Numéro
J. Phys. France
Volume 51, Numéro 24, décembre 1990
Page(s) 2801 - 2811
DOI https://doi.org/10.1051/jphys:0199000510240280100
J. Phys. France 51, 2801-2811 (1990)
DOI: 10.1051/jphys:0199000510240280100

Islands and holes on the free surface of thin diblock copolymer films. I. Characteristics of formation and growth

G. Coulon1, B. Collin1, D. Ausserre1, D. Chatenay1 et T.P. Russell2

1  Institut Curie, Section de Physique et Chimie, Université P. M. Curie and CNRS URA 1379, 11 rue Pierre et Marie Curie, 75231 Paris Cedex 05, France
2  IBM Research Division, Almaden Research Center, 650 Harry Road, San Jose, CA 95120, U.S.A.


Abstract
When deposited on a silicon substrate, symmetric polystyrene/polymethylmethacrylate P(S-b-MMA) diblock copolymers form, at equilibrium, a multilayer structure parallel to the substrate. If the top layer is incomplete, islands or holes are formed in this layer. The kinetics of formation and growth of islands or holes is investigated, here, by in situ interference microscopy. The present study is focused on dense systems (≈ 30 % of islands (or holes) in area coverage). In the early stage, the way of formation of elevations and holes appears to be different. For longer times, the growth of islands and holes is controlled by the same mechanisms : individual growth, coalescence and dissolution.


Résumé
Les copolymères diblocs symétriques polystyrènejpolyméthylméthacrylate P(S-b-MMA), déposés sur un substrat de silicium, forment à l'équilibre thermodynamique, une structure multicouche parallèle au substrat. Si la couche supérieure est incomplète, des ilôts ou des trous se forment dans celle-ci. La cinétique de formation et de croissance des ilôts et des trous est étudiée ici, par microscopie interférométrique in situ. Seuls les systèmes denses (= 30 % d'ilôts ou de trous en taux de couverture) sont envisagés. Aux temps courts, la formation des ilôts est différente de celle des trous. Aux temps longs, la croissance des ilôts et des trous est contrôlée par les mêmes mecanismes : croissance individuelle, coalescence et disparition.

PACS
6855 - Thin film structure and morphology.
6141 - Polymers, elastomers, and plastics.
6835 - Solid surfaces and solid-solid interfaces: Structure and energetics.

Key words
polymer blends -- polymer films -- surface structure