JP2016117865A - Block copolymer, self-organizing composition for forming pattern and pattern formation method - Google Patents

Block copolymer, self-organizing composition for forming pattern and pattern formation method Download PDF

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明展 竹田
Akinobu Takeda
明展 竹田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a block copolymer that can form a fine and excellent pattern, a self-organizing composition for forming a pattern, and a pattern formation method.SOLUTION: The present invention provides a block copolymer represented by formula (1) [X is a vinyl aromatic compound-derived polymer block; Y is a conjugated diene or diphenyl ethylene derivative-derived polymer block; and Z is formula (2)].SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、ブロック共重合体、該ブロック共重合体を含有するパターン形成用自己組織化組成物、および該パターン形成用自己組織化組成物を用いるパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a block copolymer, a self-assembling composition for pattern formation containing the block copolymer, and a pattern forming method using the self-assembling composition for pattern formation.

半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイス構造の微細化に伴って、リソグラフィー工程におけるパターンの微細化が要求されている。現在、例えばArFエキシマレーザー光を用いて線幅30nm程度の微細なパターンを形成することができるが、さらに微細なパターンが要求されるようになってきている。
上記要求に対し、秩序パターンを自発的に形成するいわゆる自己組織化(DSA:Directed Self−Assembly)による相分離構造を利用したパターン形成方法がいくつか提案されている。自己組織化とは、外的要因からの制御のみに起因せず、自発的に組織や構造を構築する現象を指し、例えば一の性質を有する単量体化合物と、それと性質の異なる単量体化合物とが共重合してなるブロック共重合体を用いた自己組織化による超微細パターンの形成方法が知られている(特許文献1参照)。この方法によると、上記ブロック共重合体を含む組成物をアニーリングすることにより、同じ性質を持つポリマー構造同士が集まろうとするために、自己整合的にパターンを形成することができる。
With the miniaturization of various electronic device structures such as semiconductor devices and liquid crystal devices, pattern miniaturization in the lithography process is required. Currently, for example, a fine pattern having a line width of about 30 nm can be formed using ArF excimer laser light, but a finer pattern has been demanded.
In response to the above requirements, several pattern forming methods using a phase separation structure by so-called self-assembly (DSA) that spontaneously forms an ordered pattern have been proposed. Self-organization refers to a phenomenon in which a structure or structure is spontaneously built without being caused solely by control from external factors. For example, a monomer compound having one property and a monomer having a different property from that A method for forming an ultrafine pattern by self-assembly using a block copolymer obtained by copolymerization with a compound is known (see Patent Document 1). According to this method, by annealing the composition containing the block copolymer, polymer structures having the same properties tend to gather together, so that a pattern can be formed in a self-aligning manner.

しかし、上記従来の自己組織化によるパターン形成方法によって得られるパターンは、未だ十分に微細であるとは言えず、またパターン形状においてもパターンサイズのバラつきが大きく、デバイスとして利用する際に十分な性能を見出しているとは言えないのが現状である。   However, the pattern obtained by the conventional pattern formation method by self-organization cannot be said to be sufficiently fine yet, and there is a large variation in the pattern size even in the pattern shape, and sufficient performance when used as a device. The current situation is that we cannot say that

特開2008−149447号公報JP 2008-149447 A

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、十分に微細かつ良好なパターンを形成することが可能なブロック共重合体、かかるブロック共重合体を含むパターン形成用自己組織化組成物、およびパターン形成方法を提供することである。   The present invention has been made on the basis of the circumstances as described above, and the object thereof is a block copolymer capable of forming a sufficiently fine and good pattern, and pattern formation including such a block copolymer. It is intended to provide a self-assembling composition and a pattern forming method.

本発明は、下記[1]〜[7]に関する。
[1]下記一般式(1)で示されるブロック共重合体。

Figure 2016117865
(式中、Xはビニル芳香族化合物に由来する構造単位からなる数平均分子量が1000〜300000の重合体ブロックを表す。Yは共役ジエンに由来する構造単位からなる数平均分子量が50〜3000の重合体ブロックまたはジフェニルエチレン誘導体に由来する構造単位を表す。
Zは式(2)
Figure 2016117865
(式中、Rは水素原子または炭素数1〜6の鎖状アルキル基を表す。Rは構造中にエーテル基、アミノ基、シリルオキシ基、イミド基、エステル基、カルボキシル基、水酸基のうちいずれか1つ以上を含む有機基を表す。)で示される構造単位からなる数平均分子量が1000〜300000の重合体ブロックを表す。)
[2]Yが共役ジエンに由来する構造単位からなる数平均分子量が50〜3000の重合体ブロックである、[1]のブロック共重合体。
[3]アニオン重合法により単量体の付加重合反応を段階的に行うことにより得られ、かつ分子の集合体においてシリンドリカル構造またはラメラ構造から選択される少なくとも1つであるミクロ相分離構造を形成しうる、[1]または[2]のブロック共重合体。
[4][1]〜[3]のブロック共重合体を含有するパターン形成用自己組織化組成物。
[5][4]のパターン形成用自己組織化組成物を用い、基板上にミクロ相分離構造を有する自己組織化膜を形成する工程1;および
上記自己組織化膜の一部の相を除去する工程2;
を含むパターン形成方法。
[6]上記工程1の前に、基板上に下層膜を形成する工程および上記下層膜上にプレパターンを形成する工程からなる工程0;をさらに有し、
上記工程1において、自己組織化膜を上記プレパターンによって区切られた上記下層膜上の領域に形成する[5]のパターン形成方法。
[7]得られるパターンがラインアンドスペースパターンまたはホールパターンである、[5]または[6]のパターン形成方法。 The present invention relates to the following [1] to [7].
[1] A block copolymer represented by the following general formula (1).
Figure 2016117865
(In the formula, X represents a polymer block having a number average molecular weight of 1000 to 300,000 composed of a structural unit derived from a vinyl aromatic compound. Y represents a number average molecular weight of 50 to 3000 composed of a structural unit derived from a conjugated diene. It represents a structural unit derived from a polymer block or a diphenylethylene derivative.
Z is the formula (2)
Figure 2016117865
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a chain alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. R 2 represents an ether group, amino group, silyloxy group, imide group, ester group, carboxyl group, or hydroxyl group in the structure. It represents an organic group containing any one or more.) Represents a polymer block having a number average molecular weight of 1000 to 300000 consisting of a structural unit represented by )
[2] The block copolymer according to [1], wherein Y is a polymer block having a number average molecular weight of 50 to 3000 and comprising a structural unit derived from a conjugated diene.
[3] A microphase-separated structure that is obtained by performing an addition polymerization reaction of monomers stepwise by an anionic polymerization method and that is at least one selected from a cylindrical structure or a lamellar structure in a molecular assembly A block copolymer of [1] or [2].
[4] A self-assembling composition for pattern formation containing the block copolymer of [1] to [3].
[5] Step 1 of forming a self-assembled film having a microphase separation structure on a substrate using the pattern-forming self-assembled composition of [4]; and removing a part of the phase of the self-assembled film Performing step 2;
A pattern forming method including:
[6] Before the step 1, the method further comprises a step 0 comprising a step of forming a lower layer film on the substrate and a step of forming a pre-pattern on the lower layer film,
[5] The pattern forming method according to [5], wherein in the step 1, a self-assembled film is formed in a region on the lower layer film delimited by the prepattern.
[7] The pattern forming method according to [5] or [6], wherein the obtained pattern is a line and space pattern or a hole pattern.

本発明によれば、十分に微細なパターンを形成できるブロック共重合体(1)、パターン形成用自己組織化組成物、およびパターン形成方法を提供できる。本発明のブロック共重合体(1)、パターン形成用自己組織化組成物、およびパターン形成方法は、半導体デバイス、液晶デバイスなどの各種電子デバイス製造におけるリソグラフィー工程に好適に用いられる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the block copolymer (1) which can form a sufficiently fine pattern, the self-organization composition for pattern formation, and the pattern formation method can be provided. The block copolymer (1), the self-assembling composition for pattern formation, and the pattern forming method of the present invention are suitably used for lithography processes in manufacturing various electronic devices such as semiconductor devices and liquid crystal devices.

本発明のパターン形成方法における基板11である。It is the board | substrate 11 in the pattern formation method of this invention. 本発明のパターン形成方法において、基板11上に下層膜12を形成した後の状態の一例を示す模式図である。In the pattern formation method of this invention, it is a schematic diagram which shows an example of the state after forming the lower layer film | membrane 12 on the board | substrate 11. FIG. 本発明のパターン形成方法において、下層膜12上にプレパターン14を形成した後の状態を示す模式図である。In the pattern formation method of this invention, it is a schematic diagram which shows the state after forming the pre pattern 14 on the lower layer film 12. FIG. 本発明のパターン形成方法において、プレパターン14によって区切られた下層膜上の領域に、本発明のパターン形成用自己組織化組成物を塗布し、自己組織化膜(13;13a+13b)を形成した後の状態の一例を示す模式図である。In the pattern formation method of the present invention, after applying the self-assembling composition for pattern formation of the present invention to the region on the lower layer film delimited by the pre-pattern 14 to form the self-assembled film (13; 13a + 13b) It is a schematic diagram which shows an example of the state of. 本発明のパターン形成方法において、自己組織化膜(13;13a+13b)の一部の相13bを除去した後の状態を示す模式図である。In the pattern formation method of this invention, it is a schematic diagram which shows the state after removing the one part phase 13b of a self-organization film | membrane (13; 13a + 13b).

以下、本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

<<ブロック共重合体(1)>>
本発明のブロック共重合体(1)は、本発明で規定する一次構造を有することに起因して、係るブロック共重合体(1)を含有するパターン形成用自己組織化組成物を基板上に塗布することにより、自己組織化による相分離構造、好適にはシリンドリカル構造またはラメラ構造から選択される少なくとも1つであるミクロ相分離構造を有する膜(自己組織化膜)を形成し、この自己組織化膜における一部の相を除去することにより、パターン形成させることができる。
<< Block copolymer (1) >>
Since the block copolymer (1) of the present invention has the primary structure defined in the present invention, a self-assembling composition for pattern formation containing such a block copolymer (1) is formed on a substrate. By coating, a film having a phase separation structure by self-organization, preferably a microphase separation structure which is at least one selected from a cylindrical structure or a lamellar structure (self-assembled film) is formed. A pattern can be formed by removing a part of the phase in the chemical film.

本発明のブロック共重合体(1)は、X、YおよびZの3種の重合体ブロックまたは構造単位を分子主鎖中に含有する。ここでXはビニル芳香族化合物に由来する構造単位からなる重合体ブロックを表し、Yは共役ジエンに由来する構造単位からなる重合体ブロックまたはジフェニルエチレン誘導体に由来する構造単位を表し、Zは式(2)

Figure 2016117865
(式中、Rは水素原子あるいは炭素数1〜6の鎖状アルキル基を表す。Rは構造中にエーテル基、アミノ基、シリルオキシ基、イミド基、エステル基、カルボキシル基、水酸基のうちいずれか1つ以上を含む有機基を表す。)で示される構造単位からなる重合体ブロックを表す。そして重合体ブロックXおよび重合体ブロックZの数平均分子量がそれぞれ1000〜300000であり、Yが共役ジエンに由来する構造単位からなる重合体ブロックである場合には、その数平均分子量が50〜3000である。 The block copolymer (1) of the present invention contains three polymer blocks or structural units of X, Y and Z in the molecular main chain. Here, X represents a polymer block composed of a structural unit derived from a vinyl aromatic compound, Y represents a polymer block composed of a structural unit derived from a conjugated diene or a structural unit derived from a diphenylethylene derivative, and Z represents a formula (2)
Figure 2016117865
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a chain alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. R 2 represents an ether group, amino group, silyloxy group, imide group, ester group, carboxyl group, or hydroxyl group in the structure. It represents an organic group containing any one or more.) Represents a polymer block composed of a structural unit represented by When the polymer block X and the polymer block Z have a number average molecular weight of 1000 to 300,000 and Y is a polymer block composed of a structural unit derived from a conjugated diene, the number average molecular weight is 50 to 3000. It is.

重合体ブロックXを構成するビニル芳香族化合物としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−tert−ブチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、2,4,6−トリメチルスチレン、p−トリメチルシリルスチレンなどのスチレン系化合物;1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレンなどのビニルナフタレン系化合物;2−ビニルアントラセン、9−ビニルアントラセンなどのビニルアントラセン系化合物などが挙げられる。重合体ブロックXは、これらのビニル芳香族化合物の1種類から構成されていてもよいし、または2種類以上を併用して構成されていてもよい。
中でも、重合体ブロックXはスチレン、α−メチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−トリメチルシリルスチレンから構成されていることが好ましく、スチレンのみ、p−tert−ブチルスチレンのみ、またはp−トリメチルシリルスチレンのみで構成されていることがより好ましい。
重合体ブロックXの数平均分子量は1000〜300000の範囲であり、3000〜270000であることが好ましく、5000〜250000であることがより好ましい。
Examples of the vinyl aromatic compound constituting the polymer block X include styrene, α-methylstyrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, vinyltoluene, p-tert-butylstyrene, 2,4. -Styrenic compounds such as dimethylstyrene, 2,4,6-trimethylstyrene, p-trimethylsilylstyrene; Vinylnaphthalene-based compounds such as 1-vinylnaphthalene and 2-vinylnaphthalene; 2-vinylanthracene, 9-vinylanthracene, etc. And vinyl anthracene compounds. The polymer block X may be composed of one kind of these vinyl aromatic compounds, or may be composed of two or more kinds in combination.
Among them, the polymer block X is preferably composed of styrene, α-methylstyrene, p-tert-butylstyrene, p-trimethylsilylstyrene, styrene only, p-tert-butylstyrene only, or p-trimethylsilylstyrene. It is more preferable that it is comprised only by.
The number average molecular weight of the polymer block X is in the range of 1000 to 300,000, preferably 3000 to 270000, and more preferably 5000 to 250,000.

Yを構成する共役ジエンとしては、例えばブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン、1,3−シクロヘキサジエンなどが挙げられる。Yは、これらの共役ジエンの1種または2種以上から構成されていてもよいが、1種単独で構成されることが好ましい。
Yが共役ジエンに由来する構造単位からなる重合体ブロックである場合、その数平均分子量は50〜3000であり、50〜2000であることが好ましく、50〜1000であることがより好ましい。数平均分子量を上記範囲内とすることで、十分に微細かつ良好なパターン形成が可能となる。
Yはジフェニルエチレン誘導体に由来する構成単位であってもよい。本発明においてジフェニルエチレン誘導体とは、エチレンの水素原子のうち2つがフェニル基により置換されている化合物を指す。ジフェニルエチレン誘導体としては、例えば、1,1−ジフェニルエチレン、trans−1,2−ジフェニルエチレン、cis−1,2−ジフェニルエチレンなどが挙げられる。これらの中でも1,1−ジフェニルエチレンが好ましい。
Examples of the conjugated diene constituting Y include butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene, 1,3-cyclohexadiene, and the like. Y may be composed of one or more of these conjugated dienes, but is preferably composed of one kind alone.
When Y is a polymer block composed of a structural unit derived from a conjugated diene, the number average molecular weight is 50 to 3000, preferably 50 to 2000, and more preferably 50 to 1000. By setting the number average molecular weight within the above range, a sufficiently fine and satisfactory pattern can be formed.
Y may be a structural unit derived from a diphenylethylene derivative. In the present invention, the diphenylethylene derivative refers to a compound in which two of the hydrogen atoms of ethylene are substituted with a phenyl group. Examples of the diphenylethylene derivative include 1,1-diphenylethylene, trans-1,2-diphenylethylene, cis-1,2-diphenylethylene, and the like. Among these, 1,1-diphenylethylene is preferable.

