[发明专利]使用化学气相沉积膜控制嵌段共聚物薄膜中的域取向

说明书

本发明使用真空沉积的材料薄膜，形成与下面的嵌段共聚物薄膜的不同域无优先相互作用的界面。无优先界面防止形成湿润层并影响嵌段共聚物内的域取向。沉积的聚合物的目的是在嵌段共聚物薄膜内产生可充当平版印刷图案的纳米结构特征。

技术领域

本发明使用真空沉积的材料薄膜，形成与下面的嵌段共聚物薄膜的不同域无优先相互作用的界面。无优先界面防止形成湿润层并影响嵌段共聚物内的域取向。沉积的聚合物的目的是在嵌段共聚物薄膜内产生可充当平版印刷图案的纳米结构特征。

背景技术

使用常规的多晶粒介质对硬盘驱动器的面密度的改进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]是通过后聚合的SiO₂生长[7]，使用超临界CO₂[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，其具有所需的可利用硅提供的良好的氧气蚀刻对比度蚀刻的纳米结构的结构对准。

发明内容

在一个实施方案中，本发明涉及通过如下步骤实现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)通过在气相内沉积，在嵌段共聚物顶面上施加面涂层，和c)退火。在一个实施方案中，所述退火是通过暴露于溶剂蒸汽下进行。在一个实施方案中，所述退火是通过加热进行。在一个实施方案中，所述基底包括硅。在一个实施方案中，所述基底是硅晶片(wafer)。在一个实施方案中，所述基底是石英。在一个实施方案中，所述基底是玻璃。在一个实施方案中，所述基底是塑料。在一个实施方案中，所述基底是透明基底。在一个实施方案中，所述基底是卷轴式基底。在一个实施方案中，所述基底用表面能介于两个嵌段之间的基底表面能中和层涂布。在一个实施方案中，所述基底表面能中和层选自:(a)高Tg聚合物，(b)交联的聚合物，(c)气相沉积的聚合物，例如聚对二甲苯，(d)硅烷化试剂的小分子衍生物，和(e)通过将聚合物端连接到基底上形成的聚合物刷。在一个实施方案中，所述嵌段共聚物含有具有至少10wt％硅的嵌段。在一个实施方案中，所述面涂层是无机的。在一个实施方案中，所述面涂层是无机氧化物。在一个实施方案中，所述面涂层是聚对二甲苯。在一个实施方案中，所述面涂层是聚对二甲苯衍生物。在一个实施方案中，所述聚对二甲苯选自:聚对二甲苯N，聚对二甲苯D,聚对二甲苯C，聚对二甲苯和聚对二甲苯X。在一个实施方案中，该方法进一步包括:d)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:e)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，所述嵌段共聚物形成可在平版印刷构图工艺中用作蚀刻掩模的纳米结构材料。在一个实施方案中，提供第三单体和所述嵌段共聚物是三嵌段共聚物。在一个实施方案中，本发明涉及根据以上所述的方法制造的蚀刻纳米结构。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，所述纳米结构选自:薄片，圆柱，垂直对准的圆柱，水平对准的圆柱，球体，螺旋体，网状结构，和阶层式纳米结构。在一个实施方案中，所述纳米结构包括圆柱状结构，所述圆柱状结构相对于所述表面的平面基本上垂直对准。在一个实施方案中，可改变各组分的比例，使得该层的表面能发生变化。在一个实施方案中，当热退火处理组合物时，表面能发生变化。在一个实施方案中，施加表面能中和层包括:i)在溶剂内溶解所述表面能中和层聚合物；ii)在表面上旋涂表面能中和层聚合物；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。