●二次曝光和二次圖形曝光技術
遠紫(zi)外光(guang)(guang)刻(ke)技(ji)(ji)術(shu)存在的問題(ti)為一批新興技(ji)(ji)術(shu)提供了契機(ji)，譬如(ru)沉浸式光(guang)(guang)刻(ke)、無(wu)掩膜光(guang)(guang)刻(ke)和(he)納(na)(na)米(mi)壓印光(guang)(guang)刻(ke)。但(dan)至少(shao)就(jiu)32納(na)(na)米(mi)和(he)22納(na)(na)米(mi)節(jie)點而言(yan)，領先的競爭技(ji)(ji)術(shu)還是(shi)193納(na)(na)米(mi)沉浸式光(guang)(guang)刻(ke)，這(zhe)項光(guang)(guang)刻(ke)技(ji)(ji)術(shu)涉及“兩次(ci)曝光(guang)(guang)（doubleexposure）”和(he)“兩次(ci)圖(tu)形曝光(guang)(guang)（double patterning）”這(zhe)兩個熱(re)門術(shu)語。
二次曝光原理圖
二次(ci)(ci)曝光技術，是(shi)(shi)EUV的(de)替代計劃。簡單(dan)來(lai)說就是(shi)(shi)先蝕刻(ke)一次(ci)(ci)，清洗(xi)(xi)，然后再蝕刻(ke)一次(ci)(ci)。這種(zhong)技術目(mu)的(de)在于解決目(mu)前EUV刻(ke)深不足(zu)的(de)問題(ti)。EUV和傳(chuan)統曝光都可以使用(yong)這項技術，但是(shi)(shi)主要還是(shi)(shi)針對EUV做優化的(de)。但是(shi)(shi)二次(ci)(ci)曝光有一個嚴重的(de)問題(ti)，是(shi)(shi)清洗(xi)(xi)和界面(mian)。因為第(di)一次(ci)(ci)刻(ke)蝕之后清洗(xi)(xi)出來(lai)的(de)地(di)面(mian)是(shi)(shi)絕(jue)對不可能(neng)平整(zheng)的(de)，這會極大得影響第(di)二次(ci)(ci)刻(ke)蝕的(de)質量(liang)。
VLSI研究(jiu)公司認(ren)為(wei)，遠(yuan)(yuan)紫(zi)外(wai)光(guang)刻(ke)技術(shu)(shu)有(you)一席(xi)之(zhi)地。遠(yuan)(yuan)紫(zi)外(wai)光(guang)刻(ke)技術(shu)(shu)大有(you)前(qian)途，但可能(neng)是在22納米之(zhi)后(hou)的(de)某(mou)個時候。遠(yuan)(yuan)紫(zi)外(wai)光(guang)刻(ke)技術(shu)(shu)會出現在16納米階(jie)段。同時VLIW對無掩膜光(guang)刻(ke)和(he)納米壓印光(guang)刻(ke)較為(wei)悲觀(guan)。其首席(xi)執行官G.Dan Hutcheson認(ren)為(wei)“除了研究(jiu)領域(yu)外(wai)，無掩膜光(guang)刻(ke)不可能(neng)取得成(cheng)功。納米壓印光(guang)刻(ke)技術(shu)(shu)也在半導體行業沒有(you)用武之(zhi)地。”
IBM對于(yu)納米壓印光刻的研究(jiu)
這樣(yang)一來，193納(na)米沉(chen)浸式光刻技術成了近期的選擇(ze)，EUV技術因為周邊配合不力(li)被繼續(xu)推后。
IBM公司最近宣布，它(ta)并沒有指望(wang)將遠(yuan)紫外光(guang)(guang)刻(ke)技(ji)術用于邏輯芯片的22納(na)米節點(dian)的早(zao)期(qi)開發階(jie)段——之(zhi)前IBM還對此寄予希望(wang)，遠(yuan)紫外光(guang)(guang)刻(ke)技(ji)術的前景(jing)顯得更黯(an)淡了(le)。IBM及合作伙(huo)伴聲(sheng)稱，它(ta)們會把193納(na)米沉(chen)浸式光(guang)(guang)刻(ke)技(ji)術向(xiang)下擴展到22納(na)米節點(dian)，這要歸功于兩次圖形曝光(guang)(guang)或者兩次曝光(guang)(guang)技(ji)術。
在幕后，ASML、佳(jia)能和(he)(he)尼康彼此競相開(kai)發新的193納(na)米(mi)沉浸式(shi)掃描(miao)光(guang)(guang)刻設(she)備(bei)，這(zhe)(zhe)種(zhong)設(she)備(bei)用于(yu)兩次(ci)曝光(guang)(guang)和(he)(he)兩次(ci)圖形曝光(guang)(guang)時代。首(shou)款這(zhe)(zhe)種(zhong)設(she)備(bei)定于(yu)2008年(nian)年(nian)中前(qian)后推出。
二次曝光蝕刻成果
