原创半导体光刻：如何制作和保护先进的光刻掩膜版？

 2019-12-5 19:39  7883 29 2 分类: EDA/ IP/ 设计与制造

Photronics的技术和策略总监，杰出的技术人员Bryan Kasprowicz、蔡司战略业务发展和产品战略总监Thomas Scheruebl；NuFlare的高级技术专家中山田纪明（Noriaki Nakayamada）；D2S首席执行官Aki Fujimura，四位技术专家日前一起讨论了半导体光刻和光掩模的发展趋势。

关于光掩膜制造中的防护膜有很多讨论。薄膜是覆盖光掩模的薄而透明的膜。为什么我们需要用防护膜进行极紫外（EUV）光刻？

卡斯普罗维奇（Kasprowicz）：这就是为什么在光刻中需要它们的原因。面膜合格后是否有任何微粒，并且您知道它没有颗粒且没有缺陷，因此您想保护掩模表面。因此，面罩的使用寿命更长。在光学世界中，防护膜是一种薄膜或聚合物膜，它位于框架的顶部，并应用于掩模的图案化侧面。它的作用是防止任何微粒落在掩模的图案化基材上，因此在对晶圆成像时，缺陷图像不会出现在图案化晶圆上。除了需要站立并具有13.5nm的透射率（这是EUV的波长）之外，EUV的概念相同。但是它也必须承受高温，因为我们要暴露防护膜高功率创建它并非易事。薄膜结构完全不同。但是，同样的概念。一旦将其应用到框架上并将其放在蒙版上，它就会使颗粒保持关闭状态。它也与波长有关。这取决于防护膜所使用的材料类型。对于EUV，正在使用的是多晶硅类型的结构。为了实现这一点，您需要使用一些覆盖层来提高耐用性，尤其是用于散热。

藤村：这很难。由于EUV掩模是反射性的，因此EUV光需要两次通过防护膜才能进行EUV光刻。如果您像193nm浸没式光刻那样通过掩模照射光，则它只会穿过防护膜一次。但是，如果是反射性的，EUV光线会两次穿过防护膜。如果您的防护膜透射率达到85％，那么实际上它是85％的平方即可恢复防护膜。因此，您将因此遭受巨大损失。EUV的电源与您写入晶片的速度直接相关。晶圆生产率与该数字直接相关。对于大批量生产，这些是非常重要的数字。

Scheruebl：它比深紫外或光刻技术要复杂。在深紫外线中，您仅具有用于防护薄膜的聚合物薄膜。但是对于EUV，由于辐射的性质，您只有EUV防护膜的某些材料。你有薄膜。这需要复杂的制造过程。最重要的是，您在传动方面面临挑战。这是EUV防护膜的主要挑战。然后，由于热负荷，存在随时间的稳定性。

反向光刻技术（ILT）是下一代标线增强技术（RET）。ILT可用于光学和EUV掩模。在ILT中，您具有要在晶圆上打印的图案。然后，制定目标图案，然后反算所需的掩模图案。ILT给光掩膜制造世界带来了什么？

藤村：ILT已经存在了一段时间。新功能是专为多光束遮罩书写器世界打造的ILT。ILT的早期版本必须符合VSB蒙版编写世界，在该世界中您只能使用曼哈顿形状。您必须对所需的形状计数和击球计数保持谨慎，因此要花费大量时间和精力来使ILT输出VSB合适。由于该限制，导致图像生成方式的质量下降。新世界是基于多光束的，这使ILT能够输出纯曲线形状。因此，曲线蒙版可以满足我们之前的讨论。对于掩模以及晶圆上的制造变化，它具有更高的弹性。

Kasprowicz：ILT被视为OPC的一部分。它的味道更极端。通常，ILT带来的好处是，它为您提供了充分的设计灵活性，并享有成像解决方案必须提供的EUV或与此相关的任何特定波长的权利。它不以任何方式限制您。允许的是多光束遮罩书写。它对您可以编写的任何形状都没有限制。灵活性是关键，并具有实际模式化它的方法。

