有序化嵌段共聚物制造技术

有序化嵌段共聚物的方法包括形成具有第一优先模式的第一层；和在第一层的选择区域内提供反应性试剂，所述反应性试剂改性选择区域成第二优先模式，其中该选择区域界定保留第一优先模式的第一层的其他区域，进而形成嵌段共聚物的校准层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术一般地涉及将嵌段共聚物校准并定向，和特别地涉及将嵌段共聚物在制造工艺中校准的方法。特别地，校准方法利用入射照射，在嵌段共聚物顶涂层上产生光图案。
技术介绍
嵌段共聚物是包括至少两个化学上不同的重复单元的链区的大分子。这些材料是材料科学中公知的。在非限制性实例中，分别由重复单元A和B组成的两种均聚物以共价键连接成二嵌段共聚物，常常被称为AB二嵌段共聚物。在给定嵌段共聚物链内的重复单元A和B的平均数目可以变化，且A和B重复单元的平均数目相对于彼此也可以变化。在一些情况下，嵌段共聚物可包括含有大于一种单体的嵌段或者具有界定为差或不规则的重复单元。嵌段共聚物也可包括三嵌段共聚物，诸如ABA三嵌段共聚物，以及本领域中公知的其他类型的多-嵌段共聚物。两种嵌段(例如，包括单元A和B)可能排斥或者至少更吸引至除了彼此以外的其他相同种类的嵌段，和结果它们不可能容易地互相混合。嵌段不相容性导致相分离，其本质取决于若干因素，其中包括嵌段的化学性质，温度等，由于嵌段共价连接，因此可发生纳米级相分离，从而导致形成化学上不同嵌段的周期性结构域(domain)。结构域分离的特征周期性在本文中被称为L0。L0是本领域普通技术人员已知的术语。在某些条件下，嵌段共聚物可经历相分离而形成周期性纳米结构，例如层片，圆柱体，球体等，这是本领域公知的。在嵌段共聚物的薄膜应用中，嵌段共聚物结构域的定向具有重要性。在非限制性实例中，薄膜内的层片形成嵌段共聚物可具有与它们在其上涂布的基材平面平行或垂直定向的结构域。通过嵌段共聚物结构域与界定薄膜的上和下表面之间的界面化学性质，控制薄膜内嵌段共聚物结构域的定向。例如，若下层基材表面优先润湿嵌段A，则平行于基材平面，形成层片结构域。这建立堆叠的平行结构域，其中嵌段A与基材接触。在第二实例中，下层基材可以为中性且不优先润湿任一嵌段。结果，嵌段共聚物可形成垂直于基材平面的层片、圆柱体等等的结构域。因此，形成层片的嵌段共聚物的结构域垂直于基材定向，但没有长范围的校准序列。在第三实例中，下层基材可以是中性的，具有对嵌段A优先的经界定区域，该区域为约一半的周期性长度(0.5L0)。每一这些优先区域吸引嵌段共聚物的A嵌段，从而“钉销(pinning)”A结构域至所需区域，并进而能够校准和定向嵌段的垂直结构域。这在本领域中称为导向式自组装。约1.5倍图案长度(1.5L0)的优先区域也可用于钉销特别的结构域。在自组装之后，选择性移除嵌段之一可得到三维纳米级浮雕结构。选择性移除一种嵌段可通过湿法或干法蚀刻实现。例如，嵌段A和B在某种反应性离子蚀刻条件下以不同的速率蚀刻，其容许选择性移除一种嵌段(在本文中称为选择性蚀刻或分散蚀刻)且容许其他嵌段产生结构(在本文中称为抵抗性蚀刻或成形性蚀刻)。如上所述使嵌段共聚物定向并校准的蚀刻可得到沉积线，柱体或其他结构的周期系列，其可用于某些半导体或其他纳米结构应用。
技术实现思路
