下一代面具作家比赛开始了

竞争是面具加热作家设备业务两个vendors-Intel / IMS和NuFlare-vie在新的和新兴的多波束工具领域的地位。

去年,英特尔惊讶这个行业通过收购IMS纳米加工,多波束电子束面具作家设备供应商。同样在去年,IMS,英特尔的一部分,现在开始航运世界第一多波束面具作家在模式中使用先进的光掩模的小功能。最近,对手NuFlare运最初多波束面具的作家。

多波束eBeam光刻是两种类型的电子束面具作家系统在市场上。,最常见的类型是单光束eBeam基于可变形状波束(VSB)技术。多年来,面具制造商使用了传统的单光束从NuFlare VSB工具。但VSB系统模式越复杂面具的时间更长,这为面具客户转化为时间和金钱。

这么多年来,行业发展的一个新类多波束面具作家系统。这些系统使用成千上万的微小beamlets来加速模式的过程,通常称为写时间,对于复杂的面具。多波束工具可用于三个面具types-extreme紫外线(EUV),nano-imprint和光学。

对于EUV掩,光掩模制造商希望多波束面具作家。“它更快,”杰夫·法恩斯沃思说英特尔面具掩盖技术主管操作,人工光掩模单元英特尔。VSB能做到。”写了很长时间。”

从NuFlare VSB工具不会很快消失。事实上,VSB仍将是主力工具对传统光学面具10海里以上。VSB工具还可以做,一般来说,尖端EUV和光学面具的工作。

但现在面具制造商将有以下面具作家选择前沿masks-NuFlare VSB和多波束工具,和英特尔/ IMS的多波束系统。大多数VSB和多波束系统将使用两个面具店,但不是来自多波束供应商。所以预计将激烈的竞争。面具作家的总市场出货量预计将大约10到12工具2017年,意味着供应商将争取每一个订单,根据分析师。

但有几个问题需要回答。首先,VSB和多波束之间的最佳解决方案是什么?第二,新的多波束系统提供任何好处吗?第三,多波束取代VSB随着时间的吗?

面具的趋势
的光掩模是一个关键的供应链集成电路的一部分。一个集成电路芯片设计,然后转换成文件格式。一种基于开发的光掩模格式。

集成电路设计的光掩模是一个主模板。开发一个面具之后,它运到工厂。面具是放置在一个光刻工具。光通过掩模工具项目,进而晶片上的图像模式。

在面具,这个过程开始于衬底或面具的生产空白。在光学中,面具空白由一个不透明的玻璃衬底层铬。

一旦空白是由一个面具空白制造商,空白是运往光掩模制造商。面具店,面具空白是花纹使用电子束面具作家,从而创建一个光掩模或模板。

然后检查花纹面具的瑕疵。可以使用一个面具固定修复系统缺陷。这时,一个薄膜安装在口罩。薄膜薄的膜,防止粒子降落在面具。

面具写作是这个过程的关键一步。面具制造商使用两种类型的tools-e-beams和激光模式发电机。激光系统模式和非关键层较大的特性,而电子束工具用于最小的模式特性和最关键层的面具。VSB-based单梁电子束系统是最常见的类型,而只是新兴的多波束工具。

残留边带,两个形状的光阑是用来形成一个三角形或矩形梁。在操作中,电子从镜头的VSB工具被解雇了,这模式rectangular-like形状的面具。“你在今天的电子束技术,一次射一箭,”解释说,首席执行官d2在最近的一次采访中。“所以有多少次是主要的决定因素需要多长时间写一个面具。和需要多长时间写一个面具的主要测定两面具的成本和收益的面具。”

使用VSB工具,面具是一个相对简单的过程,直到芯片制造商开始推动光学光刻超越光的波长。今天,芯片制造商使用波长193纳米光刻图案的小晶片功能。事实上,193 nm浸没式光刻技术的限制在80 nm (40 nm半个球场)。

在这一点上,衍射效应发挥作用。在某些情况下,当光通过掩模的晶片,光波传播出去,都伴随着干扰。因此,模式可能成为模糊或丢失。

处理衍射问题,面具制造商使用不同的分辨率增强技术(ret)光掩模。RET,称为光学邻近校正(OPC),利用小sub-resolution协助功能(SRAFs),或做形状,面具。OPC修改面具模式来改善晶片上的印刷适性。

