EP3714327A1 - Method for producing a planar polymer stack - Google Patents

Method for producing a planar polymer stack

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EP3714327A1
EP3714327A1 EP18826414.7A EP18826414A EP3714327A1 EP 3714327 A1 EP3714327 A1 EP 3714327A1 EP 18826414 A EP18826414 A EP 18826414A EP 3714327 A1 EP3714327 A1 EP 3714327A1
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EP
European Patent Office
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layer
block copolymer
polymer
top coat
stack
Prior art date
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Pending
Application number
EP18826414.7A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Xavier CHEVALIER
Ilias Iliopoulos
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Arkema France SA
Original Assignee
Arkema France SA
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Publication date
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    • G03F7/427Stripping or agents therefor using plasma means only

Definitions

  • the present invention relates to the field of polymeric stacks.
  • the invention relates to a method of controlling the flatness of such stacks.
  • the invention further relates to a method of manufacturing a nano-lithography mask from such a stack whose flatness is controlled, and a polymeric stack obtained by said flatness control method.
  • the polymer stacks are used in a multitude of industrial applications among which may be mentioned, by way of non-exhaustive example, the production of coatings for aerospace or aeronautics or automotive or wind power. , inks, paints, membranes, biocompatible implants, packaging materials, or optical components, such as optical filters for example, or microelectronic, optoelectronic or microfluidic components.
  • the invention is intended for any application whatsoever, since the stack comprises at least two polymer materials stacked one on the other.
  • the invention is also interested in, and not limited to, applications dedicated to the field of organic electronics, and more particularly to directed self-assembly nano-lithography applications. , also known as Directed Self-Assembly (DSA), for which other requirements are to be met concomitantly.
  • DSA Directed Self-Assembly
  • the stability and the behavior of the thin polymer films on a solid substrate or on an underlying layer, itself solid or liquid, are technologically important in certain industrial applications such as, for example, the protection of surfaces for aerospace or aerospace or automotive or wind power, paints, inks, membrane manufacturing, or microelectronic, optoelectronic or microfluidic components.
  • Polymer-based materials have so-called low surface energy interfaces, where the molecular chains thus have a relatively low cohesion energy, compared with other solid interfaces such as oxide or metal surfaces having a much greater surface energy, so less likely to be deformable under the effect of any force.
  • Liquid or viscous polymer means a polymer having, at a temperature above the glass transition temperature, due to its rubbery state, increased deformation capacity due to the possibility given to its molecular chains to move freely.
  • the hydrodynamic phenomena at the origin of the dewetting appear as long as the material is not in a solid state, that is to say, indeformable because of the negligible mobility of its molecular chains.
  • FIG. 1A more particularly represents a solid substrate 10 on which a layer of polymer 20 in the liquid or viscous state is deposited. In this first case, the stacking system is in a "liquid / solid" configuration.
  • FIG. 1B shows a solid substrate on which a first polymer layer 20 is deposited, this first layer being solidified at the time of deposition of a second upper polymer layer 30.
  • the second polymer layer 30 at the upper surface is deposited in a liquid or viscous state on the solid surface of the first polymer layer 20.
  • the interface between the two polymer layers is said to be in a "liquid / solid" configuration.
  • FIG. 1C represents a solid substrate, on which is deposited a first layer of polymer 20 in the liquid or viscous state, itself covered with a second upper polymer layer 30 in the liquid or viscous state. .
  • the interface between the two polymer layers is in a "liquid / liquid" configuration.
  • the second upper polymer layer 30 does not spread out correctly on the surface of the first polymer layer 20 and it can also, optionally, partially solubilize in the first polymer layer 20, causing a phenomenon of inter-diffusion at the interface between the two layers.
  • This layer 30 then deforms, among other things under the combined effect of gravity, its specific density, its surface energy, the viscosity ratio between the materials of the polymer layers 30 and 20 in the presence, as well as under the effect of Van der Waals interactions leading to the amplification of the capillary waves of the system.
  • This distortion leads to obtaining a discontinuous film, further comprising spherical caps, and also deforming the first underlying polymeric layer. This results in a stack whose surface is not flat and whose interface between the two polymer layers is not clear.
  • Yc represents the surface energy of the underlying layer, solid or liquid
  • YL represents the surface energy of the liquid polymer top layer
  • ga represents the energy at the interface between the two layers.
  • surface energy (denoted gc) of a given material "x" is meant the excess energy at the surface of the material compared to that of the bulk material. When the material is in liquid form, its surface energy is equivalent to its surface tension.
  • the spreading coefficient S is positive, then the wetting is total and the liquid film spreads completely on the surface of the underlying layer.
  • the spread coefficient S is negative, then the wetting is partial, that is to say that the film does not spread completely on the surface of the underlying layer and the dewetting phenomenon is observed if the initial stacking system is left free to evolve.
  • a stacking system deposited on any substrate, comprises different layers of polymeric material in the liquid / viscous state, stacked on top of each other, the stability of the entire system is governed by the stability of each layer at the interface with different materials.
  • this type of liquid / liquid system tends to be particularly unstable and leads to the introduction of severe defects in the form of discontinuity of the film of interest. That is to say in the example of Figure 1 C the first polymeric layer 20, whose initial flatness is disrupted, with the appearance, in the best case, holes in the film or the double layer of polymer films thus rendering it unusable for the intended applications.
  • Dewetting is a thermodynamically favorable phenomenon, the materials spontaneously seeking to minimize the contact surface with each other as much as possible. However, for all the applications mentioned above, it is precisely to avoid such a phenomenon, so as to have perfectly flat surfaces. We also try to avoid inter-diffusion phenomena between the layers in order to obtain clear interfaces.
  • a first problem that the applicant has sought to solve therefore consists in avoiding the appearance of dewetting phenomena in polymer stack systems, at least one of the polymers is in a liquid / viscous state and this, whatever the polymers of the system and whatever the intended applications.
  • a second problem that the applicant has sought to solve is to avoid inter-diffusion phenomena at the interfaces, in order to obtain clear interfaces.
  • block copolymers capable of nano-structuring at an assembly temperature are used as masks.
  • nano-lithography stacking systems of liquid / viscous materials are also used. These stacks comprise a solid substrate, on which is deposited at least one block copolymer film, denoted BCP thereafter.
  • BCP block copolymer film
  • This BCP block copolymer film, intended to form a nano-lithography mask is necessarily in a liquid / viscous state at the assembly temperature, so that it can self-organize into nano-domains. due to phase segregation between the blocks.
  • the block copolymer film thus deposited on the surface of the substrate is therefore subject to dewetting phenomena when it is brought to its assembly temperature.
  • such a block copolymer must also preferably have nano-domains oriented perpendicularly to the lower and upper interfaces of the block copolymer, in order then to be able to selectively remove one of the blocks of the copolymer. in blocks, create a porous film with the (or) block (s) residual (s) and transfer, by etching, the patterns thus created to the underlying substrate.
  • Graphoepitaxy uses a topological constraint to force the block copolymer to organize in a predefined space and commensurable with the periodicity of the block copolymer.
  • graphoepitaxy consists of forming primary patterns, called guides, on the surface of the substrate. These guides, of any chemical affinity with respect to blocks of the block copolymer, delimit zones within which a layer of block copolymer is deposited.
  • the guides make it possible to control the organization of the blocks of the block copolymer to form secondary patterns of higher resolution, within these zones.
  • the guides are formed by photolithography.
  • a random copolymer comprising a ratio judiciously selected from the same monomers as those of the BCP block copolymer can be grafted onto the substrate, thus making it possible to balance the initial affinity of the substrate for the BCP block copolymer.
  • This is for example the conventional method of choice used for a system comprising a block copolymer such as PS-6-PMMA and described in the article by Mansky et al., Science, 1997, 275, 1458).
  • the chemistry-epitaxy uses, for its part, a contrast of chemical affinities between a pre-drawn pattern on the substrate and the different blocks of the block copolymer.
  • a pattern with high affinity for only one block of the block copolymer is pre-drawn on the surface of the underlying substrate, to allow the block copolymer blocks to be oriented perpendicularly, while the rest of the block copolymer is
  • the surface has no particular affinity for the blocks of the block copolymer.
  • a layer is deposited on the surface of the substrate comprising, on the one hand, neutral zones (constituted, for example, of grafted random copolymer), which do not show any particular affinity with the blocks of the block copolymer to be deposited and of on the other hand, affine zones (consisting, for example, of graft homopolymer of one of the blocks of the block copolymer to be deposited and serving as an anchor point for this block of the block copolymer).
  • the anchoring homopolymer can be made with a width slightly greater than that of the block with which it has a preferential affinity and allows, in this case, a "pseudo-fair" distribution of the blocks of the block copolymer at the same time. surface of the substrate.
  • Such a layer is called “pseudo-neutral” because it allows a fair distribution or “pseudo fair” blocks of the block copolymer on the surface of the substrate, so that the layer does not exhibit, in its entirety, preferential affinity with one of the blocks of the block copolymer. Therefore, such a chemically epitaxial layer on the surface of the substrate is considered to be neutral with respect to the block copolymer.
  • the control of the so-called "upper” interface of the system that is to say the interface between the block copolymer and the surrounding atmosphere, remains today much less well controlled.
  • 775-779 and in US2013 280497 consists in controlling the surface energy at the upper interface of a nano-structuring block copolymer, of the poly (trimethylsilystyrene-b-lactide) type, denoted PTMSS-6 -PLA, or poly (styrene-6-trimethylsilystyrene-6-styrene), denoted PS-6-PTMSS-6-PS, by the introduction of an upper layer, also called “top coat” and noted TC thereafter deposited on the surface of the block copolymer.
  • the top coat polar
  • spin coating or “spin coating” in English terminology
  • the top coat is soluble in an acidic or basic aqueous solution, which allows its application to the upper surface of the block copolymer, which is insoluble in water.
  • the top coat is soluble in an aqueous solution of ammonium hydroxide.
  • the top coat is a random or alternating copolymer whose composition comprises maleic anhydride. In solution, the ring opening of maleic anhydride allows the top coat to lose ammonia.
  • the cycle of the maleic anhydride of the top coat closes, the top coat undergoes a transformation in a less polar state and becomes neutral with respect to the copolymer. blocks, thus allowing a perpendicular orientation of the nano domains with respect to the two lower and upper interfaces.
  • the top coat is then removed by washing in an acidic or basic solution.
  • the top coat TC In such systems, based on stacks noted TC / BCP / substrate, the top coat TC, applied by spin coating, has a liquid / viscous state.
  • the BCP block copolymer is also necessarily in its liquid / viscous state, in order to self-organize at the assembly temperature and create the desired patterns.
  • the application of such a top coat layer TC, in the liquid or viscous state, on a layer of BCP block copolymer itself in the liquid state or viscous causes the appearance at the upper interface copolymer blocks / top coat (BCP / TC), the same dewetting phenomenon as that described above with respect to Figure 1 C.
  • this type of stack tends to be particularly unstable and leads to the introduction of severe defects in the form of discontinuity of the BCP block copolymer film, thus rendering it unsuitable for use, for example, as a nano-lithography mask for electronics.
  • the finer the deposited polymer film that is to say at least once the gyration radius of a molecular chain of the polymer in question, the more it will tend to be unstable or metastable, the more so. when the surface energy of the underlying layer is different from that of said polymer and the system is left free to evolve.
  • the instability of the polymer film deposited on the underlying layer is generally all the more important that the torque "annealing temperature / annealing time" is high.
  • the assembly temperature also does not allow to guarantee correct assembly kinetics for the formation of patterns in the context of the DSA application aimed.
  • the transition temperature vitreous Tg of the top coat layer TC must be large and greater than the assembly temperature of the block copolymer.
  • the constituent molecules of the top coat layer TC are chosen so as to have a high molecular weight.
  • the molecules constituting the TC top coat must therefore have a high glass transition temperature Tg, as well as long molecular chains, in order to limit the solubilization of the top coat layer TC in the BCP sub-block copolymer. and avoid the appearance of a dewetting phenomenon.
  • Tg glass transition temperature
  • the top coat layer TC must have a degree of polymerization sufficient for its glass transition temperature Tg is much higher than the assembly temperature of the underlying block copolymer.
  • the possible choice of comonomers allowing to vary the intrinsic surface energy of the TC topcoat layer so that it has a neutral surface energy vis-à-vis the sub-block copolymer. lie, is limited.
  • the top coat layer TC must be soluble in a solvent, or solvent system, in which the BCP block copolymer itself is not soluble, otherwise it will dissolve the block copolymer at the time of deposition of the top coat layer, the deposition of such a layer being generally performed by the well known technique of spin coating.
  • a solvent is also referred to as "orthogonal solvent for the block copolymer”.
  • the top coat layer can be easily removed, for example by rinsing in a suitable solvent, preferably itself compatible with standard electronic equipment.
  • top coat layer TC must preferably be neutral with respect to the blocks of the BCP block copolymer, that is to say that it must have an interfacial tension. equivalent for each of the different blocks of the nano-structuring block copolymer, at the time of the heat treatment for structuring the BCP block copolymer, in order to guarantee the perpendicularity of the patterns with respect to the interfaces of the block copolymer film.
  • top-coat material may prove to be a challenge in itself.
  • the use of such a layer appears as a priori indispensable to guide the nano-domains of a block copolymer perpendicular to the interfaces.
  • BCP block copolymer No. 2 In a second solution described in the document by J. Zhang et al., Nano Lett., 2016, 16, 728-735, as well as in the documents WO16193581 and WO16193582, a second block copolymer, BCP No. 2, is used as a top-coat layer, "embedded" with the first BCP block copolymer in solution.
  • the second block copolymer BCPn ° 2 comprises a block having a different solubility, for example a fluorinated block, and a low surface energy, thus naturally allowing the segregation of the second block copolymer BCPn ° 2 on the surface of the first copolymer in block and rinsing in a suitable solvent, for example a fluorinated solvent, once assembly is complete.
  • a suitable solvent for example a fluorinated solvent
  • the authors deposit the top coat layer TC by the iCVD method (the acronym "initiated Chemical”).
  • Vapor Deposition which allows them to overcome the problem of the solvent of the top coat TC at the time of deposition, which must be” orthogonal "to the block copolymer BCP, that is to say non-solvent of the block copolymer PCO.
  • the surfaces to be coated require special equipment (an iCVD chamber), and therefore involve a longer process time than with a simple deposit by spin-coating.
  • the ratio of different monomers to be reacted can vary from one iCVD chamber to another, so it appears necessary to make constant adjustments / corrections and quality control tests, in order to use a such a method in the field of electronics.
  • the invention therefore aims to remedy at least one of the disadvantages of the prior art.
  • the invention aims in particular to provide a method of controlling the flatness of a polymer stacking system, said method making it possible to avoid the occurrence of dewetting phenomena of the stacked polymer layers, while at least one of the lower layers of the stack keeps the possibility of being in a liquid-viscous state depending on the temperature, as well as solubilization phenomena between the different layers and inter-diffusion interfaces, so as to obtain stacks whose layers are perfectly flat and whose interfaces between two layers are clear.
  • the method must also be simple to implement and allow industrial execution.
  • the invention also aims to remedy other problems specific to applications dedicated to nano-lithography by directed self-assembly (DSA).
  • DSA directed self-assembly
  • it aims to allow the deposition of a layer of top coat on the surface of a block copolymer, which avoids the appearance of the aforementioned dewetting and inter-diffusion phenomena and which has, in addition, a neutral surface energy vis-à-vis blocks of the underlying block copolymer, so that the nano-domains of the block copolymer can be oriented perpendicular to the interfaces, at the assembly temperature of said block copolymer.
  • It also aims to allow the deposition of such a layer of top coat with a solvent which is orthogonal to the underlying block copolymer, that is to say, not likely to attack, solvate even partially or dissolve this -latest.
  • the subject of the invention is a method for manufacturing a planar polymeric stack, which consists in depositing on a substrate (10) a first layer (20) of (co) non-crosslinked polymer and then a second layer (30) of (co-) polymer, at least one of the (co-) polymer layers being initially in a liquid or viscous state, said method being characterized in that at the time of deposition of the top layer on the first layer, the upper layer is in the form of a pre-polymer composition, comprising one or more monomer (s) and / or dimer (s) and / or oligomer (s) and / or polymer (s) in solution, and in that an additional step consists in subjecting said upper layer to a stimulus, chosen from a plasma, an ion bombardment, an electrochemical process, a chemical species, a luminous radiation, capable of provoking a crosslinking reaction of the molecular chains within said pre-polymer layer and making it possible to obtain a so-called
  • the top coat layer crosslinks quickly to form a rigid network, so that it does not have the time or the physical possibility to dewake.
  • the top layer thus crosslinked makes it possible to solve several different technical problems described above. In the first place, this crosslinking makes it possible to eliminate the dewetting inherent in the top-coat layer, since the molecular motions of the top coat layer are very limited once it is fully crosslinked.
  • this crosslinking of the upper layer also makes it possible to eliminate the typical so-called liquid-liquid dewetting possibilities of the system, the top-coat layer being able to be considered as a solid, possibly deformable, and no longer as a fluid viscous after crosslinking and once the system is brought to a temperature of use, higher than the glass transition temperature of the underlying polymer layer.
  • the crosslinked top coat layer also stabilizes the underlying polymeric layer so that it does not dewater its substrate.
  • the step of the chemical synthesis of the material of the top coat layer is facilitated because it makes it possible to overcome the problems related to the need to synthesize a material of high molecular mass, thus offering a better control over the final architecture of the material (composition, mass, etc.) as well as considerably less stringent synthesis operating conditions (allowable impurity level, solvent, etc.) than in the case of materials of significant molecular weight .
  • the use of small molecular weights for the top layer makes it possible to widen the range of possible orthogonal solvents for this material. It is well known that polymers of small masses are easier to solubilize than polymers of the same chemical composition having large masses.
  • the stimulus applied to initiate the crosslinking reaction is an electrochemical process applied via an electron beam
  • the stimulus for causing the crosslinking reaction within the pre-polymer layer is light radiation in ultraviolet to infra-red wavelength ranges of between 10 nm and 1500 nm, and preferably between 100 nm and 500 nm;
  • the step of photo-crosslinking the pre-polymer composition layer is carried out at a power dose of less than or equal to 200 mJ / cm 2 , preferably less than or equal to 100 mJ / cm 2 and more preferably, less than or equal to 50 mJ / cm 2 ;
  • the crosslinking reaction is propagated within the upper layer, carrying the stack at a temperature below 150 ° C. and preferably below 110 ° C., for a period of less than 5 minutes, and preferably less than 2 minutes ;
  • the pre-polymer composition is a composition formulated in a solvent, or used without a solvent, and which comprises at least: a monomeric, dimeric, oligomeric or polymeric chemical entity, or any mixture of these different entities, of a chemical nature in any or the same part, and each comprising at least one chemical function capable of ensuring the crosslinking reaction under the effect of a stimulus; and one or more chemical entities capable of initiating the crosslinking reaction under the effect of the stimulus, such as a radical generator, an acid and / or a base;
  • At least one of the chemical entities of the pre-polymer composition has at least one fluorine and / or silicon and / or germanium atom, and / or an aliphatic carbon chain of at least two carbon atoms in its chemical formula ;
  • said pre-polymer composition further comprises in its formulation: a chemical entity chosen from an antioxidant, a base or a weak acid, capable of trapping said chemical entity capable of initiating the crosslinking reaction, and / or one or a plurality of additives for improving wetting and / or adhesion, and / or uniformity of the top layer of top coat deposited on the underlying layer, and / or one or more additives for absorbing one or more ranges of different wavelengths of light radiation, or to modify the electrical conductivity properties of the prepolymer;
  • a chemical entity chosen from an antioxidant, a base or a weak acid, capable of trapping said chemical entity capable of initiating the crosslinking reaction, and / or one or a plurality of additives for improving wetting and / or adhesion, and / or uniformity of the top layer of top coat deposited on the underlying layer, and / or one or more additives for absorbing one or more ranges of different wavelengths of light radiation, or to modify the electrical conductivity properties of the prepo
  • the pre-polymer composition comprises a crosslinking photoinitiator and is crosslinked by radical polymerization;
  • the monomer (s) and / or dimer (s) and / or oligomer (s) and / or polymer (s) constitutive (s) of the pre-polymer layer are chosen from the non-exhaustive list of derivatives of acrylates or di- or tri-acrylates or multi-acrylates, methacrylate, or multi-methacrylates, or polyglycidyl or vinyl, fluoroacrylates or fluoromethacrylates, vinyl fluorides or fluorostyrene, acrylate or methacrylate hydroxyalkyl alkyl, acrylate or methacrylate, alkylsilyl acrylate or methacrylate, unsaturated esters / acids such as fumaric or maleic acids, vinyl carbamates and carbonates, allyl ethers, and thiol-ene systems;
  • the photoinitiator is chosen from acetophenone, benzophenone, peroxide, phosphine, xanthone, hydroxycetone or diazonaphthoquinone derivatives, thioxanthones, ⁇ -aminoketones, benzil benzoin;
  • the prepolymer composition comprises an initiator and is crosslinked by cationic polymerization;
  • the monomer (s) and / or dimer (s) and / or oligomer (s) and / or polymer (s) constitutive (s) of the pre-polymer layer are derivatives having epoxy / oxirane type chemical functions, or vinyl ethers, cyclic ethers, thiirane, trioxane, vinyl, lactones, lactams, carbonates, thiocarbonates, maleic anhydride;
  • the initiator when the polymerization is cationic, is a photo-generated acid from a salt chosen from among onium salts, such as the iodonium, sulphonium, pyrridinium, alkoxypyrridinium and phosphonium salts; , oxonium, or diazonium;
  • onium salts such as the iodonium, sulphonium, pyrridinium, alkoxypyrridinium and phosphonium salts; , oxonium, or diazonium;
  • the photo-generated acid may optionally be coupled to a photo-sensitizing compound chosen from acetophenone, benzophenone, peroxide, phosphine, xanthone, hydroxy-ketone or diazonaphthoquinone derivatives, thioxanthones, ⁇ - aminoketones, benzil, benzoin, as said sensitizer photo absorbs at the desired wavelength;
  • a photo-sensitizing compound chosen from acetophenone, benzophenone, peroxide, phosphine, xanthone, hydroxy-ketone or diazonaphthoquinone derivatives, thioxanthones, ⁇ - aminoketones, benzil, benzoin, as said sensitizer photo absorbs at the desired wavelength;
  • the pre-polymer composition comprises an initiator and is crosslinked by anionic polymerization reaction;
  • the monomer (s) and / or dimer (s) and / or oligomer (s) and / or polymer (s) constitutive (s) of the pre-polymer layer are derivatives alkyl cyanoacrylates, epoxides / oxiranes, acrylates, or derivatives of isocyanates or polyisocynanates;
  • the initiator when the polymerization is anionic, is a photo-generated base from derivatives chosen from carbamates, acyloximes, ammonium salts, sulphonamides, formamides, amineimides, ⁇ -aminoketones, amidines ;
  • the first polymer layer is in a solid state when the stack is brought to a temperature below its glass transition temperature or in a liquid-viscous state when the stack is raised to a temperature above its glass transition temperature or at its highest glass transition temperature;
  • the first polymer layer is a block copolymer capable of nanoconstructing at an assembly temperature
  • the process comprises a step of neutralizing the surface; of the underlying substrate and, subsequent to the step of crosslinking the top layer to form a crosslinked top coat layer
  • the method comprises a step of nano-structuring the block copolymer constituting the first layer by submitting the stack obtained at an assembly temperature, said an assembly temperature being less than a temperature at which the top coat material behaves like a viscoelastic fluid, said temperature being higher than the glass transition temperature of said topcoat material and preferably, said assembly temperature being lower than the glass transition temperature of the top coat layer in its crosslinked form;
  • the prior step of neutralizing the surface of the underlying substrate consists in pre-drawing patterns on the surface of the substrate, said patterns being pre-drawn by a step or a sequence of lithography steps of any kind prior to deposition step of the first layer of block copolymer, said units being intended to guide the organization of said block copolymer by a technique called chemistry-epitaxy or graphoepitaxy, or a combination of these two techniques, to obtain a neutralized or pseudo-neutralized surface;
  • the block copolymer comprises silicon in one of its blocks
  • the first layer of block copolymer is deposited on a thickness at least equal to 1.5 times the minimum thickness of the block copolymer
  • the solvent of the pre-polymer layer is chosen from solvents or solvent mixtures whose Hansen solubility parameters are such that d r > 10 MPa 1/2 and / or 5 h 3 10 MPa 1/2 and with 5 d ⁇ 25 MPa 1/2 ;
  • the solvent of the pre-polymer layer is chosen from alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, 1-methoxy-2-propanol and ethyl lactate; diols such as ethylene glycol or propylene glycol; or from dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylformamide, dimethylacetamide, acetonitrile, gammabutyrolactone, water or a mixture thereof;
  • alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, 1-methoxy-2-propanol and ethyl lactate
  • diols such as ethylene glycol or propylene glycol
  • DMSO dimethylsulfoxide
  • dimethylformamide dimethylacetamide
  • acetonitrile gammabutyrolactone
  • composition of the pre-polymer layer comprises a multi-component mixture of monomers and / or dimers and / or oligomers and / or polymers each carrying crosslinking functions, as well as different monomer units whose surface energies vary from one monomeric pattern to another;
  • composition of the pre-polymer layer further comprises plasticizers and / or wetting agents, added as additives;
  • composition of the pre-polymer layer further comprises rigid comonomers chosen from derivatives comprising either one or more aromatic ring (s) in their structure, or mono or multicyclic aliphatic structures, and having a chemical function (s) adapted to the targeted crosslinking reaction; and more particularly norbornene derivatives, isobornyl acrylate or methacrylate, styrenic, anthracene derivatives, acrylate or adamantyl methacrylate.
  • rigid comonomers chosen from derivatives comprising either one or more aromatic ring (s) in their structure, or mono or multicyclic aliphatic structures, and having a chemical function (s) adapted to the targeted crosslinking reaction; and more particularly norbornene derivatives, isobornyl acrylate or methacrylate, styrenic, anthracene derivatives, acrylate or adamantyl methacrylate.
  • the invention further relates to a method for manufacturing a nano lithography mask by directed assembly of block copolymers, said method comprising the steps in accordance with the method which has just been described above and being characterized in that after the nanostructuring step of the constituent block copolymer of the first layer, an additional step is to remove the top coat layer to leave a nanostructured block copolymer film of minimum thickness, and then at least one of the blocks of said block copolymer, oriented perpendicular to the interfaces, is removed in order to form a porous film capable of serving as a nano-lithography mask.
  • the etching steps of the top coat layer and / or the excess thickness of the block copolymer and of one or more blocks of the block copolymer are successively carried out in the same etching frame, by plasma etching;
  • the stack is subjected to a light radiation and / or an electron beam located on certain areas of the top coat layer, in order to create top cured zones; coat having a neutral affinity for the underlying block copolymer and uncrosslinked areas having a non-neutral affinity for the underlying block copolymer;
  • the stack is rinsed with the solvent that has allowed the deposition of the pre-polymer layer to remove the non-irradiated areas;
  • nano-domains perpendicular to the interfaces are formed in zones situated opposite the zones of the crosslinked neutral topcoat layer, and nano-domains parallel to the interfaces in areas of the block copolymer located opposite the zones devoid of neutral crosslinked top coat layer.
  • the invention finally relates to a polymeric stack deposited on a substrate and comprising at least two layers of (co) polymer stacked one on the other, characterized in that the top layer, called top coat, deposited on the first (co) polymer layer is obtained by in situ crosslinking according to the method described above, said stack being intended to be used in applications chosen from aerospace or aerospace or automotive surface protection or automobile or wind, paint, ink, membrane manufacturing, microelectronic, optoelectronic or micro-fluidic components.
  • the first layer (co) polymer is a block copolymer and the surfaces of the layer on which the copolymer to The blocks are deposited and the top coat layer preferably has a neutral surface energy with respect to the blocks of the block copolymer.
  • FIGS. 1A to 1C already described, diagrams seen in section of different stacks of polymers and their evolution over time,
  • FIG. 2 already described, a diagram seen in section of a stack of polymers according to the invention, not undergoing any phenomenon of dewetting or inter-diffusion,
  • FIG. 3 a diagram seen in section of a stack according to the invention dedicated to an application by directed self-assembly nano-lithography (DSA) for the production of a nano-lithography mask,
  • DSA directed self-assembly nano-lithography
  • FIG. 4 a diagram seen in section of another stack according to the invention dedicated to a directed self-assembly nano-lithography application (DSA), for the creation of different patterns in a substrate,
  • DSA directed self-assembly nano-lithography application
  • FIG. 5 the evolution of the residual thickness of an electron beam-crosslinked PGFH copolymer as a function of the dose of electron applied
  • FIG. 6 shows the evolution of the residual thickness of a crosslinked PGFH copolymer by exposure to a luminous radiation at 172 nm, as a function of the dose of exposure to said radiation and according to whether the film has been annealed. post-exposure (PEB) or not
  • FIG. 7 the evolution of the residual thickness of a copolymer of crosslinked PGFH by exposure to a light radiation at 365 nm, as a function of the dose of exposure to said radiation
  • FIG. 8 images obtained by scanning electron microscopy of different reference samples, the top coat layer of which is not cross-linked, and of a sample prepared according to the invention with a cross-linked top coat layer, demonstrating the impact of the crosslinking of the top coat layer on the different possible moorings,
  • FIG. 9 the evolution of the residual thickness of a previously crosslinked PGFH copolymer, when subjected to a plasma, as a function of plasma times
  • FIG. 10 an image obtained by scanning electron microscopy of a sample of a No. 1 block copolymer, whose self-organization is perpendicular to the substrate and whose period is of the order of 18 nm, for different stimuli of exposure,
  • FIG. 13 the images obtained by scanning electron microscopy of a sample whose top coat layer has exposed areas and areas not exposed to an electron beam
  • FIG. 14 the images obtained by scanning electron microscopy of a sample whose top coat layer has exposed areas and areas not exposed to 365 nm radiation
  • FIG. 15 an image of the assembly of a lamellar block copolymer (PCO) No. 2, seen in section through a FIB-STEM preparation, after crosslinking of the top coat layer,
  • PCO lamellar block copolymer
  • FIG. 16 is an image of a stack of different block copolymer and top coat films, seen in section through a FIB-STEM preparation.
  • polymers is meant either a copolymer (of statistical type, gradient, alternating blocks), or a homopolymer.
  • the term "monomer” as used refers to a molecule that can undergo polymerization.
  • polymerization refers to the process of converting a monomer or a mixture of monomers into a predefined architectural polymer (block, gradient, statistic ..).
  • copolymer is meant a polymer comprising several different monomeric units.
  • random copolymer is understood to mean a copolymer in which the distribution of the monomer units along the chain follows a statistical law, for example of the Bernoullien type (Markov zero order) or the Markovian type of the first or second order.
  • the repeat units are randomly distributed along the chain, the polymers were formed by a Bernouilli process and are called random copolymers.
  • random copolymer is often used, even when the statistical process that prevailed during the synthesis of the copolymer is not known.
  • gradient copolymer is understood to mean a copolymer in which the distribution of the monomer units varies progressively along the chains.
  • alternating copolymer a copolymer comprising at least two monomer entities which are distributed alternately along the chains.
  • block copolymer is understood to mean a polymer comprising one or more uninterrupted sequences of each of the different polymeric species, the polymer blocks being chemically different from one another or from one another and being linked together. by a chemical bond (covalent, ionic, hydrogen bonding, or coordination). These polymer blocks are still referred to as polymer blocks. These blocks have a phase segregation parameter (Flory-Huggins interaction parameter) such that, if the degree of polymerization of each block is greater than a critical value, they are not miscible with each other and separate into nanoparticles. areas.
  • phase segregation parameter Flory-Huggins interaction parameter
  • miscibility refers to the ability of two or more compounds to mix completely to form a homogeneous or "pseudo homogeneous" phase, that is to say without crystalline symmetry or substantially crystalline apparent at short or long distance.
  • the miscibility of a mixture can be determined when the sum of the glass transition temperatures (Tg) of the mixture is less than the sum of the Tg of the compounds taken alone.
  • Tg glass transition temperatures
  • the minimum thickness "e” of a block copolymer is understood to mean the thickness of a block copolymer film serving as a nanolithography mask, below which it is no longer possible to transfer the patterns. of the block copolymer film in the underlying substrate with a satisfactory final form factor. In general, for high C phase segregation parameter block copolymers, this minimum thickness "e" is at least equal to half the period U of the block copolymer.
  • porous film refers to a block copolymer film in which one or more nano-domains have been removed, leaving holes whose shapes correspond to the shapes of the nano-domains having been removed and which may be spherical, cylindrical. , lamellar or helical.
  • neutral or "pseudo-neutral” surface means a surface which, as a whole, does not have a preferential affinity with one of the blocks of a block copolymer. It thus allows a fair or “pseudo-equitable” distribution of blocks of the block copolymer on the surface.
  • the neutralization of the surface of a substrate makes it possible to obtain such a "neutral” or "pseudo-neutral” surface.
  • the surface energy (denoted yx) of a given material "x" is defined as being the excess energy at the surface of the material compared to that of the material which is set in mass. When the material is in liquid form, its surface energy is equivalent to its surface tension.
  • lower interface of a (co) polymer, the interface in contact with an underlying layer or substrate on which said (co) polymer is deposited. It will be noted that throughout the remainder of the description, when the polymer in question is a block copolymer to be nanostructured, intended to serve as a nanolithography mask, this lower interface is neutralized by a conventional technique, that is to say that is, it does not exhibit, as a whole, preferential affinity with one of the blocks of the block copolymer.
  • top coat or "upper surface” of a (co) polymer
  • top coat and noted TC applied to the (co) polymer surface.
  • top layer of top coat TC just like the underlying layer preferably does not exhibit any preferential affinity with one of the blocks of the block copolymer so that the nano-domains of the block copolymer can orient perpendicularly to the interfaces at the time of assembly annealing.
  • solvent orthogonal to a (co) polymer a solvent not likely to attack or dissolve said (co) polymer.
  • liquid polymer or "viscous polymer”, a polymer having, at a temperature above the glass transition temperature, due to its rubbery state, increased deformation capacity due to the possibility given to its molecular chains to move freely.
  • the hydrodynamic phenomena at the origin of the dewetting appear as long as the material is not in a solid state, that is to say, indeformable because of the negligible mobility of its molecular chains.
  • any polymeric stack system that is to say a system comprising at least two layers of (co-) polymers stacked one on the other.
  • This stack may be deposited on a solid substrate of any kind (oxide, metal, semiconductor, polymer, etc.) depending on the applications for which it is intended.
  • the different interfaces of such a system may have a "liquid / solid” or “liquid / liquid” configuration.
  • an upper (co) polymer layer having a liquid or viscous state is deposited on an underlying (co) polymer layer which may be in a solid or liquid or viscous state, depending on the intended applications.
  • the underlying (co) polymer layer may be solid or liquid or viscous depending on the working temperature, with respect to its glass transition temperature Tg, during the process of controlling the flatness of the stack according to the invention.
  • Figure 2 illustrates such a polymeric stack.
  • This stack is for example deposited on a substrate 10 and comprises for example two polymer layers 20 and 30 stacked one on the other.
  • the first layer 20 may be without a solid or liquid / viscous state at the time of deposition of the second top layer 30, so-called top coat TC. More particularly, the first layer 20 is in a solid state when the stack is brought to a temperature below its glass transition temperature or in a liquid-viscous state when the stack is raised to a temperature above its transition temperature. glass.
  • the top coat layer TC is applied to the surface of the underlying layer by a conventional deposition technique, for example by spin coating or "spin coating", and is in a liquid / viscous state.
  • flatness of a polymeric stack within the meaning of the invention is intended for all interfaces of the stack.
  • the method according to the invention makes it possible to control the flatness of the interface between the substrate 10 and the first layer 20, and / or the flatness of the interface between the first layer 20 and the top coat layer 30, and or the flatness of the interface between the top coat layer 30 and the air.
  • the invention advantageously consists in depositing the upper layer 30 in the form of a pre-polymer composition, denoted pre-TC, comprising one or more monomer (s) and / or a dimer (s) and / or an oligomer (s) and / or a polymer (s) in solution.
  • pre-TC a pre-polymer composition
  • these compounds are also referred to as "molecules" or "entities" in the remainder of the description.
  • a crosslinking reaction is set up in situ within the pre-deposited TC pre-polymer layer and generates the creation of a high molecular weight TC polymer by intermediate of the crosslinking reaction of the polymeric chains constituting the deposited prepolymer layer.
  • the initial size of the chains increases as the reaction propagates in the layer, thus severely limiting the solubilization of the crosslinked topcoat layer TC in the underlying polymeric layer when the latter is in a liquid or viscous state, and further delaying the occurrence of a dewetting phenomenon.
  • the pre-polymer composition is formulated in a solvent orthogonal to the first polymer layer 20 already present on the substrate, and comprises at least:
  • a monomeric, dimeric, oligomeric or polymeric chemical entity or any combination of these different entities, of a chemical nature in whole or in part identical, and each comprising at least one chemical function capable of ensuring the propagation of the crosslinking reaction under effect of a stimulus;
  • one or more chemical entities capable of initiating the crosslinking reaction under the effect of the stimulus such as a radical generator, an acid and / or a base.
  • the pre-polymer composition may, in an alternative embodiment, be used without a solvent.
  • At least one of the chemical entities of the pre-polymer composition has at least one fluorine and / or silicon and / or germanium atom, and / or a chain aliphatic carbon of at least two carbon atoms in its chemical formula.
  • Such entities make it possible to improve the solubility of the prepolymer composition in a solvent orthogonal to the underlying polymer layer and / or effectively modulate the surface energy of the top coat layer TC if required, especially for DSA applications, and / or to facilitate the wetting the pre-polymer composition on the underlying (co) polymer layer, and / or reinforcing the resistance of the topcoat layer TC to a subsequent plasma etching step.
  • this pre-polymer composition may further comprise in its formulation:
  • a chemical entity chosen from an antioxidant, a base or a weak acid capable of trapping said chemical entity capable of initiating the crosslinking reaction, and / or
  • one or more additives making it possible to improve the wetting and / or adhesion, and / or the uniformity of the top layer of top coat, and / or
  • one or more additives making it possible to absorb one or more ranges of light radiation of different wavelength, or to modify the electrical conductivity properties of the pre-polymer.
  • the crosslinking may be carried out by any known means such as chemical crosslinking / polymerization, by means of a nucleophilic or electrophilic chemical species or the like, by an electrochemical process (oxidation-reduction or by cleavage of monomers via a beam of electrons), by plasma, by ion bombardment or by exposure to light radiation.
  • the stimulus is of electrochemical nature and applied via an electron beam or a light radiation, and even more preferably, it is a light radiation.
  • the crosslinking reaction of the components of the pre-polymer pre-TC layer is activated by the exposure of the layer to light radiation, such as radiation in ranges of wavelength from ultraviolet to infrared.
  • the illumination wavelength is between 10 and 1500 nm and more preferably it is between 100 nm and 500 nm.
  • the light source for exposing the layer to the light radiation may be a laser device.
  • the wavelength of the laser will preferably be centered on one of the wavelengths 436nm, 405nm, 365nm, 248nm, 193nm, 172nm, 157nm or 126nm.
  • Such a crosslinking reaction has the advantage of being carried out at ambient or moderate temperature, preferably less than or equal to 150 ° C. and more preferably less than or equal to 110 ° C. It is also very fast, of the order of a few seconds to a few minutes, preferably less than 2 minutes.
  • the constituent compounds of the pre-polymer layer, before crosslinking are stable in solution as long as they are protected from exposure to the light source. They are stored in containers opaque.
  • the components, stable in solution are subjected to light radiation allowing the layer to be crosslinked in a very fast time (typically less than 2 minutes). .
  • the layer of top coat does not have time to dewake.
  • the size of the chains increases which limits the problems of solubilization and inter-diffusion at the interface when the latter is in a "liquid / liquid" configuration.
  • a first class concerns compounds that react via a species of radical type. It is therefore a free radical photopolymerization, of which a possible reaction mechanism is illustrated by the reaction (I) below.
  • the photoinitiator is a photo-cleavable aromatic ketone and the telechelic / di-functional oligomer is a diacrylate with R which can be chosen from polyesters, polyethers, polyurethanes or polysiloxanes. for example.
  • the monomer (s) and / or dimer (s) and / or oligomer (s) and / or polymer (s) constitutive (s) of the pre-polymer composition is ( are) selected from derivatives of acrylates or di- or tri-acrylates or multi-acrylates, methacrylate, or multi-methacrylates, or polyglycidyl or vinyl, fluoroacrylates or fluoromethacrylates, vinyl fluorides or fluorostyrene, alkyl acrylate or methacrylate, hydroxyalkyl acrylate or methacrylate, alkylsilyl acrylate or methacrylate, unsaturated esters / acids such as fumaric or maleic acids, vinyl carbamates and carbonates, allylic ethers, and thiol-ene systems .
  • the constituents of the pre-polymer layer are multifunctional and have at least two chemical functions on the same molecule capable of providing
  • the composition further comprises a carefully chosen photoinitiator according to the selected illumination wavelength.
  • a carefully chosen photoinitiator there are on the market very many radical photoinitiators with various chemistries such as acetophenone derivatives, benzophenone, peroxide, phosphines, xanthones, hydroxyketone or diazonaphthoquinone, thioxanthones, aminoketones, benzine, benzoin for example.
  • a second class of compounds that can enter the composition of the pre-polymer layer relates to the compounds that react by cationic polymerization.
  • This is for example the case of derivatives comprising epoxy / oxirane type chemical functions, or vinyl ethers, cyclic ethers, thiirane, trioxane, vinyl, lactones, lactams, carbonates, thiocarbonates, maleic anhydride which crosslink / polymerize then through a photo-generated acid, noted PAG.
  • a mechanism of such a cationic photo-polymerization reaction of an epoxy is illustrated by the reaction
  • a catalyst of the invention may for example be selected from onium salts, such as iodonium, sulfonium, pyrridinium, alkoxypyrridinium, phosphonium, oxonium or diazonium salts.
  • the onium salts form strong acids, HMtX n , under irradiation.
  • the acid thus formed then gives a proton to the polymerizable (s) / crosslinkable (s) chemical function (s) of the monomer.
  • the acid should be strong enough to shift the equilibrium significantly towards propagation of the crosslinking reaction and chain growth, as shown in reaction (II) above.
  • Such a photosensitizer may for example be selected from acetophenone derivatives, benzophenone, peroxide, phosphines, xanthones, hydroxycetone or diazonaphthoquinone, thioxanthones, aminoketones, benzil, benzoin, both said photosensitizer absorbs at the desired wavelength.
  • the reactive species is a photo-generated organic base (denoted PBG), which reacts on a polymerizable (s) / crosslinkable (s) function (s) carried by the (s) ) monomer (s) of the composition of the pre-polymer layer.
  • PBG photo-generated organic base
  • the photo-generated organic base PBG can be chosen from compounds such as carbamates, acyloximes, ammonium salts, sulphonamides, formamides, amineimides, ⁇ -aminoketones, amidines. .
  • the monomers, dimers, oligomers and / or polymers of the composition may in turn be selected from derivatives such as alkyl cyanoacrylates, epoxides / oxiranes, acrylates, or derivatives of isocyanates or polyisocynanates.
  • the photo-generated organic base PBG can be inserted within the molecular structure of the chains constituting the polymer during the polymerization / crosslinking reaction.
  • the solvent of the pre-polymer layer is chosen so as to be entirely "orthogonal" to the polymeric system of the underlying layer in order to avoid a possible re-dissolution of this polymer in the solvent of the pre-layer. -polymer during the deposition step (by spin-coating for example).
  • the solvents of each respective layer will therefore be very dependent on the chemical nature of the polymer material already deposited on the substrate.
  • the pre-polymer layer can be solubilized and deposited on the first polymer layer from rather polar solvents and / or practices.
  • the solvents of the pre-polymer layer may be chosen from low polar and / or impractical solvents.
  • the pre-polymer layer is deposited from polar solvents / solvent mixtures / and / or practical. More precisely, the polarity / proticity properties of the various solvents are described according to the nomenclature of the solubility parameters of Hansen (Hansen, Charles M.
  • polar and / or protic is defined as a solvent / molecule or mixture of solvents having a polarity parameter such that d r > 10 MPa 1/2 and / or a hydrogen bond parameter such as that ô h 310 MPa 1/2 .
  • a solvent / molecule or mixture of solvents is defined as "little polar and / or protic" when the solubility parameters of Hansen are such that d r ⁇ 10 MPa 1/2 and / or 6 h ⁇ 10 MPa 1/2 , and preferably d r ⁇ 8 MPa 1/2 and / or a hydrogen bonding parameter such that o h 9 MPa 1/2 .
  • the solvent of the pre-polymer layer is chosen from compounds having a hydroxyl function such as, for example, alcohols, such as methanol, ethanol and isopropanol. 1-methoxy-2-propanol, ethyl lactate; or diols such as ethylene glycol or propylene glycol; or else from dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylformamide, dimethylacetamide, acetonitrile, gammabutyrolactone, water or a mixture thereof.
  • a hydroxyl function such as, for example, alcohols, such as methanol, ethanol and isopropanol. 1-methoxy-2-propanol, ethyl lactate; or diols such as ethylene glycol or propylene glycol; or else from dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylformamide, dimethylacetamide, acetonitrile, gammabutyrolactone, water or a mixture thereof.
  • DMSO
  • the various constituents of the pre-polymer layer are soluble and stable in solvents whose solubility parameters are as follows: Hansen are such that d r > 10 MPa 1/2 and / or ⁇ h 3 10 MPa 1/2 as defined above, and with the dispersion parameter ⁇ d ⁇ 25 MPa 1/2 .
  • the crosslinking reaction by irradiation of the pre-polymer layer, can be carried out at a moderate temperature, well below the glass transition temperature of the underlying polymer layer, in order to promote the diffusion of the reactive species. and thus increase the rigidity of the crosslinked network.
  • the activation of the photoinitiator or of the photo-generated acid PAG or of the photo-generated base can be initiated at a temperature below 50.degree. C. and preferably below 30.degree. typically less than 5 minutes and preferably less than 1 minute.
  • the crosslinking reaction can be propagated by bringing the stack to a temperature preferably of less than 150 ° C., and more preferably of less than 110 ° C., so as to promote the diffusion of the species. reactive (protons, radicals) within the pre-polymer layer, for a period of less than 5 minutes, and preferably less than 2 minutes.
  • the light irradiation of the pre-polymer layer is carried out directly on a stack brought to the desired temperature, preferably below 1 10 ° C, to optimize the total reaction time.
  • the top coat layer TC may be in the form of a block copolymer or statistic, random, gradient or alternating, which may have a linear or star structure when one comonomers is multifunctional for example.
  • the invention as described above applies to any type of polymeric stack.
  • the Applicant has also been interested in directed self-assembly nano-lithography, or DSA.
  • DSA directed self-assembly nano-lithography
  • the invention is not limited to this example which is given for illustrative and not limiting. Indeed, in the context of such an application, the upper topcoat TC must also meet other additional requirements, in particular to allow the nano-domains of the underlying block copolymer to be oriented perpendicular to the interfaces.
  • FIG. 3 illustrates such a polymeric stack dedicated to an application in the field of organic electronics.
  • This stack is deposited on the surface of a substrate 10.
  • the surface of the substrate is previously neutralized, or pseudo-neutralized, by a conventional technique.
  • the substrate 10 comprises or not patterns, said patterns being pre-drawn by a step or a sequence of lithography steps of any kind prior to the step of depositing the first layer (20) of block copolymer (BCP), said patterns being intended to guide the organization of said block copolymer (BCP) by a technique called chemistry-epitaxy or grapho givetaxie, or a combination of these two techniques, to obtain a neutralized surface.
  • BCP block copolymer
  • a particular example consists of grafting a layer 1 1 of a random copolymer having a ratio judiciously chosen from the same monomers as those of the BCP block copolymer deposited above.
  • the layer 1 1 of the random copolymer makes it possible to balance the initial affinity of the substrate for the BCP block copolymer 20.
  • the grafting reaction can be obtained by any thermal, photochemical or oxidation-reduction means, for example.
  • a top coat layer TC 30 is deposited on the layer of BCP block copolymer 20.
  • This layer TC 30 must have no preferential affinity with respect to the blocks of the block copolymer 20 so that the nano-domains 21, 22 which are created at the time of annealing at the assembly temperature Tass, are oriented perpendicular to the interfaces, as shown in FIG. 3.
  • the block copolymer is necessarily liquid / viscous at the assembly temperature, in order to to be able to nano-structure.
  • the top coat layer TC is deposited on the block copolymer in a liquid / viscous state. The interface between two polymer layers is therefore in a liquid / liquid configuration conducive to inter-diffusion and dewetting phenomena.
  • the assembly temperature Tass of the block copolymer 20 is lower than the glass transition temperature Tg of the top coat layer TC in its crosslinked form or at least less than a temperature at which the material TC top coat behaves like a viscoelastic fluid. This temperature is then in a temperature zone, corresponding to this viscoelastic behavior, located above the glass transition temperature Tg of the top coat material TC.
  • BCP nano-structured copolymer block copolymer layer 20
  • n any integer greater than or equal to 2.
  • the BCP block copolymer is more particularly defined by the following general formula:
  • A, B, C, D, ..., Z are all blocks "i” ... "j" representing either pure chemical entities, that is to say each block is a set of monomers of identical chemical natures, polymerized together, that is to say a set of co-monomers copolymerized together, in form, in whole or in part, of random or random or gradient or alternating block copolymer.
  • the volume fraction of each entity a... Z 1 can range from 1 to 99%, in monomer units, in each of the blocks of the BCP block copolymer.
  • the volume fraction of each of the blocks can range from 5 to 95% of the BCP block copolymer.
  • the volume fraction is defined as the volume of an entity relative to that of a block, or the volume of a block relative to that of the block copolymer.
  • the volume fraction of each entity of a block of a copolymer, or of each block of a block copolymer, is measured in the manner described hereinafter.
