[发明专利]用于薄膜嵌段共聚物取向控制的酸酐共聚物面涂层

说明书

使用自组装嵌段共聚物结构制备先进的平版印刷图案取决于控制这些结构在薄膜中的取向。特别地，垂直于嵌段共聚物膜平面的圆柱体和片状的取向在大多数应用中是需要的。实现取向的优选方法是通过加热。本发明包括使用极性转换(polarity‑switching)面涂层通过加热来控制嵌段共聚物薄膜取向。面涂层可以从极性铸膜溶剂旋涂在嵌段共聚物薄膜上，并且其在热退火时改变组成而变成“中性的”。面涂层能够有助于嵌段共聚物的取向控制，除此之外仅通过加热该取向控制是不可能的。

相关申请的交叉引用

该部分继续申请要求于2013年02月07日提出的美国申请第13/761,918号的优先权，该美国申请要求于2012年02月10日提出的美国 临时申请第61/597,327号的优先权，它们的内容通过引用并入本文。

发明领域

使用自组装嵌段共聚物制备先进的平版印刷图案取决于其在薄膜中的取向控制。通过热退火面涂层能够使嵌段共聚物取向，否则嵌段共聚物的取向会非常困难。本发明包括使用共聚物面涂层，其可以被旋涂在嵌段共聚物薄膜上，并用于通过加热以控制该嵌段共聚物微区的取向，然后被除去。该面涂层可以使嵌段共聚物薄膜中的在没有面涂层存在下仅通过加热其不会取向的微区取向。

发明背景

二嵌段共聚物自组装成具有5-100nm级尺寸的清晰结构是公知的[1]。为了使这些结构可用于多种应用，需要将其以薄膜使用并且使嵌段共聚物结构(例如片状和圆柱形)取向，从而使它们垂直于它们所涂覆的基底。需要一种方法来产生具有所需能被蚀刻的结构排列的特征。

发明概要

本发明包含聚合物面涂层，其能通过加热使薄膜中的嵌段共聚物取向，从而使得只通过加热不会取向的相分离结构垂直于膜的平面取向。而且，从不溶解或基本上不溶胀该嵌段共聚物任何组分的溶剂将该面涂层涂覆。本发明所述的面涂层聚合物在加热时发生性能变化，这使得它们在取向过程中有效。而且，通过使用不溶解或基本上不溶胀嵌段共聚物任何组分的溶剂可将本发明的面涂层聚合物从该嵌段共聚物的表面除去。

在一个实施方案中，本发明涉及一种将面涂层施用至嵌段共聚物膜以产生层状结构的方法，该层状结构包含基底、表面能中和层、嵌段共聚物和可在不破坏或改性该嵌段共聚物下涂覆的面涂层组合物。该不溶的表面中和层是通过本领域公知的方法产生的，并且可以由自组装单层、“分子刷(brushes)”或交联聚合物构成。通常通过旋涂将该嵌段共聚物施用于不溶中和层上。在一个实施方案中，该面涂层聚合物由多种组分组成，其中之一是酸酐。在一个实施方案中，该酸酐衍生自马来酸酐单体部分。可以改变面涂层中组分比例来最优化特定嵌段共聚物的性能。在一个实施方案中，将该面涂层组合物溶于不溶解或基本上不溶胀该嵌段共聚物膜的溶剂中。在一个实施方案中，该溶剂可以是水、醇或者水和醇类的混合物。该溶剂可以是碱。在一个实施方案中，所述碱是水性的氢氧化铵或水性的烷基氢氧化铵或烷基氢氧化铵的类似衍生物。在一个实施方案中，把该酸酐共聚物溶于碱中，将所得的盐分离并且再溶解于新的铸膜溶剂(casting solvent)中。在一个实施方案中，该盐铸膜溶剂(salt casting solvent)是水、有机溶剂或水和有机溶剂的混合物。在另一个实施方案中，该溶剂是醇或醇和有机溶剂的混合物。