传统光刻技术目前已到达它的物理极限——22 nm,基于分子自组装的图案化方法在下一代亚十纳米图案化的应用中具有非常大的潜力。早期相关的研究多集中在嵌段共聚物中。但由于其结构特点,嵌段共聚物在组装和蚀刻方面存在难以克服的缺陷。杂化巨型分子（giant molecules）是近年来发展出的一类新型材料。因为其独特且新颖的结构,具备了组装结构特征尺寸极小、相态结构和相行为丰富、组装速度快、线边粗糙度（LER）低、刻蚀选择性高等众多优点,在下一代纳米图案化应用中具有比嵌段共聚物更高的潜力。因此,本课题利用原子转移自由基聚合（ATRP）、点击化学方法铜催化的叠氮炔基环加成（Cu AAC）和硫醇-烯点击偶合反应（TECC）等合成了由二羟烷基修饰的多面体寡聚倍半硅氧烷DPOSS与聚苯乙烯PS构成的DPOSS-PS、由氟化烷基修饰的多面体寡聚倍半硅氧烷FPOSS与聚苯乙烯PS构成的FPOSS-PS和由氟化烷基修饰的多面体寡聚倍半硅氧烷FPOSS与聚甲基丙烯酸甲酯PMMA构成的FPOSS-PMMA等杂化巨型分子并研究了溶剂退火和热退火等情况下其在薄膜中的自组装效果。主要研究内容和结论如下:首先,当制样溶剂为四氢呋喃时,DPOSS-PS薄膜可以形成垂直相畴结构。DPOSS-PS薄膜热退火可以得到垂直相畴结构,但结构有序度较差。通过比较甲苯、四氢呋喃、氯仿和丙酮等溶剂蒸汽的退火效果,可以发现它们都可能诱导垂直相畴结构,但组装有序度丙酮≈氯仿>四氢呋喃>甲苯。通过溶剂退火加上3 min左右的热退火还可能得到高度有序且缺陷密度非常低的结构。经过对比发现DPOSS-PS薄膜的自组装效果与退火时间和膜厚这些参数没有明显的关系。CF₄:O₂=8:2的反应性离子蚀刻（RIE）可以有效地刻蚀DPOSS-PS。其次,FPOSS-PS_4.1k薄膜通过热退火和氯仿蒸汽退火无法得到垂直取向的结构。但通过乙酸乙酯蒸汽退火可以诱导部分区域形成垂直取向。形成垂直取向的面积在一定范围内随着退火时间延长而增加,但超出该范围后,退火时间的延长反而会缩小垂直取向的区域面积,而且附加短暂的热退火也会产生同样的不利效果。FPOSS-PMMA_5.4k薄膜经过甲苯、四氢呋喃、氯仿和乙酸乙酯蒸汽退火都无法形成垂直相畴。本工作证明了杂化巨型分子薄膜可能通过大约30 min的溶剂退火形成垂直取向且有一定有序度的结构,再附加5 min以内的短暂热退火形成高度有序的结构,说明杂化巨型分子确实在图案化方面具有较大的潜力。