JP2009263668A - その表面にナノスケールの特徴を有し、特定の系に応じて厚みの全体または一部にわたってミクロ構造化されたポリマーフィルムを調製する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この方法は、以下の工程を含む:特定の系および少なくとも1つの所定の厚みに応じて所定の温度でミクロ構造化され得る少なくとも1つのブロック共重合体を選択する工程であって、該所定の厚みが、その全部または一部について前記特定の系に応じたミクロ構造化が所望されるフィルムの厚みに対応する厚みである、工程;該ブロック共重合体を含むフィルムへの押圧により、該所定の厚みおよび該ナノスケールの特徴を付与し得る少なくとも1つの型を選択する工程(a);および、該型を該所定の温度に加熱しながら、該ブロック共重合体を含むフィルムを押圧し(b)、これにより、物品として規定される該フィルムが得られる、工程(c)。
【選択図】図2
Description
− 光線、これは、光リソグラフィーとして知られている
− 電子線、これは、電子ビームリソグラフィーとして知られている
− イオンビーム、これは、イオンビームリソグラフィーとして知られている。
− 前記特定の系および少なくとも1つの所定の厚みに応じて所定の温度でミクロ構造化され得る少なくとも1つのブロック共重合体を選択する工程であって、該所定の厚みが、その全部または一部について前記特定の系に応じたミクロ構造化が所望されるフィルムの厚みに対応する厚みである、工程;
− 該ブロック共重合体を含むフィルムへの押圧により、該所定の厚みおよび該ナノスケールの特徴を付与し得る少なくとも1つの型を選択する工程;および
− 該型を該所定の温度に加熱しながら、該ブロック共重合体を含むフィルムを押圧し、これにより、物品として規定される該フィルムが得られる、工程。
− 図1(a)は、ラメラ1が下側の参照基板3の平面に平行に配列されているラメラ系を示し;
− 図1(b)は、ラメラ5が下側の参照基板7の平面に垂直に配列されているラメラ系を示し;
− 図1(c)は、柱9が下側の参照基板11の平面に平行に配列されている柱状系を示し;
− 図1(d)は、柱13が下側の参照基板15の平面に平行に配列されている柱状系を示し;
− 図1(e)は、回転楕円体17がフィルム19内において六角格子状に配列されている球状系を示す。
PS−b−PBMA、PS−b−PMMA、PS−b−P2VP、PB−b−PEO、PS−b−PB、PS−b−PI−b−PS、PVPDMPS−b−PI−b−PVPDMPS、PS−b−P2VP−b−PtBMA、
ここで、PSはポリスチレン、PBMAはポリ(n−ブチルメタクリレート)、PMMAはポリメチルメタクリレート、P2VPはポリ(2−ビニルピリジン)、PBはポリブタジエン、PEOはポリエチレンオキサイド、PVPDMPSはポリ(4−ビニルフェニルジメチル−2−プロポキシシラン)、PIはポリイソプレン、PtBMAはポリ(t−ブチルメタクリレート)を示す。
PFDMS−b−PDMS、PS−b−P2VP、PS−b−PMMA、PS−b−PEP、PS−b−PE、PS−b−PB、PS−b−PEO、PS−b−PB−b−PS、PαMS−b−PHS、PS−b−PI、PI−b−PFDMS、PS−b−PFDMS、PS−b−PFEMS、PtBA−b−PCEMA、PS−b−PLA、PCHE−b−PLA、PαMS−b−PHS、PPDS−b−P4VP、
ここで、PFDMSはポリ(フェロセニルジメチルシロキサン)、PDMSはポリジメチルシロキサン、PSはポリスチレン、P2VPはポリ(2−ビニルピリジン)、PMMAはポリメチルメタクリレート、PEPはポリ(エチレン−alt−プロピレン)、PEはポリエチレン、PEOはポリエチレンオキサイド、PBはポリブタジエン、PαMSはポリ(α−メチルスチレン)、PHSはポリ(4−ヒドロキシスチレン)、PIはポリイソプレン、PFEMSはポリ(フェロセニルエチルメチルシラン)、PtBAはポリ(t−ブチルアクリレート)、PCEMAはポリ(シンナモイルエチルメタクリレート)、PLAはポリ乳酸、PCHEはポリシクロヘキシルエチレン、PPDSはペンタデシルフェノール変性ポリスチレン、P4VPはポリ(4−ビニルピリジン)を示す。
