[发明专利]用于减少由嵌段共聚物制成的有序膜的组装时间的方法

说明书

本发明涉及用于减少包括嵌段共聚物(BCP)的有序膜的组装时间的方法。本发明也涉及用于获得这些有序膜的组合物(成分)和涉及得到的有序膜，所述有序膜特别地可用作光刻领域中的掩模。

当获得如下的具有大表面积的有序膜是一个问题时，作为本发明主题的方法是特别有用的：在时间上与工业制造相容(相匹配)，同时保持可接受的缺陷率。

使用嵌段共聚物产生光刻掩模现今是公知的。虽然该技术是有前景的，但是困难存在于快速地产生如下的掩模表面积：其可工业化开发，同时保持恰当地描述嵌段共聚物的组装体的其他特性、特别地缺陷数量。

通过本发明的方法处理的表面的嵌段共聚物的纳米结构化可采取形式例如根据Hermann-Mauguin表示法的圆柱形(六方对称(简单(原始)六方晶格对称“6mm”))、或四方对称(简单四方晶格对称“4mm”))、球形(六方对称(简单六方晶格对称“6mm”或“6/mmm”))、或四方对称(简单四方晶格对称“4mm”)、或立方对称(晶格对称m1/3m))、层状或螺旋形。优选地，所述纳米结构化所采取的优选的形式为六方圆柱形类型。

在根据本发明处理的表面上的嵌段共聚物的自组装方法受热力学定律控制。当所述自组装导致圆柱形类型的形态时，若不存在缺陷，则每个圆柱体被6个等距离的邻近圆柱体包围。因此可识别几种类型的缺陷。第一种类型是基于构成嵌段共聚物的排列的圆柱体周围的邻近体(neighbour)数量的评价，也称作配位数缺陷。若5或7个圆柱体包围所考虑的圆柱体，则配位数缺陷将被认定为是存在的。第二种缺陷类型考虑包围所考虑的圆柱体的各圆柱体之间的平均距离[W.Li，F.Qiu，Y.Yang和A.C.Shi，Macromolecules，43，2644(2010)；K.Aissou，T.Baron，M.Kogelschatz和A.Pascale，Macromol.，40，5054(2007)；R.A.Segalman，H.Yokoyama和E.J.Kramer，Adv.Matter.，13，1152(2003)；R.A.Segalman，H.Yokoyama和E.J.Kramer，Adv.Matter.，13，1152(2003)]。当两个邻近体之间的该距离比两个邻近体之间的平均距离大2％(大于两个邻近体之间的平均距离的2％)时，缺陷将被认为是存在的。为了测定这两种缺陷类型，常规地使用相关的构造和Delaunay三角剖分。在图像的二值化之后，确认各圆柱体的中心。Delaunay三角剖分随后使得可确认第一阶(级)的邻近体的数量和计算两个邻近体之间的平均距离。因此，可测定缺陷的数量。

该计数方法被Tiron等人描述于论文中(J.Vac.Sci.Technol.B 29(6),1071-1023,2011)。

最后的缺陷类型涉及沉积在表面上的嵌段共聚物的圆柱体的角度。当所述嵌段共聚物不再垂直于所述表面而是平行于表面平躺时，取向(orientation)缺陷将被认为已经出现。

当获得具有最佳特性(特别地最少缺陷)的有序膜是一个问题时，嵌段共聚物的自组装所需的固化可花费范围在几分钟到几小时的时间。

本发明的方法使得可获得如下的有序膜形式的纳米结构化组装体：与在使用单一嵌段共聚物时所观察到的相比，其具有在正确组装(即相同或更少的缺陷率)所需的时间方面的减少。

自身组织成具有很少缺陷的有序膜的纯BCP非常难以获得在时间上与工业循环(即，数分钟或甚至数秒)相容。在后者的情况中，可提及“浸渍“。包括至少一种BCP的混合物为对于该问题的一个解决方案，并且在本发明中显示：如下的混合物在所述混合物的有序-无序转变温度(TODT)比单独的BCP的TODT低时是一个解决方案：所述混合物包括与至少一种不具有有序-无序温度(TODT)的化合物组合的至少一种具有TODT的BCP。与使用单独的嵌段共聚物所获得的有序膜相比，注意到对于使用这些混合物所获得的有序膜的更快的组装动力学。

发明内容：

本发明涉及用于减少嵌段共聚物的有序膜的组装时间的方法，所述有序膜包括至少一种具有有序-无序转变温度(TODT)和至少一种Tg的嵌段共聚物与至少一种不具有TODT的化合物的混合物，该混合物具有低于单独的所述嵌段共聚物的TODT的TODT，所述方法包括下列步骤：

-将至少一种具有TODT的嵌段共聚物与至少一种不具有TODT的化合物在溶剂中混合，

-将该混合物沉积于表面上，

-在所述嵌段共聚物的最高Tg与所述混合物的TODT之间的温度下将沉积在所述表面上的混合物固化。