[發(fā)明專利]用于薄膜嵌段共聚物取向控制的酸酐共聚物面涂層

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410409101.4
• 申請日: 2014-06-19
• 公開（公告）號: CN104592539B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: C·G·威爾森;C·J·埃利森;T·瀨下;J·卡申;C·M·貝茨;L·迪安;L·J·桑托斯;E·L·勞施;M·馬厄
• 申請（專利權(quán)）人: 得克薩斯大學(xué)體系董事會
• 主分類號: C08J7/04
• 分類號: C08J7/04;C08L53/00;C03C17/42;C04B41/52
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 李英

使用自組裝嵌段共聚物結(jié)構(gòu)制備先進的平版印刷圖案取決于控制這些結(jié)構(gòu)在薄膜中的取向。特別地，垂直于嵌段共聚物膜平面的圓柱體和片狀的取向在大多數(shù)應(yīng)用中是需要的。實現(xiàn)取向的優(yōu)選方法是通過加熱。本發(fā)明包括使用極性轉(zhuǎn)換(polarity?switching)面涂層通過加熱來控制嵌段共聚物薄膜取向。面涂層可以從極性鑄膜溶劑旋涂在嵌段共聚物薄膜上，并且其在熱退火時改變組成而變成“中性的”。面涂層能夠有助于嵌段共聚物的取向控制，除此之外僅通過加熱該取向控制是不可能的。

相關(guān)申請的交叉引用

該部分繼續(xù)申請要求于2013年02月07日提出的美國申請第13/761,918號的優(yōu)先權(quán)，該美國申請要求于2012年02月10日提出的美國 臨時申請第61/597,327號的優(yōu)先權(quán)，它們的內(nèi)容通過引用并入本文。

發(fā)明領(lǐng)域

使用自組裝嵌段共聚物制備先進的平版印刷圖案取決于其在薄膜中的取向控制。通過熱退火面涂層能夠使嵌段共聚物取向，否則嵌段共聚物的取向會非常困難。本發(fā)明包括使用共聚物面涂層，其可以被旋涂在嵌段共聚物薄膜上，并用于通過加熱以控制該嵌段共聚物微區(qū)的取向，然后被除去。該面涂層可以使嵌段共聚物薄膜中的在沒有面涂層存在下僅通過加熱其不會取向的微區(qū)取向。

發(fā)明背景

二嵌段共聚物自組裝成具有5-100nm級尺寸的清晰結(jié)構(gòu)是公知的[1]。為了使這些結(jié)構(gòu)可用于多種應(yīng)用，需要將其以薄膜使用并且使嵌段共聚物結(jié)構(gòu)(例如片狀和圓柱形)取向，從而使它們垂直于它們所涂覆的基底。需要一種方法來產(chǎn)生具有所需能被蝕刻的結(jié)構(gòu)排列的特征。

發(fā)明概要

本發(fā)明包含聚合物面涂層，其能通過加熱使薄膜中的嵌段共聚物取向，從而使得只通過加熱不會取向的相分離結(jié)構(gòu)垂直于膜的平面取向。而且，從不溶解或基本上不溶脹該嵌段共聚物任何組分的溶劑將該面涂層涂覆。本發(fā)明所述的面涂層聚合物在加熱時發(fā)生性能變化，這使得它們在取向過程中有效。而且，通過使用不溶解或基本上不溶脹嵌段共聚物任何組分的溶劑可將本發(fā)明的面涂層聚合物從該嵌段共聚物的表面除去。

在一個實施方案中，本發(fā)明涉及一種將面涂層施用至嵌段共聚物膜以產(chǎn)生層狀結(jié)構(gòu)的方法，該層狀結(jié)構(gòu)包含基底、表面能中和層、嵌段共聚物和可在不破壞或改性該嵌段共聚物下涂覆的面涂層組合物。該不溶的表面中和層是通過本領(lǐng)域公知的方法產(chǎn)生的，并且可以由自組裝單層、“分子刷(brushes)”或交聯(lián)聚合物構(gòu)成。通常通過旋涂將該嵌段共聚物施用于不溶中和層上。在一個實施方案中，該面涂層聚合物由多種組分組成，其中之一是酸酐。在一個實施方案中，該酸酐衍生自馬來酸酐單體部分。可以改變面涂層中組分比例來最優(yōu)化特定嵌段共聚物的性能。在一個實施方案中，將該面涂層組合物溶于不溶解或基本上不溶脹該嵌段共聚物膜的溶劑中。在一個實施方案中，該溶劑可以是水、醇或者水和醇類的混合物。該溶劑可以是堿。在一個實施方案中，所述堿是水性的氫氧化銨或水性的烷基氫氧化銨或烷基氫氧化銨的類似衍生物。在一個實施方案中，把該酸酐共聚物溶于堿中，將所得的鹽分離并且再溶解于新的鑄膜溶劑(casting solvent)中。在一個實施方案中，該鹽鑄膜溶劑(salt casting solvent)是水、有機溶劑或水和有機溶劑的混合物。在另一個實施方案中，該溶劑是醇或醇和有機溶劑的混合物。