[发明专利]用于薄膜嵌段共聚物的取向控制的酸酐共聚物的面涂层

说明书

本发明牵涉可旋涂在嵌段共聚物薄膜上的无规共聚物面涂层和用于控制面涂层‑嵌段共聚物界面的界面能的用途。该面涂层可溶于含水弱碱中，且通过它们沉积在嵌段共聚物薄膜上，则表面能可发生变化。使用自组装的嵌段共聚物生产高级平版印刷图案依赖于它们在薄膜内的取向控制。该面涂层潜在地使嵌段共聚物的取向控制容易实现，否则嵌段共聚物的取向控制会十分困难。

技术领域

本发明牵涉可旋涂于嵌段共聚物薄膜上的共聚物面涂层并用于控制面涂层-嵌段共聚物界面的界面能的用途。该面涂层可溶于含水弱碱中且经它们沉积在嵌段共聚物薄膜上，则可改变表面能。使用自组装的嵌段共聚物生产高级平版印刷图案依赖于它们在薄膜上的取向控制。面涂层潜在地允许嵌段共聚物的取向控制容易达成，否则嵌段共聚物的取向控制十分困难。

背景技术

使用常规的多晶粒介质改进硬盘驱动器的面密度目前受到超顺磁极限限制[1]。位元图案化的(bit patterned)介质可借助形成被非磁性材料隔开的分离的磁岛来绕过此限制。若可形成具有次-25nm特征的模板，则纳米压印的平版印刷术为一种产生位元图案化介质的吸引人的解决方案[2]。光学平版印刷术的分辨率极限和电子束平版印刷术因产出率缓慢导致的过高成本[3]迫使人们需要新的模板构图方法。二嵌段共聚物自组装成约5-100nm数量级的界限分明的结构[4]可在长度规模上产生为生产位元图案化介质所要求的特征。这通过使用嵌段共聚物生产用于压印平版印刷术的模板来最有效地实现[5]。在可获得适当模板的情况下，可使用压印平版印刷术，有效地生产位元图案化的介质。在先研究的目标是产生六角堆积的圆柱形态的嵌段共聚物，其中硅选择性引入到一个嵌段内，达成抗蚀刻性[6]是通过聚合后的Si0₂生长[7]，使用超临界C0₂[8]和含硅的二茂铁基单体[9]进行氧化硅沉积来实现的。需要一种形成具有次-100nm特征的压印模板的方法，其中具有可利用硅提供的良好的氧气蚀刻对比度，蚀刻的纳米结构所需的结构对准。

发明内容

在一个实施方案中，本发明涉及施加面涂层到嵌段共聚物薄膜，形成层状结构的方法，该方法包括：a)提供表面，表面能中和层共聚物，嵌段共聚物和含马来酸酐的面涂层组合物；b)在使得在所述表面上形成第一层的条件下，用所述表面能中和层共聚物处理所述表面，所述层包括交联的聚合物；c)在使得在所述表面上形成含嵌段共聚物薄膜的第二层的条件下，用嵌段共聚物涂布所述第一层；和d)用所述面涂层组合物涂布所述第二层，以便在所述表面上形成第三层，所述第三层包括在所述嵌段共聚物薄膜表面上的面涂层，所述第一，第二和第三层包括层状结构。在一个实施方案中，在步骤d)之前，将所述面涂层组合物溶解在含水弱碱中，形成浇铸溶剂。在一个实施方案中，所述碱是氢氧化铵水溶液，和其中马来酸酐开环并形成相应的马来酸的铵盐。在一个实施方案中，在步骤b)之前，将所述表面能中和层组合物溶解在含水弱碱中，形成浇铸溶剂。在一个实施方案中，所述碱是含水氢氧化铵，和其中马来酸酐开环并形成相应的马来酸的铵盐。在一个实施方案中，所述嵌段共聚物不可溶于浇铸溶剂中。在一个实施方案中，本发明进一步包括：e)在使得形成纳米结构的条件下，处理所述层状结构。在一个实施方案中，所述处理包括退火。在一个实施方案中，所述退火包括加热。在一个实施方案中，该方法进一步包括：f)在使得面涂层和一部分嵌段共聚物被除去，从而暴露所述纳米结构的条件下，蚀刻所述层状结构。在一个实施方案中，所述蚀刻包括氧气蚀刻。在一个实施方案中，所述表面在硅晶片(wafer)上。在一个实施方案中，本发明涉及根据以上所述的本发明方法制造的纳米结构。在一个实施方案中，所述表面能中和层聚合物由多种聚合物组分组成，其中之一是马来酸酐。在一个实施方案中，所述表面能中和层聚合物组分可溶于含水弱碱中。在一个实施方案中，可改变各组分的比例，使得改变表面能中和层聚合物层的表面能。在一个实施方案中，当烘烤表面能中和层聚合物时，表面能中和层聚合物层的表面能发生转变。在一个实施方案中，步骤(b)的所述处理包括：i)在溶剂中溶解所述表面能中和层聚合物；ii)在该表面上旋涂表面能中和层；iii)通过暴露于250℃下5分钟，交联；和iv)随后用溶剂洗涤。在一个实施方案中，所述溶剂是甲苯。在一个实施方案中，所述纳米结构包括圆柱形结构，所述圆柱形结构相对于该表面所在平面基本上垂直对准。