DSA重返得病的图片

由马克LaPedus和埃德·斯珀林

定向自组装(DSA)正在回到模式不断挑战光刻技术在雷达屏幕上。

英特尔公司继续有浓厚的兴趣定向自组装,而其他芯片制造商正在另一个硬看技术,根据多个业内人士。DSA并不像传统光刻技术不过,技术。这是一个互补的模式方法,使细球使用嵌段共聚物。在DSA,光刻系统形成一个预定义的模式结构。结构与嵌段共聚物涂层,然后自组装在小模式,如接触和线/空间,与维度下面的12海里。

DSA类似于多个模式计划,但理论上它是便宜比传统技术。直到大约三年前,该行业对DSA是热衷的计划插入技术14 nm到7海里。

从未发生过的。大约两年前,DSA随着行业增长势头有所减弱,遇到缺陷问题和其他挑战,防止进入量产阶段。同时,极端紫外线(背后的工业投入更多资源EUV)光刻。

今天,DSA进展明显与一些有趣的可能性进入画面。在Leti只是一个例子,随着和布鲁尔阿科玛双氧水有限公司遵循严格的科学,是共同开发下一代DSA材料。7纳米线和空间的能力,这项技术可以推动或消除大数值孔径(high-NA) EUV的需要,新一代极端紫外线(EUV)光刻技术。已经在研发、high-NA EUV是针对3海里。如果它出现时,它可能是一个昂贵的解决方案。

下一波的DSA材料也可能使微小的联系的发展,纳米线和其他结构。“拉后续(DSA)技术,”劳伦说痛苦,模式项目经理Leti。“关键球员在技术。其他人则试图保持一些活动。”

DSA总是有潜力,但它必须克服一些挑战,在市场上站稳脚跟。尖端的节点,光学光刻和多个模式仍然是主力技术的工厂。,可以肯定的是,这个行业继续支持EUV,这是针对7海里和/或5海里。

不过,石版家想要几种模式技术工具箱。事实上,没有一个光刻技术,可以满足所有的需求当前和未来的需求。所以随着时间的推移,DSA可以适应互补的技术。直写电子束,EUV、光学光刻、多个模式,nanoimprint和沉积/蚀刻图案技术也有一个地方风景。

DSA是什么?
在传统的光刻技术中,这个过程始于一个光掩模。一个集成电路芯片设计,然后转换成文件格式。然后,基于开发的光掩模的格式。

光掩模是一个主模板对于一个给定的集成电路设计。开发一个面具之后,它运到工厂。面具是放置在一个光刻工具。光通过掩模工具项目,进而晶片上的图像模式。

光的波长决定了晶圆图像的分辨率。例如,波长193纳米光刻技术使决议80海里。使用各种分辨率增强技术(ret),行业扩展波长193纳米光刻和7到10 nm纳米节点。

DSA是不同的。这项技术在2007年进入画面,当它落在旧的国际半导体技术发展路线图(也是)作为一个潜在的石印的解决方案。当时,DSA成为所谓的下一代光刻技术(天然气凝析液)候选人。其他天然气凝析液是(现在仍然是)EUV,多波束eBeam光刻和Nanoimprint光刻。

DSA不是硬件技术。从化的解决方案使用嵌段共聚物材料称为聚(MMA-co-styrene),或PS-b-PMMA。使用不同的流程流,PS-b-PMMA可以规模约11海里的维度。一段时间,业界一直致力于下一代high-chi共聚物,它承诺扩展到超过11 nm。

在这两种情况下,DSA是一个互补的技术。它的工作原理与光学光刻、电子束和EUV。很多关键的DSA处理步骤进行晶圆轨道系统。

有两种基本类型的DSA流,制图外延法和chemoepitaxy。最初在制图外延法,过程类似于一个传统的光刻流。抵抗是应用于一个结构和一个光刻工具表面基于预定义的设计模式。然后蚀刻图案。

