eBeam Initiative 杰出人物调查：光掩模的持续创新是未来的关键

eBeam Initiative于 7 月进行了第 14次年度 eBeam Initiative 杰出人物调查，并于 2025 年 9 月 23 日在 BACUS SPIE 光掩模技术会议期间的年度会议上向 200 多名与会者报告了结果。来自半导体生态系统（包括光掩模、电子设计自动化 (EDA)、芯片设计、设备、材料、制造和研究）的 51 家公司的行业杰出人物参加了今年的调查。在会议期间，一个专家小组就调查涉及的一些关键技术提供了见解，包括高 NA EUV、EUV 防护膜和曲线掩模。小组由 eBeam Initiative 的管理公司赞助商 D2S 的首席执行官 Aki Fujimura（藤村 晶氏，见下图最右侧）主持，其他成员包括（从左到右）Wiley Strategic Solutions 的 Jim Wiley、Tekscend Photomask 的首席技术官 Chan-UK (CU) Jeon 和 HJL Lithography 的 Harry Levinson。在本篇博客中，我将汇报小组成员就第14届年度eBeam Initiative杰出人物调查结果分享的关键见解。

照片：2025 年 BACUS SPIE 光掩模会议上的 eBeam Initiative 小组讨论。

eBeam Initiative（藤村）：大多数业内专家都对2025年光掩模市场收入的增长持乐观态度。SEMI在其年度报告中报告称，2024年光掩模市场收入为55.61亿美元，并预测2025年将同比增长5%。对于大多数生产昂贵EUV光掩模的专属光掩模厂来说，很难准确估算光掩模市场的收入。光掩模市场的收入是否可能被低估了？

Levinson：最初，单次曝光的EUV取代了多次曝光的光学层，因此在EUV光刻技术首次推出时，掩模版的产量可能略有下降。然而，由于EUV掩模版的成本约为光学掩模版的6倍，因此光掩模市场的美元价值应该会上升。我们现在看到EUV掩模版的产量显著增加，原因如下：a) 使用EUV曝光的层数增加；b) 由于需要清洁和验证，需要多个EUV掩模版；c) EUV掩模版的使用寿命较短。

Jeon：我曾经管理过一家专属光罩厂。[Jeon先生曾任三星半导体研发中心副总裁兼光罩开发团队负责人。] 大部分EUV光罩都是由专属光罩厂生产的。专属光罩厂的定价方式与普通光罩厂不同。没有人知道超先进开发产品的光罩价格。然而，我确实认为专属光罩市场在某种程度上被低估了，因为使用EUV光罩的前沿节点正在强劲增长。

Wiley：随着晶圆步进机和光刻机成为主要的图案转移工具，光掩模销售额约占集成电路 (IC) 销售额的 1-2%。EUV 掩模的成本大幅上涨，然而，由于成熟节点晶圆厂仍在使用相对便宜的掩模，1-2% 的占比几乎没有变化。在前沿领域，掩模成本现已成为非经常性工程 (NRE) 成本的主要组成部分，可能会扭曲新进入者的经济效益，但宏观占比变化不大。

Beam Initiative（藤村）：对于 EUV 光掩模来说，由于多种原因，防护膜（ pellicles）的采用一直进展缓慢。但根据下图 1 中的调查结果，如果没有防护膜，EUV 掩模的寿命会短于带有防护膜的 193i 掩模的寿命。此外，57% 的受访者表示，防护膜可以将 EUV 掩模的寿命延长 3 倍。您认为 EUV 防护膜的普及前景如何？

Wiley：有消息称，台积电正在将其一座旧的 8 英寸晶圆厂改造为生产自己的 EUV 防护膜，EUV 防护膜的采用率似乎正在增加。

Levinson： EUV 防护膜的透射率是个问题。晶圆产量会受到目前 EUV 防护膜能量损失的影响。对于这些昂贵的 EUV 机器来说，每小时晶圆产量 (WPH) 的损失是不可接受的。对于高数值孔径 EUV 机器来说，情况会更加糟糕。因此，要使防护膜的应用像光学光刻技术那样快速扩张，就需要显著提高透射率。

eBeam Initiative（藤村）： CU，您很独特，不仅负责过存储器掩模厂，还负责过逻辑掩模厂。您觉得怎么样？

Jeon：首先，存储器和逻辑器件采用不同的防护膜策略。存储器显然不那么激进，因为生产力是最重要的指标。正如调查显示，防护膜可以延长光罩寿命，但也给目前的制造业带来了意想不到的风险。当我们采用EUV防护膜时，将会有更多的开发项目随之而来。碳纳米管（CNT）防护膜可能是一个转折点，因为生产力损失很小，尤其是对于存储器制造商而言。

