターニングを減らせます。