[發(fā)明專利]具有高碳含量和可控光學(xué)指數(shù)的可交聯(lián)聚合物及其合成方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710742206.5
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107501459A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣繼明
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇明魁高分子材料技術(shù)有限公司
• 主分類號: C08F212/32
• 分類號: C08F212/32;C08J3/24;C08L25/02
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司32218
• 代理人: 徐冬濤,邢賢冬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有高碳含量和可控光學(xué)指數(shù)的可交聯(lián)聚合物及其合成方法和應(yīng)用，該聚合物具有可控光學(xué)指數(shù)包括折射指數(shù)(n)和消光系數(shù)(k)值，以及在有機溶劑中優(yōu)良的溶解性，旋涂成膜性能以及快速熱交聯(lián)能力。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體領(lǐng)域研究人員在不斷探索如何讓器件特征尺寸最小化，從而提高產(chǎn)率、降低成本，同時提高芯片計算能力。在光刻技術(shù)中，研究人員使用越來越短的光波長、更先進(jìn)的材料和光刻工藝來克服器件特征尺寸最小化帶來的技術(shù)困難。

光刻工藝使用抗反射涂層使成像層和底層之間的反射率最小化以提高分辨率。然而，抗反射涂層材料可能由于與成像層相似的基本元素組成，使成像層的蝕刻選擇性變差。另外由于光刻膠層材料一般缺乏為隨后的蝕刻提供足夠的抗蝕性以使所需光刻圖形有效地轉(zhuǎn)移到光刻膠材料之下的材料層，因此大部分光刻工藝中需要硬掩模層。硬掩模層用作光刻膠層和需要圖案轉(zhuǎn)移的目標(biāo)材料層之間的中間層，從光刻膠層接受圖形并轉(zhuǎn)移給目標(biāo)材料層。硬掩模層應(yīng)具有優(yōu)秀的蝕刻選擇性并應(yīng)當(dāng)能夠耐受轉(zhuǎn)移圖形所需的蝕刻工藝。

光刻工藝優(yōu)選具有抗反射所需光學(xué)性能，同時具有優(yōu)蝕刻選擇性涂層材料，其可同時兼顧抗反射涂層和硬掩模層二合一的功能，因此可以減少光刻過程所需的材料和工藝步驟。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的提供一種新型高碳含量和可控光學(xué)指數(shù)的可熱交聯(lián)聚合物。

本發(fā)明的另一個目的是提供所述的聚合物的合成方法。

本發(fā)明的另一個目的是提供所述的聚合物的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種聚合物，由苯乙烯類單體和4-乙烯基苯并環(huán)丁烯共聚而成。本發(fā)明所述的聚合物為無規(guī)共聚物。

所述的聚合物是由以下方法制備得到的：將苯乙烯類單體、4-乙烯基苯并環(huán)丁烯、引發(fā)劑和有機溶劑混合后，在惰性氣體保護(hù)下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后降溫，將反應(yīng)液倒入沉析溶劑中使反應(yīng)液中的聚合物沉淀出來，過濾，真空干燥得聚合物。

所述的苯乙烯類單體如式其中，R為取代或未取代的苯基、聯(lián)苯基、萘基或蒽基，苯基、聯(lián)苯基、萘基或蒽基的取代基為烷基C_nH_2n+1，n為1-10。

優(yōu)選的，所述的苯乙烯類單體為苯乙烯、乙烯基聯(lián)苯、2-乙烯基萘、9-乙烯基蒽。

本發(fā)明所述的聚合度的數(shù)均分子量為5000～50000，優(yōu)選為8000～50000，最選化為10000～30000。

所述的4-乙烯基苯并環(huán)丁烯的質(zhì)量為單體總量的1～50wt％，優(yōu)化為5～40wt％，更優(yōu)化為5～30wt％。4-乙烯基苯并環(huán)丁烯的用量過多，超出本發(fā)明的用量范圍，則制得的聚合物的消光指數(shù)k不容易降低，不利于實現(xiàn)光學(xué)指數(shù)的控制；同時由于4-乙烯基苯并環(huán)丁烯的價格較高，在本發(fā)明使用范圍內(nèi)利于控制成本。

所述的引發(fā)劑為有機過氧化物或偶氮化合物。所述的引發(fā)劑的用量為單體總量的0.01～5wt％，優(yōu)選為0.1～1wt％，引發(fā)劑過多會降低聚合物分子量，過少則會降低聚合速率和增大分子量。

所述的過氧化物為1,1-二叔丁基過氧化環(huán)己烷、2,2-二(叔丁基過氧化)丁烷、叔丁基過氧化-3,5,5-三甲基己酸酯、叔丁基過氧化苯甲酸酯、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過氧化己烷、二叔丁基過氧化物等。所述的偶氮化合物為2,2'-偶氮二異丁腈(即偶氮二異丁腈)、2,2'_偶氮雙(2-甲基丁腈)、2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、4,4'-偶氮雙(4-氰基戊酸)、2,2'-偶氮雙(N-丁基-2-甲基丙酰胺)、2,2'-偶氮雙(N-環(huán)己基-2-甲基丙酰胺)等。

所述的有機溶劑為苯、甲苯、1,3,5-三甲基苯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯、1,4-二氧六環(huán)，四氫呋喃、二甲基甲酰胺。

本發(fā)明所述的聚合物的合成方法，采用普通自由基聚合，包括：將苯乙烯類單體、4-乙烯基苯并環(huán)丁烯、引發(fā)劑和有機溶劑混合后，在惰性氣體保護(hù)下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后降溫，將反應(yīng)液倒入沉析溶劑中使反應(yīng)液中的聚合物沉淀出來，過濾，真空干燥得聚合物。

所述的惰性氣體為氮氣或者其他惰性氣體如氬氣。

所述的反應(yīng)溫度為60～150℃，優(yōu)選為80℃。所述的反應(yīng)時間為1～48小時，優(yōu)化為2～24小時。

所述的沉析溶劑為甲醇、乙醇、己烷或石油醚，聚合物在上述沉析溶劑中的溶解度很小，從反應(yīng)液中將聚合物沉淀出來。沉析溶劑的體積一般為聚合后反應(yīng)液體積的5～20倍。

所述的真空干燥的溫度為20～100℃。