字母汤的DSA:高风险游戏

由马克LaPedus
定向自组装(DSA)是潜在的使用在半导体生产取得进展,但该行业必须做出一些重大的进步有时忘记,无名segment-materials。

DSA是一个互补的模式技术,利用嵌段共聚物材料,使球在芯片设计。但是今天的嵌段共聚物聚(MMA-co-styrene)的基础上,或更好的被称为PS-b-PMMA材料,没有规模超出11 nm。

DSA从实验室到工厂,,阿科玛双氧水有限公司遵循严格的阿兹,陶氏,IBM, JSR,医师,托托和其他人单独开发下一代DSA共聚物,承诺扩展到超过11 nm。但是在大多数情况下,商业公司把研发工作接近背心。

迄今为止,大多数研究在公共领域是在大学。鉴于大学提供的线索的派克,桌上有几个候选人DSA材料,包括高气共聚物、混合化合物,甚至是一个基于简单的糖。

每种方法仍在研发,由复杂的化合物,像一个混合的字母在字母表一碗汤。候选人有不同的取舍,但没有明确的下一代共聚物种族现在的领导者。

”领域更加开放比第一代PS-b-PMMA材料,”拉尔夫Dammel说,首席技术官阿兹电子材料、DSA和其他应用程序的材料供应商。“当然有许多可能的高气材料。它可能是一个高气聚合物技术将发展,或几个人可能共存,可能为不同的应用程序。说还为时过早。”

DSA救援?
DSA是芯片生产几个石印选项之一。在当前光刻景观,芯片制造商和双成像预计使用193 nm液浸式光刻技术在20海里。14岁和10 nm,行业想插入极端紫外线光刻技术(EUV)。如果EUV错过那些窗户,行业将延伸193海里浸泡,搬到一个更复杂的多模式方案。

通配符是DSA仍在研发中。从技术上讲,DSA是一个互补的方案。pre-pattern一起使用时,指导模式的取向,DSA是减少最后印刷的音高结构。与193海里浸泡结合使用,DSA可以扩展193纳米光刻超过10海里,消除昂贵的多模式的步骤和推出EUV。

在实验室里,DSA显示了设计特征到5 nm的能力。可能为DSA是10 nm节点插入点,经理说Moshe Preil新兴GlobalFoundries光刻技术和工具。“如果只是对化学,我们会知道如何实现DSA在14 nm,“Preil说。“我们仍然不知道如何使用DSA设计芯片。”

设计实现与DSA和defectivity挑战。并把DSA在生产工厂,芯片制造商必须做一些复杂的选择。首先,主要有两种类型的DSA方法:制图外延法和化学外延。在化学外延,自组装是由化学pre-pattern稀疏。制图外延法是基于地形pre-pattern。

芯片制造商必须想出正确的DSA的材料,这也是一个挑战。“高气嵌段共聚物的设计有很多陷阱。这并不容易,但已经有很多进步,以至于我们可以说不会出现技术问题的可用性高气材料< 10 nm模式,”阿兹的Dammel说。

聚合物是一种分子,由重复结构单元。共聚物是一种高分子化合物由两个或两个以上的结构单位。嵌段共聚物是由不同结构单元或链由共价键连接起来。

在DSA,不同的单位能够相分离成不同的域,然后自组装到可控的维度。问题是今天的嵌段共聚物基于PS-b-PMMA材料有一个气约0.04倍。如果气N在某些混合系数小于10.5,块不相分离。N代表聚合度,而气代表相互作用参数。

所以,行业必须找到合适的材料,鳞片。在这个领域,有两种基本方法:organic-organic和有机-无机。学术界一直专注于organic-organic化合物,而商业厂商缩小他们的选择有机-无机材料,Mark Slezak说销售和技术副总裁JSR微,JSR的美国销售部门。

IBM和JSR一直合作开发技术,混合共聚物和有机硅酸盐材料。这种混合方法可以扩展,由更少的流程步骤使用井壁图像传输技术,根据JSR和IBM。说:“这已经打开了潘多拉的宝盒,耀西Hishiro,研发总监JSR微。“混合方法使一些可能性。混合系统可以定义的气。”