PS−b−PMMA、PS−b−P2VP、PS−b−PFDMS、PS−b−PI、PS−b−PtBA、ポリリジン−b−ポリシステイン、
ここで、PSはポリスチレン、PMMAはポリメチルメタクリレート、P2VPはポリ(2−ビニルピリジン)、PFDMSはポリ(フェロセニルジメチルシロキサン)、PIはポリイソプレン、PtBAはポリ(t−ブチルアクリレート)を示す。
PS−b−P2VP、PEO−b−PPO−b−PEO、PB−b−PVP、PPQ−b−PS、PDOPPV−b−PS、PS−b−PPP、
ここで、PSはポリスチレン、P2VPはポリ(2−ビニルピリジン)、PEOはポリエチレンオキサイド、PPOはポリプロピレンオキサイド、PBはポリブタジエン、PVPはポリ(ブタジエン−b−ビニルピリジニウム)、PPQはポリフェニルキノキサリン、PDOPPVはポリ(2,5−ジオクチル−p−フェニレンビニレン)、PPPはポリパラフェニレンを示す。
− 目的の用途(したがって、所望のミクロ構造)に応じて、得られることが所望される系に応じたミクロ構造を示し得るブロック(例えば、ジブロック、トリブロック等)共重合体が選択される;
− ポリマーが選択されると、どのような厚み(1つまたは複数)および温度で当該ポリマーが上記マイクロ構造を示し得るかについて使用者に知識がない場合には、当該使用者は、これらのデータ(1つまたは複数の厚みならびに温度)を決定するために、第1の実験を設定することができる;これを行うために、上記ポリマーは、通常の熱力学的方法(例えば、種々の温度での加熱)を行いながら、(インプリントされていない)平坦なフィルム形態の基板に成膜される。要求されるミクロ構造を実現し得る一組の値(厚み、処理温度)を決定するために、この実験を複数のポリマー厚みについて行うことができる。次いで、必要に応じて、厚みデータにより、型の作製についての設計ルールを決定することができる;
− 適切であれば、型(有利なことには、シリコン製またはシリカ製)が作製される(上記特徴の横方向の分割(lateral resolution)、深さ、形状);上記設計ルールが知られているので、作製は従来のリソグラフィー技術(例えば、光リソグラフィー、電子ビームリソグラフィー、X線リソグラフィー、イオンビームリソグラフィー)により行われる;
− フィルム(必要に応じて基板上に成膜されている)への型の押圧が行われる。
− 適切な型およびブロック共重合体を選択することにより、ミクロ構造化された領域の空間的な広がりおよび位置を制御することができること;
− 局所的にまたは大表面にわたって(これは、所望の目的に応じて、型の表面またはこの型の下方の表面に対応し得る)、ポリマーフィルムの厚みを制御できること。その結果、熱処理後の型の押圧によりフィルムに厚みを転写した(conferred)最終的なミクロ構造を制御できること;
− 例えばグラフォエピタキシー(graphoepitaxy)技術とは異なり(この技術では型を1回しか使用できない)、型を非常に多くの回数再使用できること。
− グラフォエピタキシー技術。この技術は、構造化されるべきフィルムを、微細構造を有する基板に成膜する必要がある。基板は1回しか使用することができないので、この技術は非常に高価である;
− 電界を用いることにより1つの特定の系に応じてポリマーをミクロ構造化する技術。この技術は、大表面にわたってポリマーのミクロ構造を組織化するには有効ではない。
− 図2(a)においては、ブロック共重合体を含むフィルム23で覆われた基板21、ならびに、2つのタイプの特徴(それぞれ、特徴27および特徴29)を含む型25が示される。この型の断面は、鋸歯状の輪郭を示す;