本专利技术一般地涉及将嵌段共聚物校准并定向，和特别地涉及将嵌段共聚物在制造过程中有序化的方法。特别地，校准方法利用入射照射，在嵌段共聚物的顶涂层上产生光图案。在一个实施方案中，本专利技术涵盖校准并定向嵌段共聚物的方法，该方法包括：a)提供含A嵌段和B嵌段的重复单元的嵌段共聚物，基材，和形成层的材料；b)在或者优先润湿所述嵌段共聚物的A嵌段，或者为中性且没有优先润湿所述嵌段共聚物的任一嵌段的所述基材上形成第一层，所述第一层包括反应性试剂载体；c)在所述第一层的上面和相邻处形成嵌段共聚物层；d)在步骤c)之前或之后，在图案内选择性辐照所述第一层中的所述反应性试剂载体，于是辐照过的反应性试剂载体在第一层的选择区域内提供反应性试剂，以便改性所述选择区域的优先润湿；e)在嵌段共聚物层的上面施加顶涂层，以便生成组装件；和f)处理所述组装件，以便定向并校准该嵌段共聚物。并不意欲通过顶涂层的优先性限制本专利技术。在一个实施方案中，所述顶涂层没有优先润湿所述嵌段共聚物的任一嵌段。在另一实施方案中，它优先润湿任一嵌段。并不意欲将本专利技术限制到处理性质上。在一个实施方案中，步骤f)的所述处理包括热退火。在一个实施方案中，该方法进一步包括处理所述第一层，使得反应性试剂扩散，进而扩大第一层中选择区域的尺寸，并减少第一层中其他区域的尺寸。正如本文所描述的，存在许多方式引起这种扩散。并不意欲将本专利技术限制到当形成时，仅仅含有反应性试剂载体的层上。在一个实施方案中，在步骤b)中，在它形成之后，将所述反应性试剂载体引入到所述第一层内。例如，反应性试剂载体可以在相邻层内，其中处理所述相邻层，以便引起反应性试剂载体引入到所述第一层内。并不意欲通过反应性试剂载体或反应性试剂的性质来限制本专利技术。在一个实施方案中，反应性试剂载体是光酸产生剂。在一个实施方案中，反应性试剂是酸。在一个实施方案中，反应性试剂是碱。在另一实施方案中，本专利技术涵盖校准并定向嵌段共聚物的方法，该方法包括：a)提供含A嵌段和B嵌段的重复单元的嵌段共聚物，基材和形成层的材料；b)在没有优先润湿所述嵌段共聚物的任一嵌段的所述基材上形成第一层；c)在所述第一层的上面和相邻处形成嵌段共聚物层；d)在或者优先润湿所述嵌段共聚物的A嵌段，或者为中性且没有优先润湿所述嵌段共聚物的任一嵌段的所述嵌段共聚物层的上面形成顶涂层，以便生成组装件，所述顶涂层包括反应性试剂载体；e)在图案中选择性辐照所述顶涂层中的所述反应性试剂载体，于是辐照过的反应性试剂载体在第一层的选择区域内提供反应性试剂，以便改性所述选择区域的优先润湿性；和f)处理所述组装件，以便定向并校准嵌段共聚物。再者，并不意欲将本专利技术限制到处理性质上。在一个实施方案中，步骤f)的所述处理包括热退火。在一个实施方案中，该方法进一步包括处理所述顶涂层，使得反应性试剂扩散，进而扩大顶涂层中选择区域的尺寸，并减少顶涂层中其他区域的尺寸。正如本文中描述的，存在许多方式引起这种扩散。再者，并不意欲将本专利技术限制到当形成时仅仅含有反应性试剂载体的层上。在一个实施方案中，在步骤d)中，在它形成之后，将所述反应性试剂载体引入到所述顶涂层内。例如，反应性试剂载体可以在相邻层内，其中处理所述相邻层，以便引起反应性试剂载体引入到所述顶涂层内。并不意欲通过反应性试剂载体或反应性试剂的性质限制本专利技术。在一个实施方案中，反应性试剂载体是光酸产生剂。在一个实施方案中，反应性试剂是酸。在一个实施方案中，反应性试剂是碱。