重合体ブロックZを構成する式(2)で示される構造単位において、Rが表す有機基として、構造中にエーテル基を有する有機基としては例えば、メトキシエチル基、ジエチレングリコールモノメチルエーテル基、トリエチレングリコールモノメチルエーテル基、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル基、エトキシエチル基、ジエチレングリコールモノエチルエーテル基、トリエチレングリコールモノエチルエーテル基、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル基、グリシジル基、テトラヒドロフルフリル基、テトラヒドロピラニルメチル基;構造中にシリルオキシ基を有する有機基としては例えば、[トリス(トリメチルシロキシ)シリル]プロピル基、(トリメトキシシリル)プロピル基、(トリエトキシシリル)プロピル基、トリメチルシリロキシエチル基、ジエチレングリコール2−トリメチルシリルエーテル基、トリエチレングリコール2−トリメチルシリルエーテル基、テトラエチレングリコール2−トリメチルシリルエーテル基、2−トリエチルシリロキシエチル基、ジエチレングリコール2−トリエチルシリルエーテル基、トリエチレングリコール2−トリエチルシリルエーテル基、テトラエチレングリコール2−トリエチルシリルエーテル基;構造中にアミノ基を有する有機基としては例えば、(ジメチルアミノ)エチル基、(ジエチルアミノ)エチル基、モルホリノエチル基、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル基;構造中にイミド基を有する有機基としては例えば、N−スクシンイミジル基;構造中にエステル基を有する有機基としては例えば、2−tert−ブトキシ−2−オキソエチル基、1−メチル−2−tert−ブトキシ−2−オキソエチル基、1−エチル−2−tert−ブトキシ−2−オキソエチル基、1−メチル−3−tert−ブトキシ−3−オキソプロピル基、4−tert−ブトキシ−4−オキソブチル基;構造中にカルボキシル基を有する有機基としては例えば、カルボキシメチル基、カルボキシエチル基、カルボキシプロピル基、カルボキシブチル基;構造中に水酸基を有する有機基としては例えば、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、ヒドロキシブチル基などが挙げられる。中でも、エーテル基、アミノ基、シリルオキシ基、カルボキシル基、水酸基を有する有機基が好ましい。 In the structural unit represented by the formula (2) constituting the polymer block Z, as the organic group represented by R 2 , examples of the organic group having an ether group in the structure include methoxyethyl group, diethylene glycol monomethyl ether group, triethylene Glycol monomethyl ether group, tetraethylene glycol monoethyl ether group, ethoxyethyl group, diethylene glycol monoethyl ether group, triethylene glycol monoethyl ether group, tetraethylene glycol monoethyl ether group, glycidyl group, tetrahydrofurfuryl group, tetrahydropyranyl Examples of organic groups having a silyloxy group in the structure include [tris (trimethylsiloxy) silyl] propyl group, (trimethoxysilyl) propyl group, and (triethoxysilyl) pro Pill group, trimethylsilyloxyethyl group, diethylene glycol 2-trimethylsilyl ether group, triethylene glycol 2-trimethylsilyl ether group, tetraethylene glycol 2-trimethylsilyl ether group, 2-triethylsilyloxyethyl group, diethylene glycol 2-triethylsilyl ether group, Triethylene glycol 2-triethylsilyl ether group, tetraethylene glycol 2-triethylsilyl ether group; organic groups having an amino group in the structure include, for example, (dimethylamino) ethyl group, (diethylamino) ethyl group, morpholinoethyl group, 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl group; as an organic group having an imide group in the structure, for example, an N-succinimidyl group; an organic group having an ester group in the structure As, for example, 2-tert-butoxy-2-oxoethyl group, 1-methyl-2-tert-butoxy-2-oxoethyl group, 1-ethyl-2-tert-butoxy-2-oxoethyl group, 1-methyl-3 -Tert-butoxy-3-oxopropyl group, 4-tert-butoxy-4-oxobutyl group; examples of the organic group having a carboxyl group in the structure include carboxymethyl group, carboxyethyl group, carboxypropyl group, carboxybutyl group An organic group having a hydroxyl group in the structure includes, for example, a hydroxymethyl group, a hydroxyethyl group, a hydroxypropyl group, a hydroxybutyl group, and the like. Among these, an organic group having an ether group, an amino group, a silyloxy group, a carboxyl group, or a hydroxyl group is preferable.

重合体ブロックZを構成する式(2)で示される構成単位において、Rは水素原子または炭素数1〜6の鎖状アルキル基を表す。中でもRが水素原子またはメチル基であること、すなわちアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルに由来する構成単位であるのが好ましい。以降、アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルを(メタ)アクリル酸エステルと総称して、詳細に説明する。 In the structural unit represented by the formula (2) constituting the polymer block Z, R 1 represents a hydrogen atom or a chain alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Among them, R 1 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, that is, a structural unit derived from an acrylate ester or a methacrylate ester. Hereinafter, the acrylic acid ester or methacrylic acid ester will be collectively referred to as a (meth) acrylic acid ester and will be described in detail.

重合体ブロックZを構成する(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えばメタクリル酸2−メトキシエチル、メタクリル酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、メタクリル酸トリエチレングリコールモノメチルエーテル、メタクリル酸テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、メタクリル酸2−エトキシエチル、メタクリル酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、メタクリル酸トリエチレングリコールモノエチルエーテル、メタクリル酸テトラエチレングリコールモノエチルエーテル、メタクリル酸3−[トリス(トリメチルシロキシ)シリル]プロピル、メタクリル酸3−(トリメトキシシリル)プロピル、メタクリル酸3−(トリエトキシシリル)プロピル、メタクリル酸2−(ジメチルアミノ)エチル、メタクリル酸2−(ジエチルアミノ)エチル、メタクリル酸2−モルホリノエチル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸(2−テトラヒドロピラニル)メチル、メタクリル酸2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル、メタクリル酸N−スクシンイミジル、メタクリル酸2−tert−ブトキシ−2−オキソエチル、メタクリル酸1−メチル−2−tert−ブトキシ−2−オキソエチル、メタクリル酸1−エチル−2−tert−ブトキシ−2−オキソエチル、メタクリル酸1−メチル−3−tert−ブトキシ−3−オキソプロピル、メタクリル酸4−tert−ブトキシ−4−オキソブチル、メタクリル酸2−トリメチルシリロキシエチル、メタクリル酸ジエチレングリコール2−トリメチルシリルエーテル、メタクリル酸トリエチレングリコール2−トリメチルシリルエーテル、メタクリル酸テトラエチレングリコール2−トリメチルシリルエーテル、メタクリル酸2−トリエチルシリロキシエチル、メタクリル酸ジエチレングリコール2−トリエチルシリルエーテル、メタクリル酸トリエチレングリコール2−トリエチルシリルエーテル、メタクリル酸テトラエチレングリコール2−トリエチルシリルエーテルなどのメタクリル酸エステル;アクリル酸2−メトキシエチル、アクリル酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、アクリル酸トリエチレングリコールモノメチルエーテル、アクリル酸テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、アクリル酸2−エトキシエチル、アクリル酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、アクリル酸トリエチレングリコールモノエチルエーテル、アクリル酸テトラエチレングリコールモノエチルエーテル、アクリル酸3−[トリス(トリメチルシロキシ)シリル]プロピル、アクリル酸3−(トリメトキシシリル)プロピル、アクリル酸3−(トリエトキシシリル)プロピル、アクリル酸2−(ジメチルアミノ)エチル、アクリル酸2−(ジエチルアミノ)エチル、アクリル酸2−モルホリノエチル、アクリル酸グリシジル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリル酸(2−テトラヒドロピラニル)メチル、アクリル酸2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル、アクリル酸N−スクシンイミジル、アクリル酸2−tert−ブトキシ−2−オキソエチル、アクリル酸1−メチル−2−tert−ブトキシ−2−オキソエチル、アクリル酸1−エチル−2−tert−ブトキシ−2−オキソエチル、アクリル酸1−メチル−3−tert−ブトキシ−3−オキソプロピル、アクリル酸4−tert−ブトキシ−4−オキソブチル、アクリル酸2−トリメチルシリロキシエチル、アクリル酸ジエチレングリコール2−トリメチルシリルエーテル、アクリル酸トリエチレングリコール2−トリメチルシリルエーテル、アクリル酸テトラエチレングリコール2−トリメチルシリルエーテル、アクリル酸2−トリエチルシリロキシエチル、メタクリル酸ジエチレングリコール2−トリエチルシリルエーテル、アクリル酸トリエチレングリコール2−トリエチルシリルエーテル、アクリル酸テトラエチレングリコール2−トリエチルシリルエーテルなどのアクリル酸エステルが挙げられる。   Examples of the (meth) acrylic acid ester constituting the polymer block Z include, for example, 2-methoxyethyl methacrylate, diethylene glycol monomethyl ether methacrylate, triethylene glycol monomethyl ether methacrylate, tetraethylene glycol monomethyl ether methacrylate, 2-methacrylic acid 2- Ethoxyethyl, methacrylate diethylene glycol monoethyl ether, methacrylate triethylene glycol monoethyl ether, methacrylate tetraethylene glycol monoethyl ether, methacrylate 3- [tris (trimethylsiloxy) silyl] propyl, methacrylate 3- (trimethoxysilyl) ) Propyl, 3- (triethoxysilyl) propyl methacrylate, 2- (dimethylamino) ethyl methacrylate, methacrylate 2- (diethylamino) ethyl acid, 2-morpholinoethyl methacrylate, glycidyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, (2-tetrahydropyranyl) methyl methacrylate, 2,2,6,6-tetramethyl-4 methacrylate -Piperidyl, N-succinimidyl methacrylate, 2-tert-butoxy-2-oxoethyl methacrylate, 1-methyl-2-tert-butoxy-2-oxoethyl methacrylate, 1-ethyl-2-tert-butoxy-2 methacrylate -Oxoethyl, 1-methyl-3-tert-butoxy-3-oxopropyl methacrylate, 4-tert-butoxy-4-oxobutyl methacrylate, 2-trimethylsilyloxyethyl methacrylate, diethylene glycol 2-trimethyl methacrylate Ril ether, triethylene glycol 2-trimethylsilyl ether, tetraethylene glycol 2-trimethylsilyl methacrylate, 2-triethylsilyloxyethyl methacrylate, diethylene glycol 2-triethylsilyl ether, triethylene glycol 2-triethylsilyl ether , Methacrylic acid esters such as tetraethylene glycol 2-triethylsilyl ether methacrylate; 2-methoxyethyl acrylate, diethylene glycol monomethyl ether acrylate, triethylene glycol monomethyl ether acrylate, tetraethylene glycol monomethyl ether acrylate, acrylic acid 2- Ethoxyethyl, diethylene glycol acrylate monoethyl acetate Tellurium, triethylene glycol monoethyl ether acrylate, tetraethylene glycol monoethyl ether acrylate, 3- [tris (trimethylsiloxy) silyl] propyl acrylate, 3- (trimethoxysilyl) propyl acrylate, 3- (acrylic acid 3- ( Triethoxysilyl) propyl, 2- (dimethylamino) ethyl acrylate, 2- (diethylamino) ethyl acrylate, 2-morpholinoethyl acrylate, glycidyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, acrylic acid (2-tetrahydropyranyl) ) Methyl, 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl acrylate, N-succinimidyl acrylate, 2-tert-butoxy-2-oxoethyl acrylate, 1-methyl-2-tert-butoxy-acrylate -Oxoethyl, 1-ethyl-2-tert-butoxy-2-oxoethyl acrylate, 1-methyl-3-tert-butoxy-3-oxopropyl acrylate, 4-tert-butoxy-4-oxobutyl acrylate, acrylic acid 2-trimethylsilyloxyethyl, diethylene glycol 2-trimethylsilyl ether, triethylene glycol 2-trimethylsilyl ether, tetraethylene glycol 2-trimethylsilyl ether, 2-triethylsilyloxyethyl acrylate, diethylene glycol 2-triethyl methacrylate Such as silyl ether, acrylic acid triethylene glycol 2-triethylsilyl ether, acrylic acid tetraethylene glycol 2-triethylsilyl ether, etc. Le acid esters.

重合体ブロックZを構成する(メタ)アクリル酸エステルが、メタクリル酸2−tert−ブトキシ−2−オキソエチル、メタクリル酸1−メチル−2−tert−ブトキシ−2−オキソエチル、メタクリル酸1−エチル−2−tert−ブトキシ−2−オキソエチル、メタクリル酸1−メチル−3−tert−ブトキシ−3−オキソプロピル、メタクリル酸4−tert−ブトキシ−4−オキソブチル、アクリル酸2−tert−ブトキシ−2−オキソエチル、アクリル酸1−メチル−2−tert−ブトキシ−2−オキソエチル、アクリル酸1−エチル−2−tert−ブトキシ−2−オキソエチル、アクリル酸1−メチル−3−tert−ブトキシ−3−オキソプロピル、アクリル酸4−tert−ブトキシ−4−オキソブチルの場合には、ブロックを形成後に酸と反応させるなどの公知の方法で脱保護することにより、カルボキシル基を有する重合体ブロックZに変換できる。   The (meth) acrylic acid ester constituting the polymer block Z is 2-tert-butoxy-2-oxoethyl methacrylate, 1-methyl-2-tert-butoxy-2-oxoethyl methacrylate, 1-ethyl-2 methacrylate -Tert-butoxy-2-oxoethyl, 1-methyl-3-tert-butoxy-3-oxopropyl methacrylate, 4-tert-butoxy-4-oxobutyl methacrylate, 2-tert-butoxy-2-oxoethyl acrylate, 1-methyl-2-tert-butoxy-2-oxoethyl acrylate, 1-ethyl-2-tert-butoxy-2-oxoethyl acrylate, 1-methyl-3-tert-butoxy-3-oxopropyl acrylate, acrylic In the case of the acid 4-tert-butoxy-4-oxobutyl , By deprotection by known methods such as by reacting with an acid after the formation of the block can be converted into polymer block Z having a carboxyl group.

重合体ブロックZを構成する(メタ)アクリル酸エステルが、メタクリル酸2−トリメチルシリロキシエチル、メタクリル酸ジエチレングリコール2−トリメチルシリルエーテル、メタクリル酸トリエチレングリコール2−トリメチルシリルエーテル、メタクリル酸テトラエチレングリコール2−トリメチルシリルエーテル、メタクリル酸2−トリエチルシリロキシエチル、メタクリル酸ジエチレングリコール2−トリエチルシリルエーテル、メタクリル酸トリエチレングリコール2−トリエチルシリルエーテル、メタクリル酸テトラエチレングリコール2−トリエチルシリルエーテル、アクリル酸2−トリメチルシリロキシエチル、アクリル酸ジエチレングリコール2−トリメチルシリルエーテル、アクリル酸トリエチレングリコール2−トリメチルシリルエーテル、アクリル酸テトラエチレングリコール2−トリメチルシリルエーテル、アクリル酸2−トリエチルシリロキシエチル、メタクリル酸ジエチレングリコール2−トリエチルシリルエーテル、アクリル酸トリエチレングリコール2−トリエチルシリルエーテル、アクリル酸テトラエチレングリコール2−トリエチルシリルエーテルの場合には、ブロックを形成後に酸、フッ素イオンなどと反応させるなどの公知の方法で脱保護することにより、水酸基を有する重合体ブロックZに変換できる。
重合体ブロックZは、これらの(メタ)アクリル酸エステルの1種類から構成されていてもよいし、または2種類以上を併用して構成されていてもよい。
重合体ブロックZの数平均分子量は1000〜300000であり、3000〜270000であることが好ましく、5000〜250000であることがより好ましい。
The (meth) acrylic acid ester constituting the polymer block Z is 2-trimethylsilyloxymethacrylate, diethylene glycol 2-trimethylsilyl ether, triethylene glycol 2-trimethylsilyl ether, tetraethylene glycol 2-trimethylsilyl methacrylate Ether, 2-triethylsilyloxyethyl methacrylate, diethylene glycol 2-triethylsilyl ether methacrylate, triethylene glycol 2-triethylsilyl ether methacrylate, tetraethylene glycol 2-triethylsilyl ether methacrylate, 2-trimethylsilyloxyethyl acrylate , Diethylene glycol acrylate 2-trimethylsilyl ether, triethylene glycol acrylate 2- Limethylsilyl ether, tetraethylene glycol 2-trimethylsilyl ether, 2-triethylsilyloxyethyl acrylate, diethylene glycol 2-triethylsilyl ether, triethylene glycol 2-triethylsilyl ether, tetraethylene glycol acrylate 2 -In the case of triethylsilyl ether, it can be converted to a polymer block Z having a hydroxyl group by deprotection by a known method such as reaction with an acid, fluorine ion or the like after forming the block.
The polymer block Z may be comprised from 1 type of these (meth) acrylic acid ester, or may be comprised combining 2 or more types.
The number average molecular weight of the polymer block Z is 1000 to 300,000, preferably 3000 to 270000, and more preferably 5000 to 250,000.

