含硅嵌段共聚合物及其合成和使用方法技术

本发明专利技术描述含硅单体和共聚物的合成。单体三甲基-(2-亚甲基丁-3-烯基)硅烷（TMSI）的合成和随后具有苯乙烯二嵌段共聚物的合成，形成聚苯乙烯-嵌段-聚三甲基甲硅烷基异戊二烯，及合成二嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚甲基丙烯酰氧基甲基三甲基硅烷或PS-b-P(MTMSMA)。这些含硅二嵌段共聚物具有多种用途。一种优选的应用为作为用于光刻法的具有低于100nm的特征的新型压印模板材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及衍生自两种(或更多种)单体物质的杂聚物或共聚物，所述单体物质中的至少ー种并入了硅原子。所述化合物具有包括在包括使模板图案化以便在纳米压印光刻法中使用的半导体エ业中的多种应用的许多用途。
技术介绍
使用常规多颗粒介质改善硬盘驱动器中的面密度当前受到超顺磁极限约束。位模式介质可通过产生由非磁性材料隔开的分离的磁性岛而绕过该限制。如果可产生具有低于25nm的特征的模板，纳米压印光刻法则是制造位模式介质的吸引人的解决方案。在光学光刻法中的分辨率极限和归因于缓慢生产率的电子束光刻法的限制性成本需要新的模板图案化方法。ニ嵌段共聚物自组装成在5-100nm范围内的轮廓分明的结构 生成在制造位模式介质所需要的长度尺度下的特征。这通过使用ニ嵌段共聚物来最有效地完成，从而制造用于压印光刻法的模板。在利用恰当模板的情况下，可使用压印光刻法来有效地制造位模式介质。先前的研究已经针对于在通过聚合后SiO2生长、使用超临界CO2使氧化硅沉积和含硅ニ茂铁基单体来将硅选择性并入一个嵌段中得到耐蚀刻性的情况下来制造六边封装的柱形形态的嵌段共聚物。需要的是产生可被蚀刻的具有低于IOOnm的特征的压印模板的方法。专利技术概述本专利技术涵盖含硅组合物、合成方法和使用方法。更具体地讲，本专利技术涉及衍生自两种(或更多种)单体物质的杂聚物或共聚物，所述单体物质中的至少ー种包含硅。所述化合物具有包括在包括制造用于纳米压印光刻法的模板的半导体エ业中的多种应用的许多用途。在一个实施方案中，本专利技术涉及合成含硅嵌段共聚物的方法，其包括a)提供第一単体和第二単体(及，在一些实施方案中，额外的単体)，所述第一単体包含硅原子且所述第二单体为可聚合的烃单体(不含硅);b)在使得形成所述第二单体的反应性聚合物的条件下处理所述第二単体；和c)使所述第一単体与所述第二単体的所述反应性聚合物在使得合成所述含硅嵌段共聚物(例如，ニ嵌段、三嵌段等)的条件下反应。在一个实施方案中，所述第二单体为苯こ烯且所述反应性聚合物为反应性聚苯こ烯。在一个实施方案中，所述反应性聚苯こ烯为阴离子聚苯こ烯。在一个实施方案中，所述第一单体为三甲基-(2-亚甲基-丁-3_烯基)硅烷。在一个实施方案中，所述第一単体在氯丁ニ烯和(三甲基甲硅烷基)-甲基氯化镁的Kumada偶合反应(參见參考文献10)中合成。在一个实施方案中，步骤b)的条件包括在环己烷中聚合。在一个实施方案中，所述方法进ー步包括d):使所述含硅嵌段共聚物在甲醇中沉淀。在一个实施方案中，所述含硅嵌段共聚物为PS-b-PTMSI。在一个实施方案中，所述第一単体为含硅的甲基丙烯酸酷。在一个实施方案中，所述第一单体为甲基丙烯酰氧基甲基三甲基硅烷(MTMSMA)。在一个实施方案中，所述含硅嵌段共聚物为聚苯こ烯-嵌段-聚甲基丙烯酰氧基甲基三甲基硅烷或更简单地讲，PS-b-(MTMSMA)。在一个实施方案中，所述第二单体为甲基丙烯酸酷。在一个实施方案中，所述第二单体为环氧化物。在一个实施方案中，所述第二単体为苯こ烯衍生物。在一个实施方案中，所述苯こ烯衍生物为对甲基苯こ烯。在一个实施方案中，所述苯こ烯衍生物为对氯苯こ烯。在一个实施方案中，所述含硅嵌段共聚物例如通过旋涂、优选在使得在表面上形成诸如尺寸小于IOOnm(且优选尺寸为50nm或更小)的纳米结构的物理特征的条件下旋涂而施用到表面上。