[發明專利]使用化學氣相沉積膜控制嵌段共聚物薄膜中的域取向

有效

• 申請號: 201380013521.4
• 申請日: 2013-02-07
• 公開（公告）號: CN104321700B
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: C·G·威爾森;W·J·杜蘭德;C·J·埃利森;C·M·貝茨;瀨下武宏;J·卡申;L·J·桑托斯;L·迪安;E·L·勞施
• 申請（專利權）人: 得克薩斯大學體系董事會
• 主分類號: G03F7/00
• 分類號: G03F7/00;B81C1/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 任宗華

本發明使用真空沉積的材料薄膜，形成與下面的嵌段共聚物薄膜的不同域無優先相互作用的界面。無優先界面防止形成濕潤層并影響嵌段共聚物內的域取向。沉積的聚合物的目的是在嵌段共聚物薄膜內產生可充當平版印刷圖案的納米結構特征。

技術領域

本發明使用真空沉積的材料薄膜，形成與下面的嵌段共聚物薄膜的不同域無優先相互作用的界面。無優先界面防止形成濕潤層并影響嵌段共聚物內的域取向。沉積的聚合物的目的是在嵌段共聚物薄膜內產生可充當平版印刷圖案的納米結構特征。

背景技術

使用常規的多晶粒介質對硬盤驅動器的面密度的改進目前受到超順磁極限限制[1]。位元圖案化的(bit patterned)介質可借助形成被非磁性材料隔開的分離的磁島來繞過此限制。若可形成具有次-25nm特征的模板，則納米壓印的平版印刷術為一種產生位元圖案化介質的吸引人的解決方案[2]。光學平版印刷術的分辨率極限和電子束平版印刷術因產出率緩慢導致的過高成本[3]迫使人們需要新的模板構圖方法。二嵌段共聚物自組裝成約5-100nm數量級的界限分明的結構[4]可在長度規模上產生為生產位元圖案化介質所要求的特征。這通過使用嵌段共聚物生產用于壓印平版印刷術的模板來最有效地實現[5]。在可獲得適當模板的情況下，可使用壓印平版印刷術，有效地生產位元圖案化的介質。在先研究的目標是產生六角堆積的圓柱形態的嵌段共聚物，其中硅選擇性引入到一個嵌段內，達成抗蝕刻性[6]是通過后聚合的SiO₂生長[7]，使用超臨界CO₂[8]和含硅的二茂鐵基單體[9]進行氧化硅沉積來實現的。需要一種形成具有次-100nm特征的壓印模板的方法，其具有所需的可利用硅提供的良好的氧氣蝕刻對比度蝕刻的納米結構的結構對準。

發明內容

在一個實施方案中，本發明涉及通過如下步驟實現嵌段共聚物的域取向的方法：a)在基底上涂布嵌段共聚物薄膜，b)通過在氣相內沉積，在嵌段共聚物頂面上施加面涂層，和c)退火。在一個實施方案中，所述退火是通過暴露于溶劑蒸汽下進行。在一個實施方案中，所述退火是通過加熱進行。在一個實施方案中，所述基底包括硅。在一個實施方案中，所述基底是硅晶片(wafer)。在一個實施方案中，所述基底是石英。在一個實施方案中，所述基底是玻璃。在一個實施方案中，所述基底是塑料。在一個實施方案中，所述基底是透明基底。在一個實施方案中，所述基底是卷軸式基底。在一個實施方案中，所述基底用表面能介于兩個嵌段之間的基底表面能中和層涂布。在一個實施方案中，所述基底表面能中和層選自:(a)高Tg聚合物，(b)交聯的聚合物，(c)氣相沉積的聚合物，例如聚對二甲苯，(d)硅烷化試劑的小分子衍生物，和(e)通過將聚合物端連接到基底上形成的聚合物刷。在一個實施方案中，所述嵌段共聚物含有具有至少10wt％硅的嵌段。在一個實施方案中，所述面涂層是無機的。在一個實施方案中，所述面涂層是無機氧化物。在一個實施方案中，所述面涂層是聚對二甲苯。在一個實施方案中，所述面涂層是聚對二甲苯衍生物。在一個實施方案中，所述聚對二甲苯選自:聚對二甲苯N，聚對二甲苯D,聚對二甲苯C，聚對二甲苯和聚對二甲苯X。在一個實施方案中，該方法進一步包括:d)在使得形成納米結構的條件下，處理所述層狀結構。在一個實施方案中，所述處理包括退火。在一個實施方案中，所述退火包括加熱。在一個實施方案中，該方法進一步包括:e)在使得面涂層和一部分嵌段共聚物被除去，從而暴露所述納米結構的條件下，蝕刻所述層狀結構。在一個實施方案中，所述嵌段共聚物形成可在平版印刷構圖工藝中用作蝕刻掩模的納米結構材料。在一個實施方案中，提供第三單體和所述嵌段共聚物是三嵌段共聚物。在一個實施方案中，本發明涉及根據以上所述的方法制造的蝕刻納米結構。在一個實施方案中，所述蝕刻包括氧氣蝕刻。在一個實施方案中，所述納米結構選自:薄片，圓柱，垂直對準的圓柱，水平對準的圓柱，球體，螺旋體，網狀結構，和階層式納米結構。在一個實施方案中，所述納米結構包括圓柱狀結構，所述圓柱狀結構相對于所述表面的平面基本上垂直對準。在一個實施方案中，可改變各組分的比例，使得該層的表面能發生變化。在一個實施方案中，當熱退火處理組合物時，表面能發生變化。在一個實施方案中，施加表面能中和層包括:i)在溶劑內溶解所述表面能中和層聚合物；ii)在表面上旋涂表面能中和層聚合物；iii)通過暴露于250℃下5分鐘交聯；和iv)隨后用溶劑洗滌。在一個實施方案中，所述溶劑是甲苯。