为什么掩码空格很重要

Hoya Group的Hoya LSI总裁Geoff Akiki与Semiconductor Engineering公司坐下来讨论光学和极紫外(EUV)光刻以及掩模坯。以下是那次讨论的节选。

掩模坯料是作为掩模的基板或衬底的组件。为什么它们很重要?

Akiki:如果你看看Hoya，很长一段时间以来我们一直被定位为面具空白领域的领导者。我们是一般掩模行业的重要组成部分。毛坯实际上是基材。光学坯料可以是透射的，也可以是折射的。这里有相移或二进制。相反，EUV掩模是x射线的反射镜。这两种类型都有助于在晶圆上获得这些模式，最终成为电路。

SE:多年来，业界一直依赖掩模毛坯进行传统光刻。光学毛坯由玻璃基板上的不透明铬层组成，对吧?

Akiki:这是一块相当精密的石英，尺寸为6- x - 6英寸，有一定的厚度。传统上，它一直是铬。Chrome已经存在很久了。还有其他薄膜，如硅化钼或MoSi。氮化硅即将在某些地方取代MoSi。这是光学的空间。

SE:掩码空白起着重要的作用，对吗?

Akiki:掩模坯料是供应链的关键部分。光学空白已经存在很长时间了。但它们从未真正成为瓶颈。已经有一些紧张和较长的交货时间。但它真的不是一个限制因素。我们必须在节点投入使用前几年研发并准备好。掩模必须准备好，以便在工厂进行开发。

SE:这一切都随着EUV的出现和相关技术的空白而改变，对吗?

Akiki:EUV因为快速的斜坡而更加关键。我三年多前加入Hoya。没有人大批量生产EUV毛坯。突然之间，人们想要进入高速运转。所以我们加大了力度。这很困难。在缺陷、产量和控制方面有很多挑战。我们了解了他们。在早期经历这种痛苦并必须大量生产它们的一部分是你学到的东西。一阶，二阶和三阶的反应速度更快。 With optical blanks, there’s enough options and it’s well understood. It has been around a while. EUV is much less mature. And it’s critical you understand all the pieces of it and what your expectations should be.

SE: EUV和光学空白是不同的，对吗?

Akiki:EUV则不同。EUV毛坯有40对钼和硅。缺陷说明是相当困难的。缺陷需要接近或处于零水平。然后，厂商有减少3D效果的需求。EUV空白是非常困难的。x射线的反射不会有任何问题。您必须减轻这些缺陷。这需要时间和精力。

图3:EUV掩模的横截面。资料来源:Luong, V.， Philipsen, V.， Hendrickx, E.， Opsomer, K.， Detavernier, C.， Laubis, C.， Scholze, F.， Heyns, M.，“Ni-Al合金作为替代EUV掩膜吸收剂，”应用。科学。(8)， 521(2018)。(Imec，鲁汶大学，根特大学，PTB)

SE:在早期，EUV坯料有很多缺陷。这些问题已经解决了吗?

Akiki:对于这一代来说，这些问题已经基本解决了。我们提供高产量的可靠产品。没有人有100%的收益。但我们处于高产的生产模式。我们正在增加更多的工具。我们正在生产零缺陷的毛坯。但这些缺陷都在我们的控制之中，而且我们有办法解决它们。但是时间不会停止，我们的客户也不会。他们想要更精确的规格。他们希望看到更高的产量。 One way you can manage your yield and defects is to take more time. But they want higher output with the tools running every second. And that’s something you have to balance. At the same time, they’re asking for new materials. But then, you have to start re-learning as you go forward. They want thinner blanks with a little bit different metallurgy mix.

SE:要制作EUV掩模坯料，需要在衬底上沉积交替的材料层。然后，你需要检查它。你使用什么类型的沉积和检查技术?

Akiki:我们使用离子束沉积(IBD)。我们有一些PVD沉积，但对于关键的，我们用的是IBD。为了便于检查，我们有两种性能——光化性能和光学性能。光化空白检验(ABI)是橡胶撞击路面的地方。我们使用光学检测。这有助于描述。它对其他原因也很有用，比如筛查。但随着我们获得更多ABI工具和功能，这将成为你真正需要的标准。当人们要求更严格的规格时，我们正在推动这些功能。

SE:一段时间以来，我们看到芯片和零部件在市场上出现短缺。掩模坯料的供需情况如何?