  • a copolymer in which at least one of the entities, or one of the blocks in the case of a block copolymer, comprises several comonomers it is possible to measure, by means of proton, the mole fraction of each monomer throughout the copolymer, and then back to the mass fraction using the molar mass of each monomer unit. To obtain the mass fractions of each entity of a block, or each block of a copolymer, it is then sufficient to add the mass fractions of the comonomers constituting the entity or the block.
  • the volume fraction of each entity or block can then be determined from the fraction mass of each entity or block and the density of the polymer forming the entity or the block. However, it is not always possible to obtain the density of polymers whose monomers are co-polymerized. In this case, the volume fraction of an entity or a block is determined from its mass fraction and the density of the bulk majority of the entity or block.
  • the molecular weight of the BCP block copolymer may range from 1000 to 500000 g. mol -1 .
  • the BCP block copolymer may have any type of architecture: linear, star (tri- or multi-arm), grafted, dendritic, comb.
  • Each of the blocks i, ... j of a block copolymer has a surface energy denoted Yi ... y j , which is its own and which is a function of its chemical constituents, that is to say -describe the chemical nature of the monomers or comonomers that compose it.
  • each of the materials constituting a substrate have their own surface energy value.
  • the interaction parameter between two blocks i and j of the block copolymer is therefore denoted x, j .
  • the upper layer 30, which is deposited on the layer 20 of BCP block copolymer is in the form of a pre-polymer composition, noted pre -TC, and comprises one or more monomer (s) and / or dimer (s) and / or oligomer (s) and / or polymer (s) in solution.
  • a reaction of crosslinking or polymerization of Molecular chains constituting the pre-polymer layer is set up in situ, within the pre-deposited pre-polymer pre-polymer layer, and generates the creation of a high molecular weight TC polymer.
  • a single polymer chain is then created that is extremely immiscible with the underlying BCP block copolymer, thus severely limiting the solubilization of the top coat layer TC in the underlying and retarding BCP block copolymer layer 20. as much as the appearance of a dewetting phenomenon.
  • the photo-crosslinking / top coat TC layer avoids not only the inter-diffusion and dewetting problems of the top coat layer TC over the underlying BCP block copolymer, but It is also possible to stabilize the layer of block copolymer 20 so that it does not depress its substrate 10.
  • the crosslinking / of the top coat layer TC therefore makes it possible to obtain a stack, the surface of which is perfectly flat, with substrate / block copolymer (substrate / BCP) and block copolymer / top coat (BCP / TC) interfaces are perfectly sharp.
  • Such a crosslinked TC topcoat layer has a surface energy, at the temperature allowing self-assembly of the underlying BCP block copolymer, between 10 and 50 mN / m, preferably between 20 and 50 mN / m, preferably between 20 and 50 mN / m. and 45 mN / m and more preferably between 25 and 40 mN / m.
  • this crosslinking reaction involves chemical species, such as carbanions, carbocations or radicals, which are more reactive than a single non-crosslinkable top coat layer. It is therefore possible in some cases that these chemical species can diffuse and possibly degrade the BCP block copolymer 20. Such diffusion is a function of the reaction propagation temperature and the nature of the chemical species involved. However, it is very limited, to a thickness of a few nanometers maximum and in all cases less than 10 nm, because of the immiscibility of the TC 30 top coat and BCP 20 block copolymer layers. such diffusion, the effective thickness of the block copolymer layer may then be reduced.
  • chemical species such as carbanions, carbocations or radicals
  • the BCP block copolymer may be deposited over a greater thickness (e + E), for example at least equal to 1.5 times the minimum thickness e of the block copolymer.
  • the extra thickness E of the block copolymer is also removed to retain only the lower part, of minimum thickness e, of the block copolymer .
  • This intermediate layer then has an intermediate surface energy, between that of the pure TC 30 top coat and that of the average of the surface energies of the blocks of the BCP block copolymer 20, so that it does not have any particular affinity with one of the blocks of the BCP block copolymer and thus makes it possible to orient the nano-domains of the underlying BCP block copolymer perpendicular to the interfaces.
  • the deposition of a pre-polymer layer followed by its crosslinking makes it possible to overcome the problems related to the need to synthesize a high molecular weight top coat material. It suffices to synthesize monomers, dimers, oligomers or polymers, whose molecular weights are much more reasonable, typically of the order of an order of magnitude less, thus limiting the difficulties and the operating conditions specific to the step of chemical synthesis.
  • the crosslinking of the pre-polymer composition then makes it possible to generate in situ these high molecular masses.
  • the pre-polymer pre-TC composition may comprise monomers, dimers, oligomers or fluorinated polymers, soluble in alcoholic solvents, such as, for example, methanol, ethanol or isopropanol, 1-methoxy-2-propanol, ethyl lactate; in diols such as ethylene glycol or propylene glycol or in dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylformamide, dimethylacetamide, acetonitrile, gammabutyrolactone, water or a mixture thereof in which the copolymers with blocks are usually not soluble.
  • alcoholic solvents such as, for example, methanol, ethanol or isopropanol, 1-methoxy-2-propanol, ethyl lactate
  • diols such as ethylene glycol or propylene glycol or in dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylformamide, dimethylacetamide, acetonitrile, gammabutyrol
  • a first class concerns compounds that react via a species of radical type. This is a free radical polymerization photo.
  • the monomer (s) and / or dimer (s) and / or oligomer (s) and / or polymer (s) constitutive (s) of the pre-polymer composition is (are) selected from among derivatives of acrylates or di- or triacrylates or multi-acrylates, methacrylate or multi-methacrylates, or vinylic, fluoroacrylates or fluoromethacrylates, vinyl fluorides or fluorostyrene, alkyl acrylate or methacrylate, hydroxyalkyl acrylate or methacrylate, alkylsilyl acrylate or methacrylate, unsaturated esters / acids such as fumaric or maleic acids, vinyl carbamates and carbonates, allyl ethers, and thiol-ene systems.
  • the composition further comprises a carefully chosen photoinitiator, according to the selected illumination wavelength, among acetophenone, benzophenone, peroxide, phosphine, xanthone, or hydroxycetone derivatives, thioxanthones, ⁇ -aminoketones, benzil, benzoin, for example.
  • the compounds of the pre-polymer composition react by cationic polymerization and are chosen from derivatives comprising chemical functions of epoxy / oxirane type, or vinyl ethers, cyclic ethers, thiirane, trioxane, vinyl, lactones, lactams, carbonates, thiocarbonates, maleic anhydride which then crosslink through a photo-generated acid PAG.
  • the pre-polymer composition further comprises a photo-generated acid precursor PAG, making it possible to generate the catalyst acid of the crosslinking reaction under illumination, which can be chosen from onium salts, such as salts of iodinium, of sulphonium or of pyrridinium or of alkoxypyrridinium, of phosphonium, of oxonium, of diazonium.
  • the rigidity (measured for example through the estimation of the Young's modulus of the top-coat TC once cross-linked) and the glass transition temperature of the top coat layer can be reinforced by the introduction into the pre-polymer pre-polymer composition of rigid co-monomers chosen from derivatives comprising either one or more aromatic rings (s) ( s) in their structure, either mono or multi-cyclic aliphatic structures, and having a chemical function (s) adapted (s) to the targeted crosslinking reaction.
  • rigid co-monomers chosen from derivatives comprising either one or more aromatic rings (s) ( s) in their structure, either mono or multi-cyclic aliphatic structures, and having a chemical function (s) adapted (s) to the targeted crosslinking reaction.
  • these rigid comonomers are chosen from norbornene derivatives, isobornyl acrylate or methacrylate, styrenic, anthracene derivatives, acrylate or adamantyl methacrylate.
  • the rigidity and the glass transition temperature of the top coat layer can be further increased by multiplying the possible crosslinking points of the components, with oligomeric or multifunctional monomeric chains, such as, for example, polyglycidyl derivatives or di derivatives or tri-acrylates or multi-acrylates, derivatives having unsaturations, such as "sp2" or "sp" hybridized carbon atoms, in their chemical formula.
  • the choice of the photoinitiator, the photo-generated acid or the photo-generated base, must therefore be done in such a way that the light radiation does not degrade the block copolymer.
  • photo-crosslinking is particularly effective, with a high quantum yield, even with a low dose of energy (typically ranging from a few milliJoules per square centimeter (mJ / cm 2 ) to a few tens of mJ / cm 2 , for example, for doses equivalent to the lithography processes commonly used for exposing photo-sensitive resins to 193 nm), unlike the degradation of the block copolymer at the same wavelength, which generally requires a larger dose (typically for example from 200 mJ / cm 2 to 1000 mJ / cm 2 at 193 nm for polymethyl methacrylate PMMA).
  • the energy dose during the crosslinking photo is less than or equal to 200 mJ / cm 2 , more preferably it is less than or equal to 100 mJ / cm 2 and even more preferably, it is less than or equal to at 50 mJ / cm 2 .
  • the pre-TC pre-polymer composition preferably comprises a multi-component mixture of derivatives all carrying crosslinking functions, but different chemical groups.
  • the composition may comprise a component with fluorinated groups, another with oxygenated groups, etc., in order to be able to finely modulate the surface energy specific to the topcoat layer TC once photo-crosslinked.
  • oligomers formed of a monomer of low surface energy, such as a fluorinated acrylate, for example, a monomer of medium to high surface energy, such as a hydroxylated acrylate for example, and a crosslinkable group, via an acid reaction through the use of a photo-generated acid, such as an epoxy, for example.
  • a photo-generated acid such as an epoxy
  • the level of crosslinkable groups with respect to the nature of the molecules of the pre-polymer composition conditions the ultimate rigidity of the crosslinked top coat TC layer.
  • the physico-chemical structure of the photo-generated acid PAG conditions its activation wavelength and its solubility.
  • the TC top coat once formed does not correspond to a porous or multiphase network, in order to avoid possible problems of inhomogeneities / demixions of the top coat TC for the underlying BCP block copolymer.
  • the pre-pre-TC pre-polymer composition may consist of a pre-polymer / photoinitiator binary mixture and possible plasticizers or wetting agents as additives if necessary.
  • the top coat TC once formed corresponds to such a porous or multiphase network.
  • the stack obtained having a clean BCP / TC interface and a perfectly flat surface, is subjected to annealing. preferably thermal, at an assembly temperature Tass, for a predetermined period, preferably less than 60 minutes and more preferably less than 5 minutes, in order to cause nano structuring of the block copolymer.
  • the nano-domains 21, 22 which form then orient themselves perpendicular to the neutralized interfaces of the BCP block copolymer.
  • the top coat layer TC can be removed.
  • One way of removing the crosslinked topcoat layer TC is to use dry etching, such as plasma for example with a suitable gas chemistry, such as a majority oxygen base in a mixture with a rather inert gas such as He, Ar, N 2 for example.
  • dry etching is all the more advantageous and easy to achieve if the underlying BCP block copolymer 20 contains, for example, silicon in one of its blocks, then acting as an etch stop layer.
  • Such a dry etching may also be advantageous in the case where the underlying BCP block copolymer has been deposited with an excess thickness E and where not only the top coat layer TC must be removed but also the extra thickness E of the copolymer to blocks.
  • the plasma constituent gas chemistry will have to be adjusted according to the materials to be removed in order not to have a particular selectivity for a block of the BCP block copolymer.
  • the top coat layer TC and the extra thickness E of the block copolymer BCP can then be removed simultaneously or successively, in the same etching frame, by plasma etching by adjusting the gas chemistry according to the constituents of each of the layers to be removed. .
  • At least one of the blocks 21, 22 of the BCP block copolymer 20 is removed so as to form a porous film capable of serving as a nano-lithography mask.
  • This removal of the block (s) may also be carried out in the same dry etching frame, successively to the removal of the top coat layer TC and the possible extra thickness E of block copolymer.
  • FIG. 4 shows the first stack already described comprising a substrate 10 whose surface 1 1 is previously neutralized, a first layer of BCP1 block copolymer, then a first layer of top coat TC1. Then, once the TC1 top coat layer is crosslinked, a second BCP2 block copolymer is deposited on the first layer of top coat.
  • This second BCP2 block copolymer can be of identical or different nature of the first and allows to create patterns, at its assembly temperature, different from those of the first BCP1 block copolymer.
  • the first layer of TC1 top coat is neutral vis-à-vis the blocks of the second BCP2 block copolymer. If this is not the case, it is necessary to neutralize its surface, for example by grafting a random copolymer. Then, a second pre-polymer layer pre-TC2 is deposited on the second BCP2 block copolymer and illuminated in order to cause a crosslinking reaction and stiffen it. This second layer of crosslinked top coat TC2 must also be neutral vis-à-vis the second block copolymer BCP2.
  • the assembly temperatures of the two block copolymers BCP1 and BCP2 may be identical or different.
  • etching steps allow to transfer the different patterns of different block copolymers in the underlying substrate. These etching steps are then preferably performed by plasma by adjusting the gas chemistry at each layer according to the constituents of the layer.
  • a very large additional advantage of the present invention lies in the selectivity of the process through the photo-generated species.
  • a local light source of the laser type for example, is used to carry out the irradiation of the pre-pre-polymer layer, then it becomes possible to define areas on the stack, where the pre-layer layer Pre-TC polymer may be cross-linked, by photo-irradiation, and other areas where the pre-polymer pre-polymer layer will remain in the molecular state because not irradiated.
  • Such localized irradiation at the surface of the top coat TC may also be carried out by means of a lithography mask for example and overall irradiation of the surface covered with said mask.
  • such a selectivity for the creation of crosslinked areas and non-crosslinked areas can also be obtained by means of an electron beam.
  • the crosslinked zones of top coat have a neutral affinity with respect to the underlying block copolymer, while non-irradiated top coat areas may have a preferential affinity with at least one of the blocks of the underlying block copolymer.
  • the pre-TC pre-polymer layer is deposited, then areas of interest of this layer are irradiated, for example through a lithography mask.
  • the layer obtained is then rinsed in the solvent used for its deposition for example, the solvent being itself orthogonal to the block copolymer. This rinsing can remove non-irradiated areas.
  • another pre-polymer material which is non-neutral with respect to the underlying block copolymer, may be deposited in the previously non-irradiated zones and having been rinsed, thus deprived of a top coat layer, and then said non-neutral prepolymer material is exposed to a stimulus, which may be light radiation or another stimulus selected from electrochemical process, plasma, ion bombardment or chemical species, to crosslink at predefined locations.
  • a stimulus which may be light radiation or another stimulus selected from electrochemical process, plasma, ion bombardment or chemical species, to crosslink at predefined locations.
  • the stack is then annealed at the assembly temperature to form the block copolymer.
  • the nano domains located opposite the irradiated and crosslinked zones of the top coat layer TC, and neutral with respect to the block copolymer are oriented perpendicularly to the interfaces, whereas the nano domains facing the zones without cross-linked and neutral topcoats are oriented parallel to the interfaces.
  • Example 1 block copolvers used
  • the block copolymers poly (1,1 dimethylsilacyclobutane) -b / oc-polystyrene (“PDMSB-b-PS”) used were synthesized by sequential anionic polymerization, as already reported in the prior art (K. Aissou et al., Small, 2017, 13, 1603777).
  • the block copolymer No. 1 more particularly used here has a number-average molecular mass (Mn) of 17,000 g / mol, with a polydispersity index of 1.09, measured by steric exclusion chromatography (SEC) with polystyrene standards.
  • SEC steric exclusion chromatography
  • the characterization shows a composition of 51% PS (by mass) and 49% PDMSB (by mass).
  • the block copolymer No. 2 more particularly used herein has a number-average molecular weight (Mn) of 14,000 g / mol, with a polydispersity index of 1.07.
  • the block copolymer No. 3 more particularly used here has a number-average molecular weight (Mn) of 19,000 g / mol, with a polydispersity of 1.09.
  • the characterization shows a composition of 52% PS (by mass) and 48% PDMSB.
  • the period of the block copolymer No. 1 is measured at ⁇ 18 nm, that of the No. 2 is measured at ⁇ 14 nm, that of the BCP No. 3 at ⁇ 24 nm, via a fast Fourier transform (FFT) images taken by scanning electron microscopy (SEM), on self-organized films.
  • FFT fast Fourier transform
  • the copolymers or homopolymers used in the context of the invention were synthesized by standard methods such as NMP (nitroxide mediated polymerization, for example with an initiator such as the initiator of Arkema marketed under the name BlocBuilder® ) or conventional radical (with an initiator such as azobisisobutyronitrile), known to those skilled in the art.
  • NMP nitrogenous mediated polymerization
  • an initiator such as the initiator of Arkema marketed under the name BlocBuilder®
  • conventional radical with an initiator such as azobisisobutyronitrile
  • the molar masses in number obtained are typically of the order of Mn ⁇ 5000-10000 g / mol.
  • the polymer used as a neutralization underlayer is a homopolymer of 2-ethylhexyl polymethacrylate.
  • the copolymer used as a topcoat layer has a copolymer architecture of poly (methacrylate of lycidyl-co-methacrylate of trifluoroethyl-co-hydroxyethyl methacrylate), hereinafter abbreviated as "PGFH", of " GFH "variables, ranging from 25/3/72 to 25/47/28, in bulk compositions. Without other specifications explicitly mentioned, the results obtained being equivalent for the various compositions mentioned above, only those concerning the composition 25/37/38 are detailed below. A PGFH copolymer is also synthesized, with a mass composition of 25/0/75.
  • the various copolymers synthesized according to Example 2 of the PGFHs type are all soluble entirely in alcoholic solvents at a level of 10% by mass or less, such as methanol, ethanol, isopropanol or PGME (methyl ether). propylene glycol), or ethyl lactate, as well as in mixtures of these same solvents in any proportions.
  • the block copolymers described according to Example No. 1 are not soluble in these same solvents or their mixtures.
  • the deposits made by spin-coating on the No. 1 or No. 2 block copolymers exhibit excellent uniformity.
  • Example 4 Example of crosslinking of the top-coat via different stimuli
  • the equipment used for the e-beam lithography is a JEOL 6300FS device operating at 100kV, the intensity of the electron beam is fixed at 5nA. A different exposure dose is tested for each sample, from 30pC / cm 2 to 180pC / cm 2 , in steps of 30pC / cm 2 .
  • a 2% by weight PGFH copolymer solution is produced in absolute ethanol.
  • a 2% by weight solution of triphenylsulfonium trifluoromethane sufonate (hereinafter abbreviated "TPST”) is also prepared in absolute ethanol.
  • TPST triphenylsulfonium trifluoromethane sufonate
  • a mixture solution PGFH and TPST is then prepared at a height of 90% PGFH for 10% of TPST, by mass.
  • the solution thus obtained is filtered on a PTFE (polytetrafluoroethylene) filter with a porosity of 200 nm and then dispensed by spin-coating at 2000 revolutions / minute (rpm) on a silicon substrate of 3 cm side, so as to obtain a homogeneous film of ⁇ 60nm thick.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the sample thus prepared is then cleaved so that the fracture performed cuts the patterns drawn, then the residual thickness corresponding to the crosslinked copolymer PFGH is estimated by scanning electron microscopy via a sectional view on the patterns drawn.
  • the thickness values thus determined are plotted on the graph of FIG. 5 which represents the evolution of the thickness of reticulated residual PGFH as a function of the electron dose applied.
  • This graph thus makes it possible to demonstrate that the PGFH copolymer can be crosslinked via an electron beam, and that if a zone of the film is not exposed to the beam, this beam will be eliminated during the rinsing step. by the solvent.
  • the example therefore shows that areas of the film can be specifically selected to undergo a crosslinking reaction. It is noted that the sensitivity of the material vis-à-vis the beam can be easily modified by varying various parameters well known to those skilled in the art, such as the ratio of constituents, the chemical nature of the sulfonium salt, etc. ..
  • the UV unit used was designed by the SCREEN SPE company. It comprises a chamber conditioned under an inert atmosphere (constant flow of nitrogen), irradiated by a UV lamp delivering a power of 30W.cm 2 at the wavelength 172nm. The samples are first placed in the sealed chamber, then the atmosphere is conditioned for a few minutes to ensure the absence of oxygen, and the lamp is lit for a defined time corresponding to a given light dose.
  • a 2% by weight PGFH copolymer solution is produced in absolute ethanol.
  • a 2% by weight solution of triphenylsulfonium trifluoromethane sufonate (abbreviated "TPST" thereafter) is prepared, also in absolute ethanol.
  • a mixture solution PGFH and TPST is then prepared at a height of 90% PGFH for 10% of TPST, by mass.
  • the solution thus obtained is filtered on a PTFE filter with a porosity of 200 nm and then dispensed by spin-coating at 2000 revolutions / minute (rpm) on a silicon substrate of 3 cm side, so as to obtain a homogeneous film of ⁇ 60 nm thick.
  • a mild annealing (“softbake” in English) is then carried out at 60 ° C for 1 minute in order to remove residual traces of solvent from the copolymer film, then the sample is placed in the chamber of the UV unit and then subjected to a specific dose of light radiation. Subsequently, a post-exposure annealing (PEB) is performed or not at 90 ° C for 2 minutes on a single hot plate to allow the diffusion of photo-generated acids in the copolymer film, then the sample is rinsed in a absolute ethanol bath for 2 minutes to remove uncrosslinked copolymer chains and the residual solvent is removed under nitrogen flow. The residual thickness of the film corresponding to the photo-crosslinked PGFH copolymer is measured by ellipsometry.
  • PEB post-exposure annealing
  • the thickness values thus obtained are collated in the graph of FIG. 6, and plotted as a function of the exposure dose to the luminous radiation at 172 nm and according to whether the film has been subjected to a post-exposure annealing (PEB) or no.
  • PEB post-exposure annealing
  • This graph thus makes it possible to demonstrate that the PGFH copolymer can be crosslinked via its exposure to a luminous radiation at 172 nm, and that if an area of the film is not exposed to the radiation, it will be eliminated during the step of rinsing with the solvent. So the example shows that areas of the film can be specifically selected to undergo a crosslinking reaction. It is also noted that the presence of the post-exposure annealing makes it possible to retain a greater proportion of the initial film because of the diffusion of the photo-generated acid in the copolymer film, thus demonstrating the interest of this optional step in the process.
  • the wavelength at 172nm is very close to the 193nm one commonly used in optical lithography, such a film of PGFH / TPST will therefore have a similar or better sensitivity to 193nm, as well as the 248nm wavelength also commonly used in optical lithography.
  • the sensitivity of the material vis-à-vis the light radiation can be easily modified by varying parameters well known to those skilled in the art, such as the ratio of constituents, the chemical nature of the sulfonium salt serving from PAG etc ....
  • the UV unit used was designed by the company EVG. It comprises a closed chamber, irradiated by a UV lamp delivering a power of 3W.cnr 2 at 365nm wavelength located a few centimeters from the sample. The samples are first placed in the closed enclosure and the lamp is lit for a definite time corresponding to a given light dose.
  • a PGFH copolymer solution at 2% by weight is produced in absolute ethanol.
  • a 4 wt% solution of triarylsulfonium hexafluorophosphate (abbreviated "TAPS" thereafter) initially in 50% solution in propylene carbonate (CAS: 109037-77-6) is prepared in methanol.
  • a PGFH and TAPS mixture solution is then prepared at 90% PGFH for 10% TAPS, by mass.
  • the solution thus obtained is filtered on a PTFE filter with a porosity of 200 nm and then dispensed by spin-coating at 2000 revolutions / minute (rpm) on a silicon substrate of 3 cm side, so as to obtain a homogeneous film of ⁇ 60 nm thick.
  • a mild annealing (“soft bake” in English) is then performed at 60 ° C for 1 minute to remove residual solvent traces of the copolymer film, then the sample is placed in the chamber of the UV unit and then subjected to a specific dose of light radiation.
  • a post-exposure annealing (PEB) is carried out at 90 ° C for 2 minutes on a single hot plate to allow diffusion of the photo-generated acids in the copolymer film, then the sample is rinsed in a bath absolute ethanol for 2 minutes to remove uncrosslinked copolymer chains and the residual solvent is removed under nitrogen flow.
  • the residual thickness of the film corresponding to the photo-crosslinked PGFH copolymer is measured by ellipsometry. The thickness values thus obtained are collated in the graph of FIG. 7 and plotted against the exposure dose to 365 nm light radiation.
  • the homopolymers used as undercoat are dissolved in a good solvent, such as propylene glycol acetate monomethyl ether (PGMEA), at 2% by weight.
  • Block copolymer No. 1 is dissolved in a good solvent such as methyl isobutyl ketone (MIBK) at a level of 0.75% by weight.
  • the topcoat copolymer PGFH is dissolved in absolute ethanol at a level of 1.8% by mass, to which 0.18% of photoacid generator (TPST for exposure at 172 nm and electron beam, TAPS for exposure at 365 nm) is added. ).
  • TPST photoacid generator
  • TAPS electron beam
  • Each solution is filtered on PTFE filters with a porosity of 200 nm to remove the particles and potential dust.
  • the silicon substrates are cut into samples of 3cm x 3cm from 200mm wafers of crystallographic orientation silicon [100], and then used as such.
  • the neutral sub-layer solution is dispensed by spin-coating on the silicon substrate at a speed of 700 revolutions / minute (rpm), to obtain a film ⁇ 70 nm thick.
  • the substrate is then annealed at 200 ° C. for 75 seconds in order to carry out the grafting of the molecules on said substrate, then the excess of ungrafted material is simply rinsed in a solvent bath (PGMEA), and the residual solvent is blown off. under nitrogen jet.
  • the block copolymer solution is then dispensed by spin-coating at 2000 rpm, in order to obtain a homogeneous film of ⁇ 25 nm thick.
  • the substrate is then annealed on a hot plate at 220 ° C for 5 minutes.
  • the sample is then subjected to a plasma of chemistry and soft conditions such as Ar (80 sccm), O2 (40 sccm), 10mT, 100W SOurce , 10W bias , during 15 seconds in order to "freeze” the structure obtained and thus to prevent a creep of the polymer over time while improving the SEM imaging conditions.
  • the resulting sample is then characterized by scanning electron microscopy (SEM), performing a statistic of ⁇ 10 images at a typical magnification of x5000 or x10000 in order to be able to determine the level of dewetting of the film.
  • SEM scanning electron microscopy
  • the top-coat copolymer PGFH is first dissolved in absolute ethanol at 2% by weight, then the solution obtained is filtered after dissolution, and will be used as it is thereafter.
  • the neutral sub-layer solution is provided by spin-coating on the silicon substrate at a speed of 700 revolutions / minute (rpm), to obtain a film of ⁇ 70 nm thick.
  • the substrate is then annealed at 200 ° C. for 75 seconds in order to carry out the grafting of the molecules on said substrate, then the excess of ungrafted material is simply rinsed in a solvent bath (PGMEA), and the residual solvent is blown off. under nitrogen jet.
  • PMEA solvent bath
  • the block copolymer solution is subsequently dispensed by spin-coating at 2000 rpm, in order to obtain a homogeneous film of ⁇ 25 nm thick.
  • the top-coat copolymer in ethanol is then dispensed onto the spin-coating block copolymer film at 2000 rpm so as to obtain a film of ⁇ 65 nm thick.
  • the substrate is then annealed on a hot plate at 220 ° C for 5 minutes to organize the block copolymer.
  • the samples are then subjected to a plasma of chemistry and mild conditions such as Ar (80 sccm), O2 (40 sccm), 10mT, 100W source , 10W bias , during 15 seconds in order to "freeze” the structure obtained and thus prevent a creep of polymer over time while improving SEM imaging conditions.
  • the sample thus obtained is then characterized by scanning electron microscopy (SEM), performing a statistic of ⁇ 10 images at a typical magnification of x5000 or x10000 in order to be able to determine the level of dewetting of the film.
  • SEM scanning electron microscopy
  • the neutral sub-layer solution is dispensed by spin-coating on the silicon substrate at a speed of 700 revolutions / minute (rpm), to obtain a film of ⁇ 70 nm thick.
  • the substrate is then annealed at 200 ° C. for 75 seconds in order to carry out the grafting of the molecules on said substrate, then the excess of ungrafted material is simply rinsed in a solvent bath (PGMEA), and the residual solvent is blown off. under nitrogen jet.
  • PMEA solvent bath
  • the block copolymer solution is subsequently dispensed by spin-coating at 2000 rpm, in order to obtain a homogeneous film of ⁇ 25 nm thick.
  • the top-coat copolymer, in a 90/10 mixture with PAG, in ethanol is then dispensed onto the spin-coating block copolymer film at 2000 rpm to obtain a film ⁇ 65nm thick.
  • the substrate is then subjected to a given stimulus (electron beam, light radiation) with a given dose ( ⁇ 1 OOmO / cm 2 for exposure to an electron beam under conditions as set out in Example 4, 15 to 30 mJ / cm 2 for exposure to radiation luminous wavelength 172 nm under conditions as set out in Example 4, 300 mJ / cm 2 for exposure to light radiation of wavelength 365 nm under conditions as described in Example 4 ).
  • a post-exposure annealing is then carried out at 90 ° C for 2 or 3 minutes on a hot plate to allow the diffusion of the electro or photo-generated acid in the top-coat film.
  • a second annealing at 220 ° C for 5 minutes allows to organize the block copolymer.
  • the samples are then subjected to a first plasma as described in Example 6 in order to remove the crosslinked topcoat, then to a second plasma of chemistry and mild conditions such as Ar (80 sccm), O 2 (40 sccm), 10 mT, 100W source, 10W b ias, for 15 seconds to "freeze" the resulting structure of the block copolymer and thereby prevent creep of the polymer over time while improving the SEM imaging conditions.
  • SEM scanning electron microscopy
  • the dark gray / black areas correspond to a cluster of copolymer film, so it is de-wet areas, while the light gray areas correspond to the substrate laid bare by the dewetting process.
  • Image c) of Figure 8 shows a continuous film of uniform thickness.
  • the top-coat is not crosslinked (reference No. 2), it induces a deformation of the block copolymer layer rapidly leading to a complete dewetting of the block copolymer. the neutralized surface.
  • the block copolymer itself (reference No. 1) wets on the corresponding neutralization layer at the self-organization temperature of the block copolymer, when no top coat is present.
  • neither the block copolymer film nor the topcoat film have become dewaxed when the topcoat has undergone a crosslinking step, either by exposure to an electron beam or by exposure to an electron beam.
  • the dry-etching / dry-etching experiments of the top-coat film were carried out in an induction-coupled plasma DPS reactor from Applied Materials, the walls of which consist of aluminum oxide.
  • the samples are physically bonded to a silicon wafer 200mm in diameter before being introduced into the reactor chamber.
  • the plasma is excited by induction via two radio frequency antennas at 13.56MHz with a power supply of up to 3kW to improve the uniformity of the ion flux.
  • the PGFH films are prepared as described in Example 4. The concentration of the constituents is adjusted here to 4% by weight so as to obtain films a little thicker than in Example 4 and thus have a better accuracy on the burning speed of the PGFH film; the rest of the process is unchanged.
  • the plasma is made, the residual thicknesses of the films are measured by ellipsometry. The results are reported in Table 2 below and illustrated in the graph of Figure 9.
  • Table 2 Residual thickness measured for a PGFH film having undergone different plasma times.
  • the copolymer PGFH is etched at a rate of ⁇ 4,8nm.s _1 under the plasma conditions.
  • the top coat of initial thickness ⁇ 60nm is removed entirely with a plasma time of 13seconds.
  • a soft plasma of chemistry and conditions Ar 80 sccm
  • O2 40 sccm
  • 10 mT 200 W SO urce
  • 20 W bias 20 W bias
  • the homopolymers used as undercoat are dissolved in a good solvent, such as propylene glycol acetate monomethyl ether (PGMEA), at 2% by weight.
  • the block copolymer is dissolved in a good solvent such as methyl isobutyl ketone (MIBK) at a level of 0.75% by weight.
  • the top-coat copolymer PGFH is dissolved in absolute ethanol at a level of 1.8% by mass, to which 0.18% of photoacid generator (TPST for exposure at 172 nm and electron beam, TAPS for exposure at 365 nm) is added. ).
  • TPST photoacid generator
  • TAPS photoacid generator
  • Each solution is filtered on PTFE filters with a porosity of 200 nm to remove the particles and potential dust.
  • the silicon substrates are cut into samples of 3cm x 3cm from 200mm wafers of crystallographic orientation silicon [100], and then used as such.
  • the neutral sub-layer solution is dispensed by spin-coating on the silicon substrate at a speed of 700 revolutions / minute (rpm), to obtain a film ⁇ 70 nm thick.
  • the substrate is then annealed at 200 ° C. for 75 seconds in order to carry out the grafting of the molecules on said substrate, then the excess of ungrafted material is simply rinsed in a solvent bath (PGMEA), and the residual solvent is blown off. under nitrogen jet.
  • PMEA solvent bath
  • the block copolymer solution is then dispensed by spin-coating at 2000 rpm, in order to obtain a homogeneous film of ⁇ 25 nm thick.
  • topcoat / PAG copolymer in ethanol is then dispensed on the spin-coating block copolymer film at 2000 rpm so as to obtain a film of ⁇ 65 nm thick.
  • the substrate is then subjected to a given stimulus (electron beam, light radiation) with a given dose ( ⁇ 100pC / cm 2 for exposure to an electron beam under conditions as outlined in Example 4; 15 to 30 mJ / cm 2 for exposure to light radiation of wavelength 172 nm under conditions as set forth in Example 4, 300 mJ / cm 2 for exposure to light radiation of 365nm wave under conditions as set forth in Example 4).
  • a post-exposure annealing is then carried out at 90 ° C for 2 or 3 minutes on a hot plate to allow the diffusion of the electro or photo-generated acid in the top-coat film.
  • the samples are then subjected to a first plasma as described in Example 6 in order to remove the crosslinked topcoat, then to a second plasma of chemistry and mild conditions such as Ar (80 sccm), O 2 (40 sccm), 10 mT, 100W source , 10W bias , for 15 seconds to "freeze" the resulting structure of the block copolymer and thus prevent creep of the polymer over time while improving the SEM imaging conditions.
  • the different samples are then analyzed by scanning electron microscopy (SEM) on a Hitachi CD-SEM H9300.
  • FIG. 10 represents the SEM image of a sample of the # 1 block copolymer, the self-organization of which is perpendicular to the substrate and whose period is of the order of 18 nm, for the different stimuli of exposure. It is noted that the same type of results (lamellar block copolymer film PDMSB-b-PS whose patterns are oriented entirely perpendicularly with respect to the substrate) is observed for smaller thicknesses (from 0.5 to 1 times the period of the block copolymer used), or greater than that reported (more than 4 times the period of the block copolymer).
  • the domains of the lamellar PDMSB-b-PS block copolymer are well oriented perpendicular to the substrate for the various studied top-coat compositions.
  • a copolymer containing no trifluoroethyl methacrylate eg 25/0/75
  • a parallel / perpendicular or entirely parallel orientation of the patterns is obtained, thus demonstrating the advantage of the presence of trifluoroethyl methacrylate as a co-monomer in the architecture of the top-coat to control the perpendicular orientation of the blocks of the block copolymer.
  • the equipment used for electron beam lithography ("e-beam” in English) is a JEOL 6300FS operating at 100kV, the intensity of the electron beam is set at 5nA; an exposure dose of 150pC / cm 2 is chosen arbitrarily for the proof of concept.
  • a 2% PGFH copolymer solution is produced in absolute ethanol.
  • a 2% by weight solution of TPST is prepared, also in absolute ethanol.
  • a mixture solution PGFH and TPST is then prepared at a height of 90% PGFH for 10% of TPST, by mass.
  • the solution thus obtained is filtered on a PTFE filter with a porosity of 200 nm and then dispensed by spin-coating at 2000 revolutions / minute (rpm) on a silicon substrate of 3 cm side, so as to obtain a homogeneous film of ⁇ 60 nm. 'thickness.
  • Soft bake is then performed at 60 ° C for 1 minute to remove residual solvent traces from the copolymer film, and the sample is exposed to an electron beam at a dose of 150pC / cm. 2 to draw lines of 1 OOprn long for 1 pm wide, spaced 10pm apart.
  • PEB post-exposure bake
  • the sample is then rinsed in an absolute ethanol bath for 1 minute to remove the unexposed areas of the substrate, and the residual solvent is removed under a stream of nitrogen.
  • the sample thus prepared is then observed under an optical microscope and SEM to characterize the patterns drawn. The characterizations are shown in FIG.
  • the PGFH copolymer which will also be used as top coat in the context of the block copolymer-directed assembly, can be used as an electron-beam lithography resin in order to draw patterns of nanoscale dimensions of interest.
  • the UV unit used is a MJB4 type mask aligner designed by Süss MicroTec. It includes a UV lamp delivering a power of ⁇ 12W.cnr 2 at 365nm wavelength located a few centimeters above the sample. The sample is first placed on the dedicated sample holder, then the lithography mask is placed on the sample by contact, and the lamp is lit for a definite time corresponding to a given light dose of ⁇ 300mJ / cm. 2 .
  • a 2% by weight PGFH copolymer solution is produced in absolute ethanol.
  • a 4% by weight solution of PAG "TAPS" initially in a 50% solution in propylene carbonate is prepared in methanol.
  • a PGFH and TAPS mixture solution is then prepared at 90% PGFH for 10% TAPS, by mass.
  • the solution thus obtained is filtered on a PTFE filter with a porosity of 200 nm and then dispensed by spin-coating at 2000 revolutions / minute (rpm) on a silicon substrate of 3 cm side, so as to obtain a homogeneous film of ⁇ 60 nm. 'thickness.
  • a soft bake is then performed at 60 ° C for 1 minute to remove residual solvent traces from the copolymer film, and then the sample is placed on the mask aligner sample holder. and then subjected to a specific dose of light radiation through the lithography mask (arbitrary patterns of lines of variable size up to 1 pm in width, for example).
  • PEB annealing is carried out at 90 ° C for 2 minutes on a single hot plate to allow diffusion of the photo-generated acids in the copolymer film, then the sample is rinsed in an absolute ethanol bath during 2 minutes to remove uncrosslinked copolymer chains and the residual solvent is removed under nitrogen flow.
  • the sample thus prepared is then observed under an optical microscope and SEM to characterize the patterns drawn.
  • Figure 12 represents under the letter a) an image taken by optical microscopy and under the letter b) an image taken by scanning electron microscopy.
  • the gray / black areas that emerge from the background correspond to the patterns drawn by crosslinking of the PGFH copolymer.
  • the PGFH copolymer which will also be used as a top-coat in the context of the block copolymer-directed assembly, can be used as a resin for optical lithography via UV radiation in order to draw patterns of nanometric dimensions of interest.
  • Example 9 neutrality of patterns (or patterns) and selection of areas
  • the equipment used for electron beam lithography is a JEOL 6300FS device operating at 10OkV, the intensity of the electron beam of which is set at 5nA; an exposure dose of 150pC / cm 2 is chosen arbitrarily for the proof of concept.
  • the homopolymers used as an underlayer are dissolved in a good solvent, such as propylene glycol acetate monomethyl ether (PGMEA), at a level of 2% by weight.
  • Block copolymer No. 1 is dissolved in a good solvent such as methyl isobutyl ketone (MIBK) at a level of 0.75% by weight.
  • MIBK methyl isobutyl ketone
  • the top-coat copolymer PGFH is dissolved in absolute ethanol at a level of 1.8% by weight, to which 0.18% of photoacid generator (TPST) is added.
  • TPST photoacid generator
  • Each solution is filtered on PTFE filters with a porosity of 200 nm to remove the particles and potential dust.
  • the silicon substrates are cut into samples of 3cm x 3cm from 200mm wafers of crystallographic orientation silicon [100], and then used as such.
  • the neutral sub-layer solution is dispensed by spin-coating on the silicon substrate at a speed of 700 revolutions / minute (rpm), to obtain a film of ⁇ 70 nm thick.
  • the substrate is then annealed at 200 ° C. for 75 seconds in order to carry out the grafting of the molecules on said substrate, then the excess of ungrafted material is simply rinsed in a solvent bath (PGMEA), and the residual solvent is blown off. under nitrogen jet.
  • PMEA solvent bath
  • the block copolymer solution is then dispensed by spin-coating at 2000 rpm, in order to obtain a homogeneous film of ⁇ 25 nm thick.
  • the top-coat copolymer in ethanol is then dispensed onto the spin-coating block copolymer film at 2000 rpm so as to obtain a film of ⁇ 65 nm thick.
  • the substrate is then subjected to an electron beam with a dose of ⁇ 150pC / cm 2 , in order to draw patterns of 100pmx100pm wide, thus defining neutral exposed areas for the block copolymer and unexposed areas [at the beam of electron] on the substrate.
  • a post-exposure annealing is then carried out at 90 ° C for 2 or 3 minutes on a hot plate in order to allow the diffusion of the electro-generated acid in the top-coat film on the areas exposed to the beam electron.
  • a non-neutral topcoat copolymer PGFH composition 25/0/75
  • a luminous radiation at 172 nm for a dose of 30 mJ / cm 2 in order to crosslink this second topcoat
  • PEB post-exposure annealing
  • Annealing at 220 ° C for 5 minutes allows to organize the block copolymer.
  • the sample is then subjected to a first plasma as described in Example 6 in order to remove the crosslinked topcoat, then to a second plasma of chemistry and mild conditions such as Ar (80 sccm), O2 (40 sccm), 10 mT , 100W SOurce , 10W bias , for 15 seconds to "freeze" the resulting structure of the block copolymer and thereby prevent creep of the polymer over time while improving the SEM imaging conditions.
  • the sample thus produced is characterized on a Hitachi H9300 CDSEM. The result of the characterization is shown in FIG. 13 which represents SEM images of the exposed and unexposed areas of the electron beam.
  • the area initially exposed to the electron beam has lamellar block copolymer patterns perpendicular to the substrate, while the unexposed area has patterns parallel to the substrate.
  • the UV unit used is a MJB4 type mask aligner designed by the Süss MicroTec company. It includes a UV lamp delivering a power of ⁇ 12W.cnr 2 at 365nm wavelength located a few centimeters above the sample. The sample is first placed on the dedicated sample holder, then the lithography mask is placed on the sample by contact, and the lamp is lit for a definite time corresponding to a given light dose of ⁇ 300mJ / cm. 2 .
  • the homopolymers used as a sub-layer are dissolved in a good solvent, such as propylene glycol acetate monomethyl ether (PGMEA), at a level of 2% by weight.
  • Block copolymer No. 1 is dissolved in a good solvent such as methyl isobutyl ketone (MIBK), at a level of 0.75% by weight.
  • the top-coat copolymer PGFH is dissolved in absolute ethanol at a level of 2% by weight.
  • the "TAPS" PAG is prepared by dissolving an initial 50% solution in propylene carbonate to a level of 4% in methanol.
  • a PGFH and TAPS mixture solution is then prepared at 90% PGFH for 10% TAPS, by mass.
  • Each solution is filtered through PTFE filters of porosity 200nm to eliminate the particles and potential dust.
  • the silicon substrates are cut into samples of 3cm x 3cm from 200mm wafers of crystallographic orientation silicon [100], and then used
  • the neutral sub-layer solution is dispensed by spin-coating on the silicon substrate at a speed of 700 revolutions / minute (rpm), to obtain a film ⁇ 70 nm thick.
  • the substrate is then annealed at 200 ° C. for 75 seconds in order to carry out the grafting of the molecules on said substrate, then the excess of ungrafted material is simply rinsed in a solvent bath (PGMEA), and the residual solvent is blown off. under nitrogen jet.
  • PMEA solvent bath
  • the block copolymer solution is subsequently dispensed by spin-coating at 2000 rpm in order to obtain a homogeneous film of ⁇ 25 nm thick.
  • the top-coat copolymer in ethanol is then dispensed onto the BCP film by spin-coating at 2000 rpm so as to obtain a film of ⁇ 65 nm thick.
  • the substrate is placed on the sample holder of the UV unit and then subjected to UV radiation through the selected lithography mask, in order to draw any patterns (for example lines of variable dimensions), thus defining neutral exposed areas. for the block copolymer and non-exposed areas [to UV radiation] on the substrate.
  • a post-exposure annealing is then carried out at 90 ° C for 2 or 3 minutes on a hot plate to allow the diffusion of the photo-generated acid in the topcoat film on the areas exposed to light radiation.
  • the sample is then rinsed in an absolute ethanol bath in order to dissolve the unexposed areas, then the solvent is dried under a stream of nitrogen.
  • a non-neutral topcoat copolymer PGFH composition 25/0/75
  • TPST 0.1% TPST
  • a luminous radiation at 172 nm for a dose of 30 mJ / cm 2 in order to crosslink this second topcoat
  • PEB post-exposure annealing
  • Annealing at 220 ° C for 5 minutes allows to organize the block copolymer.
  • the sample is then subjected to a first plasma as described in Example 6 in order to remove the crosslinked topcoat, then to a second plasma of chemistry and mild conditions such as Ar (80 sccm), O2 (40 sccm), 10 mT , 100W SOurce , 10W bias , for 15 seconds to "freeze" the resulting structure of the block copolymer and thereby prevent creep of the polymer over time while improving the SEM imaging conditions.
  • the sample thus produced is characterized on a Hitachi H9300 CDSEM. The result of the characterization is shown in FIG. 14 which represents the SEM images of the exposed and unexposed zones at 365 nm.
  • the area initially exposed to 365 nm radiation has lamellar block copolymer patterns perpendicular to the substrate, while the unexposed area has patterns parallel to the substrate.
  • the example thus clearly demonstrates that neutral zones (perpendicular BCP patterns) for the BCP and non-neutral zones (parallel BCP patterns) can be defined on the substrate by lithography of the PGFH copolymer of appropriate composition via exposure. from it to UV radiation.
  • the homopolymers used as an underlayer are dissolved in a good solvent, such as propylene glycol acetate monomethyl ether (PGMEA), at a level of 2% by weight.
  • Block copolymer No. 2 is dissolved in a good solvent such as methyl isobutyl ketone (MIBK), at a level of 3% by weight.
  • the top-coat copolymer PGFH is dissolved in absolute ethanol at a level of 2% by weight.
  • the "TAPS" PAG is prepared by dissolving an initial 50% solution in propylene carbonate to a level of 4% in methanol. A PGFH and TAPS mixture solution is then prepared at 90% PGFH for 10% TAPS, by mass.
  • Each solution is filtered on PTFE filters with a porosity of 200 nm to remove the particles and potential dust.
  • the silicon substrates are cut into samples of 3cm x 3cm from 200mm wafers of crystallographic orientation silicon [100], and then used as such.
  • the underlayer solution is dispensed by spin-coating on the silicon substrate at a speed of 700 revolutions / minute (rpm), to obtain a film ⁇ 70 nm thick.
  • the substrate is then annealed at 200 ° C. for 75 seconds in order to carry out the grafting of the molecules on said substrate, then the excess of ungrafted material is simply rinsed in a solvent bath (PGMEA), and the residual solvent is blown off. under nitrogen jet.
  • PMEA solvent bath
  • the block copolymer solution is subsequently dispensed by spin-coating at 1000 rpm, in order to obtain a film of ⁇ 130 nm in uniform thickness.
  • hot plate annealing at 90 ° C for 30 seconds is performed to evaporate the residual solvent.
  • the top-coat solution is then dispensed on the block copolymer layer by spin-coating at 2000 rpm so as to obtain a thickness of ⁇ 60 nm of top coat.
  • the stack of films is then exposed to light radiation of wavelength 365nm at a dose of ⁇ 300mJ / cm 2 , then a post-exposure annealing (PEB) at 90 ° C for 3 minutes is carried out to promote the diffusion photo-generated acid in the top-coat film.
  • PEB post-exposure annealing
  • the block copolymer is then self-organized at a temperature of 220 ° C for 10 minutes.
  • FIB-STEM fast ion bombardment - scanning transmission electronic microscope
  • the preparation of the thin blade of the sample as well as STEM analysis is performed on a Helios 450S device.
  • a platinum layer of 100 nm is first deposited on the sample by evaporation to avoid deterioration of the polymers.
  • An additional layer of 1 ⁇ m is deposited on the sample in the STEM enclosure by a high energy ion beam.
  • a thin blade thereof is extracted via FIB, then refined gradually to a width of approximately 100 nm. In situ observation is then performed using the STEM detector.
  • FIG. 15 shows the assembly of the block copolymer (BCP) No. 2, lamellar, sectional view prepared FIB-STEM. Microscopy indicates that the lamellae are perpendicular to the substrate over the entire thickness of the film (in gray / black: lamellae of PDMSB, in gray / white: lamellae of PS).
  • FIG. 15 shows that the crosslinking of the top-coat material makes it possible to maintain a particularly sharp interface between the top-coat material and the block copolymer, as proposed in the context of the invention (no mixing observable between the two materials), as well as a flat film for both materials.
  • Figure 15 also demonstrates that the invention is particularly effective both for generating perfectly oriented patterns (sipes) in the same direction throughout the thickness of the block copolymer film, as well as for generating copolymer patterns.
  • block with a high form factor (lamella ⁇ 7nm wide ⁇ 25nm thick, so a form factor of ⁇ 18).
  • Example 11 Block Copolymer Film Stacking
  • Homopolymers used as an undercoat are dissolved in a good solvent, such as propylene glycol acetate monomethyl ether (PGMEA), at a level of 2% by weight.
  • Block copolymer No. 1 and block copolymer No. 3 are dissolved in a good solvent such as methyl isobutyl ketone (MIBK), each of 0.75% by weight.
  • the top-coat copolymer PGFH is dissolved in absolute ethanol at a level of 2% by weight.
  • the "TAPS" PAG is prepared by dissolving an initial 50% solution in propylene carbonate to a level of 4% in methanol. A PGFH and TAPS mixture solution is then prepared at 90% PGFH for 10% TAPS, by mass.
  • Each solution is filtered on PTFE filters with a porosity of 200 nm to remove the particles and potential dust.
  • the silicon substrates are cut into samples of 3cm x 3cm from 200mm wafers of crystallographic orientation silicon [100], and then used as such.