尽管转向OPC,单梁VSB工具能够跟上光掩模行业的要求写的。写了——关键指标在面具production-determine电子束的速度有多快可以编写一个屏蔽层。

跟上面具复杂性,NuFlare VSB工具增加的电流密度在过去的十年里,从70年的2006到1200 /厘米²今天²/厘米。“我们增加电流密度保持相同的写作时间,即使模式规模萎缩,”鸠山Yamada说,NuFlare掩模光刻部门主管,在最近的一次采访中。

但是,在若干领域技术正在改变。首先,电流密度的VSB工具触及1200年物理限制²/厘米。所以简单来说,推进面具作家的唯一方法就是通过向多波束的架构。然后,面具复杂性开始升级从22 nm / 20 nm。OPC-based特性开始堆积在面具和重叠,很难打印在晶圆上的一些特性。

幸运的是,这个行业找到了一个解决方案多个模式。使用这种方法,OPC-based特性分成两个或两个以上的面具,提供更多的空间来操作对象。高级节点,OPC功能变得更小和更复杂。

然后,最重要的是,面具制造商引入更先进的ret,曲线等辅助功能。曲线辅助功能的一个版本被称为逆光刻技术(ILT)。教师利用曲线形状的面具,提高流程的纬度和光刻系统的焦深。

图1:sub-10nm面具极其复杂的面具模式节点。来源:IMS

VSB工具,与此同时,可以使用先进的OPC模式复杂的面具和曲线特性。如上所述,VSB仍然射形状为矩形。VSB工具拍摄但创建曲线模式,电子的模式类似于“台阶”流。

通常,楼梯步进模式需要更多和更小的镜头,这可能导致面具写倍增加。事实上,由于面具的复杂性,写次自2011年以来增长了25%,分析师表示。

“面具形状的复杂性也在增加,“d2”》说。“因此,面具是困难的东西你要做的数量在同一地区,在相同的时间。”

VSB工具,使用一个面具的平均写时间范围从2.5到今天13个小时,最近的一项调查显示eBeam倡议。意味着写时间是6.8小时,据调查。

写时间最长的更复杂的面具从14岁到60小时,根据集团。一般来说,光掩模制造商皱眉面具设计与编写时间超过24小时,除了某些情况下。过度写次转化为掩模成本高,周转时间长和收益问题。

解决这个问题?多波束面具作家。

多波束是什么?
VSB写倍相比,这依赖于照片数和面具的复杂性,多波束写时间独立的计数。事实上,多波束写时间常数和花费大约10小时为任何类型的面具。

“吞吐量(多波束)要快得多VSB工具即使在一个简单的设计。10个小时,也许30小时VSB工具相比,IMS的“首席执行官埃尔Platzgummer说。“也许这是一个两个小时时间在某些情况下。这是10到12个小时。”

多波束面具作家并不适合更复杂的面具更短的写时间。“低于10小时,它没有意义,”Platzgummer说。“复杂性太高与真正的好处。”

然而,多波束EUV掩的意义。”,都有一个共识,即多波束几乎是必须的,”他说。“EUV并不是唯一的应用程序。在光学中,ILT-type模式也通过多波束。为了进一步扩展光,多波束是至关重要的。复杂的计算面具也需要多波束。否则,写时报将飞涨。”

不过,决定VSB和多波束取决于几个因素。根据一个度量,多波束更有意义的交叉点在VSB大约是300 - gigashot范围,根据NuFlare。“这也取决于客户NuFlare的山田说。“VSB架构擅长写作层的拍摄数量相对较少,无论是从层模式密度,多模式技术或优雅的电路设计。多波束架构是最好的面具很重拍数教师和曲线设计或单一晶片层与单个EUV掩码表示。”

面具制造商VSB之前尽量将搬到一个新建筑。即使有多波束,他们将继续使用VSB在可预见的未来。随着时间的推移,他们将在面具商店共存。

但至少现在有两种可行的多波束空间的公司,英特尔/ IMS和NuFlare。在许多方面,多波束工具厂商几乎相同的特性。这两个工具都包含一个架构与262144可编程的光束。每个梁10纳米。

