SADP、SAQP 與 LELE 的差異:多重圖案化的間距分割、疊對精度、光罩與製程數比較
多重圖案化是把單次曝光無法解析的細間距圖案,分成多次曝光或加工來形成的技術。LELE 將佈局拆成兩片光罩,重複兩次曝光與蝕刻,讓線條交錯排列。SADP 在芯材(mandrel)側壁形成間隔壁(spacer),再去除芯材,由一條芯材得到兩條線,使間距減半。SAQP 重複兩次間隔壁製程,使間距縮為 1/4。LELE 佈局自由度高,但對兩次曝光之間的疊對精度要求嚴格;SADP 與 SAQP 的線條位置由自對準決定,但只能形成規則排列的線,並需要切除不要部分的切割光罩(cut mask)。
| 項目 | SADP | SAQP | LELE |
|---|---|---|---|
| 間距的分割 | 1/2(一條芯材形成兩條線) | 1/4(重複兩次間隔壁製程) | 1/2(使用三片光罩的 LELELE 為 1/3) |
| 可達間距的參考(ArF 浸潤式) | 單次曝光極限(間距約 80 nm)的一半,約 40 nm | 約 20 多 nm | 原理上約 40 nm,實際上受疊對精度限制 |
| 決定線條位置的因素 | 芯材的位置與間隔壁膜厚(自對準) | 芯材的位置與兩次間隔壁的膜厚(自對準) | 兩次曝光各自的位置。第二次需疊對到第一次 |
| 對疊對精度的敏感度 | 線與線之間的位置不受疊對影響。切割光罩仍須對準線條 | 與 SADP 相同,線與線之間不受影響。切割或阻擋光罩的對準更嚴格 | 非常敏感。第二次曝光的偏移會直接變成相鄰線條間隔的變化 |
| 線寬與間隔的變異 | 線寬由膜厚決定,相當一致。芯材寬度偏離時,交錯的間隔會不相等(pitch walking) | 影響因素(芯材寬度與兩次膜厚)增加,pitch walking 更難管理 | 兩次曝光的線寬各自變異,間隔隨疊對偏移而改變 |
| 光罩數(形成線條者) | 芯材用 1 片,加上切割或阻擋用光罩 | 芯材用 1 片,加上切割或阻擋用光罩(一般比 SADP 多) | 2 片(LELELE 為 3 片) |
| 主要製程 | 曝光 → 芯材蝕刻 → 間隔壁沉積(ALD 等) → 回蝕 → 去除芯材 → 轉印到下層 → 切割 | 在 SADP 的製程上,再加上第二次間隔壁沉積、回蝕與去除芯材 | 曝光 → 蝕刻 → 曝光 → 蝕刻(依序轉印到硬遮罩等) |
| 佈局的自由度 | 低。基本上是同一方向的規則線條,不要的部分以切割去除 | 比 SADP 更低。幾乎只限於均勻的柵狀圖案 | 高。可處理二維形狀,但無法分成兩色的配置(例如彼此接近的三個圖案)不能使用 |
| 主要用途 | 鰭片、閘極、金屬導線、記憶體的微細線條 | 最細的鰭片、最密的金屬導線、記憶體的線條 | 接觸窗、介層窗、形狀複雜的金屬導線層 |
數值為具代表性的大致參考值,會因世代或產品而異。