  • the underlayer solution is dispensed by spin-coating on the silicon substrate at a speed of 700 revolutions / minute (rpm), to obtain a film of ⁇ 70 nm thick.
  • the substrate is then annealed at 200 ° C. for 75 seconds in order to carry out the grafting of the molecules on said substrate, then the excess of ungrafted material is simply rinsed in a solvent bath (PGMEA), and the residual solvent is blown off. under nitrogen jet.
  • PMEA solvent bath
  • the No. 3 block copolymer solution is subsequently dispensed by spin-coating at 2000 rpm, so that to obtain a film of ⁇ 27nm of homogeneous thickness.
  • hot plate annealing at 90 ° C for 30 seconds is performed to evaporate the residual solvent.
  • the top-coat solution is then dispensed on the spin-coating block copolymer layer at 2000 rpm so as to obtain a thickness of ⁇ 60 nm of top coat.
  • the stack of films is then exposed to light radiation of wavelength 365nm at a dose of ⁇ 300mJ / cm 2 , then an annealing exposure (PEB) at 90 ° C for 3 minutes is carried out to promote the diffusion photo-generated acid in the top-coat film.
  • the undercoat solution is provided by spin-coating on the stack of films at a speed of 700 revolutions / minute, to obtain a film ⁇ 70 nm thick.
  • the substrate is then annealed at 200 ° C.
  • the No. 1 block copolymer solution is subsequently dispensed by spin-coating at 2000 rpm, in order to obtain a film of ⁇ 27 nm in uniform thickness.
  • hot plate annealing at 90 ° C for 30 seconds is performed to evaporate the residual solvent.
  • the top-coat solution is then dispensed on the spin-coating block copolymer layer at 2000 revolutions / min so as to obtain a thickness of ⁇ 60 nm of top coat.
  • the stack of films is then exposed to light radiation of wavelength 365nm at a dose of ⁇ 300mJ / cm 2 , then a PEB annealing at 90 ° C for 3 minutes is carried out to promote the diffusion of photo acid -generated in the top-coat film.
  • the stack thus produced of the various films is then annealed at a temperature of 220 ° C. for 5 minutes in order to promote the self-organization of the various BCP block copolymers (BCP No. 1 and BCP No. 3) of the stack. .
  • FIG. 16 shows successive block copolymer (BCP) films of different periods ( ⁇ 24nm for BCPn ° 3, ⁇ 18nm for BCP # 1), each of which is organized perpendicularly with respect to the substrate, without observing any miscibility between different films put in the presence.
  • BCP block copolymer

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Abstract

The invention relates to a method for producing a planar polymer stack, said stack comprising at least one first and one second (co)polymer layer (20, 30) which are stacked one on top of the other, the first subjacent (co)polymer layer (20) having not received any previous treatment allowing the cross-linking thereof, and at least one of the (co)polymer layers being initially in a liquid or viscous state. Said method is characterised in that the upper layer (30), called the top coat (TC), is deposited on the first layer (20) in the form of a prepolymer composition (pre-TC), comprising at least one monomer and/or dimer and/or oligomer and/or polymer in a solution, and in that the upper layer is then subjected to a stimulus that can cause a cross-linking reaction of the molecular chains within said layer (30, TC).

Description

PROCEDE DE FABRICATION D’UN EMPILEMENT POLYMERIQUE PLAN  METHOD FOR MANUFACTURING A PLANAR POLYMERIC STACK
[Domaine de l’inventionl [Field of the invention
[0001 ] La présente invention concerne le domaine des empilements polymériques. The present invention relates to the field of polymeric stacks.
[0002] Plus particulièrement, l’invention se rapporte à un procédé de contrôle de la planéité de tels empilements. L’invention se rapporte en outre à un procédé de fabrication d’un masque de nano-lithographie à partir d’un tel empilement dont la planéité est contrôlée, et un empilement polymérique obtenu par ledit procédé de contrôle de planéité.  More particularly, the invention relates to a method of controlling the flatness of such stacks. The invention further relates to a method of manufacturing a nano-lithography mask from such a stack whose flatness is controlled, and a polymeric stack obtained by said flatness control method.
[0003] Les empilements de polymères sont utilisés dans une multitude d’applications industrielles parmi lesquelles on peut citer, à titre d’exemple non exhaustif, la réalisation de revêtements pour l’aérospatial ou l’aéronautique ou l’automobile ou l’éolien, d’encres, de peintures, de membranes, d’implants biocompatibles, de matériaux d’emballage, ou encore de composants optiques, tels que des filtres optiques par exemple, ou des composants microélectroniques, optoélectronique ou micro-fluidiques. L’invention s’adresse à toutes les applications quelles qu’elles soient, dès lors que l’empilement comprend au moins deux matériaux polymères empilés l’un sur l’autre.  The polymer stacks are used in a multitude of industrial applications among which may be mentioned, by way of non-exhaustive example, the production of coatings for aerospace or aeronautics or automotive or wind power. , inks, paints, membranes, biocompatible implants, packaging materials, or optical components, such as optical filters for example, or microelectronic, optoelectronic or microfluidic components. The invention is intended for any application whatsoever, since the stack comprises at least two polymer materials stacked one on the other.
[0004] Parmi les différentes applications industrielles possibles, l’invention s’intéresse en outre, et de manière non exhaustive, aux applications dédiées au domaine de l’électronique organique, et plus particulièrement aux applications de nano-lithographie par auto-assemblage dirigé, encore appelées DSA (de l’acronyme anglais «Directed Self-Assembly »), pour lesquelles d’autres exigences sont à satisfaire concomitamment. Among the various possible industrial applications, the invention is also interested in, and not limited to, applications dedicated to the field of organic electronics, and more particularly to directed self-assembly nano-lithography applications. , also known as Directed Self-Assembly (DSA), for which other requirements are to be met concomitantly.
[0005] La stabilité et le comportement des films minces de polymère sur un substrat solide ou sur une couche sous-jacente, elle-même solide ou liquide, sont technologiquement importants dans certaines applications industrielles telles que, par exemple, la protection des surfaces pour l’aérospatial ou l’aéronautique ou l’automobile ou l’éolien, les peintures, les encres, la fabrication de membranes, ou encore de composants microélectroniques, optoélectroniques ou micro-fluidiques.  The stability and the behavior of the thin polymer films on a solid substrate or on an underlying layer, itself solid or liquid, are technologically important in certain industrial applications such as, for example, the protection of surfaces for aerospace or aerospace or automotive or wind power, paints, inks, membrane manufacturing, or microelectronic, optoelectronic or microfluidic components.
[0006] Les matériaux à base de polymères présentent des interfaces dites de faible énergie de surface, où les chaînes moléculaires présentent donc une énergie de cohésion relativement faible, par comparaison avec d’autres interfaces solides telles que les surfaces d’oxydes ou métalliques présentant une énergie de surface nettement plus importante, donc moins susceptibles d’être déformable sous l’effet d’une force quelconque.  Polymer-based materials have so-called low surface energy interfaces, where the molecular chains thus have a relatively low cohesion energy, compared with other solid interfaces such as oxide or metal surfaces having a much greater surface energy, so less likely to be deformable under the effect of any force.
[0007] En particulier, le phénomène de démouillage d’un film polymère déposé à l’état liquide ou visqueux sur la surface d’une couche sous-jacente, elle-même à l’état solide ou liquide, est connu depuis longtemps. On entend par « polymère liquide ou visqueux », un polymère présentant, à une température supérieure à la température de transition vitreuse, de par son état caoutchoutique, une capacité de déformation accrue du fait de la possibilité donnée à ses chaînes moléculaires de se mouvoir librement. Les phénomènes hydrodynamiques à l’origine du démouillage apparaissent tant que le matériau n’est pas dans un état solide, c’est-à-dire indéformable du fait de la mobilité négligeable de ses chaînes moléculaires. Ce phénomène de démouillage se caractérise par le retrait spontané du film polymère appliqué sur la surface de la couche sous-jacente, lorsque le système d’empilement initial est laissé libre d’évoluer au cours du temps. On assiste alors à une perte de continuité du film initial et une variation d’épaisseur. Le film ne s’étale pas et forme une ou plusieurs calottes/gouttelettes sphériques laissant apparaître un angle de contact non nul avec la surface sous-jacente. Ce phénomène est illustré sur les Figures 1 A à 1 C. La Figure 1 A représente plus particulièrement un substrat 10, solide, sur lequel est déposée une couche de polymère 20 à l’état liquide ou visqueux. Dans ce premier cas, le système d’empilement est dans une configuration « liquide/solide ». Après le dépôt d’une telle couche polymère 20, le phénomène de démouillage apparaît et le polymère 20 ne s’étale plus correctement à la surface du substrat 10, formant des calottes sphériques et résultant en un empilement dont la surface n’est pas plane. La Figure 1 B représente un substrat 10 solide, sur lequel est déposée une première couche de polymère 20, cette première couche étant solidifiée au moment du dépôt d’une deuxième couche de polymère supérieure 30. Dans ce cas, la deuxième couche de polymère 30 à la surface supérieure, est déposée dans un état liquide ou visqueux sur la surface solide de la première couche de polymère 20. On dit que l’interface entre les deux couches de polymère est dans une configuration « liquide/solide ». Dans ce cas aussi, après un certain temps, il se produit un phénomène de démouillage et le polymère 30 ne s’étale pas correctement à la surface de la première couche polymère 20, formant des calottes sphériques et résultant en un empilement dont la surface n’est pas plane. Enfin, la Figure 1 C représente un substrat 10 solide, sur lequel est déposée une première couche de polymère 20 à l’état liquide ou visqueux, elle-même recouverte d’une deuxième couche de polymère supérieure 30 à l’état liquide ou visqueux. Dans ce cas, l’interface entre les deux couches de polymère est dans une configuration « liquide/liquide ». Dans ce cas aussi, la deuxième couche supérieure 30 de polymère ne s’étale pas correctement à la surface de la première couche polymère 20 et elle peut également, optionnellement, se solubiliser en partie dans la première couche polymère 20, entraînant un phénomène d’inter-diffusion à l’interface entre les deux couches. Cette couche 30 se déforme alors, entre autre sous l’effet combiné de la gravité, de sa densité propre, de son énergie de surface, du rapport de viscosité entre les matériaux des couches polymère 30 et 20 en présence, ainsi que sous l’effet des interactions de Van der Waals menant à l’amplification des ondes capillaires du système. Cette déformation conduit à l’obtention d’un film 30 discontinu, comportant en outre des calottes sphériques, et déformant également la première couche polymère 20 sous-jacente. Il en résulte donc un empilement dont la surface n’est pas plane et dont l’interface entre les deux couches de polymère n’est pas nette. In particular, the dewetting phenomenon of a polymer film deposited in the liquid or viscous state on the surface of an underlying layer, itself in the solid or liquid state, has been known for a long time. "Liquid or viscous polymer" means a polymer having, at a temperature above the glass transition temperature, due to its rubbery state, increased deformation capacity due to the possibility given to its molecular chains to move freely. The hydrodynamic phenomena at the origin of the dewetting appear as long as the material is not in a solid state, that is to say, indeformable because of the negligible mobility of its molecular chains. This dewetting phenomenon is characterized by the spontaneous withdrawal of the polymer film applied to the surface of the underlying layer, when the initial stacking system is left free to evolve over time. There is then a loss of continuity of the initial film and a variation of thickness. The film does not spread and forms one or more spherical caps / droplets revealing a non-zero contact angle with the underlying surface. This phenomenon is illustrated in FIGS. 1A to 1C. FIG. 1A more particularly represents a solid substrate 10 on which a layer of polymer 20 in the liquid or viscous state is deposited. In this first case, the stacking system is in a "liquid / solid" configuration. After the deposition of such a polymer layer 20, the dewetting phenomenon appears and the polymer 20 no longer spreads out correctly on the surface of the substrate 10, forming spherical caps and resulting in a stack whose surface is not flat. . FIG. 1B shows a solid substrate on which a first polymer layer 20 is deposited, this first layer being solidified at the time of deposition of a second upper polymer layer 30. In this case, the second polymer layer 30 at the upper surface, is deposited in a liquid or viscous state on the solid surface of the first polymer layer 20. The interface between the two polymer layers is said to be in a "liquid / solid" configuration. In this case also, after a certain time, a dewetting phenomenon occurs and the polymer does not spread correctly on the surface of the first polymer layer 20, forming spherical caps and resulting in a stack whose surface is not flat. Finally, FIG. 1C represents a solid substrate, on which is deposited a first layer of polymer 20 in the liquid or viscous state, itself covered with a second upper polymer layer 30 in the liquid or viscous state. . In this case, the interface between the two polymer layers is in a "liquid / liquid" configuration. In this case too, the second upper polymer layer 30 does not spread out correctly on the surface of the first polymer layer 20 and it can also, optionally, partially solubilize in the first polymer layer 20, causing a phenomenon of inter-diffusion at the interface between the two layers. This layer 30 then deforms, among other things under the combined effect of gravity, its specific density, its surface energy, the viscosity ratio between the materials of the polymer layers 30 and 20 in the presence, as well as under the effect of Van der Waals interactions leading to the amplification of the capillary waves of the system. This distortion leads to obtaining a discontinuous film, further comprising spherical caps, and also deforming the first underlying polymeric layer. This results in a stack whose surface is not flat and whose interface between the two polymer layers is not clear.
[0008] Le coefficient d’étalement d’une couche liquide ou visqueuse, noté S, est donné par l’équation de Young ci-dessous :  The coefficient of spreading of a liquid or viscous layer, noted S, is given by the following Young equation:
S = yc - (YCL + YL),  S = yc - (YCL + YL),
dans laquelle Yc représente l’énergie de surface de la couche sous-jacente, solide ou liquide, YL représente l’énergie de surface de la couche supérieure de polymère liquide et ga_ représente l’énergie à l’interface entre les deux couches. On entend par énergie de surface (notée gc) d’un matériau « x » donné, l’énergie excédentaire à la surface du matériau par comparaison à celle du matériau pris en masse. Lorsque le matériau est sous forme liquide, son énergie de surface est équivalente à sa tension superficielle. Lorsque le coefficient d’étalement S est positif, alors le mouillage est total et le film liquide s’étale complètement sur la surface de la couche sous-jacente. Lorsque le coefficient d’étalement S est négatif, alors le mouillage est partiel, c’est-à-dire que le film ne s’étale pas complètement à la surface de la couche sous-jacente et on assiste au phénomène de démouillage si le système d’empilement initial est laissé libre d’évoluer. wherein Yc represents the surface energy of the underlying layer, solid or liquid, YL represents the surface energy of the liquid polymer top layer and ga represents the energy at the interface between the two layers. By surface energy (denoted gc) of a given material "x" is meant the excess energy at the surface of the material compared to that of the bulk material. When the material is in liquid form, its surface energy is equivalent to its surface tension. When the spreading coefficient S is positive, then the wetting is total and the liquid film spreads completely on the surface of the underlying layer. When the spread coefficient S is negative, then the wetting is partial, that is to say that the film does not spread completely on the surface of the underlying layer and the dewetting phenomenon is observed if the initial stacking system is left free to evolve.
[0009] Dans ces systèmes d’empilement de couche(s) de matériaux polymères, dans lesquels les configurations peuvent par exemple être « liquide/solide » ou « liquide/liquide », les énergies de surface des différentes couches peuvent être très différentes, rendant ainsi le système entier métastable voire même instable du fait de la formulation mathématique du paramètre d’étalement S.  In these stack systems of layer (s) of polymeric materials, in which the configurations may for example be "liquid / solid" or "liquid / liquid", the surface energies of the different layers may be very different, thus rendering the entire system metastable or even unstable due to the mathematical formulation of the S spreading parameter.
[0010] Lorsqu’un système d’empilement, déposé sur un substrat quelconque, comprend différentes couches de matériau polymère à l’état liquide/visqueux, empilées les unes sur les autres, la stabilité du système entier est gouvernée par la stabilité de chaque couche à l’interface avec différents matériaux.  When a stacking system, deposited on any substrate, comprises different layers of polymeric material in the liquid / viscous state, stacked on top of each other, the stability of the entire system is governed by the stability of each layer at the interface with different materials.
[001 1 ] Pour ce genre de système liquide/liquide métastable, voire instable, des phénomènes de démouillage ont été observés lors de la relaxation des contraintes initiales et ce, de façon indépendante de la nature des matériaux impliqués (petites molécules, oligomères, polymères). Différentes études (F. Brochart-Wyart &al., Langmuir, 1993, 9, 3682- 3690 ; C. Wang &al., Langmuir, 2001 , 17, 6269-6274 ; M. Geoghegan & al., Prog. Polym. Sci., 2003, 28, 261 -302) ont démontré et expliqué de façon théorique et expérimentale le comportement ainsi que l’origine du démouillage observé. Quels qu’en soient les mécanismes (décomposition spinodale ou encore nucléation/croissance), ce type de système liquide/liquide a tendance à être particulièrement instable et mène à l’introduction de défauts sévères sous forme de discontinuité du film d’intérêt, c’est-à-dire dans l’exemple de la Figure 1 C la première couche polymère 20, dont la planéité initiale s’en trouve perturbée, avec l’apparition, dans le meilleur des cas, de trous dans le film ou la double couche de films polymère le rendant ainsi inutilisable pour les applications visées. [001 1] For this kind of metastable liquid or liquid system, even unstable, dewetting phenomena have been observed during the relaxation of the initial stresses and this, independently of the nature of the materials involved (small molecules, oligomers, polymers ). Various studies (F. Brochart-Wyart & al., Langmuir, 1993, 9, 3682-3690, C. Wang & al., Langmuir, 2001, 17, 6269-6274, M. Geoghegan & al., Prog Polym Sci. , 2003, 28, 261-302) demonstrated and explained theoretically and experimentally the behavior as well as the origin of the observed dewetting. Whatever the mechanisms (spinodal decomposition or nucleation / growth), this type of liquid / liquid system tends to be particularly unstable and leads to the introduction of severe defects in the form of discontinuity of the film of interest. that is to say in the example of Figure 1 C the first polymeric layer 20, whose initial flatness is disrupted, with the appearance, in the best case, holes in the film or the double layer of polymer films thus rendering it unusable for the intended applications.
[0012] Le démouillage est un phénomène thermodynamiquement favorable, les matériaux cherchant spontanément à minimiser au maximum la surface de contact des uns avec les autres. Or, pour toutes les applications visées ci-dessus, on cherche justement à éviter un tel phénomène, afin d’avoir des surfaces parfaitement planes. On cherche également à éviter les phénomènes d’inter-diffusion entre les couches afin d’obtenir des interfaces nettes.  Dewetting is a thermodynamically favorable phenomenon, the materials spontaneously seeking to minimize the contact surface with each other as much as possible. However, for all the applications mentioned above, it is precisely to avoid such a phenomenon, so as to have perfectly flat surfaces. We also try to avoid inter-diffusion phenomena between the layers in order to obtain clear interfaces.
[0013] Un premier problème que la demanderesse a cherché à résoudre consiste donc à éviter l’apparition des phénomènes de démouillage dans les systèmes à empilement de polymères, dont au moins l’un des polymères est dans un état liquide/visqueux et ce, quels que soient les polymères du système et quelles que soient les applications visées.  A first problem that the applicant has sought to solve therefore consists in avoiding the appearance of dewetting phenomena in polymer stack systems, at least one of the polymers is in a liquid / viscous state and this, whatever the polymers of the system and whatever the intended applications.
[0014] Un deuxième problème que la demanderesse a cherché à résoudre consiste à éviter les phénomènes d’inter-diffusion aux interfaces, afin d’obtenir des interfaces nettes.  A second problem that the applicant has sought to solve is to avoid inter-diffusion phenomena at the interfaces, in order to obtain clear interfaces.
[0015] Dans le cadre particulier des applications dans le domaine de la nano-lithographie par auto-assemblage dirigé, ou DSA, des copolymères à blocs, aptes à se nano-structurer à une température d’assemblage, sont utilisés en tant que masques de nano-lithographie. Pour cela, des systèmes d’empilement de matériaux liquides/visqueux sont également utilisés. Ces empilements comprennent un substrat solide, sur lequel est déposé au moins un film de copolymère à blocs, noté BCP par la suite. Ce film de copolymère à blocs BCP, destiné à former un masque de nano-lithographie, est nécessairement dans un état liquide/visqueux à la température d’assemblage, de manière à ce qu’il puisse s’auto-organiser en nano-domaines, du fait d’une ségrégation de phase entre les blocs. Le film de copolymère à blocs ainsi déposé à la surface du substrat est donc sujet aux phénomènes de démouillage lorsqu’il est porté à sa température d’assemblage. In the particular context of the applications in the field of directed self-assembly nano-lithography, or DSA, block copolymers capable of nano-structuring at an assembly temperature are used as masks. nano-lithography. For this, stacking systems of liquid / viscous materials are also used. These stacks comprise a solid substrate, on which is deposited at least one block copolymer film, denoted BCP thereafter. This BCP block copolymer film, intended to form a nano-lithography mask, is necessarily in a liquid / viscous state at the assembly temperature, so that it can self-organize into nano-domains. due to phase segregation between the blocks. The block copolymer film thus deposited on the surface of the substrate is therefore subject to dewetting phenomena when it is brought to its assembly temperature.
[0016] De plus, pour l’application visée, un tel copolymère à blocs doit en outre présenter de préférence des nano-domaines orientés perpendiculairement aux interfaces inférieure et supérieure du copolymère à blocs, afin de pouvoir ensuite retirer sélectivement un des blocs du copolymère à blocs, créer un film poreux avec le (ou les) bloc(s) résiduel(s) et transférer, par gravure, les motifs ainsi créés au substrat sous-jacent.  In addition, for the intended application, such a block copolymer must also preferably have nano-domains oriented perpendicularly to the lower and upper interfaces of the block copolymer, in order then to be able to selectively remove one of the blocks of the copolymer. in blocks, create a porous film with the (or) block (s) residual (s) and transfer, by etching, the patterns thus created to the underlying substrate.
[0017] Toutefois, cette condition de perpendicularité des motifs est remplie seulement si chacune des interfaces inférieure (substrat / copolymère à blocs) et supérieure (copolymère à bocs / atmosphère ambiante) est « neutre » par rapport à chacun des blocs dudit copolymère BCP, c’est-à-dire qu’il n’y a pas d’affinité prépondérante de l’interface considérée pour au moins un des blocs constituant le copolymère à blocs BCP. [0018] Dans cette optique, les possibilités pour le contrôle de l’affinité de l’interface dite « inférieure », située entre le substrat et le copolymère à bloc, sont bien connues et maîtrisées aujourd’hui. Il existe deux grandes techniques permettant de contrôler et guider l’orientation des blocs d’un copolymère à blocs sur un substrat : la graphoépitaxie et/ou la chimie-épitaxie. La graphoépitaxie utilise une contrainte topologique pour forcer le copolymère à blocs à s’organiser dans un espace prédéfini et commensurable avec la périodicité du copolymère à blocs. Pour cela, la graphoépitaxie consiste à former des motifs primaires, appelés guides, à la surface du substrat. Ces guides, d’affinité chimique quelconque vis-à-vis des blocs du copolymère à blocs, délimitent des zones à l’intérieur desquelles une couche de copolymère à blocs est déposée. Les guides permettent de contrôler l’organisation des blocs du copolymère à blocs pour former des motifs secondaires de plus haute résolution, à l’intérieur de ces zones. Classiquement, les guides sont formés par photolithographie. A titre d’exemple, parmi les solutions possibles, si la chimie intrinsèque des monomères constituants le copolymère à blocs le permet, un copolymère statistique comportant un ratio judicieusement choisi des mêmes monomères que ceux du copolymère à blocs BCP peut être greffé sur le substrat, permettant ainsi d’équilibrer l’affinité initiale du substrat pour le copolymère à blocs BCP. C’est par exemple la méthode de choix, classique, utilisée pour un système comprenant un copolymère à blocs tel que le PS-ô-PMMA et décrite dans l’article de Mansky et al, Science, 1997, 275,1458). La chimie-épitaxie utilise, quant à elle, un contraste d’affinités chimiques entre un motif pré dessiné sur le substrat et les différents blocs du copolymère à blocs. Ainsi, un motif présentant une forte affinité pour un seul des blocs du copolymère à blocs est pré-dessiné à la surface du substrat sous-jacent, afin de permettre l’orientation perpendiculaire des blocs du copolymère à blocs, alors que le reste de la surface ne présente pas d’affinité particulière pour les blocs du copolymère à blocs. Pour cela, on dépose à la surface du substrat une couche comprenant d’une part, des zones neutres (constituées par exemple de copolymère statistique greffé), ne présentant pas d’affinité particulière avec les blocs du copolymère à blocs à déposer et d’autre part, des zones affines (constituées par exemple d’homopolymère greffé d’un des blocs du copolymère à blocs à déposer et servant de point d’ancrage de ce bloc du copolymère à blocs). L’homopolymère servant de point d’ancrage peut être réalisé avec une largeur légèrement supérieure à celle du bloc avec lequel il a une affinité préférentielle et permet, dans ce cas, une répartition « pseudo-équitable » des blocs du copolymère à blocs à la surface du substrat. Une telle couche est dite « pseudo-neutre » car elle permet une répartition équitable ou « pseudo équitable » des blocs du copolymère à blocs à la surface du substrat, si bien que la couche ne présente pas, dans sa globalité, d’affinité préférentielle avec l’un des blocs du copolymère à blocs. Par conséquent, une telle couche chimie-épitaxiée à la surface du substrat est considérée comme étant neutre vis-à-vis du copolymère à blocs. [0019] En revanche, le contrôle de l’interface dite « supérieure » du système, c’est-à-dire l’interface entre le copolymère à blocs et l’atmosphère environnante, reste aujourd’hui nettement moins bien maîtrisé. Parmi les différentes approches décrites dans l’art antérieur, une première solution prometteuse, décrite par Bâtes et al dans la publication intitulée « Polarity-switching top coats enable orientation of sub-10nm block copolymer domains », Science 2012, Vol.338, p.775 - 779 et dans le document US2013 280497, consiste à contrôler l’énergie de surface à l’interface supérieure d’un copolymère à blocs à nano-structurer, de type poly(triméthylsilystyrene-b-lactide), noté PTMSS-ô-PLA, ou poly(styrène-ô- triméthylsilystyrene-ô-styrène), noté PS-ô-PTMSS-ô-PS, par l’introduction d’une couche supérieure, encore dénommée « top coat » et notée TC par la suite, déposée à la surface du copolymère à blocs. Dans ce document, le top coat, polaire, est déposé par dépôt à la tournette (ou « spin coating » en terminologie anglo-saxonne) sur le film de copolymère à blocs à nano- structurer. Le top coat est soluble dans une solution aqueuse acide ou basique, qui permet son application sur la surface supérieure du copolymère à blocs, lequel est insoluble dans l’eau. Dans l’exemple décrit, le top coat est soluble dans une solution aqueuse d’hydroxyde d’ammonium. Le top coat est un copolymère statistique ou alterné dont la composition comprend de l’anhydride maléique. En solution, l’ouverture de cycle de l’anhydride maléique permet au top coat de perdre de l’ammoniaque. Au moment de l’auto-organisation du copolymère à blocs à la température de recuit, le cycle de l’anhydride maléique du top coat se referme, le top coat subit une transformation dans un état moins polaire et devient neutre par rapport au copolymère à blocs, permettant ainsi une orientation perpendiculaire des nano domaines par rapport aux deux interfaces inférieure et supérieure. Le top coat est ensuite retiré par lavage dans une solution acide ou basique. However, this condition of perpendicularity of the patterns is met only if each of the lower (substrate / block copolymer) and higher (bead copolymer / ambient atmosphere) interfaces is "neutral" with respect to each of the blocks of said BCP copolymer, that is to say that there is no predominant affinity of the interface considered for at least one of the blocks constituting the BCP block copolymer. In this regard, the possibilities for controlling the affinity of the so-called "lower" interface, located between the substrate and the block copolymer, are well known and controlled today. There are two main techniques for controlling and guiding the orientation of blocks of a block copolymer on a substrate: graphoepitaxy and / or chemistry-epitaxy. Graphoepitaxy uses a topological constraint to force the block copolymer to organize in a predefined space and commensurable with the periodicity of the block copolymer. For this, graphoepitaxy consists of forming primary patterns, called guides, on the surface of the substrate. These guides, of any chemical affinity with respect to blocks of the block copolymer, delimit zones within which a layer of block copolymer is deposited. The guides make it possible to control the organization of the blocks of the block copolymer to form secondary patterns of higher resolution, within these zones. Classically, the guides are formed by photolithography. By way of example, among the possible solutions, if the intrinsic chemistry of the monomers constituting the block copolymer allows it, a random copolymer comprising a ratio judiciously selected from the same monomers as those of the BCP block copolymer can be grafted onto the substrate, thus making it possible to balance the initial affinity of the substrate for the BCP block copolymer. This is for example the conventional method of choice used for a system comprising a block copolymer such as PS-6-PMMA and described in the article by Mansky et al., Science, 1997, 275, 1458). The chemistry-epitaxy uses, for its part, a contrast of chemical affinities between a pre-drawn pattern on the substrate and the different blocks of the block copolymer. Thus, a pattern with high affinity for only one block of the block copolymer is pre-drawn on the surface of the underlying substrate, to allow the block copolymer blocks to be oriented perpendicularly, while the rest of the block copolymer is The surface has no particular affinity for the blocks of the block copolymer. For this, a layer is deposited on the surface of the substrate comprising, on the one hand, neutral zones (constituted, for example, of grafted random copolymer), which do not show any particular affinity with the blocks of the block copolymer to be deposited and of on the other hand, affine zones (consisting, for example, of graft homopolymer of one of the blocks of the block copolymer to be deposited and serving as an anchor point for this block of the block copolymer). The anchoring homopolymer can be made with a width slightly greater than that of the block with which it has a preferential affinity and allows, in this case, a "pseudo-fair" distribution of the blocks of the block copolymer at the same time. surface of the substrate. Such a layer is called "pseudo-neutral" because it allows a fair distribution or "pseudo fair" blocks of the block copolymer on the surface of the substrate, so that the layer does not exhibit, in its entirety, preferential affinity with one of the blocks of the block copolymer. Therefore, such a chemically epitaxial layer on the surface of the substrate is considered to be neutral with respect to the block copolymer. In contrast, the control of the so-called "upper" interface of the system, that is to say the interface between the block copolymer and the surrounding atmosphere, remains today much less well controlled. Among the different approaches described in the prior art, a promising first solution, described by Bâtes et al in the publication entitled "Polarity-switching top coats enable orientation of sub-10nm block copolymer domains", Science 2012, Vol.338, p. 775-779 and in US2013 280497, consists in controlling the surface energy at the upper interface of a nano-structuring block copolymer, of the poly (trimethylsilystyrene-b-lactide) type, denoted PTMSS-6 -PLA, or poly (styrene-6-trimethylsilystyrene-6-styrene), denoted PS-6-PTMSS-6-PS, by the introduction of an upper layer, also called "top coat" and noted TC thereafter deposited on the surface of the block copolymer. In this document, the top coat, polar, is deposited by spin coating (or "spin coating" in English terminology) on the block copolymer film to be nanostructured. The top coat is soluble in an acidic or basic aqueous solution, which allows its application to the upper surface of the block copolymer, which is insoluble in water. In the example described, the top coat is soluble in an aqueous solution of ammonium hydroxide. The top coat is a random or alternating copolymer whose composition comprises maleic anhydride. In solution, the ring opening of maleic anhydride allows the top coat to lose ammonia. At the time of self-organization of the block copolymer at the annealing temperature, the cycle of the maleic anhydride of the top coat closes, the top coat undergoes a transformation in a less polar state and becomes neutral with respect to the copolymer. blocks, thus allowing a perpendicular orientation of the nano domains with respect to the two lower and upper interfaces. The top coat is then removed by washing in an acidic or basic solution.
[0020] Dans de tels systèmes, à base d’empilements notés TC/BCP/substrat, le top coat TC, appliqué par spin coating, présente un état liquide/visqueux. Le copolymère à blocs BCP est en outre nécessairement dans son état liquide/visqueux, afin de pouvoir s’auto-organiser à la température d’assemblage et créer les motifs souhaités. Or, de la même manière que pour tout empilement polymérique, l’application d’une telle couche de top coat TC, à l’état liquide ou visqueux, sur une couche de copolymère à blocs BCP elle-même à l’état liquide ou visqueux, entraine l’apparition, à l’interface supérieure copolymère à blocs/top coat (BCP/TC), du même phénomène de démouillage que celui décrit ci-dessus en regard de la Figure 1 C. En effet, à cause de phénomènes hydrodynamiques menant à l’amplification d’ondes capillaires de la couche top-coat TC et de son interaction avec la couche sous-jacente de copolymère à blocs BCP, ce type d’empilement a tendance à être particulièrement instable et mène à l’introduction de défauts sévères sous forme de discontinuité du film de copolymère à blocs BCP, le rendant ainsi impropre à une utilisation par exemple en tant que masque de nano-lithographie pour l’électronique. De plus, plus le film de polymère déposé est fin, c’est-à-dire au minimum une fois le rayon de gyration d’une chaîne moléculaire du polymère considéré, plus il aura tendance à être instable ou métastable, d’autant plus lorsque l’énergie de surface de la couche sous- jacente est différente de celle dudit polymère et que le système est laissé libre d’évoluer. Enfin, l’instabilité du film de polymère déposé sur la couche sous-jacente est en général d’autant plus importante que le couple « température de recuit/temps de recuit » est élevé. In such systems, based on stacks noted TC / BCP / substrate, the top coat TC, applied by spin coating, has a liquid / viscous state. The BCP block copolymer is also necessarily in its liquid / viscous state, in order to self-organize at the assembly temperature and create the desired patterns. However, in the same way as for any polymeric stack, the application of such a top coat layer TC, in the liquid or viscous state, on a layer of BCP block copolymer itself in the liquid state or viscous, causes the appearance at the upper interface copolymer blocks / top coat (BCP / TC), the same dewetting phenomenon as that described above with respect to Figure 1 C. Indeed, because of phenomena hydrodynamics leading to the amplification of capillary waves of the top-coat layer TC and its interaction with the underlying layer of BCP block copolymer, this type of stack tends to be particularly unstable and leads to the introduction of severe defects in the form of discontinuity of the BCP block copolymer film, thus rendering it unsuitable for use, for example, as a nano-lithography mask for electronics. In addition, the finer the deposited polymer film, that is to say at least once the gyration radius of a molecular chain of the polymer in question, the more it will tend to be unstable or metastable, the more so. when the surface energy of the underlying layer is different from that of said polymer and the system is left free to evolve. Finally, the instability of the polymer film deposited on the underlying layer is generally all the more important that the torque "annealing temperature / annealing time" is high.
[0021 ] Concernant la première solution décrite par Bâtes et al, juste après l’étape de dépôt de la couche de top coat TC par spin-coating, il reste du solvant piégé dans les chaînes de polymères, ainsi qu’une forme « ouverte maléate », moins rigide, du monomère. Ces deux paramètres impliquent, de fait, une plastification du matériau et donc une diminution notable de la température de transition vitreuse (Tg) du matériau avant le recuit thermique permettant le retour dudit matériau à la forme anhydride. De plus, la différence entre la température d’assemblage du copolymère à blocs BCP (qui est de 210°C pour le copolymère à blocs de PS-b-PTMSS-b-PS et de 170°C pour le copolymère à blocs de PTMSS-b-PLA) par rapport à la température de transition vitreuse de la couche de top coat TC (qui est respectivement de 214°C pour le top coat TC-PS déposé sur le copolymère à blocs de PS-b-PTMSS-b-PS et de 180°C pour le top coat TC-PLA déposé sur le copolymère à blocs de PTMSS-b-PLA) est trop faible pour pouvoir garantir l’absence de phénomène de démouillage. Enfin, la température d’assemblage ne permet pas non plus de garantir des cinétiques d’assemblage correctes pour la formation des motifs dans le cadre de l’application de DSA visée.  Regarding the first solution described by Bâtes et al, just after the step of depositing the top coat layer TC by spin-coating, there remains trapped solvent in the polymer chains, as well as an "open" form. maleate, less rigid, of the monomer. These two parameters imply, in fact, a plasticization of the material and therefore a significant decrease in the glass transition temperature (Tg) of the material before thermal annealing allowing the return of said material to the anhydride form. In addition, the difference between the assembly temperature of the BCP block copolymer (which is 210 ° C for the PS-b-PTMSS-b-PS block copolymer and 170 ° C for the PTMSS block copolymer) -b-PLA) with respect to the glass transition temperature of the top coat layer TC (which is respectively 214 ° C. for the top coat TC-PS deposited on the block copolymer of PS-b-PTMSS-b- PS and 180 ° C for the top coat TC-PLA deposited on the block copolymer of PTMSS-b-PLA) is too weak to be able to guarantee the absence of dewetting phenomenon. Finally, the assembly temperature also does not allow to guarantee correct assembly kinetics for the formation of patterns in the context of the DSA application aimed.
[0022] De plus, toujours concernant la solution décrite par Bâtes & al., pour éviter le problème d’inter-diffusion ou de solubilisation de la couche de top coat TC dans le copolymère à blocs BCP sous-jacent, la température de transition vitreuse Tg de la couche de top coat TC doit être importante et supérieure à la température d’assemblage du copolymère à blocs. Pour cela, les molécules constitutives de la couche top coat TC, sont choisies de façon à avoir une masse moléculaire élevée.  In addition, still concerning the solution described by Bâtes & al., To avoid the problem of inter-diffusion or solubilization of the top coat layer TC in the underlying BCP block copolymer, the transition temperature vitreous Tg of the top coat layer TC must be large and greater than the assembly temperature of the block copolymer. For this, the constituent molecules of the top coat layer TC, are chosen so as to have a high molecular weight.
[0023] Les molécules, constitutives du top coat TC, doivent donc présenter une température de transition vitreuse Tg élevée, ainsi que de longues chaînes moléculaires, afin de limiter la solubilisation de la couche de top coat TC dans le copolymère à blocs BCP sous- jacent et d’éviter l’apparition d’un phénomène de démouillage. Ces deux paramètres sont particulièrement restrictifs en termes de synthèse. En effet, la couche de top coat TC doit présenter un degré de polymérisation suffisant pour que sa température de transition vitreuse Tg soit bien supérieure à la température d’assemblage du copolymère à blocs sous-jacent. De plus, le choix possible des co-monomères, permettant de faire varier l’énergie de surface intrinsèque de la couche de top coat TC afin que cette-dernière présente une énergie de surface neutre vis-à-vis du copolymère à blocs sous-jacent, est limité. Enfin, dans leur publication, Bâtes et al décrivent l’introduction de co-monomères pour rigidifier les chaînes. Ces co-monomères ajoutés sont des monomères plutôt carbonés, type norbornène, qui ne favorisent pas une solubilisation correcte dans des solvants polaires/protiques. The molecules constituting the TC top coat must therefore have a high glass transition temperature Tg, as well as long molecular chains, in order to limit the solubilization of the top coat layer TC in the BCP sub-block copolymer. and avoid the appearance of a dewetting phenomenon. These two parameters are particularly restrictive in terms of synthesis. Indeed, the top coat layer TC must have a degree of polymerization sufficient for its glass transition temperature Tg is much higher than the assembly temperature of the underlying block copolymer. In addition, the possible choice of comonomers, allowing to vary the intrinsic surface energy of the TC topcoat layer so that it has a neutral surface energy vis-à-vis the sub-block copolymer. lie, is limited. Finally, in their publication, Bâtes et al describe the introduction of comonomers to stiffen the chains. These comonomers added are rather carbonaceous monomers, norbornene type, which do not promote proper solubilization in polar / protic solvents.
[0024] D’autre part, pour le bon fonctionnement de tels systèmes de polymères empilés destinés à des applications dans le domaine de la nano-lithographie par auto-assemblage dirigé, non seulement les phénomènes de démouillage et d’inter-diffusion doivent être évités afin de satisfaire les conditions de planéité de surface et d’interface nette, mais en plus, des exigences supplémentaires doivent être satisfaites afin de permettre notamment l’obtention d’une parfaite perpendicularité des nano-domaines du copolymère à blocs après assemblage.  On the other hand, for the proper functioning of such stacked polymer systems for applications in the field of nano-lithography directed self-assembly, not only the dewetting and inter-diffusion phenomena must be avoided in order to satisfy the conditions of flatness of surface and clean interface, but in addition, additional requirements must be met to allow in particular to obtain a perfect perpendicularity of the nano-domains of the block copolymer after assembly.
[0025] Parmi ces exigences supplémentaires à satisfaire, la couche de top coat TC doit être soluble dans un solvant, ou système de solvants, dans lequel le copolymère à blocs BCP lui-même n’est pas soluble, sous peine de re-dissoudre le copolymère à blocs au moment du dépôt de la couche de top coat, le dépôt d’une telle couche étant généralement effectué par la technique bien connue de spin coating. Un tel solvant est encore dénommé « solvant orthogonal au copolymère à blocs ». Il est également nécessaire que la couche de top-coat puisse être retirée aisément, par exemple par rinçage dans un solvant approprié, de préférence lui-même compatible avec les équipements standards de l’électronique. Dans la publication de Bâtes et al citée ci-dessus, les auteurs contournent ce point en utilisant, comme base principale de la chaîne polymérique constituant le top coat TC, un monomère (anhydride maléïque) dont la polarité change une fois en solution aqueuse basique (avec introduction de charges dans la chaîne par réaction acido-basique), puis revient à sa forme non chargée initiale une fois le matériau déposé puis recuit à haute température. Among these additional requirements to be satisfied, the top coat layer TC must be soluble in a solvent, or solvent system, in which the BCP block copolymer itself is not soluble, otherwise it will dissolve the block copolymer at the time of deposition of the top coat layer, the deposition of such a layer being generally performed by the well known technique of spin coating. Such a solvent is also referred to as "orthogonal solvent for the block copolymer". It is also necessary that the top coat layer can be easily removed, for example by rinsing in a suitable solvent, preferably itself compatible with standard electronic equipment. In the publication of Bâtes et al cited above, the authors bypass this point by using, as the main base of the polymeric chain constituting the top coat TC, a monomer (maleic anhydride) whose polarity changes once in basic aqueous solution ( with introduction of charges in the chain by acid-base reaction), then returns to its original unfilled form once the material deposited and then annealed at high temperature.
[0026] Une deuxième exigence réside dans le fait que la couche de top coat TC doit être de préférence neutre vis-à-vis des blocs du copolymère à blocs BCP, c’est-à-dire qu’elle doit présenter une tension interfaciale équivalente pour chacun des différents blocs du copolymère à blocs à nano-structurer, au moment du traitement thermique permettant la structuration du copolymère à blocs BCP, afin de garantir la perpendicularité des motifs par rapport aux interfaces du film de copolymère à blocs.  A second requirement lies in the fact that the top coat layer TC must preferably be neutral with respect to the blocks of the BCP block copolymer, that is to say that it must have an interfacial tension. equivalent for each of the different blocks of the nano-structuring block copolymer, at the time of the heat treatment for structuring the BCP block copolymer, in order to guarantee the perpendicularity of the patterns with respect to the interfaces of the block copolymer film.
[0027] Compte tenu de toutes les difficultés précitées, la synthèse chimique du matériau de top-coat peut s’avérer être un défi en elle-même. Malgré les difficultés de synthèse d’une telle couche de top coat et les phénomènes de démouillage et d’inter-diffusion à éviter, l’utilisation d’une telle couche apparaît comme étant a priori indispensable pour orienter les nano-domaines d’un copolymère à blocs perpendiculairement aux interfaces.  Given all the aforementioned difficulties, the chemical synthesis of the top-coat material may prove to be a challenge in itself. Despite the difficulties of synthesis of such a layer of top coat and the phenomena of dewetting and inter-diffusion to avoid, the use of such a layer appears as a priori indispensable to guide the nano-domains of a block copolymer perpendicular to the interfaces.
[0028] Dans une deuxième solution décrite dans le document de J. Zhang &al., Nano Lett., 2016, 16, 728-735, ainsi que dans les documents W016193581 et W016193582, un deuxième copolymère à blocs, BCP n°2 , est utilisé en tant que couche de top-coat, « embarquée » avec le premier copolymère à blocs BCP en solution. Le copolymère à blocs BCP n°2 comprend un bloc présentant une solubilité différente, par exemple un bloc fluoré, ainsi qu’une faible énergie de surface, autorisant ainsi naturellement la ségrégation du deuxième copolymère à blocs BCPn°2 à la surface du premier copolymère à blocs et un rinçage dans un solvant approprié, par exemple un solvant fluoré, une fois l’assemblage terminé. Au moins un des blocs du deuxième copolymère à blocs présente, à la température d’organisation, une énergie de surface neutre vis-à-vis de l’ensemble des blocs du premier film de copolymère à blocs à organiser perpendiculairement. Tout comme la première solution, cette solution est également propice à l’apparition de phénomènes de démouillage. In a second solution described in the document by J. Zhang et al., Nano Lett., 2016, 16, 728-735, as well as in the documents WO16193581 and WO16193582, a second block copolymer, BCP No. 2, is used as a top-coat layer, "embedded" with the first BCP block copolymer in solution. BCP block copolymer No. 2 comprises a block having a different solubility, for example a fluorinated block, and a low surface energy, thus naturally allowing the segregation of the second block copolymer BCPn ° 2 on the surface of the first copolymer in block and rinsing in a suitable solvent, for example a fluorinated solvent, once assembly is complete. At least one of the blocks of the second block copolymer has, at the organization temperature, a neutral surface energy with respect to all the blocks of the first block copolymer film to be organized perpendicularly. Like the first solution, this solution is also conducive to the appearance of dewetting phenomena.
[0029] Dans une troisième solution, décrite par H. S. Suh & al., Nature Nanotech., 2017, 12, 575-581 , les auteurs déposent la couche de top coat TC par la méthode iCVD (de l’acronyme anglais « initiated Chemical Vapour Déposition »), ce qui leur permet de s’affranchir du problème du solvant du top coat TC au moment du dépôt qui doit être « orthogonal » au copolymère à blocs BCP, c’est-à-dire non solvant du copolymère à blocs BCP. Toutefois, dans ce cas, les surfaces à recouvrir nécessitent un équipement spécial (une chambre iCVD), et impliquent donc un temps de procédé plus important qu’avec un simple dépôt par spin-coating. De plus, les ratio de monomères différents à faire réagir, peuvent varier d’une chambre iCVD à une autre, si bien qu’il apparait nécessaire de faire constamment des ajustements/corrections ainsi que des tests de contrôle qualité, afin de pouvoir utiliser un tel procédé dans le domaine de l’électronique.  In a third solution, described by HS Suh et al., Nature Nanotech., 2017, 12, 575-581, the authors deposit the top coat layer TC by the iCVD method (the acronym "initiated Chemical"). Vapor Deposition "), which allows them to overcome the problem of the solvent of the top coat TC at the time of deposition, which must be" orthogonal "to the block copolymer BCP, that is to say non-solvent of the block copolymer PCO. However, in this case, the surfaces to be coated require special equipment (an iCVD chamber), and therefore involve a longer process time than with a simple deposit by spin-coating. In addition, the ratio of different monomers to be reacted, can vary from one iCVD chamber to another, so it appears necessary to make constant adjustments / corrections and quality control tests, in order to use a such a method in the field of electronics.
[0030] Les différentes solutions décrites ci-dessus pour la réalisation d’un empilement de couches polymères présentant une surface plane, avec des interfaces nettes entre les couches ne donnent pas entière satisfaction. En outre, lorsqu’un tel empilement est destiné à des applications DSA, et comprennent un film de copolymère à blocs à nano-structurer avec des nano-domaines qui doivent être orientés parfaitement perpendiculairement aux interfaces, les solutions existantes restent généralement trop fastidieuses et complexes à mettre en œuvre et ne permettent pas de réduire de manière significative la défectivité liée au démouillage et à la non-parfaite perpendicularité des motifs du copolymère à blocs. Les solutions envisagées semblent en outre trop complexes pour pouvoir être compatibles avec des applications industrielles.  The various solutions described above for the production of a stack of polymer layers having a flat surface, with clear interfaces between the layers are not entirely satisfactory. In addition, when such a stack is intended for DSA applications, and includes a nano-structuring block copolymer film with nano-domains that must be oriented perfectly perpendicular to the interfaces, the existing solutions generally remain too tedious and complex to implement and do not significantly reduce the defectivity associated with dewetting and non-perfect perpendicularity of the block copolymer patterns. The solutions envisaged also seem to be too complex to be compatible with industrial applications.
[0031 ] Par conséquent, dans le cadre de l’utilisation d’empilements comprenant des copolymères à blocs BCP sous forme de films minces, destinés à être utilisés en tant que masques de nanolithographie, pour des applications en électronique organique, il est impératif de pouvoir contrôler non seulement que le film de copolymère à blocs BCP couvre bien toute la surface préalablement neutralisée du substrat considéré sans démouiller de celle-ci, et que la couche top coat couvre bien toute la surface du copolymère à blocs sans démouiller, mais aussi que la couche top coat déposée à l’interface supérieure ne présente pas d’affinité prépondérante avec l’un quelconque des blocs du copolymère à blocs, afin de garantir la perpendicularité des motifs par rapport aux interfaces. Therefore, in the context of the use of stacks comprising BCP block copolymers in the form of thin films, intended to be used as nanolithography masks, for applications in organic electronics, it is imperative to to be able to control not only that the BCP block copolymer film covers the entire previously neutralized surface of the substrate without de-wetting it, and that the top coat layer covers the entire surface of the block copolymer without dewetting, but also that the top coat layer deposited at the upper interface does not have a preponderant affinity with any of the blocks of the block copolymer, in order to guarantee the perpendicularity of the patterns with respect to the interfaces.