然而,有一个区别。IMS工具生成一个5-KeV光束能量的来源。然后50-KeV能量放大。相比之下,NuFlare 50-KeV光束能量的工具开始。

图2:NuFlare VSB和多波束技术。来源:NuFlare

图3:IMS奈米制造的多波束的工具。来源:IMS

应用:EUV掩
多波束是部署EUV光刻的关键。今天,GlobalFoundries,英特尔、三星和台积电希望插入EUV光刻在7和/或5 nm。

有几个挑战带来EUV投入生产,如电源和抗拒。“我们还有线宽粗糙度和直线边缘粗糙度,”Ben Rathsack说高级成员的技术人员电话。“我们有散粒噪声”。

不过,该行业需要EUV。“这个行业有太多动力,”David Hemker说高级副总裁和技术研究员林的研究在最近的一次事件。”(EUV)需要维持摩尔定律的影响。我们必须克服这些问题的创意。”

它也将需要一些创新的EUV掩模方程。一种EUV掩模空白由40到50交替层硅衬底和钼。

“EUV掩模是更复杂的比193我面具,”佩尔曼瑞恩说,首席科学家d2,在最近的一次演讲。“当我们做电子束散射时,你会发现,电子会散射大约每个接口。因为有更多的接口,你会得到比你更广泛和复杂的散射和193海里。”

简单地说,EUV掩模写作是具有挑战性的。VSB工具可以做这项工作,但有一些权衡。和之前一样,该工具模式面具一枪。但在VSB,抵制或剂量资料很简单。

相比之下,多波束更快,但剂量概要文件更加复杂。VSB时代”,我们通常只分配一个或两个剂量,我们现在安排很多,许多不同的剂量值与多波束(),“Pearman说。

在曲线特性,例如,多波束工具利用beamlets打印有点地图中的模式。“这真的意味着什么,我会打印单个像素,“Pearman说。“然后,我将介绍他们的也许有一在中间,也许半边缘的剂量,根据重叠。然后,我可能有一个剂量的零,没有重叠。”

所以在多波束,剂量概要文件和梁形状必须考虑。“为了做面具建模在多波束时代,你必须单独的形状和剂量效应,”他说。

所以这将如何上演EUV掩?最初,EUV光刻技术是针对模式接触和通过。联系人/通过,该功能规模有望达到70 nm的EUV掩模在7海里和55 5 nm,据GlobalFoundries。相比之下,特征尺寸为250 nm 7纳米光学掩模。

SRAFs 7海里EUV掩不需要,这可能让面具写作过程更复杂。但与特征尺寸SRAFs 30 nm所需5 nm EUV掩,根据GlobalFoundries。

“从解析的角度来看,我们看约40海里最小特征尺寸7海里,搬到24海里(5海里),”汤姆·福尔说,技术人员在GlobalFoundries的成员。“所有这些需求指向需要5 nm的多波束面具的作家。这绝对是一个利于7海里,但并不是绝对必需的是我们的观点。”

光呢?
EUV并不准备在7海里的最初阶段,然而。因此芯片制造商将首先使用193 nm浸没式光刻和多个模式7海里。希望以后插入EUV 7海里。

在7海里、光学面具将利用积极的OPC,曲线形状和教师。对于这些应用程序,VSB可以做这项工作,但面具制造商正在努力看多波束。“多波束电子束写作可以为光学掩模的写作有一些优势,“Banqiu Wu说,主要的技术人员和首席技术官的面具,TSV腐蚀部门应用材料。

多波束是理想的光学面具使用ILT-like模式。“连续曲线线或对角线可以编写任何角度较小的最小宽度在实际时间与多波束面具作家写同样的抵制,“d2”》说。

图4:演示曲线的测试模式。来源:IMS

图5:演示任何角度的测试模式。来源:IMS

最好的解决方案是什么?总之,面具的VSB和多波束都将有自己的地方。这很大程度上取决于掩模设计和技术类型。“需要多波束面具写作往往是与EUV生产。曲线逆光刻技术,使更好的处理晶片上的利润小的形状,也可以通过多波束。然而,VSB足够一般的想法是,193我的面具,”》说。

不过,可以肯定的是,多波束是一个关键的推动者。“虽然今天的面具都写在合理时间没有多波束的作家,有多波束面具作家开辟了一个全新的模式的可能性,可以写在面具,”他说。

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