因此，在一个实施方案中，所述方法进ー步包括步骤d):用所述嵌段共聚物涂覆表面以产生嵌段共聚物膜。在一个实施方案中，所述方法进ー步包括步骤e):在使得形成纳米结构的条件下处理所述膜。在一个实施方案中，所述纳米结构包括柱形结构，所述柱形结构相对于所述表面的平面基本垂直排列。在一个实施方案中，所述处理包括将所述涂覆的表面暴露于诸如丙酮或THF的溶剂的饱和气氛(此エ艺也称作“退火”)。在一个实施方案中，所述表面在硅晶片上。在另ー实施方案中，所述处理包括将所述涂覆的表面暴露于热。在一个实施方案中，所述膜可具有不同的厚度。在一个实施方案中，所述表面在步骤d)之前未用交联的聚合物预处理。在一个实施方案中，所述表面在步骤d)之前用交联的聚合物预处理。在一个实施方案中，提供第三单体且使其反应，且所得嵌段共聚物为三嵌段共聚物。在一个实施方案中，本专利技术涵盖根据上述方法制造的膜。在一个实施方案中，所述方法进ー步包括步骤f):蚀刻含有所述纳米结构的涂覆表面。 在一个实施方案中，本专利技术涉及合成含硅嵌段共聚物的方法，其包括a)提供第一単体和第二単体，所述第一単体包括没有并入硅(即，不含硅原子)的烃单体，所述第二単体为可聚合且包含硅原子的単体；b)在使得形成所述第二単体的反应性聚合物的条件下处理所述第二単体；和c)使所述第一単体与所述第二単体的所述反应性聚合物在使得合成所述含硅嵌段共聚物的条件下反应。在一个实施方案中，所述第二单体为含硅的苯こ烯衍生物。在一个实施方案中，所述苯こ烯衍生物为对三甲基甲硅烷基苯こ烯。在一个实施方案中，所述第二単体为含硅的甲基丙烯酸酷。在一个实施方案中，所述方法进ー步包括步骤d):用所述嵌段共聚物涂覆表面以产生嵌段共聚物膜。在一个实施方案中，所述含硅嵌段共聚物例如通过旋涂、优选在使得在表面上形成诸如尺寸小于IOOnm (且优选尺寸为50nm或更小)的纳米结构的物理特征的条件下旋涂而施用到表面上。因此，在一个实施方案中，所述方法进ー步包括步骤e):在使得形成纳米结构的条件下处理所述膜。在一个实施方案中，所述纳米结构包括柱形结构，所述柱形结构相对于所述表面的平面基本垂直排列。在一个实施方案中，所述处理包括将所述涂覆的表面暴露于诸如丙酮或THF的溶剂的饱和气氛(此エ艺也称作“退火”)。在另ー实施方案中，所述处理包括将所述涂覆的表面暴露于热。在一个实施方案中，所述膜可具有不同的厚度。在一个实施方案中，所述表面在娃晶片上。在一个实施方案中，所述表面在步骤d)之前未用交联的聚合物预处理。在一个实施方案中，所述表面在步骤d)之前用交联的聚合物预处理。在一个实施方案中，本专利技术涉及如下方法，其中提供第三単体且所述嵌段共聚物为三嵌段共聚物。在一个实施方案中，本专利技术涉及根据上述方法制造的膜。在一个实施方案中，所述方法进ー步包括步骤f):蚀刻含有所述纳米结构的涂覆表面。在一个实施方案中，本专利技术涉及在表面上形成纳米结构的方法，其包括a)提供诸如PS-b-P(MTMSMA)的含硅嵌段共聚物和表面；b)在所述表面上旋涂所述嵌段共聚物以产生涂覆的表面；和c)在使得在所述表面上形成纳米结构的条件下处理所述涂覆的表面。在一个实施方案中，所述纳米结构包括柱形结构，所述柱形结构相对于所述表面的平面基本垂直排列。在一个实施方案中，所述处理包括将所述涂覆的表面暴露于诸如丙酮或THF的溶剂的饱和气氛(此エ艺也称作“退火”)。在另ー实施方案中，所述处理包括将所述涂覆的表面暴露于热。在一个实施方案中，所述膜可具有不同的厚度。在一个实施方案中，所述表面在硅晶片上。在一个实施方案中，所述表面在步骤b)之前未用交联的聚合物预处理。在一个实施方案中，所述表面在步骤b)之前用交联的聚合物预处理。在一个实施方案中，本专利技术涉及根据上述方法制造的膜。在一个实施方案中，所述方法进ー步包括步骤e):蚀刻含有所述纳米结构的涂覆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·G·威尔森，C·贝茨，J·斯特拉恩，C·埃利森，B·米勒，
申请(专利权)人：得克萨斯大学体系董事会，
类型：
国别省市：