[0032] L’invention a donc pour but de remédier à au moins un des inconvénients de l’art antérieur. L’invention vise notamment à proposer un procédé de contrôle de la planéité d’un système d’empilement de polymères, ledit procédé permettant d’éviter l’apparition de phénomènes de démouillage des couches de polymère empilées, alors qu’au moins une des couches inférieures de l’empilement garde la possibilité d’être dans un état liquide-visqueux selon la température, ainsi que de phénomènes de solubilisation entre les différentes couches et d’inter-diffusion aux interfaces, de manière à obtenir des empilements dont les couches sont parfaitement planes et dont les interfaces entre deux couches sont nettes. Le procédé doit en outre être simple à mettre en œuvre et permettre une exécution industrielle.  The invention therefore aims to remedy at least one of the disadvantages of the prior art. The invention aims in particular to provide a method of controlling the flatness of a polymer stacking system, said method making it possible to avoid the occurrence of dewetting phenomena of the stacked polymer layers, while at least one of the lower layers of the stack keeps the possibility of being in a liquid-viscous state depending on the temperature, as well as solubilization phenomena between the different layers and inter-diffusion interfaces, so as to obtain stacks whose layers are perfectly flat and whose interfaces between two layers are clear. The method must also be simple to implement and allow industrial execution.
[0033] L’invention vise en outre à remédier à d’autres problèmes spécifiques aux applications dédiées à la nano-lithographie par auto-assemblage dirigé (DSA). En particulier, elle vise à permettre le dépôt d’une couche de top coat à la surface d’un copolymère à blocs, qui évite l’apparition des phénomènes de démouillage et d’inter-diffusion précités et qui présente, en outre, une énergie de surface neutre vis-à-vis des blocs du copolymère à blocs sous-jacent, de sorte que les nano-domaines du copolymère à blocs puissent s’orienter perpendiculairement aux interfaces, à la température d’assemblage dudit copolymère à blocs. Elle vise aussi à permettre le dépôt d’une telle couche de top coat avec un solvant qui soit orthogonal au copolymère à blocs sous-jacent, c’est-à-dire non susceptible d’attaquer, de solvater même partiellement ou de dissoudre ce-dernier.  The invention also aims to remedy other problems specific to applications dedicated to nano-lithography by directed self-assembly (DSA). In particular, it aims to allow the deposition of a layer of top coat on the surface of a block copolymer, which avoids the appearance of the aforementioned dewetting and inter-diffusion phenomena and which has, in addition, a neutral surface energy vis-à-vis blocks of the underlying block copolymer, so that the nano-domains of the block copolymer can be oriented perpendicular to the interfaces, at the assembly temperature of said block copolymer. It also aims to allow the deposition of such a layer of top coat with a solvent which is orthogonal to the underlying block copolymer, that is to say, not likely to attack, solvate even partially or dissolve this -latest.
[Brève description de l’inventionl [Brief description of the invention
[0034] A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de fabrication d’un empilement polymérique plan, procédé consistant à déposer sur un substrat (10), une première couche (20) de (co-) polymère non réticulé puis une deuxième couche (30) de (co-) polymère, au moins l’une des couches (co-)polymères étant initialement dans un état liquide ou visqueux, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’au moment du dépôt de la couche supérieure sur la première couche, la couche supérieure se présente sous la forme d’une composition pré polymère, comprenant un ou plusieurs monomère(s) et/ou dimère(s) et/ou oligomère(s) et/ou polymère(s) en solution, et en ce qu’une étape supplémentaire consiste à soumettre ladite couche supérieure à un stimulus, choisi parmi un plasma, un bombardement ionique, un processus électrochimique, une espèce chimique, un rayonnement lumineux, apte à provoquer une réaction de réticulation des chaînes moléculaires au sein de ladite couche de pré-polymère et permettre l’obtention d’une couche dite top coat réticulée. For this purpose, the subject of the invention is a method for manufacturing a planar polymeric stack, which consists in depositing on a substrate (10) a first layer (20) of (co) non-crosslinked polymer and then a second layer (30) of (co-) polymer, at least one of the (co-) polymer layers being initially in a liquid or viscous state, said method being characterized in that at the time of deposition of the top layer on the first layer, the upper layer is in the form of a pre-polymer composition, comprising one or more monomer (s) and / or dimer (s) and / or oligomer (s) and / or polymer (s) in solution, and in that an additional step consists in subjecting said upper layer to a stimulus, chosen from a plasma, an ion bombardment, an electrochemical process, a chemical species, a luminous radiation, capable of provoking a crosslinking reaction of the molecular chains within said pre-polymer layer and making it possible to obtain a so-called cross-linked top coat layer.
[0035] Ainsi, la couche top coat réticule rapidement pour former un réseau rigide, si bien qu’elle n’a pas le temps ni la possibilité physique de démouiller. La couche supérieure ainsi réticulée permet de solutionner plusieurs problèmes techniques différents exposés précédemment. En premier lieu, cette réticulation permet de supprimer le démouillage inhérent à la couche de top-coat, car les mouvements moléculaires de la couche de top coat sont très restreints une fois celle-ci entièrement réticulée. En deuxième lieu, cette réticulation de la couche supérieure permet également de supprimer les possibilités de démouillage typiques dits « liquide-liquide » du système, la couche de top-coat pouvant être considérée comme un solide, possiblement déformable, et non plus comme un fluide visqueux après réticulation et une fois le système porté à une température d’utilisation, supérieure à la température de transition vitreuse de la couche de polymère 20 sous-jacente. T roisièmement, la couche de top coat réticulée permet également de stabiliser la couche polymère sous-jacente de sorte qu’elle ne démouille pas de son substrat. Un autre point remarquable et non négligeable est que l’étape de la synthèse chimique du matériau de la couche top coat est facilitée car elle permet de s’affranchir des problèmes liés à la nécessité de synthétiser un matériau de masse moléculaire élevée, offrant donc un meilleur contrôle sur l’architecture finale du matériau (composition, masse, etc..) ainsi que des conditions opératoires de synthèse nettement moins drastiques (taux d’impuretés admissible, solvant...) que dans le cas de matériaux de masses moléculaires importantes. Enfin, l’utilisation de petites masses moléculaires pour la couche supérieure permet d’élargir la gamme de solvants orthogonaux possibles pour ce matériau. Il est en effet bien connu que des polymères de petites masses sont plus faciles à solubiliser que des polymères de même composition chimique présentant de grandes masses.  Thus, the top coat layer crosslinks quickly to form a rigid network, so that it does not have the time or the physical possibility to dewake. The top layer thus crosslinked makes it possible to solve several different technical problems described above. In the first place, this crosslinking makes it possible to eliminate the dewetting inherent in the top-coat layer, since the molecular motions of the top coat layer are very limited once it is fully crosslinked. In the second place, this crosslinking of the upper layer also makes it possible to eliminate the typical so-called liquid-liquid dewetting possibilities of the system, the top-coat layer being able to be considered as a solid, possibly deformable, and no longer as a fluid viscous after crosslinking and once the system is brought to a temperature of use, higher than the glass transition temperature of the underlying polymer layer. Thirdly, the crosslinked top coat layer also stabilizes the underlying polymeric layer so that it does not dewater its substrate. Another remarkable and significant point is that the step of the chemical synthesis of the material of the top coat layer is facilitated because it makes it possible to overcome the problems related to the need to synthesize a material of high molecular mass, thus offering a better control over the final architecture of the material (composition, mass, etc.) as well as considerably less stringent synthesis operating conditions (allowable impurity level, solvent, etc.) than in the case of materials of significant molecular weight . Finally, the use of small molecular weights for the top layer makes it possible to widen the range of possible orthogonal solvents for this material. It is well known that polymers of small masses are easier to solubilize than polymers of the same chemical composition having large masses.
[0036] Selon d’autres caractéristiques optionnelles du procédé:  According to other optional features of the method:
- le stimulus appliqué pour initier la réaction de réticulation est un processus électrochimique appliqué via un faisceau d’électrons ;  the stimulus applied to initiate the crosslinking reaction is an electrochemical process applied via an electron beam;
- le stimulus permettant de provoquer la réaction de réticulation au sein de la couche pré polymère est un rayonnement lumineux dans des gammes de longueurs d’onde allant de l’ultra-violet à l’infra-rouge, comprises entre 10nm et 1500nm, et de préférence comprises entre 100nm et 500nm;  the stimulus for causing the crosslinking reaction within the pre-polymer layer is light radiation in ultraviolet to infra-red wavelength ranges of between 10 nm and 1500 nm, and preferably between 100 nm and 500 nm;
- l’étape de photo-réticulation de la couche de composition pré-polymère est réalisée à une dose d’énergie inférieure ou égale à 200mJ/cm2, de préférence inférieure ou égale à 100m J/cm2 et de manière davantage préférée, inférieure ou égale à 50 mJ/cm2 ; - la réaction de réticulation se propage au sein de la couche supérieure, en portant l’empilement à une température inférieure à 150°C et de préférence inférieure à 1 10°C, pendant une durée inférieure à 5 minutes, et de préférence inférieure à 2 minutes ;the step of photo-crosslinking the pre-polymer composition layer is carried out at a power dose of less than or equal to 200 mJ / cm 2 , preferably less than or equal to 100 mJ / cm 2 and more preferably, less than or equal to 50 mJ / cm 2 ; the crosslinking reaction is propagated within the upper layer, carrying the stack at a temperature below 150 ° C. and preferably below 110 ° C., for a period of less than 5 minutes, and preferably less than 2 minutes ;
- la composition pré-polymère est une composition formulée dans un solvant, ou utilisée sans solvant, et qui comprend au moins : une entité chimique monomère, dimère, oligomère ou polymère, ou un mélange quelconque de ces différentes entités, de nature chimique en tout ou partie identique, et comportant chacune au moins une fonction chimique capable d’assurer la réaction de réticulation sous l’effet d’un stimulus ; et une ou plusieurs entités chimiques capables d’amorcer la réaction de réticulation sous l’effet du stimulus, tel qu’un générateur de radicaux, un acide et/ou une base ; the pre-polymer composition is a composition formulated in a solvent, or used without a solvent, and which comprises at least: a monomeric, dimeric, oligomeric or polymeric chemical entity, or any mixture of these different entities, of a chemical nature in any or the same part, and each comprising at least one chemical function capable of ensuring the crosslinking reaction under the effect of a stimulus; and one or more chemical entities capable of initiating the crosslinking reaction under the effect of the stimulus, such as a radical generator, an acid and / or a base;
- au moins une des entités chimiques de la composition pré-polymère présente au moins un atome de fluor et/ou de silicium et/ou de germanium, et/ou une chaîne carbonée aliphatique d’au moins deux atomes de carbone dans sa formule chimique ;  at least one of the chemical entities of the pre-polymer composition has at least one fluorine and / or silicon and / or germanium atom, and / or an aliphatic carbon chain of at least two carbon atoms in its chemical formula ;
- ladite composition pré-polymère comprend en outre dans sa formulation : une entité chimique choisie parmi un anti-oxydant, une base ou un acide faible, apte à piéger ladite entité chimique capable d’amorcer la réaction de réticulation, et/ ou un ou plusieurs additifs permettant d’améliorer le mouillage et/ou l’adhésion, et/ou l’uniformité de la couche supérieure de top coat déposée sur la couche sous-jacente, et/ou un ou plusieurs additifs permettant d’absorber une ou plusieurs gammes de radiations lumineuses de longueur d’onde différentes, ou de modifier les propriétés de conductivité électrique du pré-polymère ;  said pre-polymer composition further comprises in its formulation: a chemical entity chosen from an antioxidant, a base or a weak acid, capable of trapping said chemical entity capable of initiating the crosslinking reaction, and / or one or a plurality of additives for improving wetting and / or adhesion, and / or uniformity of the top layer of top coat deposited on the underlying layer, and / or one or more additives for absorbing one or more ranges of different wavelengths of light radiation, or to modify the electrical conductivity properties of the prepolymer;
- la composition pré-polymère comprend un photo-amorceur de réticulation et elle est réticulée par polymérisation radicalaire;  the pre-polymer composition comprises a crosslinking photoinitiator and is crosslinked by radical polymerization;
- lorsque la polymérisation est radicalaire, le(s) monomère(s) et/ou dimère(s) et/ou oligomère(s) et/ou polymère(s) constitutif(s) de la couche pré-polymère, sont choisi parmi la liste non exhaustive des dérivés d’acrylates ou de di- ou tri-acrylates ou multi- acrylates, de méthacrylate, ou multi-méthacrylates, ou de polyglycidyl ou vinyliques, des fluoroacrylates ou fluorométhacrylates, fluorures de vinyle ou fluorostyrene, acrylate ou méthacrylate d’alkyle, acrylate ou méthacrylate d’hydroxyalkyle, acrylate ou méthacrylate d’alkylsilyl, les esters/acides insaturés tels que les acides fumarique ou maléique, les carbamates et carbonates vinyliques, les éthers allyliques, et les systèmes thiol-ènes ;  when the polymerization is radical, the monomer (s) and / or dimer (s) and / or oligomer (s) and / or polymer (s) constitutive (s) of the pre-polymer layer, are chosen from the non-exhaustive list of derivatives of acrylates or di- or tri-acrylates or multi-acrylates, methacrylate, or multi-methacrylates, or polyglycidyl or vinyl, fluoroacrylates or fluoromethacrylates, vinyl fluorides or fluorostyrene, acrylate or methacrylate hydroxyalkyl alkyl, acrylate or methacrylate, alkylsilyl acrylate or methacrylate, unsaturated esters / acids such as fumaric or maleic acids, vinyl carbamates and carbonates, allyl ethers, and thiol-ene systems;
- lorsque la polymérisation est radicalaire, le photo-amorceur est choisi parmi des dérivés d’acétophénone, de benzophénone, de peroxyde, de phosphines, de xanthones, d’hydroxycetone ou de diazonaphtoquinone, de thioxanthones, d’ a-aminocétones, de benzile, de benzoïne ; - la composition pré-polymère comprend un amorceur et elle est réticulée par polymérisation cationique; when the polymerization is radical, the photoinitiator is chosen from acetophenone, benzophenone, peroxide, phosphine, xanthone, hydroxycetone or diazonaphthoquinone derivatives, thioxanthones, α-aminoketones, benzil benzoin; the prepolymer composition comprises an initiator and is crosslinked by cationic polymerization;
- lorsque la polymérisation est cationique, le(s) monomère(s) et/ou dimère(s) et/ou oligomère(s) et/ou polymère(s) constitutif(s) de la couche pré-polymère, sont des dérivés comportant des fonctions chimiques de type epoxy/oxirane, ou éthers de vinyle, éthers cycliques, thiirane, trioxane, vinyliques, lactones, lactames, carbonates, thiocarbonates, anhydride maléique ;  when the polymerization is cationic, the monomer (s) and / or dimer (s) and / or oligomer (s) and / or polymer (s) constitutive (s) of the pre-polymer layer, are derivatives having epoxy / oxirane type chemical functions, or vinyl ethers, cyclic ethers, thiirane, trioxane, vinyl, lactones, lactams, carbonates, thiocarbonates, maleic anhydride;
- lorsque la polymérisation est cationique, l’amorceur est un acide photo-généré à partir d’un sel choisi parmi des sels d’onium, tels que les sels d’iodonium, de sulfonium, de pyrridinium, d’alkoxypyrridinium, de phosphonium, d’oxonium, ou de diazonium ;  when the polymerization is cationic, the initiator is a photo-generated acid from a salt chosen from among onium salts, such as the iodonium, sulphonium, pyrridinium, alkoxypyrridinium and phosphonium salts; , oxonium, or diazonium;
- l’acide photo-généré peut optionnellement être couplé à un composé photo sensibilisateur choisi parmi des dérivés d’acétophénone, de benzophénone, de peroxyde, de phosphines, de xanthones, d’hydroxycetone ou de diazonaphtoquinone, de thioxanthones, d’ a-aminocétones, de benzile, de benzoïne, tant que ledit photo sensibilisateur absorbe à la longueur d’onde souhaitée ;  the photo-generated acid may optionally be coupled to a photo-sensitizing compound chosen from acetophenone, benzophenone, peroxide, phosphine, xanthone, hydroxy-ketone or diazonaphthoquinone derivatives, thioxanthones, α- aminoketones, benzil, benzoin, as said sensitizer photo absorbs at the desired wavelength;
- la composition pré-polymère comprend un amorceur et elle est réticulée par réaction de polymérisation anionique ;  the pre-polymer composition comprises an initiator and is crosslinked by anionic polymerization reaction;
- lorsque la polymérisation est anionique, le(s) monomère(s) et/ou dimère(s) et/ou oligomère(s) et/ou polymère(s) constitutif(s) de la couche pré-polymère, sont des dérivés de type cyanoacrylates d’alkyle, époxides/oxiranes, acrylates, ou encore des dérivés d’isocyanates ou polyisocynanates ;  when the polymerization is anionic, the monomer (s) and / or dimer (s) and / or oligomer (s) and / or polymer (s) constitutive (s) of the pre-polymer layer, are derivatives alkyl cyanoacrylates, epoxides / oxiranes, acrylates, or derivatives of isocyanates or polyisocynanates;
- lorsque la polymérisation est anionique, l’amorceur est une base photo-générée à partir de dérivés choisis parmi les carbamates, les acyloximes, les sels d’ammonium, les sulfonamides, les formamides, les amineimides, les a-aminocétones, les amidines ; when the polymerization is anionic, the initiator is a photo-generated base from derivatives chosen from carbamates, acyloximes, ammonium salts, sulphonamides, formamides, amineimides, α-aminoketones, amidines ;
- la première couche de polymère est dans un état solide lorsque l’empilement est porté à une température inférieure à sa température de transition vitreuse ou dans un état liquide-visqueux lorsque l’empilement est porté à une température supérieure à sa température de transition vitreuse, ou à sa température de transition vitreuse la plus haute ; the first polymer layer is in a solid state when the stack is brought to a temperature below its glass transition temperature or in a liquid-viscous state when the stack is raised to a temperature above its glass transition temperature or at its highest glass transition temperature;
- la première couche de polymère est un copolymère à blocs apte à se nano-structurer à une température d’assemblage, préalablement à l’étape de dépôt de la première couche de copolymère à blocs, le procédé comprend une étape de neutralisation de la surface du substrat sous-jacent et, postérieurement à l’étape de réticulation de la couche supérieure pour former une couche de top coat réticulée, le procédé comprend une étape de nano-structuration du copolymère à blocs de constitution de la première couche par soumission de l’empilement obtenu à une température d’assemblage, ladite température d’assemblage étant inférieure à une température à laquelle le matériau de top coat se comporte comme un fluide viscoélastique, ladite température étant supérieure à la température de transition vitreuse dudit matériau de top coat et de préférence, ladite température d’assemblage étant inférieure à la température de transition vitreuse de la couche de top coat sous sa forme réticulée; the first polymer layer is a block copolymer capable of nanoconstructing at an assembly temperature, prior to the step of depositing the first layer of block copolymer, the process comprises a step of neutralizing the surface; of the underlying substrate and, subsequent to the step of crosslinking the top layer to form a crosslinked top coat layer, the method comprises a step of nano-structuring the block copolymer constituting the first layer by submitting the stack obtained at an assembly temperature, said an assembly temperature being less than a temperature at which the top coat material behaves like a viscoelastic fluid, said temperature being higher than the glass transition temperature of said topcoat material and preferably, said assembly temperature being lower than the glass transition temperature of the top coat layer in its crosslinked form;
- l’étape préalable de neutralisation de la surface du substrat sous-jacent consiste à pré dessiner des motifs à la surface du substrat, lesdits motifs étant pré-dessinés par une étape ou un enchaînement d’étapes de lithographie de nature quelconque préalablement à l’étape de dépôt de la première couche de copolymère à blocs, lesdits motifs étant destinés à guider l’organisation dudit copolymère à blocs par une technique dite de chimie-épitaxie ou de graphoépitaxie, ou encore une combinaison de ces deux techniques, pour obtenir une surface neutralisée ou pseudo-neutralisée ;  the prior step of neutralizing the surface of the underlying substrate consists in pre-drawing patterns on the surface of the substrate, said patterns being pre-drawn by a step or a sequence of lithography steps of any kind prior to deposition step of the first layer of block copolymer, said units being intended to guide the organization of said block copolymer by a technique called chemistry-epitaxy or graphoepitaxy, or a combination of these two techniques, to obtain a neutralized or pseudo-neutralized surface;
- le copolymère à blocs comprend du silicium dans un de ses blocs ;  the block copolymer comprises silicon in one of its blocks;
- la première couche de copolymère à blocs est déposée sur une épaisseur au moins égale à 1 ,5 fois l’épaisseur minimale du copolymère à blocs ;  the first layer of block copolymer is deposited on a thickness at least equal to 1.5 times the minimum thickness of the block copolymer;
- le solvant de la couche de pré-polymère est choisi parmi des solvants ou mélanges de solvants dont les paramètres de solubilité de Hansen sont tels que dr>10 MPa1/2 et/ou 5h³10 MPa1/2 et avec 5d < 25 MPa1/2 ; the solvent of the pre-polymer layer is chosen from solvents or solvent mixtures whose Hansen solubility parameters are such that d r > 10 MPa 1/2 and / or 5 h ³ 10 MPa 1/2 and with 5 d <25 MPa 1/2 ;
- le solvant de la couche de pré-polymère est choisi parmi les alcools tels que le méthanol, l’éthanol, l’isopropanol, le 1 -methoxy-2-propanol, le lactate d’éthyle ; les diols tels que l’éthylène glycol ou le propylène glycol ; ou parmi le diméthylsulfoxide (DMSO), le diméthylformamide, le diméthylacétamide, l’acétonitrile, la gammabutyrolactone, l’eau ou un mélange de ceux-ci ;  the solvent of the pre-polymer layer is chosen from alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, 1-methoxy-2-propanol and ethyl lactate; diols such as ethylene glycol or propylene glycol; or from dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylformamide, dimethylacetamide, acetonitrile, gammabutyrolactone, water or a mixture thereof;
- la composition de la couche pré-polymère comprend un mélange multi-composants de monomères et/ou dimères et/ou oligomères et/ou polymères portant chacun des fonctions assurant la réticulation, ainsi que des motifs monomères différents dont les énergies de surface varient d’un motif monomère à l’autre ;  the composition of the pre-polymer layer comprises a multi-component mixture of monomers and / or dimers and / or oligomers and / or polymers each carrying crosslinking functions, as well as different monomer units whose surface energies vary from one monomeric pattern to another;
- la composition de la couche pré-polymère comprend en outre des plastifiants et /ou agents de mouillage, ajoutés en tant qu’additifs ;  the composition of the pre-polymer layer further comprises plasticizers and / or wetting agents, added as additives;
- la composition de la couche pré-polymère comprend en outre des co-monomères rigides choisis parmi des dérivés comportant soit un/des cycle(s) aromatique(s) dans leur structure, soit des structures aliphatiques mono ou multicycliques, et présentant une/des fonction(s) chimique(s) adaptée(s) à la réaction de réticulation visée ; et plus particulièrement des dérivés norbornène, acrylate ou méthacrylate d’isobornyl, dérivés styréniques, anthracéniques, acrylate ou méthacrylate d’adamantyl. [0037] L’invention a en outre pour objet un procédé de fabrication d’un masque de nano lithographie par assemblage dirigé de copolymères à blocs, ledit procédé comprenant les étapes conformes au procédé qui vient d’être décrit ci-dessus et étant caractérisé en ce que après l’étape de nano-structuration du copolymère à blocs constitutif de la première couche, une étape supplémentaire consiste à retirer la couche de top coat afin de laisser un film de copolymère à blocs nanostructuré d’épaisseur minimale, puis au moins un des blocs dudit copolymère à blocs, orientés perpendiculairement aux interfaces, est retiré afin de former un film poreux apte à servir de masque de nano-lithographie. the composition of the pre-polymer layer further comprises rigid comonomers chosen from derivatives comprising either one or more aromatic ring (s) in their structure, or mono or multicyclic aliphatic structures, and having a chemical function (s) adapted to the targeted crosslinking reaction; and more particularly norbornene derivatives, isobornyl acrylate or methacrylate, styrenic, anthracene derivatives, acrylate or adamantyl methacrylate. The invention further relates to a method for manufacturing a nano lithography mask by directed assembly of block copolymers, said method comprising the steps in accordance with the method which has just been described above and being characterized in that after the nanostructuring step of the constituent block copolymer of the first layer, an additional step is to remove the top coat layer to leave a nanostructured block copolymer film of minimum thickness, and then at least one of the blocks of said block copolymer, oriented perpendicular to the interfaces, is removed in order to form a porous film capable of serving as a nano-lithography mask.
[0038] Selon d’autres caractéristiques optionnelles de ce procédé:  According to other optional features of this method:
- lorsque le copolymère à blocs est déposé sur une épaisseur supérieure à l’épaisseur minimale, une surépaisseur dudit copolymère à blocs est retirée simultanément ou successivement au retrait de la couche top coat, afin de laisser un film de copolymère à blocs nano-structuré d’épaisseur minimale, puis au moins un des blocs dudit copolymère à blocs, orientés perpendiculairement aux interfaces, est retiré afin de former un film poreux apte à servir de masque de nano-lithographie ;  when the block copolymer is deposited over a thickness greater than the minimum thickness, an excess thickness of said block copolymer is removed simultaneously or successively with the removal of the top coat layer, in order to leave a nano-structured block copolymer film; minimum thickness, then at least one block of said block copolymer, oriented perpendicular to the interfaces, is removed to form a porous film capable of serving as a nano-lithography mask;
- la couche top coat et/ou la surépaisseur du copolymère à blocs et/ ou le(s) blocs du copolymère à blocs est/sont retirés par gravure sèche ;  the top coat layer and / or the excess thickness of the block copolymer and / or the block copolymer block (s) is / are removed by dry etching;
- les étapes de gravure de la couche top coat et/ou de la surépaisseur du copolymère à blocs et d’un ou plusieurs blocs du copolymère à blocs, sont réalisées de façon successive dans un même bâti de gravure, par gravure au plasma ;  the etching steps of the top coat layer and / or the excess thickness of the block copolymer and of one or more blocks of the block copolymer are successively carried out in the same etching frame, by plasma etching;
- au moment de l’étape de réticulation de la couche top coat, l’empilement est soumis à un rayonnement lumineux et/ou un faisceau d’électrons localisé sur certaines zones de la couche top coat, afin de créer des zones réticulées de top coat présentant une affinité neutre vis-à-vis du copolymère à blocs sous-jacent et des zones non réticulées présentant une affinité non neutre vis-à-vis du copolymère à blocs sous-jacent ;  at the time of the step of crosslinking the top coat layer, the stack is subjected to a light radiation and / or an electron beam located on certain areas of the top coat layer, in order to create top cured zones; coat having a neutral affinity for the underlying block copolymer and uncrosslinked areas having a non-neutral affinity for the underlying block copolymer;
- après la photo réticulation localisée de la couche top coat, l’empilement est rincé avec le solvant ayant permis le dépôt de la couche pré-polymère afin de retirer les zones non irradiées ;  after the photo-localized cross-linking of the top coat layer, the stack is rinsed with the solvent that has allowed the deposition of the pre-polymer layer to remove the non-irradiated areas;
- un autre matériau pré-polymère, non neutre vis -à-vis du copolymère à blocs sous- jacent, est déposé dans les zones préalablement non-irradiées et dépourvues de couche de top coat, puis ledit matériau pré-polymère non neutre est exposé à un stimulus afin de le réticuler aux endroits prédéfinis ;  another prepolymer material, which is non-neutral with respect to the underlying block copolymer, is deposited in the zones previously non-irradiated and without a top coat layer, and then said non-neutral pre-polymer material is exposed a stimulus to cross-link it to predefined places;
- au moment de l’étape de recuit de l’empilement à la température d’assemblage du copolymère à blocs, il se forme des nano-domaines perpendiculaires aux interfaces dans des zones situées en regard des zones de la couche top coat neutre réticulée, et des nano-domaines parallèles aux interfaces dans des zones du copolymère à blocs situées en regard des zones dépourvues de couche top coat neutre réticulée. at the time of the step of annealing the stack at the assembly temperature of the block copolymer, nano-domains perpendicular to the interfaces are formed in zones situated opposite the zones of the crosslinked neutral topcoat layer, and nano-domains parallel to the interfaces in areas of the block copolymer located opposite the zones devoid of neutral crosslinked top coat layer.
[0039] L’invention a enfin pour objet un empilement polymérique déposé sur un substrat et comprenant au moins deux couches de (co)polymère empilées l’une sur l’autre, caractérisé en ce que la couche supérieure, dite top coat, déposée sur la première couche (co)polymère est obtenue par réticulation in situ conformément au procédé décrit ci-dessus, ledit empilement étant destiné à être utilisé dans des applications choisies parmi la protection de surface pour l’aérospatial ou l’aéronautique ou l’automobile ou l’éolien, les peintures, les encres, la fabrication de membranes, la réalisation de composants microélectroniques, optoélectroniques ou micro-fluidiques.  The invention finally relates to a polymeric stack deposited on a substrate and comprising at least two layers of (co) polymer stacked one on the other, characterized in that the top layer, called top coat, deposited on the first (co) polymer layer is obtained by in situ crosslinking according to the method described above, said stack being intended to be used in applications chosen from aerospace or aerospace or automotive surface protection or automobile or wind, paint, ink, membrane manufacturing, microelectronic, optoelectronic or micro-fluidic components.
[0040] Plus particulièrement, cet empilement est destiné à des applications dans le domaine de la nano-lithographie par auto-assemblage dirigé, la première couche (co)polymère est un copolymère à blocs et les surfaces de la couche sur laquelle le copolymère à blocs est déposé et de la couche top coat présentent de préférence une énergie de surface neutre vis- à-vis des blocs du copolymère à blocs.  More particularly, this stack is intended for applications in the field of nano-lithography by self-assembly directed, the first layer (co) polymer is a block copolymer and the surfaces of the layer on which the copolymer to The blocks are deposited and the top coat layer preferably has a neutral surface energy with respect to the blocks of the block copolymer.
[0041 ] D’autres particularités et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description faite à titre d’exemple illustratif et non limitatif, en référence aux Figures annexées qui représentent :  Other features and advantages of the invention will become apparent on reading the description given by way of illustrative and nonlimiting example, with reference to the appended figures which represent:
• les Figures 1 A à 1 C, déjà décrites, des schémas vus en coupe de différents empilements de polymères et leur évolution au cours du temps,  FIGS. 1A to 1C, already described, diagrams seen in section of different stacks of polymers and their evolution over time,
• la Figure 2, déjà décrite, un schéma vu en coupe d’un empilement de polymères selon l’invention, ne subissant aucun phénomène de démouillage ni d’inter-diffusion, FIG. 2, already described, a diagram seen in section of a stack of polymers according to the invention, not undergoing any phenomenon of dewetting or inter-diffusion,
• la Figure 3, un schéma vu en coupe d’un empilement selon l’invention dédié à une application en nano-lithographie par auto-assemblage dirigé (DSA) pour la réalisation d’un masque de nano-lithographie, FIG. 3, a diagram seen in section of a stack according to the invention dedicated to an application by directed self-assembly nano-lithography (DSA) for the production of a nano-lithography mask,
• la Figure 4, un schéma vu en coupe d’un autre empilement selon l’invention dédié à une application en nano-lithographie par auto-assemblage dirigé (DSA), pour la création de différents motifs dans un substrat,  FIG. 4, a diagram seen in section of another stack according to the invention dedicated to a directed self-assembly nano-lithography application (DSA), for the creation of different patterns in a substrate,
• la Figure 5, l’évolution de l’épaisseur résiduelle d’un copolymère de PGFH réticulé par faisceau d’électrons en fonction de la dose d’électron appliquée,  FIG. 5, the evolution of the residual thickness of an electron beam-crosslinked PGFH copolymer as a function of the dose of electron applied,
• la Figure 6, l’évolution de l’épaisseur résiduelle d’un copolymère de PGFH réticulé par exposition à un rayonnement lumineux à 172nm, en fonction de la dose d’exposition audit rayonnement et selon que le film a été soumis à un recuit post-exposition (PEB) ou non, • la Figure 7, l’évolution de l’épaisseur résiduelle d’un copolymère de PGFH réticulé par exposition à un rayonnement lumineux à 365nm, en fonction de la dose d’exposition audit rayonnement, FIG. 6 shows the evolution of the residual thickness of a crosslinked PGFH copolymer by exposure to a luminous radiation at 172 nm, as a function of the dose of exposure to said radiation and according to whether the film has been annealed. post-exposure (PEB) or not, FIG. 7, the evolution of the residual thickness of a copolymer of crosslinked PGFH by exposure to a light radiation at 365 nm, as a function of the dose of exposure to said radiation,
• la Figure 8, des images obtenues par microscopie électronique à balayage de différents échantillons de référence, dont la couche de top coat n’est pas réticulé, et d’un échantillon préparé selon l’invention avec une couche de top coat réticulée, démontrant l’impact de la réticulation de la couche de top coat sur les différents démouillages possibles,  FIG. 8, images obtained by scanning electron microscopy of different reference samples, the top coat layer of which is not cross-linked, and of a sample prepared according to the invention with a cross-linked top coat layer, demonstrating the impact of the crosslinking of the top coat layer on the different possible moorings,
• la Figure 9, l’évolution de l’épaisseur résiduelle d’un copolymère de PGFH, préalablement réticulé, lorsqu’il est soumis à un plasma, en fonction des temps de plasma,  FIG. 9, the evolution of the residual thickness of a previously crosslinked PGFH copolymer, when subjected to a plasma, as a function of plasma times,
• la Figure 10, une image obtenue par microscopie électronique à balayage d’un échantillon d’un copolymère à blocs n°1 , dont l’auto-organisation est perpendiculaire au substrat et dont la période est de l’ordre de 18nm, pour différents stimuli d’exposition,  FIG. 10, an image obtained by scanning electron microscopy of a sample of a No. 1 block copolymer, whose self-organization is perpendicular to the substrate and whose period is of the order of 18 nm, for different stimuli of exposure,
• la Figure 1 1 , respectivement sous la lettre a) une image prise par microscopie optique et sous la lettre b) une image prise par microscopie électronique à balayage d’un échantillon présentant des motifs dessinés par exposition du film de top coat à un faisceau d’électrons,  1 a, respectively under the letter a) an image taken by optical microscopy and under the letter b) an image taken by scanning electron microscopy of a sample having patterns drawn by exposing the film of top coat to a beam electron
• la Figure 12, respectivement sous la lettre a) une image prise par microscopie optique et sous la lettre b) une image prise par microscopie électronique à balayage d’un échantillon présentant des motifs dessinés par exposition du film de top coat à un rayonnement lumineux à 365nm,  12, respectively under the letter a) an image taken by optical microscopy and under the letter b) an image taken by scanning electron microscopy of a sample having patterns drawn by exposure of the top coat film to light radiation at 365nm,
• la Figure 13, les images obtenues par microscopie électronique à balayage d’un échantillon dont la couche de top coat présente des zones exposées et des zones non exposées à un faisceau d’électrons,  FIG. 13, the images obtained by scanning electron microscopy of a sample whose top coat layer has exposed areas and areas not exposed to an electron beam,
• la Figure 14, , les images obtenues par microscopie électronique à balayage d’un échantillon dont la couche de top coat présente des zones exposées et des zones non exposées à un rayonnement de 365nm,  FIG. 14, the images obtained by scanning electron microscopy of a sample whose top coat layer has exposed areas and areas not exposed to 365 nm radiation,
• la Figure 15, une image de l’assemblage d’un copolymère à blocs (BCP) n°2, lamellaire, vue en coupe par préparation FIB-STEM, après réticulation de la couche de top coat,  FIG. 15, an image of the assembly of a lamellar block copolymer (PCO) No. 2, seen in section through a FIB-STEM preparation, after crosslinking of the top coat layer,
• la Figure 16 une image d’un empilement de différents films de copolymères à blocs et top coat, vue en coupe par préparation FIB-STEM. FIG. 16 is an image of a stack of different block copolymer and top coat films, seen in section through a FIB-STEM preparation.
[0042] Par « polymères » on entend soit un copolymère (de type statistique, à gradient, à blocs, alterné), soit un homopolymère.  By "polymers" is meant either a copolymer (of statistical type, gradient, alternating blocks), or a homopolymer.
[0043] Le terme « monomère » tel qu’utilisé se rapporte à une molécule qui peut subir une polymérisation.  The term "monomer" as used refers to a molecule that can undergo polymerization.
[0044] Le terme « polymérisation » tel qu’utilisé se rapporte au procédé de transformation d’un monomère ou d’un mélange de monomères en un polymère d’architecture prédéfinie (bloc, gradient, statistique..).  The term "polymerization" as used refers to the process of converting a monomer or a mixture of monomers into a predefined architectural polymer (block, gradient, statistic ..).
[0045] On entend par « copolymère », un polymère regroupant plusieurs unités monomères différentes.  By "copolymer" is meant a polymer comprising several different monomeric units.
[0046] On entend par « copolymère statistique », un copolymère dans lequel la distribution des unités monomères le long de la chaîne suit une loi statistique, par exemple de type Bernoullien (ordre zéro de Markov) ou Markovien du premier ou du second ordre. Lorsque les unités de répétition sont réparties au hasard le long de la chaîne, les polymères ont été formés par un processus de Bernouilli et sont appelés copolymères aléatoires. Le terme copolymère aléatoire est souvent utilisé, même lorsque le processus statistique ayant prévalu lors de la synthèse du copolymère n’est pas connu.  The term "random copolymer" is understood to mean a copolymer in which the distribution of the monomer units along the chain follows a statistical law, for example of the Bernoullien type (Markov zero order) or the Markovian type of the first or second order. When the repeat units are randomly distributed along the chain, the polymers were formed by a Bernouilli process and are called random copolymers. The term random copolymer is often used, even when the statistical process that prevailed during the synthesis of the copolymer is not known.
[0047] On entend par « copolymère à gradient », un copolymère dans lequel la distribution des unités monomères varie de manière progressive le long des chaînes.  The term "gradient copolymer" is understood to mean a copolymer in which the distribution of the monomer units varies progressively along the chains.
[0048] On entend par « copolymère alterné », un copolymère comprenant au moins deux entités monomères qui sont distribuées en alternance le long des chaînes.  The term "alternating copolymer", a copolymer comprising at least two monomer entities which are distributed alternately along the chains.
[0049] On entend par« copolymère à blocs », un polymère comprenant une ou plusieurs séquences ininterrompues de chacune des espèces polymères distincts, les séquences polymères étant chimiquement différentes l’une de, ou des, autre(s) et étant liées entre elles par une liaison chimique (covalente, ionique, liaison hydrogène, ou de coordination). Ces séquences polymères sont encore dénommées blocs polymères. Ces blocs présentent un paramètre de ségrégation de phase (paramètre d’interaction de Flory-Huggins) tel que, si le degré de polymérisation de chaque bloc est supérieur à une valeur critique, ils ne sont pas miscibles entre eux et se séparent en nano-domaines.  The term "block copolymer" is understood to mean a polymer comprising one or more uninterrupted sequences of each of the different polymeric species, the polymer blocks being chemically different from one another or from one another and being linked together. by a chemical bond (covalent, ionic, hydrogen bonding, or coordination). These polymer blocks are still referred to as polymer blocks. These blocks have a phase segregation parameter (Flory-Huggins interaction parameter) such that, if the degree of polymerization of each block is greater than a critical value, they are not miscible with each other and separate into nanoparticles. areas.
[0050] Le terme « miscibilité » ci-dessus s’entend de la capacité de deux ou plusieurs composés à se mélanger totalement pour former une phase homogène ou « pseudo homogène », c’est-à-dire sans symétrie cristalline ou quasi-cristalline apparente à courte ou longue distance. On peut déterminer le caractère miscible d’un mélange quand la somme des températures de transition vitreuse (Tg) du mélange est inférieure strictement à la somme des Tg des composés pris isolément. [0051 ] Dans la description, on parle aussi bien « d’auto-assemblage » que « d’auto organisation » ou encore de « nano-structuration » pour décrire le phénomène bien connu de séparation de phase des copolymères à blocs, à une température d’assemblage encore dénommée température de recuit. The term "miscibility" above refers to the ability of two or more compounds to mix completely to form a homogeneous or "pseudo homogeneous" phase, that is to say without crystalline symmetry or substantially crystalline apparent at short or long distance. The miscibility of a mixture can be determined when the sum of the glass transition temperatures (Tg) of the mixture is less than the sum of the Tg of the compounds taken alone. In the description, we speak as well of "self-assembly" as "self organization" or "nano-structuring" to describe the well-known phenomenon of phase separation of block copolymers, a assembly temperature also called annealing temperature.
[0052] On entend par épaisseur minimale « e » d’un copolymère à blocs, l’épaisseur d’un film de copolymère à blocs servant de masque de nanolithographie, au-dessous de laquelle il n’est plus possible de transférer les motifs du film de copolymère à blocs dans le substrat sous- jacent avec un facteur de forme final satisfaisant. En général, pour les copolymères à blocs à paramètre de ségrégation de phase c élevé, cette épaisseur minimale « e » est au moins égale à la moitié de la période U du copolymère à blocs.  The minimum thickness "e" of a block copolymer is understood to mean the thickness of a block copolymer film serving as a nanolithography mask, below which it is no longer possible to transfer the patterns. of the block copolymer film in the underlying substrate with a satisfactory final form factor. In general, for high C phase segregation parameter block copolymers, this minimum thickness "e" is at least equal to half the period U of the block copolymer.
[0053] Le terme « film poreux » désigne un film de copolymère à blocs dans lequel un ou plusieurs nano-domaines ont été retirés, laissant des trous dont les formes correspondent aux formes des nano-domaines ayant été retirés et pouvant être sphériques, cylindriques, lamellaires ou hélicoïdaux.  The term "porous film" refers to a block copolymer film in which one or more nano-domains have been removed, leaving holes whose shapes correspond to the shapes of the nano-domains having been removed and which may be spherical, cylindrical. , lamellar or helical.
[0054] On entend par surface « neutre » ou « pseudo-neutre », une surface qui, dans sa globalité, ne présente pas d’affinité préférentielle avec un des blocs d’un copolymère à blocs. Elle permet ainsi une répartition équitable ou « pseudo-équitable » des blocs du copolymère à blocs à la surface.  The term "neutral" or "pseudo-neutral" surface means a surface which, as a whole, does not have a preferential affinity with one of the blocks of a block copolymer. It thus allows a fair or "pseudo-equitable" distribution of blocks of the block copolymer on the surface.
[0055] La neutralisation de la surface d’un substrat permet l’obtention d’une telle surface « neutre » ou « pseudo-neutre ».  The neutralization of the surface of a substrate makes it possible to obtain such a "neutral" or "pseudo-neutral" surface.
[0056] On définit l’énergie de surface (notée yx) d’un matériau « x » donné, comme étant l’énergie excédentaire à la surface du matériau par comparaison à celle du matériau pris en masse. Lorsque le matériau est sous forme liquide, son énergie de surface est équivalente à sa tension superficielle.  The surface energy (denoted yx) of a given material "x" is defined as being the excess energy at the surface of the material compared to that of the material which is set in mass. When the material is in liquid form, its surface energy is equivalent to its surface tension.
[0057] Lorsqu’on parle des énergies de surfaces ou plus précisément des tensions interfaciales d’un matériau et d’un bloc d’un copolymère à blocs donné, celles-ci sont comparées à une température donnée, et plus particulièrement à une température permettant l’auto-organisation du copolymère à blocs.  When speaking of the surface energies or more precisely the interfacial tensions of a material and a block of a given block copolymer, these are compared at a given temperature, and more particularly at a given temperature. allowing the self-organization of the block copolymer.
[0058] On entend par « interface inférieure » d’un (co)polymère, l’interface en contact avec une couche ou un substrat sous-jacent sur laquelle/lequel ledit (co)polymère est déposé. On note que, dans toute la suite de la description, lorsque le polymère en question est un copolymère à blocs à nano-structurer, destiné à servir de masque de nanolithographie, cette interface inférieure est neutralisée par une technique classique, c’est-à-dire qu’elle ne présente pas, dans sa globalité, d’affinité préférentielle avec un des blocs du copolymère à blocs.  The term "lower interface" of a (co) polymer, the interface in contact with an underlying layer or substrate on which said (co) polymer is deposited. It will be noted that throughout the remainder of the description, when the polymer in question is a block copolymer to be nanostructured, intended to serve as a nanolithography mask, this lower interface is neutralized by a conventional technique, that is to say that is, it does not exhibit, as a whole, preferential affinity with one of the blocks of the block copolymer.
[0059] On entend par « interface supérieure » ou « surface supérieure » d’un (co)polymère, l’interface en contact avec une couche supérieure, dite top coat et notée TC, appliquée à la surface du (co)polymère. On note que, dans toute la suite de la description, lorsque le polymère en question est un copolymère à blocs à nano-structurer, destiné à servir de masque de nanolithographie, la couche supérieure de top coat TC, tout comme la couche sous-jacente, ne présente de préférence aucune affinité préférentielle avec l’un des blocs du copolymère à blocs afin que les nano-domaines du copolymère à blocs puissent s’orienter perpendiculairement aux interfaces au moment du recuit d’assemblage. The term "upper interface" or "upper surface" of a (co) polymer, the interface in contact with an upper layer, called top coat and noted TC, applied to the (co) polymer surface. It will be noted that throughout the remainder of the description, when the polymer in question is a block copolymer to be nanostructured, intended to serve as a nanolithography mask, the top layer of top coat TC, just like the underlying layer preferably does not exhibit any preferential affinity with one of the blocks of the block copolymer so that the nano-domains of the block copolymer can orient perpendicularly to the interfaces at the time of assembly annealing.
[0060] On entend par « solvant orthogonal à un (co)polymère », un solvant non susceptible d’attaquer ou de dissoudre ledit (co)polymère.  The term "solvent orthogonal to a (co) polymer", a solvent not likely to attack or dissolve said (co) polymer.
[0061 ] On entend par « polymère liquide » ou « polymère visqueux », un polymère présentant, à une température supérieure à la température de transition vitreuse, de par son état caoutchoutique, une capacité de déformation accrue du fait de la possibilité donnée à ses chaînes moléculaires de se mouvoir librement. Les phénomènes hydrodynamiques à l’origine du démouillage apparaissent tant que le matériau n’est pas dans un état solide, c’est-à-dire indéformable du fait de la mobilité négligeable de ses chaînes moléculaires.  The term "liquid polymer" or "viscous polymer", a polymer having, at a temperature above the glass transition temperature, due to its rubbery state, increased deformation capacity due to the possibility given to its molecular chains to move freely. The hydrodynamic phenomena at the origin of the dewetting appear as long as the material is not in a solid state, that is to say, indeformable because of the negligible mobility of its molecular chains.
[0062] Dans le cadre de cette invention, on considère un système d’empilement polymérique quelconque, c’est-à-dire un système comprenant au moins deux couches de (co- )polymères empilées l’une sur l’autre. Cet empilement peut être déposé sur un substrat solide de nature quelconque (oxyde, métal, semi-conducteur, polymère...) selon les applications auxquelles il est destiné. Les différentes interfaces d’un tel système peuvent présenter une configuration « liquide/solide » ou « liquide/liquide ». Ainsi, une couche de (co)polymère supérieure, présentant un état liquide ou visqueux, est déposée sur une couche de (co)polymère sous-jacente qui peut être dans un état solide ou liquide ou visqueux, selon les applications visées. Plus particulièrement, la couche de (co)polymère sous-jacente peut être solide ou liquide ou visqueuse en fonction de la température de travail, par rapport à sa température de transition vitreuse Tg, au cours du procédé de contrôle de la planéité de l’empilement selon l’invention.  In the context of this invention, we consider any polymeric stack system, that is to say a system comprising at least two layers of (co-) polymers stacked one on the other. This stack may be deposited on a solid substrate of any kind (oxide, metal, semiconductor, polymer, etc.) depending on the applications for which it is intended. The different interfaces of such a system may have a "liquid / solid" or "liquid / liquid" configuration. Thus, an upper (co) polymer layer having a liquid or viscous state is deposited on an underlying (co) polymer layer which may be in a solid or liquid or viscous state, depending on the intended applications. More particularly, the underlying (co) polymer layer may be solid or liquid or viscous depending on the working temperature, with respect to its glass transition temperature Tg, during the process of controlling the flatness of the stack according to the invention.
[0063] La Figure 2 illustre un tel empilement polymérique. Cet empilement est par exemple déposé sur un substrat 10 et comprend par exemple deux couches de polymère 20 et 30 empilées l’une sur l’autre. En fonction des applications visées, la première couche 20 peut être sans un état solide ou liquide/visqueux au moment du dépôt de la deuxième couche supérieure 30, dite top coat TC. Plus particulièrement, la première couche 20 est dans un état solide lorsque l’empilement est porté à une température inférieure à sa température de transition vitreuse ou dans un état liquide-visqueux lorsque l’empilement est porté à une température supérieure à sa température de transition vitreuse. La couche 30 de top coat TC est appliquée sur la surface de la couche 20 sous-jacente, par une technique de dépôt classique, par exemple par dépôt à la tournette ou « spin coating », et se présente dans un état liquide/visqueux. [0064] Le terme « planéité d’un empilement polymérique » au sens de l’invention, s’adresse à toutes les interfaces de l’empilement. Le procédé selon l’invention permet en effet de contrôler la planéité de l’interface entre le substrat 10 et la première couche 20, et/ou la planéité de l’interface entre la première couche 20 et la couche de top coat 30, et/ou la planéité de l’interface entre la couche de top coat 30 et l’air. Figure 2 illustrates such a polymeric stack. This stack is for example deposited on a substrate 10 and comprises for example two polymer layers 20 and 30 stacked one on the other. Depending on the intended applications, the first layer 20 may be without a solid or liquid / viscous state at the time of deposition of the second top layer 30, so-called top coat TC. More particularly, the first layer 20 is in a solid state when the stack is brought to a temperature below its glass transition temperature or in a liquid-viscous state when the stack is raised to a temperature above its transition temperature. glass. The top coat layer TC is applied to the surface of the underlying layer by a conventional deposition technique, for example by spin coating or "spin coating", and is in a liquid / viscous state. The term "flatness of a polymeric stack" within the meaning of the invention is intended for all interfaces of the stack. The method according to the invention makes it possible to control the flatness of the interface between the substrate 10 and the first layer 20, and / or the flatness of the interface between the first layer 20 and the top coat layer 30, and or the flatness of the interface between the top coat layer 30 and the air.
