光掩膜厂商在浸没式光刻时代的生存之道

作者:Aaron Hand, Semiconductor International责任编辑 -- 半导体国际 - 中国半导体制造业的技术权威网站 2006-07-10 点击:234

  光掩膜工业不会衰亡我们能做的是维持现状或者改革   在不久前召开的SPIE Microlithography(国际光学工程学会微光刻技术年度会议)上,BACUS(国际光掩膜技术学会)组织了一次圆桌会议,来自光刻技术领域的专家们就193纳米浸没式光刻技术中光掩膜工艺的发展趋势展开了激烈的讨论。会议的中心话题为光掩膜制造商是沉是浮?考虑到光掩膜工艺在实际应用中必不可少,光掩膜工业别无选择只能浮游—也许会像蝶泳那样姿态优美、劈波斩浪,也许只会像狗爬式游泳那样匍匐前进。尽管如此,与会者还是就面临的挑战和将会生存的环节给出了引人注目的展望。

  顾问Brian Grenon,也是会议的主持人之一认为在浸没式光刻技术所面的临诸多问题和挑战中,光掩膜工艺并没有位列其中。“掩膜版制造商们,今晚,你们尽可以回家安心的睡个好觉了,”他说道。

  Toppan Photomasks首席技术执行官Franklin Kalk也强调说,在浸没式光刻技术的发展历程里,回顾其所遇到过的所有艰巨的挑战,从没出现过“光掩膜”这个词。但这并不意味着光掩膜工艺没有任何问题。他提到,如今光掩膜制造商们所面临的挑战,主
要包括:如何精确的控制光掩膜图形的对准表现、光掩膜图形的尺寸表现和光掩膜的缺陷表现;如何使用设备制造带有衍射辅助成像亚分辨率图形的光掩膜,完成写入、检测、度量、清洗、修复等一系列操作;以及理解并掌握光掩膜端的偏振效应和光掩膜图形高低起伏对偏振效应的影响。     

  “把所有的一切问题和难点加以总结,归根到底还是成本问题”,Kalk指出,“假设绝对线条的成本增长10倍,则每块掩膜版的生产成本将增长200倍。”他在演示光掩膜工艺成本增长示意图的同时解释道:“在45纳米技术节点处,仅材料方面的成本支出,就将大致等同于130纳米技术节点处掩膜工艺的总支出。”

  KLA-Tencor公司光刻部前副总裁、资深科学家Chris Mack指出,各项证据表明光掩膜产业将逐渐走向衰落,其主要理由是:

  ● 每一代技术节点的图形尺寸会缩小约30%
  ● 每一代技术节点的掩膜版误差增强因子(MEEF)会增大约30%
  ● 因此,在光掩膜上控制图形线宽的规格将比在硅片上的规格紧两倍
  ● 掩膜生产商几乎不知道如何测量掩膜版上的图形线宽,更不用说进一步提高并改善其表现了
  ● 掩膜版越来越复杂,这包括相移和光学临近效应修正(OPC)
  ● 每一代技术节点的光掩膜版的数量增加约30%
  ● 每一代技术节点的高端光掩膜制造成本增加约30%
  ● 整个掩膜产业的收益率增幅不大(占整个半导体产业收益率的比重仍小于2%)
  ● 掩膜设备供应商提供的新设备越来越少,要价越来越高,且无研发新一代设备的能力,而且投入资金研发下一代生产设备的力度不足

  说归说,Mack的最终意见是围绕这个主题的讨论是没有意义的,因为作为一个万亿美元产业的支柱,其本身的衰落与否并不是一个简单的选择题。“一切自有生存之道,”他说:“光掩膜产业不会衰落。它发展的结果可能是维持现有的轨迹或者对现有的方式进行变革。我想我们将不得不进行变革。”这未必是一件坏事,他补充道。

  掩膜产业将继续向前发展,来自Luminescent Technologies的Moshe Preil说。“以游泳来比喻的话,优雅、美好至少不会用于形容掩膜产业的泳姿,这些都不是重要的,而是能够活着就胜于一切。”为了生存下去,半导体产业将必须克服制造非直观掩膜版的障碍,随着技术的进步,掩膜版上的图形越来越不像硅片上需要的最终成像图形了。

  针对Mack的关于光掩膜生产商不善于测量图形线宽的观点,来自Advanced Mask Technology Center (AMTC, 位于德国Dresden,由AMD、Infineon和Toppan Photomasks共同投资组建的先进掩膜版技术研究中心)的Paul Ackmann说,他知道如何测量掩膜版图形线宽,但苦于无法和客户进行有效的沟通,进而了解客户的需求。而且尽管他也详细的罗列了掩膜版制造商面对的困难和挑战,会议当天最后,大家所关心的是多少客户将真正采用这种技术。“使用高数值孔径浸没式光刻设备和先进掩膜版技术进行大规模生产的用户毕竟是少数,这也导致掩膜产业的成本居高不下。”他说。在内存方面是动态随机存取存储器(DRAM)和闪存,在逻辑电路方面是微处理器和数字信号处理器(DSP)不断的推动技术的发展。“不是所有的技术都将采用这些先进制造工艺,除非成本能够得到控制。”