多波束掩模编写器是游戏规则的改变者

eBeam倡议的第11届年度杰出人物调查在2022年报告了对多波束掩模写入器的强劲采购预测，从而实现了EUV和曲线掩模的增长。在9月下旬与SPIE掩模技术会议同时举行的活动中，专家小组讨论了曲线掩模采用的剩余障碍。来自整个半导体生态系统的44家公司的业界名人参加了今年的调查。D2S, Inc. (eBeam Initiative的管理公司赞助商)的首席执行官Aki Fujimura主持了关于今年调查结果的小组讨论。与他一起参加会议的还有DNP荣誉研究员Naoya Hayashi;Harry Levinson, HJL Lithography的首席光刻师;美光科技(Micron technology)掩膜技术高级总监Ezequiel Russell;NuFlare Technology的高级技术专家Noriaki Nakayamada。在第一部分在讨论中，小组成员详细阐述了为什么EUV掩模对掩模市场的增长做出了积极的贡献，同时引用了转向高na EUV的一些并发症。这是讨论的第二部分，也是最后一部分。

照片从左至右:藤村昭，林直也，Ezequiel Russell, Harry Levinson, Noriaki Nakayamada

》:至于掩模制造，图1所示的调查结果显示，EUV仍然是购买多波束eBeam掩模写入器的首要原因。让我们深入研究为什么EUV实际上需要多波束写入器的原因。

图1:被调查的灯具将EUV精度视为购买多光束掩模写入器的首要原因。

拉塞尔:多波束是光学近距离校正(OPC)技术的重要推手。它允许在合理的时间内实现真正的曲线蒙版。但它也有其他好处——模式登记，模式放置，它只是更准确。总的来说，我们得到了更好的掩模质量。我看到其他蒙版层可以从更好的配准或更好的蒙版性能中受益。由于这个原因，这些图层将由多光束写入。作为一个平版印刷师，我总是会选择多波束。多波束已经改变了游戏规则。

Nakayamada-san:未来选择多波束的另一个原因是内联像素级剂量校正(PLDC)。

Hayashi-san:多波束掩模编写器有利于掩模制作，扩大了应用空间。我们获得多波束掩模写入器的目的不仅是用于半导体掩模，而且我们还生产纳米压印模板。曲线特性对光子学也有好处。应用领域扩展了多波束掩模写入器。

》:对于掩模写入器的设备制造商来说，这是一个好消息，特别是激光写入器和多光束掩模写入器，93%的灯具制造商继续预测未来3年的购买量将增加。多波束发生器已经卖得很好了。未来真的会增加更多吗?为什么对多波束机有这么大的需求?

图2:发光器件预测新掩模写入器的增长。

Nakayamada-san:客户正在购买多波束写入器，主要用于EUV掩模。如果我选择第二个原因，那就是世界各地新开的掩模店只想购买多波束掩模编码器，以支持高端和低端制造。这也是多波束预算可能会增加的另一个原因。

》:多波束机的写入时间是恒定的，但低端的像素数量很低，所以变形电子光束(VSB)机不是更快吗?

Nakayamada-san:如果他们已经有VSB机器了，那么是的。但如果他们没有VSB机，他们想用多光束打印低端掩模。我们提出了一篇关于如何使多波束掩模写入器在低端比VSB更快的论文。

》:所以，世界上有足够的EUV多波束写入器供应，但193i掩模呢?埃兹奎尔，你有一台用于193i的多光束机，对吧?

罗素:除了恒定的写入时间，多波束产生一个更好的掩模，就配准和模式保真度而言。我希望多波束用于EUV，因为这是必须的，但关键的193i层也将移动到多波束。

》:Hayashi-san，这个口罩制造商的观点是什么?

Hayashi-san:我们已经非常成功地推出了多波束掩模编写器。此外，您还需要掌握使用多波束掩模写入器的技术。

》:激光打印机怎么样?他们最近卷土重来，迈克龙公司宣布了许多新机器的订单。

莱文森:我认为激光打印机有很多机会和需求。很明显，迈克龙在卖它们。我们使用多光束写入器处理EUV掩模空白，然后我们做的下一件事是将它们放入激光写入器中创建黑色边框。所以，即使我们有了这种前沿的掩模，你仍然需要激光书写器来处理它。我们都读过关于老技术节点业务扩张的报道。你现在可以用激光刻印器制作100%的130纳米掩模，因为它们速度快，成本低。

》:有什么变化，因为130nm以前需要eBeam VSB写入器?

莱文森:激光书写器改进了!

》:让我们谈谈周转时间。70%的人认为2024年EUV TAT将长于193i，如图3所示。但我们刚刚讨论了该行业如何为EUV购买大量多光束eBeam掩模写入器。你同意EUV TAT会更长吗?为什么?

