通过无规共聚物控制嵌段共聚物介观结构的取向的方法技术

使用统计或梯度共聚物将嵌段共聚物的纳米畴垂直取向的方法，所述统计或梯度共聚物的单体至少部分地不同于嵌段共聚物的各嵌段中存在的单体。本发明专利技术涉及使用统计或梯度共聚物的底层将嵌段共聚物的纳米畴在基材上垂直取向的方法，所述统计或梯度共聚物的单体至少部分地不同于嵌段共聚物的各嵌段中存在的单体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及通过使用统计或梯度共聚物的子层将嵌段共聚物的纳米畴在基材上垂直取向的方法，所述统计或梯度共聚物的单体至少部分地不同于分别在嵌段共聚物的各嵌段中存在的单体。将该方法有利地用于光刻中。许多先进的基于嵌段共聚物(BC)的自组装的光刻方法涉及PS-b-PMMA((聚苯乙烯-嵌段-聚(甲基丙烯酸甲酯))掩模。然而，PS对于蚀刻是不良掩模，因为其具有对蚀刻步骤中固有的等离子体的低耐受性。因此，该体系不容许图案向基材的最佳转印。此外，由于该体系的低弗洛里-哈金斯参数χ导致的PS和PMMA之间的有限相分离使得不可得到小于约20纳米的畴尺寸，因而限制掩模的最终分辨率。为了克服这些缺点，在“Polylactide-Poly(dimethylsiloxane)-PolylactideTriblockCopolymerasMultifunctionalMaterialsforNanolithographicApplications”，ACSNano.4(2)：第725-732页中，Rodwogin，M.D.等描述含Si或Fe原子的群组(基团)，例如PDMS、多面体低聚硅倍半氧烷(POSS)、或替代地聚(二茂铁基硅烷)(PFS)，其被引入嵌段共聚物中充当掩模。这些共聚物可形成类似于PS-b-PMMA的畴的明确分离的畴，但是与它们不同，在蚀刻处理过程中无机嵌段的氧化形成更加耐蚀刻得多的氧化物层，使得可将构成光刻掩模的聚合物的图案保持完整。在文章“Orientation-ControlledSelf-AssembledNanolithographyUsingaPolystyrene-PolydimethylsiloxaneBlockCopolymer”，NanoLetters，2007，7(7)：第2046-2050页中，Jung和Ross提出理想的嵌段共聚物掩模应该具有高χ值，并且嵌段之一应该高度地耐蚀刻。嵌段之间的高χ值促进在整个基材上界限分明的纯畴的形成，如Bang，J.等在“Defect-FreeNanoporousThinFilmsfromABCTriblockCopolymer”，J.Am.Chem.Soc.，2006，128：第7622页中所解释的，即，线粗糙度的降低。在393K，对于PS/PMMA对χ等于0.04，而对于PS/PDMS(聚(二甲基硅氧烷))，其为0.191；对于PS/P2VP(聚(2-乙烯基吡啶))，其为0.178；对于PS/PEO(聚(环氧乙烷))，其为0.077并且对于PDMS/PLA(聚(乳酸))，其为1.1。该参数(与蚀刻期间PLA和PDMS之间的高对比度相关)容许畴的更好的分界并且因此使得可接近小于22nm的畴尺寸。在某些条件下，全部这些体系显示含有具有小于10nm的限度尺寸的畴的良好组织。然而，具有高χ值的许多体系是通过溶剂蒸气退火的方式组织的，因为格外高的温度对于热退火是需要的，并且嵌段的化学完整性不会被保留。在有兴趣的嵌段共聚物的构成嵌段中可提到PDMS，因为其已经被用于软光刻中，例如，不基于与光的相互作用的光刻，更具体地作为印台或模具。PDMS具有聚合物材料中最低的玻璃化转变温度Tg之一。其具有高的热稳定性、低的UV线吸收和高度柔性的链。此外，PDMS的硅原子赋予其良好的对反应性离子蚀刻(RIE)的耐受性，因此使得可将由畴形成的图案正确地转印至基材层上。可有利地与PDMS组合的有兴趣的另一嵌段是PLA。聚乳酸(PLA)特征在于其可降解性，这容许其在创造共聚物掩模的步骤期间经由化学或等离子体路线被容易地降解(其对蚀刻的敏感性是PS的两倍，这意味着其可被容易得多地降解)。此外，其易于合成并且廉价。已经若干次证明，PS-s-PMMA无规共聚物刷的使用使得可控制基材的表面能，如可从下列作者处读到的：Mansky，P.