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技術 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

出願人 コミッサリアアレネルジーアトミークエオゼネルジザルタナテイヴ
発明者 ステファンランディ
出願日 2009年4月17日 (11年2ヶ月経過) 出願番号 2009-101189
公開日 2009年11月12日 (10年7ヶ月経過) 公開番号 2009-263668
状態 特許登録済
技術分野 ナノ構造物 原子、分子の操作により形成されたナノ構造物 高分子成形体の製造 曲げ・直線化成形、管端部の成形、表面成形
主要キーワード 同心円状領域 同心構造 材料表 地形学的 六角格子状 参照基板 ミクロ構造化 結晶粒界領域
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (8)

課題

フィルムナノスケールの特徴を生成し、かつ、当該フィルムの厚みの全体または一部にわたって1つの特定の系に応じたミクロ構造を付与する方法を提供する。

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)。

概要

背景

ナノスケールの特徴を有する物品を製造する方法に対する要望が、最近の10年間で大幅に増大している。これは、特に記憶容量の増大(例えば、磁気ハードディスク光学ディスクについて)または特定の装置(例えば、デジタルカメラフラットスクリーンなど)の品質の改善という観点から、部品が小型化される傾向にあることに起因する。

従来、これらの物品は、リソグラフィー(すなわち、材料表面に成膜した樹脂において印刷が所望される特徴を再現することができる技術)により製造される。

種々の印刷手段が用いられ得る。中でも、以下の具体例が挙げられる:
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。

これらの技術は樹脂表面にナノスケールの特徴を作成することができるが、当該樹脂の厚み方向に特定のミクロ構造を生じさせることはない。

特定の用途に関しては、上記ナノスケールの特徴を生成すると同時に、このような特徴を生成する基礎となる材料の厚み方向に特定のミクロ構造(例えば、ラメラ系、球状系、柱状系またはミセル系)を付与することが重要となり得ることが見出されている。

したがって、その表面にナノスケールの特徴を有し、用途に応じた特定かつ需要のある系に準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得ることができる方法が、真に要望されている。

概要

フィルムにナノスケールの特徴を生成し、かつ、当該フィルムの厚みの全体または一部にわたって1つの特定の系に応じたミクロ構造を付与する方法を提供する。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)。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

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。

請求項2

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。

請求項3

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、PVDMPS−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。

請求項4

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。

請求項5

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。

請求項6

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。

請求項7

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。

請求項8

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。

技術分野

0001

本発明は、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に関する。この方法は、特定の系に応じてブロック共重合体組織化され得るということを利用している。

0002

この方法は、大容量情報記憶媒体(例えば、磁気ハードディスク光学ディスク)用支持体ろ過膜ナノインプリント技術を行うための型、あるいはマイクロエレクトロニクスまたはナノエレクトロニクス分野において相互接続を生成するための型の製造に適用され得る。

背景技術

0003

ナノスケールの特徴を有する物品を製造する方法に対する要望が、最近の10年間で大幅に増大している。これは、特に記憶容量の増大(例えば、磁気ハードディスク、光学ディスクについて)または特定の装置(例えば、デジタルカメラフラットスクリーンなど)の品質の改善という観点から、部品が小型化される傾向にあることに起因する。

0004

従来、これらの物品は、リソグラフィー(すなわち、材料表面に成膜した樹脂において印刷が所望される特徴を再現することができる技術)により製造される。

0005

種々の印刷手段が用いられ得る。中でも、以下の具体例が挙げられる:
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。

0006

これらの技術は樹脂表面にナノスケールの特徴を作成することができるが、当該樹脂の厚み方向に特定のミクロ構造を生じさせることはない。

0007

特定の用途に関しては、上記ナノスケールの特徴を生成すると同時に、このような特徴を生成する基礎となる材料の厚み方向に特定のミクロ構造(例えば、ラメラ系、球状系、柱状系またはミセル系)を付与することが重要となり得ることが見出されている。

0008

したがって、その表面にナノスケールの特徴を有し、用途に応じた特定かつ需要のある系に準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得ることができる方法が、真に要望されている。

