定向自组装光刻技术是通过衬底的预图形化引导光刻胶在自主装的过程中形成高度有序密集图形阵列的光刻技术。这里所用的光刻胶多为嵌段共聚物(Block Copolymers, BCPs)。 从结果上看，该技术能进一步缩减光学光刻图形的节距，是对现有光刻技术的增强。

DSA技术综合了光学光刻的图形可控性和自组装技术的高密度图形优势，该技术与193nm浸没式光刻技术兼容并有望将其推向极限，是亚10nm技术代中的有力竞争者。但DSA也面临缺陷密度高这一主要挑战。图10-48所示为传统无定形的自组装图形与定向自组装图形的比较。

作为与半导体工艺兼容的自组装材料，BCP 是由若干段化学性质不同且热力学不相容的聚合物链单元(Block) 通过共价键或超分子键连接而成的。将BCP旋涂在衬底上，经热处理后，原本无序的BCP薄膜会出现相分离，形成具有周期性的图案，即自组装。以二元BCP系统为例，聚合物链单元的体积分数决定了自组装的构型(球状、柱状、枝状、片状)，如图10-49所示。

选择聚合物链单元长度合适的BCP体系，如PMMA，可以实现半节距(Half Pitch)至12nm的线条阵列，这就突破了193nm 浸没式光刻分辨率的极限。

虽然常规的BCP自组装可以实现超高密度的图案，但该图案随机性强、不可控(典型如指纹状)，无法直接应用于半导体工艺，因此自组装的定向技术应运而生。通过对衬底的预图形化，可以引导BCP在自主装过程中形成取向一致的图形阵列。定向的方法主要有几何限制定向法( Grapho-Epitaxy)和化学选择定向法( Chemo-Epitaxy)两种。前者通过光刻在衬底上形成一定取向、一定宽度的沟槽，使沟槽内的BCP在空间限制的作用下，按照沟槽的取向进行自组装，如图10-50 (a) 所示;后者通过光刻在对BCP选择性化学吸附的材料上定义出具有一定取向的自组装区域，从而实现对BCP自组装的定向，如图10-50 (b) 所示。