Grating arrays of polystyrenic nanostructures were fabricated by directed assembly of lamellae-forming poly(styrene-b-methyl methacrylate) diblock and poly(methyl methacrylate-b-styrene-b-methyl methacrylate) triblock copolymer films on chemical patterns and subsequent removal of polyacrylic regions by soft x-ray blanket exposure and fluid development. The collapse of gratings induced by capillary forces in a fluid rinse was observed when the aspect ratio of gratings was above a critical value or the critical aspect ratio of collapse (CARC). In stark contrast to the performance of traditional polymer photoresists, the CARC of gratings fabricated from block copolymers decreased monotonically with increasing LS. For a given pattern period (LS), the CARC of polystyrenic gratings fabricated from diblock copolymers was larger than that of gratings fabricated from an analogous triblock copolymer. The apparent elastic moduli of gratings that were calculated from CARC data using an elastic cantilever beam bending model decreased monotonically with increasing LS/L0 ratio, where L0 is the natural domain period of the block copolymer. This result is discussed in terms of possible LS-dependent changes in chain conformation, line width roughness, and domain shape of nanostructures fabricated from self-assembled block copolymer films.

1.
M. P.
Stoykovich
and
P. F.
Nealey
,
Mater. Today
9
,
20
(
2006
).
2.
G. S. W.
Craig
and
P. F.
Nealey
,
J. Photopolym. Sci. Technol.
20
,
511
(
2007
).
3.
K. C.
Daoulas
,
M.
Muller
,
M. P.
Stoykovich
,
Y. J.
Papakonstantopoulos
,
J. J.
De Pablo
,
P. F.
Nealey
,
S. M.
Park
, and
H. H.
Solak
,
J. Polym. Sci. Polym. Phys.
44
,
2589
(
2006
).
4.
F. A.
Detcheverry
,
H. M.
Kang
,
K. C.
Daoulas
,
M.
Muller
,
P. F.
Nealey
, and
J. J.
de Pablo
,
Macromolecules
41
,
4989
(
2008
).
5.
F. A.
Detcheverry
,
G. L.
Liu
,
P. F.
Nealey
, and
J. J.
de Pablo
,
Macromolecules
43
,
3446
(
2010
).
6.
E. W.
Edwards
,
M. F.
Montague
,
H. H.
Solak
,
C. J.
Hawker
, and
P. F.
Nealey
,
Adv. Mater.
16
,
1315
(
2004
).
7.
E. W.
Edwards
,
M.
Muller
,
M. P.
Stoykovich
,
H. H.
Solak
,
J. J.
de Pablo
, and
P. F.
Nealey
,
Macromolecules
40
,
90
(
2007
).
8.
E. W.
Edwards
,
M. P.
Stoykovich
,
M.
Muller
,
H. H.
Solak
,
J. J.
De Pablo
, and
P. F.
Nealey
,
J. Polym. Sci. Polym. Phys.
43
,
3444
(
2005
).
9.
E. W.
Edwards
,
M. P.
Stoykovich
,
P. F.
Nealey
, and
H. H.
Solak
,
J. Vac. Sci. Technol. B
24
,
340
(
2006
).
10.
E. W.
Edwards
,
M. P.
Stoykovich
,
H. H.
Solak
, and
P. F.
Nealey
,
Macromolecules
39
,
3598
(
2006
).
11.
S. X.
Ji
,
C. C.
Liu
,
G. L.
Liu
, and
P. F.
Nealey
,
ACS Nano
4
,
599
(
2010
).
12.
S. X.
Ji
,
G.
Liu
,
U.
Nagapal
,
G.
Liu
,
S. P.
Delcambre
,
M.
Muller
,
J. J.
de Pablo
, and
P. F.
Nealey
,
ACS Nano
6
,
5440
(
2012
).
13.
S. X.
Ji
,
U.
Nagpal
,
W.
Liao
,
C.-C.
Liu
,
J. J.
de Pablo
, and
P. F.
Nealey
,
Adv. Mater.
23
,
3692
(
2011
).
14.
H.
