Was ist Gerichtete Selbstassemblierung (DSA)?
Technik, die die Neigung von Blockcopolymeren nutzt, von selbst regelmäßige feine Muster zu bilden, und deren Lage und Ausrichtung mit lithografisch erzeugten Führungsstrukturen festlegt, um Muster unterhalb der Auflösungsgrenze herzustellen. Die Defekte auf extrem niedrige Werte zu senken ist die Herausforderung für die Serienfertigung.
Japanische Bezeichnung: 誘導自己組織化(DSA)
„Gerichtete Selbstassemblierung (DSA)“ kommt in 1 Übungsfragen aus 1 Themen vor, z. B. Lithografie.
Fachgebiet: Lithografie
Phasentrennung von Blockcopolymeren
Ein Blockcopolymer verbindet Ketten (Blöcke) zweier verschiedener Polymere Ende an Ende. Ein typisches Beispiel, PS-b-PMMA, besteht aus Polystyrol (PS) und Polymethylmethacrylat (PMMA). Die beiden Blöcke wollen sich nicht mischen, können sich aber, weil sie verbunden sind, nicht weit trennen; beim Tempern bilden sie daher spontan Streifen (Lamellen) oder Zylinder mit einer Periode, die durch die Moleküllänge bestimmt ist. Die Periode lässt sich über das Molekulargewicht einstellen und reicht von einigen bis zu einigen zehn Nanometern.
Ausrichtung des Musters mit Führungsstrukturen
Sich selbst überlassen, ist die Ausrichtung des Musters zufällig, daher legen lithografisch erzeugte Führungsstrukturen Lage und Richtung fest. Die Graphoepitaxie schließt das Material in Gräben ein, während die Chemoepitaxie die Oberflächenchemie streifenförmig strukturiert. Ist die Periode der Führung ein ganzzahliges Vielfaches der Selbstassemblierungsperiode, füllt sich der Raum zwischen den Führungen mit feineren Streifen, und der Musterabstand wird vervielfacht. Mit Zylindermustern lassen sich auch Kontaktlöcher herstellen, deren Lage- und Größenschwankungen korrigiert werden.
Der χ-Parameter und Defekte
Die Neigung der beiden Blöcke, sich zu trennen, wird durch den χ-Parameter (Chi) ausgedrückt; je größer χ, desto feiner die Periode, die sich noch sauber trennt. PS-b-PMMA hat ein niedriges χ und eine praktische Grenze des Abstands von etwa 20 nm, daher werden für feinere Abstände High-χ-Materialien entwickelt. Das größte Problem für die Serienfertigung sind Defekte: Versetzungen und andere Defekte, bei denen Streifen verrutschen, müssen auf die in der Halbleiterfertigung geforderten extrem niedrigen Dichten gesenkt und durch Inspektion nachgewiesen werden.
Häufige Fragen
Was bedeutet „gerichtet“ bei der gerichteten Selbstassemblierung?
Es bedeutet, Lage und Ausrichtung des Blockcopolymermusters mit lithografisch erzeugten Führungsstrukturen wie Gräben oder chemischen Mustern festzulegen. Ohne Führung ist das Muster regelmäßig, aber zufällig ausgerichtet.
Was bestimmt die Strukturgröße bei DSA?
Hauptsächlich die Moleküllänge (das Molekulargewicht) des Blockcopolymers. Wie klein sie werden kann, hängt vom χ-Parameter ab, der ausdrückt, wie stark sich die beiden Blöcke trennen.
Wie hängen DSA und EUV-Lithografie zusammen?
Sie sind nicht nur Konkurrenten, sondern lassen sich kombinieren. EUV-Muster als Führung zu nutzen und mit DSA zu verfeinern, wird als Weg untersucht, durch EUV-Stochastik verursachte Schwankungen von Linienbreite und Rauheit zu verringern.