兩次(ci)曝(pu)(pu)光(guang)(guang)(guang)的優點使得(de)幾家芯(xin)片生產商已經將兩次(ci)圖(tu)(tu)形(xing)曝(pu)(pu)光(guang)(guang)(guang)技(ji)術(shu)(shu)運用到集成電路(lu)生產，據(ju)說美光(guang)(guang)(guang)科技(ji)公(gong)司也在此(ci)列。兩次(ci)圖(tu)(tu)形(xing)曝(pu)(pu)光(guang)(guang)(guang)要求進行兩次(ci)曝(pu)(pu)光(guang)(guang)(guang)，首先曝(pu)(pu)光(guang)(guang)(guang)一(yi)(yi)(yi)半(ban)線(xian)路(lu)、進行蝕(shi)刻(ke)、執行其(qi)他步驟。然后，另一(yi)(yi)(yi)光(guang)(guang)(guang)刻(ke)膠涂層做到圓晶上(shang)，另一(yi)(yi)(yi)半(ban)圖(tu)(tu)案在第(di)一(yi)(yi)(yi)批線(xian)路(lu)之(zhi)間的空隙里面曝(pu)(pu)光(guang)(guang)(guang)。這種(zhong)方法成本高、速度慢，但(dan)從技(ji)術(shu)(shu)上(shang)來說相(xiang)對容易(yi)，不過要求大約2nm的套刻(ke)精(jing)度（overlayaccuracy）。
對于(yu)兩次(ci)(ci)曝(pu)光(guang)(guang)，它需要先曝(pu)光(guang)(guang)一(yi)批線路，然(ran)后在執行其(qi)他(ta)工藝步驟之前，將(jiang)曝(pu)光(guang)(guang)圖(tu)案(an)移到鄰近(jin)地(di)方，對第二批線路進行曝(pu)光(guang)(guang)。雖(sui)然(ran)兩次(ci)(ci)曝(pu)光(guang)(guang)速度比(bi)兩次(ci)(ci)圖(tu)形曝(pu)光(guang)(guang)快，但關鍵是找到一(yi)種非線性(xing)光(guang)(guang)刻(ke)膠(jiao)——這種光(guang)(guang)刻(ke)膠(jiao)的(de)化學(xue)特性(xing)能夠吸收來自(zi)鄰近(jin)曝(pu)光(guang)(guang)的(de)弱(ruo)光(guang)(guang)，又不會形成圖(tu)案(an)。
至于(yu)邏輯芯片的生產，IBM上周提議(yi)后段(duan)制(zhi)程采用基于(yu)暗場、雙極照(zhao)明的兩次(ci)曝(pu)光技術(shu)。雙極照(zhao)明可(ke)以(yi)把掩膜圖案分為(wei)X軸(zhou)和Y軸(zhou)兩層，然后對(dui)它們進行兩次(ci)曝(pu)光。
32nm SRAM芯片，兩次圖形(xing)曝光(guang)和標(biao)準單次曝光(guang)對比
IBM在(zai)實驗室(shi)里面使用(yong)了數值(zhi)孔徑為(wei)0.93的(de)(de)193納米沉(chen)浸(jin)式掃描設(she)備(bei)。IBM使用(yong)ASML的(de)(de)Maskweaver光(guang)學(xue)鄰近校正工具和專(zhuan)門的(de)(de)三層光(guang)刻膠，聲稱(cheng)已演示了第一層金屬線之間(jian)的(de)(de)間(jian)距為(wei)90到(dao)100nm的(de)(de)器(qi)件。
IMEC已開發出一種兩(liang)次圖形曝光技術，能夠(gou)獲得50納米(mi)半間距、單鑲嵌設(she)計(ji)。IMEC使(shi)用了(le)(le)數值孔徑為0.85的193納米(mi)沉(chen)浸(jin)式(shi)掃(sao)描(miao)設(she)備。它還采用與雙極(ji)照(zhao)(zhao)明(ming)相競爭的四極(ji)照(zhao)(zhao)明(ming)方案(an)，使(shi)用了(le)(le)6%的軟相移掩膜（PSM）和有機材(cai)料的雙層光刻(ke)膠(jiao)。
應用(yong)材(cai)料公司在技術大會(hui)上演(yan)示了一種類似方法：自(zi)對準(zhun)兩次圖形曝(pu)光(guang)技術，該技術面向干(gan)式(shi)光(guang)刻(ke)(ke)而(er)不是沉浸(jin)式(shi)光(guang)刻(ke)(ke)，從而(er)引起了人們的(de)濃厚興趣。該方法采用(yong)了應用(yong)材(cai)料公司的(de)先(xian)進圖膜（AdvancedPatterning Film）和等離子增強的(de)化學氣(qi)相沉積系統。應用(yong)材(cai)料公司薄(bo)膜事業(ye)部(bu)的(de)高級(ji)副總裁兼(jian)總經理FarhadMoghadam說：“該方法能夠使用(yong)193納米“干(gan)式(shi)”掃描設備獲(huo)得32納米線路和間隙壁(bi)。”