− 図2(b)においては、上記型を上記フィルムに押圧することにより、上記基板、上記フィルムおよび上記型で形成されたアセンブリ31が示されている;
− 図2(c)においては、上記型25の上記フィルムへの押圧後に変形したフィルム33に覆われた基板21が示されている。このフィルムは、2つのタイプの特徴35および37(それぞれ、高い厚みh1および低い厚みh2が付与されている)を示す。
− 1つの特定の系(例えば、ラメラ系)に応じたフィルム全体にわたってのミクロ構造化。上記型は、要求される系をフィルム全体にわたって維持し得る厚みを付与することができる。組織の周期性を維持するために、当該厚みは、交互の繰り返し(multiples of one another)である寸法を有する。
− 1つの特徴(高い厚みh1または低い厚みh2)に起因する1つの特定の系(例えば、ラメラ系)に応じたミクロ構造化、および、別の特徴(高い厚みh1または低い厚みh2)に起因する1つの特定の系に応じた組織化の欠落;
− 1つの特徴(例えば、高い厚みh1)に起因する1つの特定の系(例えば、ラメラ系)に応じたミクロ構造化、および、別の特徴(例えば、低い厚みh2)に起因する別の特定の系(例えば、柱状系)に応じたミクロ構造化。この形状は、1回かつ同一温度での熱処理において2つの異なる厚みについて2つの異なる結晶系を採用し得るブロック共重合体(このような場合では、例えば、PS−b−PMMA)を用いることにより可能とされる。
− 図3においては、型39の断面は、それぞれに隆起部45が設けられた窪み41および頂部43を有する鋸歯状の輪郭を示す;
− 図4においては、同心円状の型空間49が設けられた円形型47が示されている。
− 図5(a)においては、2つの同一の型57および59がポリマーフィルム61のそれぞれの側に配置され、当該フィルムを挟み込んでいる。その結果、所望の結晶系に応じてミクロ構造化された高さh1およびh2を有する特徴が得られる;
− 図5(b)においては、2つの同一の型63および65が、ずれた状態で(in an offset manner)ポリマーフィルム67の両側に配置されている。
− 図6(a)においては、2つの同一の型73が、当該2つの型の押圧により付与された特徴厚みについてのラメラ系に応じて結晶化し得る2つのブロック共重合体から構成されるポリマーフィルム75を挟み込んでいる;
− 図6(b)においては、上記2つの型および挟み込まれたフィルムで形成されたアセンブリ77が示されている。このアセンブリは、ラメラ系79に応じてフィルムを結晶化するために所定の温度とされる;
− 図6(c)においては、上側の型73の除去が示されている;
− 図6(d)においては、一方のポリマーを他方のポリマーに対して選択的に除去し、ナノスケールの特徴81を残すことが示されている。
− 情報記憶媒体(例えば、磁気記憶媒体、光記憶媒体)用支持体の製造;
− 特に濡れ性を改変するため(例えば、自己洗浄ガラス)、接着特性を改変するため、または生物学的用途のために組織化された表面を有する部品の製造;
− ナノ細孔を有するろ過システム用膜の製造;
− 特にインプリント技術(例えば、ナノインプリント)を実施するための型の製造;
− エレクトロニクス用途のための相互接続の生成、この用途は図7に示されている。
Claims (8)
- その表面にナノスケールの特徴を有し、かつ、特定の系に応じて厚みの全体または一部にわたってミクロ構造化されたポリマーフィルムを調製する方法であって、
前記特定の系および少なくとも1つの所定の厚みに応じて所定の温度でミクロ構造化され得る少なくとも1つのブロック共重合体を選択する工程であって、該所定の厚みが、その全部または一部について前記特定の系に応じたミクロ構造化が所望されるフィルムの厚みに対応する厚みである、工程;
該ブロック共重合体を含むフィルムへの押圧により、該所定の厚みおよび該ナノスケールの特徴を付与し得る少なくとも1つの型を選択する工程;および
