【1】リソグラフィとは何か
リソグラフィ（Lithography）は、
ウェハ上に微細なパターン（回路）を描く工程 のこと。
半導体製造において、
図面をシリコンに写す いわば 写像の核心技術。
最先端ほど、線幅は数 nm レベルであり、
リソグラフィの性能がそのまま 微細化の限界 を決める。
【2】リソグラフィ工程の基本ステップ
リソグラフィは以下の流れで進む。
１．ウェハ洗浄（表面の汚れ除去）
２．レジスト塗布（スピンコート）
３．ソフトベーク（余分な溶剤除去）
４．露光（光を当てる）
５．現像（露光された部分を溶かす）
６．ハードベーク（強度を高める）
７．以降の工程（エッチング ｏｒ イオン注入など）
流れを一言で言うと：
レジストに光を当てて、必要な部分だけ残す → マスクとして利用
という動作になる。
【3】レジストの種類
リソグラフィの主役はレジスト（感光材料）。
●ポジ型レジスト
光が当たった部分が 溶けて無くなる。
細線パターンに向いている。
●ネガ型レジスト
光が当たった部分が 固まって残る。
厚膜形成に適している。
最先端プロセスではポジ型が主流。
【4】光源の種類と微細化の関係
リソグラフィの性能は 光の波長 に支配される。
波長が短いほど、細い線を描ける。
代表的な光源は次の通り：
● i-line（365 nm）
● KrF（248 nm）
● ArF（193 nm）
● EUV（13.5 nm）←最新
現在の最先端プロセス（3nm / 2nm）はEUVが必須。
【5】解像度を決める式（Rayleighの式）
リソグラフィの限界は以下で表される。
最小線幅 ≈ k₁ × (λ / NA)
● λ：光の波長
● NA：レンズの開口数（大きいほど良い）
● k₁：工程の工夫で下がる係数（0.25→0.2→0.15へ低減）
微細化の歴史は、
λを短くし、NAを大きくし、k₁を下げる戦い の歴史。
【6】EUV（Extreme Ultra Violet）の特徴
現代の主役、EUV（13.5 nm）のポイント：
● 波長が極端に短い＝高解像度
● 空気中で吸収されるため 真空環境 が必須
● 反射ミラー方式（レンズが使えない）
● 源の光量が弱く スループットが課題
● レジストのEUV耐性も重要課題
EUV装置の価格は 1台300〜500億円 と桁違い。
【7】マルチパターニング技術
EUV以前は波長が限界だったため、
ArF光源で無理やり細線を描く必要があった。
そこで生まれたのが：
● LELE（二重露光＆二重エッチング）
● SADP（Self-Aligned Double Patterning）
● SAQP（Self-Aligned Quadruple Patterning）
これは「光の限界を工程で補う」技術。
EUVでも完全に無くなっていない。
【8】アライメント技術（位置合わせ）
回路は何十層も重ねて作る。
そのため、前の層とズレずに重ねる 技術＝アライメントは極めて重要。
ズレが起こると：
● 配線ショート
● トランジスタのばらつき
● 歩留まり低下
に直結する。
【9】微細化に伴う課題
リソグラフィは微細化するほど課題が増える。
● レジストの膜厚が薄くなり パターン倒れ
● 光の散乱による LWR（Line Width Roughness）
● 3D構造での光の入射の難しさ
● エッジのガタつきによる特性劣化
● EUVのスループット問題
● マスク欠陥の検出困難
実は、微細化の限界は光学だけではなくレジストと工程の限界でもある。
【10】最新動向：High-NA EUV
次世代リソグラフィは High-NA EUV。
● NAを従来 0.33 → 0.55 に拡大
● 2nm以下の量産を目指す
● マスク、レジスト、プロセスすべてが刷新される
本格量産は 2026〜2027年が目安。
【11】まとめ
● リソグラフィは回路を描く工程でプロセスの心臓部
● 光の波長が短くなるほど高解像度
● EUVは13.5 nmで最新だが課題（光量・マスク欠陥）が多い
● High-NA EUVが次世代の鍵
● 微細化は光学＋材料＋工程の総合戦
【理解チェック】
１．リソグラフィの目的を一言で説明してください。
２．193nm → 13.5nm のように波長が短くなると何が起こる？
３．EUV装置の大きな課題を1つ答えてください。
コラム監修：角本 康司 (オーティス株式会社)
語学留学や商社での企画開発を経て2011年にオーティス株式会社入社。経営企画部を中心に製造・技術部門も兼任し、2018年より代表取締役として事業成長と組織強化に努めている。
※本記事は教育・啓発を目的とした一般的な技術解説であり、特定企業・製品・技術を示すものではありません。
