半導体製造で使用するマスクができるまで

はじめに

　今回は、半導体製造において必要不可欠なマスクができるまでを簡単にまとめておきたいと思います。半導体がここまで大きくなったのは、マスクを使用した縮小転写が技術的に可能になったというのが一つに挙げられるぐらい重要な技術です。Lithographyに関しては各社が色々な資料を出しておりますのでそちらをご参照していただいた方が間違えがないですし、最新の知見が得られるかと思います。
　マスク製造に関してはあまり詳しく書いてある資料等がをみたことがないので自分が知っている範囲で説明していきたいと思います。

　自己紹介　

日本の大学でPhDを取得し、日本の会社に就職するも会社の方針転換で一年も経たずに外部に出向し、先行きが見えないため別の日本企業に転職。なぜか転勤族になり西の方に移住。英語を勉強して外資系に転職しVISAをサポートしていただきUSに移住。その後GCを取得しBay Areaの大手テック企業に転職して今にいたります。専門は半導体のプロセス設計です。
　半導体に関する記事等はこちらに集約しておりますので、ご参考までにリンクを貼っておきます。一部有料ですが作者のお茶代と思ってください。

半導体が好きになる｜USAEng｜note

まずはDataを作ろう

　マスクを作る上で重要なのは、どのようなパターンでマスクを作るかです。そのためには回路を設計して動くものを作る必要があります。この部分に関しては別のnoteでまとめたいと思います。

　トランジスタ一つ作るにも様々なレイヤーを使用しないといけません。そのためマスクと言っても一枚だけではなく、複数枚のマスクが1セットとなり実際の半導体チップ製造で使用されます。

　細かい内容になってしまいますが、回路情報だけではマスクセットは作れません。なぜかというと、各層でマスクの精度やnega/posiが異なるからです。さらにいうとそれはイオン注入レイヤーなのか、加工によりパターンを残すレイヤーなのかでも分類分けして適切な処理が必要になります。

　それらを仕様書としてまとめてマスク製造ベンダーやFoundryに依頼をかけないといけません。なのでマスク製造部分は地味ですが非常に多くの事をしないといけません。最低限として回路情報以外で把握しておかないといけない情報の一覧となります。

• 用途、イオン注入層なのか加工層なのか

• 精度

• 演算等でマスクパターンを生成する基準レイヤか否か

• Nega/Posiマスクの判別

• マスクツリー(自分が親になるレイヤーか、自分が子になるのか、その場合はどのレイヤーかをまとめたもの)

• 使用する露光装置と倍率