重合体ブロックXと重合体ブロックZの数平均分子量の比(X:Z)は、30:70〜90:10の範囲にあることが好ましい。特に、自己組織化膜の有するミクロ相分離構造をシリンドリカル構造とする場合には50:50〜90:10の範囲にあることがより好ましく、ラメラ構造とする場合には30:70〜70:30の範囲にあることがより好ましい。
本発明のブロック共重合体(1)の数平均分子量は5000〜500000の範囲が好ましく、10000〜300000であることがより好ましい。また、ブロック共重合体(1)の分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)は1.0〜1.5の範囲にあることが好ましく、1.0〜1.2であることがより好ましく、1.0〜1.15であることがさらに好ましく、1.0〜1.11であることが特に好ましい。
なお、ブロック共重合体(1)の数平均分子量は、後述する実施例に従い、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて標準ポリスチレン換算で算出した値である。また、上記した重合体ブロックX、共役ジエンに由来する構造単位からなる重合体ブロックYおよび重合体ブロックZの各々の数平均分子量は、後述する実施例に従い、H−NMRで得られたスペクトルにおける各構造単位に対応するピークの積分比から各ブロック重合体における各構造単位の含有率を算出し、上記GPC測定結果およびH−NMRによる各構造単位の含有率の結果より算出した値である。
The ratio (X: Z) of the number average molecular weight of the polymer block X and the polymer block Z is preferably in the range of 30:70 to 90:10. In particular, when the microphase separation structure of the self-assembled film is a cylindrical structure, it is more preferably in the range of 50:50 to 90:10, and when it is a lamellar structure, 30:70 to 70:30. It is more preferable that it is in the range.
The number average molecular weight of the block copolymer (1) of the present invention is preferably in the range of 5,000 to 500,000, and more preferably 10,000 to 300,000. The molecular weight distribution (weight average molecular weight / number average molecular weight) of the block copolymer (1) is preferably in the range of 1.0 to 1.5, more preferably 1.0 to 1.2. 1.0 to 1.15 is more preferable, and 1.0 to 1.11.
In addition, the number average molecular weight of a block copolymer (1) is the value computed in standard polystyrene conversion using the gel permeation chromatography (GPC) according to the Example mentioned later. The number average molecular weights of the polymer block X, the polymer block Y composed of structural units derived from the conjugated diene, and the polymer block Z are the spectra obtained by 1 H-NMR according to the examples described later. The content of each structural unit in each block polymer is calculated from the integration ratio of the peaks corresponding to each structural unit in the above, and the value calculated from the GPC measurement result and the result of the content of each structural unit by 1 H-NMR is there.

本発明のブロック共重合体(1)は、上記した特定の重合体ブロックX、特定のYおよび特定の重合体ブロックZから構成されることにより、自己組織化(DSA)による相分離構造を形成しやすいことが特徴である。特に、かかる特性を利用した、本発明のブロック共重合体(1)を含有するパターン形成用自己組織化組成物は、好適にはシリンドリカル構造またはラメラ構造から選択される少なくとも1つであるミクロ相分離構造を有する膜(自己組織化膜)を形成することができ、十分に微細かつ良好なパターンを形成することが可能である。そのため、本発明のブロック共重合体(1)を含有するパターン形成用自己組織化組成物を用いたパターン形成方法は、半導体デバイス、液晶デバイスなどの各種電子デバイス製造におけるリソグラフィー工程に好適に用いることができる。   The block copolymer (1) of the present invention is composed of the above-mentioned specific polymer block X, specific Y and specific polymer block Z, thereby forming a phase separation structure by self-assembly (DSA). It is easy to do. In particular, the self-assembling composition for pattern formation containing the block copolymer (1) of the present invention using such properties is preferably a microphase which is at least one selected from a cylindrical structure or a lamellar structure. A film having a separation structure (self-assembled film) can be formed, and a sufficiently fine and good pattern can be formed. Therefore, the pattern formation method using the self-assembling composition for pattern formation containing the block copolymer (1) of the present invention is suitably used for lithography processes in the production of various electronic devices such as semiconductor devices and liquid crystal devices. Can do.

本発明のブロック共重合体(1)は、公知のアニオン重合法に準じて所定の単量体の重合反応を段階的に行うこと、すなわちビニル芳香族化合物、共役ジエンまたはジフェニルエチレン誘導体、式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステルのアニオン重合を、この順で段階的に行うことにより製造できる。使用するビニル芳香族化合物、共役ジエンまたはジフェニルエチレン誘導体および(メタ)アクリル酸エステルは、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気下で予め十分に乾燥処理しておくことが、重合反応を円滑に進行させる点から好ましい。乾燥処理に際しては、水素化カルシウム、モレキュラーシーブス、活性アルミナなどの脱水剤や乾燥剤が好ましく用いられる。
アニオン重合反応条件としては、通常、重合温度−100℃〜+100℃、重合時間1〜100時間の範囲から適宜選択できる。また、アニオン重合は、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスの雰囲気下で行なうことが好ましい。
The block copolymer (1) of the present invention is obtained by performing a polymerization reaction of a predetermined monomer stepwise according to a known anionic polymerization method, that is, a vinyl aromatic compound, a conjugated diene or a diphenylethylene derivative, a formula ( The anionic polymerization of the (meth) acrylic acid ester represented by 2) can be produced by performing stepwise in this order. The vinyl aromatic compound, conjugated diene or diphenylethylene derivative and (meth) acrylic acid ester to be used should be sufficiently dried in advance under an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon or helium to facilitate the polymerization reaction. It is preferable from the point of proceeding. In the drying treatment, a dehydrating agent or a desiccant such as calcium hydride, molecular sieves or activated alumina is preferably used.
The anionic polymerization reaction conditions can be appropriately selected from the range of polymerization temperature −100 ° C. to + 100 ° C. and polymerization time 1 to 100 hours. The anionic polymerization is preferably performed in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen, argon or helium.

上記のアニオン重合における重合開始剤としては、周知のアニオン重合開始剤を用いることができ、例えば金属ナトリウム、金属リチウムなどのアルカリ金属;有機リチウム化合物、有機ナトリウム化合物、有機カリウム化合物および有機マグネシウム化合物などが挙げられる。
有機リチウム化合物としては、例えばメチルリチウム、エチルリチウム、n−プロピルリチウム、イソプロピルリチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、イソブチルリチウム、tert−ブチルリチウム、n−ペンチルリチウム、n−ヘキシルリチウム、テトラメチレンジリチウム、ペンタメチレンジリチウム、ヘキサメチレンジリチウムなどのアルキルリチウムおよびアルキルジリチウム;フェニルリチウム、m−トリルリチウム、p−トリルリチウム、キシリルリチウム、リチウムナフタレンなどのアリールリチウムおよびアリールジリチウム;ベンジルリチウム、ジフェニルメチルリチウム、トリチルリチウム、1,1−ジフェニル−3−メチルペンチルリチウム、α−メチルスチリルリチウム、ジイソプロペニルベンゼンとブチルリチウムの反応により生成するジリチウムなどのアラルキルリチウムおよびアラルキルジリチウム;リチウムジメチルアミド、リチウムジエチルアミド、リチウムジイソプロピルアミドなどのリチウムアミド;リチウムメトキシド、リチウムエトキシド、リチウムn−プロポキシド、リチウムイソプロポキシド、リチウムn−ブトキシド、リチウムsec−ブトキシド、リチウムtert−ブトキシド、リチウムペンチルオキシド、リチウムヘキシルオキシド、リチウムヘプチルオキシド、リチウムオクチルオキシドなどのリチウムアルコキシド;リチウムフェノキシド、リチウム4−メチルフェノキシド、リチウムベンジルオキシド、リチウム4−メチルベンジルオキシドなどが挙げられる。
As the polymerization initiator in the above anionic polymerization, known anionic polymerization initiators can be used, for example, alkali metals such as metallic sodium and metallic lithium; organolithium compounds, organosodium compounds, organopotassium compounds and organomagnesium compounds. Is mentioned.
Examples of the organic lithium compound include methyl lithium, ethyl lithium, n-propyl lithium, isopropyl lithium, n-butyl lithium, sec-butyl lithium, isobutyl lithium, tert-butyl lithium, n-pentyl lithium, n-hexyl lithium, tetra Alkyllithium and alkyldilithium such as methylenedilithium, pentamethylenedilithium, hexamethylenedilithium; aryllithium and aryldilithium such as phenyllithium, m-tolyllithium, p-tolyllithium, xylyllithium, lithium naphthalene; Benzyl lithium, diphenylmethyl lithium, trityl lithium, 1,1-diphenyl-3-methylpentyl lithium, α-methylstyryl lithium, diisopropenyl base Aralkyllithium and aralkyldilithium such as dilithium produced by the reaction of zen and butyllithium; lithium amides such as lithium dimethylamide, lithium diethylamide and lithium diisopropylamide; lithium methoxide, lithium ethoxide, lithium n-propoxide, lithium isoform Lithium alkoxides such as propoxide, lithium n-butoxide, lithium sec-butoxide, lithium tert-butoxide, lithium pentyl oxide, lithium hexyl oxide, lithium heptyl oxide, lithium octyl oxide; lithium phenoxide, lithium 4-methylphenoxide, lithium benzyl oxide And lithium 4-methylbenzyl oxide.

有機ナトリウム化合物としては、例えばメチルナトリウム、エチルナトリウム、n−プロピルナトリウム、イソプロピルナトリウム、n−ブチルナトリウム、sec−ブチルナトリウム、イソブチルナトリウム、tert−ブチルナトリウム、n−ペンチルナトリウム、n−ヘキシルナトリウム、テトラメチレンジナトリウム、ペンタメチレンジナトリウム、ヘキサメチレンジナトリウムなどのアルキルナトリウムおよびアルキルジナトリウム;フェニルナトリウム、m−トリルナトリウム、p−トリルナトリウム、キシリルナトリウム、ナトリウムナフタレンなどのアリールナトリウムおよびアリールジナトリウム;ベンジルナトリウム、ジフェニルメチルナトリウム、トリチルナトリウム、ジイソプロペニルベンゼンおよびブチルナトリウムとの反応により生成するジナトリウムなどのアラルキルナトリウムおよびアラルキルジナトリウム;ナトリウムジメチルアミド、ナトリウムジエチルアミド、ナトリウムジイソプロピルアミドなどのナトリウムアミド;ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムn−プロポキシド、ナトリウムイソプロポキシド、ナトリウムn−ブトキシド、ナトリウムsec−ブトキシド、ナトリウムtert−ブトキシド、ナトリウムペンチルオキシド、ナトリウムヘキシルオキシド、ナトリウムヘプチルオキシド、ナトリウムオクチルオキシドなどのナトリウムアルコキシド;ナトリウムフェノキシド、ナトリウム4−メチルフェノキシド、ナトリウムベンジルオキシド、ナトリウム4−メチルベンジルオキシドなどが挙げられる。   Examples of the organic sodium compound include methyl sodium, ethyl sodium, n-propyl sodium, isopropyl sodium, n-butyl sodium, sec-butyl sodium, isobutyl sodium, tert-butyl sodium, n-pentyl sodium, n-hexyl sodium, tetra Alkyl sodium and alkyl disodium such as methylene disodium, pentamethylene disodium, hexamethylene disodium; aryl sodium and aryl disodium such as phenyl sodium, m-tolyl sodium, p-tolyl sodium, xylyl sodium, sodium naphthalene; Benzyl sodium, diphenylmethyl sodium, trityl sodium, diisopropenylbenzene and butyl sodium Aralkyl sodium and aralkyl disodium such as disodium produced by reaction with sodium; sodium amide such as sodium dimethylamide, sodium diethylamide, sodium diisopropylamide; sodium methoxide, sodium ethoxide, sodium n-propoxide, sodium isopropoxy Sodium alkoxide such as sodium n-butoxide, sodium sec-butoxide, sodium tert-butoxide, sodium pentyl oxide, sodium hexyl oxide, sodium heptyl oxide, sodium octyl oxide; sodium phenoxide, sodium 4-methylphenoxide, sodium benzyl oxide, Examples include sodium 4-methylbenzyl oxide.

有機カリウム化合物としては、例えばメチルカリウム、エチルカリウム、n−プロピルカリウム、イソプロピルカリウム、n−ブチルカリウム、sec−ブチルカリウム、イソブチルカリウム、tert−ブチルカリウム、n−ペンチルカリウム、n−ヘキシルカリウム、テトラメチレンジカリウム、ペンタメチレンジカリウム、ヘキサメチレンジカリウムなどのアルキルカリウムおよびアルキルジカリウム;フェニルカリウム、m−トリルカリウム、p−トリルカリウム、キシリルカリウム、カリウムナフタレンなどのアリールカリウムおよびアリールジカリウム;ベンジルカリウム、ジフェニルメチルカリウム、トリチルカリウム、ジイソプロペニルベンゼンおよびブチルカリウムとの反応により生成するジカリウムなどのアラルキルカリウムおよびアラルキルジカリウム;カリウムジメチルアミド、カリウムジエチルアミド、カリウムジイソプロピルアミドなどのカリウムアミド;カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムn−プロポキシド、カリウムイソプロポキシド、カリウムn−ブトキシド、カリウムsec−ブトキシド、カリウムtert−ブトキシド、カリウムペンチルオキシド、カリウムヘキシルオキシド、カリウムヘプチルオキシド、カリウムオクチルオキシドなどのカリウムアルコキシド;カリウムフェノキシド、カリウム4−メチルフェノキシド、カリウムベンジルオキシド、カリウム4−メチルベンジルオキシドなどが挙げられる。   Examples of the organic potassium compound include methyl potassium, ethyl potassium, n-propyl potassium, isopropyl potassium, n-butyl potassium, sec-butyl potassium, isobutyl potassium, tert-butyl potassium, n-pentyl potassium, n-hexyl potassium, tetra Alkyl potassium and alkyl dipotassium such as methylene dipotassium, pentamethylene dipotassium, hexamethylene dipotassium; aryl potassium and aryl dipotassium such as phenyl potassium, m-tolyl potassium, p-tolyl potassium, xylyl potassium, potassium naphthalene; benzyl potassium, diphenylmethyl Aralkyl carbonates such as dipotassium produced by reaction with potassium, trityl potassium, diisopropenylbenzene and butyl potassium Potassium and aralkyl dipotassium; potassium amides such as potassium dimethylamide, potassium diethylamide, potassium diisopropylamide; potassium methoxide, potassium ethoxide, potassium n-propoxide, potassium isopropoxide, potassium n-butoxide, potassium sec-butoxide, potassium Examples include potassium alkoxides such as tert-butoxide, potassium pentyl oxide, potassium hexyl oxide, potassium heptyl oxide, and potassium octyl oxide; potassium phenoxide, potassium 4-methylphenoxide, potassium benzyl oxide, potassium 4-methylbenzyl oxide, and the like.

有機マグネシウム化合物としては、例えばジメチルマグネシウム、ジエチルマグネシウム、ジブチルマグネシウム、エチルブチルマグネシウム、メチルマグネシウムブロミド、エチルマグネシウムクロリド、エチルマグネシウムブロミド、フェニルマグネシウムクロリド、フェニルマグネシウムブロミド、tert−ブチルマグネシウムクロリド、tert−ブチルマグネシウムブロミドなどが挙げられる。   Examples of the organic magnesium compound include dimethyl magnesium, diethyl magnesium, dibutyl magnesium, ethyl butyl magnesium, methyl magnesium bromide, ethyl magnesium chloride, ethyl magnesium bromide, phenyl magnesium chloride, phenyl magnesium bromide, tert-butyl magnesium chloride, tert-butyl magnesium. Examples include bromide.

これらの重合開始剤の中でも、安全性、取り扱い性、重合開始効率が高く、アニオン重合反応が円滑に進行する観点から有機リチウム化合物が好ましく、中でもn−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウム、ジフェニルメチルリチウム、1,1−ジフェニル−3−メチルペンチルリチウム、α−メチルスチリルリチウムが特に好ましい。重合開始剤として、上記重合開始剤中の1種を単独で使用してもよく、また、2種以上を併用してもよい。
重合開始剤の使用量は特に限定されないが、通常、重合反応液中の濃度として0.1〜100mmol/lの範囲であり、好ましくは1〜10mmol/lの範囲とすることが、目的とするブロック共重合体(1)を円滑に製造できる点から好ましい。
Among these polymerization initiators, an organic lithium compound is preferable from the viewpoint of safety, handleability, high polymerization initiation efficiency, and smooth anion polymerization reaction. Among them, n-butyllithium, sec-butyllithium, tert-butyl are preferable. Particularly preferred are lithium, diphenylmethyllithium, 1,1-diphenyl-3-methylpentyllithium, and α-methylstyryllithium. As the polymerization initiator, one of the above polymerization initiators may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
The amount of the polymerization initiator used is not particularly limited, but it is usually intended that the concentration in the polymerization reaction solution is in the range of 0.1 to 100 mmol / l, preferably in the range of 1 to 10 mmol / l. It is preferable from the point which can manufacture a block copolymer (1) smoothly.