[0065] Pour éviter l’apparition d’un phénomène de démouillage de la couche 30 de top coat TC juste après son dépôt sur la couche 20 sous-jacente, et pour éviter un phénomène d’inter-diffusion à l’interface notamment dans le cas d’une configuration liquide /liquide de l’interface, correspondant au cas représenté sur la Figure 1 C, l’invention consiste avantageusement à déposer la couche supérieure 30 sous la forme d’une composition pré polymère, notée pré-TC, comprenant un ou plusieurs monomère(s) et/ou un dimère(s) et/ou un oligomère(s) et/ou un polymère(s) en solution. Par souci de simplification, ces composés sont aussi dénommés « molécules » ou « entités » dans la suite de la description. Grâce à l’application d’un stimulus, une réaction de réticulation se met en place in situ, au sein de la couche de pré-polymère pré-TC déposée, et génère la création d’un polymère TC de grande masse moléculaire par l’intermédiaire de la réaction de réticulation des chaînes polymériques constitutives de la couche de pré-polymère déposée. Au cours de cette réaction, la taille initiale des chaînes croit à mesure que la réaction se propage dans la couche, limitant ainsi fortement la solubilisation de la couche 30 de top coat TC réticulée dans la couche polymère 20 sous- jacente lorsque cette-dernière est dans un état liquide ou visqueux, et retardant d’autant plus l’apparition d’un phénomène de démouillage.  To avoid the appearance of a dewetting phenomenon of the top coat layer TC just after its deposition on the underlying layer 20, and to avoid a phenomenon of inter-diffusion at the interface especially in the case of a liquid / liquid configuration of the interface, corresponding to the case shown in FIG. 1C, the invention advantageously consists in depositing the upper layer 30 in the form of a pre-polymer composition, denoted pre-TC, comprising one or more monomer (s) and / or a dimer (s) and / or an oligomer (s) and / or a polymer (s) in solution. For the sake of simplification, these compounds are also referred to as "molecules" or "entities" in the remainder of the description. Through the application of a stimulus, a crosslinking reaction is set up in situ within the pre-deposited TC pre-polymer layer and generates the creation of a high molecular weight TC polymer by intermediate of the crosslinking reaction of the polymeric chains constituting the deposited prepolymer layer. During this reaction, the initial size of the chains increases as the reaction propagates in the layer, thus severely limiting the solubilization of the crosslinked topcoat layer TC in the underlying polymeric layer when the latter is in a liquid or viscous state, and further delaying the occurrence of a dewetting phenomenon.
[0066] De préférence, la composition pré-polymère est formulée dans un solvant orthogonal à la première couche 20 de polymère déjà présente sur le substrat, et comprend au moins :  Preferably, the pre-polymer composition is formulated in a solvent orthogonal to the first polymer layer 20 already present on the substrate, and comprises at least:
une entité chimique monomère, dimère, oligomère ou polymère, ou un mélange quelconque de ces différentes entités, de nature chimique en tout ou partie identique, et comportant chacune au moins une fonction chimique capable d’assurer la propagation de la réaction de réticulation sous l’effet d’un stimulus ; et  a monomeric, dimeric, oligomeric or polymeric chemical entity, or any combination of these different entities, of a chemical nature in whole or in part identical, and each comprising at least one chemical function capable of ensuring the propagation of the crosslinking reaction under effect of a stimulus; and
- une ou plusieurs entités chimiques capables d’amorcer la réaction de réticulation sous l’effet du stimulus, tel qu’un générateur de radicaux, un acide et/ou une base.  one or more chemical entities capable of initiating the crosslinking reaction under the effect of the stimulus, such as a radical generator, an acid and / or a base.
[0067] La composition pré-polymère peut, dans une variante de réalisation, être utilisée sans solvant.  The pre-polymer composition may, in an alternative embodiment, be used without a solvent.
[0068] De manière préférentielle, dans le cadre de l’invention, au moins une des entités chimiques de la composition pré-polymère présente au moins un atome de fluor et/ou de silicium et/ou de germanium, et/ou une chaîne carbonée aliphatique d’au moins deux atomes de carbone dans sa formule chimique. De telles entités permettent d’améliorer la solubilité de la composition pré-polymère dans un solvant orthogonal à la couche polymère 20 sous-jacente et/ou de moduler efficacement l’énergie de surface de la couche de top coat TC si besoin, notamment pour des applications DSA, et/ou de faciliter le mouillage de la composition pré polymère sur la couche de (co-)polymère 20 sous-jacente, et/ou de renforcer la tenue de la couche de top-coat TC vis-à-vis d’une étape ultérieure de gravure par plasma. Preferably, in the context of the invention, at least one of the chemical entities of the pre-polymer composition has at least one fluorine and / or silicon and / or germanium atom, and / or a chain aliphatic carbon of at least two carbon atoms in its chemical formula. Such entities make it possible to improve the solubility of the prepolymer composition in a solvent orthogonal to the underlying polymer layer and / or effectively modulate the surface energy of the top coat layer TC if required, especially for DSA applications, and / or to facilitate the wetting the pre-polymer composition on the underlying (co) polymer layer, and / or reinforcing the resistance of the topcoat layer TC to a subsequent plasma etching step.
[0069] Optionnellement, cette composition pré-polymère peut comprendre en outre dans sa formulation :  Optionally, this pre-polymer composition may further comprise in its formulation:
- une entité chimique choisie parmi un anti-oxydant, une base ou un acide faible, apte à piéger ladite entité chimique capable d’amorcer la réaction de réticulation/, et/ ou a chemical entity chosen from an antioxidant, a base or a weak acid capable of trapping said chemical entity capable of initiating the crosslinking reaction, and / or
- un ou plusieurs additifs permettant d’améliorer le mouillage et/ou l’adhésion, et/ou l’uniformité de la couche supérieure de top coat, et/ou one or more additives making it possible to improve the wetting and / or adhesion, and / or the uniformity of the top layer of top coat, and / or
- un ou plusieurs additifs permettant d’absorber une ou plusieurs gammes de radiations lumineuses de longueur d’onde différentes, ou de modifier les propriétés de conductivité électrique du pré-polymère.  one or more additives making it possible to absorb one or more ranges of light radiation of different wavelength, or to modify the electrical conductivity properties of the pre-polymer.
[0070] La réticulation peut être réalisée par tout moyen connu tel qu’une réticulation/polymérisation chimique, au moyen d’une espèce chimique nucléophile ou électrophile ou autre, par un processus électrochimique (oxydo-réduction ou par clivage de monomères via un faisceau d’électrons), par plasma, par bombardement ionique ou encore par exposition à un rayonnement lumineux. De façon préférée, le stimulus est de nature électrochimique et appliqué via un faisceau d’électrons ou un rayonnement lumineux, et de façon encore plus préférée, c’est un rayonnement lumineux.  The crosslinking may be carried out by any known means such as chemical crosslinking / polymerization, by means of a nucleophilic or electrophilic chemical species or the like, by an electrochemical process (oxidation-reduction or by cleavage of monomers via a beam of electrons), by plasma, by ion bombardment or by exposure to light radiation. Preferably, the stimulus is of electrochemical nature and applied via an electron beam or a light radiation, and even more preferably, it is a light radiation.
[0071 ] Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, la réaction de réticulation des composants de la couche de pré-polymère pré-TC est activée par l’exposition de la couche à un rayonnement lumineux, tel qu’un rayonnement dans des gammes de longueur d’onde allant de l’ultraviolet à l’infrarouge. De préférence, la longueur d’onde d’illumination est comprise entre 10 et 1500nm et de manière davantage préférée, elle est comprise entre 100nm et 500nm. Dans un mode de réalisation particulier la source lumineuse permettant d’exposer la couche au rayonnement lumineux peut être un dispositif laser. Dans un tel cas, la longueur d’onde du laser sera de préférence centrée sur une des longueurs d’onde suivantes : 436nm, 405nm, 365nm, 248nm, 193nm, 172nm, 157nm ou 126nm. Une telle réaction de réticulation présente l’avantage de s’opérer à température ambiante ou modérée, de préférence inférieure ou égale à 150°C et de manière davantage préférée, inférieure ou égale à 1 10°C. Elle est en outre très rapide, de l’ordre de quelques secondes à quelques minutes, de préférence inférieure à 2 minutes. De préférence, les composés constitutifs de la couche de pré-polymère, avant réticulation, sont stables en solution tant qu’ils sont protégés de l’exposition à la source lumineuse. Ils sont donc stockés dans des contenants opaques. Lorsqu’une telle couche de pré-polymère est déposée sur la couche polymère 20 sous-jacente, les constituants, stables en solution, sont soumis au rayonnement lumineux permettant la réticulation de la couche dans une durée très rapide (typiquement inférieure à 2 minutes). Ainsi, la couche de top coat n’a pas le temps de démouiller. De plus, au fur et à mesure que la réaction se propage, la taille des chaînes croit ce qui limite les problèmes de solubilisation et d’inter-diffusion à l’interface lorsque cette dernière est dans une configuration « liquide / liquide ». In a particularly advantageous embodiment, the crosslinking reaction of the components of the pre-polymer pre-TC layer is activated by the exposure of the layer to light radiation, such as radiation in ranges of wavelength from ultraviolet to infrared. Preferably, the illumination wavelength is between 10 and 1500 nm and more preferably it is between 100 nm and 500 nm. In a particular embodiment, the light source for exposing the layer to the light radiation may be a laser device. In such a case, the wavelength of the laser will preferably be centered on one of the wavelengths 436nm, 405nm, 365nm, 248nm, 193nm, 172nm, 157nm or 126nm. Such a crosslinking reaction has the advantage of being carried out at ambient or moderate temperature, preferably less than or equal to 150 ° C. and more preferably less than or equal to 110 ° C. It is also very fast, of the order of a few seconds to a few minutes, preferably less than 2 minutes. Preferably, the constituent compounds of the pre-polymer layer, before crosslinking, are stable in solution as long as they are protected from exposure to the light source. They are stored in containers opaque. When such a pre-polymer layer is deposited on the underlying polymer layer, the components, stable in solution, are subjected to light radiation allowing the layer to be crosslinked in a very fast time (typically less than 2 minutes). . Thus, the layer of top coat does not have time to dewake. In addition, as the reaction propagates, the size of the chains increases which limits the problems of solubilization and inter-diffusion at the interface when the latter is in a "liquid / liquid" configuration.
[0072] Concernant cette réticulation photo-induite, deux grandes classes de composés se distinguent pour la composition de la couche de pré-polymère pré-TC.  As regards this photoinduced crosslinking, two large classes of compounds are distinguished for the composition of the pre-polymer pre-TC layer.
[0073] Une première classe concerne les composés qui réagissent via une espèce de type radicalaire. Il s’agit donc d’une photo-polymérisation radicalaire libre, dont un mécanisme de réaction possible est illustré par la réaction (I) ci-dessous.  A first class concerns compounds that react via a species of radical type. It is therefore a free radical photopolymerization, of which a possible reaction mechanism is illustrated by the reaction (I) below.
[0074] Dans cet exemple de réaction, le photo-amorceur, noté PI, est une cétone aromatique photo-clivable et l’oligomère téléchélique/di-fonctionnel est un diacrylate avec R pouvant être choisi parmi les polyesters, polyethers, polyuréthanes ou polysiloxanes par exemple.  In this reaction example, the photoinitiator, denoted PI, is a photo-cleavable aromatic ketone and the telechelic / di-functional oligomer is a diacrylate with R which can be chosen from polyesters, polyethers, polyurethanes or polysiloxanes. for example.
[0075] De manière plus générale, le(s) monomère(s) et/ou dimère(s) et/ou oligomère(s) et/ou polymère(s) constitutif(s) de la composition de pré-polymère est (sont) choisi(s) parmi des dérivés d’acrylates ou de di- ou tri-acrylates ou multi-acrylates, de méthacrylate, ou multi- méthacrylates, ou de polyglycidyl ou vinyliques, des fluoroacrylates ou fluorométhacrylates, fluorures de vinyle ou fluorostyrene, acrylate ou méthacrylate d’alkyle, acrylate ou méthacrylate d’hydroxyalkyle, acrylate ou méthacrylate d’alkylsilyl, les esters/acides insaturés tels que les acides fumarique ou maléique, les carbamates et carbonates vinyliques, les éthers allyliques, et les systèmes thiol-ènes. [0076] De préférence, mais de façon non limitante pour l’invention, les constituants de la couche pré-polymère sont multifonctionnels et présentent au moins deux fonctions chimiques sur une même molécule capables d’assurer la réaction de polymérisation. More generally, the monomer (s) and / or dimer (s) and / or oligomer (s) and / or polymer (s) constitutive (s) of the pre-polymer composition is ( are) selected from derivatives of acrylates or di- or tri-acrylates or multi-acrylates, methacrylate, or multi-methacrylates, or polyglycidyl or vinyl, fluoroacrylates or fluoromethacrylates, vinyl fluorides or fluorostyrene, alkyl acrylate or methacrylate, hydroxyalkyl acrylate or methacrylate, alkylsilyl acrylate or methacrylate, unsaturated esters / acids such as fumaric or maleic acids, vinyl carbamates and carbonates, allylic ethers, and thiol-ene systems . Preferably, but in a non-limiting manner for the invention, the constituents of the pre-polymer layer are multifunctional and have at least two chemical functions on the same molecule capable of providing the polymerization reaction.
[0077] La composition comprend en outre un photo-amorceur soigneusement choisi en fonction de la longueur d’onde d’illumination sélectionnée. Il existe sur le marché de très nombreux photo-amorceurs radicalaires avec des chimies variées telles que des dérivés d’acétophénone, de benzophénone, de peroxyde, de phosphines, de xanthones, d’hydroxycetone ou de diazonaphtoquinone, de thioxanthones, d’ a-aminocétones, de benzile, de benzoïne par exemple.  The composition further comprises a carefully chosen photoinitiator according to the selected illumination wavelength. There are on the market very many radical photoinitiators with various chemistries such as acetophenone derivatives, benzophenone, peroxide, phosphines, xanthones, hydroxyketone or diazonaphthoquinone, thioxanthones, aminoketones, benzine, benzoin for example.
[0078] Une deuxième classe de composés pouvant entrer dans la composition de la couche pré-polymère, concerne les composés qui réagissent par une polymérisation cationique. C’est par exemple le cas des dérivés comportant des fonctions chimiques de type epoxy/oxirane, ou des éthers de vinyle, des éthers cycliques, thiirane, trioxane, vinyliques, lactones, lactames, carbonates, thiocarbonates, anhydride maléique qui réticulent/polymérisent alors par le biais d’un acide photo-généré, noté PAG. Un mécanisme d’une telle réaction de photo-polymérisation cationique d’un époxy est illustré par la réaction  A second class of compounds that can enter the composition of the pre-polymer layer relates to the compounds that react by cationic polymerization. This is for example the case of derivatives comprising epoxy / oxirane type chemical functions, or vinyl ethers, cyclic ethers, thiirane, trioxane, vinyl, lactones, lactams, carbonates, thiocarbonates, maleic anhydride which crosslink / polymerize then through a photo-generated acid, noted PAG. A mechanism of such a cationic photo-polymerization reaction of an epoxy is illustrated by the reaction
[0079] Là encore, de nombreuses structures de précurseurs d’acide photo-généré PAG sont disponibles sur le marché, donnant ainsi accès à un large choix de longueur d’onde lumineuses possibles pour générer l’acide, HMtXn, catalyseur de la réaction de réticulation. Un tel précurseur pourra par exemple être choisi parmi des sels d’onium, tels que les sels d’iodonium, de sulfonium, de pyrridinium, d’alkoxypyrridinium, de phosphonium, d’oxonium ou de diazonium. Les sels d’onium forment des acides forts, HMtXn, sous irradiation. L’acide ainsi formé, donne alors un proton à la/les fonction(s) chimique(s) polymérisable(s)/réticulable(s) du monomère. Si le monomère est peu basique/réactif, l’acide doit être suffisamment fort pour déplacer l’équilibre de manière significative vers la propagation de la réaction de réticulation et la croissance des chaînes, comme représenté sur la réaction (II) ci-dessus. [0080] Dans une variante, il est en outre possible de coupler l’acide photo-généré PAG à un photo-sensibilisateur si la longueur d’onde d’illumination choisie ne correspond pas tout à fait à une absorbance correcte de l’acide PAG. Un tel photo-sensibilisateur pourra par exemple être choisi parmi les dérivés d’acétophénone, de benzophénone, de peroxyde, de phosphines, de xanthones, d’hydroxycetone ou de diazonaphtoquinone, de thioxanthones, d’ aminocétones, de benzile, de benzoïne , tant que ledit photosensibilisateur absorbe à la longueur d’onde souhaitée. Here again, many PAG photo-generated acid precursor structures are available on the market, thus giving access to a wide choice of possible light wavelengths for generating the acid, HMtX n , a catalyst of the invention. crosslinking reaction. Such a precursor may for example be selected from onium salts, such as iodonium, sulfonium, pyrridinium, alkoxypyrridinium, phosphonium, oxonium or diazonium salts. The onium salts form strong acids, HMtX n , under irradiation. The acid thus formed then gives a proton to the polymerizable (s) / crosslinkable (s) chemical function (s) of the monomer. If the monomer is poorly basic / reactive, the acid should be strong enough to shift the equilibrium significantly towards propagation of the crosslinking reaction and chain growth, as shown in reaction (II) above. In a variant, it is also possible to couple the photo-generated acid PAG to a photosensitizer if the wavelength of illumination chosen does not quite correspond to a correct absorbance of the acid. PAG. Such a photosensitizer may for example be selected from acetophenone derivatives, benzophenone, peroxide, phosphines, xanthones, hydroxycetone or diazonaphthoquinone, thioxanthones, aminoketones, benzil, benzoin, both said photosensitizer absorbs at the desired wavelength.
[0081 ] D’autres polymérisations ioniques avec d’autres types de dérivés sont également possibles. Ainsi, des réactions par exemple par polymérisation/réticulation anionique peuvent également être envisagées. Dans cette classe de réaction, l’espèce réactive est une base organique photo-générée (notée PBG), qui vient réagir sur une/des fonction(s) polymérisable(s)/réticulable(s) portée(s) par le(s) monomère(s) de la composition de la couche pré-polymère.  Other ionic polymerizations with other types of derivatives are also possible. Thus, reactions for example by polymerization / anionic crosslinking can also be envisaged. In this reaction class, the reactive species is a photo-generated organic base (denoted PBG), which reacts on a polymerizable (s) / crosslinkable (s) function (s) carried by the (s) ) monomer (s) of the composition of the pre-polymer layer.
[0082] Dans ce cas, la base organique photo-générée PBG peut être choisie parmi des composés tels que les carbamates, les acyloximes, les sels d’ammonium, les sulfonamides, les formamides, les amineimides, les a-aminocétones, les amidines.  In this case, the photo-generated organic base PBG can be chosen from compounds such as carbamates, acyloximes, ammonium salts, sulphonamides, formamides, amineimides, α-aminoketones, amidines. .
[0083] Les monomères, dimères, oligomères et / ou polymères de la composition peuvent quant à eux être choisis parmi des dérivés comme les cyanoacrylates d’alkyle, les époxides/oxiranes, les acrylates, ou encore les dérivés d’isocyanates ou polyisocynanates. Dans ce cas, la base organique photo-générée PBG peut être insérée au sein de la structure moléculaire des chaînes constituant le polymère au cours de la réaction de polymérisation/réticulation.  The monomers, dimers, oligomers and / or polymers of the composition may in turn be selected from derivatives such as alkyl cyanoacrylates, epoxides / oxiranes, acrylates, or derivatives of isocyanates or polyisocynanates. In this case, the photo-generated organic base PBG can be inserted within the molecular structure of the chains constituting the polymer during the polymerization / crosslinking reaction.
[0084] Le solvant de la couche de pré-polymère est choisi de façon à être entièrement « orthogonal » au système polymérique de la couche sous-jacente afin d’éviter une possible re-dissolution de ce polymère dans le solvant de la couche pré-polymère lors de l’étape de dépôt (par spin-coating par exemple). Les solvants de chaque couche respective seront donc très dépendants de la nature chimique du matériau polymère déjà déposé sur le substrat. Ainsi, si le polymère déjà déposé est peu polaire/protique, son solvant étant sélectionné parmi les solvants peu polaires et/ou peu pratiques, la couche pré-polymère pourra donc être solubilisée et déposée sur la première couche polymère à partir de solvants plutôt polaires et/ou pratiques. Inversement, si le polymère déjà déposé est plutôt polaire/protique, les solvants de la couche pré-polymère pourront être choisis parmi les solvants peu polaires et/ou peu pratiques. Selon un mode de réalisation préférentiel de l’invention, mais sans pour autant que cela soit restrictif compte tenu de ce qui a été exposé précédemment, la couche pré-polymère est déposée à partir de solvants/mélanges de solvants polaires et/ou pratiques. De façon plus précise, les propriétés de polarité/proticité des différents solvants sont décrites suivant la nomenclature des paramètres de solubilité de Hansen ( Hansen, Charles M. (2007) Hansen solubility parameters: a user's handbook, CRC Press, ISBN 0-8493-7248-8), où l’appellation « 5d » représente les forces de dispersion entre molécules solvant/soluté, « dr » représente l’énergie des forces dipolaires entre molécules, et « 5h » représente l’énergie des forces de liaisons hydrogènes possibles entre molécules, dont les valeurs sont tabulées à 25°C. Dans le cadre de l’invention, on définit par « polaire et/ou protique » un solvant/molécule ou mélange de solvants présentant un paramètre de polarité tel que dr>10 MPa1/2 et/ou un paramètre de liaison hydrogène tel que ôh³10 MPa1/2. De la même façon, un solvant/molécule ou mélange de solvants est définit par « peu polaire et/ou protique » lorsque les paramètres de solubilité de Hansen sont tels que dr<10 MPa1/2 et/ou ôh<10 MPa1/2, et de façon préférée dr<8 MPa1/2 et/ou un paramètre de liaison hydrogène tel que ôh£9 MPa1/2. The solvent of the pre-polymer layer is chosen so as to be entirely "orthogonal" to the polymeric system of the underlying layer in order to avoid a possible re-dissolution of this polymer in the solvent of the pre-layer. -polymer during the deposition step (by spin-coating for example). The solvents of each respective layer will therefore be very dependent on the chemical nature of the polymer material already deposited on the substrate. Thus, if the polymer already deposited is slightly polar / protic, its solvent being selected from the low polar and / or impractical solvents, the pre-polymer layer can be solubilized and deposited on the first polymer layer from rather polar solvents and / or practices. Conversely, if the already deposited polymer is rather polar / protic, the solvents of the pre-polymer layer may be chosen from low polar and / or impractical solvents. According to a preferred embodiment of the invention, but without being restrictive in view of what has been explained above, the pre-polymer layer is deposited from polar solvents / solvent mixtures / and / or practical. More precisely, the polarity / proticity properties of the various solvents are described according to the nomenclature of the solubility parameters of Hansen (Hansen, Charles M. (2007) Hansen solubility parameters: a user's handbook, CRC Press, ISBN 0-8493-7248-8), where the term "5 d" represents the dispersion forces between molecules solvent / solute, "d r" represents the energy of the dipolar forces between molecules, and "5 h" represents the energy of the possible hydrogen bonding forces between molecules, the values of which are tabulated at 25 ° C. In the context of the invention, "polar and / or protic" is defined as a solvent / molecule or mixture of solvents having a polarity parameter such that d r > 10 MPa 1/2 and / or a hydrogen bond parameter such as that ô h ³10 MPa 1/2 . Similarly, a solvent / molecule or mixture of solvents is defined as "little polar and / or protic" when the solubility parameters of Hansen are such that d r <10 MPa 1/2 and / or 6 h <10 MPa 1/2 , and preferably d r <8 MPa 1/2 and / or a hydrogen bonding parameter such that o h 9 MPa 1/2 .
[0085] Selon une réalisation préférée mais non restrictive de l’invention, le solvant de la couche pré-polymère est choisi parmi les composés présentant une fonction hydroxy comme par exemple les alcools, tels que le méthanol, l’éthanol, l’isopropanol, le 1 -methoxy-2-propanol, le lactate d’éthyle ; ou les diols tels que l’éthylène glycol ou le propylène glycol ; ou encore parmi le diméthylsulfoxide (DMSO), le diméthylformamide, le diméthylacétamide, l’acétonitrile, la gammabutyrolactone, l’eau ou un mélange de ceux-ci.  According to a preferred but not restrictive embodiment of the invention, the solvent of the pre-polymer layer is chosen from compounds having a hydroxyl function such as, for example, alcohols, such as methanol, ethanol and isopropanol. 1-methoxy-2-propanol, ethyl lactate; or diols such as ethylene glycol or propylene glycol; or else from dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylformamide, dimethylacetamide, acetonitrile, gammabutyrolactone, water or a mixture thereof.
[0086] D’une manière plus générale, dans le cadre d’un des modes de réalisation préférentiels mais non exhaustif de l’invention, les différents constituants de la couche pré polymère sont solubles et stables dans des solvants dont les paramètres de solubilité de Hansen sont tels que dr>10 MPa1/2 et/ou ôh³10 MPa1/2 comme définis précédemment, et avec le paramètre de dispersion ôd < 25 MPa1/2. In a more general manner, in the context of one of the preferred but non-exhaustive embodiments of the invention, the various constituents of the pre-polymer layer are soluble and stable in solvents whose solubility parameters are as follows: Hansen are such that d r > 10 MPa 1/2 and / or δ h ³ 10 MPa 1/2 as defined above, and with the dispersion parameter δ d <25 MPa 1/2 .
[0087] La réaction de réticulation, par irradiation de la couche pré-polymère, peut se faire à une température modérée, bien inférieure à la température de transition vitreuse de la couche polymère 20 sous-jacente, afin de favoriser la diffusion des espèces réactives et ainsi augmenter la rigidité du réseau réticulé. Typiquement, l’activation du photo-amorceur ou de l’acide photo-généré PAG ou de la base photo-générée, peut être initiée à une température inférieure à 50°C et de façon préférée inférieure à 30°C, sur une durée typiquement inférieure à 5 minutes et de façon préférée inférieure à 1 minute. Puis, dans un deuxième temps, la réaction de réticulation peut être propagée en portant l’empilement à une température de préférence inférieure à 150°C, et de manière davantage préférée inférieure à 1 10°C, de façon à favoriser la diffusion des espèces réactives (protons, radicaux..) au sein de la couche pré polymère, pendant une durée inférieure à 5 minutes, et de façon préférée inférieure à 2 minutes. [0088] Selon une variante de l’invention, l’irradiation lumineuse de la couche pré-polymère est effectuée directement sur un empilement porté à température désirée, de préférence inférieure à 1 10°C, pour optimiser le temps total de réaction. The crosslinking reaction, by irradiation of the pre-polymer layer, can be carried out at a moderate temperature, well below the glass transition temperature of the underlying polymer layer, in order to promote the diffusion of the reactive species. and thus increase the rigidity of the crosslinked network. Typically, the activation of the photoinitiator or of the photo-generated acid PAG or of the photo-generated base can be initiated at a temperature below 50.degree. C. and preferably below 30.degree. typically less than 5 minutes and preferably less than 1 minute. Then, in a second step, the crosslinking reaction can be propagated by bringing the stack to a temperature preferably of less than 150 ° C., and more preferably of less than 110 ° C., so as to promote the diffusion of the species. reactive (protons, radicals) within the pre-polymer layer, for a period of less than 5 minutes, and preferably less than 2 minutes. According to a variant of the invention, the light irradiation of the pre-polymer layer is carried out directly on a stack brought to the desired temperature, preferably below 1 10 ° C, to optimize the total reaction time.
[0089] Avant la réaction de réticulation, la couche de top coat TC peut se présenter sous la forme d’un copolymère à blocs ou statistique, aléatoire, à gradient ou alterné, qui peut présenter une structure linéaire ou en étoile lorsque l’un des co-monomères est multifonctionnel par exemple.  Before the crosslinking reaction, the top coat layer TC may be in the form of a block copolymer or statistic, random, gradient or alternating, which may have a linear or star structure when one comonomers is multifunctional for example.
[0090] L’invention telle que décrite ci-dessus s’applique à n’importe quel type d’empilement polymérique. Parmi les applications diverses et variées de tels empilements, la demanderesse s’est également intéressée à la nano-lithographie par auto-assemblage dirigé, ou DSA. Cependant, l’invention ne se limite pas à cet exemple qui est donné à titre illustratif et aucunement limitatif. En effet, dans le cadre d’une telle application, la couche supérieure top coat TC doit en outre répondre à d’autres exigences supplémentaires, afin notamment de permettre aux nano-domaines du copolymère à blocs sous-jacent de s’orienter perpendiculairement aux interfaces.  The invention as described above applies to any type of polymeric stack. Among the various and varied applications of such stacks, the Applicant has also been interested in directed self-assembly nano-lithography, or DSA. However, the invention is not limited to this example which is given for illustrative and not limiting. Indeed, in the context of such an application, the upper topcoat TC must also meet other additional requirements, in particular to allow the nano-domains of the underlying block copolymer to be oriented perpendicular to the interfaces.
[0091 ] La Figure 3 illustre un tel empilement polymérique dédié à une application dans le domaine de l’électronique organique. Cet empilement est déposé sur la surface d’un substrat 10. La surface du substrat est préalablement neutralisée, ou pseudo-neutralisée, par une technique classique. Pour cela, le substrat 10 comporte ou non des motifs, lesdits motifs étant pré-dessinés par une étape ou un enchaînement d’étapes de lithographie de nature quelconque préalablement à l’étape de dépôt de la première couche (20) de copolymère à blocs (BCP), lesdits motifs étant destinés à guider l’organisation dudit copolymère à blocs (BCP) par une technique dite de chimie-épitaxie ou de graphoépitaxie, ou encore une combinaison de ces deux techniques, pour obtenir une surface neutralisée. Un exemple particulier consiste à greffer une couche 1 1 d’un copolymère statistique comportant un ratio judicieusement choisi des mêmes monomères que ceux du copolymère à blocs BCP 20 déposé pardessus. La couche 1 1 du copolymère statistique permet d’équilibrer l’affinité initiale du substrat pour le copolymère à blocs BCP 20. La réaction de greffage peut être obtenue par un moyen quelconque thermique, photochimique ou encore par oxydo-réduction par exemple. Puis, une couche top coat TC 30 est déposée sur la couche de copolymère à blocs BCP 20. Cette couche TC 30 ne doit présenter aucune affinité préférentielle vis-à-vis des blocs du copolymère à blocs 20 afin que les nano-domaines 21 , 22 qui se créent au moment du recuit à la température d’assemblage Tass, s’orientent perpendiculairement aux interfaces, tel qu’illustré sur la Figure 3. Le copolymère à blocs est nécessairement liquide/visqueux à la température d’assemblage, afin de pouvoir se nano-structurer. La couche 30 de top coat TC est déposée sur le copolymère à blocs 20 dans un état liquide/visqueux. L’interface entre les deux couches polymères est donc dans une configuration liquide/liquide propice aux phénomènes d’inter-diffusion et de démouillage. FIG. 3 illustrates such a polymeric stack dedicated to an application in the field of organic electronics. This stack is deposited on the surface of a substrate 10. The surface of the substrate is previously neutralized, or pseudo-neutralized, by a conventional technique. For this, the substrate 10 comprises or not patterns, said patterns being pre-drawn by a step or a sequence of lithography steps of any kind prior to the step of depositing the first layer (20) of block copolymer (BCP), said patterns being intended to guide the organization of said block copolymer (BCP) by a technique called chemistry-epitaxy or graphoépitaxie, or a combination of these two techniques, to obtain a neutralized surface. A particular example consists of grafting a layer 1 1 of a random copolymer having a ratio judiciously chosen from the same monomers as those of the BCP block copolymer deposited above. The layer 1 1 of the random copolymer makes it possible to balance the initial affinity of the substrate for the BCP block copolymer 20. The grafting reaction can be obtained by any thermal, photochemical or oxidation-reduction means, for example. Then, a top coat layer TC 30 is deposited on the layer of BCP block copolymer 20. This layer TC 30 must have no preferential affinity with respect to the blocks of the block copolymer 20 so that the nano-domains 21, 22 which are created at the time of annealing at the assembly temperature Tass, are oriented perpendicular to the interfaces, as shown in FIG. 3. The block copolymer is necessarily liquid / viscous at the assembly temperature, in order to to be able to nano-structure. The top coat layer TC is deposited on the block copolymer in a liquid / viscous state. The interface between two polymer layers is therefore in a liquid / liquid configuration conducive to inter-diffusion and dewetting phenomena.
[0092] De préférence, la température d’assemblage Tass du copolymère à blocs 20 est inférieure à la température de transition vitreuse Tg de la couche 30 de top coat TC sous sa forme réticulée ou tout au moins inférieure à une température à laquelle le matériau de top coat TC se comporte comme un fluide viscoélastique. Cette température se trouve alors dans une zone de températures, correspondant à ce comportement viscoélastique, située au-dessus de la température de transition vitreuse Tg du matériau de top coat TC.  Preferably, the assembly temperature Tass of the block copolymer 20 is lower than the glass transition temperature Tg of the top coat layer TC in its crosslinked form or at least less than a temperature at which the material TC top coat behaves like a viscoelastic fluid. This temperature is then in a temperature zone, corresponding to this viscoelastic behavior, located above the glass transition temperature Tg of the top coat material TC.
[0093] En ce qui concerne la couche 20 de copolymère à blocs à nano-structurer, encore noté BCP, il comprend « n » blocs, n étant un nombre entier quelconque supérieur ou égal à 2. Le copolymère à blocs BCP est plus particulièrement défini par la formule générale suivante :  As regards the nano-structured copolymer block copolymer layer 20, again denoted BCP, it comprises "n" blocks, n being any integer greater than or equal to 2. The BCP block copolymer is more particularly defined by the following general formula:
A-b-B-b-C-b-D-b-....-b-Z où A, B, C, D, ... , Z, sont autant de blocs « i » ... « j» représentant soit des entités chimiques pures, c’est-à-dire que chaque bloc est un ensemble de monomères de natures chimiques identiques, polymérisés ensemble, soit un ensemble de co-monomères copolymérisés ensemble, sous forme, en tout ou partie, de copolymère à blocs ou statistique ou aléatoire ou à gradient ou alterné.  AbBbCbDb -....- bZ where A, B, C, D, ..., Z, are all blocks "i" ... "j" representing either pure chemical entities, that is to say each block is a set of monomers of identical chemical natures, polymerized together, that is to say a set of co-monomers copolymerized together, in form, in whole or in part, of random or random or gradient or alternating block copolymer.
[0094] Chacun des blocs « i » ... « j» du copolymère à blocs BCP à nano-structurer peut donc potentiellement s’écrire sous la forme : i= ai-co-bi-co-...-co-Zi, avec i¹...¹j, en tout ou partie.  Each of the blocks "i" ... "j" of the BCP block copolymer to be nano-structured can therefore potentially be written in the form: i = ai-co-bi-co-...- co- Zi, with i¹ ... ¹j, in whole or in part.
[0095] La fraction volumique de chaque entité ai...Zi peut aller de 1 à 99%, en unités de monomère, dans chacun des blocs i... j du copolymère à blocs BCP.  The volume fraction of each entity a... Z 1 can range from 1 to 99%, in monomer units, in each of the blocks of the BCP block copolymer.
[0096] La fraction volumique de chacun des blocs i ...j peut aller de 5 à 95% du copolymère à blocs BCP.  The volume fraction of each of the blocks can range from 5 to 95% of the BCP block copolymer.
[0097] On définit la fraction volumique comme étant le volume d’une entité par rapport à celui d’un bloc, ou le volume d’un bloc par rapport à celui du copolymère à blocs.  The volume fraction is defined as the volume of an entity relative to that of a block, or the volume of a block relative to that of the block copolymer.
[0098] La fraction volumique de chaque entité d’un bloc d’un copolymère, ou de chaque bloc d’un copolymère à blocs, est mesurée de la manière décrite ci-après. Au sein d’un copolymère dans lequel au moins l’une des entités, ou l’un des blocs s’il s’agit d’un copolymère à blocs, comporte plusieurs co-monomères, il est possible de mesurer, par RMN du proton, la fraction molaire de chaque monomère dans l’ensemble du copolymère, puis de remonter à la fraction massique en utilisant la masse molaire de chaque unité monomère. Pour obtenir les fractions massiques de chaque entité d’un bloc, ou chaque bloc d’un copolymère, il suffit alors d’additionner les fractions massiques des co-monomères constitutifs de l’entité ou du bloc. La fraction volumique de chaque entité ou bloc peut ensuite être déterminée à partir de la fraction massique de chaque entité ou bloc et de la densité du polymère formant l’entité ou le bloc. Cependant, il n’est pas toujours possible d’obtenir la densité des polymères dont les monomères sont co-polymérisés. Dans ce cas, on détermine la fraction volumique d’une entité ou d’un bloc à partir de sa fraction massique et de la densité du composé majoritaire en masse de l’entité ou du bloc. The volume fraction of each entity of a block of a copolymer, or of each block of a block copolymer, is measured in the manner described hereinafter. In a copolymer in which at least one of the entities, or one of the blocks in the case of a block copolymer, comprises several comonomers, it is possible to measure, by means of proton, the mole fraction of each monomer throughout the copolymer, and then back to the mass fraction using the molar mass of each monomer unit. To obtain the mass fractions of each entity of a block, or each block of a copolymer, it is then sufficient to add the mass fractions of the comonomers constituting the entity or the block. The volume fraction of each entity or block can then be determined from the fraction mass of each entity or block and the density of the polymer forming the entity or the block. However, it is not always possible to obtain the density of polymers whose monomers are co-polymerized. In this case, the volume fraction of an entity or a block is determined from its mass fraction and the density of the bulk majority of the entity or block.
[0099] La masse moléculaire du copolymère à blocs BCP peut aller de 1000 à 500000 g. mol-1. The molecular weight of the BCP block copolymer may range from 1000 to 500000 g. mol -1 .
[0100] Le copolymère à blocs BCP peut présenter n’importe quel type d’architecture : linéaire, en étoile (tri- ou multi-bras), greffé, dendritique, peigne.  The BCP block copolymer may have any type of architecture: linear, star (tri- or multi-arm), grafted, dendritic, comb.
[0101 ] Chacun des blocs i, ... j d’un copolymère à blocs, présente une énergie de surface notée Yi... yj, qui lui est propre et qui est fonction de ses constituants chimiques, c’est-à-dire de la nature chimique des monomères ou co-monomères qui le composent. De même, chacun des matériaux constitutifs d’un substrat présentent leur propre valeur d’énergie de surface. Each of the blocks i, ... j of a block copolymer, has a surface energy denoted Yi ... y j , which is its own and which is a function of its chemical constituents, that is to say -describe the chemical nature of the monomers or comonomers that compose it. Similarly, each of the materials constituting a substrate have their own surface energy value.
[0102] Chacun des blocs i, ... j du copolymère à blocs présente en outre un paramètre d’interaction de type Flory-Huggins, noté : c,c, lorsqu’il interagit avec un matériau « x » donné, qui peut être un gaz, un liquide, une surface solide, ou une autre phase de polymère par exemple, et une énergie inter-faciale notée « g,c », avec g,c = YÎ-(YX COS Q,c), OÙ Q,C est l’angle de contact entre les matériaux i et x. Le paramètre d’interaction entre deux blocs i et j du copolymère à blocs est donc noté x,j. Each block i, ... j of the block copolymer furthermore has a Flory-Huggins type interaction parameter, denoted by: c, c , when it interacts with a given "x" material, which can be a gas, a liquid, a solid surface, or another phase polymer for example, and an interfacial energy denoted "g, c ', with g c = y i - (Y X COS Q, c), Where Q, C is the contact angle between materials i and x. The interaction parameter between two blocks i and j of the block copolymer is therefore denoted x, j .
[0103] Il existe une relation liant g, et le paramètre de solubilité d’Hildebrand d, d’un matériau i donné, tel que décrit dans le document Jia &al., Journal of Macromolecular Science, B, 2011 , 50, 1042. De fait, le paramètre d’interaction de Flory Huggins entre deux matériaux donnés i et x est indirectement lié aux énergies de surfaces Y, et gc propres aux matériaux, on pourra par conséquent soit parler en termes d’énergies de surface, soit en termes de paramètre d’interaction pour décrire le phénomène physique apparaissant à l’interface des matériaux. [0103] There is a binding relation g, and the solubility parameter of Hildebrand d, of a given material i, as described in the document Jia et al., Journal of Macromolecular Science, B, 2011, 50, 1042. In fact, the interaction parameter of Flory Huggins between two given materials i and x is indirectly related to the surface energies Y, and g c specific to the materials, we can therefore either speak in terms of surface energies, or in interaction parameter terms to describe the physical phenomenon appearing at the interface of the materials.
[0104] Lorsqu’on parle d’énergies de surfaces d’un matériau et de celles d’un copolymère à blocs BCP donné, on sous-entend que l’on compare les énergies de surface à une température donnée, et cette température est celle (ou fait au moins partie de la plage de températures) permettant l’auto-organisation du BCP.  When we speak of the surface energies of a material and those of a given BCP block copolymer, it is implied that the surface energies are compared at a given temperature, and this temperature is the one (or at least part of the temperature range) allowing PCO self-organization.
[0105] De la même manière que décrite précédemment pour un empilement quelconque de polymères, la couche supérieure 30, qui est déposée sur la couche 20 de copolymère à blocs BCP, se présente sous la forme d’une composition pré-polymère, notée pré-TC, et comprend un ou plusieurs monomère(s) et/ou dimère(s) et/ou oligomère(s) et/ou polymère(s) en solution. Grâce à l’application d’un stimulus, en l’occurrence un rayonnement lumineux dont la longueur d’onde va de l’ultra-violet à l’infra-rouge, comprise entre 10nm à 1500nm, et de préférence comprise entre 100nm et 500nm, une réaction de réticulation ou polymérisation des chaînes moléculaires constitutives de la couche de pré-polymère se met en place in situ, au sein de la couche de pré-polymère pré-TC déposée, et génère la création d’un polymère TC de grande masse moléculaire. Il se crée alors une unique chaîne de polymère extrêmement peu miscible avec le copolymère à blocs BCP sous-jacent, limitant ainsi fortement la solubilisation de la couche 30 top coat TC dans la couche 20 de copolymère à blocs BCP sous- jacente et retardant d’autant plus l’apparition d’un phénomène de démouillage. Ainsi, la photo réticulation/ de la couche 30 de top coat TC permet d’éviter non seulement les problèmes d’inter-diffusion et de démouillage de la couche 30 de top coat TC sur le copolymère à blocs BCP 20 sous -jacent, mais aussi de stabiliser la couche de copolymère à blocs 20 afin qu’elle ne démouille pas de son substrat 10. La réticulation/ de la couche 30 de top coat TC permet donc d’obtenir un empilement, dont la surface est parfaitement plane, avec des interfaces substrat/ copolymère à blocs (substrat/BCP) et copolymère à blocs / top coat (BCP/TC) parfaitement nettes. In the same manner as described above for any stack of polymers, the upper layer 30, which is deposited on the layer 20 of BCP block copolymer, is in the form of a pre-polymer composition, noted pre -TC, and comprises one or more monomer (s) and / or dimer (s) and / or oligomer (s) and / or polymer (s) in solution. Through the application of a stimulus, in this case a light radiation whose wavelength goes from ultraviolet to infrared, between 10nm to 1500nm, and preferably between 100nm and 500 nm, a reaction of crosslinking or polymerization of Molecular chains constituting the pre-polymer layer is set up in situ, within the pre-deposited pre-polymer pre-polymer layer, and generates the creation of a high molecular weight TC polymer. A single polymer chain is then created that is extremely immiscible with the underlying BCP block copolymer, thus severely limiting the solubilization of the top coat layer TC in the underlying and retarding BCP block copolymer layer 20. as much as the appearance of a dewetting phenomenon. Thus, the photo-crosslinking / top coat TC layer avoids not only the inter-diffusion and dewetting problems of the top coat layer TC over the underlying BCP block copolymer, but It is also possible to stabilize the layer of block copolymer 20 so that it does not depress its substrate 10. The crosslinking / of the top coat layer TC therefore makes it possible to obtain a stack, the surface of which is perfectly flat, with substrate / block copolymer (substrate / BCP) and block copolymer / top coat (BCP / TC) interfaces are perfectly sharp.
[0106] Une telle couche de top coat TC ainsi réticulée présente une énergie de surface, à la température permettant l’auto-assemblage du copolymère à blocs BCP 20 sous-jacent, comprise entre 10 et 50 mN/m, de préférence entre 20 et 45 mN/m et de manière davantage préférée entre 25 et 40 mN/m.  Such a crosslinked TC topcoat layer has a surface energy, at the temperature allowing self-assembly of the underlying BCP block copolymer, between 10 and 50 mN / m, preferably between 20 and 50 mN / m, preferably between 20 and 50 mN / m. and 45 mN / m and more preferably between 25 and 40 mN / m.
[0107] Néanmoins, cette réaction de réticulation fait intervenir des espèces chimiques, telles que des carbanions, carbocations ou radicaux, qui sont plus réactives qu’une simple couche top coat non réticulable. Il est par conséquent possible, dans certains cas, que ces espèces chimiques puissent diffuser et possiblement dégrader le copolymère à blocs BCP 20. Une telle diffusion est fonction de la température de propagation de la réaction et de la nature de l’espèce chimique en jeu. Elle est toutefois très limitée, sur une épaisseur de quelques nanomètres au maximum et dans tous les cas inférieure à 10nm, du fait du caractère non- miscible des couches top coat TC 30 et de copolymère à blocs BCP 20. Du fait d’une telle diffusion, l’épaisseur effective de la couche de copolymère à blocs peut s’en trouver alors amoindrie. Pour compenser cette possible diffusion, le copolymère à blocs BCP 20 peut être déposé sur une épaisseur (e + E) plus importante, par exemple au moins égale à 1 ,5 fois l’épaisseur minimale e du copolymère à blocs. Dans ce cas, après la nano-structuration et au moment du retrait de la couche de top coat TC, la surépaisseur E de copolymère à blocs est également retirée pour ne conserver que la partie inférieure, d’épaisseur minimale e, du copolymère à blocs.  However, this crosslinking reaction involves chemical species, such as carbanions, carbocations or radicals, which are more reactive than a single non-crosslinkable top coat layer. It is therefore possible in some cases that these chemical species can diffuse and possibly degrade the BCP block copolymer 20. Such diffusion is a function of the reaction propagation temperature and the nature of the chemical species involved. However, it is very limited, to a thickness of a few nanometers maximum and in all cases less than 10 nm, because of the immiscibility of the TC 30 top coat and BCP 20 block copolymer layers. such diffusion, the effective thickness of the block copolymer layer may then be reduced. To compensate for this possible diffusion, the BCP block copolymer may be deposited over a greater thickness (e + E), for example at least equal to 1.5 times the minimum thickness e of the block copolymer. In this case, after the nano-structuring and at the time of the removal of the top coat layer TC, the extra thickness E of the block copolymer is also removed to retain only the lower part, of minimum thickness e, of the block copolymer .
[0108] Quoiqu’il en soit, si elle a lieu, la diffusion étant limitée sur une épaisseur de quelques nanomètres au maximum, elle forme une couche intermédiaire comprenant un mélange intime des constituants du copolymère à blocs BCP 20 et de la couche de top coat TC 30. Cette couche intermédiaire présente alors une énergie de surface intermédiaire, comprise entre celle du top coat TC 30 pur et celle de la moyenne des énergies de surface des blocs du copolymère à blocs BCP 20, de sorte qu’elle ne présente pas d’affinité particulière avec l’un des blocs du copolymère à blocs BCP et permet donc d’orienter les nano-domaines du copolymère à blocs BCP 20 sous-jacent perpendiculairement aux interfaces. Anyway, if it takes place, the diffusion being limited to a thickness of a few nanometers maximum, it forms an intermediate layer comprising an intimate mixture of the constituents of the BCP block copolymer and the top layer. TC 30. This intermediate layer then has an intermediate surface energy, between that of the pure TC 30 top coat and that of the average of the surface energies of the blocks of the BCP block copolymer 20, so that it does not have any particular affinity with one of the blocks of the BCP block copolymer and thus makes it possible to orient the nano-domains of the underlying BCP block copolymer perpendicular to the interfaces.
[0109] De manière avantageuse, le dépôt d’une couche de pré-polymère suivi de sa réticulation, permet de s’affranchir des problèmes liés à la nécessité de synthétiser un matériau de top coat de masse moléculaire élevée. Il suffit en effet de synthétiser monomères, dimères, oligomères ou polymères, dont les masses moléculaires sont bien plus raisonnables, typiquement de l’ordre de un ordre de grandeur en moins, limitant ainsi les difficultés et les conditions opératoires propres à l’étape de synthèse chimique. La réticulation de la composition de pré-polymère permet ensuite de générer in situ ces masses moléculaires élevées.  Advantageously, the deposition of a pre-polymer layer followed by its crosslinking makes it possible to overcome the problems related to the need to synthesize a high molecular weight top coat material. It suffices to synthesize monomers, dimers, oligomers or polymers, whose molecular weights are much more reasonable, typically of the order of an order of magnitude less, thus limiting the difficulties and the operating conditions specific to the step of chemical synthesis. The crosslinking of the pre-polymer composition then makes it possible to generate in situ these high molecular masses.
[01 10] Le fait de déposer une composition pré-polymère, comprenant des monomères, dimères, oligomères ou polymères de masse moléculaire bien moins élevée qu’un matériau de top coat non réticulé, permet en outre d’élargir la gamme possible de solvants pour le matériau de top coat TC, ces solvants devant être orthogonaux au copolymère à blocs BCP.  The fact of depositing a pre-polymer composition, comprising monomers, dimers, oligomers or polymers of much lower molecular weight than an uncrosslinked top coat material, also makes it possible to widen the possible range of solvents. for the top coat material TC, these solvents must be orthogonal to the BCP block copolymer.
