一种高刻蚀对比度的嵌段共聚物及其制备和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种高刻蚀对比度的嵌段共聚物，包含嵌段A和嵌段B，所述嵌段A由以下结构式I的单体聚合得到：

A Block Copolymer with High Etching Contrast and Its Preparation and Application

The invention discloses a block copolymer with high etching contrast, comprising block A and block B, which are synthesized from monomers of the following structural formula I:

【技术实现步骤摘要】
一种高刻蚀对比度的嵌段共聚物及其制备和应用
本专利技术涉及高分子材料领域，尤其涉及一种高刻蚀对比度的嵌段共聚物及其制备和应用。
技术介绍
过去的50年内，半导体产业一直沿着摩尔定律前行，光刻材料的分辨率也不断提高，然而，现有的193nm浸没式光刻技术已基本到达了其分辨率的极限。对于sub-10nm的光刻，工业上普遍认可的有两种技术，即极紫外光刻(EUVL)技术以及导向自组装(DSA)技术，其中DSA技术以其过程简单、成本低廉而备受关注。DSA技术利用嵌段高分子的微相分离特性，从而实现高分辨率的有序纳米级图案。传统的作法是将具有自组装特性的嵌段高分子旋涂在一定的模板内(通常通过193nm曝光制成)，通过侧壁或者基底的导向作用，得到更高分辨率的周期性图案结构。传统的DSA材料聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸酯嵌段聚合物(PS-b-PMMA)是工业界和学术界研究最广泛的DSA材料。然而，PS-b-PMMA材料分辨率极限为22nm(full-pitch)，限制了其在sub-10nm图案化的应用，并且PS-b-PMMA材料的刻蚀对比度较差，限制了其图案转移，而不利于后期应用。综上所述，本领域急需开发一种具有高刻蚀对比度的嵌段共聚物。
技术实现思路
本专利技术技术方案所要解决的技术问题是提供一种高刻蚀对比度的嵌段共聚物，该嵌段共聚物可在加热退火后自组装，实现高分辨率的相分离和图案化，分子结构中引入的金刚烷或其衍生物属于高碳原子密度的基团，能够大大增加其刻蚀对比度。为解决上述技术问题，本专利技术一方面提供了一种高刻蚀对比度的嵌段共聚物，包含嵌段A和嵌段B，所述嵌段A由以下结构式I的单体聚合得到：其中，R1、R2选自氢、由C1-C10烷基取代或者未取代的丙烯酸酯基、取代或未取代的C3-C6环烷酯基、取代或未取代的C6-C10芳香酯基、取代或未取代的含1-3个选自N、O、S的C6-C10的杂芳酯基、取代或未取代的苯乙烯基，且R1与R2不同时为氢并且不同时包含双键；R3选自氢、C1-C10的烷基、取代或未取代的C3-C6环烷基、取代或未取代的C6-C10芳香基、取代或未取代的含1-3个选自N、O、S的C6-C10的杂芳基、卤素；R4选自氢、氰基、C1-C10的烷基、卤素；R5选自氢、氰基、N、O、S、n为0-10的自然数；L1选自单键、取代或未取代的C1-C10的烷基、取代或未取代的C1-C6环酯基，所述取代指被选自下组的一个或多个取代基取代：羰基、酯基、羟基、卤素。本专利技术一优选实施例，R1选自氢、丙烯酸酯基或者由C1-C10烷基取代的丙烯酸酯基；R2选自氢、取代或未取代的C6-C10的苯乙烯基；R3选自氢、C1-C10的烷基、乙酸乙酯基、羧基、羟基。本专利技术一优选实施例，所述嵌段A由选自下组的单体聚合得到：本专利技术一优选实施例，所述嵌段B由选自下组的单体聚合得到：取代或未取代的C3-C6烯基或其组合；其中，R1选自下组：无、取代或未取代的含1-5个Si的硅烷基、取代或未取代的含1-5个Ge的锗烷基、取代或未取代的含1-5个Sn的锡烷基、取代或未取代的C1-C10的烷基、取代或未取代的C1-C6的烷氧基、取代或未取代的C3-C6的环烷基、取代或未取代的C3-C6的环烷基氧基、取代或未取代的C6-C10的芳基、取代或未取代的含1-3个选自N、O、S的C6-C10的杂芳基、羟基、卤素；其中，所述取代指被选自下组的一个或多个取代基取代：C1-C6烷基、含1-5个Si的硅烷基、C1-C6烷氧基取代的含1-5个Si的硅烷基、含1-5个Si的硅烷基氧基、含1-5个Si的硅烷基氧基取代的含1-5个Si的硅烷基氧基、C1-C6烷氧基、羟基；R1的个数为0、1、2、3、4或5个；R2选自下组：无、取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C1-C6烷氧基、羟基、卤素；所述取代指被选自下组的一个或多个取代基取代：卤素、羟基；R3选自下组：取代的C1-C10烷基、取代或未取代的C3-C6环烷基、取代或未取代的C6-C10芳基、取代或未取代的含1-3个选自N、O、S的C6-C10的杂芳基、取代或未取代的含1-5个Si的硅烷基、取代或未取代的含1-5个Ge的锗烷基、取代或未取代的含1-5个Sn的锡烷基；所述取代指被选自下组的一个或多个取代基取代：C1-C6烷基、含1-5个Si的硅烷基、C1-C6烷基取代的含1-5个Si的硅烷基、C1-C6烷基取代的含1-5个Si的硅烷基氧基、含1-5个Si的硅烷基氧基取代的含1-5个Si的硅烷基、C1-C6烷氧基取代的含1-5个Si的硅烷基、含1-5个Si的硅烷基氧基、C1-C6烷基取代的含4-10个Si的笼状硅氧烷基；在所述取代或未取代的C3-C6烯基中，所述取代指被选自下组的一个或多个取代基取代：含1-5个Si的硅烷基氧基、含1-5个Si的硅烷基、C1-C6烷基取代的含1-5个Si的硅烷基、C1-C6烷氧基取代的含1-5个Si的硅烷基、C6-C10芳基取代的含1-5个Si的硅烷基。本专利技术一优选实施方式，所述嵌段共聚物具有(A)m-(B)n两嵌段结构或(B)n1-(A)m-(B)n2三嵌段结构。本专利技术一优选实施方式，所述嵌段共聚物具有选自下组的特征：m/n＝0.2-5或者m/(n1+n2)＝0.2-5。本专利技术一优选实施方式，所述嵌段共聚物具有选自下组的一个或多个特征：1)所述嵌段共聚物的多分散性PDI≤2；2)所述嵌段共聚物的数均分子量为1000-120000；3)所述嵌段共聚物自组装所得产物的组装间距≤30nm。本专利技术一优选实施方式，所述嵌段共聚物选自下组：本专利技术的嵌段聚合物可通过阴离子聚合、氮氧自由基聚合，或其他活性自由基聚合制备而成。且本专利技术的嵌段聚合物不局限于线性的嵌段共聚物，可以为星型嵌段聚合物，接枝共聚物等。本专利技术的第二方面，提供了一种嵌段高分子材料，所述嵌段高分子材料包含本专利技术第一方面所述嵌段共聚物或由本专利技术第一方面所述嵌段共聚物制成。本专利技术的第三方面，提供了本专利技术第一方面所述嵌段共聚物的用途，用于制备选自下组的物质：DSA导向自组装材料、纳米催化剂、功能化纳米电子器件、便携式精密储存材料、生物医用纳米器件。与现有技术相比，本专利技术技术方案的高刻蚀对比度的嵌段共聚物具有以下优点：引入了嵌段A，大大增加了嵌段聚合物的刻蚀对比度，使得嵌段共聚物在加热退火后自组装，实现了高分辨率的相分离和图案化。附图说明图1为PS-b-PCM1的核磁共振氢谱图；图2为PMMA-b-PCM2的核磁共振氢谱图；图3为PCM3-b-PPDFMA的核磁共振氢谱图；图4为PTMSS-b-PCM4的核磁共振氢谱图；图5为PCM5-b-PHFMBA的核磁共振氢谱图；图6为PS-b-PCM1退火后的SAXS图；图7为PMMA-b-PCM2退火后的SAXS图；图8为PCM3-b-PPDFMA退火后的SAXS图；图9为PTMSS-b-PCM4退火后的SAXS图；图10为PCM5-b-PHFMBA退火后的SAXS图.下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高刻蚀对比度的嵌段共聚物，其特征在于，包含嵌段A和嵌段B，所述嵌段A由以下结构式I的单体聚合得到：

