高アスペクト比エッチングホールの非破壊三次元観察を実現 ―次世代3D NANDフラッシュメモリ開発に貢献する構造評価技術―

2026-07-09 東北大学

東北大学の研究グループは、高輝度放射光施設「NanoTerasu」のテンダーX線を利用したX線タイコグラフィとCTを組み合わせることで、次世代3D NANDフラッシュメモリに用いられる高アスペクト比エッチングホールの内部構造を非破壊で三次元可視化する技術を開発した。深さ約10µmの微細構造を約67nmの三次元空間分解能で観察し、ホール径やホール間距離、エッチング深さのばらつき、加工プロセスに起因する形状変化を定量的に評価することに成功した。従来は破壊解析や断面観察に頼ることが多かった複雑な微細構造を非破壊で詳細に解析できる点が大きな特徴である。本技術は、3D NANDフラッシュメモリの高集積化・高性能化に不可欠な製造プロセスの最適化や品質評価を支援するほか、半導体デバイス全般の微細加工構造の評価技術としても応用が期待される。研究成果は『Applied Physics Letters』に掲載された。

図1. テンダーX線タイコグラフィCT測定系の模式図と再構成像

＜関連情報＞

軟質X線プティコグラフィーとコンピュータ断層撮影による高アスペクト比エッチング孔の非破壊構造評価
Nondestructive structural evaluation of high-aspect-ratio-etched holes by tender x-ray ptychography with computed tomography

Naru Okawa;Nozomu Ishiguro;Yuhei Sasaki;Masaki Abe;Shuntaro Takazawa;Mihiro Ikenaga;Yukio Takahashi
Applied Physics Letters Published:July 08 2026
DOI:https://doi.org/10.1063/5.0339243

Nondestructive evaluation of high-aspect-ratio (HAR) structures in advanced memory devices is essential yet remains challenging at the nanoscale. In this study, we demonstrate tender x-ray ptychography for the characterization of HAR-etched hole structures with depths of approximately 10 μm. Reconstructed two-dimensional projection images, with a spatial resolution of 38.5 nm, reveal features such as necking at the amorphous carbon mask and tapered hole profiles. Furthermore, a three-dimensional (3D) electron density map was reconstructed using ptychographic x-ray computed tomography, achieving a spatial resolution of 67.5 nm. This approach enables direct visualization of etch-rate variations associated with aspect-ratio-dependent etching. These results establish a powerful nondestructive methodology for three-dimensional nanoscale evaluation of HAR structures, with significant potential for applications in advanced memory device development.