アニオン重合は溶媒の存在下に行なうことが好ましい。使用する溶媒としては、アニオン重合反応に悪影響を及ぼさない限り特に限定されず、例えばペンタン、n−ヘキサン、オクタンなどの脂肪族炭化水素;シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレンなどの芳香族炭化水素;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,4−ジオキサン、アニソール、ジフェニルエーテルなどのエーテルなどが挙げられる。中でも、生成するブロック共重合体(1)の溶解度が高いこと、廃水への混入が生じにくいこと、溶媒の回収精製が容易であることなどの観点からシクロヘキサン、トルエン、キシレンを用いるのが好ましい。これらの溶媒は単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。なお、使用する溶媒は、予め脱気および脱水処理して精製しておくことが、アニオン重合反応を円滑に進行させる点から好ましい。
溶媒の使用量に特に制限はないが、アニオン重合に使用する単量体の合計量1質量部に対して、通常、1〜100質量部が好ましい。
The anionic polymerization is preferably performed in the presence of a solvent. The solvent to be used is not particularly limited as long as it does not adversely affect the anionic polymerization reaction. For example, aliphatic hydrocarbons such as pentane, n-hexane, and octane; cyclopentane, methylcyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, etc. And alicyclic hydrocarbons; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, ethylbenzene and xylene; and ethers such as diethyl ether, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,4-dioxane, anisole and diphenyl ether. Among these, cyclohexane, toluene, and xylene are preferably used from the viewpoints of high solubility of the generated block copolymer (1), difficulty in mixing with waste water, and easy recovery and purification of the solvent. These solvents may be used alone or in combination of two or more. In addition, it is preferable from the point which advances the anionic polymerization reaction that the solvent to be used refine | purifies previously by deaerating and dehydrating.
Although there is no restriction | limiting in particular in the usage-amount of a solvent, Usually, 1-100 mass parts is preferable with respect to 1 mass part of total amounts of the monomer used for anionic polymerization.

上記のアニオン重合では、重合体ブロックZを形成させる、すなわち前記した(メタ)アクリル酸エステルを重合させる際に、重合条件をより温和にする観点および重合成績(リビング性、ブロック効率など)の観点から有機アルミニウム化合物、好適には式Al−O−Ar(式中、Arは芳香環を表す)で示される化学構造を分子中に有する三級有機アルミニウム化合物をさらに共存させてアニオン重合反応を行うことが極めて好ましい(例えば特開2001−158805号公報参照)。
上記式Al−O−Ar(式中、Arは芳香環を表す)で示される化学構造を分子中に有する三級有機アルミニウム化合物としては、例えばエチルビス(2,6−ジtert−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、エチルビス(2,6−ジtert−ブチルフェノキシ)アルミニウム、エチル〔2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノキシ)〕アルミニウム、イソブチルビス(2,6−ジtert−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチルビス(2,6−ジtert−ブチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチル〔2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノキシ)〕アルミニウム、n−オクチルビス(2,6−ジtert−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、n−オクチルビス(2,6−ジtert−ブチルフェノキシ)アルミニウム、n−オクチル〔2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノキシ)〕アルミニウム、メトキシビス(2,6−ジtert−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、メトキシビス(2,6−ジtert−ブチルフェノキシ)アルミニウム、メトキシ〔2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノキシ)〕アルミニウム、エトキシビス(2,6−ジtert−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、エトキシビス(2,6−ジtert−ブチルフェノキシ)アルミニウム、エトキシ〔2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノキシ)〕アルミニウム、イソプロポキシビス(2,6−ジtert−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、イソプロポキシビス(2,6−ジtert−ブチルフェノキシ)アルミニウム、イソプロポキシ〔2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノキシ)〕アルミニウム、tert−ブトキシビス(2,6−ジtert−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、tert−ブトキシビス(2,6−ジtert−ブチルフェノキシ)アルミニウム、tert−ブトキシ〔2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノキシ)〕アルミニウム、トリス(2,6−ジtert−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、トリス(2,6−ジフェニルフェノキシ)アルミニウムなどが挙げられる。中でも、イソブチルビス(2,6−ジtert−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチルビス(2,6−ジtert−ブチルフェノキシ)アルミニウム、イソブチル〔2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノキシ)〕アルミニウムが、リビング性の高さ、入手性、取り扱いの容易さなどの観点より特に好ましい。これらは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
In the above anionic polymerization, when the polymer block Z is formed, that is, when the above-mentioned (meth) acrylic acid ester is polymerized, the viewpoint of making the polymerization conditions more gentle and the viewpoint of polymerization results (living property, block efficiency, etc.) To an organoaluminum compound, preferably an anionic polymerization reaction in the presence of a tertiary organoaluminum compound having a chemical structure represented by the formula Al-O-Ar (wherein Ar represents an aromatic ring) in the molecule. It is extremely preferable (see, for example, JP-A-2001-158805).
As the tertiary organoaluminum compound having a chemical structure represented by the above formula Al-O-Ar (wherein Ar represents an aromatic ring) in the molecule, for example, ethyl bis (2,6-ditert-butyl-4- Methylphenoxy) aluminum, ethylbis (2,6-ditert-butylphenoxy) aluminum, ethyl [2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenoxy)] aluminum, isobutylbis (2,6-di) tert-butyl-4-methylphenoxy) aluminum, isobutylbis (2,6-ditert-butylphenoxy) aluminum, isobutyl [2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenoxy)] aluminum, n -Octylbis (2,6-ditert-butyl-4-methylphenoxy) Luminium, n-octylbis (2,6-ditert-butylphenoxy) aluminum, n-octyl [2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenoxy)] aluminum, methoxybis (2,6-di) tert-butyl-4-methylphenoxy) aluminum, methoxybis (2,6-ditert-butylphenoxy) aluminum, methoxy [2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenoxy)] aluminum, ethoxybis ( 2,6-ditert-butyl-4-methylphenoxy) aluminum, ethoxybis (2,6-ditert-butylphenoxy) aluminum, ethoxy [2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenoxy) ] Aluminum, isopropoxy Bis (2,6-ditert-butyl-4-methylphenoxy) aluminum, isopropoxybis (2,6-ditert-butylphenoxy) aluminum, isopropoxy [2,2′-methylenebis (4-methyl-6- tert-butylphenoxy)] aluminum, tert-butoxybis (2,6-ditert-butyl-4-methylphenoxy) aluminum, tert-butoxybis (2,6-ditert-butylphenoxy) aluminum, tert-butoxy [2, 2'-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenoxy)] aluminum, tris (2,6-ditert-butyl-4-methylphenoxy) aluminum, tris (2,6-diphenylphenoxy) aluminum and the like. It is done. Among them, isobutylbis (2,6-ditert-butyl-4-methylphenoxy) aluminum, isobutylbis (2,6-ditert-butylphenoxy) aluminum, isobutyl [2,2′-methylenebis (4-methyl-6) -Tert-Butylphenoxy)] aluminum is particularly preferred from the viewpoints of high living property, availability, ease of handling, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

前記した有機アルミニウム化合物の使用量は、重合体ブロックZをアニオン重合で形成させる際に用いる溶媒の種類や種々の重合条件に応じて適宜好適な量を選択できる。通常、有機アルミニウム化合物を、使用する重合開始剤中のリチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属原子(または陰イオン中心)に対して等モル以上の割合で使用することが好ましく、2〜100倍モルの割合で使用することがより好ましい。   The amount of the organoaluminum compound used can be appropriately selected in accordance with the type of solvent used when the polymer block Z is formed by anionic polymerization and various polymerization conditions. Usually, it is preferable to use an organoaluminum compound in an equimolar ratio or more with respect to an alkali metal atom (or anion center) such as lithium, sodium or potassium in the polymerization initiator to be used. It is more preferable to use in the ratio.

重合体ブロックZを形成させる際に上記有機アルミニウム化合物をさらに共存させてアニオン重合反応を行う場合には、(メタ)アクリル酸エステルのアニオン重合におけるブロック効率及び重合速度の向上、さらに失活抑制によりリビング性を一層向上させる観点から、重合反応に悪影響を及ぼさない限り、系中にエーテル化合物;三級ポリアミン;塩化リチウムなどの無機塩;リチウムメトキシエトキシエトキシド、カリウムt−ブトキシドなどの金属アルコキシド化合物;テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラエチルホスホニウムブロミドなどの有機四級塩などの添加剤を共存させてもよく、特にエーテル化合物または三級ポリアミン化合物を共存させることが好ましい。   When the anionic polymerization reaction is carried out by further coexisting the organoaluminum compound when forming the polymer block Z, the block efficiency and the polymerization rate in the anionic polymerization of (meth) acrylic acid ester are further improved, and the deactivation is suppressed. From the viewpoint of further improving the living property, an ether compound in the system; a tertiary polyamine; an inorganic salt such as lithium chloride; a metal alkoxide compound such as lithium methoxyethoxy ethoxide and potassium t-butoxide, as long as the polymerization reaction is not adversely affected An additive such as an organic quaternary salt such as tetraethylammonium chloride or tetraethylphosphonium bromide may coexist, and an ether compound or a tertiary polyamine compound is particularly preferably coexistent.

上記のエーテル化合物は、分子中にエーテル結合(−O−)を有し、かつ金属成分を含有しない化合物の中から適宜選択でき、例えば12−クラウン−4、15−クラウン−5、18−クラウン−6などのクラウンエーテルのように2個以上のエーテル結合を分子中に有する環状エーテル;ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、アニソールなどの非環状モノエーテル;1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジイソプロポキシエタン、1,2−ジブトキシエタン、1,2−ジフェノキシエタン、1,2−ジメトキシプロパン、1,2−ジエトキシプロパン、1,2−ジイソプロポキシプロパン、1,2−ジブトキシプロパン、1,2−ジフェノキシプロパン、1,3−ジメトキシプロパン、1,3−ジエトキシプロパン、1,3−ジイソプロポキシプロパン、1,3−ジブトキシプロパン、1,3−ジフェノキシプロパン、1,4−ジメトキシブタン、1,4−ジエトキシブタン、1,4−ジイソプロポキシブタン、1,4−ジブトキシブタン、1,4−ジフェノキシブタンなどの非環状ジエーテル;ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジブチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジブチレングリコールジエチルエーテルなどの非環状トリエーテル;トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリブチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリブチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラブチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラプロピレングリコールジエチルエーテル、テトラブチレングリコールジエチルエーテルなどのポリアルキレングリコールのジアルキルエーテル;などの1個以上のエーテル結合を分子中に有する非環状エーテルが挙げられる。中でも非環状エーテルが好ましく、ジエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタンがより好ましい。   The ether compound can be appropriately selected from compounds having an ether bond (—O—) in the molecule and containing no metal component, such as 12-crown-4, 15-crown-5, 18-crown. Cyclic ethers having two or more ether bonds in the molecule, such as crown ethers such as -6; acyclic monoethers such as dimethyl ether, diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, anisole; 1,2-dimethoxyethane, 1 , 2-diethoxyethane, 1,2-diisopropoxyethane, 1,2-dibutoxyethane, 1,2-diphenoxyethane, 1,2-dimethoxypropane, 1,2-diethoxypropane, 1,2 -Diisopropoxypropane, 1,2-dibutoxypropane, 1,2-diphenoxypropane, 1,3 Dimethoxypropane, 1,3-diethoxypropane, 1,3-diisopropoxypropane, 1,3-dibutoxypropane, 1,3-diphenoxypropane, 1,4-dimethoxybutane, 1,4-diethoxybutane Acyclic diether such as 1,4-diisopropoxybutane, 1,4-dibutoxybutane, 1,4-diphenoxybutane; diethylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, dibutylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, dipropylene Acyclic triethers such as glycol diethyl ether and dibutylene glycol diethyl ether; triethylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, tributylene glycol dimethyl ether Ether, triethylene glycol diethyl ether, tripropylene glycol diethyl ether, tributylene glycol diethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, tetrapropylene glycol dimethyl ether, tetrabutylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol diethyl ether, tetrapropylene glycol diethyl ether, tetrabutylene glycol And acyclic ethers having one or more ether bonds in the molecule, such as dialkyl ethers of polyalkylene glycols such as diethyl ether. Among them, acyclic ether is preferable, and diethyl ether and 1,2-dimethoxyethane are more preferable.

上記の三級ポリアミン化合物は、三級アミン構造を分子中に2個以上有する化合物の中から適宜選択できる。なお「三級アミン構造」とは、本明細書では一つの窒素原子に三つの炭素原子が結合している形態の部分的化学構造を意味し、該窒素原子は三つの炭素原子と結合している限り芳香環の一部を構成するものであってもよい。三級ポリアミン化合物としては、例えばN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラエチルエチレンジアミン、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン、1,1,4,7,10,10−ヘキサメチルトリエチレンテトラアミン、トリス[2−(ジメチルアミノ)エチル]アミンなどの鎖状ポリアミン;1,3,5−トリメチルヘキサヒドロ−1,3,5−トリアジン、1,4,7−トリメチル−1,4,7−トリアザシクロノナン、1,4,7,10,13,16−ヘキサメチル−1,4,7,10,13,16−ヘキサアザシクロオクタデカンなどの非芳香族性複素環式化合物;2,2’−ビピリジル、2,2’:6’,2”−テルピリジンなどの芳香族性複素環式化合物;などが挙げられる。   The tertiary polyamine compound can be appropriately selected from compounds having two or more tertiary amine structures in the molecule. In this specification, “tertiary amine structure” means a partial chemical structure in which three carbon atoms are bonded to one nitrogen atom, and the nitrogen atom is bonded to three carbon atoms. As long as it is, it may constitute a part of the aromatic ring. Examples of tertiary polyamine compounds include N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetraethylethylenediamine, N, N, N ′, N ″, N ″ -pentamethyl. Linear polyamines such as diethylenetriamine, 1,1,4,7,10,10-hexamethyltriethylenetetraamine, tris [2- (dimethylamino) ethyl] amine; 1,3,5-trimethylhexahydro-1, 3,5-triazine, 1,4,7-trimethyl-1,4,7-triazacyclononane, 1,4,7,10,13,16-hexamethyl-1,4,7,10,13,16 A non-aromatic heterocyclic compound such as hexaazacyclooctadecane; an aromatic heterocyclic compound such as 2,2′-bipyridyl, 2,2 ′: 6 ′, 2 ″ -terpyridine; Etc., and the like.

上記のエーテル化合物または三級ポリアミン化合物を共存させる場合、その量に特に限定はないが、エーテル化合物及び三級ポリアミン化合物の全モル数が、使用する重合開始剤中のリチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属原子(または陰イオン中心)のモル数に対して通常0.1倍以上であることが好ましく、0.3倍以上であることがより好ましく、0.5倍以上であることがさらに好ましい。また、エーテル化合物及び三級ポリアミン化合物の合計量は、重合系に対して80質量%程度以下であることが好ましい。   When the above ether compound or tertiary polyamine compound is allowed to coexist, the amount is not particularly limited, but the total number of moles of the ether compound and tertiary polyamine compound is such as lithium, sodium, potassium, etc. in the polymerization initiator used. It is usually preferably 0.1 times or more, more preferably 0.3 times or more, and further preferably 0.5 times or more with respect to the number of moles of alkali metal atoms (or anion centers). . Moreover, it is preferable that the total amount of an ether compound and a tertiary polyamine compound is about 80 mass% or less with respect to a polymerization system.

上記のアニオン重合反応後、例えばメタノール、酢酸、塩酸のメタノール溶液などを重合停止剤として、通常、好ましくは使用する重合開始剤中のリチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属原子(または陰イオン中心)に対して1〜100倍モルの範囲で反応混合液に添加して重合反応を停止する。
かかる反応混合液から本発明のブロック共重合体(1)を単離する方法は、例えば反応混合液をブロック共重合体(1)の貧溶媒に注いで沈殿させる方法、反応混合液から溶媒を留去してブロック共重合体(1)を取得する方法などが挙げられる。
After the above-mentioned anionic polymerization reaction, for example, methanol, acetic acid, hydrochloric acid in methanol or the like as a polymerization terminator, usually, preferably an alkali metal atom (or anion center) such as lithium, sodium or potassium in the polymerization initiator used. The polymerization reaction is stopped by adding to the reaction mixture in the range of 1 to 100 moles.
The method of isolating the block copolymer (1) of the present invention from such a reaction mixture includes, for example, a method of pouring the reaction mixture into a poor solvent of the block copolymer (1) and precipitating, and a solvent from the reaction mixture. Examples thereof include a method of distilling off to obtain the block copolymer (1).