本专利技术涵盖将嵌段共聚物校准并定向的方法的再一实施方案，该方法包括：a)提供包含A嵌段和B嵌段的重复单元的嵌段共聚物，基材，和形成层的材料；b)在或者优先润湿所述嵌段共聚物的A嵌段，或者为中性且没有优先润湿所述嵌段共聚物的任一嵌段的所述基材上形成第一层，所述第一层包括反应性试剂载体；c)在所述第一层的上面和相邻处形成嵌段共聚物层；d)在或者优先润湿所述嵌段共聚物的嵌段A，或者为中性且没有优先润湿所述嵌段共聚物的任一嵌段的所述嵌段共聚物层的上面形成顶涂层，以便生成组装件，所述顶涂层包括反应性试剂载体；e)在图案中选择性辐照所述第一和顶涂层中的所述反应性试剂载体，于是辐照过的反应性试剂载体在第一层和顶涂层的选择区域内提供反应性试剂，以便改性所述选择区域的优先润湿；和f)处理所述组装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种校准并定向嵌段共聚物的方法，该方法包括：a)提供含A嵌段和B嵌段的重复单元的嵌段共聚物，基材，和形成层的材料；b)在或者优先润湿所述嵌段共聚物的A嵌段或者为中性且没有优先润湿所述嵌段共聚物的任一嵌段的所述基材上形成第一层，所述第一层包括反应性试剂载体；c)在所述第一层的上面和相邻处形成嵌段共聚物层；d)在步骤c)之前或之后，在图案内选择性辐照所述第一层中的所述反应性试剂载体，于是辐照过的反应性试剂载体在第一层的所选区域内提供反应性试剂，以便改性所选区域的优先润湿；e)在嵌段共聚物层的上面施加顶涂层，以便生成组装件；和f)处理所述组装件，以便定向并校准该嵌段共聚物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.15 US 61/953,8361.一种校准并定向嵌段共聚物的方法，该方法包括：a)提供含A嵌段和B嵌段的重复单元的嵌段共聚物，基材，和形成层的材料；b)在或者优先润湿所述嵌段共聚物的A嵌段或者为中性且没有优先润湿所述嵌段共聚物的任一嵌段的所述基材上形成第一层，所述第一层包括反应性试剂载体；c)在所述第一层的上面和相邻处形成嵌段共聚物层；d)在步骤c)之前或之后，在图案内选择性辐照所述第一层中的所述反应性试剂载体，于是辐照过的反应性试剂载体在第一层的所选区域内提供反应性试剂，以便改性所选区域的优先润湿；e)在嵌段共聚物层的上面施加顶涂层，以便生成组装件；和f)处理所述组装件，以便定向并校准该嵌段共聚物。2.权利要求1的方法，其中所述顶涂层没有优先润湿所述嵌段共聚物的任一嵌段。3.权利要求1的方法，其中步骤f)的所述处理包括热退火。4.权利要求1的方法，进一步包括处理所述第一层，使得反应性试剂扩散，进而扩大第一层中所选择区域的尺寸并减少第一层其他区域的尺寸。5.权利要求1的方法，其中它在步骤b)中形成之后，将所述反应性试剂载体引入到所述第一层内。6.权利要求1的方法，其中反应性试剂载体是光酸产生剂。7.权利要求6的方法，其中所述反应性试剂是酸。8.权利要求1的方法，其中所述反应性试剂是碱。9.一种校准并定向嵌段共聚物的方法，该方法包括：a)提供含A嵌段和B嵌段的重复单元的嵌段共聚物，基材，和形成层的材料；b)在没有优先润湿所述嵌段共聚物的任一嵌段的所述基材上形成第一层；c)在所述第一层的上面和相邻处形成嵌段共聚物层；d)在或者优先润湿所述嵌段共聚物的A嵌段或者为中性且没有优先润湿所述嵌段共聚物的任一嵌段的所述嵌段共聚物层的上面形成顶涂层，以便生成组装件，所述顶涂层包括反应性试剂载体；e)在图案中选择性辐照所述顶涂层中的所述反应性试剂载体，于是辐照过的反应性试剂载体在第...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·G·威尔森，C·艾里森，M·马赫，C·贝茨，D·简斯，
申请(专利权)人：得克萨斯大学体系董事会，
类型：发明
国别省市：美国;US