[01 1 1 ] De manière avantageuse, la composition pré-polymère pré-TC peut comprendre des monomères, dimères, oligomères ou polymères fluorés, solubles dans des solvants alcooliques, tels que par exemple le méthanol, l’éthanol ou l’isopropanol, le 1 -methoxy-2- propanol, le lactate d’éthyle ; dans des diols tels que l’éthylène glycol ou le propylène glycol ou bien dans le diméthylsulfoxide (DMSO), le diméthylformamide, le diméthylacétamide, l’acétonitrile, la gammabutyrolactone, l’eau ou un mélange de ceux-ci dans lesquels les copolymères à blocs ne sont en général pas solubles.  [01 1 1] Advantageously, the pre-polymer pre-TC composition may comprise monomers, dimers, oligomers or fluorinated polymers, soluble in alcoholic solvents, such as, for example, methanol, ethanol or isopropanol, 1-methoxy-2-propanol, ethyl lactate; in diols such as ethylene glycol or propylene glycol or in dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylformamide, dimethylacetamide, acetonitrile, gammabutyrolactone, water or a mixture thereof in which the copolymers with blocks are usually not soluble.
[01 12] De la même manière que décrite ci-dessus, deux grandes classes de composés se distinguent pour la composition de la couche de pré-polymère pré-TC. Une première classe concerne les composés qui réagissent via une espèce de type radicalaire. Il s’agit d’une photo polymérisation radicalaire libre. Le(s) monomère(s) et/ou dimère(s) et/ou oligomère(s) et/ou polymère(s) constitutif(s) de la composition de pré-polymère est (sont) choisi(s) parmi des dérivés d’acrylates ou de di- ou triacrylates ou multi-acrylates, de méthacrylate ou multi- méthacrylates, ou vinyliques, des fluoroacrylates ou fluorométhacrylates, fluorures de vinyle ou fluorostyrene, acrylate ou méthacrylate d’alkyle, acrylate ou méthacrylate d’hydroxyalkyle, acrylate ou méthacrylate d’alkylsilyl, les esters/acides insaturés tels que les acides fumarique ou maléique, les carbamates et carbonates vinyliques, les éthers allyliques, et les systèmes thiol-ènes. La composition comprend en outre un photo-amorceur soigneusement choisi, en fonction de la longueur d’onde d’illumination sélectionnée, parmi des dérivés d’acétophénone, de benzophénone, de peroxyde, de phosphines, de xanthones, ou d’hydroxycetone, de thioxanthones, d’ a-aminocétones, de benzile, de benzoïne par exemple. [01 13] Dans un autre mode de réalisation, les composés de la composition pré-polymère réagissent par une polymérisation cationique et sont choisis parmi des dérivés comportant des fonctions chimiques de type epoxy/oxirane, ou éthers de vinyle, éthers cycliques, thiirane, trioxane, vinyliques, lactones, lactames, carbonates, thiocarbonates, anhydride maléique qui réticulent alors par le biais d’un acide photo-généré PAG. Dans ce cas, la composition pré polymère comprend en outre un précurseur d’acide photo-généré PAG, permettant de générer l’acide catalyseur de la réaction de réticulation sous illumination, qui peut être choisi parmi des sels d’onium, tels que des sels d’iodinium, de sulfonium ou encore de pyrridinium ou d’alkoxypyrridinium, de phosphonium, d’oxonium, de diazonium. In the same manner as described above, two broad classes of compounds are distinguished for the composition of the pre-TC pre-polymer layer. A first class concerns compounds that react via a species of radical type. This is a free radical polymerization photo. The monomer (s) and / or dimer (s) and / or oligomer (s) and / or polymer (s) constitutive (s) of the pre-polymer composition is (are) selected from among derivatives of acrylates or di- or triacrylates or multi-acrylates, methacrylate or multi-methacrylates, or vinylic, fluoroacrylates or fluoromethacrylates, vinyl fluorides or fluorostyrene, alkyl acrylate or methacrylate, hydroxyalkyl acrylate or methacrylate, alkylsilyl acrylate or methacrylate, unsaturated esters / acids such as fumaric or maleic acids, vinyl carbamates and carbonates, allyl ethers, and thiol-ene systems. The composition further comprises a carefully chosen photoinitiator, according to the selected illumination wavelength, among acetophenone, benzophenone, peroxide, phosphine, xanthone, or hydroxycetone derivatives, thioxanthones, α-aminoketones, benzil, benzoin, for example. In another embodiment, the compounds of the pre-polymer composition react by cationic polymerization and are chosen from derivatives comprising chemical functions of epoxy / oxirane type, or vinyl ethers, cyclic ethers, thiirane, trioxane, vinyl, lactones, lactams, carbonates, thiocarbonates, maleic anhydride which then crosslink through a photo-generated acid PAG. In this case, the pre-polymer composition further comprises a photo-generated acid precursor PAG, making it possible to generate the catalyst acid of the crosslinking reaction under illumination, which can be chosen from onium salts, such as salts of iodinium, of sulphonium or of pyrridinium or of alkoxypyrridinium, of phosphonium, of oxonium, of diazonium.
[01 14] Dans le but de limiter encore plus un possible phénomène de démouillage de la couche top coat TC 30, la rigidité (mesurée par exemple à travers l’estimation du module d’Young du top-coat TC une fois réticulé) et la température de transition vitreuse de la couche de top coat peuvent être renforcés par l’introduction, dans la composition de pré-polymère pré- TC, de co-monomères rigides choisis parmi des dérivés comportant soit un/des cycle(s) aromatique(s) dans leur structure, soit des structures aliphatiques mono ou multi-cycliques, et présentant une/des fonction(s) chimique(s) adaptée(s) à la réaction de réticulation visée. Plus particulièrement, ces co-monomères rigides sont choisis parmi des dérivés norbornène, acrylate ou méthacrylate d’isobornyl, dérivés styréniques, anthracéniques, acrylate ou méthacrylate d’adamantyl. La rigidité et la température de transition vitreuse de la couche de top coat peuvent en outre être renforcés en multipliant les points de réticulation possibles des composants, avec des chaînes oligomères ou dérivés monomériques multifonctionnels, tels que par exemple des dérivés polyglycidyl ou des dérivés di ou tri-acrylates ou multi-acrylates, des dérivés présentant une/des insaturations, telles que des atomes de carbone hybridés « sp2 » ou « sp », dans leur formule chimique.  [01 14] In order to further limit a possible phenomenon of dewetting of the top coat layer TC 30, the rigidity (measured for example through the estimation of the Young's modulus of the top-coat TC once cross-linked) and the glass transition temperature of the top coat layer can be reinforced by the introduction into the pre-polymer pre-polymer composition of rigid co-monomers chosen from derivatives comprising either one or more aromatic rings (s) ( s) in their structure, either mono or multi-cyclic aliphatic structures, and having a chemical function (s) adapted (s) to the targeted crosslinking reaction. More particularly, these rigid comonomers are chosen from norbornene derivatives, isobornyl acrylate or methacrylate, styrenic, anthracene derivatives, acrylate or adamantyl methacrylate. The rigidity and the glass transition temperature of the top coat layer can be further increased by multiplying the possible crosslinking points of the components, with oligomeric or multifunctional monomeric chains, such as, for example, polyglycidyl derivatives or di derivatives or tri-acrylates or multi-acrylates, derivatives having unsaturations, such as "sp2" or "sp" hybridized carbon atoms, in their chemical formula.
[01 15] Dans tous les cas, il faut veiller à s’assurer que la longueur d’onde lumineuse utilisée pour la réticulation de la couche top coat TC 30 n’interfère pas ou très peu avec les composants du copolymère à blocs BCP 20 sous-jacent, afin d’éviter une possible dégradation photo-induite de ce-dernier. Le choix du photo-amorceur, de l’acide photo-généré ou de la base photo-générée, devra donc se faire de manière à ce que le rayonnement lumineux ne vienne pas dégrader le copolymère à blocs. Néanmoins, en général la photo-réticulation est particulièrement efficace, avec un rendement quantique important, même avec une dose faible d’énergie (typiquement allant de quelques milliJoules par centimètre carré (mJ/cm2) à quelques dizaines de mJ/cm2, par exemple pour des doses équivalentes aux procédés de lithographie couramment utilisés pour une exposition de résines photo-sensibles à 193nm), contrairement à la dégradation du copolymère à blocs à la même longueur d’onde qui nécessite en général une dose plus importante (typiquement, par exemple de 200 mJ/cm2 à 1000 mJ/cm2 à 193nm pour le polyméthacrylate de méthyle PMMA). Par conséquent, même avec un recouvrement avec une couche top coat TC photo-réticulée à une longueur d’onde de dégradation du copolymère à blocs sous-jacent, la dose d’énergie reste suffisamment faible pour ne pas détériorer le copolymère à blocs BCP. De préférence, la dose d’énergie lors de la photo réticulation/ est inférieure ou égale à 200mJ/cm2, de manière davantage préférée elle est inférieure ou égale à 100mJ/cm2 et de manière encore davantage préférée, elle est inférieure ou égale à 50 mJ/cm2. In all cases, care must be taken to ensure that the light wavelength used for the crosslinking of the top coat layer TC 30 does not interfere with or very little with the components of the BCP block copolymer. underlying, in order to avoid possible photo-induced degradation of the latter. The choice of the photoinitiator, the photo-generated acid or the photo-generated base, must therefore be done in such a way that the light radiation does not degrade the block copolymer. Nevertheless, in general photo-crosslinking is particularly effective, with a high quantum yield, even with a low dose of energy (typically ranging from a few milliJoules per square centimeter (mJ / cm 2 ) to a few tens of mJ / cm 2 , for example, for doses equivalent to the lithography processes commonly used for exposing photo-sensitive resins to 193 nm), unlike the degradation of the block copolymer at the same wavelength, which generally requires a larger dose (typically for example from 200 mJ / cm 2 to 1000 mJ / cm 2 at 193 nm for polymethyl methacrylate PMMA). Therefore, even with an overlap with a photo-crosslinked top coat TC layer at a wavelength of degradation of the underlying block copolymer, the energy dose remains low enough not to damage the BCP block copolymer. Preferably, the energy dose during the crosslinking photo is less than or equal to 200 mJ / cm 2 , more preferably it is less than or equal to 100 mJ / cm 2 and even more preferably, it is less than or equal to at 50 mJ / cm 2 .
[01 16] Afin d’obtenir une couche 30 de top coat TC réticulée qui soit neutre vis-à-vis du copolymère à blocs 20 sous-jacent, c’est-à-dire qui ne présente pas d’affinité particulière vis- à-vis de chacun des blocs du copolymère à blocs, la composition de pré-polymère pré-TC comprend de préférence un mélange multi-composants de dérivés portant tous des fonctions assurant la réticulation, mais des groupements chimiques différents. Ainsi, par exemple la composition pourra comprendre un composant avec des groupements fluorés, un autre avec des groupements oxygénés etc... ceci afin de pouvoir moduler finement l’énergie de surface propre à la couche de top coat TC une fois photo-réticulée. Ainsi, parmi les molécules réagissant par photo-polymérisation cationique avec les acides photo-générés PAG pour former une couche TC réticulée, on peut citer par exemple des oligomères formés d’un monomère de faible énergie de surface, tel qu’un acrylate fluoré par exemple, un monomère de moyenne à forte énergie de surface, tel qu’un acrylate hydroxylé par exemple, et un groupement réticulable, via une réaction acide grâce à l’utilisation d’un acide photo-généré, comme un époxy par exemple. Dans ce cas, le rapport de monomère à faible énergie de surface / monomère à forte énergie de surface, pondéré par la proportion de monomère réticulable, conditionne la neutralité de la couche top coat TC réticulée par rapport au copolymère à blocs BCP sous-jacent. Le taux de groupements réticulables par rapport à la nature des molécules de la composition pré-polymère, conditionne la rigidité finale de la couche top coat TC réticulée. Enfin, la structure physico-chimique de l’acide photo-généré PAG conditionne sa longueur d’onde d’activation et sa solubilité.  In order to obtain a crosslinked topcoat layer TC which is neutral with respect to the underlying block copolymer, that is to say which has no particular affinity for With respect to each of the blocks of the block copolymer, the pre-TC pre-polymer composition preferably comprises a multi-component mixture of derivatives all carrying crosslinking functions, but different chemical groups. Thus, for example, the composition may comprise a component with fluorinated groups, another with oxygenated groups, etc., in order to be able to finely modulate the surface energy specific to the topcoat layer TC once photo-crosslinked. Thus, among the molecules reacting by cationic photopolymerization with PAG photo-generated acids to form a crosslinked TC layer, there may be mentioned, for example, oligomers formed of a monomer of low surface energy, such as a fluorinated acrylate, for example, a monomer of medium to high surface energy, such as a hydroxylated acrylate for example, and a crosslinkable group, via an acid reaction through the use of a photo-generated acid, such as an epoxy, for example. In this case, the ratio of low surface energy monomer to high surface energy monomer, weighted by the proportion of crosslinkable monomer, determines the neutrality of the crosslinked topcoat layer TC relative to the underlying BCP block copolymer. The level of crosslinkable groups with respect to the nature of the molecules of the pre-polymer composition conditions the ultimate rigidity of the crosslinked top coat TC layer. Finally, the physico-chemical structure of the photo-generated acid PAG conditions its activation wavelength and its solubility.
[01 17] Toutefois, dans le cadre d’applications de nano-lithographie par auto-assemblage dirigé, il convient de s’assurer que le top coat TC une fois formé, ne correspond pas à un réseau poreux ou multiphasiques, afin d’éviter d’éventuels problèmes d’inhomogénéités/démixions du top coat TC pour le copolymère à blocs BCP sous-jacent. A cet effet, la composition pré polymère pré-TC peut être constituée d’un mélange binaire pré-polymère/photo-amorceur et d’éventuels plastifiants ou agents de mouillage en tant qu’additifs si besoin. Dans le cadre d’autres applications, telles que la fabrication de membranes ou d’implants biocompatibles par exemple, il peut au contraire être intéressant que le top coat TC une fois formé, corresponde à un tel réseau poreux ou multiphasique. [01 18] Afin de pouvoir fabriquer un masque de nano-lithographie par exemple, une fois la couche top coat TC réticulée, l’empilement obtenu, présentant une interface BCP/TC nette et une surface parfaitement plane, est soumis à un recuit, de préférence thermique, à une température d’assemblage Tass, pendant une durée déterminée, de préférence inférieure à 60 minutes et de manière davantage préférée inférieure à 5 minutes, afin de provoquer la nano structuration du copolymère à blocs. Les nano-domaines 21 , 22 qui se forment s’orientent alors perpendiculairement aux interfaces neutralisées du copolymère à blocs BCP. However, in the context of directed self-assembly nano-lithography applications, it must be ensured that the TC top coat once formed does not correspond to a porous or multiphase network, in order to avoid possible problems of inhomogeneities / demixions of the top coat TC for the underlying BCP block copolymer. For this purpose, the pre-pre-TC pre-polymer composition may consist of a pre-polymer / photoinitiator binary mixture and possible plasticizers or wetting agents as additives if necessary. In the context of other applications, such as the manufacture of membranes or biocompatible implants, for example, it may be interesting to the contrary that the top coat TC once formed, corresponds to such a porous or multiphase network. In order to be able to manufacture a nano-lithography mask for example, once the topcoat layer TC is crosslinked, the stack obtained, having a clean BCP / TC interface and a perfectly flat surface, is subjected to annealing. preferably thermal, at an assembly temperature Tass, for a predetermined period, preferably less than 60 minutes and more preferably less than 5 minutes, in order to cause nano structuring of the block copolymer. The nano-domains 21, 22 which form then orient themselves perpendicular to the neutralized interfaces of the BCP block copolymer.
[01 19] Puis, une fois le copolymère à blocs organisé, la couche top coat TC peut être retirée.  Then, once the block copolymer has been organized, the top coat layer TC can be removed.
[0120] Une manière de retirer la couche top coat TC réticulée consiste à utiliser la gravure sèche, tel que le plasma par exemple avec une chimie de gaz appropriée, telle qu’une base d’oxygène majoritaire dans un mélange avec un gaz plutôt inerte tel que He, Ar, N2 par exemple. Une telle gravure sèche est d’autant plus avantageuse et aisée à réaliser si le copolymère à blocs BCP 20 sous-jacent contient par exemple du Silicium dans un de ses blocs, agissant alors comme une couche d’arrêt de gravure. One way of removing the crosslinked topcoat layer TC is to use dry etching, such as plasma for example with a suitable gas chemistry, such as a majority oxygen base in a mixture with a rather inert gas such as He, Ar, N 2 for example. Such dry etching is all the more advantageous and easy to achieve if the underlying BCP block copolymer 20 contains, for example, silicon in one of its blocks, then acting as an etch stop layer.
[0121 ] Une telle gravure sèche peut aussi être intéressante dans le cas où le copolymère à blocs BCP sous-jacent a été déposé avec une surépaisseur E et où non seulement la couche top coat TC doit être retirée mais aussi la surépaisseur E de copolymère à blocs. Dans ce cas, la chimie des gaz constitutifs du plasma devra être ajustée en fonction des matériaux à retirer afin de ne pas présenter une sélectivité particulière pour un bloc du copolymère à blocs BCP. La couche top coat TC et la surépaisseur E du copolymère à blocs BCP peuvent alors être retirées de manière simultanée ou successive, dans un même bâti de gravure, par gravure plasma en ajustant la chimie des gaz en fonction des constituants de chacune des couches à retirer.  Such a dry etching may also be advantageous in the case where the underlying BCP block copolymer has been deposited with an excess thickness E and where not only the top coat layer TC must be removed but also the extra thickness E of the copolymer to blocks. In this case, the plasma constituent gas chemistry will have to be adjusted according to the materials to be removed in order not to have a particular selectivity for a block of the BCP block copolymer. The top coat layer TC and the extra thickness E of the block copolymer BCP can then be removed simultaneously or successively, in the same etching frame, by plasma etching by adjusting the gas chemistry according to the constituents of each of the layers to be removed. .
[0122] De la même manière, au moins un des blocs 21 , 22 du copolymère à blocs BCP 20, est retiré de manière à former un film poreux apte à servir de masque de nano-lithographie. Ce retrait du (des) blocs peut également être réalisé dans le même bâti de gravure sèche, successivement au retrait de la couche top coat TC et de l’éventuelle surépaisseur E de copolymère à blocs.  In the same manner, at least one of the blocks 21, 22 of the BCP block copolymer 20 is removed so as to form a porous film capable of serving as a nano-lithography mask. This removal of the block (s) may also be carried out in the same dry etching frame, successively to the removal of the top coat layer TC and the possible extra thickness E of block copolymer.
[0123] Il est en outre possible de créer des empilements comprenant une succession de ces deux couches alternées de copolymère à blocs BCP et top coat TC. Un exemple d’un tel empilement est illustré sur le schéma de la Figure 4 qui représente le premier empilement déjà décrit comprenant un substrat 10 dont la surface 1 1 est préalablement neutralisée, une première couche de copolymère à blocs BCP1 , puis une première couche de top coat TC1 . Puis, une fois la couche de top coat TC1 réticulée, on dépose un deuxième copolymère à blocs BCP2 sur la première couche de top coat. Ce deuxième copolymère à blocs BCP2 peut être de nature identique ou différente du premier et permet de créer des motifs, à sa température d’assemblage, différents de ceux du premier copolymère à blocs BCP1 . It is also possible to create stacks comprising a succession of these two alternating layers of BCP block copolymer and top coat TC. An example of such a stack is illustrated in the diagram of Figure 4 which shows the first stack already described comprising a substrate 10 whose surface 1 1 is previously neutralized, a first layer of BCP1 block copolymer, then a first layer of top coat TC1. Then, once the TC1 top coat layer is crosslinked, a second BCP2 block copolymer is deposited on the first layer of top coat. This second BCP2 block copolymer can be of identical or different nature of the first and allows to create patterns, at its assembly temperature, different from those of the first BCP1 block copolymer.
[0124] Dans ce cas, il est aussi nécessaire que la première couche de top coat TC1 soit neutre vis-à-vis des blocs du deuxième copolymère à blocs BCP2. Si ce n’est pas le cas, il convient de neutraliser sa surface, par greffage d’un copolymère statistique par exemple. Puis, une deuxième couche de pré-polymère pré-TC2 est déposée sur le deuxième copolymère à blocs BCP2 et illuminée afin de provoquer une réaction de réticulation et la rigidifier. Cette deuxième couche de top coat TC2 réticulée doit également être neutre vis-à-vis du deuxième copolymère à blocs BCP2. Les températures d’assemblage des deux copolymères à blocs BCP1 et BCP2 peuvent être identiques ou différentes. Si elles sont identiques, un seul recuit suffit pour provoquer la structuration des deux copolymères à blocs de manière simultanée. Si elles ne sont pas identiques, deux recuits sont nécessaires pour les structurer chacun leur tour. Et ainsi de suite, plusieurs couches alternées de copolymères à blocs et de top coat peuvent ainsi être déposées les unes sur les autres. De tels empilements de polymères peuvent être utilisés dans des applications en microélectronique ou optoélectronique telles que les miroirs de Bragg par exemple, ou encore pour créer des couches anti-réflectives spécifiques. Par la suite, optionnellement, plusieurs étapes de gravure successives permettent de transférer les différents motifs des différents copolymères à blocs dans le substrat sous-jacent. Ces étapes de gravure sont alors de préférence réalisées par plasma en ajustant la chimie des gaz à chaque couche en fonction des constituants de la couche.  In this case, it is also necessary that the first layer of TC1 top coat is neutral vis-à-vis the blocks of the second BCP2 block copolymer. If this is not the case, it is necessary to neutralize its surface, for example by grafting a random copolymer. Then, a second pre-polymer layer pre-TC2 is deposited on the second BCP2 block copolymer and illuminated in order to cause a crosslinking reaction and stiffen it. This second layer of crosslinked top coat TC2 must also be neutral vis-à-vis the second block copolymer BCP2. The assembly temperatures of the two block copolymers BCP1 and BCP2 may be identical or different. If they are identical, a single annealing is sufficient to cause structuring of the two block copolymers simultaneously. If they are not identical, two anneals are necessary to structure each one in turn. And so on, several alternating layers of block copolymers and top coat can thus be deposited on each other. Such polymer stacks can be used in microelectronics or optoelectronics applications such as Bragg mirrors, for example, or to create specific anti-reflective layers. Subsequently, optionally, several successive etching steps allow to transfer the different patterns of different block copolymers in the underlying substrate. These etching steps are then preferably performed by plasma by adjusting the gas chemistry at each layer according to the constituents of the layer.
[0125] Un très gros avantage supplémentaire de la présente invention réside dans les possibilités de sélectivité du procédé par l’intermédiaire des espèces photo-générées. Ainsi, si une source lumineuse locale, de type laser par exemple, est utilisée pour réaliser l’irradiation de la couche de pré-polymère pré-TC, alors il devient possible de définir des zones sur l’empilement, où la couche de pré-polymère pré-TC pourra être réticulée, par photo-irradiation, et d’autres zones où la couche de pré-polymère pré-TC restera à l’état moléculaire car non- irradiée. Une telle irradiation localisée à la surface du top coat TC peut aussi être effectuée par l’intermédiaire d’un masque de lithographie par exemple et irradiation globale de la surface recouverte dudit masque. A very large additional advantage of the present invention lies in the selectivity of the process through the photo-generated species. Thus, if a local light source, of the laser type for example, is used to carry out the irradiation of the pre-pre-polymer layer, then it becomes possible to define areas on the stack, where the pre-layer layer Pre-TC polymer may be cross-linked, by photo-irradiation, and other areas where the pre-polymer pre-polymer layer will remain in the molecular state because not irradiated. Such localized irradiation at the surface of the top coat TC may also be carried out by means of a lithography mask for example and overall irradiation of the surface covered with said mask.
[0126] Dans une variante de réalisation, une telle sélectivité permettant la création de zones réticulées et de zones non réticulées peut également être obtenue au moyen d’un faisceau d’électrons.  In an alternative embodiment, such a selectivity for the creation of crosslinked areas and non-crosslinked areas can also be obtained by means of an electron beam.
[0127] Dans le cadre de l’application du procédé selon l’invention à la nano-lithographie par auto-assemblage dirigé, les zones réticulées de top coat présentent une affinité neutre vis- à-vis du copolymère à blocs sous-jacent, tandis que les zones de top coat non irradiées peuvent présenter une affinité préférentielle avec au moins l’un des blocs du copolymère à blocs sous-jacent. Il devient alors possible de définir des zones d’intérêt sur le même empilement, où les motifs du copolymère à blocs BCP sous-jacent seront perpendiculaires aux interfaces, dans des zones situées en regard des zones du top coat irradiées et neutres vis-à- vis des blocs du copolymère à blocs, et d’autres zones, situées en regard des zones non- irradiées, où les motifs du copolymère à blocs seront au contraire orientés parallèlement aux interfaces, ces derniers ne pouvant dès lors pas être transférés dans le substrat sous-jacent lors d’étapes ultérieures de gravures. In the context of the application of the method according to the invention to directed self-assembly nano-lithography, the crosslinked zones of top coat have a neutral affinity with respect to the underlying block copolymer, while non-irradiated top coat areas may have a preferential affinity with at least one of the blocks of the underlying block copolymer. It then becomes possible to define zones of interest on the same stack, where the patterns of the underlying BCP block copolymer will be perpendicular to the interfaces, in zones located opposite the irradiated and neutral zones of the top coat vis-à- screw blocks blocks copolymer, and other areas, facing the non-irradiated areas, where the units of the block copolymer will instead oriented parallel to the interfaces, they can not therefore be transferred into the substrate underlying in subsequent stages of engraving.
[0128] Pour ce faire, le procédé suivant peut simplement être réalisé. La couche de pré polymère pré-TC est déposée, puis des zones d’intérêt de cette couche sont irradiées, par exemple à travers un masque de lithographie. La couche obtenue est alors rincée dans le solvant ayant servi à son dépôt par exemple, le solvant étant lui-même orthogonal au copolymère à blocs. Ce rinçage permet d’enlever les zones non irradiées. De manière optionnelle, un autre matériau pré-polymère, non neutre vis -à-vis du copolymère à blocs sous- jacent, peut être déposé dans les zones préalablement non-irradiées et ayant été rincées, donc dépourvues de couche de top coat, puis ledit matériau pré-polymère non neutre est exposé à un stimulus, qui peut être un rayonnement lumineux ou un autre stimulus choisi parmi un processus électrochimique, un plasma, un bombardement ionique ou une espèce chimique, afin de le réticuler aux endroits prédéfinis. L’empilement est ensuite soumis à un recuit à la température d’assemblage afin que le copolymère à blocs se structure. Dans ce cas, les nano domaines situés en regard des zones irradiées et réticulées de la couche top coat TC, et neutres vis-à-vis du copolymère à blocs, sont orientés perpendiculairement aux interfaces, alors que les nano-domaines en regard des zones dépourvues de top coat réticulé et neutre sont orientés parallèlement aux interfaces.  To do this, the following method can simply be carried out. The pre-TC pre-polymer layer is deposited, then areas of interest of this layer are irradiated, for example through a lithography mask. The layer obtained is then rinsed in the solvent used for its deposition for example, the solvent being itself orthogonal to the block copolymer. This rinsing can remove non-irradiated areas. Optionally, another pre-polymer material, which is non-neutral with respect to the underlying block copolymer, may be deposited in the previously non-irradiated zones and having been rinsed, thus deprived of a top coat layer, and then said non-neutral prepolymer material is exposed to a stimulus, which may be light radiation or another stimulus selected from electrochemical process, plasma, ion bombardment or chemical species, to crosslink at predefined locations. The stack is then annealed at the assembly temperature to form the block copolymer. In this case, the nano domains located opposite the irradiated and crosslinked zones of the top coat layer TC, and neutral with respect to the block copolymer, are oriented perpendicularly to the interfaces, whereas the nano domains facing the zones without cross-linked and neutral topcoats are oriented parallel to the interfaces.
Les exemples suivants illustrent de façon non limitative la portée de l’invention :  The following examples illustrate in a non-limiting way the scope of the invention:
Exemple 1 : copolvmères à blocs utilisés Example 1: block copolvers used
[0129] Les copolymères à bloc poly(1 ,1 dimethylsilacyclobutane)-b/oc-polystyrene (« PDMSB-b-PS ») utilisés ont été synthétisés par polymérisation anionique séquentielle, tel que déjà reporté dans l’art antérieur (K. Aissou &al., Small, 2017, 13, 1603777). Le copolymère à bloc n°1 plus particulièrement utilisé ici présente une masse moléculaire en nombre (Mn) de 17 000 g/mol, avec un indice de polydispersité de 1 ,09 mesuré par chromatographie d’exclusion stérique (SEC en anglais) avec des étalons polystyrène. La caractérisation montre une composition de 51 % PS (en masse) et 49% PDMSB (en masse). Le copolymère à bloc n°2 plus particulièrement utilisé ici présente une masse moléculaire en nombre (Mn) de 14 000 g/mol, avec un indice de polydispersité de 1 ,07. Le copolymère à bloc n°3 plus particulièrement utilisé ici présente une masse moléculaire en nombre (Mn) de 19 000 g/mol, avec un indice de polydispersité de 1 ,09. La caractérisation montre une composition de 52% PS (en masse) et 48% PDMSB. La période du copolymère à bloc n°1 est mesurée à ~18nm, celle du n°2 est mesurée à ~14nm, celle du BCP n°3 à ~24nm, via une transformée de Fourier rapide (FFT) d’images prises par microscopie électronique à balayage (MEB), sur des films autoorganisés. Comme décrit dans la littérature citée, le bloc « PDMSB » contient du silicium dans sa composition. The block copolymers poly (1,1 dimethylsilacyclobutane) -b / oc-polystyrene ("PDMSB-b-PS") used were synthesized by sequential anionic polymerization, as already reported in the prior art (K. Aissou et al., Small, 2017, 13, 1603777). The block copolymer No. 1 more particularly used here has a number-average molecular mass (Mn) of 17,000 g / mol, with a polydispersity index of 1.09, measured by steric exclusion chromatography (SEC) with polystyrene standards. The characterization shows a composition of 51% PS (by mass) and 49% PDMSB (by mass). The block copolymer No. 2 more particularly used herein has a number-average molecular weight (Mn) of 14,000 g / mol, with a polydispersity index of 1.07. The block copolymer No. 3 more particularly used here has a number-average molecular weight (Mn) of 19,000 g / mol, with a polydispersity of 1.09. The characterization shows a composition of 52% PS (by mass) and 48% PDMSB. The period of the block copolymer No. 1 is measured at ~ 18 nm, that of the No. 2 is measured at ~ 14 nm, that of the BCP No. 3 at ~ 24 nm, via a fast Fourier transform (FFT) images taken by scanning electron microscopy (SEM), on self-organized films. As described in the cited literature, the block "PDMSB" contains silicon in its composition.
Exemple 2 : synthèse des couches de passivation de surface et couches de top-coat Example 2 Synthesis of the Surface Passivation Layers and Top Coat Layers
[0130] Les copolymères ou homopolymères utilisés dans le cadre de l’invention ont été synthétisés par des méthodes standard telles que la NMP (nitroxyde mediated polymerization, par exemple avec un amorceur tel que l’amorceur d’Arkema commercialisé sous la dénomination BlocBuilder®) ou radicalaire classique (avec un amorceur comme l’azobisisobutyronitrile), connues de l’homme du métier. Les masses molaires en nombre obtenues sont typiquement de l’ordre de Mn~5000-10000 g/mol. Le polymère utilisé comme sous-couche de neutralisation est un homopolymère de polyméthacrylate de 2-ethylhexyle. Le copolymère utilisé comme couche de top-coat présente une architecture de type copolymère de poly(méthacrylate de g lycidyl- co-méthacrylate de trifluoroéthyle-co-méthacrylate d’hydroxyéthyle), noté par la suite en abrégé « PGFH », de compositions « GFH » variables, allant de 25/3/72 à 25/47/28, en compositions massiques. Sans autres spécifications explicitement mentionnées, les résultats obtenus étant équivalents pour les différentes compositions mentionnées ci-dessus, seuls ceux concernant la composition 25/37/38 sont détaillés dans la suite. Un copolymère PGFH est également synthétisé, de composition massique 25/0/75.  The copolymers or homopolymers used in the context of the invention were synthesized by standard methods such as NMP (nitroxide mediated polymerization, for example with an initiator such as the initiator of Arkema marketed under the name BlocBuilder® ) or conventional radical (with an initiator such as azobisisobutyronitrile), known to those skilled in the art. The molar masses in number obtained are typically of the order of Mn ~ 5000-10000 g / mol. The polymer used as a neutralization underlayer is a homopolymer of 2-ethylhexyl polymethacrylate. The copolymer used as a topcoat layer has a copolymer architecture of poly (methacrylate of lycidyl-co-methacrylate of trifluoroethyl-co-hydroxyethyl methacrylate), hereinafter abbreviated as "PGFH", of " GFH "variables, ranging from 25/3/72 to 25/47/28, in bulk compositions. Without other specifications explicitly mentioned, the results obtained being equivalent for the various compositions mentioned above, only those concerning the composition 25/37/38 are detailed below. A PGFH copolymer is also synthesized, with a mass composition of 25/0/75.
Exemple 3 : Solvants i-coats Example 3: Solvents i coats
[0131 ] Les différents copolymères synthétisés selon l’exemple 2 de type PGFHs sont tous solubles entièrement dans des solvants alcooliques à hauteur de 10% massique ou moins, tels que le méthanol, l’éthanol, l’isopropanol, le PGME (éther méthylique du propylène glycol), ou encore le lactate d’éthyle, ainsi que dans des mélanges de ces mêmes solvants en proportions quelconques. Les copolymères à blocs décrits selon l’exemple n°1 ne sont pas solubles dans ces mêmes solvants ou leurs mélanges. The various copolymers synthesized according to Example 2 of the PGFHs type are all soluble entirely in alcoholic solvents at a level of 10% by mass or less, such as methanol, ethanol, isopropanol or PGME (methyl ether). propylene glycol), or ethyl lactate, as well as in mixtures of these same solvents in any proportions. The block copolymers described according to Example No. 1 are not soluble in these same solvents or their mixtures.
[0132] Les paramètres de solubilité de ces différents solvants sont disponibles dans la littérature (Hansen, Charles (2007). Hansen Solubility Parameters: A user's handbook, Second Edition. Boca Raton, Fia: CRC Press. ISBN 978-0-8493-7248-3.), mais ils sont regroupés dans le tableau 1 ci-dessous pour des raisons pratiques : The solubility parameters of these various solvents are available in the literature (Hansen, Charles, 2007. Hansen Solubility Parameters: A User's Handbook, Second Edition, Boca Raton, Fia: CRC Press, ISBN 978-0-8493- 7248-3.), But they are grouped in Table 1 below for practical reasons:
Tableau 1  Table 1
[0133] Lorsque ces solvants sont utilisés pour solubiliser les copolymères PGFHs avec leurs additifs, les dépôts réalisés par spin-coating sur les copolymères à blocs n°1 ou n°2 (PDMSB-b-PS) présentent une excellente uniformité.  When these solvents are used to solubilize the PGFHs copolymers with their additives, the deposits made by spin-coating on the No. 1 or No. 2 block copolymers (PDMSB-b-PS) exhibit excellent uniformity.
Exemple 4 : exemple de réticulation du top-coat via différents stimuli Example 4 Example of crosslinking of the top-coat via different stimuli
- Réticulation par faisceau d’électrons (e-beam)  - Electron beam cross-linking (e-beam)
[0134] L’équipement utilisé pour la lithographie e-beam est un appareil JEOL 6300FS opérant à 100kV, dont l’intensité du faisceau d’électron est fixée à 5nA. Une dose d’exposition différente est testée pour chaque échantillon, de 30pC/cm2 à 180pC/cm2, par pas de 30pC/cm2. The equipment used for the e-beam lithography is a JEOL 6300FS device operating at 100kV, the intensity of the electron beam is fixed at 5nA. A different exposure dose is tested for each sample, from 30pC / cm 2 to 180pC / cm 2 , in steps of 30pC / cm 2 .
[0135] Une solution de copolymère PGFH à 2% massique est réalisée dans l’éthanol absolu. Une solution à 2% massique de trifluorométhane sufonate de triphenylsulfonium (abrégé « TPST » par la suite) est préparée, également dans l’éthanol absolu. Une solution de mélange PGFH et TPST est alors préparée à hauteur 90% PGFH pour 10% de TPST, en masse. La solution ainsi obtenue est filtrée sur un filtre en PTFE (polytétrafluoroéthylène) de porosité 200nm, puis dispensée par spin-coating à 2000 tours/minute (rpm) sur un substrat de silicium de 3cm de côté, de façon à obtenir un film homogène de ~60nm d’épaisseur. Un recuit doux est alors effectué à 60°C durant 1 minutes afin d’éliminer les traces de solvant résiduelles du film de copolymère, puis l’échantillon est exposé à un faisceau d’électron à une dose précise pour dessiner des motifs rectangulaires de 200pmx100pm espacés de 400pm. Après exposition, un recuit (« post-exposure bake » en anglais, ou PEB) est effectué à 90°C durant 2 minutes pour permettre la diffusion de l’acide électro-généré dans le film de PGFH. L’échantillon est alors rincé dans un bain d’éthanol absolu durant 1 minute afin d’éliminer les zones non exposées du substrat, puis le solvant résiduel est éliminé sous flux d’azote. L’échantillon ainsi préparé est alors clivé de façon à ce que la fracture effectuée coupe les motifs dessinés, puis l’épaisseur résiduelle correspondant au copolymère PFGH réticulé est estimée par microscopie électronique à balayage via une vue en coupe sur les motifs dessinés. Les valeurs d’épaisseur ainsi déterminées sont reportées sur le graphique de la Figure 5 qui représente l’évolution de l’épaisseur de PGFH résiduelle réticulée en fonction de la dose d’électron appliquée. [0136] Ce graphique permet donc de démontrer que le copolymère PGFH peut être réticulé via un faisceau d’électron, et que si une zone du film n’est pas exposée au faisceau, celle-ci sera éliminée lors de l’étape de rinçage par le solvant. L’exemple montre donc que des zones du film peuvent être spécifiquement sélectionnées pour subir une réaction de réticulation. On note que la sensibilité du matériau vis-à-vis du faisceau peut être modifiée aisément en jouant sur différents paramètres bien connus de l’homme du métier, tels que le ratio des constituants, la nature chimique du sel de sulfonium, etc.... A 2% by weight PGFH copolymer solution is produced in absolute ethanol. A 2% by weight solution of triphenylsulfonium trifluoromethane sufonate (hereinafter abbreviated "TPST") is also prepared in absolute ethanol. A mixture solution PGFH and TPST is then prepared at a height of 90% PGFH for 10% of TPST, by mass. The solution thus obtained is filtered on a PTFE (polytetrafluoroethylene) filter with a porosity of 200 nm and then dispensed by spin-coating at 2000 revolutions / minute (rpm) on a silicon substrate of 3 cm side, so as to obtain a homogeneous film of ~ 60nm thick. Gentle annealing is then performed at 60 ° C for 1 minute to remove residual solvent traces from the copolymer film, and then the sample is exposed to an electron beam at a precise dose to draw rectangular patterns of 200pmx100pm. spaced at 400pm. After exposure, an annealing ("post-exposure bake" in English, or PEB) is carried out at 90 ° C for 2 minutes to allow the diffusion of the electro-generated acid in the PGFH film. The sample is then rinsed in an absolute ethanol bath for 1 minute to remove the unexposed areas of the substrate, and the residual solvent is removed under a stream of nitrogen. The sample thus prepared is then cleaved so that the fracture performed cuts the patterns drawn, then the residual thickness corresponding to the crosslinked copolymer PFGH is estimated by scanning electron microscopy via a sectional view on the patterns drawn. The thickness values thus determined are plotted on the graph of FIG. 5 which represents the evolution of the thickness of reticulated residual PGFH as a function of the electron dose applied. This graph thus makes it possible to demonstrate that the PGFH copolymer can be crosslinked via an electron beam, and that if a zone of the film is not exposed to the beam, this beam will be eliminated during the rinsing step. by the solvent. The example therefore shows that areas of the film can be specifically selected to undergo a crosslinking reaction. It is noted that the sensitivity of the material vis-à-vis the beam can be easily modified by varying various parameters well known to those skilled in the art, such as the ratio of constituents, the chemical nature of the sulfonium salt, etc. ..
- Réticulation par un processus photochimiaue à A= 172 nm  - Crosslinking by a photochemical process at A = 172 nm
[0137] L’unité UV utilisée a été conçue par la société SCREEN SPE. Elle comprend une enceinte conditionnée sous atmosphère inerte (flux constant d’azote), irradiée par une lampe UV délivrant une puissance de 30W.cm 2 à la longueur d’onde 172nm. Les échantillons sont tout d’abord placés dans l’enceinte hermétique, puis l’atmosphère est conditionnée durant quelques minutes afin d’assurer l’absence d’oxygène, et la lampe est allumée durant un temps définit correspondant à une dose lumineuse donnée. The UV unit used was designed by the SCREEN SPE company. It comprises a chamber conditioned under an inert atmosphere (constant flow of nitrogen), irradiated by a UV lamp delivering a power of 30W.cm 2 at the wavelength 172nm. The samples are first placed in the sealed chamber, then the atmosphere is conditioned for a few minutes to ensure the absence of oxygen, and the lamp is lit for a defined time corresponding to a given light dose.
[0138] Une solution de copolymère PGFH à 2% massique est réalisée dans l’éthanol absolu. Une solution à 2% massique de trifluoromethane sufonate de triphenylsulfonium (abrégé « TPST » par la suite) est préparée, également dans l’éthanol absolu. Une solution de mélange PGFH et TPST est alors préparée à hauteur 90% PGFH pour 10% de TPST, en masse. La solution ainsi obtenue est filtrée sur un filtre en PTFE de porosité 200nm, puis dispensée par spin-coating à 2000 tours/minute (rpm) sur un substrat de silicium de 3 cm de côté, de façon à obtenir un film homogène de ~60nm d’épaisseur. Un recuit doux (« softbake » an anglais) est alors effectué à 60°C durant 1 minute afin d’éliminer les traces de solvant résiduelles du film de copolymère, puis l’échantillon est placé dans l’enceinte de l’unité UV et soumis alors à une dose spécifique de radiation lumineuse. Par la suite, un recuit post exposition (PEB) est effectué ou non à 90°C durant 2 minutes sur une simple plaque chauffante pour permettre la diffusion des acides photo-générés dans le film de copolymère, puis l’échantillon est rincé dans un bain d’éthanol absolu durant 2 minutes pour éliminer les chaînes de copolymère non-réticulées et le solvant résiduel est évacué sous flux d’azote. L’épaisseur résiduelle du film correspondant au copolymère PGFH photo-réticulé est mesurée par ellipsométrie. Les valeurs d’épaisseurs ainsi obtenues sont rassemblées sur le graphique de la Figure 6, et tracées en fonction de la dose d’exposition au rayonnement lumineux à 172nm et selon que le film a été soumis à un recuit post-exposition (PEB) ou non.  A 2% by weight PGFH copolymer solution is produced in absolute ethanol. A 2% by weight solution of triphenylsulfonium trifluoromethane sufonate (abbreviated "TPST" thereafter) is prepared, also in absolute ethanol. A mixture solution PGFH and TPST is then prepared at a height of 90% PGFH for 10% of TPST, by mass. The solution thus obtained is filtered on a PTFE filter with a porosity of 200 nm and then dispensed by spin-coating at 2000 revolutions / minute (rpm) on a silicon substrate of 3 cm side, so as to obtain a homogeneous film of ~ 60 nm thick. A mild annealing ("softbake" in English) is then carried out at 60 ° C for 1 minute in order to remove residual traces of solvent from the copolymer film, then the sample is placed in the chamber of the UV unit and then subjected to a specific dose of light radiation. Subsequently, a post-exposure annealing (PEB) is performed or not at 90 ° C for 2 minutes on a single hot plate to allow the diffusion of photo-generated acids in the copolymer film, then the sample is rinsed in a absolute ethanol bath for 2 minutes to remove uncrosslinked copolymer chains and the residual solvent is removed under nitrogen flow. The residual thickness of the film corresponding to the photo-crosslinked PGFH copolymer is measured by ellipsometry. The thickness values thus obtained are collated in the graph of FIG. 6, and plotted as a function of the exposure dose to the luminous radiation at 172 nm and according to whether the film has been subjected to a post-exposure annealing (PEB) or no.
[0139] Ce graphique permet donc de démontrer que le copolymère PGFH peut être réticulé via son exposition à un rayonnement lumineux à 172nm, et que si une zone du film n’est pas exposée au rayonnement, celle-ci sera éliminée lors de l’étape de rinçage par le solvant. L’exemple montre donc que des zones du film peuvent être spécifiquement sélectionnées pour subir une réaction de réticulation. On remarque également que la présence du recuit post-exposition permet de conserver une part plus conséquente du film initial du fait de la diffusion de l’acide photo-généré dans le film de copolymère, démontrant ainsi l’intérêt de cette étape optionnelle dans le procédé. Il est de même important de noter que la longueur d’onde à 172nm est très proche de celle à 193nm couramment utilisée en lithographie optique, un tel film de PGFH/TPST présentera donc une sensibilité équivalente voire meilleure à 193nm, de même que à la longueur d’onde 248nm également couramment utilisée en lithographie optique. Enfin, on note que la sensibilité du matériau vis-à-vis du rayonnement lumineux peut être modifiée aisément en jouant sur différents paramètres bien connu de l’homme du métier, tels que le ratio des constituants, la nature chimique du sel de sulfonium servant de PAG etc.... This graph thus makes it possible to demonstrate that the PGFH copolymer can be crosslinked via its exposure to a luminous radiation at 172 nm, and that if an area of the film is not exposed to the radiation, it will be eliminated during the step of rinsing with the solvent. So the example shows that areas of the film can be specifically selected to undergo a crosslinking reaction. It is also noted that the presence of the post-exposure annealing makes it possible to retain a greater proportion of the initial film because of the diffusion of the photo-generated acid in the copolymer film, thus demonstrating the interest of this optional step in the process. It is also important to note that the wavelength at 172nm is very close to the 193nm one commonly used in optical lithography, such a film of PGFH / TPST will therefore have a similar or better sensitivity to 193nm, as well as the 248nm wavelength also commonly used in optical lithography. Finally, it is noted that the sensitivity of the material vis-à-vis the light radiation can be easily modified by varying parameters well known to those skilled in the art, such as the ratio of constituents, the chemical nature of the sulfonium salt serving from PAG etc ....
- Réticulation par un processus photochimiaue à A= 365 nm  - Crosslinking by a photochemical process at A = 365 nm
[0140] L’unité UV utilisée a été conçue par la société EVG. Elle comprend une enceinte close, irradiée par une lampe UV délivrant une puissance de 3W.cnr2 à la longueur d’onde 365nm située à quelques centimètres de l’échantillon. Les échantillons sont tout d’abord placés dans l’enceinte close et la lampe est allumée durant un temps définit correspondant à une dose lumineuse donnée. The UV unit used was designed by the company EVG. It comprises a closed chamber, irradiated by a UV lamp delivering a power of 3W.cnr 2 at 365nm wavelength located a few centimeters from the sample. The samples are first placed in the closed enclosure and the lamp is lit for a definite time corresponding to a given light dose.
[0141 ] Une solution de copolymère PGFH à 2% massique est réalisée dans l’éthanol absolu. Une solution à 4% massique d’hexafluorophosphate de triarylsulfonium (abrégé « TAPS » par la suite) initialement en solution à 50% dans du carbonate de propylène (CAS : 109037-77-6) est préparée dans du méthanol. Une solution de mélange PGFH et TAPS est alors préparée à hauteur 90% PGFH pour 10% de TAPS, en masse. La solution ainsi obtenue est filtrée sur un filtre en PTFE de porosité 200nm, puis dispensée par spin-coating à 2000 tours/minute (rpm) sur un substrat de silicium de 3 cm de côté, de façon à obtenir un film homogène de ~60nm d’épaisseur. Un recuit doux (« soft bake » en anglais) est alors effectué à 60°C durant 1 minutes afin d’éliminer les traces de solvant résiduelles du film de copolymère, puis l’échantillon est placé dans l’enceinte de l’unité UV et soumis alors à une dose spécifique de radiation lumineuse. Par la suite, un recuit post-exposition (PEB) est effectué à 90°C durant 2 minutes sur une simple plaque chauffante pour permettre la diffusion des acides photo- générés dans le film de copolymère, puis l’échantillon est rincé dans un bain d’éthanol absolu durant 2 minutes pour éliminer les chaînes de copolymère non-réticulées et le solvant résiduel est évacué sous flux d’azote. L’épaisseur résiduelle du film correspondant au copolymère PGFH photo-réticulé est mesurée par ellipsométrie. Les valeurs d’épaisseurs ainsi obtenues sont rassemblées sur le graphique de la Figure 7, et tracées en fonction de la dose d’exposition au rayonnement lumineux à 365nm.  A PGFH copolymer solution at 2% by weight is produced in absolute ethanol. A 4 wt% solution of triarylsulfonium hexafluorophosphate (abbreviated "TAPS" thereafter) initially in 50% solution in propylene carbonate (CAS: 109037-77-6) is prepared in methanol. A PGFH and TAPS mixture solution is then prepared at 90% PGFH for 10% TAPS, by mass. The solution thus obtained is filtered on a PTFE filter with a porosity of 200 nm and then dispensed by spin-coating at 2000 revolutions / minute (rpm) on a silicon substrate of 3 cm side, so as to obtain a homogeneous film of ~ 60 nm thick. A mild annealing ("soft bake" in English) is then performed at 60 ° C for 1 minute to remove residual solvent traces of the copolymer film, then the sample is placed in the chamber of the UV unit and then subjected to a specific dose of light radiation. Subsequently, a post-exposure annealing (PEB) is carried out at 90 ° C for 2 minutes on a single hot plate to allow diffusion of the photo-generated acids in the copolymer film, then the sample is rinsed in a bath absolute ethanol for 2 minutes to remove uncrosslinked copolymer chains and the residual solvent is removed under nitrogen flow. The residual thickness of the film corresponding to the photo-crosslinked PGFH copolymer is measured by ellipsometry. The thickness values thus obtained are collated in the graph of FIG. 7 and plotted against the exposure dose to 365 nm light radiation.
