目前的半導體光刻是一種「自上而下」的技術，也就是從體材料開始，通過減法實現微尺度圖案。相對於「自上而下」概念的，便是「自下而上」，也就是從原子、分子尺寸開始搭建出微尺度結構。
納米技術已經如火如荼的發展了30多年，目前還沒有實現真正的「自下而上」晶片製造技術。不過DSA技術，即定向自組裝技術已經在半導體製造領域也研究多年。半導體廠商寄希望於通過DSA輔助EUV光刻，進一步提升10納米分辨尺度的光刻精度。今天我們來看一下英特爾在DSA輔助EUV光刻上的進展。
這是2023年在美國加州的高級光刻和圖案化會議上，英特爾研究員古普雷特·辛（Gurpreet Singh）發表的演講。
目前的第一代0.33NA EUV光刻機的極限分辨可達21納米間距，因此這項研究主要是對於21納米的金屬間距解析度提升。所以雖然下一代0.55NA EUV光刻機將達到間距14納米，但是目前的研究有望遷移到下一代EUV光刻技術。
DSA輔助EUV光刻機的流程很簡單：
採用傳統化學光刻膠曝光，生成底層分子，再其中採用DSA高分子進行整形。
下圖展示了這種DSA整形之前和之後的光刻圖形，其效果清晰可見：整形後光刻條紋邊界清晰、消除了整形前的各種邊緣毛刺。
DSA整形的基本原理是傳統化學光刻膠分子尺寸高於EUV光子噪聲，採用窄分子量分布的DSA分子可以匹配EUV光子噪聲。
因此，DSA整形之後，光刻圖案的線寬粗糙度得以大幅降低。
為了將DSA整形用於器件圖案化，英特爾開發了一套工藝。
下圖可以看到，英特爾在2022年和2023年採用DSA整形的EUV光刻效果，2023年的曝光圖案已經消除了21納米金屬間距的缺陷。
採用新的方案，英特爾的DSA整形技術在大量複雜光刻圖案曝光時，達到21納米金屬間距的解析度。
在21納米間距解析度下，2023年已經大幅提高器件的電性能的魯棒性。
英特爾進一步測試了18納米金屬間距--這已經到了下一代2納米EUV光刻機的工作區間，我們可以看到採用DSA整形技術之後，電性能大幅度提升。這意味著DSA將0.33NA光刻機的解析度進一步提升。
我們前次介紹了創新的2納米EUV光刻膠MOR技術，本質上是降低單個曝光中心的分子鏈的空間分布導致的粗糙度。DSA技術能否在更高的解析度區間整形EUV光刻圖案，也是一個值得期待的事情。
英特爾目前在DSA的兩個突破方向，一個是大面積無缺陷DSA沉積，另一個是改進光刻底層分子，我們可能很快會看到更新的結果。
我們下次繼續聊吧！