유도 자기 조립(DSA)란?

블록 공중합체가 스스로 규칙적인 미세 패턴을 만드는 성질을 이용하고, 리소그래피로 만든 가이드로 그 위치와 방향을 맞추어 해상 한계보다 미세한 패턴을 만드는 기술. 결함을 매우 낮은 수준까지 줄이는 것이 양산의 과제다.

일본어 명칭: 誘導自己組織化(DSA)

유도 자기 조립(DSA)은(는) 포토리소그래피 등 1개 분야의 연습 문제 1개에 나와요.

분야: 포토리소그래피

블록 공중합체의 상분리

블록 공중합체는 서로 다른 두 고분자의 사슬(블록)을 끝과 끝으로 이은 것입니다. 대표적인 예인 PS-b-PMMA는 폴리스타이렌(PS)과 폴리메타크릴산 메틸(PMMA)로 이루어져 있습니다. 두 블록은 섞이려 하지 않지만 이어져 있어 멀리 떨어질 수 없으므로, 어닐링하면 분자의 길이로 정해지는 주기로 줄무늬(라멜라)나 실린더를 저절로 만듭니다. 주기는 분자량으로 조정할 수 있으며, 수 nm에서 수십 nm까지입니다.

가이드로 패턴을 맞추기

그대로 두면 패턴의 방향이 무작위가 되므로, 리소그래피로 만든 가이드로 위치와 방향을 정합니다. 그래포에피택시는 재료를 홈 안에 가두고, 케모에피택시는 표면의 화학적 성질을 줄무늬 모양으로 패터닝합니다. 가이드의 주기를 자기 조립 주기의 정수배로 하면 가이드 사이가 더 미세한 줄무늬로 채워져 패턴의 피치가 배가됩니다. 실린더 패턴을 써서 위치와 크기의 편차를 바로잡은 콘택홀을 만들 수도 있습니다.

χ 파라미터와 결함

두 블록이 분리되려는 경향은 χ(카이) 파라미터로 나타내며, χ가 클수록 더 미세한 주기에서도 깨끗하게 분리됩니다. PS-b-PMMA는 χ가 작아 실용적인 피치의 한계가 약 20 nm이므로, 더 미세한 피치를 위해 high-χ 재료가 개발되고 있습니다. 양산의 가장 큰 문제는 결함으로, 줄무늬가 어긋나는 전위 같은 결함을 반도체 제조에서 요구되는 매우 낮은 밀도까지 줄이고 검사로 확인해야 합니다.

EUV 노광과의 조합

2020년대에는 DSA를 EUV 노광과 조합하는 방법이 주목받고 있습니다. EUV에서는 광자 수가 적어 선폭과 라인 에지 거칠기에 확률적인 편차가 생깁니다. EUV의 패턴을 자기 조립의 가이드로 쓰면, 재료가 정하는 규칙적인 주기에 맞추어져 그 편차가 줄어들 것으로 기대됩니다. imec과 Intel 등은 2020년대 초부터 EUV와 DSA를 조합한 패터닝 결과를 보고하고 있습니다.

도전해 보기: 유도 자기 조립(DSA) 관련 문제

블록 공중합체가 저절로 규칙적인 미세 패턴을 만드는 성질을 이용하는 패턴 형성 기술은 무엇입니까?

AOPC
B유도 자기조립(DSA)
C원자층 식각

정답과 해설 보기

정답: B. 유도 자기조립(DSA)

블록 공중합체는 성질이 다른 두 종류의 고분자(예를 들어 폴리스티렌과 PMMA)가 연결된 재료로, 서로 분리되려는 성질 때문에 분자의 길이로 정해지는 수 nm~수십 nm의 규칙적인 줄무늬나 점 무늬를 저절로 만듭니다. DSA는 리소그래피로 만든 가이드 패턴으로 배열 위치와 방향을 제어하여, 해상 한계보다 미세한 패턴을 만드는 기술입니다. 저렴하게 미세화할 수 있는 가능성이 있는 한편, 결함이 적어야 한다는 점이 양산의 과제입니다.

자주 묻는 질문

유도 자기 조립의 '유도'는 무슨 뜻인가요?

블록 공중합체 패턴의 위치와 방향을, 리소그래피로 만든 홈이나 화학 패턴 같은 가이드로 맞춘다는 뜻입니다. 가이드가 없으면 패턴은 규칙적이지만 방향이 무작위가 됩니다.

DSA의 패턴 치수는 무엇으로 정해지나요?

주로 블록 공중합체의 분자 길이(분자량)로 정해집니다. 얼마나 작게 할 수 있는지는 두 블록이 얼마나 강하게 분리되는지를 나타내는 χ 파라미터에 달려 있습니다.

DSA와 EUV 노광은 어떤 관계인가요?

경쟁 관계만이 아니라 조합할 수도 있습니다. EUV의 패턴을 가이드로 쓰고 DSA로 다듬는 방법이, EUV의 확률적 현상에 의한 선폭과 거칠기의 편차를 줄이는 수단으로 연구되고 있습니다.

해설 속 유도 자기 조립(DSA)

DSA는 리소그래피로 만든 가이드 패턴으로 배열 위치와 방향을 제어하여, 해상 한계보다 미세한 패턴을 만드는 기술입니다.
블록 공중합체가 저절로 규칙적인 미세 패턴을 만드는 성질을 이용하는 패턴 형성 기술은 무엇입니까?

유도 자기 조립(DSA)이(가) 나오는 문제 (1)

블록 공중합체가 저절로 규칙적인 미세 패턴을 만드는 성질을 이용하는 패턴 형성 기술은 무엇입니까?