Wat is Gerichte zelfassemblage (DSA)?

Techniek die de neiging van blokcopolymeren benut om uit zichzelf regelmatige fijne patronen te vormen, en hun positie en oriëntatie uitlijnt met door lithografie gemaakte geleidestructuren om patronen te maken die fijner zijn dan de resolutiegrens. Defecten tot extreem lage niveaus terugbrengen is de uitdaging voor volumeproductie.

Japanse benaming: 誘導自己組織化(DSA)

“Gerichte zelfassemblage (DSA)” komt voor in 1 oefenvragen uit 1 onderwerpen, bijv. Lithografie.

Vakgebied: Lithografie

Fasescheiding van blokcopolymeren

Een blokcopolymeer verbindt ketens (blokken) van twee verschillende polymeren uiteinde aan uiteinde. Een typisch voorbeeld, PS-b-PMMA, bestaat uit polystyreen (PS) en polymethylmethacrylaat (PMMA). De twee blokken willen niet mengen, maar omdat ze verbonden zijn, kunnen ze niet ver uit elkaar gaan, zodat ze bij annealen spontaan strepen (lamellen) of cilinders vormen met een periode die door de moleculaire lengte wordt bepaald. De periode kan via het molecuulgewicht worden afgestemd en loopt van enkele tot enkele tientallen nanometers.

Het patroon uitlijnen met geleidestructuren

Aan zichzelf overgelaten is de oriëntatie van het patroon willekeurig, dus door lithografie gemaakte geleidestructuren leggen positie en richting vast. Grafo-epitaxie sluit het materiaal op in sleuven, terwijl chemo-epitaxie de oppervlaktechemie in strepen patroneert. Is de periode van de geleiding een geheel veelvoud van de periode van de zelfassemblage, dan vult de ruimte tussen de geleidingen zich met fijnere strepen en wordt de pitch van het patroon vermenigvuldigd. Met cilinderpatronen kunnen ook contactgaten worden gemaakt waarvan de variaties in positie en grootte worden rechtgezet.

De χ-parameter en defecten

De neiging van de twee blokken om te scheiden wordt uitgedrukt met de χ-parameter (chi); hoe groter χ, hoe fijner de periode die nog netjes scheidt. PS-b-PMMA heeft een lage χ en een praktische pitchgrens van ongeveer 20 nm, daarom worden high-χ-materialen ontwikkeld voor fijnere pitches. Het grootste probleem voor volumeproductie zijn defecten: dislocaties en andere defecten waarbij strepen verschuiven, moeten worden teruggebracht tot de extreem lage dichtheden die in de halfgeleiderproductie worden geëist, en met inspectie worden aangetoond.

Combinatie met EUV-lithografie

In de jaren 2020 heeft de combinatie van DSA met EUV-belichting aandacht gekregen. Bij EUV veroorzaakt het kleine aantal fotonen stochastische variatie in lijnbreedte en lijnrandruwheid. Door EUV-patronen als geleiding voor zelfassemblage te gebruiken, zouden ze naar de regelmatige, door het materiaal bepaalde periode worden getrokken en zou die variatie afnemen. imec, Intel en anderen rapporteren sinds het begin van de jaren 2020 patroneringsresultaten waarin EUV en DSA worden gecombineerd.

Nu oefenen: vragen over Gerichte zelfassemblage (DSA)

Welke patroonvormingstechniek maakt gebruik van de eigenschap van blokcopolymeren om vanzelf regelmatige fijne patronen te vormen?

AOPC
BDirected self-assembly (DSA)
CAtomic layer etching

Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: B. Directed self-assembly (DSA)

Een blokcopolymeer is een materiaal waarin twee soorten polymeren met verschillende eigenschappen (bijvoorbeeld polystyreen en PMMA) aan elkaar zijn gekoppeld; doordat ze zich van elkaar willen scheiden, vormen ze vanzelf regelmatige strepen- of puntenpatronen van enkele nm tot enkele tientallen nm, bepaald door de moleculaire lengte. DSA is een techniek waarbij met een door lithografie gemaakt geleidend patroon de positie en richting van de rangschikking worden geregeld, zodat patronen fijner dan de resolutiegrens worden gemaakt. Het kan mogelijk goedkoop schaalverkleining bieden, maar weinig defecten is een uitdaging voor massaproductie.

Veelgestelde vragen

Wat betekent „gericht” bij gerichte zelfassemblage?

Het betekent dat positie en oriëntatie van het blokcopolymeerpatroon worden uitgelijnd met door lithografie gemaakte geleidestructuren, zoals sleuven of chemische patronen. Zonder geleiding is het patroon regelmatig, maar willekeurig georiënteerd.

Wat bepaalt de structuurgrootte bij DSA?

Vooral de moleculaire lengte (het molecuulgewicht) van het blokcopolymeer. Hoe klein het kan worden, hangt af van de χ-parameter, die uitdrukt hoe sterk de twee blokken scheiden.

Hoe verhouden DSA en EUV-lithografie zich tot elkaar?

Ze zijn niet alleen concurrenten, maar kunnen ook worden gecombineerd. EUV-patronen als geleiding gebruiken en ze met DSA verfijnen wordt onderzocht als manier om variatie in lijnbreedte en ruwheid door EUV-stochastiek te verminderen.

“Gerichte zelfassemblage (DSA)” in de toelichting

DSA is een techniek waarbij met een door lithografie gemaakt geleidend patroon de positie en richting van de rangschikking worden geregeld, zodat patronen fijner dan de resolutiegrens worden gemaakt.
Welke patroonvormingstechniek maakt gebruik van de eigensch…

Vragen met “Gerichte zelfassemblage (DSA)” (1)

Welke patroonvormingstechniek maakt gebruik van de eigenschap van blokcopolymeren om vanzelf regelmatige fijne patronen te vormen?

Verwante termen

Antireflectiecoating (BARC) ArF-excimeerlaser Chemisch versterkte resist (CAR) DUV (diep-ultraviolet) EUV-belichting Fasenverschuivingsmasker (phase-shift mask) Fotomasker (reticle) Fotoresist High-NA EUV Immersielithografie

Naar de woordenlijst