事例紹介 半導体露光装置レンズ

AGC旭硝子が誇る先進の技術は、さまざまな用途で採用されています。

半導体露光装置レンズ

精緻な半導体製造に欠かせない、旭硝子の合成石英ガラス

現代社会になくてはならない存在の半導体。極めて微小な面積に、膨大な量の回路が記録されている半導体をつくるには、印画紙に画像を焼き付ける写真の現像のように、レーザー光をナノ単位で精密にコントロールして、焼き付ける装置が必要です。その装置に欠かせないレンズ材に、旭硝子の合成石英ガラスが採用されています。

純度100%の高品質ガラスで、ナノ単位の光源を透過

リソグラフ

今日の半導体製造は、193ナノメートルという非常に短いレーザー光源が使われるようになっています。そのため、半導体を製造するための露光装置である ArFエキシマレーザーに用いられる投影用のレンズ材は、その精緻さに応える高純度、光線透過率、光学的・化学的耐久性が要求されます。一般的なガラスでは、その原材料となる二酸化珪素(SiO2)の成分比は7割程度ですが、半導体製造露光装置で採用されるレンズには、SiO2の割合が限りなく100%に近い高純度な合成石英ガラスが必要とされるのです。それだけでなく、製造段階におけるガラスの歪みをなくし、光の屈折を発生させないことが望まれます。現在の主流となっている193ナノメートルの波長のレーザー光源を安定して透過するには、極めて高透過率の合成石英ガラス製造が不可欠なのです。また、絶えずレーザー光源を透過するため、劣化や破損をできるだけ抑えられる高耐久性も実現しなければなりません。

世界が認める旭硝子の技術力

旭硝子では、長年培ってきたファインガラス、ファインケミカル、ファインセラミックスのノウハウや高度な技術研究・開発を基に、半導体製造露光装置のレンズとなる高純度・高品質の合成石英ガラス素材製造を行っています。
その工程は、ガラス製造というよりも化学プラントの製造に近いといえるでしょう。ひとつの高純度合成石英ガラスが完成するのに、数ヶ月かかるのが一般的。原料を高温で反応させ、急激な温度変化による歪みなどが起こらないよう、数ヶ月かけてゆっくりと温度を下げていきます。さらに完成後にも、レーザー光源の透過率や耐久性、屈折率などが規定値を満たしているかといった品質検査を何日間もかけて行います。
旭硝子では、こうした厳しい品質管理のもとで合成石英ガラスを製造しています。露光装置メーカーからの要望に十分応えられるArFエキシマレーザーのレンズ素材をつくる技術を持った企業は、数えるほどしかありません。旭硝子の技術は、世界的にも高く評価されており、トップレベルのシェアを誇っているのです。

より高度に進化し続ける市場ニーズを見据えた開発力

世の中には、半導体を使用したさまざまな電子機器が存在しています。小型化・高性能化は市場のニーズでもあり、その技術進歩はめざましいものです。半導体製造技術そのものが進化するにつれ、当然のことながら、さらなる高精細・高品質なレンズ素材の研究・開発も進められています。
レンズ1枚分の素材をつくるのに数ヶ月もの期間を要するため、数年先の半導体市場を予測してガラスを製造し、新しい技術開発を行っていかなければなりません。ArFエキシマレーザーの次世代である13ナノメートルのEUVに対応する素材の開発にも、積極的に取り組んでいます。

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