内部多束电子束光刻

《半导体工程》杂志采访了Multibeam的董事长David Lam，该公司是用于直写光刻应用的多束电子束工具的开发商。林也是一名风险投资家。他在1980年创立了林研究，但在1985年离职。以下是那次谈话的节选。

SE:这些年来，设备行业发生了怎样的变化?当前的行业状况如何?

林这是一个非常具有挑战性的环境。客户基础正在巩固。我还记得20世纪80年代硅谷周围有很多晶圆厂的日子。那时候，公司更多。你可以用一种新技术来接近他们。他们不必是最大的公司。但他们愿意做第一个尝试的人。那是件大事。所以你可以真正了解如何改进你的技术。然而，如今，该行业已变得异常风险不利。

让我们回到过去。2009年，你接手了多光束。当时，多束电子束技术通常被吹捧为下一代光刻技术(NGL)。像EUV一样，多光束被认为是所有层的图案和取代光学光刻。当你接手Multibeam时，你对多束电子束市场有什么发现?

林:当时，我们认识到多束电子束市场还不存在。因此，我们需要确切地了解行业的发展方向以及客户的需求。然后，我看到了该行业的三个发展。第一个是DFM。早在2010年，每个会议都充斥着DFM的论文。在很多情况下，论文讨论的是2D布局。在某些情况下，人们说:“2D布局是不可制造的。”Still others said: ‘Of course you can do that, but at a higher cost.’ In any case, at around that time, Intel was quietly using 1D layouts. They were using 1D since 2007. They switched from so-called 2D, or two-dimensional layouts, to 1D or lines and cuts.

SE:你还发现了什么?

林:第二个观察结果是光刻技术同时做线条和切割。即使在今天，每个人都在用光学来打印线条，用光学来切割。但这里存在一个问题。对于印刷线，光学不能低于80nm。光刻是由瑞利方程决定的。但是这个行业是聪明的。它找到了一种通过音高划分来绕过这些限制的方法。有些人称之为SADP或SAQP。它是通过使用沉积和蚀刻来减少音调和增加线条密度的双或四图案化。这很划算，过去几年大家都在用。

SE:那么问题是什么呢?

林:您可以使用光学线。但是插队呢?你不得不求助于多个模式今天。多模式是默认的解决方案。现在，每个人都在抱怨成本问题。不是关于线条，即使你需要多个步骤，如音高划分沉积和蚀刻。这个成本是可以接受的。这个问题涉及到线切割和孔，在那里你需要使用光学与多模式。所有的成本都来自那里。

SE:第三个观察结果是什么?

林:在2010年的SPIE上，英特尔的Yan Borodovsky发表了一篇关于互补光刻的著名论文。(博罗多夫斯基曾在英特尔工作，今年早些时候已从该公司退休。)如果我套用波罗多夫斯基的演讲，他会说:‘不要对NGL耿耿于怀。它不需要一种单一的光刻技术来完成这项工作。可能会有两种光刻技术协同工作，以解决关键层的图案问题并降低成本。“波罗多夫斯基所说的关键层指的是线切割层和孔洞。

SE:基于这些观察，Multibeam似乎开始开发一种多束电子束技术，称为互补电子束光刻(CEBL)。CEBL的目标是直写光刻应用。那么CEBL到底在哪里呢?

林如果我们能够采用多束电子束技术，并且只处理切割，那么我们就有机会为解决方案做出贡献。所以我们不是NGL，而是一种互补技术。

SE:所以简而言之，CEBL并不专注于台词。它只关注削减，对吧?

林:是的。我们并没有试图取代光学。我们要支持光学的扩展。光刻技术在印刷线和前端都做得很好。

SE:你们的产品目前处于什么状态?

林我不能谈论那些事情。它处于竞争阶段。

SE:总的来说，多束电子束技术已经很好理解了。它使用多个电子束直接在晶圆上打印图案。直写的最大优点是它不需要昂贵的掩模。当CEBL进入市场后，它会给晚会带来什么?

林有一段时间，我设想这个行业将朝着许多新的和多样化的应用程序发展。所以这个行业必须做大量的芯片原型。在最近的一次演讲中，我讨论了CEBL如何帮助行业降低原型设计的成本。在今天的原型设计中，你需要做出的设计更改要求你在重新旋转之前获得一套新的面具。一套口罩很贵。这需要六周左右的时间。现在，有了CEBL，设计师可以直接将数据输入计算机，并进行更改。所以我们要把几周缩短到几小时。周期时间和成本将大大减少。

SE:在过去，你谈论了一些关于你的产品。它仍然基于多列方法吗?

林:是的。我们做的第一件事是缩小列。现在，你可以有一个数组。然后，你可以做平行写作。为了有多列，你必须把列变小。如果柱子更大，就有磁场。然后，你需要一个磁芯来产生磁场。这是一个很大的系统。我们所做的就是去掉磁场。一切都是静电的。

SE:还有什么?

林我们可以充分利用一维布局。我们专注于削减。如果你做切割，再加上总面积，大约是晶圆的5%。本质上，你使光束向切口偏转。剩下的95%都跳过了。

SE:你能多谈谈你的系统吗?

林我们设计的柱电流比较大。您还需要一个可伸缩的体系结构。我们有一个单独的工作模块。我们还在开发一个包含多个模块的集群工具。您可以使用一个单独的模块开始创建原型。开发新芯片不需要更多。但在那之后，每个模块都是完全复制的。因此，使用多个模块，您可以非常快速地从原型开发过渡到批量生产。

SE:尽管如此，对于直接写入和多束电子束光刻技术仍有很多怀疑。在20世纪80年代，IBM尝试了直写电子束，但以失败告终。其他公司也曾承诺使用这种技术，但未能兑现承诺。任何评论?

林:长期以来，人们一直持怀疑态度。当我刚接手公司时，我试图解释我们是做什么的。业内人士说:“如果IBM做不到，那你们凭什么认为自己可以?当时，我对这个问题没有答案。人们问的第二个问题是:‘如果你觉得电子束这么好，那你过去15年都去哪儿了?”

SE:还有其他问题。多年来，用于直写光刻的电子束和多光束从未获得太多的关注。为什么?

林:坦南特定律基本上用一个方程概括了电子束直接写入进入主流的困难。坦南特定律可以用T=k R的五次方表示。T是吞吐量，k是常数，R是分辨率。坦南特定律表明，直写光刻的吞吐量随着分辨率的提高而迅速下降。当特征大小提高50%时，吞吐量下降到3%。这就是为什么电子束直写有这么多问题，从来没有进入主流生产。

SE:你如何回答这些怀疑论者?你的方法和别人有什么不同?

林关键是我们没有陷入与传统电子束方法相同的陷阱。传统的电子束方法是一个单列与像素写入。

SE: Multibeam似乎已经找到了正确的公式，并正在取得进展，对吗?

林我可以告诉你这个。进展得很顺利。我们有客户。