発明が解決しようとする課題

0009

本発明者らは、有利なことには、特定のタイプのポリマーフィルム組成物に用い、および、上記特徴を印刷する特定の技術を用いることにより、フィルムにナノスケールの特徴を生成し、かつ、当該フィルムの厚みの全体または一部にわたって1つの特定の系に応じたミクロ構造を付与することが可能であることを見出した。

課題を解決するための手段

0010

したがって、本発明は、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に関し、当該方法は以下の工程を含む:
− 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。

0011

より詳細な説明に入る前に、以下の定義が提示される。

0012

「ナノスケールの特徴」という表現は、起伏(relief)における少なくとも1つの寸法(高さ、長さおよび/または幅)が1〜100nmの範囲であり得る構造を意味するものとして理解される。

0013

ナノスケールの特徴の具体例としては、溝、矩形円形または方形の窪み、同心構造が挙げられ得る。

0014

「ミクロ構造」という表現は、材料の構成成分が、顕微鏡または特殊技術(例えば、走査型電子顕微鏡)によってのみ観察され得るスケール幾何学的に組織化されていることを意味するものとして理解される。

0015

「厚み」という表現は、フィルムの2つの表面(すなわち、フィルムの上面および下面)の間に位置する部分を反映したフィルムの寸法の長さを意味するものとして理解される。この場合、本発明の方法により得られるフィルムは、ナノスケールの特徴が存在することに起因して、均一な厚みを有さない。

0016

したがって、特定のナノスケールの特徴ならびにフィルムの厚みの全体または一部にわたる特定のミクロ構造を有するフィルムを得ようとする当業者は、ブロック共重合体を選択することから開始するであろう。この選択は、当該共重合体が(所定の温度での熱処理後に)少なくとも1つの所定のフィルム厚みについて所望のミクロ構造化を示し得るようにして行われる。当該所定のフィルム厚みは、フィルムの全体または一部にわたってミクロ構造化を得ることが所望されるフィルムの厚みに対応する。ブロック共重合体が選択されると、当該ブロック共重合体を含むフィルムに押圧することにより上記ナノスケールの特徴および上記所望の厚みの両方を付与し得る適切な型が選択される。

0017

したがって、本発明者らは、ブロック共重合体の組織化され得る特性を利用した。

0018

「ブロック共重合体」という表現は、少なくとも1つの第1ブロックと少なくとも1つの第2ブロックとを有し、当該第1ブロックおよび第2ブロックは異なる化学的種類からなり、これらが共有結合により一緒になっているポリマーを意味するものとして理解される。温度の作用下において、および、所定の厚みについて、共重合体の鎖は移動度(mobility)を得て、結果的に分離し(segregated)、したがって、異なる化学的種類のセグメント間の「ヘテロ接触(heterocontacts)」を最小化する。所定の温度および所定の厚みについて、得られるフィルムは、その厚み方向において、特定の系に対応し得る組織化されたミクロ構造を示す。

0019

上記所定の厚みは1nmと1μmとの間であり得、温度は20℃と250℃との間であり得る。

0020

上記系は、ラメラ系、柱状系、球状系またはミセル系であり得る。当該系に準じて、上記フィルムがその厚みに応じて完全にまたは部分的にミクロ構造化され得る。

0021

「ラメラ系」という表現は、フィルムの構成成分(例えば走査型電子顕微鏡画像により視認可能である)を組織化し、これらの成分がラメラ配列した形態を示すようにする系を意味するものとして理解される。

0022

「柱状系」という表現は、フィルムの構成成分(例えば走査型電子顕微鏡画像により視認可能である)を組織化し、これらの成分が柱状の形態を示すようにする系を意味するものとして理解される。

0023

「球状系」という表現は、フィルムの構成成分(例えば走査型電子顕微鏡画像により視認可能である)を組織化し、これらの成分が回転楕円体(spheroid)の形態を示すようにする系を意味するものとして理解される。

0024

「ミセル系」という表現は、フィルムの構成成分(例えば走査型電子顕微鏡画像により視認可能である)を組織化し、これらの成分がミセルの形態を示すようにする系を意味するものとして理解される。