在这一点上,DSA与传统模式不同。实际上,石印/蚀刻过程使所谓的指导模式或模板。然后,嵌段共聚物应用指导模式,导致材料自组装和进入预定义的模式。然后蚀刻结构。

在chemoepitaxy,自组装是遵循lithographic-determined化学模式。

图1:制图外延法方法。来源:王东进Semichem / Sematech

图2:Chemoepitaxy方法。来源:王东进Semichem

DSA听起来像一个简单的过程,但是有各式各样的挑战。首先,你处理的是聚合物,分子由重复结构单元。

在DSA,想法是把两个或两个以上不同类型的聚合物。假设你有两个聚合物(A和B)。如果你把他们,结果是一个diblock共聚物(AB)与不同结构链由共价键连接起来。

退火或加热时,它会导致两种不同的共聚物(AB)之间的反应,而互相排斥经历相分离过程。然后,根据不同的阶段,嵌段共聚物自组装成不同的形态,如气缸或lamelleas。“决议与聚合物的长度有关。什么才是真正重要的需要注意的是,当你有一个聚合物,你只有一个形态,”资深科学家Raluca钛试剂说Leti,在最近的一次演讲。

图3:嵌段共聚物的相图。来源:王东进Semichem

DSA用于联系人、线/空间和其他应用程序。使细纹和空间,例如,在传统光刻技术类似于音高分裂,你细分成更小的结构特性。

DSA使用化学过程来完成同样的事情。这就是所谓的倍频DSA。例如,你把共聚物与一段L0 40 nm。4 x分支过程之后,你最终得到的20纳米线和空间。

DSA的潜力引起了一波又一波的激情大约5到10年前。当时,GlobalFoundries,英特尔,微米,三星和台积电是探索DSA在实验室里,它承诺要解决许多先进光刻技术的成本和复杂性问题。

但随着行业开始探索DSA,他们发现材料容易产生缺陷。也很难控制位置精度的DSA材料。所以记住这些问题,芯片制造商转向更熟悉多个模式技术的工厂,如自对准双/四模式(SADP / SAQP)。

今天,这个行业继续对付许多相同的问题。“DSA有很多挑战,”格雷格·麦金太尔说:先进模式部门主任Imec。“不只是defectivity,但也一致的关于设计需求和拥有正确的设计灵活性。”

然而,在技术行业继续工作。多年来,Imec和Leti发展试点行DSA技术各自的300毫米。阿科玛EMD啤酒性能材料、IBM、电话,托托和其他人正在DSA。另外,芯片制造商是活动与DSA或看它。和几所大学继续工作。

“这是没有的。仍有可能一些利基应用程序在短期内是有道理的,”麦金太尔说。“在Imec,我们主要关注使更激进的缩放,如果你走到自对准四模式的局限性。在sub-20nm沥青、高气DSA材料承诺能够模式这些事情。”

DSA应用
和之前一样,DSA可以作为补充方案主流模式。它也可以用于有针对性的应用像治疗模式。“DSA取得了进步。DSA有一些非常有趣的材料和集成特性,”副总裁David炸说计算产品Coventor林研究公司。“你看一些你看到DSA文献中关于模式的结果愈合。关键是结果足够有趣,你可以看到一个路径成为现实。”

虽然到目前为止,DSA一直持观望态度的主流模式领域,随着行业努力得到EUV投入生产。但是随着芯片制造商降低到5和3 nm,他们将不得不更认真地对待DSA。

在DSA,接触孔是一个应用程序。基本上,一个芯片有两个主要结构——晶体管和互联。晶体管作为开关的装置。

互联由微小的铜线计划传输电信号从一个晶体管到另一个。芯片有10到15层互联。每一层都使用通过连接。

从22纳米芯片制造商增加了一个新的层称为middle-of-line(摩尔),连接晶体管和互联。摩尔层也有via-like结构。

图4:图像芯片的前端和后端。资料来源:维基百科

通过,芯片制造商的第一模式小孔或联系人的结构。为此,IC供应商使用传统浸/多模式。

不过,在每个节点联系变得越来越难的模式。在16 nm / 14 nm,临界尺寸(CD)的摩尔联系25 nm。在10纳米,摩尔接触范围从10到15 nm。

浸/多模式工作的联系人,但这个方案需要几个流程步骤和精确控制。所以在7和/或5 nm,芯片制造商希望利用EUV接触模式,这在理论上,简化了过程。

DSA是另一个选择。而不是使用原子层沉积(ALD)胎侧的腐蚀和SADP / SAQP 7 / 5 nm, DSA允许种植模式使用三种基本components-block共聚物,中性层和指导模式。

