當(dāng)NAND閃存的半間距（half-pitch）達(dá)到20 nm時，非易失性存儲容量達(dá)到64 Gb 。到達(dá)14 nm 后，NAND閃存的半節(jié)距不再減少，現(xiàn)在更是已經(jīng)進(jìn)入了3D時代。但是，最近3D XPoint已在Optane平臺中發(fā)現(xiàn)了應(yīng)用程序。用于圖案化構(gòu)成這些存儲器的20 nm半節(jié)距線的光刻技術(shù)是另一個機會，可以查看行業(yè)中當(dāng)前已知的光刻方法的基本方面和局限性。
圖案化20 nm半間距線的方法是自對準(zhǔn)雙圖案（SADP）。這種方法從80 nm的間距線開始，實際上僅用于支撐被稱為間隔物的側(cè)壁層（圖1）。垂直蝕刻間隔物僅留下側(cè)壁部分。然后去除原始線，并且間隔物形成40nm的節(jié)距線圖案。
圖1.使用SADP（自對準(zhǔn)雙圖案）時，側(cè)壁間隔物定義的線是起始光刻膠的兩倍。
對于SADP，特征尺寸由間隔物寬度決定，而間隔物寬度又由沉積控制。光刻不影響特征尺寸，但是誤差可能會產(chǎn)生交替的間距誤差（“俯仰行走”）；這可以通過使光刻與隨后的間隔物沉積和蝕刻同步來補償。
40 nm線距光刻注意事項
可以使用具有1.35數(shù)值孔徑和193 nm波長的掃描儀通過浸沒式光刻法形成80 nm的間距線。盡管在此工具上可以實現(xiàn)此分辨率，但必須限制照明。光源在y方向上距中心的距離會影響80 nm間距的第0和第1衍射級之間的相位差，該相位差也與散焦距離成比例。此外，為了獲得最佳結(jié)果，應(yīng)限制極化。
圖2.采用浸沒式光刻的80 nm間距需要非常有限的照明。排除偶極子的橙色部分將改善散焦窗口。
EUV工具也可以直接實現(xiàn)40 nm的間距，而無需使用SADP。但是，照明仍然限于葉形偶極子區(qū)域。
圖3. EUV光刻的40 nm間距直接受到旋轉(zhuǎn)的影響。標(biāo)簽以度為單位指示0階和1階之間的相位差范圍。紅色空心圓圈表示原始目標(biāo)源點的旋轉(zhuǎn)（邊緣相對于中心）。有些被旋轉(zhuǎn)到無法再產(chǎn)生任何圖像的位置。其他人則受到更大的散焦影響。
這里的主要困難是EUV照明的旋轉(zhuǎn)（因為EUV投影系統(tǒng)必須使用離軸反射鏡），其旋轉(zhuǎn)是從弧形縫隙的中心（即，曝光場）到邊緣。在NXE：3400上，它的高度超過18度。如圖3所示，在散焦為30 nm時，旋轉(zhuǎn)可以將0階和1階之間的相位差范圍從所選源點集的30度擴展到超過60度。這是可以預(yù)期的，因為旋轉(zhuǎn)自然會在y方向上移動一段距離。如此大的范圍將導(dǎo)致圖像進(jìn)一步退化，并且還會將光子劃分為更多的相位差倉，從而導(dǎo)致更差的隨機性。此外，由于將一階從數(shù)值孔徑中推出，某些點甚至旋轉(zhuǎn)到不再能夠產(chǎn)生圖像的位置。
40 nm線間距的選項總結(jié)如下：
交叉點注意事項
3D XPoint具有一個新組件，即x和y間距為40 nm的選擇器存儲器堆棧。假設(shè)通過SADP對40 nm的間距線進(jìn)行了圖案化，則堆疊的圖案化具有三種選擇。首先，可以使用2D SADP方法將堆棧圖案化為2D陣列?；蛘?，堆?？梢詮膬蓚€交叉的1D SADP步驟中自動出現(xiàn)，一個用于x線，一個用于y線，如以下所示。當(dāng)然，這需要一個額外的光罩。最后，堆疊甚至可能沒有單獨地圖案化。但是，由于輪廓不是筆直的，此選項存在交叉點堆棧下部合并的風(fēng)險圖4）。如果選擇堆疊之間的電介質(zhì)與堆疊一起蝕刻而不是選擇保留，則當(dāng)然可以避免這種情況。
圖4.在第一個方向進(jìn)行蝕刻之后，回填電介質(zhì)，然后在另一個方向上進(jìn)行切割。然而，對于傾斜的堆疊輪廓，堆疊的下部被電介質(zhì)的上部屏蔽以免切割。
交叉點堆棧制造選項總結(jié)如下：
假設(shè)3D XPoint使用X-SADP + Y-SADP選項，則兩層結(jié)構(gòu)將需要7個SADP實例：底線，底交叉點X，底交叉點Y，中線，頂交叉點X，頂交叉點Y，頂線。轉(zhuǎn)到四層，這將增加到13（之間的交叉點層為5組線+ 4對SADP對）。但是，與生產(chǎn)線SADP集成可能只能使用SADP 5次才能獲得四層。
3D NAND中的SADP
由于20 nm位線半間距，3D NAND也最終使用了SADP。如果需要將位線半節(jié)距減小到20 nm以下，則可能需要自對準(zhǔn)四重圖案（SAQP）。