SADP·SAQP·LELE의 차이: 멀티 패터닝의 피치 분할·중첩 정밀도·마스크와 공정 수 비교
멀티 패터닝은 한 번의 노광으로는 해상할 수 없는 미세한 피치의 패턴을 여러 번의 노광이나 가공으로 나누어 만드는 기술입니다. LELE는 레이아웃을 2장의 마스크로 나누고 노광과 식각을 두 번 반복해, 선을 엇갈리게 늘어놓습니다. SADP는 심재(맨드릴)의 측벽에 스페이서를 만들고 심재를 제거해, 1개의 심재에서 2개의 선을 만들어 피치를 절반으로 합니다. SAQP는 스페이서 공정을 두 번 거듭해 피치를 4분의 1로 합니다. LELE는 레이아웃 자유도가 높은 대신 두 번의 노광 사이의 중첩 정밀도에 엄격하고, SADP와 SAQP는 선의 위치가 자기 정렬로 정해지는 대신 규칙적인 선의 배열과 불필요한 부분을 자르는 컷 마스크가 필요합니다.
| 비교 항목 | SADP | SAQP | LELE |
|---|---|---|---|
| 피치 분할 | 1/2(1개의 심재에서 2개의 선) | 1/4(스페이서 공정을 두 번 거듭한다) | 1/2(마스크를 3장으로 하는 LELELE에서는 1/3) |
| 도달할 수 있는 피치의 기준(ArF 액침의 경우) | 1회 노광의 한계(피치 약 80 nm)의 절반인 약 40 nm | 약 20 nm대 | 원리상으로는 약 40 nm. 실제로는 중첩 정밀도로 제한된다 |
| 선의 위치를 정하는 것 | 심재의 위치와 스페이서의 막 두께(자기 정렬) | 심재의 위치와 두 번의 스페이서 막 두께(자기 정렬) | 두 번의 노광 각각의 위치. 두 번째는 첫 번째에 중첩한다 |
| 중첩 정밀도에 대한 민감도 | 선끼리의 위치는 중첩의 영향을 받지 않는다. 컷 마스크는 선에 맞출 필요가 있다 | SADP와 마찬가지로 선끼리는 영향을 받지 않는다. 컷이나 블록 마스크의 정렬은 더 엄격하다 | 매우 민감하다. 두 번째의 어긋남이 그대로 이웃한 선 사이 간격의 변화가 된다 |
| 선폭과 간격의 편차 | 선폭은 막 두께로 정해져 잘 맞는다. 심재의 폭이 어긋나면 교대로 놓인 간격이 고르지 않게 된다(피치 워킹) | 원인이 되는 치수(심재의 폭과 두 번의 막 두께)가 늘어 피치 워킹의 관리가 더 어렵다 | 두 번의 노광 선폭이 따로따로 흩어지고, 간격은 중첩 어긋남으로 바뀐다 |
| 마스크 수(선을 형성하는 것) | 심재용 1장과 컷이나 블록용 마스크 | 심재용 1장과 컷이나 블록용 마스크(일반적으로 SADP보다 많아지기 쉽다) | 2장(LELELE에서는 3장) |
| 주요 공정 | 노광 → 심재 식각 → 스페이서 성막(ALD 등) → 에치백 → 심재 제거 → 하지로 전사 → 컷 | SADP 공정에 두 번째 스페이서 성막·에치백·심재 제거가 더해진다 | 노광 → 식각 → 노광 → 식각(하드 마스크 등에 차례로 전사) |
| 레이아웃 자유도 | 낮다. 한 방향으로 정렬된 규칙적인 선이 기본이며, 불필요한 부분은 컷으로 제거한다 | SADP보다 더 낮다. 거의 균일한 격자로 한정된다 | 높다. 2차원 형상도 다룰 수 있지만, 두 색으로 나눠 칠할 수 없는 배치(서로 가까운 3개의 패턴 등)는 쓸 수 없다 |
| 주요 용도 | 핀이나 게이트, 메탈 배선, 메모리의 미세한 선 | 가장 미세한 핀, 가장 조밀한 메탈 배선, 메모리의 선 | 콘택트나 비아, 형상이 복잡한 메탈 배선층 |
수치는 대략적인 자릿수 기준이며, 공정 세대와 제품에 따라 달라져요.