[发明专利]纳米结构图案的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及由嵌段共聚物形成的纳米结构图案，并涉及使用这些嵌段共聚物的纳米结构特征作为模板，在挠性基片上形成纳米尺寸的有序功能特征，还涉及使用共聚物中的一种聚合物相的纳米结构特征形成有序的功能特征本身，还涉及用纳米材料填充所述共聚物，并使用共聚物中的一种被填充的聚合物相的纳米结构特征形成有序的功能特征本身。本发明还具体涉及在挠性基片上的导电线栅式偏振片的低成本的制造方法。本发明还具体涉及任何形状的金属线阵列的形成，所述金属线阵列在至少一个方向上具有长程有序(结构)，并在该方向上具有长度在纳米尺度内的周期。所述线的直径或高度在纳米尺寸，长度可以为几微米。

背景技术

目前可用于在基片上产生纳米尺寸图案的方法是基于真空的技术，并且通常很昂贵。此外，这些方法中所用的光刻(photolithographic)技术通常在纳米尺寸图案的分辨率方面具有下限，该下限是由光的波长导致的。使用新的技术方法来降低成本并减小特征尺寸。一种非常有前途的新技术是双嵌段共聚物的定向性自组装，以在室温条件下在基片上产生精细的纳米尺寸图案。

该技术的关键方面是术语“定向性自组装(directed self-assembly)”。该方法一般包括在定向力的影响下向基片上涂覆双嵌段共聚物。所述定向力(directional force)可以与所需的纳米尺寸图案的尺寸相当的密闭空间(confinement space)，或者电场或磁场一样简单。它可以是基片上的作为疏水或亲水特征的静电场。

通过元件的定向自组装和使表面上阵列的排列倾斜(biasing thearrangement of the arrays on a surface)，可以得到前所未有的空间密度(aerialdensity)的纳米尺寸特征。将聚乙烯-嵌-聚(环氧乙烷)嵌段共聚物涂覆在硅基片上(其中在表面上光刻有槽(约2毫米宽))时，在各槽内是六面体堆积的、纳米尺寸的圆柱形区域(domain)的阵列，其中各圆柱体约为20纳米大小，各阵列与相邻槽中的阵列对准取向(in orientational registry)。最重要的是，通过控制制造条件，嵌段共聚物自组装成显示为没有外部形状处理的结构。

Wisconsin大学的Nealey及其同事(Kim，S.O.、Solak，H.H.、Stoykovich，M.P.、Ferrier，N.J.、de Pablo，J.J.、Nealey，P.F.，Nature，2003，424，411)用另一种方法控制这些纳米尺寸区域的横向分布(lateral placement)。他们向使用柔和的X光形成图案的表面上涂覆聚苯乙烯-嵌-聚(甲基丙烯酸甲酯)的嵌段共聚物。在与共聚物区域的尺寸相当的尺寸上进行表面图案化，各区域在表面上取向。如果没有图案，层状的区域(在这种情况中)随机在表面上取向。如果有图案，可以实现区域沿着表面精确分布。

我们将详细讨论一种很特殊的产品，称为线栅式偏振片。线栅式偏振片已被用于投影式显示器中作为预偏振片、检偏镜和偏振光分离器[1-3]。它们具有很多优点，包括高的耐热性和高的耐光通量性(light flux tolerance)。它们还可被用作用于偏振循环的反射偏振片[4-6]。Mi等人的待批专利申请，美国专利申请第2006/0061862号中揭示了一种低填充因子的线栅式偏振片。以下附加的参考文献作为本发明的背景技术。

[1]E.Hansen，E.Gardner，R.Perkins，M.Lines和A.Robbins，″The DisplayApplications and Physics of the ProFlux Wire Grid Polarizer(显示器应用和无机偏光板线栅式偏振片物理学)″，SID 2002 Symposium Digest第33卷，第730-733页，(2002).

[2]A.F.Kurtz，B.D.Silverstein和J.M.Cobb，″Digital Cinema Projection withR-LCOS Displays(具有R-LCOS显示器的数字电影投影)″，SID 2004 SymposiumDigest第35卷，第166-169页，(2004).