面具制造商担忧增长

领先的光掩模制造商面临着众多的挑战,因为他们从14 nm节点迁移。

面具使变得更加具有挑战性和昂贵的在每个节点在至少两个方面。面前,面具制造商必须继续投资发展的传统光学面具在先进的节点。在另一个方面,一些光掩模供应商准备的坡道面具基于极端紫外线(EUV7点)光刻技术和/或5 nm。

光学和EUV光掩模是不同的。两个面具类型可以使用一些相同的生产工具,但EUV掩需要额外的昂贵的设备。

几个面具制造商将会生产光掩模基于光学和EUV。不管技术的类型、光掩模制造商将需要大量的资源,知识和一系列新设备和材料。

找出未来所需的面具,半导体工程最近进行了一项非正式的民意调查中几个光掩模制造商和该领域的专家。调查要求专家想出一个“愿望清单”所需的技术未来的面具。一些受访者希望保持匿名,而其他人都愿意讨论这个问题。

根据民意调查,几乎每一个有需要面具供应链中的一部分:

• 大多数受访者表示,需要三个technologies-actinic检查、多波束面具作家,和新面具计量工具。
• 名单上的其他技术,如没有缺陷EUV掩模空白和EUV薄膜。新的清洁系统,维修工具和抗拒也榜上有名。和一位受访者认为需要新的200毫米面具的工具。
• 经济问题也在面具制造商的思想。一位受访者认为面具制造商需要提高价格来增加他们的利润。

这些技术已经在市场上。还有一些人在研发和可能很快出现在面具店。但并不是所有的技术将进入生产。

(半导体工程将检查这些“愿望清单”技术的现状和问题由两部分组成的系列文章。第一部分看着EUV掩模空格,多波束面具作家和检查。第二部分将看到其他技术)。

经济学
光掩模是供应链集成电路的关键部分。一个集成电路芯片设计,然后转换成文件格式。然后,基于开发的光掩模的格式。

光掩模是一个主模板对于一个给定的集成电路设计。开发一个面具之后,它运到工厂。放置在一个面具光刻技术工具。光通过掩模工具项目,进而晶片上的图像模式。

总而言之,一个给定的成功集成电路设计围绕着面具,虽然光掩模制造商本身不一定获得回报或利润计划的事情。光掩模行业是一个艰难和竞争的业务。总的来说,光掩模市场在2015年达到34亿美元,比2014年增长1%,据半。面具市场预计将在2016年和2017年增长2%和3%,分别根据半。

除了增长乏力,面具制造商面临其他挑战。例如,面具制造商必须投入大量的金钱在每个节点开发复杂的面具。不过,一般来说,平均销售价格(asp)领先的面具都呈现上升趋势,但不是尽快研发费用。面具的客户通常不愿意支付溢价光掩模。

这种趋势促使一位专家把一个紧迫的项目放在他的“愿望清单”——asp的面具。“如果我是一个面具,我想的第一件事是能够收取更高的价格,”说,首席执行官d2。“这不仅是尖端的面具,但也为大容量节点。

“光掩模实现的基础摩尔定律,但他们常常被认为像一个商品,”》说。“如果半导体行业愿意花多一点光掩模,不仅面具是在伟大的形状,但面具制造商能够更多地投资于解决许多面具/光刻过程保证金问题困扰晶圆制造产量。它最终会对每个人来说都是双赢的。”

其他经济问题困扰该行业。一次,有几十个尖端面具制造商。但是随着时间的推移,许多供应商负担不起每个节点的研发成本飙升。因此,玩家的数量减少。今天有不到十几个前沿面具制造商,包括商人和俘虏的球员。“十年前,有120不错面具商店,”布赖恩说侬,狂欢,销售和营销主管一个面具修复工具制造商。“现在,如果你看看,可能有15。”

反过来,这对掩模设备供应商提出了一些挑战。面具工具研发费用一直在升级高级节点。然而有越来越少的面具制造商能买得起这些工具。“开发新设备的成本非常高,“侬说。“你和工具的数量卖很低。”

