[发明专利]用于控制表征由嵌段共聚物和嵌段之一的(共)聚合物的共混物获得的形态的周期的方法

说明书

本发明涉及采用特别的方式进行嵌段共聚物和所述嵌段之一的(共)聚合物的共混物的合成来控制表征在表面上的从嵌段共聚物和所述嵌段之一的(共)聚合物的共混物获得的形态的周期的方法。

本发明涉及采用特别的方式进行嵌段共聚物和所述嵌段之一的(共)聚合物的共混物的合成来控制表征在表面上的从嵌段共聚物和该嵌段之一的(共)聚合物的共混物获得的形态的周期的方法。

术语“周期”理解为是指分隔具有相同化学组成、被具有不同化学组成的畴分隔的两个相邻的畴的最小距离。由于它们形成纳米结构的能力，嵌段共聚物在电子或光电子领域中的用途现为公知的。这种新技术允许获得先进的纳米光刻工艺，其具有与几纳米级别的畴尺寸相关的分辨率。特别地，可于远低于50nm的尺寸结构化组成共聚物的嵌段的排列。

所期望的结构(例如垂直于表面的畴的产生)需要特定的条件，例如表面的预备以及例如嵌段共聚物的组成。无论是所述嵌段的化学性质、该嵌段的重量比还是该嵌段的重量比或它们的长度，通常需要进行优化以无缺陷地且可重现地获得尽可能接近行业要求的形态。实际上，从工业的观点看，已知非常困难甚至不可能再现这样的嵌段共聚物的完全合成。在Proc.of SPIE，卷.8680，Alternative Lithographic Technologies V，86801Z，2013中，Lawson等提到了从一个合成到另一个的在分子量上高达10-15％的变化，这导致了，在分子量上的10％的变化，在表征形态的周期方面的高达6％的差异，而这对于针对电子行业的光刻应用而言是在工业上不可接受的。

一些作者已经研究了通过向嵌段共聚物添加一种或多种均聚物可产生的效果。

在Macromolecules，1991，24，6182-6188中，Winey K.等讨论对层状形态，特别是薄片和层的厚度，于均聚苯乙烯存在下在聚苯乙烯-b-聚异戊二烯体系中的这种效果。

在Macromolecules，1995，28，5765-5773中，Matsen M.通过SCFT(自洽场理论)模拟研究嵌段共聚物与(共)聚合物的共混物的性能。这些模拟显示均聚物的添加影响了所述共混物的最终形态，其范围可高达六边形形态的稳定性。

在Macromolecules，1997，30，5698-5703中，依然以层状形态，Torikai N.等提出类似的研究，其中他们通过所添加的均聚物的分子量显示出可具有的效果。所研究的体系是聚苯乙烯或聚乙烯基吡啶存在下的聚苯乙烯-b-聚乙烯基吡啶。

在Adv.Mater.，2004，16，No.6，533-536中，Russel等证明将聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)添加至聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸甲酯共聚物(PS-b-PMMA)(其聚甲基丙烯酸甲酯均聚物的尺寸略微大于相应嵌段共聚物的聚甲基丙烯酸甲酯嵌段的尺寸)，使得可获得独立于膜厚度的垂直圆柱形形态。

最近，在Langmuir，2007，23，6404-6410中，Kitano H.等报导了通过将聚苯乙烯均聚物添加至聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸甲酯对圆柱形畴的有利的垂直控制。他们提出该性质源于添加聚苯乙烯的过程中的六方对称的应力的减小。通过添加聚甲基丙烯酸甲酯证明了相同的效果。

在Soft Matter，2008，1454-1466中，Up Ahn D.等通过使他们的研究围绕添加至嵌段共聚物的均聚物的分子量在尺寸、稳定性和圆柱的周期性方面的效果也提出类似的讨论。

最后，在Macromolecules，2009，42，5861-5872中，Su-Mi Hur等研究了得自嵌段共聚物和均聚物的共混物的形态的模拟。他们证明共聚物的添加使得可实现稳定的四方对称，而对于纯的嵌段共聚物则不是这样的情况。