[发明专利]用于控制嵌段共聚物的纳米畴取向的方法

说明书

本发明涉及用于控制嵌段共聚物(BPC)的纳米畴取向的方法，该嵌段共聚物的下界面与基材的经预先中性化的表面接触，由此，所述嵌段共聚物能够在最小厚度(e)上纳米结构化成具有给定周期(L₀)的纳米畴，该最小厚度(e)至少等于该周期(L₀)的一半。该方法的特征在于，其在于将该嵌段共聚物(BCP)沉积在该基材上，使得其总厚度(E+e)为该最小厚度(e)的至少两倍大且优选至少三倍大，并随后在该嵌段共聚物(BCP)上沉积界面材料，使得该嵌段共聚物与周围环境隔绝开。

技术领域

本发明涉及控制嵌段共聚物的纳米畴取向的领域，该纳米畴在所述嵌段共聚物的纳米结构化过程中产生。该取向特别地取决于嵌段共聚物的各界面处的表面能。

更特别地，本发明涉及用于控制嵌段共聚物的纳米畴取向的方法，该嵌段共聚物的上界面与处于液体或固体形式的化合物或化合物混合物接触。此外，本发明涉及用于从嵌段共聚物开始制造纳米平版印刷(nanolithography，纳米光刻)抗蚀剂的方法，所述方法包括用于控制所述嵌段共聚物的嵌段取向的过程的步骤。

背景技术

纳米技术的发展已经使得能够不断地使制品小型化，尤其是在微电子和微机电系统(MEMS)领域。目前，常规的平版印刷(lithography，光刻)技术不再使得能够满足这些对于小型化的不断需求，因为它们无法生产尺寸小于60nm的结构。

因此，有必要对平版印刷技术进行调整，并创造出这样的蚀刻抗蚀剂，该蚀刻抗蚀剂使得能够产生具有高分辨率的越来越小的图案。采用嵌段共聚物，有可能通过该共聚物的构成嵌段之间的相分离(phase segregation)来构建(structure)所述嵌段的排列，从而形成尺度小于50nm的纳米畴。由于该进行纳米结构化的能力，嵌段共聚物在电子或光电子领域中的使用现在是众所周知的。

然而，旨在形成纳米平版印刷抗蚀剂的嵌段共聚物必须展现出垂直于基材表面取向的纳米畴，以便随后能够选择性地移除嵌段共聚物的一种嵌段并产生具有残留嵌段的多孔膜。由此在多孔膜中产生的图案随后能够通过蚀刻转移至下部基材。

给定材料“x”的表面能(表示为γ_x)被定义为相较于在材料主体内的材料能量的在材料表面处的额外的能量。当材料为液体形式时，其表面能相当于其表面张力。

嵌段共聚物的嵌段i、…j中的每一个均展现出表示为γ_i…γ_j的表面能，该表面能对于其是特定的并取决于其化学构成，也就是说，取决于构成其的单体或共聚单体的化学性质。同样地，基材的每种构成材料均展现出其自身的表面能值。

此外，嵌段共聚物的嵌段i、…j中的每一个均展现出表示为χ_ix的Flory-Huggins型相互作用参数(当其与给定材料“x”相互作用时，举例而言，该给定材料可为液体、固体表面或另一聚合物相)以及表示为“γ_ix”的界面能，其中，γ_ix＝γ_i-(γ_x cosθ_ix)，其中θ_ix是材料i和x之间的接触角。嵌段共聚物的两个嵌段i和j之间的相互作用参数因此表示为χ_ij。

Jia等(Journal of Macromolecular Science,B,2011,50,1042)已经表明，存在着连接给定材料i的表面能γ_i和Hildebrand溶解度参数δ_i的联系。实际上，两种给定材料i和x之间的Flory-Huggins相互作用参数与材料特有的表面能γ_i和γ_x间接相关。因此，以表面能或相互作用参数来描述出现在材料界面处的相互作用的物理现象。