１０ナノメートルの壁、極端紫外線（EUV）で乗り越える
- 半導体の極端紫外線露光技術、韓国企業·学界が活躍 -
アルファ碁(AlphaGo)のような革新的な人工知能(AI)の誕生は、より速く、より集積された高性能·低電力半導体製造技術があってこそ可能であった。露光技術(Photo-Lithography)は、このような高性能·低電力半導体を製造するため、光を用いて基板に微細な回路パターンを描く中核技術である。
光の波長が短いほど、半導体回路をより微細に描くことができるが、これは０．７mmのシャープペンよりは０．３mmのシャープペンで書くとき、より精密に書くことができるのと同じ理屈である。例えば、半導体回路の線幅を半減させると単位素子の面積は４分の１に減り、同一面積から４倍多くの素子を製造でき、電気配線の長さも縮まるため、より低い消費電力の高性能·省電力半導体の生産が可能である。
既存のフッ化アルゴン(ArF)レーザー光を用いる場合、液浸および多重露光技術を適用しても線幅１０ナノメートル(１nmは１０億分の１m)以下のパターンの壁を乗り越えられなかった。
EUV(Extreme Ultra-Violet)露光技術は、フッ化アルゴンレーザーより１０分の１未満の短い波長を有する極端紫外線を用いて半導体回路パターンを描くもので、１０ナノメートル以下の超微細回路パターンを描くために欠かせない。
EUV露光技術は多層ミラー、多層マスク、フェリクル、光源、レジストなど高度な技術の集約体であり、これまで約１０年以上サムスン電子をはじめとするグローバル企業が技術を先取りするため熾烈な研究開発を行っており、近年は７ナノを超え５ナノのスマートフォン用アプリケーションプロセッサー(AP)の量産に初めて適用された。
特許庁の過去１０年間(２０１１年～２０２０年)のEUV露光技術の特許出願分析によると、２０１４年の８８件をピークに、２０１８年は５５件、２０１９年は５０件などとなっており、特に２０１９年からは韓国人の出願が外国人の出願件数を上回り、国内技術が成長期に入っているとみられる。
<EUV露光技術年度別出願動向(２０１１～２０２０年)>
(*‘２０年は９月３０日までの出願)
企業別では、カール·ツァイス(ドイツ)１８％、サムスン電子１５％(韓国)、ASML(オランダ)１１％、S&S TECH(韓国）８％、TSMC（台湾）６％、SKハイニックス(韓国)１％と、６大グローバル企業が全体出願の５９％を占めている。
<上位出願人６社の出願現況(２０１１～２０２０年)>
詳細技術別では、工程技術３２％、露光装置技術３１％、マスク２８％、その他９％となっており、工程技術分野では、サムスン電子３９％、TSMC１５％と、両社の出願が５４％を占める。マスク分野では、S&S TECH２８％、HOYA(日本)１５％、漢陽大学(韓国)１０％、旭硝子(日本)１０％、サムスン電子９％の順であった。
<詳細技術別にみた出願動向>
< 工程技術分野シェア>
<露光装置分野シェア>
<マスク分野シェア>
特許庁半導体審査課特許チーム長は「EUV露光工程およびマスク分野において韓国企業·学界が善戦しており、第4次産業革命とともに高性能·低電力半導体製造のため、EUV露光技術がより重要になることが見込まれ、露光装置分野においても技術自立のため、研究開発とともにこれを保護できる強力な知財権確保が必要だ」と述べた。
[出所: 特許庁]
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