面具景观的变化

半导体掩模在经历了多年相对较小的变化之后，在过去几年中经历了一些重大的技术变化。多束掩模写入器和极紫外(EUV)光刻等新技术是进入大批量生产的重大突破。与这些技术相关的一个新趋势是在掩模上使用曲线特征。

D2S首席执行官Aki Fujimura与美光(Micron)掩模技术运营副总裁Mike Hermes谈论了掩模领域的变化。

Aki Fujimura: Mike，今年是你在美光工作38周年，祝贺你!你一开始是一名产量工程师，现在你是掩模技术运营的副总裁。这是一个相当不错的职业。有哪些亮点?

迈克爱马仕:谢谢阿琪，我对口罩这一行还比较陌生。我在美光的前33年都是在晶圆厂工作。当我1984年开始工作时，美光已经在博伊西的一个地点生产DRAM 3年了，有大约600名员工。现在美光是一家全球性公司，拥有4万多名员工，去年的收入为280亿美元。美光的主要产品是NAND和DRAM内存，这两个市场的总市场规模超过1600亿美元。半导体存储业务就像坐过山车一样。在80年代，当我开始工作时，美光是一家纯DRAM制造商。当时，我想美国有18家DRAM制造商。如今，美光是仅存的美国DRAM制造商。上世纪90年代，日本企业凭借强大的制造能力主导了DRAM市场。 During this time, I think there were roughly 10 Japanese DRAM manufacturers. Not a single Japanese based DRAM manufacturer remains today. In the new millennium Korean memory companies emerged as major players. A new major memory type emerged as well – NAND.

你可能会问自己，为什么有那么多的内存制造商初创企业最终退出了这个行业。多年来的一个重要因素是供需之间的巨大波动。在最初的30年左右，记忆大约每7年就会触及周期的底部，会有伤亡。过去10年更加稳定。主要的DRAM厂商一直保持不变。美光、三星和海力士的市场份额约为90%。在NAND方面，我们有同样的三家公司，另外还有三家:英特尔(Intel)、WD和Kioxia，后者是几年前从东芝(Toshiba)剥离出来的。当我们展望未来时，不确定因素是中国。在未来几年内，它进入内存会打破供需平衡吗?

就个人亮点而言，大约5年前加入面具团队是其中之一。我很幸运身边有一些很棒的、经验丰富的面膜专家，他们不断地教育我。在此之前，我很幸运地在一些相当多样化的业务部门工作，比如晶圆产量、研发

一种新兴内存技术的试制工厂管理和工艺集成。我甚至曾经在美光公司领导过led制造业务的创业活动。

藤村:说到你们的口罩业务，经营一家口罩店是一项很大的工作，但你们现在有两家口罩店。为什么是两个?这和EUV有什么关系吗?

爱马仕:为了跟上晶圆业务方面的领先技术，您需要投资于领先的掩模工具。几年前，我们需要引进先进的掩模工具，但我们没有洁净室空间了。我们没有选择用新的工具取代旧的工具，而是选择保留旧的工具，并建立第二个掩模工厂，这样我们就可以容纳新的工具。这样做使美光能够将所有的掩模制造都放在内部，这也使我们能够更好地控制掩模成本。关于你的第二个问题，EUV和光学共享许多相同的工艺工具，但EUV有专门的工具，特别是在检查和打印验证领域。底线是我们在我们的掩模工厂都运行EUV和光学。两个工厂都在博伊西校区，所以有时面具会在工厂之间移动进行加工。我想强调的一个胜利是我们如何克服物流挑战，并在两个掩模厂作为“一个”团队表现。

Fujimura:继续说EUV的话题，现在似乎是美光去除薄膜和光化检查障碍的好时机，但EUV对掩模车间还存在哪些挑战?

