[发明专利]最高分辨率为5nm含酰胺基团含氟嵌段的纳米复合材料的制备及在DSA光刻领域的应用

说明书

本发明公开了最高分辨率为5nm含酰胺基团含氟嵌段的纳米复合材料的制备及在DSA光刻领域的应用，构成所述纳米复合材料的嵌段聚合物的制备原料包括第一单体和第二单体，所述第一单体包括至少一种(甲基)丙烯酸酯类化合物；所述第二单体包括至少一种可功能化小分子化合物；所述可功能化小分子化合物中含有氨基。所述制备方法包括以下步骤：先将第一单体聚合制得聚合物前体，再将制得的聚合物前体与第二单体进行酯氨解的小分子反应即得。本发明方案DSA材料在纳米催化剂、纳米储能器件或纳米生物医药的制备中均具有良好的应用。与现有技术相比，该材料具有分辨率可达5nm、潜在缺陷率低、刻蚀对比度高且应用前景好等优点。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体涉及最高分辨率为5nm含酰胺基团含氟嵌段的纳米复合材料的制备及在DSA光刻领域的应用。

背景技术

定向自组装光刻(Directed Self-Assembly，DSA)是诱导光刻材料在硅片上自发形成有序结构的一种技术，具体而言是在热退火分相形成纳米尺度的图形，再通过一定的方法将图形诱导成为规则化的纳米线或纳米孔阵列，从而形成刻蚀模板进行纳米结构的制造。相比于其他技术，DSA由于无需光源和掩膜版，具有低成本、高分辨率、高产率等优势，正逐渐得到人们的广泛关注。然而，现有技术中的嵌段聚合物DSA材料在自组装(如聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸甲酯 (polystyrene-block-poly(methyl methacrylate)，PS-b-PMMA))过程中，通常需要较高的退火温度(160℃以上)以及较长的退火时间(10小时以上)，这种耗时耗能的工艺难以符合现代工业生产的需要。现有技术中的PS-b-PMMA类材料，在晶圆上自组装后还会产生一些缺陷使得其在实际生产中的应用受到阻碍。

此外，传统的DSA材料嵌段聚合物由于是由性质相似的两种嵌段构成，因此，其刻蚀对比度较差且图案转移困难；同时，由于其两嵌段均不带特殊的官能团，传统DSA材料通常不具备后期进行功能化的能力，使得其应用范围受到一定限制。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种应用前景好且抗刻蚀能力强的最高分辨率可达5nm的含酰胺和含氟嵌段的纳米复合材料。

本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种上述DSA材料的制备方法。

本发明所要解决的第三个技术问题是：提供一种上述DSA材料的应用。

为了解决上述第一个技术问题，本发明采用的技术方案为：一种最高分辨率可达5nm的含酰胺和含氟嵌段的纳米复合材料，构成所述纳米复合材料的嵌段聚合物的制备原料包括第一单体和第二单体，所述第一单体包括至少一种(甲基)丙烯酸酯类化合物；所述第二单体包括至少一种可功能化小分子化合物；所述可功能化小分子化合物中含有氨基。

优选地，所述可功能化小分子化合物选自以下化合物A～R中的至少一种：

优选地，所述(甲基)丙烯酸酯类化合物为含有N-羟基琥珀酰亚胺类取代基(所称N-羟基琥珀酰亚胺类取代基为N-羟基琥珀酰亚胺取代基或N-羟基琥珀酰亚胺取代基的衍生物)的酯类化合物；更优选地，所述(甲基)丙烯酸酯类化合物选自以下结构式化合物或以下结构式化合物的衍生物中的至少一种：

优选地，所述(甲基)丙烯酸酯类化合物为含有吸电子基团的酚羟基丙烯酸酯类化合物、含有吸电子基团的酚羟基甲基丙烯酸酯类化合物或者卤代苯基酚羟基的(甲基)丙烯酸酯类化合物；更优选地，所述吸电子基团为一个(既可以位于酚羟基的邻位，也可以位于酚羟基的对位或间位)或多个；更更优选地，所述所述(甲基)丙烯酸酯类化合物选自以下结构式化合物或以下结构式化合物的衍生物中的至少一种：

进一步地，所述嵌段聚合物具备以下性质中的至少一种：