該型を該所定の温度に加熱しながら、該ブロック共重合体を含むフィルムを押圧し、これにより、物品として規定される該フィルムが得られる、工程
を含む、方法。 - 前記系が、ラメラ系、柱状系、球状系またはミセル系から選択される、請求項1に記載の方法。
- ラメラ系を有するようにするために、前記ブロック共重合体が以下の共重合体から選択される、請求項2に記載の方法:
PS−b−PBMA、PS−b−PMMA、PS−b−P2VP、PB−b−PEO、PS−b−PB、PS−b−PI−b−PS、PVPDMPS−b−PI−b−PVPDMPS、PS−b−P2VP−b−PtBMA、
ここで、PSはポリスチレン、PBMAはポリ(n−ブチルメタクリレート)、PMMAはポリメチルメタクリレート、P2VPはポリ(2−ビニルピリジン)、PBはポリブタジエン、PEOはポリエチレンオキサイド、PVPDMPSはポリ(4−ビニルフェニルジメチル−2−プロポキシシラン)、PIはポリイソプレン、PtBMAはポリ(t−ブチルメタクリレート)を示す。 - 柱状系を有するようにするために、前記ブロック共重合体が以下の共重合体から選択される、請求項2に記載の方法:
PFDMS−b−PDMS、PS−b−P2VP、PS−b−PMMA、PS−b−PEP、PS−b−PE、PS−b−PB、PS−b−PEO、PS−b−PB−b−PS、PαMS−b−PHS、PS−b−PI、PI−b−PFDMS、PS−b−PFDMS、PS−b−PFEMS、PtBA−b−PCEMA、PS−b−PLA、PCHE−b−PLA、PαMS−b−PHS、PPDS−b−P4VP、
ここで、PFDMSはポリ(フェロセニルジメチルシロキサン)、PDMSはポリジメチルシロキサン、PSはポリスチレン、P2VPはポリ(2−ビニルピリジン)、PMMAはポリメチルメタクリレート、PEPはポリ(エチレン−alt−プロピレン)、PEはポリエチレン、PEOはポリエチレンオキサイド、PBはポリブタジエン、PαMSはポリ(α−メチルスチレン)、PHSはポリ(4−ヒドロキシスチレン)、PIはポリイソプレン、PFEMSはポリ(フェロセニルエチルメチルシラン)、PtBAはポリ(t−ブチルアクリレート)、PCEMAはポリ(シンナモイルエチルメタクリレート)、PLAはポリ乳酸、PCHEはポリシクロヘキシルエチレン、PPDSはペンタデシルフェノール変性ポリスチレン、P4VPはポリ(4−ビニルピリジン)を示す。 - 球状系を有するようにするために、前記ブロック共重合体が以下の共重合体から選択される、請求項2に記載の方法:
PS−b−PMMA、PS−b−P2VP、PS−b−PFDMS、PS−b−PI、PS−b−PtBA、ポリリジン−b−ポリシステイン、
ここで、PSはポリスチレン、PMMAはポリメチルメタクリレート、P2VPはポリ(2−ビニルピリジン)、PFDMSはポリ(フェロセニルジメチルシロキサン)、PIはポリイソプレン、PtBAはポリ(t−ブチルアクリレート)を示す。 - ミセル構造を有するようにするために、前記ブロック共重合体が以下の共重合体から選択される、請求項2に記載の方法:
PS−b−P2VP、PEO−b−PPO−b−PEO、PB−b−PVP、PPQ−b−PS、PDOPPV−b−PS、PS−b−PPP、
ここで、PSはポリスチレン、P2VPはポリ(2−ビニルピリジン)、PEOはポリエチレンオキサイド、PPOはポリプロピレンオキサイド、PBはポリブタジエン、PVPはポリ(ブタジエン−b−ビニルピリジニウム)、PPQはポリフェニルキノキサリン、PDOPPVはポリ(2,5−ジオクチル−p−フェニレンビニレン)、PPPはポリパラフェニレンを示す。 - 前記型を作製する工程を含む、請求項1から6のいずれかに記載の方法。
- 前記型が、該型の押圧により得られる前記フィルムが結晶粒界を有さないような大きさとされている、請求項7に記載の方法。
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