图3:发光体预测EUV TAT将保持比193i TAT更长时间。

拉塞尔:我说过，很不幸，它会增加。这里有两个因素在起作用。首先，在数据到达掩码写入器之前操作数据的基础结构。这种流在今天并不是很有效，特别是因为EUV的数据量很大。如果我们使用曲线技术，数据量会迅速爆炸。其次，通过我们为OPC提出的一些解决方案，我们非常接近于饱和数据路径。顶点的密度已经达到极限了。所以，我们必须聪明一点，否则我们会减慢多波束写入器的写入时间。

Hayashi-san:我同意，不仅如此，EUV掩模需要非常具体的清洁步骤和不同的计量。例如，EUV掩模必须关心掩模的两面，因此需要专门的清洗过程。计量领域需要专门的反射率或相位测量。甚至有时材料周转时间更长。EUV毛坯容量有限，因此可能需要额外的时间来获得不同类型的EUV掩模毛坯，例如相移掩模。

Nakayamada-san:我同意总TAT更长，这就是为什么我们建议内联掩模过程校正(MPC)。

》:所以前沿的掩模店需要多光束，这使得曲线对作者来说不是问题。“ILT”可以是可以用VSB机器编写的复杂OPC，也可以是实际上需要多波束写入器的曲线ILT。无论是哪种方式，ILT都增加了数据量和TAT，但获得了更好的工艺窗口以提高晶圆成品率。

图4:发光器件继续预测至少在几个关键层上使用ILT。

》:查看图4中的结果，超过90%的Luminaries认为ILT至少在一些关键层上使用，无论是用于热点，还是使用曲线ILT或曼哈顿ILT。

莱文森:每个芯片公司都有过热点导致成材率损失的经历，许多公司通过使用反光刻技术(ILT)修复了热点。但计算时间问题一直限制着它的应用。如果你一直在听这样的会议上的演讲，似乎圣杯是具有合理计算时间的全芯片曲线ILT。我想，有这么多人都在开发这个游戏，这并不遥远。

》:nakayamada先生，你看到了很多客户想要打印的东西。你看到了什么?

Nakayamada-san:最近，我看到客户发送了更多的曲线模式，要求提高性能和吞吐量。一个大问题是数字计数的增加-它减慢了数据路径。如果一个像素域解决方案可以减少图形数，那么我认为我们也想看看这条路径。

》:林山，你在面膜店看到了什么?

Hayashi-san:是的，这是ILT一直以来的趋势。我们看到使用光刻技术的关键掩模层对ILT的需求不断增长。有了EUV，那仍然是一个封闭的面具商店区域。所以作为一个掩模制造商，我们还不知道EUV ILT的趋势。

拉塞尔:毫无疑问，任何领先的晶圆制造商都在某种程度上使用ILT，无论是在芯片的某个区域还是某些层。所以，我对这些结果并不感到惊讶。

》:过去关于曲线面具的调查结果非常清楚——Luminaries相信面具制作的世界正变得越来越曲线化。今年和去年的问题是关于曲线口罩的障碍和制作曲线口罩的能力，结果如图5所示。去年在一个类似的小组中，Chris Progler说我们可以做到，但如果我们必须做很多，我们可能会遇到麻烦。你觉得我们现在在哪?

图5:发光体说至少可以制造有限数量的曲线面具。

Hayashi-san:质量保证仍然是一个巨大的挑战。我们必须测量cd。cd在哪里?我们必须修复一个缺陷，但是在哪里修复，如何修复呢?这仍然是一个挑战的资格步骤，甚至检查和维修。

Nakayamada-san:我很高兴看到访问多波束掩模写入器降至#5障碍!但这并不意味着每个人都能访问。

莱文森:对于曲线蒙版，我们总是有一个障碍，即用VSB工具制作曲线。然后突然我们有了这些很棒的多波束编写器，每个人都说其他的问题怎么办，比如验证和MRC。我认为我们正处于解决方案成熟的阶段。当它处于不成熟阶段时，就像Chris Progler说的——很难做到。成熟期会到来，然后我们会看到曲线被广泛应用。

》:让我们来结束这个结果关于掩模市场的前景如图6所示。70%的杰出人士预测，口罩收入将在2022年再次增长。根据SEMI的年度掩模报告，2021年的销售额为50亿美元，因此增长势头良好。

图6:灯具行业预测，2022年掩模市场将再次增长。

Hayashi-san:没有口罩，没有设备!掩模制造是半导体的瓶颈。人们仍在关注新的晶圆厂，但掩模制造是关键。我对口罩市场未来的增长充满信心。

莱文森:我们正经历着行业的增长时期，这是一种普遍现象。EUV开启了新的前景。我们有了几年前还不存在的新市场，这主要是由EUV实现的。与此同时，有很多应用程序在更大的特性尺寸下工作得更好。所以，我们在老节点中也得到了巨大的增长。我认为这将持续相当长一段时间，主要取决于整体经济的表现。

Nakayamada-san:我们挺过了新冠疫情和重大技术转型。我们期待着继续为行业做出贡献!

拉塞尔:半导体行业总体上是健康和增长的，长期前景非常光明。掩模业务是齐头并进的，所以如果半导体业务做得好，掩模业务也会做得好。对于我们社区来说，这是一个很好的机会，可以利用这里讨论的拐点，并利用未来。

》:我们倾向于考虑技术，但钱很重要。它让我们做新的事情和探索，而不是不得不在这个或那个之间做出选择。现在是这个行业的大好时机!