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成熟节点的掩模/光刻问题

专家在桌子上:一些工具的备件是稀缺的,它们不能做所有的事情,但它们几乎可以自由操作。这限制了购买新设备。

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德赢娱乐网站【官方平台】半导体工程坐落下来讨论光刻和光掩模与布莱恩卡斯沃思,技术卫生主任以及光伦基技术人员的杰出成员;HJL光刻校长Harry Levinson;Noriaki Nakayamada,Nuflare的高级技术专家;和Aki Fujimura,首席执行官D2S.。以下是对话的摘录。

L到R: Noriaki Nakayamada, NuFlare高级技师;Photronics的技术与战略总监Bryan Kasprowicz;D2S首席执行官藤村明(Aki Fujimura);哈利·莱文森,HJL光刻公司的负责人。

(从左至右)Noriaki Nakayamada, Bryan Kasprowicz, Aki Fujimura和Harry Levinson。

SE:一段时间以来,对老式200mm晶圆厂成熟工艺节点的需求一直很旺盛。一般200mm的fab产能已经售完。另外,很难找到适合这些晶圆厂的200mm设备。成熟节点的光掩模和光刻设备有哪些问题?(在一家面具制造厂制造Photomask.是IC设计的主模板。在晶圆厂中,掩模放置在一个光刻技术扫描仪。一块硅片被移到扫描仪中。扫描仪将光透过掩模投射到晶圆片上,在晶圆片上产生图案。)

Kasprowicz:您正在看到成熟节点的演变。一般来说,新产品一般来说,对于65nm甚至45nm和上述节点。对于这些节点,FAB工具完全折旧。所以在晶圆侧的适度维护之外,工具通常在此时的现金奶牛。这是这些节点的不同面具策略。65nm是一个略有不同的掩模策略,需要更多的电子束写入。然后,晶圆光刻工具,如果他们仍在工作,是打印钱。材料成本相对较低,您有限公司您必须花费。公司仍在与他们制作产品,他们绝对赚钱。有一些挑战。 Let’s say somebody is operating a 200mm fab and they want to extend it for another node. If they are at the end of life with a 248nm lithography tool with a certain numerical aperture, and then they want to jump to the next node, it requires a lithography tool. There are not many lithography tools that are available to help them extend it for one more node. Even if they could get them, that puts them in a near-term price point bind due to the CapEx to buy the tools. So companies are still trying to stay with the older generation chip products. Still, these type of chip products are growing left and right. The demand is there.

莱文森:对于一些这些成熟节点,仍有一个相当体面的二手设备市场。很多这些前沿的工厂正在销售他们的一些旧工具。在光刻市场中,尼康,佳能和ASML已经认识到他们可以在二级市场做好业务。例如,ASML有Twinscan。它总是一个300mm的系统。现在,他们正在制作那个工具的200mm版本,因为人们需要某种能力。有些公司希望留在200mm晶圆尺寸的原因。

SE: ASML是极端紫外线(EUV.)光刻扫描仪。但是,成熟节点的光刻景观是什么样的呢?

莱文森:如果您查看KRF(Krypton氟化物激光)或248nm光刻市场,佳能,尼康和ASML都在业务中。这里卖旁边有很多竞争。当我们进入领先的193NM浸没和EUV市场时,光刻市场只有一点垄断。但供应商之间的竞争与其中一些干燥的光刻工具健康。因此,对于成熟节点,我们看到I-Line和KRF,以及使用的一些193nm光刻工具。然后,在包装区域中,还有一些宽带光刻工具。

SE:看看Ebeam主动性的面膜制造商的调查,在这一点上,前沿的光掩模的卷相对较低。(见下面的图表。)这涉及7nm和5nm。然后,如果您在后缘上查看Photomasks的卷,则这些数字相当重要。这里的光掩模问题是什么?

》:今天,大约70%的口罩是用激光书写工具制作的。这与130纳米以上的基本规则相关。如果你看一看eBeam Initiative的口罩制造商调查图表,你会发现超过130纳米的口罩的数字非常惊人。在阅读这张图时要小心的一件事是,最左边的点是130nm,所有的基本规则都高于这一点。它本身不是130纳米。但是,它确实指出,130nm及以上代表了一个非常高的比例的口罩基本规则。基本规则是关于口罩处理技术的。它描述了口罩商店需要满足的所有口罩规格,这些规格与特定技术节点的关键层(意味着口罩的最严格规格)相对应。所以当我们说130nm基本规则时,是指130nm节点的关键层掩模的基本规则。根据基本规则,口罩车间的生产线需要不同的设备、材料和工艺。 In comparison, a given wafer at the 7nm node contains many different masks — typically over 80 masks. Of all those masks, only some are critical layer masks. If the wafer fab is using 193nm immersion lithography scanners for the critical layers of that technology node, there are multiple masks for one layer on the wafer. Each wafer layer is like a gate or metal 1 or a via or contact. These typically have the smallest dimensions with the tightest specifications.

