Brevet FR3085956A1 — publié le 20200320

PROCÉDÉ D'AUTO-ASSEMBLAGE DIRIGÉ D'UN COPOLYMÈRE À BLOCS AYANT UNE FAIBLE TEMPÉRATURE DE TRANSITION VITREUSE DOMAINE TECHNIQUE La présente invention est relative aux techniques d'auto-assemblage dirigé de copolymères à blocs (« Directed Self-Assembly », DSA) permettant de générer des motifs de très hautes résolution et densité. L'invention concerne plus particulièrement un procédé d'auto-assemblage dirigé d'un copolymère à blocs dont au moins un des blocs présente une température de transition vitreuse inférieure à 20 °C. 10 ÉTAT DE LA TECHNIQUE La limite de résolution de la lithographie optique conduit à développer de nouvelles techniques pour réaliser des motifs dont la dimension critique (CD) est inférieure à 22 nm. L'auto-assemblage dirigé de copolymères à blocs (DSA) est considéré comme l'une des techniques de lithographie émergentes les plus prometteuses, en raison de 15 sa simplicité et du faible coût de sa mise en oeuvre. Les copolymères à blocs sont des polymères dans lesquels deux unités de répétition, un monomère A et un monomère B, forment des chaînes distinctes liées entre elles par une liaison covalente. Lorsque l'on donne suffisamment de mobilité aux chaînes, par exemple en chauffant ces copolymères à blocs, les chaînes de monomère A et les 20 chaînes de monomère B ont tendance à se séparer en phases ou blocs de polymère et à se réorganiser en domaines, dont la forme dépend notamment du ratio entre le monomère A et le monomère B. En fonction de ce ratio, on peut obtenir des sphères de A dans une matrice de B, des cylindres de A dans une matrice de B ou des lamelles de A et des lamelles de B intercalées. Les copolymères à blocs ont donc la propriété 25 de former des structures de polymère qui peuvent être contrôlés grâce au ratio des monomères A et B. La taille des domaines du bloc A (respectivement du bloc B) est directement proportionnelle à la longueur des chaînes du monomère A (respectivement du monomère B). La période de répétition des domaines, appelée communément I « période naturelle Lo du copolymère à blocs », varie en fonction du degré de polymérisation N du copolymère à blocs (i.e. du nombre total d'unités de répétition dans la chaîne composée des monomère A et B). Les techniques d'auto-assemblage dirigé de copolymères à blocs permettent de réaliser différents types de motifs dans un substrat de circuit intégré. Après avoir été déposé sur le substrat, le copolymère à blocs est auto-assemblé, typiquement par traitement thermique. La température d'auto-assemblage T est généralement supérieure à la plus forte des températures de transition vitreuse TG des blocs A et B, et inférieure à la température de transition ordre-désordre Tour du copolymère à blocs (romax REVENDICATIONS1. Procédé d'auto-assemblage dirigé d'un copolymère à blocs de morphologie lamellaire comprenant un pluralité de phases de polymère dont une première phase de polymère et une deuxième phase de polymère, la première phase de polymère comprenant du silicium et présentant une température de transition vitreuse (Toi) inférieure à 20 °C, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : - déposer (S1) le copolymère à blocs sur un substrat (100) de façon à obtenir un film de copolymère (110) ; - ordonner (S2) le film de copolymère (110) par auto-assemblage du copolymère ie à blocs, d'où il résulte des lamelles (110A) formées de la première phase de polymère et des lamelles (110B) formées de la deuxième phase de polymère ; graver (S4) au moyen d'un plasma les lamelles (110B) formées de la deuxième phase de polymère sélectivement par rapport aux lamelles (110A) formées de la première phase de polymère, d'où il résulte une pluralité de motifs (111) 15 s'étendant dans un film résiduel (110") ; procédé caractérisé en ce que le substrat (100) est porté lors de l'étape de gravure (S4) à une température Ts telle que : n TG1. Ts Tci X fi i=i où i est un indice de valeur comprise entre 1 et n, n étant le nombre de phases de 20 polymère du copolymère à blocs, TG1 est la température de transition vitreuse de la première phase de polymère, TGL est la température de transition vitreuse de la phase de polymère d'indice i et h est la fraction volumique de la phase de polymère d'indice 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la température Ts du substrat (100) 25 remplit la condition suivante : (TG1 ± TGi 1 ) n i Ts I TGi i=1 i=1 15 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le plasma est formé à partir d'un gaz réactif contenant de l'oxygène. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant en outre, avant l'étape de gravure (S4), une étape de réticulation (S3) du film de copolymère ordonné (110'). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la première phase de polymère présente un pourcentage atomique de silicium inférieur ou égal à 12 %. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant en outre une étape de transfert (S5) des motifs (111) du film résiduel (110") dans le substrat (100). 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel le substrat (100) est porté à la température Ts lors de l'étape de transfert (S5). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'étape de gravure (S4) est accomplie dans un réacteur de gravure sèche de type RIE.