ここで、重合停止後の反応混合液から単離した本発明のブロック共重合体(1)に、使用した重合開始剤や有機アルミニウム化合物に由来する金属成分(典型的にはリチウム、ナトリウム、カリウム、アルミニウムなど)が残存していると、該ブロック共重合体(1)を含有する本発明のパターン形成用自己組織化組成物において、自己組織化能力に悪影響を及ぼす傾向となるので、本発明の目的を最大限に発揮させる観点から、重合開始剤および有機アルミニウム触媒に由来する金属成分をブロック共重合体(1)から可能な限り除去することが好ましい。ブロック共重合体(1)から金属成分を除去する方法としては、例えばブロック共重合体(1)を、塩酸、硫酸水溶液、硝酸水溶液、酢酸水溶液、プロピオン酸水溶液、クエン酸水溶液、酒石酸水溶液などの酸性水溶液を用いて洗浄する方法や、ブロック共重合体(1)を、該ブロック共重合体(1)を溶解可能なシクロヘキサン、トルエン、キシレンなどの溶媒に溶解させて溶液状態とし、かかる溶液中に、イオン交換樹脂などの、該ブロック共重合体(1)を溶解可能な溶媒に不溶でありかつ金属成分を吸着することが可能な適切な吸着剤に接触させて除去する方法などが挙げられる。   Here, the block copolymer (1) of the present invention isolated from the reaction mixture after termination of the polymerization is used with a metal component (typically lithium, sodium, potassium derived from the polymerization initiator or organoaluminum compound used). In the self-assembling composition for pattern formation of the present invention containing the block copolymer (1), the self-assembling ability tends to be adversely affected. From the viewpoint of maximizing the purpose of the above, it is preferable to remove the metal component derived from the polymerization initiator and the organoaluminum catalyst from the block copolymer (1) as much as possible. As a method for removing the metal component from the block copolymer (1), for example, the block copolymer (1) is prepared by using hydrochloric acid, sulfuric acid aqueous solution, nitric acid aqueous solution, acetic acid aqueous solution, propionic acid aqueous solution, citric acid aqueous solution, tartaric acid aqueous solution, or the like. A method of washing with an acidic aqueous solution, or the block copolymer (1) is dissolved in a solvent such as cyclohexane, toluene, xylene or the like in which the block copolymer (1) can be dissolved to form a solution state. And a method of removing the block copolymer (1) by contacting it with an appropriate adsorbent that is insoluble in a solvent capable of dissolving the block copolymer (1) and capable of adsorbing a metal component. .

<<パターン形成用自己組織化組成物>>
本発明のパターン形成用自己組織化組成物はブロック共重合体(1)を含有することを特徴とする。また、溶媒、他の重合体、界面活性剤などを任意成分として、本発明の目的が達成される範囲でさらに含有していてもよい。特にパターン形成用自己組織化組成物が界面活性剤を含有していると、基板などへの塗布性を向上させることができる。
溶媒としては、例えばジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどのエーテル;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテルなどのグリコールエーテル;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸ノニル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸アミル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、乳酸アミル、3−メトキシプロピオン酸メチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジブチル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネートなどのエステル;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートなどのグリコールエーテルエステル;アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジイソブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、メチルシクロヘキサノン、2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノンなどのケトン;ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、クメン、ジエチルベンゼン、イソブチルベンゼン、トリメチルベンゼン、ジイソプロピルベンゼン、n−アミルナフタレンなどの芳香族炭化水素;などが挙げられる。これらの溶媒は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
溶媒を配合させる場合、その量は、ブロック共重合体(1)1質量部に対して、通常、1〜50質量部であるのが好ましく、2〜25質量部であるのが好ましい。
<< Self-organized composition for pattern formation >>
The self-assembling composition for pattern formation of the present invention is characterized by containing a block copolymer (1). Moreover, you may further contain in the range with which the objective of this invention is achieved by using a solvent, another polymer, surfactant, etc. as an arbitrary component. In particular, when the self-assembling composition for pattern formation contains a surfactant, it is possible to improve applicability to a substrate or the like.
Examples of the solvent include diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane and the like; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol mono Hexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol mono-2-ethylbutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethyl Glycol ethers such as polyglycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monopropyl ether; Ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methyl pentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methyl cyclohexyl acetate, nonyl acetate, ethyl propionate, propion Butyl acid, amyl propionate, methyl lactate, ethyl lactate, lactate Amyl lactate, methyl 3-methoxypropionate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, diethyl oxalate, dibutyl oxalate, diethyl malonate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, diethyl Esters such as carbonate and propylene carbonate; ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, ethylene glycol monomethyl ether propionate , Propylene glycol monomethyl ether acetate , Glycol ether esters such as propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl ether acetate; acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl Ketone, methyl isopropyl ketone, methyl n-butyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, ethyl n-butyl ketone, methyl n-hexyl ketone, diisobutyl ketone, trimethylnonanone, cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, Cyclooctanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetoni Ketones such as luacetone and acetophenone; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, mesitylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, methylethylbenzene, cumene, diethylbenzene, isobutylbenzene, trimethylbenzene, diisopropylbenzene, and n-amylnaphthalene; It is done. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
When mix | blending a solvent, it is preferable that the quantity is 1-50 mass parts normally with respect to 1 mass part of block copolymers (1), and it is preferable that it is 2-25 mass parts.

他の重合体としては、ブロック共重合体(1)以外の、例えばポリスチレン系重合体、ポリ(メタ)アクリル系重合体、ポリビニルアセタール系重合体、ポリウレタン系重合体、ポリ尿素系重合体、ポリアミド系重合体、ポリイミド系重合体、ポリエステル系重合体、エポキシ樹脂などが挙げられる。これらは1種類の単量体から合成されるホモポリマーであっても、複数種の単量体から合成されるコポリマーであってもよい。   Other polymers include, for example, polystyrene polymers, poly (meth) acrylic polymers, polyvinyl acetal polymers, polyurethane polymers, polyurea polymers, polyamides other than the block copolymer (1). Examples thereof include a polymer, a polyimide polymer, a polyester polymer, and an epoxy resin. These may be homopolymers synthesized from one type of monomer or copolymers synthesized from multiple types of monomers.

<<パターン形成方法>>
本発明のパターン形成方法は、本発明のパターン形成用自己組織化組成物を用い、基板上に相分離構造を有する自己組織化膜を形成する工程1、および上記自己組織化膜の一部の相を除去する工程2を含む。
また、工程1の前に、基板上に下層膜を形成する工程および上記下層膜上にプレパターンを形成する工程0を有し、工程1において自己組織化膜を上記プレパターンによって区切られた上記下層膜上の領域に形成することが好ましい。なお、必要に応じて、工程2において、自己組織化膜の一部の相に加えプレパターンを除去することが好ましい。
さらに、工程2の後に、上記形成されたパターンをマスクとして、上記基板をエッチングする工程3をさらに有することが好ましい。以下、各工程について説明する。
<< Pattern Forming Method >>
The pattern forming method of the present invention includes a step 1 of forming a self-assembled film having a phase separation structure on a substrate using the self-assembled composition for pattern formation of the present invention, and a part of the self-assembled film. Step 2 of removing the phase.
Further, before step 1, the method includes a step of forming a lower layer film on the substrate and a step 0 of forming a pre-pattern on the lower layer film, and the self-assembled film is separated by the pre-pattern in step 1 It is preferable to form in the region on the lower layer film. If necessary, in step 2, it is preferable to remove the prepattern in addition to a part of the phase of the self-assembled film.
Furthermore, it is preferable to further include a step 3 of etching the substrate after the step 2 using the formed pattern as a mask. Hereinafter, each step will be described.

<工程0>
工程0は、下層膜形成用組成物を用いて、基板11上に下層膜12を形成し、下層膜12上に、プレパターン形成用の組成物を用いてプレパターン14を形成する工程である。これにより、基板11上に下層膜12が形成された下層膜付き基板を得ることができ、自己組織化膜13はこの下層膜12上に形成される。上記自己組織化膜13が有する相分離構造(シリンドリカル構造またはラメラ構造から選択される少なくとも1つであるミクロ相分離構造)は、パターン形成用自己組織化組成物が含有するブロック共重合体(1)の各ブロック間の相互作用に加えて、下層膜12との相互作用によっても変化するため、下層膜12を有することで構造制御が容易となり、所望のパターンを得ることができる。また、上記プレパターン14によってパターン形成用自己組織化組成物の相分離によって得られるパターン形状が制御され、所望の微細パターンを形成できる。さらに、自己組織化膜が薄膜である場合には、下層膜12を有することでその転写プロセスを改善することができる。
すなわち、本発明のパターン形成用自己組織化組成物が含有するブロック共重合体(1)が有する重合体ブロックのうち、プレパターン側面と親和性が高い重合体ブロックはプレパターンに沿って相を形成し、親和性の低い重合体ブロックはプレパターンから離れた位置に相を形成する。これにより所望のパターンを形成することができる。また、プレパターンの材質、サイズ、形状などにより、パターン形成用自己組織化組成物の相分離によって得られるパターンの構造を細かく制御することができる。なお、プレパターンとしては、最終的に形成したいパターンに合わせて適宜選択することができ、例えば、ラインアンドスペースパターン、ホールパターンなどを用いることができる。
<Process 0>
Step 0 is a step of forming the lower layer film 12 on the substrate 11 using the lower layer film forming composition and forming the prepattern 14 on the lower layer film 12 using the prepattern forming composition. . Thereby, a substrate with a lower layer film in which the lower layer film 12 is formed on the substrate 11 can be obtained, and the self-assembled film 13 is formed on the lower layer film 12. The phase separation structure (microphase separation structure which is at least one selected from a cylindrical structure or a lamellar structure) included in the self-assembled film 13 is a block copolymer (1 In addition to the interaction between the blocks), it also changes due to the interaction with the lower layer film 12, so that the lower layer film 12 makes it easy to control the structure and obtain a desired pattern. Moreover, the pattern shape obtained by the phase separation of the self-assembling composition for pattern formation is controlled by the pre-pattern 14, and a desired fine pattern can be formed. Further, when the self-assembled film is a thin film, the transfer process can be improved by having the lower layer film 12.
That is, among the polymer blocks contained in the block copolymer (1) contained in the self-assembling composition for pattern formation of the present invention, the polymer block having a high affinity with the prepattern side faces the phase along the prepattern. The polymer block that forms and has a low affinity forms a phase at a position away from the pre-pattern. Thereby, a desired pattern can be formed. Moreover, the structure of the pattern obtained by phase separation of the self-assembling composition for pattern formation can be finely controlled by the material, size, shape, etc. of the prepattern. The pre-pattern can be appropriately selected according to the pattern to be finally formed. For example, a line and space pattern, a hole pattern, or the like can be used.

上記基板11としては、例えばシリコンウェハ;銅、クロム、鉄、アルミニウムなどの金属製の基板;ガラス基板などの金属酸化物からなる基板;ポリマーフィルム(ポリエチレン、ポリエチレンテレフタラート、ポリイミド等)などが挙げられる。また基板11の大きさや形状は、特に限定されるものではなく、平板上であること以外は、適宜選択することができる。   Examples of the substrate 11 include a silicon wafer; a metal substrate such as copper, chromium, iron, and aluminum; a substrate made of a metal oxide such as a glass substrate; and a polymer film (polyethylene, polyethylene terephthalate, polyimide, etc.). It is done. Moreover, the magnitude | size and shape of the board | substrate 11 are not specifically limited, Except being on a flat plate, it can select suitably.

上記基板11は、下層膜12を形成させる前に予め表面を洗浄していてもよく、また反射防止膜を備えていてもよい。基板11の表面を洗浄することにより、下層膜12の形成が良好に行える場合がある。洗浄処理としては公知の方法を利用でき、例えば酸素プラズマ処理、オゾン酸化処理、酸アルカリ処理、化学修飾処理などが挙げられる。典型的には基板11を硫酸/過酸化水素水溶液等の酸溶液に浸漬させた後、水洗し、乾燥させることにより行うことができる。   The substrate 11 may be cleaned in advance before forming the lower layer film 12, or may be provided with an antireflection film. By cleaning the surface of the substrate 11, the lower layer film 12 may be formed satisfactorily. A known method can be used as the cleaning treatment, and examples thereof include oxygen plasma treatment, ozone oxidation treatment, acid-alkali treatment, and chemical modification treatment. Typically, the step can be performed by immersing the substrate 11 in an acid solution such as a sulfuric acid / hydrogen peroxide aqueous solution, followed by washing with water and drying.

上記下層膜形成用組成物としては、樹脂組成物からなるものを用いることができる。かかる樹脂組成物は、ブロック共重合体(1)を構成する重合体ブロックの種類に応じて、薄膜形成に用いられる従来公知の樹脂組成物の中から適宜選択でき、熱重合性樹脂組成物であっても、ポジ型レジスト組成物やネガ型レジスト組成物等の感光性樹脂組成物であってもよい。その他、上記下層膜は例えばフェネチルトリクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、ヘキサメチルジシラザンなどのシロキサン系有機単分子膜のような非重合成膜であってもよい。なかでも、ブロック共重合体(1)を構成する各重合体ブロックと親和性の高い構成単位をいずれも含む樹脂組成物などからなるものが好ましい。
例えば、ブロック共重合体(1)として、重合体ブロックXがスチレンに由来する構造単位からなり、重合体ブロックZがメタクリル酸2−メトキシエチルに由来する構造単位からなるブロック共重合体を用いる場合には、下層膜として、スチレンおよびメタクリル酸2−メトキシエチルの両方を単量体として含む樹脂組成物や、スチレンが有する芳香環と親和性が高い部位、およびメタクリル酸2−メトキシエチルが有する極性官能基と親和性の高い部位との両方を含む化合物または組成物を用いることが好ましい。スチレンとメタクリル酸2−メトキシエチルの両方を単量体として含む樹脂組成物としては、例えばスチレンとメタクリル酸2−メトキシエチルのランダム共重合体、スチレンとメタクリル酸2−メトキシエチルの交互共重合体などが挙げられる。スチレンが有する芳香環と親和性が高い部位、およびメタクリル酸2−メトキシエチルが有する極性官能基と親和性の高い部位との両方を含む化合物としては、例えばスチレンとメタクリル酸メチルのランダム共重合体、スチレンとメタクリル酸メチルの交互共重合体などが挙げられる。
As the underlayer film forming composition, a composition comprising a resin composition can be used. Such a resin composition can be appropriately selected from conventionally known resin compositions used for thin film formation depending on the type of polymer block constituting the block copolymer (1). Alternatively, a photosensitive resin composition such as a positive resist composition or a negative resist composition may be used. In addition, the lower layer film may be a non-polymerized film such as a siloxane-based organic monomolecular film such as phenethyltrichlorosilane, octadecyltrichlorosilane, or hexamethyldisilazane. Especially, what consists of a resin composition etc. which all contain a structural unit with high affinity with each polymer block which comprises a block copolymer (1) is preferable.
For example, when the block copolymer (1) is a block copolymer in which the polymer block X is composed of structural units derived from styrene and the polymer block Z is composed of structural units derived from 2-methoxyethyl methacrylate. As a lower layer film, a resin composition containing both styrene and 2-methoxyethyl methacrylate as a monomer, a site having high affinity with an aromatic ring of styrene, and a polarity of 2-methoxyethyl methacrylate It is preferable to use a compound or composition containing both a functional group and a site with high affinity. Examples of the resin composition containing both styrene and 2-methoxyethyl methacrylate as monomers include, for example, a random copolymer of styrene and 2-methoxyethyl methacrylate, and an alternating copolymer of styrene and 2-methoxyethyl methacrylate. Etc. Examples of the compound containing both a portion having high affinity with the aromatic ring of styrene and a portion having high affinity with the polar functional group of 2-methoxyethyl methacrylate include a random copolymer of styrene and methyl methacrylate. And an alternating copolymer of styrene and methyl methacrylate.

上記下層膜12の形成方法は特に限定されないが、例えば、基板11上にスピンコート法などの公知の方法により塗布して形成された塗膜を、露光および/または加熱することにより硬化して形成することができる。この露光に用いられる放射線としては、例えば可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、電子線、γ線、分子線、イオンビームなどが挙げられる。また、塗膜を加熱する際の温度は特に限定されないが、通常、90〜550℃であることが好ましく、90〜450℃がより好ましく、90℃〜300℃がさらに好ましい。なお、上記下層膜12の膜厚は特に限定されないが、通常、1nm〜5000nmが好ましく、1nm〜1000nmがより好ましい。   The formation method of the lower layer film 12 is not particularly limited. For example, a coating film formed by applying a known method such as a spin coating method on the substrate 11 is cured by exposure and / or heating. can do. Examples of the radiation used for this exposure include visible light, ultraviolet light, far ultraviolet light, X-rays, electron beams, γ-rays, molecular beams, and ion beams. Moreover, although the temperature at the time of heating a coating film is not specifically limited, Usually, it is preferable that it is 90-550 degreeC, 90-450 degreeC is more preferable, and 90 degreeC-300 degreeC is further more preferable. In addition, although the film thickness of the said lower layer film 12 is not specifically limited, Usually, 1 nm-5000 nm are preferable and 1 nm-1000 nm are more preferable.