图1:口罩发放的基本规则。来源:eBeam倡议

Kasprowicz:这当然取决于光刻策略。在大多数情况下,在成熟节点上,每个人都试图使用二进制掩码,因为它更便宜。这取决于节点和litho策略。如果你有一个突破光刻工艺限制的新产品,你可能不得不考虑一些分辨率增强技术(RETs),比如相移掩模(pms)。这就抬高了口罩的成本。一些第一次接触这些技术的公司一开始可能会有些惊讶。除了PSM之外,我们还看到一些公司正在寻求延长工具集的生命周期,并涉足一些次要领域opc.。它是一个类似的面具制造工具集,但您将开始看到一些简单的基于规则的OPC。这并不困难。但是,它可能需要将迁移到不同的检查系统或电子束写入工具。或者,在一个非常简单的情况下,它们甚至可以转到一个简单的相移掩码,以扩展它们需要创建新产品的一个或两层分辨率或处理窗口。因此,它们可以有效地具有半节点跳转或四分之一节点跳转,无论如何,它们都可以获得适合其产品的性能度量。

SE:2018年,一些行业内部人士预测了成熟节点的面具和设备的巨大繁荣。当时,成熟节点的掩模设备缺少,尤其是面具作家工具。因此,该行业开始开发新的面具工具以获得成熟过程。掩模写作工具,掩码上的功能,包括两种类型,激光和电子束。激光作家工具在掩模中绘制非关键层,而电子束掩模作家处理临界层。这些工具有哪些问题?我们是否为他们看到了需求?

》:激光刻写可以做到250nm以上,目前最先进的激光刻写可以做到130nm以上。

Nakayamada:我们有一个新的电子束掩模写入工具用于65nm和45nm。我们希望该工具也适用于130nm。因此,我们正在为成熟节点制造新的电子束工具,以取代那些终有一天会被淘汰的工具。但需求并不像两年前一些人认为的那样高。这是因为一些电子束工具在使用了20年后仍在使用。特别是65nm和45nm的节点,大多数工具仍在运行中。对替代品的需求并不高。但可以肯定的是,在130nm和90nm,这些工具将在几年内淘汰。NuFlare在这里没有关于补充或替代工具的建议。因此,激光刻字机正试图将其版图扩展到130nm和90nm。 It’s hard to say whether customers are going to re-engineer a 130nm mask with a laser writer or will use these tools at the 65nm node. We have e-beams tools for 130nm. The first tools shipped in 1999. So it’s already 21 years. Some are still working, but there are no spare parts. And as soon as the spare parts are exhausted, a tool will retire. A customer may need to find a replacement tool.

Kasprowicz:在激光工具上的挑战更成问题。他们要老得多。对此没有明确的解决方案。即使电子束工具在130nm, 90nm和65nm的领域有解决方案,那也是一个问题。当这些工具刚出现的时候,当时最先进的口罩价格可以支持八位数的工具。现在,如果你有成熟的节点,在那里有明显的价格侵蚀,一个65nm掩模组价格比10年前要低得多。在这个价格点,你永远不会看到任何回报。当我们考虑补充工具时,您必须考虑成本角度。假设我们看一种新的电子束工具。为了维护三个节点或者其他节点,我们必须做一些成本评估和建模以确保我们仍然可以从中赚钱。 If you put in a mature line, this also requires a chemically amplified resist line and improved air filters. It’s a different environment than just running straight i-line lasers. Also on the laser side, everybody knows who the main players are. They are no longer making i-line laser tools for the most part for 6-inch mask manufacturing. So that’s a bigger issue, as well as the inspection tools. Those are the same tools that we’ve had for 30 years. And for spare parts, we forge them on our own.

SE:您是否看到了对成熟节点的掩码需求,并且可以使用这些工具?

Kasprowicz:我们有能力支持他们。更大的担忧是,如果这些工具中的一个长时间不工作,那将是灾难性的。你失去了这个工具。你今天没有任何东西可以出去买。一个新的800万美元或1200万美元的激光工具是不能解决这个问题的。当你制作四分之一微米的口罩时,一个口罩的成本是三到四位数,这是行不通的。经济也不存在。这就是问题所在。问题是你如何以合适的价格获得这些工具。如果这些工具可用,人们就会购买。 We would like to offset some of the aging tools, but they’re just not available at the moment yet.

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