[0142] Ce graphique permet donc de démontrer que le copolymère PGFH peut être réticulé via son exposition à un rayonnement lumineux à 365nm, et que si une zone du film n’est pas exposée au rayonnement, celle-ci sera éliminée lors de l’étape de rinçage par le solvant. L’exemple montre donc que des zones du film peuvent être spécifiquement sélectionnées pour subir une réaction de réticulation. On note également que la sensibilité du matériau vis-à-vis du rayonnement lumineux peut être modifiée aisément en jouant sur différents paramètres bien connus de l’homme du métier, tels que le ratio des constituants, la nature chimique du sel de sulfonium servant de PAG etc.... This graph thus makes it possible to demonstrate that the PGFH copolymer can be crosslinked via its exposure to a light radiation at 365 nm, and that if a zone of the film is not exposed to radiation, this will be eliminated during the solvent rinsing step. The example therefore shows that areas of the film can be specifically selected to undergo a crosslinking reaction. It is also noted that the sensitivity of the material vis-à-vis the light radiation can be easily modified by varying various parameters well known to those skilled in the art, such as the ratio of constituents, the chemical nature of the salt of sulfonium serving as PAG etc ....
Exemple 5 : effet de la réticulation sur les démouillages possibles de l’empilement copolvmère à blocs/ top coat  EXAMPLE 5 Effect of Crosslinking on the Possible Demolitions of the Block Copolymer / Topcoat Stack
[0143] Les homopolymères utilisés en tant que sous couche sont dissous dans un bon solvant, tel que l’éther monométhylique de l’acétate du propylène glycol (PGMEA), à hauteur de 2% massique. Le copolymère à blocs n°1 est dissout dans un bon solvant tel que la méthyle isobutyle cétone (MIBK), à hauteur de 0,75% massique. Le copolymère de top-coat PGFH est dissous dans de l’éthanol absolu à hauteur de 1 ,8% massique, auxquels sont ajoutés 0,18% de générateur de photoacide (TPST pour exposition à 172nm et faisceau électronique, TAPS pour exposition à 365nm). Chaque solution est filtrée sur des filtres PTFE de porosité 200nm pour éliminer les particules et poussières potentielles. Les substrats de silicium sont taillés en échantillons de 3cm x 3cm à partir de galettes 200mm de silicium d’orientation cristallographique [100], puis utilisés tels quels.  The homopolymers used as undercoat are dissolved in a good solvent, such as propylene glycol acetate monomethyl ether (PGMEA), at 2% by weight. Block copolymer No. 1 is dissolved in a good solvent such as methyl isobutyl ketone (MIBK) at a level of 0.75% by weight. The topcoat copolymer PGFH is dissolved in absolute ethanol at a level of 1.8% by mass, to which 0.18% of photoacid generator (TPST for exposure at 172 nm and electron beam, TAPS for exposure at 365 nm) is added. ). Each solution is filtered on PTFE filters with a porosity of 200 nm to remove the particles and potential dust. The silicon substrates are cut into samples of 3cm x 3cm from 200mm wafers of crystallographic orientation silicon [100], and then used as such.
[0144] La procédure suivante est réalisée pour les échantillons correspondant à un jeu expérimental donné et prédéterminé :  The following procedure is performed for the samples corresponding to a given predetermined experimental game:
- Démouillaqe « solide/liquide » : (démouillaae du copolvmère à blocs sur sa sous- couche neutre ) : référence n°1  - "solid / liquid" demolding: (demolding of the copolymer with blocks on its neutral underlayer): reference n ° 1
[0145] La solution de sous-couche neutre est dispensée par spin-coating sur le substrat de silicium à une vitesse de 700 tours/minute (rpm), pour obtenir un film de ~70nm d’épaisseur. Le substrat est ensuite recuit à 200°C durant 75 secondes afin de réaliser le greffage des molécules sur ledit substrat, puis l’excédent de matériau non-greffé est simplement rincé dans un bain de solvant (PGMEA), et le solvant résiduel est soufflé sous jet d’azote. La solution de copolymère à blocs est par la suite dispensée par spin-coating à 2000 tours/minute (rpm), afin d’obtenir un film homogène de ~25nm d’épaisseur. Le substrat est alors recuit sur une plaque chauffante à 220°C durant 5minutes. L’échantillon est alors soumis à un plasma de chimie et conditions douces telle que Ar (80sccm), O2 (40sccm), 10mT, 100WSOurce, 10Wbias, durant 15 secondes afin de « geler » la structure obtenue et ainsi empêcher un fluage du polymère au cours du temps tout en améliorant les conditions d’imagerie MEB. L’échantillon ainsi obtenu est ensuite caractérisé par microscopie électronique à balayage (MEB), en effectuant une statistique de ~10 images à un grossissement typique de x5000 ou x10000 afin de pouvoir déterminer le niveau de démouillage du film. Une image MEB typique correspondant à l’échantillon de référence 1 est reportée sur la Figure 8, sous la lettre a). The neutral sub-layer solution is dispensed by spin-coating on the silicon substrate at a speed of 700 revolutions / minute (rpm), to obtain a film ~ 70 nm thick. The substrate is then annealed at 200 ° C. for 75 seconds in order to carry out the grafting of the molecules on said substrate, then the excess of ungrafted material is simply rinsed in a solvent bath (PGMEA), and the residual solvent is blown off. under nitrogen jet. The block copolymer solution is then dispensed by spin-coating at 2000 rpm, in order to obtain a homogeneous film of ~ 25 nm thick. The substrate is then annealed on a hot plate at 220 ° C for 5 minutes. The sample is then subjected to a plasma of chemistry and soft conditions such as Ar (80 sccm), O2 (40 sccm), 10mT, 100W SOurce , 10W bias , during 15 seconds in order to "freeze" the structure obtained and thus to prevent a creep of the polymer over time while improving the SEM imaging conditions. The resulting sample is then characterized by scanning electron microscopy (SEM), performing a statistic of ~ 10 images at a typical magnification of x5000 or x10000 in order to be able to determine the level of dewetting of the film. A typical SEM image corresponding to the reference sample 1 is shown in Figure 8, under the letter a).
- Démouillaqe « solide/liquide/liquide » : (démouillaae du système copolvmère à blocs+Top coat, quand le top-coat n’est pas réticulé ) : référence n°2  - Demoulding "solid / liquid / liquid": (stripping of the copolymer system with blocks + Top coat, when the top-coat is not cross-linked): reference n ° 2
[0146] Le copolymère de top-coat PGFH est tout d’abord dissout dans l’éthanol absolu à hauteur de 2% massique, puis la solution obtenue est filtrée après dissolution, et sera utilisée telle quelle par la suite. La solution de sous-couche neutre est dispensée par spin-coating sur le substrat de silicium à une vitesse de 700 tours/minute (rpm), pour obtenir un film de ~70nm d’épaisseur. Le substrat est ensuite recuit à 200°C durant 75 secondes afin de réaliser le greffage des molécules sur ledit substrat, puis l’excédent de matériau non-greffé est simplement rincé dans un bain de solvant (PGMEA), et le solvant résiduel est soufflé sous jet d’azote. La solution de copolymère à blocs est par la suite dispensée par spin-coating à 2000 tours par minute (rpm), afin d’obtenir un film homogène de ~25nm d’épaisseur. Le copolymère de top-coat dans l’éthanol est alors dispensé sur le film de copolymère à blocs par spin-coating à 2000 tours/minute (rpm) de façon à obtenir un film de ~65nm d’épaisseur. Le substrat est alors recuit sur une plaque chauffante à 220°C durant 5minutes pour organiser le copolymère à blocs. Les échantillons sont alors soumis à un plasma de chimie et conditions douces telle que Ar (80sccm), O2 (40sccm), 10mT, 100W source, 10Wbias, durant 15 secondes afin de « geler » la structure obtenue et ainsi empêcher un fluage du polymère au cours du temps tout en améliorant les conditions d’imagerie MEB. L’échantillon ainsi obtenu est ensuite caractérisé par microscopie électronique à balayage (MEB), en effectuant une statistique de ~10 images à un grossissement typique de x5000 ou x10000 afin de pouvoir déterminer le niveau de démouillage du film. Une image MEB typique correspondant à l’échantillon de référence 2 est reportée sur la Figure 8, sous la lettre b). The top-coat copolymer PGFH is first dissolved in absolute ethanol at 2% by weight, then the solution obtained is filtered after dissolution, and will be used as it is thereafter. The neutral sub-layer solution is provided by spin-coating on the silicon substrate at a speed of 700 revolutions / minute (rpm), to obtain a film of ~ 70 nm thick. The substrate is then annealed at 200 ° C. for 75 seconds in order to carry out the grafting of the molecules on said substrate, then the excess of ungrafted material is simply rinsed in a solvent bath (PGMEA), and the residual solvent is blown off. under nitrogen jet. The block copolymer solution is subsequently dispensed by spin-coating at 2000 rpm, in order to obtain a homogeneous film of ~ 25 nm thick. The top-coat copolymer in ethanol is then dispensed onto the spin-coating block copolymer film at 2000 rpm so as to obtain a film of ~65 nm thick. The substrate is then annealed on a hot plate at 220 ° C for 5 minutes to organize the block copolymer. The samples are then subjected to a plasma of chemistry and mild conditions such as Ar (80 sccm), O2 (40 sccm), 10mT, 100W source , 10W bias , during 15 seconds in order to "freeze" the structure obtained and thus prevent a creep of polymer over time while improving SEM imaging conditions. The sample thus obtained is then characterized by scanning electron microscopy (SEM), performing a statistic of ~ 10 images at a typical magnification of x5000 or x10000 in order to be able to determine the level of dewetting of the film. A typical SEM image corresponding to the reference sample 2 is shown in Figure 8, under the letter b).
- Démouillaqe « solide/liquide/solide » : ( démouillaae du système copolvmère à blocs+Top coat. quand le top-coat est réticulé) : approche proposée par l’invention  - Demoulding "solid / liquid / solid": (demobilized from the copolymer block system + top coat, when the topcoat is crosslinked): approach proposed by the invention
[0147] La solution de sous-couche neutre est dispensée par spin-coating sur le substrat de silicium à une vitesse de 700 tours/minute (rpm), pour obtenir un film de ~70nm d’épaisseur. Le substrat est ensuite recuit à 200°C durant 75 secondes afin de réaliser le greffage des molécules sur ledit substrat, puis l’excédent de matériau non-greffé est simplement rincé dans un bain de solvant (PGMEA), et le solvant résiduel est soufflé sous jet d’azote. La solution de copolymère à blocs est par la suite dispensée par spin-coating à 2000 tours par minute (rpm), afin d’obtenir un film homogène de ~25nm d’épaisseur. Le copolymère de top-coat, en mélange à hauteur de 90/10 avec le PAG, dans l’éthanol est alors dispensé sur le film de copolymère à blocs par spin-coating à 2000 tours/minute (rpm) de façon à obtenir un film de ~65nm d’épaisseur. Le substrat est alors soumis à un stimulus donné (faisceau d’électron, rayonnement lumineux) avec une dose donnée (~1 OOmO/cm2 pour une exposition à un faisceau d’électron dans des conditions telles qu’exposées dans l’exemple 4 ; 15 à 30 mJ/cm2 pour l’exposition à un rayonnement lumineux de longueur d’onde 172nm dans des conditions telles qu’exposées dans l’exemple 4 ; 300 mJ/cm2 pour une exposition à un rayonnement lumineux de longueur d’onde 365nm dans des conditions telles qu’exposées dans l’exemple 4). Un recuit post-exposition est alors effectué à 90°C durant 2 ou 3 minutes sur une plaque chauffante afin de permettre la diffusion de l’acide électro ou photo-généré dans le film de top-coat. Un deuxième recuit à 220°C durant 5 minutes permet d’organiser le copolymère à blocs. Les échantillons sont alors soumis à un premier plasma tel que décrit dans l’exemple 6 afin de retirer le top-coat réticulé, puis à un deuxième plasma de chimie et conditions douces telle que Ar (80sccm), O2 (40sccm), 10mT, 100W source, 1 0Wbias, durant 15 secondes afin de « geler » la structure obtenue du copolymère à bloc et ainsi empêcher un fluage du polymère au cours du temps tout en améliorant les conditions d’imagerie MEB. Chaque échantillon ainsi obtenu est ensuite caractérisé par microscopie électronique à balayage (MEB), en effectuant une statistique de ~10 images à un grossissement typique de x5000 ou x10000 afin de pouvoir déterminer le niveau de démouillage des films. Une image MEB typique correspondant aux échantillons, dont le top coat a été réticulé selon un mode de réalisation de l’invention, est reportée sur la Figure 8, sous la lettre c). The neutral sub-layer solution is dispensed by spin-coating on the silicon substrate at a speed of 700 revolutions / minute (rpm), to obtain a film of ~ 70 nm thick. The substrate is then annealed at 200 ° C. for 75 seconds in order to carry out the grafting of the molecules on said substrate, then the excess of ungrafted material is simply rinsed in a solvent bath (PGMEA), and the residual solvent is blown off. under nitrogen jet. The block copolymer solution is subsequently dispensed by spin-coating at 2000 rpm, in order to obtain a homogeneous film of ~ 25 nm thick. The top-coat copolymer, in a 90/10 mixture with PAG, in ethanol is then dispensed onto the spin-coating block copolymer film at 2000 rpm to obtain a film ~ 65nm thick. The substrate is then subjected to a given stimulus (electron beam, light radiation) with a given dose (~ 1 OOmO / cm 2 for exposure to an electron beam under conditions as set out in Example 4, 15 to 30 mJ / cm 2 for exposure to radiation luminous wavelength 172 nm under conditions as set out in Example 4, 300 mJ / cm 2 for exposure to light radiation of wavelength 365 nm under conditions as described in Example 4 ). A post-exposure annealing is then carried out at 90 ° C for 2 or 3 minutes on a hot plate to allow the diffusion of the electro or photo-generated acid in the top-coat film. A second annealing at 220 ° C for 5 minutes allows to organize the block copolymer. The samples are then subjected to a first plasma as described in Example 6 in order to remove the crosslinked topcoat, then to a second plasma of chemistry and mild conditions such as Ar (80 sccm), O 2 (40 sccm), 10 mT, 100W source, 10W b ias, for 15 seconds to "freeze" the resulting structure of the block copolymer and thereby prevent creep of the polymer over time while improving the SEM imaging conditions. Each sample thus obtained is then characterized by scanning electron microscopy (SEM), performing a statistic of ~ 10 images at a typical magnification of x5000 or x10000 in order to be able to determine the level of dewetting of the films. A typical SEM image corresponding to the samples, the top coat of which has been crosslinked according to one embodiment of the invention, is shown in FIG. 8, under the letter c).
[0148] Sur les images a) et b) de la Figure 8, les zones gris foncé/noires correspondent à un amas de film de copolymère, il s’agit donc de zones démouillées, alors que les zones en gris clair correspondent au substrat mis à nu par le processus de démouillage. L’image c) de la Figure 8 montre un film continu d’épaisseur homogène.  On the images a) and b) of Figure 8, the dark gray / black areas correspond to a cluster of copolymer film, so it is de-wet areas, while the light gray areas correspond to the substrate laid bare by the dewetting process. Image c) of Figure 8 shows a continuous film of uniform thickness.
[0149] Selon cet exemple, il est évident que si le top-coat n’est pas réticulé (référence n°2), il induit une déformation de la couche de copolymère à blocs menant rapidement à un démouillage complet du copolymère à blocs sur la surface neutralisée. Le copolymère à blocs lui-même (référence n°1 ) démouille sur la couche de neutralisation correspondante à la température d’auto-organisation du copolymère à blocs, lorsqu’aucun top-coat n’est présent. Enfin, on constate que ni le film de copolymère à blocs ni le film de top-coat n’ont démouillé lorsque le top-coat a subi une étape de réticulation, soit par exposition à un faisceau d’électron, soit par exposition à un rayonnement lumineux, avant d’être soumis à la température d’auto organisation du copolymère à blocs (« démouillage solide/liquide/solide »). Il est donc indéniable que le top-coat réticulé permet de contrôler efficacement, voire supprimer, les phénomènes de démouillage possibles de l’empilement. Par ailleurs, on peut noter que cette dernière configuration permet d’obtenir des motifs orientés perpendiculairement, comme décrit dans l’exemple 7. Exemple 6 : Gravure/retrait de la couche de top coat par plasma According to this example, it is obvious that if the top-coat is not crosslinked (reference No. 2), it induces a deformation of the block copolymer layer rapidly leading to a complete dewetting of the block copolymer. the neutralized surface. The block copolymer itself (reference No. 1) wets on the corresponding neutralization layer at the self-organization temperature of the block copolymer, when no top coat is present. Finally, it can be seen that neither the block copolymer film nor the topcoat film have become dewaxed when the topcoat has undergone a crosslinking step, either by exposure to an electron beam or by exposure to an electron beam. light radiation, before being subjected to the self-organization temperature of the block copolymer ("solid / liquid / solid dewetting"). It is therefore undeniable that the cross-linked top-coat makes it possible to effectively control or even eliminate the possible dewetting phenomena of the stack. Moreover, it may be noted that this latter configuration makes it possible to obtain perpendicular oriented patterns, as described in Example 7. Example 6: Etching / removal of the top coat layer by plasma
[0150] Les expériences de retrait/gravure sèche du film de top-coat ont été effectuées dans un réacteur DPS à plasma couplé par induction, de chez Applied Materials, dont les parois sont constituées d’oxyde d’aluminium. Les échantillons sont collés physiquement sur un wafer de silicium de 200mm de diamètre avant d’être introduits dans la chambre du réacteur. Le plasma est excité par induction via deux antennes radiofréquences à 13,56MHz avec une puissance d’alimentation allant jusqu’à 3kW pour améliorer l’uniformité du flux d’ion.  The dry-etching / dry-etching experiments of the top-coat film were carried out in an induction-coupled plasma DPS reactor from Applied Materials, the walls of which consist of aluminum oxide. The samples are physically bonded to a silicon wafer 200mm in diameter before being introduced into the reactor chamber. The plasma is excited by induction via two radio frequency antennas at 13.56MHz with a power supply of up to 3kW to improve the uniformity of the ion flux.
[0151 ] Un plasma de chimie et conditions telles que CF4 (50sccm), O2 (70sccm), 10mT, 100W source, 10Wbias, est effectué sur des films de copolymère PGFH d’épaisseur initiale ~130nm avec des temps variables de plasma. Les films de PGFH sont préparés tels que décrit dans l’exemple 4. La concentration des constituants est ajustée ici à 4% massique de façon à obtenir des films un peu plus épais que dans l’exemple 4 et ainsi avoir une meilleure précision sur la vitesse de gravure du film de PGFH ; le reste du procédé est inchangé. Une fois le plasma effectué, les épaisseurs résiduelles des films sont mesurées par ellipsométrie. Les résultats sont reportés dans le Tableau 2 ci-dessous et illustrés sur le graphique de la Figure 9. A plasma of chemistry and conditions such as CF 4 (50 sccm), O 2 (70 sccm), 10 mT, 100 W source , 10 W bias , is performed on PGFH copolymer films of initial thickness ~ 130 nm with varying times of plasma. . The PGFH films are prepared as described in Example 4. The concentration of the constituents is adjusted here to 4% by weight so as to obtain films a little thicker than in Example 4 and thus have a better accuracy on the burning speed of the PGFH film; the rest of the process is unchanged. Once the plasma is made, the residual thicknesses of the films are measured by ellipsometry. The results are reported in Table 2 below and illustrated in the graph of Figure 9.
Tableau 2 : épaisseur résiduelle mesurée pour un film de PGFH ayant subi des temps de plasma différents.  Table 2: Residual thickness measured for a PGFH film having undergone different plasma times.
[0152] Suivant cet exemple, le copolymère PGFH est donc gravé à une vitesse de ~4,8nm.s_1 sous ces conditions de plasma. [0152] Following this example, the copolymer PGFH is etched at a rate of ~ 4,8nm.s _1 under the plasma conditions.
[0153] Selon les échantillons préparés tels que dans l’exemple 7 ci-dessous, ainsi que les données exposées ci-dessus, le top-coat d’épaisseur initiale ~60nm est donc retiré entièrement avec un temps de plasma de 13secondes. Par la suite, de façon facultative, un plasma doux de chimie et conditions Ar (80sccm), O2 (40sccm), 10mT, 200 WSOurce, 20 Wbias, effectué durant 10secondes permet de retirer en partie la phase correspondant au PS du copolymère à blocs afin d’améliorer le contraste en imagerie MEB. According to the samples prepared as in Example 7 below, as well as the data set out above, the top coat of initial thickness ~ 60nm is removed entirely with a plasma time of 13seconds. Subsequently, optionally, a soft plasma of chemistry and conditions Ar (80 sccm), O2 (40 sccm), 10 mT, 200 W SO urce, 20 W bias , carried out for 10seconds partially removes the phase corresponding to the PS of the block copolymer to improve contrast in SEM imaging.
[0154] Il est à noter que dans cet exemple, les chimies et conditions de plasma permettant de retirer le film de PGFH sont très arbitraires et que, par conséquent, d’autres conditions équivalentes aisément établies par l’homme du métier permettraient tout aussi bien d’arriver au même résultat. It should be noted that in this example, the chemistries and plasma conditions for removing the PGFH film are very arbitrary and that, therefore, other conditions Equivalents easily established by those skilled in the art would just as easily achieve the same result.
Exemple 7 : auto-organisation de copolvmère à blocs suivant l’invention- top-coat neutre réticulé EXAMPLE 7 Self-Organization of Block Copolymers According to the Invention Neutral Cross-Linked Top Coat
[0155] Les homopolymères utilisés en tant que sous couche sont dissous dans un bon solvant, tel que l’éther monométhylique de l’acétate du propylène glycol (PGMEA), à hauteur de 2% massique. Le copolymère à blocs est dissout dans un bon solvant tel que la méthyle isobutyle cétone (MIBK), à hauteur de 0,75% massique. Le copolymère de top-coat PGFH est dissout dans de l’éthanol absolu à hauteur de 1 ,8% massique, auxquels sont ajoutés 0,18% de générateur de photoacide (TPST pour exposition à 172nm et faisceau électronique, TAPS pour exposition à 365nm). Chaque solution est filtrée sur des filtres PTFE de porosité 200nm pour éliminer les particules et poussières potentielles. Les substrats de silicium sont taillés en échantillons de 3cm x 3cm à partir de galettes 200mm de silicium d’orientation cristallographique [100], puis utilisés tels quels.  The homopolymers used as undercoat are dissolved in a good solvent, such as propylene glycol acetate monomethyl ether (PGMEA), at 2% by weight. The block copolymer is dissolved in a good solvent such as methyl isobutyl ketone (MIBK) at a level of 0.75% by weight. The top-coat copolymer PGFH is dissolved in absolute ethanol at a level of 1.8% by mass, to which 0.18% of photoacid generator (TPST for exposure at 172 nm and electron beam, TAPS for exposure at 365 nm) is added. ). Each solution is filtered on PTFE filters with a porosity of 200 nm to remove the particles and potential dust. The silicon substrates are cut into samples of 3cm x 3cm from 200mm wafers of crystallographic orientation silicon [100], and then used as such.
[0156] La solution de sous-couche neutre est dispensée par spin-coating sur le substrat de silicium à une vitesse de 700 tours/minute (rpm), pour obtenir un film de ~70nm d’épaisseur. Le substrat est ensuite recuit à 200°C durant 75 secondes afin de réaliser le greffage des molécules sur ledit substrat, puis l’excédent de matériau non-greffé est simplement rincé dans un bain de solvant (PGMEA), et le solvant résiduel est soufflé sous jet d’azote. La solution de copolymère à blocs est par la suite dispensée par spin-coating à 2000 tours/minute (rpm), afin d’obtenir un film homogène de ~25nm d’épaisseur. La solution de copolymère de top-coat/PAG dans l’éthanol est alors dispensée sur le film de copolymère à blocs par spin-coating à 2000 tours/minute (rpm) de façon à obtenir un film de ~65nm d’épaisseur. Le substrat est alors soumis à un stimulus donné (faisceau d’électron, rayonnement lumineux) avec une dose donnée (~100pC/cm2 pour une exposition à un faisceau d’électron dans des conditions telles qu’exposées dans l’exemple 4 ; 15 à 30 mJ/cm2 pour l’exposition à un rayonnement lumineux de longueur d’onde 172nm dans des conditions telles qu’exposées dans l’exemple 4 ; 300 mJ/cm2 pour une exposition à un rayonnement lumineux de longueur d’onde 365nm dans des conditions telles qu’exposées dans l’exemple 4). Un recuit post-exposition est alors effectué à 90°C durant 2 ou 3 minutes sur une plaque chauffante afin de permettre la diffusion de l’acide électro ou photo-généré dans le film de top-coat. Les échantillons sont alors soumis à un premier plasma tel que décrit dans l’exemple 6 afin de retirer le top-coat réticulé, puis à un deuxième plasma de chimie et conditions douces telle que Ar (80sccm), O2 (40sccm), 10mT, 100W source, 10Wbias, durant 15 secondes afin de « geler » la structure obtenue du copolymère à bloc et ainsi empêcher un fluage du polymère au cours du temps tout en améliorant les conditions d’imagerie MEB. Les différents échantillons sont par la suite analysés par microscopie électronique à balayage (MEB) sur un CD-SEM H9300 de chez Hitachi. Les résultats obtenus sont reportés dans la Figure 10 qui représente l’image MEB d’un échantillon du copolymère à blocs n°1 , dont l’auto-organisation est perpendiculaire au substrat et dont la période est de l’ordre de 18nm, pour les différents stimuli d’exposition. On note que le même type de résultats (film de copolymère à blocs lamellaire PDMSB-b-PS dont les motifs sont orientés entièrement perpendiculairement par rapport au substrat) est observé pour des épaisseurs plus faibles (de 0,5 à 1 fois la période du copolymère à blocs utilisé), ou plus importantes que celle reportée (plus de 4 fois la période du copolymère à blocs). The neutral sub-layer solution is dispensed by spin-coating on the silicon substrate at a speed of 700 revolutions / minute (rpm), to obtain a film ~ 70 nm thick. The substrate is then annealed at 200 ° C. for 75 seconds in order to carry out the grafting of the molecules on said substrate, then the excess of ungrafted material is simply rinsed in a solvent bath (PGMEA), and the residual solvent is blown off. under nitrogen jet. The block copolymer solution is then dispensed by spin-coating at 2000 rpm, in order to obtain a homogeneous film of ~ 25 nm thick. The solution of topcoat / PAG copolymer in ethanol is then dispensed on the spin-coating block copolymer film at 2000 rpm so as to obtain a film of ~65 nm thick. The substrate is then subjected to a given stimulus (electron beam, light radiation) with a given dose (~ 100pC / cm 2 for exposure to an electron beam under conditions as outlined in Example 4; 15 to 30 mJ / cm 2 for exposure to light radiation of wavelength 172 nm under conditions as set forth in Example 4, 300 mJ / cm 2 for exposure to light radiation of 365nm wave under conditions as set forth in Example 4). A post-exposure annealing is then carried out at 90 ° C for 2 or 3 minutes on a hot plate to allow the diffusion of the electro or photo-generated acid in the top-coat film. The samples are then subjected to a first plasma as described in Example 6 in order to remove the crosslinked topcoat, then to a second plasma of chemistry and mild conditions such as Ar (80 sccm), O 2 (40 sccm), 10 mT, 100W source , 10W bias , for 15 seconds to "freeze" the resulting structure of the block copolymer and thus prevent creep of the polymer over time while improving the SEM imaging conditions. The different samples are then analyzed by scanning electron microscopy (SEM) on a Hitachi CD-SEM H9300. The results obtained are reported in FIG. 10 which represents the SEM image of a sample of the # 1 block copolymer, the self-organization of which is perpendicular to the substrate and whose period is of the order of 18 nm, for the different stimuli of exposure. It is noted that the same type of results (lamellar block copolymer film PDMSB-b-PS whose patterns are oriented entirely perpendicularly with respect to the substrate) is observed for smaller thicknesses (from 0.5 to 1 times the period of the block copolymer used), or greater than that reported (more than 4 times the period of the block copolymer).
[0157] Suivant cet exemple, on constate que les domaines du copolymère à blocs PDMSB-b-PS lamellaire sont bien orientés perpendiculairement par rapport au substrat pour les différentes compositions étudiées de top-coat . En revanche, lorsqu’un copolymère ne comportant pas de méthacrylate de trifluoroéthyle (ex : 25/0/75) est utilisé comme top-coat dans les mêmes conditions, une orientation mixte parallèle/perpendiculaire ou entièrement parallèle des motifs est obtenue, démontrant ainsi l’intérêt de la présence du méthacrylate de trifluoroéthyle comme co-monomère dans l’architecture du top-coat pour contrôler l’orientation perpendiculaire des motifs du copolymère à blocs. Enfin, comme dans l’exemple 5 ci-dessus (voir Figure 8 c) ), sous ces conditions de procédé (notamment le recuit d’auto-organisation), aucun démouillage n’est observé sur les films correspondants à la Figure 10.  According to this example, it can be seen that the domains of the lamellar PDMSB-b-PS block copolymer are well oriented perpendicular to the substrate for the various studied top-coat compositions. On the other hand, when a copolymer containing no trifluoroethyl methacrylate (eg 25/0/75) is used as a top-coat under the same conditions, a parallel / perpendicular or entirely parallel orientation of the patterns is obtained, thus demonstrating the advantage of the presence of trifluoroethyl methacrylate as a co-monomer in the architecture of the top-coat to control the perpendicular orientation of the blocks of the block copolymer. Finally, as in Example 5 above (see FIG. 8c)), under these process conditions (in particular the self-organization annealing), no dewetting is observed on the films corresponding to FIG. 10.
Exemple 8 : patterninq UV et faisceau d’électrons  Example 8 UV Patterninq and Electron Beam
- Patterninq par faisceau d’électrons  - Patterninq by electron beam
[0158] L’équipement utilisé pour la lithographie par faisceau d’électron (« e-beam » en anglais) est un appareil JEOL 6300FS opérant à 100kV, dont l’intensité du faisceau d’électron est fixée à 5nA ; une dose d’exposition de 150pC/cm2 est choisie arbitrairement pour la preuve de concept. The equipment used for electron beam lithography ("e-beam" in English) is a JEOL 6300FS operating at 100kV, the intensity of the electron beam is set at 5nA; an exposure dose of 150pC / cm 2 is chosen arbitrarily for the proof of concept.
[0159] Une solution de copolymère PGFH à 2% massique est réalisée dans l’éthanol absolu. Une solution à 2% massique de TPST est préparée, également dans l’éthanol absolu. Une solution de mélange PGFH et TPST est alors préparée à hauteur 90% PGFH pour 10% de TPST, en masse. La solution ainsi obtenue est filtrée sur un filtre en PTFE de porosité 200nm, puis dispensée par spin-coating à 2000 tours/minute (rpm) sur un substrat de silicium de 3cm de côté, de façon à obtenir un film homogène de ~60nm d’épaisseur. Un recuit doux (soft baké) est alors effectué à 60°C durant 1 minutes afin d’éliminer les traces de solvant résiduelles du film de copolymère, puis l’échantillon est exposé à un faisceau d’électron à une dose de 150pC/cm2 pour dessiner des réseaux de lignes de 1 OOprn de longueur pour 1 pm de largeur, espacées de 10pm. Après exposition, un recuit (« post-exposure bake » ou PEB) est effectué à 90°C durant 2 minutes pour permettre la diffusion de l’acide électro-généré dans le film de PGFH. L’échantillon est alors rincé dans un bain d’éthanol absolu durant 1 minute afin d’éliminer les zones non exposées du substrat, puis le solvant résiduel est éliminé sous flux d’azote. L’échantillon ainsi préparé est alors observé au microscope optique et par MEB pour caractériser les motifs dessinés. Les caractérisations sont reportées sur la Figure 11 qui représente sous la lettre a) une image prise par microscopie optique et sous la lettre b) une image prise par microscopie électronique à balayage. Sur ces figures, les zones grises/noires qui ressortent de l’arrière-plan correspondent aux motifs dessinés via réticulation du copolymère PGFH. A 2% PGFH copolymer solution is produced in absolute ethanol. A 2% by weight solution of TPST is prepared, also in absolute ethanol. A mixture solution PGFH and TPST is then prepared at a height of 90% PGFH for 10% of TPST, by mass. The solution thus obtained is filtered on a PTFE filter with a porosity of 200 nm and then dispensed by spin-coating at 2000 revolutions / minute (rpm) on a silicon substrate of 3 cm side, so as to obtain a homogeneous film of ~ 60 nm. 'thickness. Soft bake is then performed at 60 ° C for 1 minute to remove residual solvent traces from the copolymer film, and the sample is exposed to an electron beam at a dose of 150pC / cm. 2 to draw lines of 1 OOprn long for 1 pm wide, spaced 10pm apart. After exposure, a "post-exposure bake" (PEB) is carried out at 90 ° C for 2 minutes to allow the diffusion of the electro-generated acid into the PGFH movie. The sample is then rinsed in an absolute ethanol bath for 1 minute to remove the unexposed areas of the substrate, and the residual solvent is removed under a stream of nitrogen. The sample thus prepared is then observed under an optical microscope and SEM to characterize the patterns drawn. The characterizations are shown in FIG. 11, which represents, under the letter a), an image taken by optical microscopy and under the letter b) an image taken by scanning electron microscopy. In these figures, the gray / black areas that emerge from the background correspond to the patterns drawn by crosslinking of the PGFH copolymer.
[0160] L’exemple démontre donc bien que le copolymère PGFH, qui servira également de top-coat dans le cadre de l’assemblage dirigé de copolymère à blocs, peut être utilisé comme résine de lithographie à faisceau d’électron afin de dessiner des motifs de dimensions nanométriques d’intérêt.  The example thus clearly demonstrates that the PGFH copolymer, which will also be used as top coat in the context of the block copolymer-directed assembly, can be used as an electron-beam lithography resin in order to draw patterns of nanoscale dimensions of interest.
- Patterning par exposition à un rayonnement lumineux (l = 365nm)  - Patterning by exposure to light radiation (l = 365nm)
[0161 ] L’unité UV utilisée est un aligneur de masque de type MJB4 conçue par la société Süss MicroTec. Elle comprend une lampe UV délivrant une puissance de ~12W.cnr2 à la longueur d’onde 365nm située à quelques centimètres au-dessus de l’échantillon. L’échantillon est tout d’abord placé sur le porte-échantillon dédié, puis le masque de lithographie est posé sur l’échantillon par contact, et la lampe est allumée durant un temps définit correspondant à une dose lumineuse donnée de ~300mJ/cm2. The UV unit used is a MJB4 type mask aligner designed by Süss MicroTec. It includes a UV lamp delivering a power of ~ 12W.cnr 2 at 365nm wavelength located a few centimeters above the sample. The sample is first placed on the dedicated sample holder, then the lithography mask is placed on the sample by contact, and the lamp is lit for a definite time corresponding to a given light dose of ~ 300mJ / cm. 2 .
[0162] Une solution de copolymère PGFH à 2% massique est réalisée dans l’éthanol absolu. Une solution à 4% massique du PAG « TAPS » initialement en solution à 50% dans du carbonate de propylène est préparée dans du méthanol. Une solution de mélange PGFH et TAPS est alors préparée à hauteur 90% PGFH pour 10% de TAPS, en masse. La solution ainsi obtenue est filtrée sur un filtre en PTFE de porosité 200nm, puis dispensée par spin-coating à 2000 tours/minute (rpm) sur un substrat de silicium de 3cm de côté, de façon à obtenir un film homogène de ~60nm d’épaisseur. Un recuit doux (« soft bake ») est alors effectué à 60°C durant 1 minute afin d’éliminer les traces de solvant résiduelles du film de copolymère, puis l’échantillon est placé sur le porte-échantillon de l’aligneur de masque et soumis alors à une dose spécifique de radiation lumineuse à travers le masque de lithographie (motifs arbitraires de type lignes de dimensions variables allant jusqu’à 1 pm de largeur, par exemple). Par la suite, un recuit PEB est effectué à 90°C durant 2 minutes sur une simple plaque chauffante pour permettre la diffusion des acides photo-générés dans le film de copolymère, puis l’échantillon est rincé dans un bain d’éthanol absolu durant 2 minutes pour éliminer les chaînes de copolymère non-réticulées et le solvant résiduel est évacué sous flux d’azote. L’échantillon ainsi préparé est alors observé au microscope optique et par MEB pour caractériser les motifs dessinés. Les caractérisations sont reportées sur la Figure 12 qui représente sous la lettre a) une image prise par microscopie optique et sous la lettre b) une image prise par microscopie électronique à balayage. Sur ces figures, les zones grises/noires qui ressortent de l’arrière- plan correspondent aux motifs dessinés via réticulation du copolymère PGFH. A 2% by weight PGFH copolymer solution is produced in absolute ethanol. A 4% by weight solution of PAG "TAPS" initially in a 50% solution in propylene carbonate is prepared in methanol. A PGFH and TAPS mixture solution is then prepared at 90% PGFH for 10% TAPS, by mass. The solution thus obtained is filtered on a PTFE filter with a porosity of 200 nm and then dispensed by spin-coating at 2000 revolutions / minute (rpm) on a silicon substrate of 3 cm side, so as to obtain a homogeneous film of ~ 60 nm. 'thickness. A soft bake is then performed at 60 ° C for 1 minute to remove residual solvent traces from the copolymer film, and then the sample is placed on the mask aligner sample holder. and then subjected to a specific dose of light radiation through the lithography mask (arbitrary patterns of lines of variable size up to 1 pm in width, for example). Subsequently, PEB annealing is carried out at 90 ° C for 2 minutes on a single hot plate to allow diffusion of the photo-generated acids in the copolymer film, then the sample is rinsed in an absolute ethanol bath during 2 minutes to remove uncrosslinked copolymer chains and the residual solvent is removed under nitrogen flow. The sample thus prepared is then observed under an optical microscope and SEM to characterize the patterns drawn. The characterizations are shown in Figure 12 which represents under the letter a) an image taken by optical microscopy and under the letter b) an image taken by scanning electron microscopy. In these figures, the gray / black areas that emerge from the background correspond to the patterns drawn by crosslinking of the PGFH copolymer.
[0163] L’exemple démontre donc bien que le copolymère PGFH, qui servira également de top-coat dans le cadre de l’assemblage dirigé de copolymère à blocs, peut être utilisé comme résine pour la lithographie optique via un rayonnement UV afin de dessiner des motifs de dimensions nanométriques d’intérêt.  The example thus clearly demonstrates that the PGFH copolymer, which will also be used as a top-coat in the context of the block copolymer-directed assembly, can be used as a resin for optical lithography via UV radiation in order to draw patterns of nanometric dimensions of interest.
Exemple 9 : neutralité des motifs (ou patterns) et sélection des zones  Example 9: neutrality of patterns (or patterns) and selection of areas
- Exposition par faisceau d’électrons : - Electron beam exposure:
[0164] L’équipement utilisé pour la lithographie par faisceau d’électrons (e-beam) est un appareil JEOL 6300FS opérant à 10OkV, dont l’intensité du faisceau d’électron est fixée à 5nA ; une dose d’exposition de 150pC/cm2 est choisie arbitrairement pour la preuve de concept. The equipment used for electron beam lithography (e-beam) is a JEOL 6300FS device operating at 10OkV, the intensity of the electron beam of which is set at 5nA; an exposure dose of 150pC / cm 2 is chosen arbitrarily for the proof of concept.
[0165] Les homopolymères utilisés en tant que sous-couche sont dissous dans un bon solvant, tel que l’éther monométhylique de l’acétate du propylène glycol (PGMEA), à hauteur de 2% massique. Le copolymère à blocs n°1 est dissout dans un bon solvant tel que la méthyle isobutyle cétone (MIBK), à hauteur de 0,75% massique. Le copolymère de top-coat PGFH est dissout dans de l’éthanol absolu à hauteur de 1 ,8% massique, auxquels sont ajoutés 0,18% de générateur de photoacide (TPST). Chaque solution est filtrée sur des filtres PTFE de porosité 200nm pour éliminer les particules et poussières potentielles. Les substrats de silicium sont taillés en échantillons de 3cm x 3cm à partir de galettes 200mm de silicium d’orientation cristallographique [100], puis utilisés tels quels. The homopolymers used as an underlayer are dissolved in a good solvent, such as propylene glycol acetate monomethyl ether (PGMEA), at a level of 2% by weight. Block copolymer No. 1 is dissolved in a good solvent such as methyl isobutyl ketone (MIBK) at a level of 0.75% by weight. The top-coat copolymer PGFH is dissolved in absolute ethanol at a level of 1.8% by weight, to which 0.18% of photoacid generator (TPST) is added. Each solution is filtered on PTFE filters with a porosity of 200 nm to remove the particles and potential dust. The silicon substrates are cut into samples of 3cm x 3cm from 200mm wafers of crystallographic orientation silicon [100], and then used as such.
[0166] La solution de sous-couche neutre est dispensée par spin-coating sur le substrat de silicium à une vitesse de 700 tours/minute (rpm), pour obtenir un film de ~70nm d’épaisseur. Le substrat est ensuite recuit à 200°C durant 75 secondes afin de réaliser le greffage des molécules sur ledit substrat, puis l’excédent de matériau non-greffé est simplement rincé dans un bain de solvant (PGMEA), et le solvant résiduel est soufflé sous jet d’azote. La solution de copolymère à blocs est par la suite dispensée par spin-coating à 2000 tours/minute (rpm), afin d’obtenir un film homogène de ~25nm d’épaisseur. Le copolymère de top-coat dans l’éthanol est alors dispensé sur le film de copolymère à blocs par spin-coating à 2000 tours/minute (rpm) de façon à obtenir un film de ~65nm d’épaisseur. Le substrat est alors soumis à un faisceau d’électrons avec une dose de ~150pC/cm2, afin de dessiner des motifs larges de 100pmx100pm, définissant ainsi des zones exposées neutres pour le copolymère à blocs et des zones non-exposées [au faisceau d’électron] sur le substrat. Un recuit post-exposition est alors effectué à 90°C durant 2 ou 3 minutes sur une plaque chauffante afin de permettre la diffusion de l’acide électro -généré dans le film de top-coat sur les zones exposées au faisceau d’électrons. L’échantillon est alors rincé dans un bain d’éthanol absolu, puis le solvant est séché sous flux d’azote. Par la suite, un copolymère de top-coat non-neutre PGFH (composition 25/0/75) à 1 % dans l’éthanol, auxquels sont ajouté 0,1 % de TPST, est dispensé à 2000 tours /minute (rpm) sur le substrat pré-patterné. L’échantillon est alors soumis à un rayonnement lumineux à 172nm pour une dose de 30mJ/cm2 afin de réticuler ce deuxième top- coat, puis un recuit post exposition (PEB) est effectué à 90°C durant 2 minutes afin de faire diffuser l’acide photo-généré dans le deuxième top-coat. Un recuit à 220°C durant 5 minutes permet d’organiser le copolymère à blocs. L’échantillon est alors soumis à un premier plasma tel que décrit dans l’exemple 6 afin de retirer le top-coat réticulé, puis à un deuxième plasma de chimie et conditions douces telle que Ar (80sccm), O2 (40sccm), 10mT, 100WSOurce, 10Wbias, durant 15 secondes afin de « geler » la structure obtenue du copolymère à bloc et ainsi empêcher un fluage du polymère au cours du temps tout en améliorant les conditions d’imagerie MEB. L’échantillon ainsi réalisé est caractérisé sur un CDSEM H9300 de chez Hitachi. Le résultat de la caractérisation est reporté sur la Figure 13 qui représente les images MEB des zones exposée et non exposée au faisceau d’électrons. La zone initialement exposée au faisceau d’électrons présente des motifs de copolymère à blocs lamellaire perpendiculaires au substrat, alors que la zone non exposée présente des motifs parallèles au substrat. The neutral sub-layer solution is dispensed by spin-coating on the silicon substrate at a speed of 700 revolutions / minute (rpm), to obtain a film of ~ 70 nm thick. The substrate is then annealed at 200 ° C. for 75 seconds in order to carry out the grafting of the molecules on said substrate, then the excess of ungrafted material is simply rinsed in a solvent bath (PGMEA), and the residual solvent is blown off. under nitrogen jet. The block copolymer solution is then dispensed by spin-coating at 2000 rpm, in order to obtain a homogeneous film of ~ 25 nm thick. The top-coat copolymer in ethanol is then dispensed onto the spin-coating block copolymer film at 2000 rpm so as to obtain a film of ~65 nm thick. The substrate is then subjected to an electron beam with a dose of ~ 150pC / cm 2 , in order to draw patterns of 100pmx100pm wide, thus defining neutral exposed areas for the block copolymer and unexposed areas [at the beam of electron] on the substrate. A post-exposure annealing is then carried out at 90 ° C for 2 or 3 minutes on a hot plate in order to allow the diffusion of the electro-generated acid in the top-coat film on the areas exposed to the beam electron. The sample is then rinsed in an absolute ethanol bath and the solvent is dried under a stream of nitrogen. Subsequently, a non-neutral topcoat copolymer PGFH (composition 25/0/75) at 1% in ethanol, to which 0.1% TPST is added, is dispensed at 2000 revolutions / minute (rpm). on the pre-patterned substrate. The sample is then subjected to a luminous radiation at 172 nm for a dose of 30 mJ / cm 2 in order to crosslink this second topcoat, then a post-exposure annealing (PEB) is carried out at 90 ° C for 2 minutes in order to diffuse the photo-generated acid in the second top-coat. Annealing at 220 ° C for 5 minutes allows to organize the block copolymer. The sample is then subjected to a first plasma as described in Example 6 in order to remove the crosslinked topcoat, then to a second plasma of chemistry and mild conditions such as Ar (80 sccm), O2 (40 sccm), 10 mT , 100W SOurce , 10W bias , for 15 seconds to "freeze" the resulting structure of the block copolymer and thereby prevent creep of the polymer over time while improving the SEM imaging conditions. The sample thus produced is characterized on a Hitachi H9300 CDSEM. The result of the characterization is shown in FIG. 13 which represents SEM images of the exposed and unexposed areas of the electron beam. The area initially exposed to the electron beam has lamellar block copolymer patterns perpendicular to the substrate, while the unexposed area has patterns parallel to the substrate.
[0167] L’exemple démontre donc bien que des zones neutres (motifs de copolymère à blocs perpendiculaires) pour le copolymère à blocs et des zones non-neutres (motifs de copolymère à blocs parallèles) peuvent être définies sur le substrat par lithographie du copolymère PGFH via exposition de celui-ci à un faisceau d’électron.  The example thus clearly demonstrates that neutral zones (perpendicular block copolymer units) for the block copolymer and non-neutral zones (parallel block copolymer units) can be defined on the substrate by lithography of the copolymer. PGFH via exposure of it to an electron beam.
- Exposition par rayonnement lumineux à l = 365nm  - Exposure by light radiation at l = 365nm
[0168] L’unité UV utilisée est un aligneur de masque de type MJB4 conçue par la société Süss MicroTec. Elle comprend une lampe UV délivrant une puissance de ~12W.cnr2 à la longueur d’onde 365nm située à quelques centimètres au-dessus de l’échantillon. L’échantillon est tout d’abord placé sur le porte-échantillon dédié, puis le masque de lithographie est posé sur l’échantillon par contact, et la lampe est allumée durant un temps définit correspondant à une dose lumineuse donnée de ~300mJ/cm2. The UV unit used is a MJB4 type mask aligner designed by the Süss MicroTec company. It includes a UV lamp delivering a power of ~ 12W.cnr 2 at 365nm wavelength located a few centimeters above the sample. The sample is first placed on the dedicated sample holder, then the lithography mask is placed on the sample by contact, and the lamp is lit for a definite time corresponding to a given light dose of ~ 300mJ / cm. 2 .
[0169] Les homopolymères utilisés en tant que sous couche sont dissous dans un bon solvant, tel que l’éther monométhylique de l’acétate du propylène glycol (PGMEA), à hauteur de 2% massique. Le copolymère à blocs n°1 est dissous dans un bon solvant tel que la méthyle isobutyle cétone (MIBK), à hauteur de 0,75% massique. Le copolymère de top-coat PGFH est dissous dans de l’éthanol absolu à hauteur de 2% massique. Le PAG « TAPS » est préparé par dissolution d’une solution initiale à 50% dans le carbonate de propylène à hauteur de 4% dans le méthanol. Une solution de mélange PGFH et TAPS est alors préparée à hauteur 90% PGFH pour 10% de TAPS, en masse. Chaque solution est filtrée sur des filtres PTFE de porosité 200nm pour éliminer les particules et poussières potentielles. Les substrats de silicium sont taillés en échantillons de 3cm x 3cm à partir de galettes 200mm de silicium d’orientation cristallographique [100], puis utilisés tels quels. The homopolymers used as a sub-layer are dissolved in a good solvent, such as propylene glycol acetate monomethyl ether (PGMEA), at a level of 2% by weight. Block copolymer No. 1 is dissolved in a good solvent such as methyl isobutyl ketone (MIBK), at a level of 0.75% by weight. The top-coat copolymer PGFH is dissolved in absolute ethanol at a level of 2% by weight. The "TAPS" PAG is prepared by dissolving an initial 50% solution in propylene carbonate to a level of 4% in methanol. A PGFH and TAPS mixture solution is then prepared at 90% PGFH for 10% TAPS, by mass. Each solution is filtered through PTFE filters of porosity 200nm to eliminate the particles and potential dust. The silicon substrates are cut into samples of 3cm x 3cm from 200mm wafers of crystallographic orientation silicon [100], and then used as such.