IBM也正在其他的解决方案,包括单品共聚物与阿兹电子材料。“混合聚合物和嵌段共聚物相独立的退火。聚合物混合物很容易,他们也更容易的过程。通常,他们需要较低的退火温度和更容易实现短退火时间,“阿兹Dammel说。“但混合方法局限于2 x的频率重复。3倍以上,使用时间越长范围内嵌段共聚物的自组装能力。”

重复频率是DSA的关键。“假设有20纳米线和160海里。还假设我们使用L0自然周期40 nm的共聚物。过程后,我们有20 nm相等的线条和空间,或4 x线之前。这就是叫做4 x倍频,”Dammel解释道。

今天的嵌段共聚物有比例限制。“所以,需要较高的嵌段共聚物气因素之一。一个问题是,某些类型的嵌段共聚物具有高气很难通过热处理相分离。块互相排斥如此强烈,他们很难超越对方。有使用溶剂蒸汽软化他们足以让他们相分离。”Dammel解释道。

问题是,溶剂退火可能不是正确的解决方案,因为技术不符合当今的半导体制造工艺,他补充说。

的竞争者
目前,有几个有前途的下一代,高气共聚物候选人在桌子上。“他们都有强大的属性。说:“他们也有自己的缺点,克里斯托弗•欧博教授康奈尔大学材料科学与工程系。

多年来,康奈尔大学发展嵌段共聚物。其他DSA材料领域的先驱者包括马萨诸塞大学阿默斯特(马塞诸斯州大学)和威斯康辛大学的。

在一个最近的努力,英特尔和澳大利亚昆士兰大学的描述diblock共聚物,基于聚(苯乙烯)-b-poly (DL-lactide)或PS-b-PDLA材料。使用制图外延法工艺流程与4 x倍频,实体展示8 PS-b-PDLA材料纳米线和空间。

“新的高气系统,如p (S-b-DLA)更好的选择性比p (S-b-MMA),“Dammel说。“p (S-b-DLA)系统也有退火温度远低于p (S-b-MMA)系统”。

在另一个努力,麻省理工学院(MIT)最近透露,自组装可以形成三维结构。麻省理工学院使用保利(styreneb-dimethylsiloxane)或PS-b-PDMS嵌段共聚物。PS-b-PDMS气系数0.27。麻省理工学院也有了更高的气材料基于聚(2-vinylpyridine-b-dimethylsiloxane)或P2VP-PDMS。

“我不会把气参数当作唯一的品质因数,”卡洛琳·罗斯说,教授在美国麻省理工学院材料科学与工程。“气是一个考虑因素,但也有其他相关microphase分离,如分子量、体积分数、表面能的块和相对腐蚀抵抗。”

日立和CNRS-CEA / LETI也追求PS-b-PDMS。在一个单独的努力,CNRS和德克萨斯大学奥斯汀分校最近描述了嵌段共聚物的合成和自组装由自然派生的寡糖或糖。

这些嵌段共聚物使5纳米特征尺寸。“然而,系统无法退火热,”格兰特c·威尔逊说,化学工程教授德克萨斯大学奥斯汀分校。“它必须用溶剂退火。我个人不认为长溶剂退火过程与半导体制造兼容。”

威尔逊和他的同事正在研究其他材料。“我们设计了一个新的嵌段共聚物的所有属性的糖聚合物,但是可以退火表面涂层的热。这种新材料看起来很有希望,”他补充道。

与此同时,马塞诸斯州大学和其他国家正在开发基于polystyrene-block-poly共聚物(环氧乙烷)或PS-b-PEO材料。马塞诸斯州大学也是探索tri-block基于聚(环氧乙烷)或PEO-b-PPO-b-PEO共聚物材料。

在另一个努力,浦项市科技大学,东京理工学院和大学麦迪逊分校、威斯康辛州最近发现了一种有机-无机diblock共聚物,称为聚(styrene-b-methacrylate)或PS-b-PMAPOSS。

康奈尔大学发展的概念正交处理嵌段共聚物。通过使用semi-flourinated光刻胶/溶剂系统,研究人员能够有选择地模式或发射,然后恢复嵌段共聚物膜完好无损。这与“正交光刻,”新模式过程有机半导体。的过程是基于一种新型光致抗蚀剂兼容敏感的有机系统。特别设计的光刻胶是由聚合物或分子玻璃,使氟的溶剂的使用,从而不破坏有机物质而使模式形成。