[发明专利]一种超高分辨率含氟含氧嵌段共聚物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种超高分辨率含氟含氧嵌段共聚物，所述超高分辨率含氟含氧嵌段共聚物的前体中至少包括嵌段A和嵌段B，所述嵌段A的单体选自以下化合物：烃氧基取代的苯乙烯类化合物、乙烯基酚酯类化合物、芳基中含有酯基的甲基丙烯酸酚酯或丙烯酸酚酯类化合物；所述嵌段B的单体选自以下化合物：含氟甲基丙烯酸酯类化合物、含氟苯乙烯类化合物，其中，所述嵌段A或嵌段B的单体中的取代为邻、间或对单取代或多取代。与现有技术相比，该超高分辨率含氟含氧嵌段共聚物可在低温下快速组装，并具有潜在的自修复性能，以降低缺陷率，从而提高其抗刻蚀的能力。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体涉及一种超高分辨率含氟含氧嵌段共聚物及其制备方法与应用。

背景技术

嵌段共聚物(block copolymer)，又称镶嵌共聚物，是将两种或两种以上性质不同的聚合物链段连接在一起制备而成的一种特殊聚合物。具有特定结构的嵌段共聚物会表现出与简单线形聚合物以及许多无规共聚物甚至均聚物的混合物不同的性质，因此，被作为热塑弹性体、共混相容剂、界面改性剂等在生物医药、光刻技术、建筑和化工等多个领域具有广泛的应用前景。

光刻技术是指在光照作用下，借助光致抗蚀剂(又名光刻胶，主要为共聚物)将掩膜版上的图形转移到基片上的技术。随着我国半导体的快速发展，光刻技术也越来越重要。然而，传统嵌段共聚物材料由于其两嵌段均为纯粹的有机物结构，因此，其刻蚀对比度较差，图案转移困难；且传统嵌段共聚物材料的两嵌段均不带特殊的官能团，使得其不具备后期无法进行功能化修饰的前景。

另外，传统光刻技术由于受到光散射效应和加工工艺的限制，难以突破10nm尺度。利用嵌段共聚物的微相分离进行自组装，来制备高度有序纳米结构，是一种潜在的替代方法。现有技术中的嵌段共聚物材料(如聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸甲酯(Polystyrene-block-Poly(methyl methacrylate)，PS-b-PMMA))需要在较高的退火温度(160℃以上)以及较长的退火时间才能进行完全的自组装，这越来越难以满足实际生产需求(尤其是光刻技术)。这类材料在晶圆上自组装后还存在较高的缺陷率，进一步的阻碍其在实际生产中的运用。

基于此，提供一种能够满足实际生产需要能够自组装成10nm以下图案且可功能化修饰的超高分辨率含氟含氧嵌段共聚物及其制备方法具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够满足实际生产需要能够自组装成10～5nm及以下图案且可功能化修饰的超高分辨率含氟含氧嵌段共聚物及其制备方法与应用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种超高分辨率含氟含氧嵌段共聚物前体，所述超高分辨率含氟含氧嵌段共聚物前体中至少包括嵌段A和嵌段B，所述嵌段A的单体选自以下化合物：烃氧基取代的苯乙烯类化合物、乙烯基酚酯类化合物、芳基中含有酯基的甲基丙烯酸酚酯或丙烯酸酚酯类化合物；

所述嵌段B的单体选自以下化合物：含氟甲基丙烯酸酯类化合物、含氟苯乙烯类化合物，其中，所述嵌段A或嵌段B的单体中的取代为邻、间或对单取代或多取代。

进一步地，所述烃氧基取代的苯乙烯类化合物的烃氧基、乙烯基酚酯类化合物的酯基中的烷基的个数分别为0～20个且均不为0个。

本发明还包括一种超高分辨率含氟含氧嵌段共聚物，所述超高分辨率含氟含氧嵌段共聚物由上述超高分辨率含氟含氧嵌段共聚物前体经脱保护制备而成。

进一步地，所述超高分辨率含氟含氧嵌段共聚物具有至少以下特性中的一种：

1)多分散性PDI≤1.30，较佳地PDI≤1.25，更佳地PDI≤1.20，更佳地PDI≤1.15，更佳地PDI≤1.10；

2)均分子量为1000-200000，较佳地为2000-50000，更佳地为2000-30000，更佳地为2000-10000，更佳地为2000-5000；