爱马仕:美光历来喜欢在新技术方面寻找时机“最佳时机”，尤其是在存在巨额资本支出的情况下。因此，我们一直在等待一些技术成熟一点之后才做出承诺。一个很好的例子是采用193nm光刻技术，我们能够比竞争对手的高透射掩模延长248nm光刻时间，这在当时是一项新技术。美光还是音调倍增技术的先驱。我们在这一领域的专业知识是我们能够推迟向EUV过渡的原因之一。至于EUV薄膜和EUV光化障碍被移除，我仍然看到两者的问题。两者都会产生非常高的成本。EUV薄膜不仅价格昂贵，而且寿命短，而且大大降低了晶圆厂中最昂贵的工具——EUV扫描仪的吞吐量。

藤村:你在为EUV遮罩上的曲线形状做准备吗?你会在高na之前进入EUV，对吧?你可能会认为有更多的理由考虑曲线形状，那么美光的情况如何呢?

爱马仕:美光此前曾表示，曲线掩模是在浸没式光刻中提高工艺裕度和可制造性的一种途径。很自然，这些方法将级联到EUV光刻以及。无论是辅助功能、曲线功能还是其他功能，您仍然需要使用工具箱中的所有工具来获得最大的过程裕度。到高na EUV可用时，支持曲线掩模的基础设施将更加成熟，所以这可能是更广泛采用的截点。与此同时，曲线将继续发展，美光将继续开发和处理曲线形状。但今天，它是非常资源密集型的。

藤村:根据年度eBeam Initiative Luminaries调查，EUV是投资多光束掩模写入器(MBMW)的原因之一，但不是唯一的原因，如图1所示。由于您还没有在生产中使用EUV，那么现在投资MBMW的原因是什么?

爱马仕:多光束写入器可以从局部临界尺寸均匀性(CDU)和配准的角度实现更高质量的网格。无论在EUV上还是光学上你都需要这个。多波束写入器减少了掩模对晶圆上放置误差的贡献。这很重要，因为随着时间的推移，覆盖公差不断缩小，变得更加关键。

美光科技多年来一直在开发EUV技术，但过去的掩模没有超高的图形密度。当今节点上的一些EUV层将具有更高的图形密度，这将在电子束可变形状束(VSB)上产生数天或数周的时间。对于那些面具来说，MBMW是必需品。

图1:根据2021年灯具调查，购买多光束掩模写入器的主要原因来源:eBeam Initiative

藤村:美光在采用曲线掩模用于生产方面处于行业领先地位。曲线是现在镇上的热门话题。你能告诉我们其他人采用曲线面具形状的隐藏障碍吗?

爱马仕:我认为总的来说，支持曲线应用的行业基础设施还不成熟。用户仍在试图弄清楚OPC、MPC、电子束写入器和检测工具格式最终将在哪里落地，以确保跨工具和技术的高效互操作性。在该领域有多种努力，包括扩展OASIS格式、MBF 2.0文件格式和EDA公司的其他建议。我很高兴看到一个行业工作组即将向SEMI行业协会提交一份曲线格式。

此外，今天的全场曲线处理非常密集，需要非常昂贵的计算能力来实现所需的吞吐量。我们确实看到了这个领域的创新机会。我们今天看到的是，考虑到部署曲线解决方案的复杂性，它的应用仅限于掩模或具有高模式重复的层，其中应用曲线解决方案提供了高ROI，这证明了这些掩模类型带来的复杂性是合理的。这对行业来说是一个很好的合作机会，将客户、供应商和竞争对手聚集在一起，以推动技术的发展。我很高兴能帮助eBeam倡议把所有人聚集在一起，让事情发生，并促进结果。

Fujimura:当今世界更加意识到半导体的重要性，现在是一个令人兴奋的时刻，能够成为领先的掩模业务之一的负责人。您如何看待口罩行业的未来?

爱马仕:在掩模技术的前沿工作，如多光束写入、光化检测和曲线，是非常令人兴奋的。掩模的开发是实现晶圆上所需的技术进步的关键因素。正因为如此，我们总是必须提前思考，并预测每个收缩或新光源将带来的需求
波长。随着我们看到“数据经济”对半导体的需求和需求的增长，我们掩模车间将通过与晶圆厂合作伙伴的创新和合作，在跟上这些需求方面发挥巨大作用。

藤村:非常感谢您的见解。