Kang
,
F. A.
Detcheverry
,
A. N.
Mangham
,
M. P.
Stoykovich
,
K. C.
Daoulas
,
R. J.
Hamers
,
M.
Muller
,
J. J.
de Pablo
, and
P. F.
Nealey
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
148303
(
2008
).
15.
H. M.
Kang
,
Y. J.
Kim
,
P.
Gopalan
, and
P. F.
Nealey
,
J. Vac. Sci. Technol. B
27
,
2993
(
2009
).
16.
Y. H.
La
,
E. W.
Edwards
,
S. M.
Park
, and
P. F.
Nealey
,
Nano Lett.
5
,
1379
(
2005
).
17.
Y. H.
La
,
S. M.
Park
,
R. P.
Meagley
,
M.
Leolukman
,
P.
Gopalan
,
P. F.
Nealey
, and
I.
In
,
J. Vac. Sci. Technol. B
25
,
2508
(
2007
).
18.
Y. H.
La
,
M. P.
Stoykovich
,
S. M.
Park
, and
P. F.
Nealey
,
Chem. Mater.
19
,
4538
(
2007
).
19.
C. C.
Liu
,
P. F.
Nealey
,
Y. H.
Ting
, and
A. E.
Wendt
,
J. Vac. Sci. Technol. B
25
,
1963
(
2007
).
20.
P. F.
Nealey
,
Adv. Eng. Mater.
7
,
275
(
2005
).
21.
S. M.
Park
,
G. S. W.
Craig
,
Y. H.
La
, and
P. F.
Nealey
,
Macromolecules
41
,
9124
(
2008
).
22.
S. M.
Park
,
G. S. W.
Craig
,
Y. H.
La
,
H. H.
Solak
, and
P. F.
Nealey
,
Macromolecules
40
,
5084
(
2007
).
23.
S. M.
Park
,
G. S. W.
Craig
,
C. C.
Liu
,
Y. H.
La
,
N. J.
Ferrier
, and
P. F.
Nealey
,
Macromolecules
41
,
9118
(
2008
).
24.
S. M.
Park
,
M. P.
Stoykovich
,
R.
Ruiz
,
Y.
Zhang
,
C. T.
Black
, and
P. E.
Nealey
,
Adv. Mater.
19
,
607
(
2007
).
25.
R.
Ruiz
,
H. M.
Kang
,
F. A.
Detcheverry
,
E.
Dobisz
,
D. S.
Kercher
,
T. R.
Albrecht
,
J. J.
de Pablo
, and
P. F.
Nealey
,
Science
321
,
936
(
2008
).
26.
M. P.
Stoykovich
,
K. C.
Daoulas
,
M.
Muller
,
H. M.
Kang
,
J. J.
de Pablo
, and
P. F.
Nealey
,
Macromolecules
43
,
2334
(
2010
).
27.
K. O.
Stuen
 et al.,
J. Vac. Sci. Technol. B
26
,
2504
(
2008
).
28.
Q.
Wang
,
S. K.
Nath
,
M. D.
Graham
,
P. F.
Nealey
, and
J. J.
de Pablo
,
J. Chem. Phys.
112
,
9996
(
2000
).
29.
A. M.
Welander
,
H. M.
Kang
,
K. O.
Stuen
,
H. H.
Solak
,
M.
Muller
,
J. J.
de Pablo
, and
P. F.
Nealey
,
Macromolecules
41
,
2759
(
2008
).
30.
G. L.
Liu
,
C. S.
Thomas
,
G. S. W.
Craig
, and
P. F.
Nealey
,
Adv. Funct. Mater.
20
,
1251
(
2010
).
31.
M. P.
Stoykovich
,
H.
Kang
,
K. C.
Daoulas
,
G.
Liu
,
C. C.
Liu
,
J. J.
de Pablo
,
M.
Mueller
, and
P. F.
Nealey
,
ACS Nano
1
,
168
(
2007
).
32.
M. P.
Stoykovich
,
M.
Muller
,
S. O.
Kim
,
H. H.
Solak
,
E. W.
Edwards
,
J. J.
de Pablo
, and
P. F.
Nealey
,
Science
308
,
1442
(
2005
).
