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为什么10nm和7nm的制程技术必须依赖多重图案化？揭开其神秘面纱！
在半导体制造的最新挑战中，10nm 和 7nm 制程技术逐渐成为核心议题。随着技术进步，对晶片上特征尺寸的要求也在不断提高，单一曝光的光刻技术已无法满足这些要求，因此多重图案化技术应运而生，以增强特征密度，提升制造精度。
多重图案化是增强光刻技术分辨率的一种必需方案，特别是在10nm及7nm制程中。
多重图案化的必要性
随着尺寸的缩小，特征间距（pitch）至关重要。当特征间距低于光学投影系统的解析度限制时，单次的光刻曝光将无法产生足够的精细特征。这时，便需要使用额外的曝光或借助侧壁蚀刻定义图案。以目前的技术来看，尤其是在EUV（极紫外线）光刻技术中，20nm的线宽仍需透过双重图案化来达成。
突围两维图案的圆角问题
当进行密集的二维图案设计时，角落和弯道存在显著的圆角现象，这一现象限制了特征的细致度。因此，线的图案首先被定义，然后再进行必要的切割，这无疑需要额外的曝光。这样的需求促进了多重图案化技术的发展。
线条宽度与间隙的取舍
线条的圆角问题还引出了一个有趣的取舍，即线条宽度（即线条尖端的宽度）与相对尖端之间的间隙。当线宽缩小至某个临界点时，尖端的半径也会随之缩小，而这会引致相对尖端间隙的增大。这意味着对于先进制程，仅为了兼容性，需要使用额外的切割掩模。
不同布局所需的不同照明方式
当设计的图案包含接近解析度极限的特征时，不同的排列会要求使用特定的照明来打印这些特征。例如，水平密集线需要北南极化光，而垂直线则需东西极化光，这就无可避免地要求多次曝光。这在高速记忆体的设计中尤其常见，因为记忆体阵列且其周边电路需要在不同的照明条件下曝光。
具体案例：孔阵列的挑战
孔阵列的设计中，当半间距小于0.6λ/NA时，不同类型的照明更是必不可少。正规的阵列需要Quasar照明，而对于旋转了45度的阵列，便需要C-quad照明。这些不同的需求使得条件的设计变得更加复杂。
小偏差问题
在双束干涉图案中，小的偏差和break会出现于大图案中，这也要求进行额外的掩膜曝光以充分确保图案的稳定性和精确性。这样的技术要求保持高效的成像质量，并避免因不完整的图案造成的扩散及劣化。
封闭/切割技术
最早实施多重图案化的例子是线切割，这在Intel的45nm节点中首次引入。当线条与特征尺寸接近时，施加的第二掩膜用来切割先前掩膜定义的线条。这并不直接增加特征密度，但却能定义更小的特征，最终推动制程的进步。
未来的展望
面对迅速缩小的技术需求，多重图案化技术展示出其不可或缺的重要性。值得注意的是，未来的制程如何更好地平衡成本与性能，以及如何应对技术快速变化带来的挑战，仍然是行业需要持续思考的重大问题。你认为在未来的技术发展中，还能有哪些创新方案出现，来解决这些问题呢？