[0170] La solution de sous-couche neutre est dispensée par spin-coating sur le substrat de silicium à une vitesse de 700 tours/minute (rpm), pour obtenir un film de ~70nm d’épaisseur. Le substrat est ensuite recuit à 200°C durant 75 secondes afin de réaliser le greffage des molécules sur ledit substrat, puis l’excédent de matériau non-greffé est simplement rincé dans un bain de solvant (PGMEA), et le solvant résiduel est soufflé sous jet d’azote. La solution de copolymère à blocs est par la suite dispensée par spin-coating à 2000 tours/minute, afin d’obtenir un film homogène de ~25nm d’épaisseur. Le copolymère de top-coat dans l’éthanol est alors dispensé sur le film de BCP par spin-coating à 2000 tours/minute de façon à obtenir un film de ~65nm d’épaisseur. Le substrat est placé sur le porte-échantillon de l’unité UV, puis soumis au rayonnement UV à travers le masque de lithographie sélectionné, afin de dessiner des motifs quelconques (par exemple des lignes de dimensions variables), définissant ainsi des zones exposées neutres pour le copolymère à blocs et des zones non-exposées [au rayonnement UV] sur le substrat. Un recuit post-exposition est alors effectué à 90°C durant 2 ou 3 minutes sur une plaque chauffante afin de permettre la diffusion de l’acide photo-généré dans le film de top-coat sur les zones exposées au rayonnement lumineux. L’échantillon est alors rincé dans un bain d’éthanol absolu afin de dissoudre les zones non-exposées au rayonnement, puis le solvant est séché sous flux d’azote. Par la suite, un copolymère de top- coat non-neutre PGFH (composition 25/0/75) à 1 % dans l’éthanol, auxquels sont ajouté 0,1 % de TPST, est dispensé à 2000 tours/minute sur le substrat pré-patterné. L’échantillon est alors soumis à un rayonnement lumineux à 172nm pour une dose de 30mJ/cm2 afin de réticuler ce deuxième top-coat, puis un recuit post-exposition (PEB) est effectué à 90°C durant 2 minutes afin de faire diffuser l’acide photo-généré dans le deuxième top-coat. Un recuit à 220°C durant 5 minutes permet d’organiser le copolymère à bloc. L’échantillon est alors soumis à un premier plasma tel que décrit dans l’exemple 6 afin de retirer le top-coat réticulé, puis à un deuxième plasma de chimie et conditions douces telle que Ar (80sccm), O2 (40sccm), 10mT, 100WSOurce, 10Wbias, durant 15 secondes afin de « geler » la structure obtenue du copolymère à bloc et ainsi empêcher un fluage du polymère au cours du temps tout en améliorant les conditions d’imagerie MEB. L’échantillon ainsi réalisé est caractérisé sur un CDSEM H9300 de chez Hitachi. Le résultat de la caractérisation est reporté sur la Figure 14 qui représente les images MEB des zones exposée et non exposée au rayonnement à 365nm. La zone initialement exposée au rayonnement à 365nm présente des motifs de copolymère à blocs lamellaire perpendiculaires au substrat, alors que la zone non exposée présente des motifs parallèles au substrat. [0171 ] L’exemple démontre donc bien que des zones neutres (motifs de BCP perpendiculaires) pour le BCP et des zones non-neutres (motifs de BCP parallèles) peuvent être définies sur le substrat par lithographie du copolymère PGFH de composition appropriée via exposition de celui-ci à un rayonnement UV. The neutral sub-layer solution is dispensed by spin-coating on the silicon substrate at a speed of 700 revolutions / minute (rpm), to obtain a film ~ 70 nm thick. The substrate is then annealed at 200 ° C. for 75 seconds in order to carry out the grafting of the molecules on said substrate, then the excess of ungrafted material is simply rinsed in a solvent bath (PGMEA), and the residual solvent is blown off. under nitrogen jet. The block copolymer solution is subsequently dispensed by spin-coating at 2000 rpm in order to obtain a homogeneous film of ~ 25 nm thick. The top-coat copolymer in ethanol is then dispensed onto the BCP film by spin-coating at 2000 rpm so as to obtain a film of ~65 nm thick. The substrate is placed on the sample holder of the UV unit and then subjected to UV radiation through the selected lithography mask, in order to draw any patterns (for example lines of variable dimensions), thus defining neutral exposed areas. for the block copolymer and non-exposed areas [to UV radiation] on the substrate. A post-exposure annealing is then carried out at 90 ° C for 2 or 3 minutes on a hot plate to allow the diffusion of the photo-generated acid in the topcoat film on the areas exposed to light radiation. The sample is then rinsed in an absolute ethanol bath in order to dissolve the unexposed areas, then the solvent is dried under a stream of nitrogen. Subsequently, a non-neutral topcoat copolymer PGFH (composition 25/0/75) at 1% in ethanol, to which 0.1% TPST is added, is dispensed at 2000 rpm onto the substrate. pre-Patterne. The sample is then subjected to a luminous radiation at 172 nm for a dose of 30 mJ / cm 2 in order to crosslink this second topcoat, then a post-exposure annealing (PEB) is carried out at 90 ° C for 2 minutes to make spread the photo-generated acid in the second top-coat. Annealing at 220 ° C for 5 minutes allows to organize the block copolymer. The sample is then subjected to a first plasma as described in Example 6 in order to remove the crosslinked topcoat, then to a second plasma of chemistry and mild conditions such as Ar (80 sccm), O2 (40 sccm), 10 mT , 100W SOurce , 10W bias , for 15 seconds to "freeze" the resulting structure of the block copolymer and thereby prevent creep of the polymer over time while improving the SEM imaging conditions. The sample thus produced is characterized on a Hitachi H9300 CDSEM. The result of the characterization is shown in FIG. 14 which represents the SEM images of the exposed and unexposed zones at 365 nm. The area initially exposed to 365 nm radiation has lamellar block copolymer patterns perpendicular to the substrate, while the unexposed area has patterns parallel to the substrate. The example thus clearly demonstrates that neutral zones (perpendicular BCP patterns) for the BCP and non-neutral zones (parallel BCP patterns) can be defined on the substrate by lithography of the PGFH copolymer of appropriate composition via exposure. from it to UV radiation.
Exemple 10 : planéité des interfaces  Example 10: flatness of the interfaces
[0172] Les homopolymères utilisés en tant que sous-couche sont dissous dans un bon solvant, tel que l’éther monométhylique de l’acétate du propylène glycol (PGMEA), à hauteur de 2% massique. Le copolymère à blocs n°2 est dissout dans un bon solvant tel que la méthyle isobutyle cétone (MIBK), à hauteur de 3% massique. Le copolymère de top-coat PGFH est dissout dans de l’éthanol absolu à hauteur de 2% massique. Le PAG « TAPS » est préparé par dissolution d’une solution initiale à 50% dans le carbonate de propylène à hauteur de 4% dans le méthanol. Une solution de mélange PGFH et TAPS est alors préparée à hauteur 90% PGFH pour 10% de TAPS, en masse. Chaque solution est filtrée sur des filtres PTFE de porosité 200nm pour éliminer les particules et poussières potentielles. Les substrats de silicium sont taillés en échantillons de 3cm x 3cm à partir de galettes 200mm de silicium d’orientation cristallographique [100], puis utilisés tels quels. The homopolymers used as an underlayer are dissolved in a good solvent, such as propylene glycol acetate monomethyl ether (PGMEA), at a level of 2% by weight. Block copolymer No. 2 is dissolved in a good solvent such as methyl isobutyl ketone (MIBK), at a level of 3% by weight. The top-coat copolymer PGFH is dissolved in absolute ethanol at a level of 2% by weight. The "TAPS" PAG is prepared by dissolving an initial 50% solution in propylene carbonate to a level of 4% in methanol. A PGFH and TAPS mixture solution is then prepared at 90% PGFH for 10% TAPS, by mass. Each solution is filtered on PTFE filters with a porosity of 200 nm to remove the particles and potential dust. The silicon substrates are cut into samples of 3cm x 3cm from 200mm wafers of crystallographic orientation silicon [100], and then used as such.
[0173] La solution de sous-couche est dispensée par spin-coating sur le substrat de silicium à une vitesse de 700 tours/minute (rpm), pour obtenir un film de ~70nm d’épaisseur. Le substrat est ensuite recuit à 200°C durant 75 secondes afin de réaliser le greffage des molécules sur ledit substrat, puis l’excédent de matériau non-greffé est simplement rincé dans un bain de solvant (PGMEA), et le solvant résiduel est soufflé sous jet d’azote. La solution de copolymère à blocs est par la suite dispensée par spin-coating à 1000 tours/minute, afin d’obtenir un film de ~130nm d’épaisseur homogène. Optionnellement, un recuit sur plaque chauffante à 90°C durant 30secondes est effectué de façon à évaporer le solvant résiduel. La solution de top-coat est alors dispensée sur la couche de copolymère à bloc par spin-coating à 2000 tours/minute de façon à obtenir une épaisseur de ~60nm de top-coat. L’empilement de films est alors exposé à un rayonnement lumineux de longueur d’onde 365nm à une dose de ~300mJ/cm2, puis un recuit post-exposition (PEB) à 90°C durant 3minutes est effectué afin de promouvoir la diffusion de l’acide photo-généré dans le film de top-coat. Le copolymère à bloc est ensuite autoorganisé à une température de 220°C durant 10 minutes. The underlayer solution is dispensed by spin-coating on the silicon substrate at a speed of 700 revolutions / minute (rpm), to obtain a film ~ 70 nm thick. The substrate is then annealed at 200 ° C. for 75 seconds in order to carry out the grafting of the molecules on said substrate, then the excess of ungrafted material is simply rinsed in a solvent bath (PGMEA), and the residual solvent is blown off. under nitrogen jet. The block copolymer solution is subsequently dispensed by spin-coating at 1000 rpm, in order to obtain a film of ~ 130 nm in uniform thickness. Optionally, hot plate annealing at 90 ° C for 30 seconds is performed to evaporate the residual solvent. The top-coat solution is then dispensed on the block copolymer layer by spin-coating at 2000 rpm so as to obtain a thickness of ~ 60 nm of top coat. The stack of films is then exposed to light radiation of wavelength 365nm at a dose of ~ 300mJ / cm 2 , then a post-exposure annealing (PEB) at 90 ° C for 3 minutes is carried out to promote the diffusion photo-generated acid in the top-coat film. The block copolymer is then self-organized at a temperature of 220 ° C for 10 minutes.
[0174] Pour l’analyse de l’échantillon en coupe par via une préparation FIB-STEM ( fast ion bombardement - scanning transmission electronic microscope), le mode opératoire suivant est adopté : la préparation de la lame mince de l’échantillon ainsi que son analyse STEM sont effectuées sur un appareil Helios 450S. Une couche de platine de 100nm est tout d’abord déposée sur l’échantillon par évaporation pour éviter la détérioration des polymères. Une couche supplémentaire de 1 pm est déposée sur l’échantillon dans l’enceinte STEM par un faisceau d’ion de haute énergie. Après un alignement minutieux de façon perpendiculaire par rapport à l’échantillon (vue en coupe), une fine lame de celui-ci est extraite via FIB, puis affinée progressivement jusqu’à obtenir une largeur d’approximativement 100nm. Une observation in- situ est alors réalisée en utilisant le détecteur STEM. Le résultat de l’analyse est présenté en Figure 15 qui représente l’assemblage du copolymère à blocs (BCP) n°2, lamellaire, vue en coupe par préparation FIB-STEM. La microscopie indique que les lamelles sont perpendiculaires au substrat sur toute l’épaisseur du film (en gris/noir : lamelles de PDMSB ; en gris/blanc : lamelles de PS). For the analysis of the sample in section via a preparation FIB-STEM (fast ion bombardment - scanning transmission electronic microscope), the following procedure is adopted: the preparation of the thin blade of the sample as well as STEM analysis is performed on a Helios 450S device. A platinum layer of 100 nm is first deposited on the sample by evaporation to avoid deterioration of the polymers. An additional layer of 1 μm is deposited on the sample in the STEM enclosure by a high energy ion beam. After careful alignment perpendicular to the sample (sectional view), a thin blade thereof is extracted via FIB, then refined gradually to a width of approximately 100 nm. In situ observation is then performed using the STEM detector. The result of the analysis is shown in Figure 15 which shows the assembly of the block copolymer (BCP) No. 2, lamellar, sectional view prepared FIB-STEM. Microscopy indicates that the lamellae are perpendicular to the substrate over the entire thickness of the film (in gray / black: lamellae of PDMSB, in gray / white: lamellae of PS).
[0175] La Figure 15 montre que la réticulation du matériau de top-coat permet de conserver une interface particulièrement nette entre le matériau de top-coat et le copolymère à blocs, tel que proposé dans le cadre de l’invention (pas de mélange observable entre les deux matériaux), ainsi qu’un film bien plan pour les deux matériaux. Accessoirement, la Figure 15 démontre également que l’invention est particulièrement efficace à la fois pour générer des motifs (lamelles) parfaitement orientés dans la même direction dans toute l’épaisseur du film de copolymère à blocs, ainsi que pour générer des motifs de copolymère à blocs présentant un fort facteur de forme (lamelle de ~7nm de large sur ~25nm d’épaisseur, soit donc un facteur de forme de ~18).  FIG. 15 shows that the crosslinking of the top-coat material makes it possible to maintain a particularly sharp interface between the top-coat material and the block copolymer, as proposed in the context of the invention (no mixing observable between the two materials), as well as a flat film for both materials. Incidentally, Figure 15 also demonstrates that the invention is particularly effective both for generating perfectly oriented patterns (sipes) in the same direction throughout the thickness of the block copolymer film, as well as for generating copolymer patterns. block with a high form factor (lamella ~ 7nm wide ~ 25nm thick, so a form factor of ~ 18).
Exemple 11 : empilement de films de copolvmères à blocs  Example 11: Block Copolymer Film Stacking
[0176] Les homopolymères utilisés en tant que sous couche sont dissous dans un bon solvant, tel que l’éther monométhylique de l’acétate du propylène glycol (PGMEA), à hauteur de 2% massique. Le copolymère à blocs n°1 et le copolymère à blocs n°3 sont dissous dans un bon solvant tel que la méthyle isobutyle cétone (MIBK), chacun à hauteur de 0,75% massique. Le copolymère de top-coat PGFH est dissout dans de l’éthanol absolu à hauteur de 2% massique. Le PAG « TAPS » est préparé par dissolution d’une solution initiale à 50% dans le carbonate de propylène à hauteur de 4% dans le méthanol. Une solution de mélange PGFH et TAPS est alors préparée à hauteur 90% PGFH pour 10% de TAPS, en masse. Chaque solution est filtrée sur des filtres PTFE de porosité 200nm pour éliminer les particules et poussières potentielles. Les substrats de silicium sont taillés en échantillons de 3cm x 3cm à partir de galettes 200mm de silicium d’orientation cristallographique [100], puis utilisés tels quels.  Homopolymers used as an undercoat are dissolved in a good solvent, such as propylene glycol acetate monomethyl ether (PGMEA), at a level of 2% by weight. Block copolymer No. 1 and block copolymer No. 3 are dissolved in a good solvent such as methyl isobutyl ketone (MIBK), each of 0.75% by weight. The top-coat copolymer PGFH is dissolved in absolute ethanol at a level of 2% by weight. The "TAPS" PAG is prepared by dissolving an initial 50% solution in propylene carbonate to a level of 4% in methanol. A PGFH and TAPS mixture solution is then prepared at 90% PGFH for 10% TAPS, by mass. Each solution is filtered on PTFE filters with a porosity of 200 nm to remove the particles and potential dust. The silicon substrates are cut into samples of 3cm x 3cm from 200mm wafers of crystallographic orientation silicon [100], and then used as such.
[0177] La solution de sous-couche est dispensée par spin-coating sur le substrat de silicium à une vitesse de 700 tours/minute (rpm), pour obtenir un film de ~70nm d’épaisseur. Le substrat est ensuite recuit à 200°C durant 75 secondes afin de réaliser le greffage des molécules sur ledit substrat, puis l’excédent de matériau non-greffé est simplement rincé dans un bain de solvant (PGMEA), et le solvant résiduel est soufflé sous jet d’azote. La solution de copolymère à blocs n°3 est par la suite dispensée par spin-coating à 2000 tours/minute, afin d’obtenir un film de ~27nm d’épaisseur homogène. Optionnellement, un recuit sur plaque chauffante à 90°C durant 30secondes est effectué de façon à évaporer le solvant résiduel. La solution de top-coat est alors dispensée sur la couche de copolymère à blocs par spin-coating à 2000 tours/minute de façon à obtenir une épaisseur de ~60nm de top-coat. L’empilement de films est alors exposé à un rayonnement lumineux de longueur d’onde 365nm à une dose de ~300mJ/cm2, puis un recuit ost-exposition (PEB) à 90°C durant 3minutes est effectué afin de promouvoir la diffusion de l’acide photo-généré dans le film de top-coat. La solution de sous- couche est dispensée par spin-coating sur le l’empilement de films à une vitesse de 700 tours/minute, pour obtenir un film de ~70nm d’épaisseur. Le substrat est ensuite recuit à 200°C durant 75 secondes afin de réaliser le greffage de la sous couche sur le premier film de top- coat, puis l’excédent de matériau non-greffé est simplement rincé par spin-coating de MIBK pure jusqu’à évaporation. La solution de copolymère à blocs n°1 est par la suite dispensée par spin-coating à 2000 tours/minute, afin d’obtenir un film de ~27nm d’épaisseur homogène. Optionnellement, un recuit sur plaque chauffante à 90°C durant 30secondes est effectué de façon à évaporer le solvant résiduel. La solution de top-coat est alors dispensée sur la couche de copolymère à blocs par spin-coating à 2000 tours/minue de façon à obtenir une épaisseur de ~60nm de top-coat. L’empilement de films est alors exposé à un rayonnement lumineux de longueur d’onde 365nm à une dose de ~300mJ/cm2, puis un recuit PEB à 90°C durant 3minutes est effectué afin de promouvoir la diffusion de l’acide photo-généré dans le film de top-coat. L’empilement ainsi réalisé des différents films est ensuite recuit à une température de 220°C durant 5 minutes afin de promouvoir l’auto-organisation des différents copolymères à blocs BCP (BCP n°1 et BCP n°3) de l’empilement. The underlayer solution is dispensed by spin-coating on the silicon substrate at a speed of 700 revolutions / minute (rpm), to obtain a film of ~ 70 nm thick. The substrate is then annealed at 200 ° C. for 75 seconds in order to carry out the grafting of the molecules on said substrate, then the excess of ungrafted material is simply rinsed in a solvent bath (PGMEA), and the residual solvent is blown off. under nitrogen jet. The No. 3 block copolymer solution is subsequently dispensed by spin-coating at 2000 rpm, so that to obtain a film of ~ 27nm of homogeneous thickness. Optionally, hot plate annealing at 90 ° C for 30 seconds is performed to evaporate the residual solvent. The top-coat solution is then dispensed on the spin-coating block copolymer layer at 2000 rpm so as to obtain a thickness of ~ 60 nm of top coat. The stack of films is then exposed to light radiation of wavelength 365nm at a dose of ~ 300mJ / cm 2 , then an annealing exposure (PEB) at 90 ° C for 3 minutes is carried out to promote the diffusion photo-generated acid in the top-coat film. The undercoat solution is provided by spin-coating on the stack of films at a speed of 700 revolutions / minute, to obtain a film ~ 70 nm thick. The substrate is then annealed at 200 ° C. for 75 seconds in order to carry out the grafting of the undercoat on the first topcoat film, then the excess of ungrafted material is simply rinsed by pure MIBK spin-coating. 'to evaporation. The No. 1 block copolymer solution is subsequently dispensed by spin-coating at 2000 rpm, in order to obtain a film of ~ 27 nm in uniform thickness. Optionally, hot plate annealing at 90 ° C for 30 seconds is performed to evaporate the residual solvent. The top-coat solution is then dispensed on the spin-coating block copolymer layer at 2000 revolutions / min so as to obtain a thickness of ~ 60 nm of top coat. The stack of films is then exposed to light radiation of wavelength 365nm at a dose of ~ 300mJ / cm 2 , then a PEB annealing at 90 ° C for 3 minutes is carried out to promote the diffusion of photo acid -generated in the top-coat film. The stack thus produced of the various films is then annealed at a temperature of 220 ° C. for 5 minutes in order to promote the self-organization of the various BCP block copolymers (BCP No. 1 and BCP No. 3) of the stack. .
[0178] Pour l’analyse de l’échantillon en coupe par via une préparation FIB-STEM ( fast ion bombardement - scanning transmission electronic microscope), le mode opératoire suivant est adopté : la préparation de la lame mince de l’échantillon ainsi que son analyse STEM sont effectuées sur un appareil Helios 450S. Une couche de platine de 100nm est tout d’abord déposée sur l’échantillon par évaporation pour éviter la détérioration des polymères. Une couche supplémentaire de 1 pm est déposée sur l’échantillon dans l’enceinte STEM par un faisceau d’ion de haute énergie. Après un alignement minutieux de façon perpendiculaire par rapport à l’échantillon (vue en coupe), une fine lame de celui-ci est extraite via FIB, puis affinée progressivement jusqu’à obtenir une largeur d’approximativement 100nm. Une observation in- situ est alors réalisée en utilisant le détecteur STEM. Le résultat de l’analyse est présenté en Figure 16 qui représente l’empilement des différents films vu en coupe par FIB-STEM.  For the analysis of the sample in section via a preparation FIB-STEM (fast ion bombardment - scanning transmission electronic microscope), the following procedure is adopted: the preparation of the thin section of the sample as well as STEM analysis is performed on a Helios 450S device. A platinum layer of 100 nm is first deposited on the sample by evaporation to avoid deterioration of the polymers. An additional 1 μm layer is deposited on the sample in the STEM enclosure by a high energy ion beam. After careful alignment perpendicular to the sample (sectional view), a thin blade thereof is extracted via FIB, then refined gradually to a width of approximately 100 nm. In situ observation is then performed using the STEM detector. The result of the analysis is shown in FIG. 16 which represents the stacking of the various films seen in section by FIB-STEM.
[0179] La Figure 16 montre des films successifs de copolymères à blocs (BCP) de périodes différentes (~24nm pour BCPn°3, ~18nm pour BCP n°1 ), autoorganisés chacun de façon perpendiculaire par rapport au substrat, sans observer de miscibilité entre les différents films mis en présence. L’exemple démontre donc que l’invention permet d’empiler à volonté des films de copolymères à blocs grâce à la réticulation des films de top-coat, sans que l’empilement ne démouille du substrat. [0179] FIG. 16 shows successive block copolymer (BCP) films of different periods (~ 24nm for BCPn ° 3, ~ 18nm for BCP # 1), each of which is organized perpendicularly with respect to the substrate, without observing any miscibility between different films put in the presence. The example thus demonstrates that the invention makes it possible to stack block copolymer films at will thanks to the crosslinking of the top-coat films, without the stack deicing the substrate.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d’un empilement polymérique plan, ledit procédé consistant à déposer sur un substrat (10), une première couche (20) de (co-) polymère non réticulé puis une deuxième couche (30) de (co-) polymère, au moins l’une des couches (co-)polymères étant initialement dans un état liquide ou visqueux, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’au moment du dépôt de la couche supérieure (30) sur la première couche (20), la couche supérieure se présente sous la forme d’une composition pré-polymère (pré-TC), comprenant au moins un monomère(s) et/ou dimère(s) et/ou oligomère(s) et/ou polymère(s) en solution, et en ce qu’une étape supplémentaire consiste à soumettre ladite couche supérieure (30) à un stimulus, choisi parmi un plasma, un bombardement ionique, un processus électrochimique, une espèce chimique, un rayonnement lumineux, apte à provoquer une réaction de réticulation des chaînes moléculaires au sein de ladite couche de pré-polymère (30, pré-TC) et permettre l’obtention d’une couche dite top coat (TC) réticulée. A method of manufacturing a planar polymeric stack, said method comprising depositing on a substrate (10) a first layer (20) of non-crosslinked (co) polymer and then a second layer (30) of (co-) polymer, at least one of the (co-) polymer layers being initially in a liquid or viscous state, said method being characterized in that at the time of deposition of the top layer (30) on the first layer (20), the upper layer is in the form of a pre-polymer composition (pre-TC) comprising at least one monomer (s) and / or dimer (s) and / or oligomer (s) and / or polymer (s) in solution, and in that an additional step consists in subjecting said upper layer (30) to a stimulus, selected from a plasma, an ion bombardment, an electrochemical process, a chemical species, a light radiation, capable of causing a reaction crosslinking the molecular chains within said neck pre-polymer (30, pre-TC) and allow to obtain a cross-linked top coat (TC) layer.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le stimulus appliqué pour initier la réaction de réticulation est un processus électrochimique appliqué via un faisceau d’électrons. 2. Method according to claim 1, characterized in that the stimulus applied to initiate the crosslinking reaction is an electrochemical process applied via an electron beam.
3. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le stimulus permettant de provoquer la réaction de réticulation au sein de la couche pré-polymère est un rayonnement lumineux dans des gammes de longueurs d’onde allant de l’ultra-violet à l’infra-rouge, comprises entre 10nm et 1500nm, et de préférence comprises entre 100nm et 500nm. 3. Method according to claim 1, characterized in that the stimulus for causing the crosslinking reaction within the pre-polymer layer is light radiation in wavelength ranges from ultraviolet to ultraviolet light. infra-red, between 10nm and 1500nm, and preferably between 100nm and 500nm.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’étape de photo-réticulation de la couche de composition pré-polymère est réalisée à une dose d’énergie inférieure ou égale à 200mJ/cm2, de préférence inférieure ou égale à 100mJ/cm2 et de manière davantage préférée, inférieure ou égale à 50 mJ/cm2. 4. Method according to claim 3, characterized in that the step of photo-crosslinking of the pre-polymer composition layer is performed at a power dose of less than or equal to 200 mJ / cm 2 , preferably less than or equal to 100mJ / cm 2 and more preferably less than or equal to 50 mJ / cm 2 .
5. Procédé selon l’une des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que la réaction de réticulation se propage au sein de la couche supérieure (30) en portant l’empilement (20, 30) à une température inférieure à 150°C et de préférence inférieure à 1 10°C, pendant une durée inférieure à 5 minutes, et de préférence inférieure à 2 minutes. 5. Method according to one of claims 3 to 4, characterized in that the crosslinking reaction propagates within the upper layer (30) carrying the stack (20, 30) at a temperature below 150 ° C and preferably below 10 ° C, for less than 5 minutes, and preferably less than 2 minutes.
6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la composition pré polymère (pré-TC) est une composition formulée dans un solvant, ou utilisée sans solvant, et qui comprend au moins : - une entité chimique monomère, dimère, oligomère ou polymère, ou un mélange quelconque de ces différentes entités, de nature chimique en tout ou partie identique, et comportant chacune au moins une fonction chimique capable d’assurer la réaction de réticulation sous l’effet d’un stimulus, 6. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pre-polymer composition (pre-TC) is a composition formulated in a solvent, or used without solvent, and which comprises at least: a monomeric, dimeric, oligomeric or polymeric chemical entity, or any combination of these different entities, of a chemical nature in whole or in part identical, and each comprising at least one chemical function capable of ensuring the crosslinking reaction under the effect a stimulus,
- une ou plusieurs entités chimiques capables d’amorcer la réaction de réticulation sous l’effet du stimulus, tel qu’un générateur de radicaux, un acide et/ou une base.  one or more chemical entities capable of initiating the crosslinking reaction under the effect of the stimulus, such as a radical generator, an acid and / or a base.
7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’au moins une des entités chimiques de la composition pré-polymère présente au moins un atome de fluor et/ou de silicium et/ou de germanium, et/ou une chaîne carbonée aliphatique d’au moins deux atomes de carbone dans sa formule chimique. 7. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one of the chemical entities of the pre-polymer composition has at least one fluorine atom and / or silicon and / or germanium, and or an aliphatic carbon chain of at least two carbon atoms in its chemical formula.
8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que ladite composition pré polymère (pré-TC) comprend en outre dans sa formulation : 8. Method according to claim 6 or 7, characterized in that said pre-polymer composition (pre-TC) further comprises in its formulation:
- une entité chimique choisie parmi un anti-oxydant, une base ou un acide faible, apte à piéger ladite entité chimique capable d’amorcer la réaction de réticulation, et/ ou a chemical entity chosen from an antioxidant, a base or a weak acid, capable of trapping said chemical entity capable of initiating the crosslinking reaction, and / or
- un ou plusieurs additifs permettant d’améliorer le mouillage et/ou l’adhésion, et/ou l’uniformité de la couche supérieure (30) de top coat (TC) déposée sur la couche (20) sous-jacente, et/ou one or more additives for improving wetting and / or adhesion, and / or uniformity of the upper layer (30) of top coat (TC) deposited on the underlying layer (20), and or
- un ou plusieurs additifs permettant d’absorber une ou plusieurs gammes de radiations lumineuses de longueur d’onde différentes, ou de modifier les propriétés de conductivité électrique du pré-polymère (pré-TC).  one or more additives making it possible to absorb one or more ranges of light radiation of different wavelength, or to modify the electrical conductivity properties of the pre-polymer (pre-TC).
9. Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la composition pré polymère (pré-TC) comprend un photo-amorceur de réticulation et elle est réticulée par polymérisation radicalaire. 9. Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the pre-polymer composition (pre-TC) comprises a photoinitiator crosslinking and is crosslinked by radical polymerization.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le(s) monomère(s) et/ou dimère(s) et/ou oligomère(s) et/ou polymère(s) constitutif(s)de la couche pré-polymère (pré- TC), sont des dérivés d’acrylates ou de di- ou tri-acrylates ou multi-acrylates, de méthacrylate, ou multi-méthacrylates, ou de polyglycidyl ou vinyliques, des fluoroacrylates ou fluorométhacrylates, fluorures de vinyle ou fluorostyrene, acrylate ou méthacrylate d’alkyle, acrylate ou méthacrylate d’hydroxyalkyle, acrylate ou méthacrylate d’alkylsilyl, les esters/acides insaturés tels que les acides fumarique ou maléique, les carbamates et carbonates vinyliques, les éthers allyliques, et les systèmes thiol-ènes. 10. Process according to claim 9, characterized in that the monomer (s) and / or dimer (s) and / or oligomer (s) and / or polymer (s) constitutive (s) of the pre-coated layer. polymer (pre-TC), are derivatives of acrylates or di- or tri-acrylates or multi-acrylates, methacrylate, or multi-methacrylates, or polyglycidyl or vinyl, fluoroacrylates or fluoromethacrylates, vinyl fluorides or fluorostyrene alkyl acrylate or methacrylate, hydroxyalkyl acrylate or methacrylate, alkylsilyl acrylate or methacrylate, unsaturated esters / acids such as fumaric or maleic acids, vinyl carbamates and carbonates, allylic ethers, and thiolated systems. enes.
11. Procédé selon les revendications 8 et 10, caractérisé en ce que le photo-amorceur est choisi parmi des dérivés d’acétophénone, de benzophénone, de peroxyde, de phosphines, de xanthones, d’hydroxycetone ou de diazonaphtoquinone, de thioxanthones, d’ a-aminocétones, de benzile, de benzoïne. 11. Process according to claims 8 and 10, characterized in that the photoinitiator is chosen from acetophenone, benzophenone, peroxide, phosphine derivatives, xanthones, hydroxycetone or diazonaphthoquinone, thioxanthones, α-aminoketones, benzil, benzoin.
12. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la composition pré polymère (pré-TC) comprend un amorceur et elle est réticulée par polymérisation cationique. 12. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the pre-polymer composition (pre-TC) comprises an initiator and is crosslinked by cationic polymerization.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le(s) monomère(s) et/ou dimère(s) et/ou oligomère(s) et/ou polymère(s) constitutif(s) de la couche pré-polymère (pré- TC), sont des dérivés comportant des fonctions chimiques de type epoxy/oxirane, ou éthers de vinyle, éthers cycliques, thiirane, trioxane, vinyliques, lactones, lactames, carbonates, thiocarbonates, anhydride maléique. 13. The method of claim 12, characterized in that the (s) monomer (s) and / or dimer (s) and / or oligomer (s) and / or polymer (s) constitutive (s) of the layer pre- polymer (pre-TC), are derivatives comprising epoxy / oxirane type chemical functions, or vinyl ethers, cyclic ethers, thiirane, trioxane, vinyl, lactones, lactams, carbonates, thiocarbonates, maleic anhydride.
14. Procédé selon les revendications 12 et 13, caractérisé en ce que l’amorceur est un acide photo-généré (PAG) à partir d’un sel choisi parmi des sels d’onium, tels que les sels d’iodonium, de sulfonium, de pyrridinium, d’alkoxypyrridinium, de phosphonium, d’oxonium, ou de diazonium. 14. Process according to claims 12 and 13, characterized in that the initiator is a photo-generated acid (PAG) from a salt chosen from among onium salts, such as iodonium or sulphonium salts. , pyrridinium, alkoxypyrridinium, phosphonium, oxonium, or diazonium.
15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l’acide photo-généré (PAG) est couplé à un composé photo-sensibilisateur choisi parmi des dérivés d’acétophénone, de benzophénone, de peroxyde, de phosphines, de xanthones, d’hydroxycetone ou de diazonaphtoquinone, de thioxanthones, d’ a-aminocétones, de benzile, de benzoïne , tant que ledit photosensibilisateur absorbe à la longueur d’onde souhaitée. 15. Process according to claim 14, characterized in that the photo-generated acid (PAG) is coupled to a photosensitizer compound chosen from acetophenone, benzophenone, peroxide, phosphine, xanthone derivatives, hydroxycetone or diazonaphthoquinone, thioxanthones, α-aminoketones, benzil, benzoin, as long as said photosensitizer absorbs at the desired wavelength.
16. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la composition pré polymère (pré-TC) comprend un amorceur et elle est réticulée par réaction de polymérisation anionique. 16. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the pre-polymer composition (pre-TC) comprises an initiator and is crosslinked by anionic polymerization reaction.
17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que le(s) monomère(s) et/ou dimère(s) et/ou oligomère(s) et/ou polymère(s) constitutif(s) de la couche pré-polymère (pré- TC), sont des dérivés de type cyanoacrylates d’alkyle, époxides/oxiranes, acrylates, ou encore des dérivés d’isocyanates ou polyisocynanates. 17. The method of claim 16, characterized in that the (s) monomer (s) and / or dimer (s) and / or oligomer (s) and / or polymer (s) constitutive (s) of the layer pre- polymer (pre-TC), are derivatives of alkyl cyanoacrylate type, epoxides / oxiranes, acrylates, or derivatives of isocyanates or polyisocynanates.
18. Procédé selon les revendications 16 et 17, caractérisé en ce que l’amorceur est une base photo-générée (PBG) à partir de dérivés choisis parmi les carbamates, les acyloximes, les sels d’ammonium, les sulfonamides, les formamides, les amineimides, les a-aminocétones, les amidines. 18. Process according to claims 16 and 17, characterized in that the initiator is a photo-generated base (PBG) from derivatives chosen from carbamates, acyloximes, ammonium salts, sulphonamides, formamides, amineimides, α-aminoketones, amidines.
19. Procédé selon l’une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que la première couche de polymère (20) est dans un état solide lorsque l’empilement est porté à une température inférieure à sa température de transition vitreuse ou dans un état liquide-visqueux lorsque l’empilement est porté à une température supérieure à sa température de transition vitreuse. 19. Method according to one of claims 1 to 18, characterized in that the first polymer layer (20) is in a solid state when the stack is brought to a temperature below its glass transition temperature or in a state liquid-viscous when the stack is raised to a temperature above its glass transition temperature.
20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que la première couche de polymère (20) est un copolymère à blocs (BCP) apte à se nano-structurer à une température d’assemblage, en ce que préalablement à l’étape de dépôt de la première couche (20) de copolymère à blocs, le procédé comprend une étape de neutralisation de la surface du substrat sous-jacent (10), et en ce que, postérieurement à l’étape de réticulation de la couche supérieure (30) pour former une couche de top coat (TC) réticulée, le procédé comprend une étape de nano-structuration du copolymère à blocs de constitution de la première couche (20) par soumission de l’empilement obtenu à une température d’assemblage, ladite température d’assemblage étant inférieure à une température à laquelle le matériau de top coat (TC) se comporte comme un fluide viscoélastique, ladite température étant supérieure à la température de transition vitreuse dudit matériau de top coat et de préférence, ladite température d’assemblage étant inférieure à la température de transition vitreuse de la couche (30) de top coat (TC) sous sa forme réticulée. 20. The method of claim 19, characterized in that the first polymer layer (20) is a block copolymer (BCP) capable of nano-structuring at an assembly temperature, in that prior to the step of depositing the first layer (20) of block copolymer, the method comprises a step of neutralizing the surface of the underlying substrate (10), and that, subsequent to the step of crosslinking the top layer (30); ) to form a crosslinked top coat (TC) layer, the method comprises a step of nano-structuring the first layer building block copolymer (20) by subjecting the resulting stack to an assembly temperature, said an assembly temperature being less than a temperature at which the top coat material (TC) behaves like a viscoelastic fluid, said temperature being greater than the glass transition temperature of said material top coat and preferably, said assembly temperature being lower than the glass transition temperature of the layer (30) of top coat (TC) in its crosslinked form.
21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que l’étape préalable de neutralisation de la surface du substrat (10) sous-jacent consiste à pré-dessiner des motifs à la surface du substrat (10), lesdits motifs étant pré-dessinés par une étape ou un enchaînement d’étapes de lithographie de nature quelconque préalablement à l’étape de dépôt de la première couche (20) de copolymère à blocs (BCP), lesdits motifs étant destinés à guider l’organisation dudit copolymère à blocs (BCP) par une technique dite de chimie-épitaxie ou de graphoépitaxie, ou encore une combinaison de ces deux techniques, pour obtenir une surface neutralisée ou pseudo-neutralisée. 21. The method according to claim 20, characterized in that the preliminary step of neutralizing the surface of the underlying substrate (10) consists in pre-drawing patterns on the surface of the substrate (10), said patterns being pre-defined. drawn by a step or a sequence of lithography steps of any nature prior to the step of depositing the first layer (20) of block copolymer (BCP), said patterns being intended to guide the organization of said block copolymer (BCP) by a technique called chemistry-epitaxy or graphoepitaxy, or a combination of these two techniques, to obtain a neutralized or pseudo-neutralized surface.
22. Procédé selon l’une des revendications 20 à 21 , caractérisé en ce que le copolymère à blocs comprend du silicium dans un de ses blocs. 22. Method according to one of claims 20 to 21, characterized in that the block copolymer comprises silicon in one of its blocks.
23. Procédé selon l’une des revendications 210 à 22, caractérisé en ce que la première couche (20) de copolymère à blocs (BCP) est déposée sur une épaisseur (e+E) au moins égale à 1 ,5 fois l’épaisseur minimale (e) du copolymère à blocs. 23. Method according to one of claims 210 to 22, characterized in that the first layer (20) of block copolymer (BCP) is deposited on a thickness (e + E) at least equal to 1, 5 times the minimum thickness (e) of the block copolymer.
24. Procédé selon l’une des revendications 1 à 23, caractérisé en ce que le solvant de la couche de pré-polymère (pré-TC) est choisi parmi des solvants ou mélanges de solvants dont les paramètres de solubilité de Hansen sont tels que dr>10 MPa1/2 et/ou 5h³10 MPa1/2, et avec 5d < 25 MPa1/2. 24. Method according to one of claims 1 to 23, characterized in that the solvent of the pre-polymer layer (pre-TC) is selected from solvents or solvent mixtures of which the solubility parameters of Hansen are such that d r > 10 MPa 1/2 and / or 5h³10 MPa 1/2 , and with 5 d <25 MPa 1/2 .
25. Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que le solvant de la couche de pré polymère (pré-TC) est choisi parmi les alcools tels que le méthanol, l’éthanol, l’isopropanol, le 1 -methoxy-2-propanol, le lactate d’éthyle, les diols tels que l’éthylene glycol ou le propylène glycol, ou parmi le diméthylsulfoxide (DMSO), le diméthylformamide, le diméthylacétamide, l’acétonitrile, la gammabutyrolactone, l’eau ou un mélange de ceux-ci. 25. The process as claimed in claim 24, characterized in that the solvent of the pre-polymer layer (pre-TC) is chosen from alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol and 1-methoxy-2- propanol, ethyl lactate, diols such as ethylene glycol or propylene glycol, or dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylformamide, dimethylacetamide, acetonitrile, gammabutyrolactone, water or a mixture of those -this.
26. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que la composition de la couche pré-polymère (pré-TC) comprend un mélange multi-composants de monomères et/ou dimères et/ou oligomères et/ou polymères portant chacun des fonctions assurant la réticulation, ainsi que des motifs monomères différents dont les énergies de surface varient d’un motif monomère à l’autre. 26. The method of claim 20, characterized in that the composition of the pre-polymer layer (pre-TC) comprises a multi-component mixture of monomers and / or dimers and / or oligomers and / or polymers each carrying functions ensuring crosslinking, as well as different monomer units whose surface energies vary from one monomer unit to another.
27. Procédé selon l’une des revendications 20 à 26, caractérisé en ce que la composition de la couche pré-polymère (pré-TC) comprend en outre des plastifiants et /ou agents de mouillage, ajoutés en tant qu’additifs. 27. Method according to one of claims 20 to 26, characterized in that the composition of the pre-polymer layer (pre-TC) further comprises plasticizers and / or wetting agents, added as additives.
28. Procédé selon l’une des revendications 1 à 27, caractérisé en ce que la composition de la couche pré-polymère (pré-TC) comprend en outre des co-monomères rigides choisis parmi des dérivés comportant soit un/des cycle(s) aromatique(s) dans leur structure, soit des structures aliphatiques mono ou multicycliques, et présentant une/des fonction(s) chimique(s) adaptée(s) à la réaction de réticulation visée ; et plus particulièrement des dérivés norbornène, acrylate ou méthacrylate d’isobornyl, dérivés styréniques, anthracéniques, acrylate ou méthacrylate d’adamantyl. 28. Method according to one of claims 1 to 27, characterized in that the composition of the pre-polymer layer (pre-TC) further comprises rigid comonomers selected from derivatives having either a cycle (s) ) aromatic (s) in their structure, either mono or multicyclic aliphatic structures, and having a chemical function (s) adapted (s) to the targeted crosslinking reaction; and more particularly norbornene derivatives, isobornyl acrylate or methacrylate, styrenic, anthracene derivatives, acrylate or adamantyl methacrylate.
29. Procédé de fabrication d’un masque de nano-lithographie par assemblage dirigé de copolymères à blocs, ledit procédé comprenant les étapes conformes aux revendications 20 à 28 et étant caractérisé en ce que après l’étape de nano-structuration du copolymère à blocs constitutif de la première couche (20), une étape supplémentaire consiste à retirer la couche de top coat (TC) afin de laisser un film de copolymère à blocs nanostructuré d’épaisseur minimale (e), puis au moins un des blocs (21 , 22) dudit copolymère à blocs, orientés perpendiculairement aux interfaces, est retiré afin de former un film poreux apte à servir de masque de nano-lithographie. 29. A process for manufacturing a block copolymer nano-lithography mask, said method comprising the steps according to claims 20 to 28 and being characterized in that after the step of nano-structuring of the block copolymer constituting the first layer (20), an additional step consists in removing the top coat layer (TC) in order to leave a nanostructured block copolymer film of minimum thickness (e), then at least one of the blocks (21, 22) of said block copolymer, oriented perpendicular to the interfaces, is removed to form a porous film suitable for use as a nano-lithography mask.
30. Procédé selon les revendications 23 et 29, caractérisé en ce que lorsque le copolymère à blocs est déposé sur une épaisseur supérieure à l’épaisseur minimale (e), une surépaisseur (E) dudit copolymère à blocs est retirée simultanément ou successivement au retrait de la couche top coat (30, TC), afin de laisser un film de copolymère à blocs nano-structuré d’épaisseur minimale (e), puis au moins un des blocs dudit copolymère à blocs, orientés perpendiculairement aux interfaces, est retiré afin de former un film poreux apte à servir de masque de nano-lithographie. 30. Process according to claims 23 and 29, characterized in that when the block copolymer is deposited over a thickness greater than the minimum thickness (e), an excess thickness (E) of said block copolymer is removed simultaneously or successively with removal of the top coat layer (30, TC), to leave a nano-structured block copolymer film of minimum thickness (e), and then at least one of blocks of said block copolymer, oriented perpendicular to the interfaces, is removed to form a porous film capable of serving as a nano-lithography mask.
31. Procédé selon l’une des revendications 29 à 30, caractérisé en ce que la couche top coat (30, TC) et/ou la surépaisseur (E) du copolymère à blocs et/ ou le(s) blocs (21 , 22) du copolymère à blocs est/sont retirés par gravure sèche. 31. Method according to one of claims 29 to 30, characterized in that the top coat layer (30, TC) and / or the extra thickness (E) of the block copolymer and / or the block (s) (21, 22 ) of the block copolymer is / are removed by dry etching.
32. Procédé selon la revendication 31 , caractérisé en ce que les étapes de gravure de la couche top coat (30, TC) et/ou de la surépaisseur (E) du copolymère à blocs (20, BCP) et d’un ou plusieurs blocs (21 , 22) du copolymère à blocs, sont réalisées de façon successive dans un même bâti de gravure, par gravure au plasma. 32. The method of claim 31, characterized in that the etching steps of the top coat layer (30, TC) and / or the excess thickness (E) of the block copolymer (20, BCP) and one or more blocks (21, 22) of the block copolymer are successively produced in the same etching frame, by plasma etching.
33. Procédé selon l’une des revendications 29 à 32, caractérisé en ce qu’au moment de l’étape de réticulation de la couche top coat (30, TC), l’empilement est soumis à un rayonnement lumineux et/ou un faisceau d’électrons localisé sur certaines zones de la couche top coat, afin de créer des zones réticulées de top coat (TC) présentant une affinité neutre vis- à-vis du copolymère à blocs sous-jacent et des zones non réticulées (pré-TC) présentant une affinité non neutre vis-à-vis du copolymère à blocs sous-jacent. 33. Method according to one of claims 29 to 32, characterized in that at the time of the step of crosslinking the top coat layer (30, TC), the stack is subjected to light radiation and / or a electron beam located in certain areas of the top coat layer, in order to create crosslinked areas of top coat (TC) having a neutral affinity for the underlying block copolymer and non-crosslinked areas (pre- TC) having a non-neutral affinity for the underlying block copolymer.
34. Procédé selon la revendication 33, caractérisé en ce qu’après la photo réticulation localisée de la couche top coat (30, TC), l’empilement est rincé avec le solvant ayant permis le dépôt de la couche pré-polymère (pré-TC) afin de retirer les zones non irradiées. 34. Method according to claim 33, characterized in that after the photo-localized crosslinking of the top coat layer (30, TC), the stack is rinsed with the solvent which has allowed the deposition of the pre-polymer layer (pre- TC) to remove non-irradiated areas.
35. Procédé selon les revendications 33 et 34, caractérisé en ce qu’un autre matériau pré polymère, non neutre vis -à-vis du copolymère à blocs sous-jacent, est déposé dans les zones préalablement non-irradiées et dépourvues de couche de top coat, puis ledit matériau pré polymère non neutre est exposé à un stimulus afin de le réticuler aux endroits prédéfinis. 35. Process according to claims 33 and 34, characterized in that another pre-polymer material, which is non-neutral with respect to the underlying block copolymer, is deposited in the previously non-irradiated zones and devoid of a coating layer. top coat, then said non-neutral prepolymer material is exposed to a stimulus in order to crosslink it to the predefined locations.
36. Procédé selon les revendications 20 et 33 à 35, caractérisé en ce qu’au moment de l’étape de recuit de l’empilement à la température d’assemblage (Tass) du copolymère à blocs (BCP), il se forme des nano-domaines (20, 21 ; 41 , 42) perpendiculaires aux interfaces dans des zones situées en regard des zones de la couche top coat neutre réticulée (TC), et des nano-domaines parallèles aux interfaces dans des zones du copolymère à blocs situées en regard des zones dépourvues de couche top coat neutre réticulée. 36. Process according to claims 20 and 33 to 35, characterized in that at the time of the step of annealing the stack at the assembly temperature (Tass) of the block copolymer (BCP), forms are formed. nano-domains (20, 21; 41, 42) perpendicular to the interfaces in areas located opposite the areas of the crosslinked neutral topcoat layer (TC), and nano-domains parallel to the interfaces in areas of the block copolymer located next to areas without cross-linked neutral topcoat layer.
37. Empilement polymérique comprenant au moins deux couches de (co)polymère (20, 30) empilées l’une sur l’autre, caractérisé en ce que la couche supérieure (30), dite top coat (TC), déposée sur la première couche (co)polymère (20) est obtenue par réticulation in situ conformément au procédé selon l’une des revendications 1 à 36, ledit empilement étant destiné à être utilisé dans des applications choisies parmi la protection de surface pour l’aérospatial ou l’aéronautique ou l’automobile ou l’éolien, les peintures, les encres, la fabrication de membranes, la réalisation de composants microélectroniques, optoélectroniques ou microfluidiques. 37. A polymeric stack comprising at least two layers of (co) polymer (20, 30) stacked one on the other, characterized in that the upper layer (30), called top coat (TC), deposited on the first (co) polymer layer (20) is obtained by crosslinking in situ according to the method according to one of claims 1 to 36, said stack being intended to be used in applications selected from aerospace surface protection or aeronautics or automotive or wind power, paints, inks, membrane manufacturing, the production of microelectronic, optoelectronic or microfluidic components.
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