图 1：2025 年 eBeam Initiative Luminaries 调查 – 防护膜影响 EUV 掩模寿命。

eBeam Initiative（藤村）：我们来谈谈高数值孔径 EUV，以及调查结果指出需要生产图 2 中 15nm 或更小的亚分辨率辅助特征 (SRAF)。是什么推动了这一进程，目前有可能实现吗？

图 2：2025 年 eBeam Initiative Luminaries 调查 - 高 NA EUV 的最小 SRAF 尺寸。

Levinson：早在二月份的SPIE先进光刻会议上，我听到的第一件事就是高数值孔径EUV光刻机早期安装时如何实现焦深（DoF）。我预计曲线逆向光刻技术（ILT）将成为高数值孔径EUV解决焦深挑战的实际必需技术。曲线逆向光刻技术将导致SRAF的广泛使用，因此我们肯定需要微型SRAF。这成为一个工程难题。我们也能解决这个问题。

Jeon：掩模版分辨率的限制源于电子束掩模刻写机和掩模版光刻胶的特性。两者都在不断发展。将当今的第四代多光束掩模刻写机与最新的光刻胶相结合，我们可以制造15nm的SRAF。我们可以将光刻胶的灵敏度推向极致，但掩模版的曝光需要很长时间。最终，这归结为生产力和性能之间的权衡。

Wiley：辅助特征在几年内就从一个巧妙的技巧发展成为行业标准。它们的采用迫使整个产业链升级，其中最显著的是掩模版写入器，并为当今的计算光刻和曲线掩模时代奠定了基础。鉴于掩模版创新的历史，我相信我们能够为下一代 EUV 技术处理更小的辅助特征。

eBeam Initiative（藤村）：在快速变化的光掩模行业中，从传统的曼哈顿掩模到曲线掩模的转变标志着一个关键的发展。在 eBeam Initiative 杰出人物调查中，我们要求参与者对制造曲线掩模的挑战以及是否可以制造这些掩模进行排名（图 3）。五年来，杰出人物一直表示至少可以制造有限数量的曲线掩模。那么，转向曲线掩模有哪些好处呢？

图 3：2025 年 eBeam Initiative 杰出人物调查——对制造曲线掩模的信心依然很高。

Levinson：嗯，它指的是晶圆上的工艺窗口。曲线逆向光刻技术 (ILT) 诞生的第一天，早期的论文就表明，当你从曼哈顿形状过渡到更具曲线形状时，工艺窗口会更大。即使采用干式氩氟光刻技术，曲线逆向光刻技术 (ILT) 对于扩展技术节点也具有重要意义。

Jeon：曲线ILT技术为拥有专属光罩厂的芯片制造商带来了优势，因为OPC/光刻和光罩通信是这项技术非常重要的一部分。因此，聚焦热点的曲线ILT技术已经在专属光罩厂得到应用，并且似乎也正在向厂商端扩展。当然，自由曲面全芯片曲线ILT技术对两者都需要更多时间。

eBeam Initiative（藤村）： Jim，热点聚焦曲线 ILT 与 CU 所称的自由形式全芯片 ILT（即完全曲线 ILT）有什么区别？

Wiley：这里有一个很好的类比。将热点曲线OPC/ILT与全芯片技术进行比较，就像使用热点校正技术组建或训练一支运动队。你会淘汰掉最差的球员，那个明显让你输掉比赛的球员，并用一个只在某一方面表现出色的球员取而代之。这一举措让你避免输掉关键比赛，但球队的其他队员仍然水平平平，弱点依然存在。如果采用完全曲线OPC/ILT，情况就不同了。你会提升球队中的每一位球员。你会确保没有差劲的球员。球队中的每个位置都会变得更强。球队更加平衡，性能也更加稳定。热点校正解决了一些明显的问题，而完全曲线OPC/ILT系统地提高了所有位置的基准，从而扩大了工艺窗口并提高了良率。

eBeam Initiative（藤村）：感谢今年的小组成员以及所有参与“2025 eBeam Initiative 杰出人物”调查的各位。

原文链接：https://semiengineering.com/expert-panel-sees-history-of-continuous-photomask-innovations-as-key-to-the-future/