同时,蒙版工具厂商愿意开发新系统,但是他们再也不能脚整个研发费用。光明的一面,也有越来越多的例子面具制造商和IC厂商愿意资助项目给定的开发工具。

实际上,在一个案例中,芯片制造商买一个面具设备制造商,以帮助开发一个重要的工具技术。例如,英特尔最近收购了IMS奈米制造,开发人员多波束面具的作家。

没有缺陷EUV掩模空白
在技术方面,与此同时,面具制造商想要大量的新技术。一个技术,没有缺陷EUV掩模空白,在“愿望清单”。

半导体制造业希望EUV光刻有充分的理由。今天,芯片制造商将延伸193海里浸没式光刻10 nm和7海里。这将还需要一个多个模式计划,增加面具的复杂性。

“我们开始看到面具数约为40掩模层45 nm / 40 nm,“说开尔文低,铸造营销高级总监三星。“成长为60面具为14层和10 nm节点。如果你推,如果没有EUV,拉伸浸三倍或四模式,我们期待着面具数到7点去大约80到85纳米。在某些情况下,你可以看到90掩模层,根据区域扩展,你正在努力的目标。我们认为可能是一个月或两个公司可以负担得起这种技术。群众可能负担不起这种技术。”

解决方案,根据低和其他人,EUV。基于波长13.5纳米技术,EUV承诺简化模式流程,从而减少掩码数。但EUV还没有生产。有持续的电源的问题,抵制和面具的基础设施。

在面具的基础设施方面,EUV面具空白是至关重要的。基本上,一个光学掩模空白由一个不透明的玻璃衬底层铬。相比之下,一个EUV掩模空白由40到50交替层硅衬底和钼。大量的吸收都坐落在这个堆栈。

EUV掩膜空白的生产过程中,基质是无意中充斥着不必要的缺陷,如坑和疙瘩。随着时间的推移,供应商已经减少了阶段EUV掩模缺陷空白一位数的数字,而成千上万的五年前。

不过,面具制造商必须找到一种方法来阻止那些不必要的缺陷出现在光罩上。否则,缺陷可能会印在晶片。

为了解决这个问题,面具制造商必须确定缺陷的位置。然后,缺陷标记和覆盖的吸收器。流,电子束模式面具,但它避免了使用模式转变的技术缺陷。

这种方法行之有效,但它的复杂和耗时。所以该行业仍努力得到EUV掩模缺陷更少的空白,或最好是没有。

“工作要做的一个领域是在进化的面具空白缺陷,”哈里·莱文森说,高级研究员和高级技术研究主任GlobalFoundries。

“我们需要看到的是更大的可用性低缺陷面具,如果我们要能够运用EUV光刻在大批量制造金属层,”莱文森说。“这非常重要的一点。有巨大的投资在EUV光刻。如果我们要收回投资,我们不能有EUV光刻是一个利基市场解决方案联系,通过削减。”

多波束面具作家和新抗拒
一旦EUV——或者optical-based面具空白,下一步是模式的空白。传统上,单梁电子束工具用于模式或写在光掩模的特性。

面具功能变得越来越复杂,电子束需要更长时间模式或写一个面具,从而影响光掩模的周转时间和成本。最重要的是,今天的单梁电子束击中了一个物理极限电流密度。

解决方案:多波束面具作家。使用多个光束在一个系统中,多波束面具作家承诺加快写时间两种EUV和光学面具。

说:“我们需要多波束Hayashi直,研究员戴日本印刷(DNP)。“我们需要解决分辨率之间的权衡,准确性和吞吐量。”

今天,有两家公司致力于多波束面具writers-Intel / IMS和NuFlare。NuFlare最近披露的细节多波束的工具,将船在2017年晚些时候。

单梁电子束与多波束面具作者:来源:NuFlare

一段时间,IMS一直在开发50-keV面具作家262144可编程的光束。“2016 HVM工具正轨”埃尔Platzgummer说,IMS的首席执行官。“从2017年开始,我们能够提供我们的多波束面具作家的解决方案,能够为7海里面具节点,这个行业。”