Akiki:让我们从光学开始。我们在光学上投入了很多年。我们的能力是良好的。多年来，我们在增加资本和满足需求方面做得很好。有激增吗?有。这里有三个细分市场——低端、中端和高级产品。我们的需求是由胶带驱动的，而不是晶圆。在前沿，设计较少。其中一些层被EUV吸走了。 So at the very edge at least from a volume standpoint, you’re seeing intense demand, but maybe lower numbers. People want them and they’re tough to make. The number of tape outs have come down. The number of layers has gone up, but some of those gets siphoned up for EUV.

SE: EUV空片呢?

Akiki:EUV有些不同。首先，我们是明确的领导者。我们一直在推动产量。需求相当强劲。然而，早期的需求增长速度令人难以置信，你知道这不会持续一段时间。他们必须保持平衡。很明显，它不会保持每年35%到50%的增长率。但我们继续看到增长。我们继续看到我们的产能利用率很高。我们将继续投资。 We see a healthy period, at least for the next two or three years.

SE:我们会从0.33 NA EUV的二元EUV掩模迁移到高k和/或高NA EUV的相移掩模吗?

Akiki:事情从来没有那么简单。总的来说，有几件事我们非常相信。第一，钌和钽会存在很长一段时间。这就是我们今天的EUV。这是钌盖层和钽吸收层。我们会有一段时间的二进制基线，就像我们在光学中仍然有铬一样。此外，我们将开始扩展这项技术，就像我们对光学技术所做的那样。移相掩模即将问世。我们可能有一些双重模式。然而，对于高na，人们认为这是一个开关，拖着所有其他东西。 That will also come in phases. So we will push 0.33 NA for a while. When you get to 0.55 NA EUV, you start with what you know before you click into even more radical things. Right now, we’re using a MoSi multilayer structure. Everyone is looking at ruthenium in the future. How long is that going to take to get to an alternative structure? I don’t think it’s going to be a year or two. It’s going to be three, four or five years. That’s because you are going to have to relearn everything like defects, yield learning and control of your deposition. So, you’re always going to prioritize what you’ve have. So if you can make what you’ve have work, that’s probably the way you want to go.

SE:那么高na EUV吸收器呢?

Akiki:如果你是一个平版印刷师，你会说:‘我喜欢这些属性。只要给我这些材料和厚度。“但你需要看看这些碎片。你会蚀刻吗?你能接通你想要的线路吗?理论和实践现在开始发挥作用。镍是一个很好的案例。这是一种很难蚀刻的高k材料。有一些很棒的论文有n和k曲线。这是一种看待问题的方式。但如果你要在制造业中实现这一点，你必须以高产量快速生产。 Those things are still being debated. Right now, it’s the R&D guys driving a lot of this. When the manufacturing guys get hold of it, they will have a different push-pull. Once again, a lot focus is on the R&D pieces. The real trick here will be integration and making it work in manufacturing, getting it out the door as a product. For instance, you have things like flatness, which we spend a lot of time worrying about. You have defects, which we all talk about. Researchers want to talk about high-k and low-n. That’s very important. There are many other facets that come into play. I’ve talked about etch. All those things have to line up. In a sense, the selection of all these things is like trying to tune a process window. It’s what gets you to the thing that’s usable at the end, not under ideal conditions.

SE:所以行业在未来正在探索几种掩模毛坯技术，对吗?

Akiki:有几种方法，无论是相移，低n还是高k。人们有自己最喜欢的方法，这是基于他们最熟悉或可用的能力。对我们来说，这是一个更广阔的运营空间。第一，我们拥有行业内最广泛的能力。我们有现实世界的问题，我们试图用这个综合的观点来解决。这是关键——你改变得越少越好。所以如果你能保留材料并调整它，这将是一个首选的方法，如果它有效的话。如果它还没有跌到悬崖，那么你就需要找一些新的东西。

SE:未来当高na出现时，您是否设想支持多种EUV掩模空白技术，如二进制、高k和PSM?

Akiki:我看光学的。我们仍然有数百个零件编号，不同种类的抗蚀剂和冶金材料。EUV将有一个广泛的菜单。当然，顾客会想要他们的口味。其中一些将是面向利基市场的产品。例如，高k掩模可能是一个利基应用。其他的也一样。我们已经习惯了这种多样性。随着时间的推移，客户可能会想要更多的定制。与此同时，要证明这一点越来越难。