ILT已用于特殊场合，主要用于面膜上的热点修复。业界正朝着全芯片ILT掩模迈进，后者可实现新的和高级的光掩模。ILT可以启用新芯片设计或使其变得更容易。编写，检查或维修ILT面罩是否有任何挑战？

Kasprowicz：但是，这使遮罩验证更具挑战性。面罩一侧可能会出现困难。许多ILT图案就像辅助特征一样，并不打算在晶圆上印刷。光掩膜制造商无法区分差异。不管是193nm还是光化性的，对检测也有很大的影响。由于数据密度，这也会影响写入时间。对于多光束而言，这并不重要，而对于VSB而言则如此。

Scheruebl：但是，如果您使用AIMS工具具有曲线功能，则可以像扫描仪一样看到它。您可以更轻松地解决。

藤村：修理应该没问题，因为即使在今天，实际光掩膜上的形状也是曲线的。因此，这根本不是问题。一些检查供应商表示他们的机器已准备好用于曲线形状。

中山田：让我从面具作家的角度回答。多光束掩模写入器的优点在于，写入时间是恒定的，而与全芯片ILT或部分ILT无关。但是剩下的问题是输入数据量和数据处理周转时间。全芯片ILT意味着必须将大量输入数据发送到掩码写入器。在发送到掩模写入器之前，在掩模工艺校正（MPC）中还需要较长的周转时间。NuFlare提出了针对这两个问题的解决方案。一种是新的数据格式MBF2.0，用于通过曲线表达式压缩ILT数据。另一个是内联MPC，即所谓的像素级剂量校正（PLDC）。这些解决方案尚未被客户普遍接受，但是当有全芯片ILT时，肯定会需要它们。

机器学习是一个热门话题。这项技术利用系统中的神经网络来处理数据并识别模式。它匹配某些模式，并了解其中哪些属性很重要。机器学习或深度学习在半导体生产或掩模制造中适合什么地方？

中山田：在最近的SPIE Photomask会议上，我们看到了ASML，电子制造深度学习中心等人的演讲。他们有关于在光掩模制造中使用深度学习的类似演讲，特别是在异常检测，自动缺陷分类甚至数字孪生方面。此外，您还可以进行模型调整。在掩模生产中，涉及许多工艺步骤，例如蚀刻，曝光和抗蚀剂显影。在调整如此大的模型时，机器学习非常强大。

Scheruebl：机器学习无疑在光掩膜行业中带来了很多机会。基本上，您有数据。您可以将其用于模式/缺陷识别模型调整。如果您使用的是AIMS之类的工具，则可能会被用来简化流程并使系统的分析更加轻松。

藤村：它对光掩模行业越来越感兴趣。例如，在最近的SPIE Photomask会议上的深度学习会议中，提出了10种深度学习的用途。然后在深度学习会议之外，还有另外两篇关于深度学习的论文。那就是机器学习的深度学习类型。机器学习是广义的类别，深度学习是机器学习的一部分。那是它的高级形式。传统机器学习很重要。但是，深度学习实际上是实现了我们以前无法编程的新事物的一部分。在接下来的几个月中，我们将看到更多。

Kasprowicz：有一些分析成分。从检查的角度来看，您可以使数据库检查或准则规范合格。在这里，您可以查看编程的能力，以发现缺陷，然后查看并快速完成。您会对此有所了解。突然之间，您有了一个具有一些固有知识的工具，因此您可以轻松进行一些工作。当然，您可以进行一些数据挖掘。您可以了解CD组件，检查组件和注册组件等方面的趋势。您可以通过这种方式获得一些优势。

中山田：最初，我们认为六西格玛方法对于半导体制造中的深度学习应用是必需的。最近，我们改变了主意。如果深度学习应用程序可以90％的置信度提供初始答案，那将是有益的。换句话说，我们正在尝试找到90％置信度令人满意的应用领域。数据仍然很重要。客户拥有大数据，但是通常不允许工具供应商拥有客户的数据。因此，与工具供应商相比，客户具有很大的优势。我们经常看到这样的情况，即客户比卖方更了解工具条件。