0025

これらの系は図1に示されており、ここで:
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。

0026

これらの系は、付与される熱処理および所定のフィルム厚みに応じて変化し得る。

0027

ラメラ系を有し得るフィルムを得ることが所望される場合には、そのような系を得るに適切な温度および適切な厚みを任意に決定した後(このようなデータがいまだ使用可能となっていない場合)、以下からブロック共重合体を選択することが可能である:
PS−b−PBMA、PS−b−PMMA、PS−b−P2VP、PB−b−PEO、PS−b−PB、PS−b−PI−b−PS、PVDMPS−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。

0028

柱状系を有し得るフィルムを得ることが所望される場合には、そのような系を得るに適切な温度および適切な厚みを任意に決定した後(このようなデータがいまだ使用可能となっていない場合)、以下からブロック共重合体を選択することが可能である:
FDMS−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。

0029

用語「alt」は、交互に繰り返し単位を有するポリマーを意味する。例えば、ポリ(エチレン−alt−プロピレン)は、その主鎖にエチレン単位プロピレン単位とを交互に有するポリマーを意味するものとして理解される。

0030

球状系を有し得るフィルムを得ることが所望される場合には、そのような系を得るに適切な温度および適切な厚みを任意に決定した後(このようなデータがいまだ使用可能となっていない場合)、以下からブロック共重合体を選択することが可能である:
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。

0031

ミセル系を有し得るフィルムを得ることが所望される場合には、そのような系を得るに適切な温度および適切な厚みを任意に決定した後(このようなデータがいまだ使用可能となっていない場合)、以下からブロック共重合体を選択することが可能である:
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。

0032

ブロック共重合体を選択する工程が行われると、使用されるべき型についての選択がなされる。その結果、上記ブロック共重合体を含むフィルムに当該型を押圧することにより、所望のナノスケールの特徴および要求される厚みが当該フィルムに付与される。当該型は、少なくとも、適切な温度(上記所定の温度として知られている)を付与した後に当該フィルムが所望の系に応じた構造化を示すような所定の厚みを当該フィルムに付与しなければならないことが知られている。言い換えれば、当該型は、その輪郭がポリマーフィルムを組織化する目標の要望に合致するようにして選択される。

0033

本発明の方法は、型が利用可能でない場合には、型を作製する工程をさらに含み得る。この型は、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またはASMチップリソグラフィー)により作製され得る。作製された型は、押圧されることにより、目的とするフィルムに要求されるナノスケールの特徴および要求される厚みを付与し得る。

0034

有利なことには、上記型は、該型の押圧により得られるフィルムが結晶粒界を有さない(すなわち、2つの結晶粒の間の結晶格子平面の配向が異ならない)ような大きさとされている。この効果を得るための前試験が、本発明を実施する前に行われ得る。

0035

最後に、上記方法は、上記選択した型を上記フィルムに押圧する工程を含む。温度は所定の温度とされる。この温度は、予想される系に応じてフィルムをミクロ構造化するに必要である。この押圧工程は、ナノインプリント工程と称され得る。

0036

上記押圧工程の前に、本発明の方法は、上記ブロック共重合体を含むフィルムを通常の成膜(deposition)技術によって基板の上に成膜させる工程を含み得る。

0037

本発明の方法によれば、フィルムを挟み込むようにして押圧し得る2つの異なる型を用いることを想定することもできる。

0038

要約すると、実用的な観点から、上記方法を実施する方策は以下のとおりであり得る:
− 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。

発明の効果

0039

したがって、本発明の方法は、以下の利点を含む:
− 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。

0040

したがって、本発明の方法は、例えば以下のような従来技術の欠点を克服することができる:
−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。

0041

本発明の他の利点および特徴は、添付の図面を参照して具体的な実施形態を読めば明らかである。

図面の簡単な説明

0042

(a)〜(e)は、それらに応じてブロック共重合体自体が組織化され得る種々の系を示す。
(a)〜(c)は、本発明の特定の実施形態による方法の種々の工程を説明する断面図である。
異なる型のうちの1つを示す。
異なる型のうちの1つを示す。
2つの型を用いる本発明の第2の実施形態を示す断面図である。
2つの複合型を用いる変形例を示す断面図である。
本発明の方法の電子的相互接続への応用を示す。

