Qu'est-ce que Autoassemblage dirigé (DSA) ?

Technique qui exploite la tendance des copolymères à blocs à former d'eux-mêmes des motifs fins et réguliers, en alignant leur position et leur orientation sur des guides réalisés par lithographie, pour créer des motifs plus fins que la limite de résolution. Réduire les défauts à des niveaux extrêmement bas est le défi de la production en volume.

Nom japonais: 誘導自己組織化(DSA)

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Domaine: Lithographie

Séparation de phases des copolymères à blocs

Un copolymère à blocs relie bout à bout des chaînes (blocs) de deux polymères différents. Un exemple typique, le PS-b-PMMA, se compose de polystyrène (PS) et de poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA). Les deux blocs ne veulent pas se mélanger, mais comme ils sont liés, ils ne peuvent pas s'éloigner beaucoup : lors d'un recuit, ils forment spontanément des bandes (lamelles) ou des cylindres dont la période est fixée par la longueur des molécules. La période se règle par la masse molaire et va de quelques nanomètres à quelques dizaines de nanomètres.

Aligner le motif avec des guides

Livré à lui-même, le motif s'oriente au hasard ; des guides réalisés par lithographie fixent donc sa position et sa direction. La graphoépitaxie confine le matériau dans des tranchées, tandis que la chimioépitaxie structure la chimie de surface en bandes. Si la période des guides est un multiple entier de la période d'autoassemblage, l'espace entre guides se remplit de bandes plus fines et le pas du motif est multiplié. Les motifs cylindriques permettent aussi de réaliser des trous de contact dont les variations de position et de taille sont corrigées.

Le paramètre χ et les défauts

La tendance des deux blocs à se séparer s'exprime par le paramètre χ (chi) ; plus χ est grand, plus la période qui se sépare encore nettement peut être fine. Le PS-b-PMMA a un χ faible et une limite pratique de pas d'environ 20 nm : on développe donc des matériaux à χ élevé (high-χ) pour des pas plus fins. Le principal problème pour la production en volume est celui des défauts : les dislocations et autres défauts où les bandes se décalent doivent être réduits aux densités extrêmement faibles exigées en fabrication de semi-conducteurs, et vérifiés par inspection.

Combinaison avec la lithographie EUV

Dans les années 2020, la combinaison du DSA avec la lithographie EUV a attiré l'attention. En EUV, le faible nombre de photons provoque des variations stochastiques de la largeur de ligne et de la rugosité de bord de ligne. Utiliser les motifs EUV comme guides pour l'autoassemblage devrait les caler sur la période régulière fixée par le matériau et réduire ces variations. L'imec, Intel et d'autres rapportent depuis le début des années 2020 des résultats de structuration combinant EUV et DSA.

S'entraîner : questions sur Autoassemblage dirigé (DSA)

Quelle technique de formation de motifs exploite la propriété des copolymères à blocs de former spontanément des motifs fins et réguliers ?

AOPC
BAuto-assemblage dirigé (DSA)
CGravure par couche atomique

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Réponse : B. Auto-assemblage dirigé (DSA)

Un copolymère à blocs est un matériau formé de deux polymères de natures différentes liés entre eux (par exemple polystyrène et PMMA) ; cherchant à se séparer, ils forment spontanément des motifs réguliers de bandes ou de points de quelques nm à quelques dizaines de nm, dont la taille dépend de la longueur des molécules. Le DSA contrôle la position et l'orientation de cet arrangement à l'aide de motifs guides réalisés par lithographie, afin de créer des motifs plus fins que la limite de résolution. Il pourrait permettre une miniaturisation peu coûteuse, mais la réduction des défauts reste un défi pour la production.

Questions fréquentes

Que signifie « dirigé » dans autoassemblage dirigé ?

Cela signifie aligner la position et l'orientation du motif de copolymère à blocs sur des guides réalisés par lithographie, comme des tranchées ou des motifs chimiques. Sans guides, le motif est régulier mais orienté au hasard.

Qu'est-ce qui détermine la taille des motifs en DSA ?

Principalement la longueur des molécules (la masse molaire) du copolymère à blocs. La finesse atteignable dépend du paramètre χ, qui exprime la force avec laquelle les deux blocs se séparent.

Quel est le lien entre le DSA et la lithographie EUV ?

Ils ne sont pas seulement concurrents : on peut les combiner. Utiliser des motifs EUV comme guides puis les affiner par DSA est étudié pour réduire les variations de largeur de ligne et de rugosité dues aux effets stochastiques de l'EUV.

« Autoassemblage dirigé (DSA) » dans les explications

Le DSA contrôle la position et l'orientation de cet arrangement à l'aide de motifs guides réalisés par lithographie, afin de créer des motifs plus fins que la limite de résolution.
Quelle technique de formation de motifs exploite la proprié…

Questions mentionnant « Autoassemblage dirigé (DSA) » (1)

Quelle technique de formation de motifs exploite la propriété des copolymères à blocs de former spontanément des motifs fins et réguliers ?

Termes associés

Couche antireflet (BARC) DUV (ultraviolet profond) EUV High-NA Fenêtre de procédé Laser excimère ArF Lithographie à immersion Lithographie EUV Lithographie par nano-impression Masque à décalage de phase Multi-patterning

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