上記プレパターン14の形成方法としては、公知のレジストパターン形成方法と同様の方法を用いることができる。また、上記のプレパターン形成用の組成物としては、従来のレジスト膜形成用組成物を用いることができる。具体的なプレパターン14の形成方法としては、例えば市販の化学増幅型レジストを用い、上記下層膜12上に塗布してレジスト膜を形成する。次に、上記レジスト膜の所望の領域に特定のパターンのマスクを介して放射線を照射し、露光を行う。上記放射線としては、例えば紫外線、遠紫外線、極端紫外線、X線、荷電粒子線などが挙げられる。これらのうち、ArFエキシマレーザー光やKrFエキシマレーザー光に代表される遠紫外線および極端紫外線(EUV)光が好ましい。また、露光方法としては液浸露光を行うこともできる。次いでポストエクスポージャーベーク(PEB)を行い、アルカリ現像液、有機溶剤などの現像液を用いて現像を行い、所望のプレパターン14を形成することができる。
なお、上記プレパターン14の表面を疎水化処理または親水化処理してもよい。具体的な処理方法としては、水素プラズマに一定時間さらす水素化処理などが挙げられる。上記プレパターン14の表面の疎水性または親水性を増長させることにより、パターン形成用自己組織化組成物の自己組織化を促進することができる。
As a method for forming the pre-pattern 14, a method similar to a known resist pattern forming method can be used. In addition, as the pre-pattern forming composition, a conventional resist film-forming composition can be used. As a specific method for forming the pre-pattern 14, for example, a commercially available chemically amplified resist is used and applied onto the lower layer film 12 to form a resist film. Next, exposure is performed by irradiating a desired region of the resist film with radiation through a mask having a specific pattern. Examples of the radiation include ultraviolet rays, far ultraviolet rays, extreme ultraviolet rays, X-rays, and charged particle beams. Among these, far ultraviolet light and extreme ultraviolet (EUV) light represented by ArF excimer laser light and KrF excimer laser light are preferable. Moreover, immersion exposure can also be performed as an exposure method. Next, post-exposure baking (PEB) is performed, and development is performed using a developer such as an alkali developer or an organic solvent, whereby a desired prepattern 14 can be formed.
The surface of the pre-pattern 14 may be subjected to a hydrophobic treatment or a hydrophilic treatment. As a specific treatment method, there is a hydrogenation treatment in which the plasma is exposed to hydrogen plasma for a certain time. By increasing the hydrophobicity or hydrophilicity of the surface of the pre-pattern 14, the self-assembly of the pattern-forming self-assembly composition can be promoted.

<工程1>
工程1は、本発明のパターン形成用自己組織化組成物を用い、基板上に相分離構造を有する自己組織化膜を形成する工程である。上記下層膜及びプレパターンを用いない場合には、該パターン形成用自己組織化組成物を基板上に直接塗布して塗膜を形成し、相分離構造を備える自己組織化膜を形成する。また、上記下層膜及びプレパターンを用いる場合には、該パターン形成用自己組織化組成物をプレパターン14によって挟まれた下層膜12上の領域に塗布し、基板11上に形成された下層膜12上に、基板11に対して略垂直な界面を有する相分離構造を備える自己組織化膜13を形成する工程である。
すなわち、互いに不相溶な2種以上の重合体ブロックを有するブロック共重合体(1)を含有するパターン形成用自己組織化組成物を基板上に塗布し、アニーリングなどを行うことで、同じ性質を有するブロック同士が集積して秩序パターンを自発的に形成する、いわゆる自己組織化を促進させることができる。本発明のパターン形成用自己組織化組成物を用いると、シリンドリカル構造またはラメラ構造から選択される少なくとも1つであるミクロ相分離構造を有する自己組織化膜を形成することができるが、これらの相分離構造としては、基板11に対して略垂直な界面を有する相分離構造であることが好ましい。なお、かかるミクロ相分離構造を形成する本発明のブロック共重合体(1)においては、重合体ブロックXおよび重合体ブロックZが前記のとおり互いに不相溶であるので、重合体ブロックXからなる相および重合体ブロックZからなる相からなるミクロ相分離構造を形成しており、Yについてはその分子量が重合体ブロックXおよび重合体ブロックZと比較して小さいこともあいまって、重合体ブロックXからなる相および重合体ブロックZからなる相の界面に主に存在しているものと推定される。
本工程において、当該パターン形成用自己組織化組成物を用いることで、相分離が起こり易くなるため、より微細なミクロ相分離構造を形成することができる。
<Step 1>
Step 1 is a step of forming a self-assembled film having a phase separation structure on a substrate using the self-assembled composition for pattern formation of the present invention. When the lower layer film and the prepattern are not used, the self-assembled composition for pattern formation is directly applied onto the substrate to form a coating film, thereby forming a self-assembled film having a phase separation structure. In the case of using the lower layer film and the pre-pattern, the lower layer film formed on the substrate 11 by applying the pattern-forming self-assembling composition to a region on the lower layer film 12 sandwiched by the pre-pattern 14. In this step, a self-assembled film 13 having a phase separation structure having an interface substantially perpendicular to the substrate 11 is formed on the substrate 12.
That is, the same property is obtained by applying a self-assembling composition for pattern formation containing a block copolymer (1) having two or more kinds of polymer blocks incompatible with each other on a substrate and performing annealing or the like. It is possible to promote so-called self-organization in which blocks having slabs accumulate to form an ordered pattern spontaneously. When the self-assembling composition for pattern formation of the present invention is used, a self-assembled film having a microphase separation structure that is at least one selected from a cylindrical structure or a lamellar structure can be formed. The separation structure is preferably a phase separation structure having an interface substantially perpendicular to the substrate 11. In the block copolymer (1) of the present invention that forms such a microphase-separated structure, the polymer block X and the polymer block Z are incompatible with each other as described above. A phase separation structure composed of a phase and a polymer block Z, and the molecular weight of Y is smaller than that of the polymer block X and the polymer block Z. It is presumed to exist mainly at the interface between the phase consisting of the polymer block and the phase consisting of the polymer block Z.
In this step, by using the self-assembling composition for pattern formation, phase separation is likely to occur, so that a finer microphase separation structure can be formed.

プレパターンを有する場合、前記した自己組織化を促進させことにより形成される相分離構造はプレパターンに沿って形成されることが好ましく、相分離により形成される界面は、プレパターンの側面と略平行であることがより好ましい。例えばプレパターンが直線状である場合、プレパターン14とブロック共重合体(1)のスチレンブロックとの親和性が高い場合には、重合体ブロックX、典型的にはポリスチレンブロックの相がプレパターン14に沿って直線状に形成され(13a)、その隣にYを介した重合体ブロックZ、典型的にはポリメタクリル酸2−メトキシエチルブロックの相(13b)及びポリスチレンブロックの相(13a)がこの順で交互に配列するラメラ状相分離構造を形成する。また、プレパターンがホールパターンである場合には、プレパターンのホール側面に沿ってポリスチレンブロックの相が形成され、ホールの中央部にポリメタクリル酸2−メトキシエチルブロックの相が形成されている、シリンドリカル相分離構造を形成する。
なお、本工程において形成される相分離構造は複数の相からなるものであり、これらの相から形成される界面は通常略垂直であるが、界面自体は必ずしも明確でなくてよい。また、本発明のブロック共重合体(1)を構成する各重合体ブロックの数平均分子量、ブロック共重合体(1)の数平均分子量、プレパターンを構成する組成物の種類、プレパターンの形状、下層膜形成用組成物の種類などにより、得られる相分離構造を精密に制御して所望の微細パターンを得ることができる。
In the case of having a pre-pattern, the phase separation structure formed by promoting the self-assembly described above is preferably formed along the pre-pattern, and the interface formed by the phase separation is substantially the same as the side surface of the pre-pattern. More preferably, they are parallel. For example, when the pre-pattern is linear, when the affinity of the pre-pattern 14 and the styrene block of the block copolymer (1) is high, the phase of the polymer block X, typically a polystyrene block, is the pre-pattern. Formed linearly along line 14 (13a), next to polymer block Z via Y, typically a phase of polymethoxymethacrylate 2-methoxyethyl block (13b) and a phase of polystyrene block (13a) Form a lamellar phase separation structure alternately arranged in this order. When the prepattern is a hole pattern, a polystyrene block phase is formed along the hole side surface of the prepattern, and a polymethoxymethacrylate 2-methoxyethyl block phase is formed at the center of the hole. A cylindrical phase separation structure is formed.
The phase separation structure formed in this step is composed of a plurality of phases, and the interface formed from these phases is usually substantially vertical, but the interface itself is not necessarily clear. Further, the number average molecular weight of each polymer block constituting the block copolymer (1) of the present invention, the number average molecular weight of the block copolymer (1), the kind of composition constituting the prepattern, and the shape of the prepattern Depending on the type of composition for forming the lower layer film, the desired phase separation structure can be precisely controlled to obtain a desired fine pattern.

パターン形成用自己組織化組成物を基板上に塗布する方法は特に制限されず、例えばスピンコート法などによって塗布する方法などが挙げられ、パターン形成用自己組織化組成物は下層膜12上のプレパターン14間に塗布されて自己組織化膜が形成される。   The method for applying the self-assembling composition for pattern formation onto the substrate is not particularly limited, and examples thereof include a method of applying the coating composition by a spin coating method, etc. It is applied between the patterns 14 to form a self-assembled film.

アニーリングの方法としては、例えばオーブン、ホットプレートなどにより80℃〜400℃の温度で加熱する方法などが挙げられる。アニーリングの時間は、通常1分〜120分であり、1分〜90分が好ましい。得られる自己組織化膜13の膜厚は通常0.1nm〜500nmが好ましく、0.5nm〜100nmがより好ましい。   Examples of the annealing method include a method of heating at a temperature of 80 ° C. to 400 ° C. using an oven, a hot plate, or the like. The annealing time is usually 1 minute to 120 minutes, preferably 1 minute to 90 minutes. The film thickness of the resulting self-assembled film 13 is usually preferably 0.1 nm to 500 nm, and more preferably 0.5 nm to 100 nm.

<工程2>
工程2は、上記自己組織化膜13が有する相分離構造のうちの一部のブロック相および/またはプレパターンを除去する工程である。プレパターンの除去は自己組織化膜13が有する相分離構造のうちの一部のブロック相の除去と同時に行ってもよいし、自己組織化膜13が有する相分離構造のうちの一部のブロック相の除去の前または後に行ってもよい。
ブロック共重合体(1)として、重合体ブロックXがポリスチレンブロックでありYを介した重合体ブロックZがポリメタクリル酸2−メトキシエチルブロックであるブロック共重合体を用いる場合には、自己組織化により相分離した各相のエッチングレートの差を用いて、ポリメタクリル酸2−メトキシエチルブロック相13bおよび/またはプレパターンをエッチング処理により除去することができる。相分離構造のうちのポリメタクリル酸2−メトキシエチルブロック相13bを除去した後の状態(プレパターン14は残した状態)を図5に示す。なお、該エッチング処理の前に、必要に応じて放射線を照射してもよい。かかる放射線としては、エッチングにより除去する相がポリメタクリル酸2−メトキシエチル重合体ブロック相である場合には、254nmの放射線を用いることができる。上記放射線照射により、ポリメタクリル酸2−メトキシエチルブロック相が分解されるため、よりエッチングされ易くなる。
<Step 2>
Step 2 is a step of removing a part of the block phase and / or pre-pattern in the phase separation structure of the self-assembled film 13. The removal of the pre-pattern may be performed simultaneously with the removal of a part of the block phase of the phase separation structure of the self-assembled film 13, or a part of the block of the phase separation structure of the self-assembled film 13 It may be done before or after removal of the phase.
When the block copolymer (1) is a block copolymer in which the polymer block X is a polystyrene block and the polymer block Z via Y is a poly (2-methoxyethyl methacrylate) block, self-assembly By using the difference in etching rate of the phases separated by the step, the polymethoxy 2-methoxyethyl methacrylate block phase 13b and / or the pre-pattern can be removed by the etching process. FIG. 5 shows a state after the polymethoxymethacrylate 2-methoxyethyl block phase 13b in the phase separation structure is removed (the pre-pattern 14 is left). In addition, you may irradiate a radiation before this etching process as needed. As such radiation, when the phase to be removed by etching is a polymethoxy 2-methoxyethyl polymer block phase, radiation of 254 nm can be used. Since the polymethoxy-2-methacrylic acid block phase is decomposed by the radiation irradiation, it is more easily etched.

上記自己組織化膜13が有する相分離構造のうちのポリメタクリル酸2−メトキシエチルブロック相13bの除去の方法としては、例えばケミカルドライエッチング、ケミカルウェットエッチングなどの反応性イオンエッチング(RIE);スパッタエッチング、イオンビームエッチングなどの物理的エッチングなどの公知の方法が挙げられる。これらのうち反応性イオンエッチング(RIE)が好ましく、中でもCF、Oガス等を用いたケミカルドライエッチング、有機溶媒、フッ酸などの液体のエッチング溶液を用いたケミカルウェットエッチング(湿式現像)がより好ましい。かかる有機溶媒としては、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタンなどのアルカン;シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタンなどのシクロアルカン;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、プロピオン酸メチルなどの飽和カルボン酸エステル;アセトン、2−ブタノン、4−メチル−2−ペンタノン、2−ヘプタノンなどのケトン;メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、4−メチル−2−ペンタノールなどのアルコールなどが挙げられる。なお、これらは1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。 As a method for removing the polymethoxy 2-methacrylic acid block phase 13b in the phase separation structure of the self-assembled film 13, for example, reactive ion etching (RIE) such as chemical dry etching or chemical wet etching; Known methods such as physical etching such as etching and ion beam etching may be used. Of these, reactive ion etching (RIE) is preferable. Among them, chemical dry etching using CF 4 , O 2 gas, etc., and chemical wet etching (wet development) using a liquid etching solution such as an organic solvent or hydrofluoric acid are preferable. More preferred. Examples of such organic solvents include alkanes such as n-pentane, n-hexane, and n-heptane; cycloalkanes such as cyclohexane, cycloheptane, and cyclooctane; ethyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate, and methyl propionate. Saturated carboxylic acid esters of; ketones such as acetone, 2-butanone, 4-methyl-2-pentanone, 2-heptanone; alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 4-methyl-2-pentanol Etc. In addition, these may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

<工程3>
工程3は、工程2の後にパターニングする工程、例えばブロック共重合体(1)として、重合体ブロックXがポリスチレンブロックでありYを介した重合体ブロックZがポリメタクリル酸2−メトキシエチルブロックであるブロック共重合体を用いた場合には、残存した相分離膜の一部のブロック相であるポリスチレンブロック相13aからなるパターンをマスクとして、下層膜及び基板をエッチングすることによりパターニングする工程である。基板へのパターニングが完了した後、マスクとして使用された相は溶解処理等により基板上から除去され、最終的にパターニングされた基板(パターン)を得ることができる。上記エッチングの方法としては、工程2と同様の方法を用いることができ、エッチングガス及びエッチング溶液は、下層膜及び基板の材質により適宜選択することができる。例えば、基板がシリコン素材である場合には、フロン系ガスとSFの混合ガスなどを用いることができる。また、基板が金属膜である場合には、BClとClの混合ガスなどを用いることができる。なお、当該パターン形成方法により得られるパターンは半導体素子などに好適に用いられ、さらに上記半導体素子はLED、太陽電池などに広く用いられる。
<Step 3>
Step 3 is a step of patterning after Step 2, for example, as block copolymer (1), polymer block X is a polystyrene block, and polymer block Z via Y is a polymethoxymethacrylate 2-methoxyethyl block. In the case where the block copolymer is used, the patterning is performed by etching the lower layer film and the substrate using the pattern made of the polystyrene block phase 13a which is a part of the block phase of the remaining phase separation film as a mask. After the patterning on the substrate is completed, the phase used as a mask is removed from the substrate by dissolution treatment or the like, and a finally patterned substrate (pattern) can be obtained. As the etching method, the same method as in step 2 can be used, and the etching gas and the etching solution can be appropriately selected depending on the material of the lower layer film and the substrate. For example, when the substrate is made of a silicon material, a mixed gas of chlorofluorocarbon gas and SF 4 can be used. When the substrate is a metal film, a mixed gas of BCl 3 and Cl 2 can be used. Note that the pattern obtained by the pattern forming method is suitably used for a semiconductor element and the like, and the semiconductor element is widely used for an LED, a solar cell, and the like.

以下、実施例などにより本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら制限されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example etc. demonstrate this invention concretely, this invention is not restrict | limited at all by these Examples.

