SADP versus SAQP versus LELE: pitchdeling bij multi-patterning, gevoeligheid voor overlay en aantal maskers
Multi-patterning vormt patronen waarvan de pitch te fijn is om in één belichting op te lossen, door ze over meerdere belichtingen of processtappen te verdelen. LELE verdeelt de layout over twee maskers en herhaalt belichting en etsen twee keer, zodat de lijnen tussen elkaar komen te liggen. SADP bouwt spacers op de zijwanden van kernlijnen (mandrels) en verwijdert daarna de mandrels, zodat elke mandrel twee lijnen oplevert en de pitch wordt gehalveerd. SAQP herhaalt het spacerproces twee keer om de pitch door vier te delen. LELE geeft meer vrijheid in de layout, maar vraagt een zeer nauwkeurige overlay tussen de twee belichtingen; SADP en SAQP plaatsen lijnen door zelfuitlijning, maar leveren regelmatige lijnpatronen op en hebben cutmaskers nodig om ongewenste delen te verwijderen.
| Kenmerk | SADP | SAQP | LELE |
|---|---|---|---|
| Pitchdeling | 1/2 (twee lijnen per mandrel) | 1/4 (het spacerproces wordt twee keer uitgevoerd) | 1/2 (1/3 met drie maskers, LELELE) |
| Typisch haalbare pitch (met ArF-immersie) | De helft van de grens van ongeveer 80 nm voor één belichting, dus ongeveer 40 nm | Tot iets boven 20 nm | In principe ongeveer 40 nm; in de praktijk begrensd door de overlay |
| Wat de lijnposities bepaalt | Positie van de mandrel en dikte van de spacerfilm (zelfuitgelijnd) | Positie van de mandrel en dikte van de twee spacerfilms (zelfuitgelijnd) | De positie van elk van de twee belichtingen; de tweede wordt op de eerste uitgelijnd |
| Gevoeligheid voor overlay | De onderlinge posities van de lijnen worden niet door overlay beïnvloed; cutmaskers moeten wel op de lijnen worden uitgelijnd | Net als bij SADP worden de lijnen niet beïnvloed; het uitlijnen van de cut- en blokmaskers is nog kritischer | Zeer gevoelig: elke verschuiving van de tweede belichting verandert direct de tussenruimte tot de naburige lijn |
| Variatie van lijnbreedte en tussenruimte | De lijnbreedte wordt door de filmdikte bepaald en is uniform; als de mandrelbreedte afwijkt, worden afwisselende tussenruimtes ongelijk (pitch walking) | Meer afmetingen dragen bij (mandrelbreedte en twee filmdiktes), dus pitch walking is moeilijker te beheersen | De lijnbreedtes van de twee belichtingen variëren onafhankelijk, en tussenruimtes veranderen met de overlayfout |
| Maskers (die de lijnen vormen) | Eén mandrelmasker plus cut- of blokmaskers | Eén mandrelmasker plus cut- of blokmaskers (meestal meer dan bij SADP) | Twee (drie bij LELELE) |
| Belangrijkste processtappen | Belichting → mandreletsen → spacerdepositie (ALD enz.) → terugetsen → verwijderen van de mandrel → overdracht naar de onderliggende laag → cut | De stappen van SADP plus een tweede spacerdepositie, terugetsen en verwijderen van de mandrel | Belichting → etsen → belichting → etsen (achtereenvolgens overgedragen naar een hardmasker of iets vergelijkbaars) |
| Vrijheid in de layout | Laag: in principe regelmatige lijnen in één richting, waarvan ongewenste delen met cuts worden verwijderd | Nog lager dan bij SADP: beperkt tot vrijwel uniforme roosters | Hoog: kan 2D-vormen aan, maar opstellingen die niet in twee kleuren te splitsen zijn (zoals drie patronen die allemaal dicht bij elkaar liggen) zijn niet toegestaan |
| Typische toepassingen | Fins, gates, metaallijnen en fijne lijnen in geheugens | De fijnste fins, de dichtste metaallagen en geheugenlijnen | Contacten, via's en metaallagen met complexe vormen |
De getalswaarden zijn typische ordegroottes en variëren per procesgeneratie en product.