等，“Controllingpolymer-surfaceinteractionswithrandomcopolymerbrushes”，Science，1997，275：第1458-1460页，Han，E.等，“EffectofCompositionofSubstrate-ModifyingRandomCopolymerontheOrientationofSymmetricandAsymmetricDiblockCopolymerDomains”，Macromolecules，2008，41(23)：第9090-9097页，Ryu，D.Y.等，“CylindricalMicrodomainOrientationofPS-b-PMMAontheBalancedInterfacialInteractions：CompositionEffectofBlockCopolymer.Macromolecules，2009”，42(13)：第4902-4906页，In，I.等，“Side-Chain-GraftedRandomCopolymerBrushesasNeutralSurfacesforControllingtheOrientationofBlockCopolymerMicrodomainsinThinFilms”，Langmuir，2006，22(18)：第7855-7860页，Han，E.等，“PerpendicularOrientationofDomainsinCylinder-FormingBlockCopolymerThickFilmsbyControlledInterfacialInteractions.Macromolecules，2009”，42(13)：第4896-4901页；以得到通常不稳定的形貌，例如对于PS-b-PMMA嵌段共聚物，在薄膜构造中垂直于基材的圆柱。改性基材的表面能是通过变化无规共聚物嵌段的体积分数而控制的。使用该技术，因为其简单、快速并且使得可容易地改变表面能以便平衡嵌段和基材之间优先的相互作用。为了将表面能最小化而使用无规共聚物刷的大多数研究显示PS-s-PMMA刷(PS/PMMA无规共聚物)用于控制PS-b-PMMA的组织的用途。Ji等在“GeneralizationoftheUseofRandomCopolymerToControltheWettingBehaviorofBlockCopolymerFilms.Macromolecules，2008”，41(23)：第9098-9103页中已证明使用PS-s-P2VP无规共聚物以控制PS-b-P2VP的取向，其方法论类似于在PS/PMMA体系的情况中使用的方法论。几乎没有研究提到通过使用其构成本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过无规或梯度共聚物控制嵌段共聚物介观结构的取向的方法，所述无规或梯度共聚物的单体至少部分地不同于分别在所述嵌段共聚物的各嵌段中存在的单体，所述方法包括下列步骤：‑无规或梯度共聚物的溶液在基材上的沉积；‑导致无规或梯度共聚物链的单层接枝于所述基材上的退火，随后任选的清洗以将未接枝的链除去；‑嵌段共聚物溶液的沉积；‑经由合适的处理的在所述嵌段共聚物的自组装中固有的相分离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.11 FR 13.568311.通过无规或梯度共聚物控制嵌段共聚物介观结构的取向的方法，所述无规或梯度共
聚物的单体至少部分地不同于分别在所述嵌段共聚物的各嵌段中存在的单体，所述方法包
括下列步骤：
-无规或梯度共聚物的溶液在基材上的沉积；
-导致无规或梯度共聚物链的单层接枝于所述基材上的退火，随后任选的清洗以将未
接枝的链除去；
-嵌段共聚物溶液的沉积；
-经由合适的处理的在所述嵌段共聚物的自组装中固有的相分离。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述无规或梯度共聚物的构成单体之一一旦聚合在
所述嵌段共聚物的嵌段之一中是能混溶的。
3.如权利要求1所述的方法，其中通过自由基聚合制备所述无...

【专利技术属性】
技术研发人员：C纳瓦罗，C雷布尔，G弗勒里，G皮卡斯坦格斯，G哈齐约安努，
申请(专利权)人：阿科玛法国公司，波尔多大学，国家科学研究中心，波尔多理工学院，
类型：发明
国别省市：法国;FR