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雙重曝光 Double Exposure (DE)

點(diǎn)擊量:589 日期:2023-08-17 編輯:硅時(shí)代

雙重曝光(Double Exposure, DE)是指在光刻膠覆蓋的晶片上分別進(jìn)行兩次曝光。兩次曝光是在同樣的光刻膠上進(jìn)行的,但使用不同的掩模版。

雙重曝光工藝流程

兩次曝光之后,晶片做烘烤和顯影。工藝流程簡寫為:光刻膠旋涂-曝光1-曝光2-顯影-刻蝕(litho-litho-etch, LLE)。所以,雙重曝光是在同一層光刻膠上曝光兩次,兩次曝光光強(qiáng)的疊加產(chǎn)生所需要的圖形。

圖1 單層光刻膠上兩次曝光的空間像光強(qiáng)示意圖

例如,采用雙重曝光來實(shí)現(xiàn)50nm 1:1的線條:第一次曝光實(shí)現(xiàn)的溝槽(周期是200nm);第二次曝光相同的圖案,但是曝光圖形整體移動(dòng)100nm。烘焙及顯影之后,將得到50n/50nm的致密圖形。該方案的優(yōu)勢是每次曝光只需要分辨周期為200nm的圖案,每一次曝光的照明條件可根據(jù)掩模圖形優(yōu)化;而且,相同的光刻膠層使用了兩次,工藝簡單。由于兩次曝光之間晶圓在工件臺(tái)上不移動(dòng),因此兩次曝光之間的對(duì)準(zhǔn)誤差較小。但是,雙重曝光也有缺點(diǎn),如果兩次曝光成像的空間對(duì)比度較低或者散射光(flare)非常強(qiáng),那么對(duì)于不需要曝光的區(qū)域而言,其接受到的總光強(qiáng)將可能高于光阻的脫保護(hù)閾值E0,導(dǎo)致所有光刻膠被顯影掉,如圖1(a)所示。因此,曝光系統(tǒng)需要提供較高的空間圖像對(duì)比度,如圖1(b)所示。另外,光刻膠對(duì)曝光能量的反應(yīng)必須是高度非線性的,疊加效應(yīng)幾乎為零,即曝光能量小于某一個(gè)值時(shí),光刻膠的損耗幾乎為零。

光學(xué)曝光

在曝光過程中,從光源發(fā)出的光通過對(duì)準(zhǔn)的掩摸版。版上有不透明和透明的區(qū)域,這些區(qū)域形成了要轉(zhuǎn)移到硅片表面的圖形。曝光的目的就是要把版上圖形精確地復(fù)制(在規(guī)范之內(nèi))成光刻膠上的最終圖像。曝光的一方面是,在所有其他條件相同時(shí),曝光光線波長越短能曝出的特征尺寸就越小。事實(shí)上它是縮小硅片上特征尺寸的驅(qū)動(dòng)。此外,曝光的光線產(chǎn)生一定能量,這對(duì)光刻膠產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)是必不可少的。光必須均勻地分配到曝光區(qū)域。光學(xué)光刻需要在短波長下進(jìn)行強(qiáng)曝光以獲得當(dāng)今精細(xì)光刻的關(guān)鍵尺寸。

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