Directed self-assembly strategies for orientation-controlled block copolymers for advanced lithography.

par Cindy Gomes correia

Thèse de doctorat en Polymères

Sous la direction de Guillaume Fleury et de Christophe Navarro.

Soutenue le 13-12-2019

à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde) , en partenariat avec Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (Bordeaux) (laboratoire) .

Le président du jury était Virginie Ponsinet.

Le jury était composé de Guillaume Fleury, Christophe Navarro, Ilias Iliopoulos, Alba Marcellan, Georges Hadziioannou.

Les rapporteurs étaient Ilias Iliopoulos, Alba Marcellan.

  • Titre traduit

    Stratégies d’auto-assemblage dirigé pour le contrôle de l'orientation de domaines de copolymères à blocs en lithographie avancée.


  • Résumé

    L’objectif de ce travail était de mettre en évidence le potentiel du PDMSBb-PS pour des applications en nanolithographie avancée. Pour cela, nous avons fourni une compréhension du comportement d’auto-assemblage du PDMSB-b-PS en masse et en film mince. Nous avons réalisé l’auto-assemblage de ce copolymère semicristallin en cylindre et gyroïde bien définis avec des périodicités inférieures à 20 nm grâce à un paramètre d’interaction de Flory-Huggins élevé (Chapitre 2). Nous avons par la suite proposé une approche pour obtenir des lamelles perpendiculaires du PDMSB-b-PS en film mince grâce à l’utilisation de sur-couches neutres réticulables. La polyvalence de cette approche a été démontrée à l’aide de CPBs de masses moléculaires différentes et s’est ensuite étendue à la formation d’empilements via un processus d’auto-assemblage itératif (chapitre 3). Enfin, nous avons réticulé la surcouche neutre à l’aide d’agents photo-sensibles ce qui nous a permis d’obtenir un motif par photolithographie au-dessus du film CPB. Ainsi, il a été possible de contrôler l’orientation du CPB à des endroits spécifiques du film (Chapitre 4).


  • Résumé

    The objective of our work was to highlight the potential of the high-χ PDMSB-b-PS BCP for advanced nanolithography applications. For this purpose, we have demonstrated the ability of our system to self-assemble into well-defined nanostructures in bulk and we have performed the self-assembly of cylinder- and gyroid-forming PDMSB-b-PS BCPs in thin film using industrially-friendly processes (Chapter 2). With the aim of controlling the out-of-plane orientation of lamellar-forming PDMSB-b-PS BCPs in thin film, we have proposed an innovative approach relying on the use of crosslinkable neutral TC layers. The versatility of this approach was demonstrated using BCPs having different macromolecular characteristics and extended to the formation of multi-layer stacks through an iterative self-assembly process (Chapter 3). Taking advantage of the crosslinking ability of our TC material, we have outlined the patterning ability of the TCs using photosensitive crosslinking agents. The patterning of neutral TCs above the lamellar-forming PDMSB-b-PS BCPs further allowed a control of the orientation of the PDMSB-b-PS domains in specific areas of the film (Chapter 4).



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