実施例

0043

ここでは、本発明の種々の実施形態を説明する。特に、用いられる型の形状およびこのような型の数を中心に説明する。

0044

最初に、第1の実施形態について説明する。単一の型を用いる本発明の方法の種々の工程が、図2に示されている:
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。

0045

このようにしてインプリントされたフィルムは、種々の可能な形状に対応し得る:
− 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。

0046

したがって、上記特徴35および37の寸法を選択することにより、および、フィルムを構成するブロック共重合体の特性を考慮することにより、要求される系に応じて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完全に制御することができる。

0047

図3および4は、単一の型を用いる2つの変形例を示す:
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。

0048

第1の場合においては、当該方法は、少なくとも2つの地形学的ベル(すなわち、鋸歯状の輪郭からなる第1のレベル、ならびに、当該第1のレベルの頂部および窪みに形成された隆起部からなる第2のレベル)を含むナノスケールの特徴を有するフィルムを得ることができる。当該フィルムは、このフィルム全体(例えば、ラメラ系)または特定の領域のみ(例えば、フィルムの高い厚みおよび低い厚みによるもの)にわたって、適切な系に応じてミクロ構造化され得る。

0049

第2の場合においては、得られる同心円状の特徴に加えて、このタイプの型による本発明の方法を用いることにより、1つの特定の系に応じてミクロ構造化され、かつ、要求される系に応じてミクロ構造化された領域を非常に高密度(例えば、1テラビット平方インチよりも大きい)で有するフィルムを得ることができる(図4の符号51)。所望の系において組織化されていない領域の大きさを小さくすることにより、互いを比較すると、所望の系においてミクロ構造化された相を示し、かつ、結晶粒界領域が最小化されているドメインの組織化も実現することができる(図4を参照のこと。ここでは、要求される系53に応じて組織化された同心円状領域と、きわめて限定された大きさの組織化されていない領域55とが示されている)。したがって、大容量情報記憶媒体(磁気または光記憶媒体)用支持体の製造が想定され得る。

0050

第2の実施形態によれば、2つの型の使用が企図されている。ポリマーフィルムは、これらの2つの型で挟み込まれる。

0051

示されるように、これらの型は同一であり得る:
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。

0052

図5(c)〜図5(e)に示されるように、これらの型は異なっていてもよい(型については符号69、フィルムについては符号71)。

0053

したがって、型により付与される特徴厚みについて要求される系に応じて結晶化し得る適切なブロック共重合体を選択することにより、要求される結晶系に応じて組織化された可能な形状およびドメインを無数に創り出すことができることが、この実施形態から明らかである。

0054

複雑な特徴を創り出すために2つの型を用いる特定の実施例の1つが、図6に示される。ここで:
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。

0055

本発明の方法によれば、ポリマーフィルムに形成された幾何学形状を、当該フィルムを支持する基板までエッチングすることができる。

0056

本発明の方法は、非常に多くの用途分野において使用され得る。具体例としては、以下が挙げられ得る:
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。

0057

より詳細には、図7は、低い誘電性レベルを導電性素子に接続することが意図される相互接続を生成するための種々の工程を示す。

0058

図7(a)には、導電性素子に接続することが意図される誘電性レベルを構成する基板83が示されている。この基板は、2つのジブロック共重合体ブレンドで構成されたフィルム85で覆われている。当該共重合体のうちの1つは、1つの特定の系(ここでは、球状系;すなわち、ポリマーの1つが回転楕円体の形態に組織化される)に応じた所定の厚み(ここでは、型の押圧により生成された特徴における厚み)および所定の温度についてミクロ構造化され得る。

0059

図7(b)および図7(c)に示されるように、意図される型87が上記フィルム85に押圧され、当該フィルムの中央部に湾部(central bay)89の形状の特徴が形成される。アセンブリが、球状系に応じて1つのポリマーをミクロ構造化するに必要な所定の温度で加熱される。

0060

次いで、型が取り除かれ、中央部の湾部形態の特徴において、球状系に応じたフィルムの部分的なミクロ構造化がなされる(図7(d)の符号91)。次いで、このミクロ構造化に応答性のポリマーが、適切な処理によって取り除かれ、スルーホール93が残される(図7(e))。例えば、形成された空隙を導電性素子で充填することにより、スルーホールがコネクター接触を生成することができる。

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