SADP・SAQP・LELEの違い：マルチパターニングのピッチの分割・重ね合わせ精度・マスクと工程の数を比較
マルチパターニングは、1回の露光では解像できない細かいピッチのパターンを、複数の露光や加工に分けてつくる技術です。LELEは、レイアウトを2枚のマスクに分け、露光とエッチングを2回繰り返して、線を互い違いに並べます。SADPは、芯材(マンドレル)の側壁にスペーサーをつくって芯材を除き、1本の芯材から2本の線をつくってピッチを半分にします。SAQPはスペーサーの工程を2回重ねて、ピッチを4分の1にします。LELEはレイアウトの自由度が高い代わりに2回の露光の重ね合わせ精度に厳しく、SADPとSAQPは線の位置が自己整合で決まる代わりに、規則的な線の並びと、不要な部分を切るカットマスクが必要になります。
| 項目 | SADP | SAQP | LELE |
|---|---|---|---|
| ピッチの分割 | 1/2(1本の芯材から2本の線) | 1/4(スペーサーの工程を2回重ねる) | 1/2(マスクを3枚にするLELELEでは1/3) |
| 到達できるピッチの目安(ArF液浸の場合) | 1回露光の限界(ピッチ約80 nm)の半分、約40 nm | 約20 nm台 | 原理上は約40 nm。実際には重ね合わせ精度で制限される |
| 線の位置を決めるもの | 芯材の位置とスペーサーの膜厚(自己整合) | 芯材の位置と2回のスペーサーの膜厚(自己整合) | 2回の露光それぞれの位置。2回目は1回目に重ね合わせる |
| 重ね合わせ精度への敏感さ | 線どうしの位置は重ね合わせの影響を受けない。カットマスクは線に合わせる必要がある | SADPと同じく線どうしは影響を受けない。カットやブロックのマスクの位置合わせはさらに厳しい | 非常に敏感。2回目のずれが、そのまま隣り合う線の間隔の変化になる |
| 線幅と間隔のばらつき | 線幅は膜厚で決まり、よくそろう。芯材の幅がずれると、交互の間隔がそろわなくなる(ピッチウォーキング) | 原因となる寸法(芯材の幅と2回の膜厚)が増え、ピッチウォーキングの管理がより難しい | 2回の露光の線幅が別々にばらつき、間隔は重ね合わせのずれで変わる |
| マスクの数(線を形成するもの) | 芯材用の1枚と、カットやブロック用のマスク | 芯材用の1枚と、カットやブロック用のマスク(一般にSADPより多くなりやすい) | 2枚(LELELEでは3枚) |
| 主な工程 | 露光 → 芯材のエッチング → スペーサーの成膜(ALDなど) → エッチバック → 芯材の除去 → 下地への転写 → カット | SADPの工程に、2回目のスペーサーの成膜・エッチバック・芯材の除去が加わる | 露光 → エッチング → 露光 → エッチング(ハードマスクなどに順に転写) |
| レイアウトの自由度 | 低い。一方向にそろった規則的な線が基本で、不要な部分はカットで除く | SADPよりさらに低い。ほぼ均一な格子に限られる | 高い。2次元の形も扱えるが、2色に塗り分けられない配置(互いに近い3つのパターンなど)は使えない |
| 主な使い道 | フィンやゲート、メタル配線、メモリの微細な線 | 最も細かいフィンや、最も密なメタル配線、メモリの線 | コンタクトやビア、形が複雑なメタル配線の層 |
数値は代表的な目安で、世代や製品によって異なります。