33.
M. W.
Matsen
,
J. Chem. Phys.
113
,
5539
(
2000
).
34.
M. W.
Matsen
and
M.
Schick
,
Macromolecules
27
,
187
(
1994
).
35.
M. W.
Matsen
and
R. B.
Thompson
,
J. Chem. Phys.
111
,
7139
(
1999
).
36.
S. T.
Milner
,
Macromolecules
27
,
2333
(
1994
).
37.
A. J.
Hong
,
C. C.
Liu
,
Y.
Wang
,
J.
Kim
,
F. X.
Xiu
,
S. X.
Ji
,
J.
Zou
,
P. F.
Nealey
, and
K. L.
Wang
,
Nano Lett.
10
,
224
(
2010
).
38.
Y. H.
Ting
,
S. M.
Park
,
C. C.
Liu
,
X. S.
Liu
,
F. J.
Himpsel
,
P. F.
Nealey
, and
A. E.
Wendt
,
J. Vac. Sci. Technol. B
26
,
1684
(
2008
).
39.
T.
Tanaka
,
M.
Morigami
, and
N.
Atoda
,
J. Electrochem. Soc.
140
,
L115
(
1993
).
40.
S. P.
Delcambre
,
R. A.
Riggleman
,
J. J.
De Pablo
, and
P. F.
Nealey
,
Soft Matter
6
,
2475
(
2010
).
41.
K.
Yoshimoto
,
M. P.
Stoykovich
,
H. B.
Cao
,
J. J.
de Pablo
,
P. F.
Nealey
, and
W. J.
Drugan
,
J. Appl. Phys.
96
,
1857
(
2004
).
42.
M. P.
Stoykovich
,
K.
Yoshimoto
, and
P. F.
Nealey
,
Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process.
90
,
277
(
2008
).
43.
M. P.
Stoykovich
,
H. B.
Cao
,
K.
Yoshimoto
,
L. E.
Ocola
, and
P. F.
Nealey
,
Adv. Mater.
15
,
1180
(
2003
).
44.
I. S.
Junarsa
,
M. P.
Stoykovich
,
K.
Yoshimoto
, and
P. F.
Nealey
,
Proc. SPIE
5376
,
842
(
2004
).
45.
H. B.
Cao
,
P. F.
Nealey
, and
W. D.
Domke
,
J. Vac. Sci. Technol. B
18
,
3303
(
2000
).
46.
E.
Han
,
K. O.
Stuen
,
Y. H.
La
,
P. F.
Nealey
, and
P.
Gopalan
,
Macromolecules
41
,
9090
(
2008
).
47.
E.
Han
,
K. O.
Stuen
,
M.
Leolukman
,
C. C.
Liu
,
P. F.
Nealey
, and
P.
Gopalan
,
Macromolecules
42
,
4896
(
2009
).
48.
B. L.
Henke
,
E. M.
Gullikson
, and
J. C.
Davis
,
At. Data Nucl. Data Tables.
54
,
181
(
1993
).
49.
D. L.
Goldfarb
,
J. J.
de Pablo
,
P. F.
Nealey
,
J. P.
Simons
,
W. M.
Moreau
, and
M.
Angelopoulos
,
J. Vac. Sci. Technol. B
18
,
3313
(
2000
).
50.
R. C.
Ernst
,
C. H.
Watkins
, and
H. H.
Ruwe
,
J. Phys. Chem.
40
,
627
(
1936
).
51.
J. I.
Brandrup
,
H.
Edmund
,
E. A.
Grulke
,
A.
Abe
, and
D. R.
Bloch
,
Polymer Handbook
, 4th ed. (
John Wiley & Sons
,
New York
,
2005
).
52.
J. E.
Mark
,
Polymer Data Handbook
(
Oxford University Press
,
New York
,
1999
).
53.
M. W.
Matsen
,
J. Chem. Phys.
102
,
3884
(
1995
).
54.
W. C.
Young
and
R. G.
Budynas
,
Roark's Formulas for Stress and Strain
, 7th ed. (
McGraw-Hill
,
New York
,
2002
).
You do not currently have access to this content.