キヤノンがKrF露光装置を14年ぶり刷新、毎時400枚と重ね合わせ精度4.0nmを実現

この半導体ニュースのまとめ

・キヤノンがFPA-6300シリーズの後継となるKrF露光装置を14年ぶりに刷新
・超高加速度ステージと高出力光源により1時間当たり400枚の処理能力を実現
・重ね合わせ精度4.0nmと反り量700μmへの対応で三次元デバイスの量産を支援

キヤノンは11月10日、メモリやロジック向けKrF半導体露光装置「FPA-6400ES6a」を2026年12月上旬より発売すると発表した。

同製品は、2012年に発売した「FPA-6300ES6a」を含むFPA-6300シリーズの後継機種に位置付けられる。キヤノンが新たなKrF露光装置を投入するのは約10年ぶりで、FPA-6300ES6aからの全面刷新という意味では約14年ぶりとなる。

従来はFPA-6300ES6aに生産性や重ね合わせ精度を向上させるオプションを追加してきたが、FPA-6400ES6aでは筐体やフレームを含めたプラットフォームそのものを刷新。メモリの三次元化やロジック半導体の多層化に伴って高まる生産性、重ね合わせ精度、反りウェハへの対応要求を取り込んだ。

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  KrF半導体露光装置「FPA-6400ES6a」の外観 (出所:キヤノン)

1時間当たり400枚のウェハを露光

FPA-6400ES6aは、新たに開発した超高加速度ステージによって、露光時のステージ移動時間を短縮したほか、光源を新たな高出力モデルへ変更し、1ショット当たりの処理時間も短縮したことで、300mmウェハを96ショットで処理する条件において、1時間当たり400枚のスループットを実現した。従来機のFPA-6300ES6aにGrade10オプションを適用した場合の同300枚から約3割向上した計算となる。

半導体製造では、回路の多層化に伴って露光工程の回数が増加している。1工程当たりの処理能力を引き上げることで、製造ライン全体の生産性向上や装置台数の抑制につなげる。

重ね合わせ精度は業界最高水準の4.0nm

新製品では、新たな振動抑制技術などを導入し、300mmウェハ対応のKrFスキャナとして業界最高水準となる4.0nmの重ね合わせ精度を実現した。

重ね合わせ精度は、すでにウェハ上へ形成されている回路パターンと、次の工程で露光するパターンの位置を合わせる精度を示す。半導体の多層化が進むほど、それぞれの層を高精度に位置合わせする必要があり、ずれが大きくなるとデバイスの性能や歩留まりに影響する。

特にロジック半導体では重ね合わせ精度への要求が強まっている。キヤノンは生産性と精度を両立することで、先端半導体の量産における処理能力と歩留まりの向上に貢献するとしている。

新光源「Hi-ALS」でアライメント性能を向上

キヤノン独自の画像アライメントシステムには、オプションとして新光源「Hi-ALS(High Alignment Light Source)」を追加した。

ウェハ上のアライメントマークは、材料や製造工程によって見え方が異なる。Hi-ALSではアライメント計測に用いる波長を任意に選択できるため、さまざまな材料や製造プロセスに合わせてマークを認識し、高精度な位置合わせを行える。

従来のアライメント光源も引き続き利用可能で、他社の露光装置で形成したアライメントマークの認識にも対応する。複数メーカーの露光装置を使用する半導体製造ラインへの導入や、レチクル設計の自由度向上にもつなげる。

反り量700μmのウェハに標準対応

メモリの三次元化やウェハ貼り合わせでは、成膜や熱処理、積層によってウェハに大きな反りが生じる場合がある。反りが大きいウェハでは、搬送やステージへの吸着、アライメント計測が難しくなる。

FPA-6400ES6aではウェハの吸着能力を高め、標準仕様で対応できる反り量を従来の300μmから700μmへ拡大した。市場ニーズに応じて、最大1mmの反り量へ対応する追加オプションの提供も想定する。三次元デバイスの積層構造やウェハ貼り合わせ工程など、反りが大きくなりやすい製造プロセスへの適用を広げる。

回生電力を再利用してピーク電力を抑制

高加速度で動くウェハステージでは、加速時に大きな電力を必要とする一方、減速時には回生電力が発生する。

FPA-6400ES6aは、ステージ減速時に生じる回生電力を蓄え、必要なタイミングで再利用する技術を採用した。コンデンサ容量や電源容量も最適化し、加速時の消費電力を回生電力で補うことで装置のピーク電力を抑える。

処理能力を従来機の毎時310枚から400枚へ高めながら、ウェハ1枚当たりの消費電力量は従来機と同等以下に抑えたという。ピーク電力を平準化することで、半導体工場の電力設備にかかる負荷の低減にもつなげる。

メンテナンス性と操作画面も刷新

新製品の設計では、FPA-6300ES6aを長期間運用してきた経験も反映した。

ステージ周辺のケーブル交換や保守作業を考慮した構造を採用し、メンテナンスに伴う装置のダウンタイム短縮を図った。半導体露光装置は導入後に長期間使用されるため、処理性能だけでなく、部品交換や保守のしやすさも装置の稼働率を左右する。

操作用のユーザーインタフェースも刷新し、Webベースの構成とした。パラメータや画面の配置を見直し、直感的に操作できるデザインとすることで、オペレーターの操作時間短縮を図るほか、顧客の運用に応じた画面のカスタマイズにも対応する。

なお、キヤノンは、2026年12月8日～10日に東京ビッグサイトにて開催される「SEMICON Japan 2026」でも、FPA-6400ES6aの特徴をパネルなどで紹介する予定。生産性、重ね合わせ精度、反りウェハへの対応、省電力性を組み合わせ、メモリやロジック半導体の高度化と量産を支援していくとしている。