<重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)>
各実施例および比較例で得られたブロック重合体のMwおよびMnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により東ソー社製のGPCカラム(TSKgel SuperMultipore HZ−M 3本)を使用し、以下の条件により測定した。
溶離液:テトラヒドロフラン
流量:0.35ml/分
試料濃度:0.1質量%
カラム温度:40℃
検出器:紫外検出器(測定波長:254nm)
標準物質:単分散ポリスチレン
<Weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn)>
The Mw and Mn of the block polymers obtained in each Example and Comparative Example were measured by gel permeation chromatography (GPC) using Tosoh GPC columns (TSKgel SuperMultipore HZ-M 3), and the following conditions It was measured by.
Eluent: Tetrahydrofuran Flow rate: 0.35 ml / min Sample concentration: 0.1% by mass
Column temperature: 40 ° C
Detector: UV detector (measurement wavelength: 254 nm)
Standard material: monodisperse polystyrene

H−NMR分析>
H−NMR分析は、ブルカー社AV400を使用し、測定溶媒として重クロロホルムを使用して行った。H−NMRで得られたスペクトルにおける各構造単位に対応するピークの積分比から各ブロック重合体における各構造単位の含有率を算出し、上記GPC測定結果およびH−NMRによる各構造単位の含有率の結果から、各重合体ブロックの各々の数平均分子量を算出した。
<1 H-NMR analysis>
1 H-NMR analysis was performed using Bruker AV400 and deuterated chloroform as a measurement solvent. The content ratio of each structural unit in each block polymer is calculated from the integral ratio of the peaks corresponding to each structural unit in the spectrum obtained by 1 H-NMR, and the result of the GPC measurement and each structural unit by 1 H-NMR are calculated. The number average molecular weight of each polymer block was calculated from the result of the content rate.

<実施例1>
攪拌装置、温度計を備えた内容積1Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、シクロヘキサン105g、sec−ブチルリチウムのシクロヘキサン溶液0.80g(sec−ブチルリチウム1.31mmоlに相当)、およびスチレン(以降、Stと略称する)26.2g(251.8mmol)を加えて25℃で4時間攪拌した。次いで、この溶液を攪拌しながら、ブタジエン(以降、Bdと略称する)0.7g(13.1mmol)を含有するシクロヘキサン溶液7.2gを加えて25℃で1時間攪拌した。続いて、トルエン105g、イソブチルビス(2,6−ジtert−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム19.7mmolを含有するトルエン溶液39.5g、および1,2−ジメトキシエタン10.5gを別途混合して調製した溶液を25℃で加えて5℃に冷却し、メタクリル酸2−メトキシエチル(以降、M1と略称する)26.2g(181.7mmol)を加えて5℃で5時間攪拌した。メタノール3.0g(93.8mmol)を加えて重合を停止させた後、反応混合液にトルエン300gおよび5%酢酸水溶液300gを加えて80℃で1時間攪拌した後80℃で静置して水層を分離した。5%酢酸水溶液300gを用いて同様の洗浄操作をさらに4回行った後、蒸留水300gを加えて25℃で30分攪拌後に25℃で静置して水層を分離する洗浄操作をさらに5回行った。得られた有機層をメタノール4000g中に25℃で1時間かけて滴下して、析出した固体を濾別して60℃で減圧乾燥し、ブロック共重合体(A1)[ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリ(メタクリル酸2−メトキシエチル)のトリブロック共重合体]40.9gを得た。
GPCおよびH−NMR分析より、ブロック共重合体(A1)のMn=42010、Mw/Mn=1.03、ポリスチレンブロック(以降、PStブロックと略称する)のMn=20800、ポリブタジエンブロック(以降、PBdブロックと略称する)のMn=410、ポリ(メタクリル酸2−メトキシエチル)ブロック(以降、PM1ブロックと略称する)のMn=20800であった。
<Example 1>
The inside of a 1 L four-neck flask equipped with a stirrer and a thermometer was purged with nitrogen, 105 g of cyclohexane, 0.80 g of a cyclohexane solution of sec-butyllithium (corresponding to sec-butyllithium 1.31 mmol), and styrene 26.2 g (251.8 mmol) (hereinafter abbreviated as St) was added and stirred at 25 ° C. for 4 hours. Next, while stirring this solution, 7.2 g of a cyclohexane solution containing 0.7 g (13.1 mmol) of butadiene (hereinafter abbreviated as Bd) was added and stirred at 25 ° C. for 1 hour. Subsequently, 105 g of toluene, 39.5 g of a toluene solution containing 19.7 mmol of isobutylbis (2,6-ditert-butyl-4-methylphenoxy) aluminum, and 10.5 g of 1,2-dimethoxyethane were separately mixed. The solution prepared above was added at 25 ° C. and cooled to 5 ° C., 26.2 g (181.7 mmol) of 2-methoxyethyl methacrylate (hereinafter abbreviated as M1) was added, and the mixture was stirred at 5 ° C. for 5 hours. After adding 3.0 g (93.8 mmol) of methanol to stop the polymerization, 300 g of toluene and 300 g of 5% acetic acid aqueous solution were added to the reaction mixture, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 1 hour, and then left at 80 ° C. to stand for water. The layers were separated. The same washing operation was further performed 4 times using 300 g of 5% aqueous acetic acid solution, and then 300 g of distilled water was added and the mixture was stirred at 25 ° C. for 30 minutes and then allowed to stand at 25 ° C. to separate the aqueous layer. I went twice. The obtained organic layer was dropped into 4000 g of methanol at 25 ° C. over 1 hour, and the precipitated solid was separated by filtration and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a block copolymer (A1) [polystyrene-polybutadiene-poly (methacrylic acid). 20.9 g of a triblock copolymer of 2-methoxyethyl).
From GPC and 1 H-NMR analysis, Mn = 42010 of block copolymer (A1), Mw / Mn = 1.03, Mn = 20800 of polystyrene block (hereinafter abbreviated as PSt block), polybutadiene block (hereinafter, Mn = 410 of the PBd block) and Mn = 20800 of the poly (2-methoxyethyl methacrylate) block (hereinafter abbreviated as PM1 block).

<実施例2〜10>
実施例1において、M1の代わりにメタクリル酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル(以降、M2と略称する)26.2g(140.0mmol)、メタクリル酸3−[トリス(トリメチルシロキシ)シリル]プロピル(以降、M3と略称する)26.2g(62.0mmol)、メタクリル酸3−(トリメトキシシリル)プロピル(以降、M4と略称する)26.2g(105.5mmol)、メタクリル酸2−(ジメチルアミノ)エチル(以降、M5と略称する)26.2g(166.7mmol)、メタクリル酸グリシジル(以降、M6と略称する)26.2g(184.3mmol)、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル(以降、M7と略称する)26.2g(153.9mmol)、メタクリル酸2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル(以降、M8と略称する)26.2g(116.3mmol)、メタクリル酸2−tert−ブトキシ−2−オキソエチル(以降、M9と略称する)26.2g(130.9mmol)、メタクリル酸2−トリメチルシリロキシエチル(以降、M10と略称する)26.2g(129.5mmol)を使用した以外は実施例1と同様の操作を行い、ブロック共重合体(A2〜A10)を得た。GPCおよびH−NMR分析の結果を表1に示す。
<Examples 2 to 10>
In Example 1, 26.2 g (140.0 mmol) of diethylene glycol monomethyl ether (hereinafter abbreviated as M2) instead of M1, 3- [tris (trimethylsiloxy) silyl] propyl methacrylate (hereinafter abbreviated as M3) 26.2 g (62.0 mmol), 3- (trimethoxysilyl) propyl methacrylate (hereinafter abbreviated as M4) 26.2 g (105.5 mmol), 2- (dimethylamino) ethyl methacrylate (hereinafter, 26.2 g (166.7 mmol), glycidyl methacrylate (hereinafter abbreviated as M6) 26.2 g (184.3 mmol), tetrahydrofurfuryl methacrylate (hereinafter abbreviated as M7) 26.2 g (153.9 mmol), 2,2,6,6-tetramethacrylic acid 26.2 g (116.3 mmol) of til-4-piperidyl (hereinafter abbreviated as M8), 26.2 g (130.9 mmol) of 2-tert-butoxy-2-oxoethyl methacrylate (hereinafter abbreviated as M9), A block copolymer (A2 to A10) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 26.2 g (129.5 mmol) of 2-trimethylsilyloxyethyl methacrylate (hereinafter abbreviated as M10) was used. It was. The results of GPC and 1 H-NMR analysis are shown in Table 1.

<実施例11>
攪拌装置、温度計を備えた内容積200mlの四つ口フラスコにブロック共重合体(A9)10g、トルエン100g、p−トルエンスルホン酸1水和物100mg(0.5mmol)を加えて60℃で3時間攪拌した。得られた有機層をメタノール1000g中に25℃で1時間かけて滴下して、析出した固体を濾別して60℃で減圧乾燥し、ブロック共重合体(A11)[ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリ(メタクリル酸2−カルボキシメチル)のトリブロック共重合体]9.2gを得た。GPCおよびH−NMR分析の結果を表1に示す。
<Example 11>
A block copolymer (A9) 10 g, toluene 100 g and p-toluenesulfonic acid monohydrate 100 mg (0.5 mmol) were added to a 200-ml four-necked flask equipped with a stirrer and a thermometer at 60 ° C. Stir for 3 hours. The obtained organic layer was dropped into 1000 g of methanol at 25 ° C. over 1 hour, and the precipitated solid was separated by filtration and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a block copolymer (A11) [polystyrene-polybutadiene-poly (methacrylic acid). 9.2 g of a triblock copolymer of 2-carboxymethyl). The results of GPC and 1 H-NMR analysis are shown in Table 1.

<実施例12>
攪拌装置、温度計を備えた内容積200mlの四つ口フラスコにブロック共重合体(A10)10g、トルエン100g、1Mテトラブチルアンモニウムフルオリド−テトラヒドロフラン溶液30ml(30mmol)を加え、25℃で3時間攪拌した。得られた有機層をメタノール1000g中に25℃で1時間かけて滴下して、析出した固体を濾別して60℃で減圧乾燥し、ブロック共重合体(A12)[ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリ(メタクリル酸2−ヒドロキシエチル)]8.8gを得た。GPCおよびH−NMR分析の結果を表1に示す。
<Example 12>
10 g of block copolymer (A10), 100 g of toluene, 30 ml of 1M tetrabutylammonium fluoride-tetrahydrofuran solution (30 mmol) were added to a 200-ml four-necked flask equipped with a stirrer and a thermometer, and the mixture was added at 25 ° C. for 3 hours. Stir. The obtained organic layer was dropped into 1000 g of methanol at 25 ° C. over 1 hour, and the precipitated solid was separated by filtration and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a block copolymer (A12) [polystyrene-polybutadiene-poly (methacrylic acid). 8.8 g of 2-hydroxyethyl)]. The results of GPC and 1 H-NMR analysis are shown in Table 1.

Figure 2016117865
Figure 2016117865

<実施例13〜22>
実施例1〜10において、Bdの代わりに1,1−ジフェニルエチレン0.9g(5mmol)を使用した以外は実施例1〜10と同様の操作を行い、ブロック共重合体(A13〜22)を得た。GPCおよびH−NMR分析の結果を表2に示す。
<Examples 13 to 22>
In Examples 1 to 10, except that 0.9 g (5 mmol) of 1,1-diphenylethylene was used instead of Bd, the same operation as in Examples 1 to 10 was performed, and the block copolymer (A13 to 22) was obtained. Obtained. The results of GPC and 1 H-NMR analysis are shown in Table 2.

Figure 2016117865
Figure 2016117865

<実施例23>
攪拌装置、温度計を備えた内容積1Lの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、シクロヘキサン105g、sec−ブチルリチウムのシクロヘキサン溶液0.30g(sec−ブチルリチウム0.49mmоlに相当)、およびSt37.9g(363.6mmol)を加えて25℃で4時間攪拌した。次いで、この溶液を攪拌しながら、Bd0.4g(4.9mmol)を含有するシクロヘキサン溶液4.2gを加えて25℃で1時間攪拌した。続いて、トルエン105g、イソブチルビス(2,6−ジtert−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム19.7mmolを含有するトルエン溶液39.5g、および1,2−ジメトキシエタン10.5gを別途混合して調製した溶液を25℃で加えて5℃に冷却し、メタクリル酸2−メトキシエチル15.4g(106.7mmol)を加えて5℃で5時間攪拌した。メタノール3.0g(93.8mmol)を加えて重合を停止させた後、反応混合液にトルエン300gおよび5%酢酸水溶液300gを加えて80℃で1時間攪拌した後80℃で静置して水層を分離した。5%酢酸水溶液300gを用いて同様の洗浄操作をさらに4回行った後、蒸留水300gを加えて25℃で30分攪拌後に25℃で静置して水層を分離する洗浄操作をさらに5回行った。得られた有機層をメタノール4000g中に25℃で1時間かけて滴下して、析出した固体を濾別して60℃で減圧乾燥し、ブロック共重合体(A23)[ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリ(メタクリル酸2−メトキシエチル)のトリブロック共重合体]41.1gを得た。
GPCおよびH−NMR分析より、ブロック共重合体(A23)のMn=112210、Mw/Mn=1.03、PStブロックのMn=78100、PBdブロックのMn=410、PM1ブロックのMn=33700であった。
<Example 23>
The inside of a 1 L four-necked flask equipped with a stirrer and a thermometer was purged with nitrogen, 105 g of cyclohexane, 0.30 g of cyclohexane solution of sec-butyllithium (equivalent to 0.49 mmol of sec-butyllithium), and St37 .9 g (363.6 mmol) was added and stirred at 25 ° C. for 4 hours. Next, while stirring this solution, 4.2 g of cyclohexane solution containing 0.4 g (4.9 mmol) of Bd was added and stirred at 25 ° C. for 1 hour. Subsequently, 105 g of toluene, 39.5 g of a toluene solution containing 19.7 mmol of isobutylbis (2,6-ditert-butyl-4-methylphenoxy) aluminum, and 10.5 g of 1,2-dimethoxyethane were separately mixed. The solution prepared above was added at 25 ° C. and cooled to 5 ° C., and 15.4 g (106.7 mmol) of 2-methoxyethyl methacrylate was added and stirred at 5 ° C. for 5 hours. After adding 3.0 g (93.8 mmol) of methanol to stop the polymerization, 300 g of toluene and 300 g of 5% acetic acid aqueous solution were added to the reaction mixture, and the mixture was stirred at 80 ° C. for 1 hour, and then left at 80 ° C. to stand for water. The layers were separated. The same washing operation was further performed 4 times using 300 g of 5% aqueous acetic acid solution, and then 300 g of distilled water was added and the mixture was stirred at 25 ° C. for 30 minutes and then allowed to stand at 25 ° C. to separate the aqueous layer. I went twice. The obtained organic layer was dropped into 4000 g of methanol over 1 hour at 25 ° C., and the precipitated solid was separated by filtration and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a block copolymer (A23) [polystyrene-polybutadiene-poly (methacrylic acid). 2-methoxyethyl) triblock copolymer] was obtained.
From GPC and 1 H-NMR analysis, Mn of the block copolymer (A23) = 112210, Mw / Mn = 1.03, Mn of PSt block = 78100, Mn = 410 of PBd block, Mn of PM1 block = 33700 there were.

<実施例24〜32>
実施例23において、M1の代わりにM2〜M10それぞれ15.4gを使用した以外は実施例23と同様の操作を行い、ブロック共重合体(A24〜A32)を得た。GPCおよびH−NMR分析の結果を表3に示す。
<Examples 24-32>
In Example 23, except that 15.4 g of M2 to M10 was used instead of M1, the same operation as in Example 23 was performed to obtain a block copolymer (A24 to A32). The results of GPC and 1 H-NMR analysis are shown in Table 3.

<実施例33>
攪拌装置、温度計を備えた内容積200mlの四つ口フラスコにブロック共重合体(A31)10g、トルエン100g、p−トルエンスルホン酸1水和物100mg(0.5mmol)を加えて60℃で3時間攪拌した。得られた有機層をメタノール1000g中に25℃で1時間かけて滴下して、析出した固体を濾別して60℃で減圧乾燥し、ブロック共重合体(A33)[ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリ(メタクリル酸2−カルボキシメチルのトリブロック共重合体]9.1gを得た。GPCおよびH−NMR分析の結果を表3に示す。
<Example 33>
A block copolymer (A31) 10 g, toluene 100 g, and p-toluenesulfonic acid monohydrate 100 mg (0.5 mmol) were added to a 200-ml four-necked flask equipped with a stirrer and a thermometer at 60 ° C. Stir for 3 hours. The obtained organic layer was dropped into 1000 g of methanol at 25 ° C. over 1 hour, and the precipitated solid was separated by filtration and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a block copolymer (A33) [polystyrene-polybutadiene-poly (methacrylic acid). 2-carboxymethyl triblock copolymer] was obtained, and the results of GPC and 1 H-NMR analysis are shown in Table 3.