使用graphoepitaxial计划,第一步是模式微小接触孔结构上使用193 nm液浸式光刻。这个结构作为指导模式。然后,该表面涂以嵌段共聚物自组装的洞。材料中,形成接触孔。

DSA过程有一些问题,因为多余的残留物往往分散在晶片上。所以作为回应,Leti及其合作伙伴有合格的一个新的、第三代PS-b-PMMA材料集。该集团还开发了嵌入式中性层的指导模式。“新的嵌入式中性层允许我们中立底部一侧以及控制接触和残渣,“Leti钛试剂在接受采访时表示。

通常,DSA使用有机指导模式。但有时,有机模板是在特定的温度下不稳定。一个解决方案是使用一种无机指导模式基于二氧化硅材料。无机模板可以承受一定的温度,减少残留,并允许晶片被改写,根据Leti。

图5:PS-b-PMMA CH DSA Via0模式。来源:Leti

虽然DSA是一个潜在的候选人联系,芯片制造商似乎更感兴趣的技术线/空间应用。

为此,Leti,和布鲁尔阿科玛双氧水有限公司遵循严格的科学发展中两种类型的下一代共聚物,通常称为高气材料。“首先,你可以有PS-b-PMMA改性聚合物。这意味着两个街区的一个或两个化学改性,”钛试剂说。“过程兼容我们PS-b-PMMA聚合物实现。”

另一个选项是使用silicon-containing嵌段共聚物。“与那些,你可以转变周期和提高分辨率低,”她说。

这些材料是18岁和14 nm音高的能力。chemoepitaxy流的过程利用spacer-based模式技术。在这种流,193海里浸泡DSA模板可以使用模式。使更好的决议,EUV模式也可以做。

图6:两个chemoepitaxy间隔模式的方法。来源:Leti

“今天,我们可以做7纳米线与DSA /空间。7纳米线/空间是3或5 nm节点,根据铸造你在说什么,”Leti的痛苦说。“这可能是一个很好的互补解EUV NA EUV,避免高。它可以扩展当前的EUV一代。它还可以扩展193海里浸泡。”

不过,有一些挑战。最新PS-b-PMMA聚合物,缺陷水平接近目标水平。但新high-chi材料,没有缺陷数据。“这也是新一代的DSA的材料。你需要一些新的集成方案,”痛苦说。

周期时间是另一个问题。“现在,大约10分钟周期,但我们希望得到1到2分钟,”詹姆斯·兰姆说副首席技术官先进半导体制造布鲁尔科学。“这种方法减少了错误的发生,也加速半成品。今天,晶圆厂面临的一个问题是他们试图构建宽边面具来获得必要的决议。与DSA,你不必把这项决议,因此,你甚至不需要高NA。如果你可以打印一个22纳米线与EUV, DSA可以填写其他7和5 nm。您可以设置间距,减少腐蚀,使用打印在不同规模的指南”。

接下来是什么?
不过,目前还不清楚如果DSA会发现在7或5 nm。3海里,每个模式的策略是在桌子上。“在7海里和7 +,单一模式EUV。5 nm需要双模式,3 nm需要完整的双模式。DSA,当基础设施已经准备好了,将符合这个框架,”Ryoung-Han Kim表示Imec的小组经理OPC / RET,面具/成像,和测试网站/设计自动化。

过早的说3海里会发生什么。不过,长期的行业正在探索DSA的应用范围。“你会组装一个奈米棒,而不是依靠模式,当你得到1到2 nm,”布鲁尔说科学的羔羊。“溶剂型的方法将关键在小于5纳米结构。”

此外,行业也发展为non-semiconductor应用DSA。这包括纳米孔进行DNA测序仪的发展。使用DSA模式DNA折纸是另一个未来的应用。

和之前一样,DSA持有大量的承诺。问题是它是否会履行其潜力和重新组装成景观。

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