【技术特征摘要】
1.一种高刻蚀对比度的嵌段共聚物，其特征在于，包含嵌段A和嵌段B，所述嵌段A由以下结构式I的单体聚合得到：其中，R1、R2选自氢、由C1-C10烷基取代或者未取代的丙烯酸酯基、取代或未取代的C3-C6环烷酯基、取代或未取代的C6-C10芳香酯基、取代或未取代的含1-3个选自N、O、S的C6-C10的杂芳酯基、取代或未取代的苯乙烯基，且R1与R2不同时为氢并且不同时包含双键；R3选自氢、C1-C10的烷基、取代或未取代的C3-C6环烷基、取代或未取代的C6-C10芳香基、取代或未取代的含1-3个选自N、O、S的C6-C10的杂芳基、卤素；R4选自氢、氰基、C1-C10的烷基、卤素；R5选自氢、氰基、N、O、S、n为0-10的自然数；L1选自单键、取代或未取代的C1-C10的烷基、取代或未取代的C1-C6环酯基，所述取代指被选自下组的一个或多个取代基取代：羰基、酯基、羟基、卤素。2.如权利要求1所述的高刻蚀对比度的嵌段共聚物，其特征在于，R1选自氢、丙烯酸酯基或者由C1-C10烷基取代的丙烯酸酯基；R2选自氢、取代或未取代的C6-C10的苯乙烯基；R3选自氢、C1-C10的烷基、乙酸乙酯基、羧基、羟基。3.如权利要求1所述的高刻蚀对比度的嵌段共聚物，其特征在于，所述嵌段A由选自下组的单体聚合得到：4.如权利要求1所述的高刻蚀对比度的嵌段共聚物，其特征在于，所述嵌段B由选自下组的单体聚合得到：取代或未取代的C3-C6烯基或其组合；其中，R1选自下组：无、取代或未取代的含1-5个Si的硅烷基、取代或未取代的含1-5个Ge的锗烷基、取代或未取代的含1-5个Sn的锡烷基、取代或未取代的C1-C10的烷基、取代或未取代的C1-C6的烷氧基、取代或未取代的C3-C6的环烷基、取代或未取代的C3-C6的环烷基氧基、取代或未取代的C6-C10的芳基、取代或未取代的含1-3个选自N、O、S的C6-C10的杂芳基、羟基、卤素；其中，所述取代指被选自下组的一个或多个取代基取代：C1-C6烷基、含1-5个Si的硅烷基、C1-C6烷氧基取代的含1-5个Si的硅烷基、含1-5个Si的硅烷基氧基、含1-5个Si的硅烷基氧基取代的含1-5个Si的硅烷基氧基、C1-C6烷氧基、羟基；R1的个数为0、1、2、3、4或5个；R2选自下组：无、取代或未取代的C...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓海，李雪苗，杨振宇，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海,31