多波束面具的作家是在正确的轨道上。”(IMS)良好的技术先锋。但他们是一个小公司。他们需要的资源来完成系统。因此,英特尔决定支持他们为了商业化系统。只对英特尔IMS不会限制他们的活动。然后,我们有NuFlare,这是另一个竞争对手。竞争对我们来说是非常好的,”哈亚希DNP的说。

与此同时,作为模式的一部分流动,产业也希望新的抗拒。“线/空间测量低于50 nm,每个形状的能力打印面具上忠实地影响靠近其他形状,使它更难写这些形状准确,“d2”》说。

“精度解决这个问题的一种方法是使用较慢的抗拒不模糊。然而,抵抗增加面具写时间慢,”》说。“开发一个面具抵制既快速又准确的(例如,一个能够解决15海里的特性在80年加州大学/ cm2)将是一个圣杯的面具。”

光化性检查
而多波束面具的前景是光明的作家,是一个不同的故事的另一个“愿望清单”technology-actinic-based EUV掩的检验。

今天,传统optical-based检验工具被用于光学和EUV掩找到缺陷。电子束检查也可以用于EUV掩,但它是慢的吞吐量。

但是未来的EUV掩,光学可能失去动力的决议,促使技术称为光化性检验的必要性。使用相同的13.5纳米波长EUV,光化性检验应该能找到比光学缺陷EUV掩。

问题是,不存在类似的工具。这将需要数年时间和5亿美元或更多的资金来开发一种生产工具。

所以在可预见的未来,面具制造商通常会使用光学检验EUV掩。”(光学检验)今天可用的技术,”马克·威利说产品营销总监KLA-Tencor。“很明显,像自己这样的公司继续调查替代方案。”

光学检验来说都是具有挑战性的EUV和光学面具。EUV掩的挑战是找到小16岁和埋藏缺陷纳米甚至更低。

也有众多的光学检验挑战面具。例如,在28 nm(及以上),光学面具倾向于使用基于规则的光学邻近校正(OPC)。面具,功能和形状往往更简单和矩形。

10 nm和7海里,面具将使用基于模型的结合OPC和逆光刻技术(ILT)。“我们看到增加的使用技术,如逆光刻。这就产生了一种曲线OPC特性和高度装饰的主要特性,”威利说。“你也有技术更简洁阶段光刻或市之前,你曾经有好和直边。现在,你片段的边缘保持重叠的焦深。”

使用更复杂的形状和ILT-like特性的面具存在一些挑战今天的检验工具。“突然,你可能会淹没了数以百万计的潜在损害检测,”他说。

围绕着面具寻求解决问题的复杂性,KLA-Tencor已经推出了两个波长193纳米光学掩模检测系统用于10 nm和7海里。

涤纶聚酯纤维640,第一个系统是面向面具检查光掩模的商店。640年以两种方式检查。为此,首先寻找缺陷的工具。“我们做的第二个通过使用扫描仪照明条件下,然后我们看看那些缺陷位置。我们试着找出如果他们有任何影响到CD或边缘位置误差圆片规模,”威利说。

SL655 KLA-Tencor第二工具,是针对面具在工厂检验。SL655执行一些功能,如进料品质检查和re-qualification面具。它有一个新的模式,使任何面具类型在高速的检验。

这些系统可以处理两种EUV和光学面具。“他们之间有不同的挑战,”威利说。“涤纶聚酯纤维平台设置,这样我们就可以使用传输和反射的光。对EUV,我们必须使用我们的反射光线通道。然后我们必须使用类似的技术,我们使用我们的晶片检查工具,优化和离轴照明条件下,提取缺陷。”

但该行业会出现光检查吗?

这个行业并没有放弃这个想法。例如,三星已经建立了自己的内部光化性检验工具被使用。系统是一个实验室的工具,而不是一个适于生产的机器。

此外,日本Lasertec已经开发出了一种actinic-based检查系统对EUV掩模空白。这个行业,据消息人士透露,正在探索的想法扩展Lasertec光化技术模式对EUV掩掩模检查。目前还不清楚如果或当发生。

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