<実施例34>
攪拌装置、温度計を備えた内容積200mlの四つ口フラスコにブロック共重合体(A32)10g、トルエン100g、1Mテトラブチルアンモニウムフルオリド−テトラヒドロフラン溶液50ml(50mmol)を加え、25℃で3時間攪拌した。得られた有機層をメタノール1000g中に25℃で1時間かけて滴下して、析出した固体を濾別して60℃で減圧乾燥し、ブロック共重合体(A34)[ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリ(メタクリル酸2−ヒドロキシエチル)]8.9gを得た。GPCおよびH−NMR分析の結果を表3に示す。
<Example 34>
10 g of block copolymer (A32), 100 g of toluene, 50 ml of 1M tetrabutylammonium fluoride-tetrahydrofuran solution (50 mmol) were added to a 200-ml four-necked flask equipped with a stirrer and a thermometer, and 3 hours at 25 ° C. Stir. The obtained organic layer was dropped into 1000 g of methanol over 1 hour at 25 ° C., and the precipitated solid was separated by filtration and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a block copolymer (A34) [polystyrene-polybutadiene-poly (methacrylic acid). 2-hydroxyethyl)], 8.9 g. The results of GPC and 1 H-NMR analysis are shown in Table 3.

Figure 2016117865
Figure 2016117865

<実施例35〜44>
実施例23〜32において、Bdの代わりに、1,1−ジフェニルエチレン0.45g(2.5mmol)を使用した以外は実施例23〜32と同様の操作を行い、ブロック共重合体(A35〜44)を得た。GPCおよびH−NMR分析の結果を表4に示す。
<Examples 35-44>
In Examples 23 to 32, except that 0.45 g (2.5 mmol) of 1,1-diphenylethylene was used instead of Bd, the same operation as in Examples 23 to 32 was performed, and the block copolymer (A35 to 44) was obtained. The results of GPC and 1 H-NMR analysis are shown in Table 4.

Figure 2016117865
Figure 2016117865

<比較例1>
実施例1において、Bdの使用量を0.7g(13.1mmol)から14.2g(262.3mmоl)に変更した以外は実施例1と同様の操作を行い、ブロック共重合体(a1)[ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリ(メタクリル酸2−メトキシエチル)のトリブロック共重合体]50.2gを得た。
GPCおよびH−NMR分析より、ブロック共重合体(a1)のMw=51400、Mw/Mn=1.03、PStブロックのMn=21100、PBdブロックのMn=9400、PM1ブロックのMn=20900であった。
<Comparative Example 1>
The same operation as in Example 1 was performed except that the amount of Bd used was changed from 0.7 g (13.1 mmol) to 14.2 g (262.3 mmol) in Example 1, and the block copolymer (a1) [ Polystyrene-polybutadiene-poly (2-methoxyethyl methacrylate triblock copolymer)] was obtained.
From GPC and 1 H-NMR analysis, Mw = 51400 of block copolymer (a1), Mw / Mn = 1.03, Mn = 21100 of PSt block, Mn = 9400 of PBd block, Mn = 20900 of PM1 block there were.

<比較例2〜10>
比較例1において、M1の代わりにM2〜M10を使用した以外は比較例1と同様の操作を行い、ブロック共重合体(a2〜a10)を得た。GPCおよびH−NMR分析の結果を表5に示す。
<Comparative Examples 2 to 10>
In the comparative example 1, except having used M2-M10 instead of M1, operation similar to the comparative example 1 was performed and the block copolymer (a2-a10) was obtained. The results of GPC and 1 H-NMR analysis are shown in Table 5.

<比較例11>
実施例11において、A9の代わりにa9を使用した以外は実施例11と同様の操作を行い、ブロック共重合体(a11)[ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリ(メタクリル酸2−カルボキシメチル)8.9gを得た。GPCおよびH−NMR分析の結果を表5に示す。
<Comparative Example 11>
In Example 11, except that a9 was used in place of A9, the same operation as in Example 11 was performed, and 8.9 g of a block copolymer (a11) [polystyrene-polybutadiene-poly (2-carboxymethyl methacrylate) was obtained. Obtained. The results of GPC and 1 H-NMR analysis are shown in Table 5.

<比較例12>
実施例12において、A10の代わりにa10を使用した以外は実施例12と同様の操作を行い、ブロック共重合体(a12)[ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリ(メタクリル酸2−ヒドロキシエチル)]9.0gを得た。GPCおよびH−NMR分析の結果を表5に示す。
<Comparative Example 12>
In Example 12, except that a10 was used in place of A10, the same operation as in Example 12 was performed, and a block copolymer (a12) [polystyrene-polybutadiene-poly (2-hydroxyethyl methacrylate)] 9.0 g Got. The results of GPC and 1 H-NMR analysis are shown in Table 5.

Figure 2016117865
Figure 2016117865

<比較例13>
実施例13において、Bdの使用量を0.4g(4.9mmol)から5.3g(98mmоl)に変更した以外は実施例10と同様の操作を行い、ブロック共重合体(a13)[ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリ(メタクリル酸2−メトキシエチル)のトリブロック共重合体]44.8gを得た。
GPCおよびH−NMR分析より、ブロック共重合体(a13)のMn=123200、Mw/Mn=1.03、PStブロックのMn=77900、PBdブロックのMn=9500、PMMAブロックのMn=35800であった。
<Comparative Example 13>
The same operation as in Example 10 was performed except that the amount of Bd used was changed from 0.4 g (4.9 mmol) to 5.3 g (98 mmol) in Example 13, and the block copolymer (a13) [polystyrene- 44.8 g of polybutadiene-poly (2-methoxyethyl methacrylate) triblock copolymer] was obtained.
From GPC and 1 H-NMR analysis, Mn of the block copolymer (a13) = 123200, Mw / Mn = 1.03, Mn of PSt block = 77900, Mn of PBd block = 9500, Mn of PMMA block = 35800 there were.

<比較例14〜22>
比較例13において、M1の代わりにM2〜10のいずれかを使用した以外は比較例13と同様の操作を行い、ブロック共重合体(a14〜a22)を得た。GPCおよびH−NMR分析の結果を表6に示す。
<Comparative Examples 14-22>
In Comparative Example 13, the same operation as in Comparative Example 13 was performed except that any one of M2 to 10 was used instead of M1, to obtain a block copolymer (a14 to a22). The results of GPC and 1 H-NMR analysis are shown in Table 6.

<比較例23>
実施例23において、A21の代わりにa21を使用した以外は実施例23と同様の操作を行い、ブロック共重合体(a23)[ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリ(メタクリル酸カルボキシメチル8.9gを得た。GPCおよびH−NMR分析の結果を表6に示す。
<Comparative Example 23>
In Example 23, except having used a21 instead of A21, operation similar to Example 23 was performed and the block copolymer (a23) [polystyrene-polybutadiene-poly (carboxymethyl methacrylate 8.9g) was obtained. The results of GPC and 1 H-NMR analysis are shown in Table 6.

<比較例24>
実施例24において、A22の代わりにa22を使用した以外は実施例24と同様の操作を行い、ブロック共重合体(a24)[ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリ(メタクリル酸2−ヒドロキシエチル)]9.0gを得た。GPCおよびH−NMR分析の結果を表6に示す。
<Comparative Example 24>
In Example 24, except that a22 was used instead of A22, the same operation as in Example 24 was performed, and a block copolymer (a24) [polystyrene-polybutadiene-poly (2-hydroxyethyl methacrylate)] 9.0 g Got. The results of GPC and 1 H-NMR analysis are shown in Table 6.

Figure 2016117865
Figure 2016117865

<パターン形成用自己組織化組成物の調製>
上記ブロック共重合体(A1〜A44、a1〜a24)をそれぞれプロピレングリコールメチルエーテルアセテート(PGMEA)に溶解し、1質量%溶液とした。これらの溶液を孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過してパターン形成用自己組織化組成物を調製し、下記の方法によりパターンを形成した。
<Preparation of self-assembling composition for pattern formation>
The block copolymers (A1 to A44, a1 to a24) were each dissolved in propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA) to give a 1% by mass solution. These solutions were filtered through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm to prepare a self-assembling composition for pattern formation, and a pattern was formed by the following method.

<パターン形成方法>
8インチのシリコンウェハー上に、有機系反射防止膜組成物「ARC29A」(商品名、ブリューワサイエンス社製)をスピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で205℃、60秒間乾燥させることにより、膜厚80nmの有機系反射防止膜を形成した。次に、下層膜として、当該有機系反射防止膜上に、スチレン/メタクリル酸メチル=50/50からなる数平均分子量40000のランダム共重合体をPGMEAに1.0質量%の濃度で溶解させた溶液をスピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で250℃、10分間乾燥させることにより、膜厚20nmの下層膜を基板上に形成した。形成した下層膜上に、化学増幅型レジスト組成物「ARX2928JN」(商品名、JSR製)をスピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で120℃、60秒間乾燥して膜厚60nmのレジスト膜を形成した。次に、ArF液浸露光装置(NSR−S610C、ニコン製)を使用し、NA;1.30、CrossPole、σ=0.977/0.78の光学条件にて、マスクパターンを介して露光した。その後、115℃で60秒間ポストエクスポージャーベーク(PEB)処理を行い、2.38wt%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により、25℃で30秒間現像し、水洗し、乾燥することにより、プレパターン(60nmホール/120nmピッチ)を得た。続いて、このプレパターンに254nmの紫外光を150mJ/cmの条件で照射後、170℃で5分間焼成(ベーク)することにより評価用基板を得た。
次に、各パターン形成用自己組織化組成物を上記評価用基板上にスピンナーで塗布し、ホットプレート上で110℃、60秒間乾燥させることにより、各ブロック共重合体を含む層を形成した。次いで、上記ブロック共重合体を含む層が形成された基板を窒素気流下、250℃で5分間加熱して相分離させ、ミクロ相分離構造を形成した。
その後、TCA−3822(商品名、東京応化工業社製)を用いて、該基板に対して酸素プラズマ処理(200sccm、40Pa、200W、30秒間)を施し、ポリメタクリル酸エステルからなる相を選択的に除去し、ラインアンドスペースパターンのパターン(1)、およびホールパターンのパターン(2)を形成した。
<Pattern formation method>
An organic antireflection film composition “ARC29A” (trade name, manufactured by Brewer Science) was applied onto an 8-inch silicon wafer using a spinner and dried on a hot plate at 205 ° C. for 60 seconds to form a film. An organic antireflection film having a thickness of 80 nm was formed. Next, a random copolymer having a number average molecular weight of 40000 consisting of styrene / methyl methacrylate = 50/50 was dissolved in PGMEA at a concentration of 1.0 mass% on the organic antireflection film as a lower layer film. The solution was applied using a spinner and dried on a hot plate at 250 ° C. for 10 minutes to form a lower layer film having a thickness of 20 nm on the substrate. A chemically amplified resist composition “ARX2928JN” (trade name, manufactured by JSR) is applied on the formed lower layer film using a spinner, and dried on a hot plate at 120 ° C. for 60 seconds to form a resist film having a thickness of 60 nm. Formed. Next, using an ArF immersion exposure apparatus (NSR-S610C, manufactured by Nikon), exposure was performed through a mask pattern under the optical conditions of NA; 1.30, CrossPole, and σ = 0.777 / 0.78. . Thereafter, a post-exposure bake (PEB) treatment is performed at 115 ° C. for 60 seconds, and development is performed with a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 25 ° C. for 30 seconds, followed by washing with water and drying. / 120 nm pitch). Subsequently, the pre-pattern was irradiated with ultraviolet light of 254 nm under the condition of 150 mJ / cm 2 and then baked at 170 ° C. for 5 minutes to obtain a substrate for evaluation.
Next, each pattern-forming self-assembling composition was applied onto the evaluation substrate with a spinner, and dried on a hot plate at 110 ° C. for 60 seconds to form a layer containing each block copolymer. Next, the substrate on which the layer containing the block copolymer was formed was heated in a nitrogen stream at 250 ° C. for 5 minutes to cause phase separation to form a microphase separation structure.
Thereafter, using TCA-3822 (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), the substrate was subjected to oxygen plasma treatment (200 sccm, 40 Pa, 200 W, 30 seconds) to selectively select a phase composed of polymethacrylate. The line and space pattern (1) and the hole pattern (2) were formed.

<評価例1〜68>
上記のように形成したパターン(1)について、測長SEM(S−4800、日立社製)を用いて観察し、その白く見える溝部分の幅を測定し、ミクロ相分離構造幅(nm)とした。
また、上記のように形成したパターン(1)について、走査型電子顕微鏡(CG4000、日立ハイテクノロジーズ製)を用い、パターン上部から観察し、任意の10点においてパターンの線幅を測定した。線幅の測定値から分布度合いとしての3シグマ値を求め、この値をLWR(nm)とした。
上記ミクロ相分離構造幅およびLWRの評価結果を表7に示す。なお、表7中の「−」は、ミクロ相分離構造を形成しなかったため、ミクロ相分離構造幅およびLWRを測定できなかったことを示す。LWR(nm)が5nm以下である場合を良好と、5nmを超える場合およびミクロ相分離構造を形成しない場合を不良と判断した。
<Evaluation Examples 1 to 68>
The pattern (1) formed as described above is observed using a length measuring SEM (S-4800, manufactured by Hitachi, Ltd.), the width of the groove portion that appears white is measured, and the microphase separation structure width (nm) and did.
Moreover, about the pattern (1) formed as mentioned above, it observed from the pattern upper part using the scanning electron microscope (CG4000, Hitachi High-Technologies), and measured the line | wire width of the pattern in arbitrary 10 points | pieces. A 3-sigma value as a distribution degree was determined from the measured line width, and this value was defined as LWR (nm).
Table 7 shows the evaluation results of the microphase separation structure width and LWR. Note that “-” in Table 7 indicates that the microphase separation structure width and LWR could not be measured because the microphase separation structure was not formed. The case where LWR (nm) was 5 nm or less was judged as good, the case where it exceeded 5 nm, and the case where a microphase separation structure was not formed was judged as bad.

Figure 2016117865
Figure 2016117865

上記のように形成したパターン(2)について、測長SEM(S−4800、日立社製)を用いて観察し、プレパターンの直径(nm)から、得られたパターンのホールの直径(nm)を引いた値を求め、この値をシュリンク量(nm)とした。上記シュリンク量の評価結果を表8に示す。なお表中の「−」は、ミクロ相分離構造を形成しなかったために、シュリンク量(nm)を測定できなかったことを示す。シュリンク量(nm)が30nm以上である場合を良好、30nm未満の場合およびミクロ相分離構造を形成しない場合を不良と判断した。   The pattern (2) formed as described above is observed using a length measuring SEM (S-4800, manufactured by Hitachi, Ltd.), and from the diameter (nm) of the pre-pattern, the hole diameter (nm) of the obtained pattern The value which subtracted was calculated | required and this value was made into shrink amount (nm). Table 8 shows the evaluation results of the shrink amount. In addition, "-" in a table | surface shows that the amount of shrinkage (nm) was not able to be measured since the micro phase-separation structure was not formed. The case where the shrink amount (nm) was 30 nm or more was judged as good, the case where it was less than 30 nm, and the case where a microphase separation structure was not formed was judged as bad.

Figure 2016117865
Figure 2016117865

表7および表8に示されるように、実施例である本発明のブロック共重合体(A1〜A44)を含むパターン形成用自己組織化組成物を用いた場合においては、比較例である本発明外のブロック共重合体(a1〜a24)を含むパターン形成用自己組織化組成物を用いた場合と比べて、十分微細かつ良好なミクロ相分離構造が得られることがわかった。実施例である本発明のブロック共重合体(A1〜A44)を用いた場合には、得られたミクロ相分離構造はシリンドリカル構造またはラメラ構造から選択される少なくとも1つであった。これに対し、比較例である本発明外のブロック共重合体(a1〜a24)を含むパターン形成用自己組織化組成物では、ミクロ相分離構造が形成されなかった。また、表8に示されるように、実施例である本発明のブロック共重合体(A23〜A44)を含むパターン形成用自己組織化組成物を用いた場合においては、比較例(a13〜a24)と比べて、ホールパターンのホール径をより小さくすることができ、十分微細な、シリンドリカル構造であるミクロ相分離構造が得られることがわかった。   As shown in Tables 7 and 8, when the self-assembling composition for pattern formation containing the block copolymers (A1 to A44) of the present invention as examples is used, the present invention as a comparative example is used. It was found that a sufficiently fine and good microphase separation structure can be obtained as compared with the case of using the self-assembling composition for pattern formation containing the outer block copolymers (a1 to a24). When the block copolymer (A1 to A44) of the present invention as an example was used, the obtained microphase separation structure was at least one selected from a cylindrical structure or a lamellar structure. On the other hand, in the self-assembling composition for pattern formation containing the block copolymer (a1 to a24) outside the present invention which is a comparative example, a microphase separation structure was not formed. Moreover, as shown in Table 8, in the case of using the self-assembling composition for pattern formation containing the block copolymer (A23 to A44) of the present invention which is an example, comparative examples (a13 to a24) It was found that the hole diameter of the hole pattern can be further reduced as compared with, and a sufficiently fine micro phase separation structure having a cylindrical structure can be obtained.

本発明によれば、十分に微細かつ良好なパターンを形成することが可能なブロック共重合体(1)、パターン形成用自己組織化組成物、およびパターン形成方法を提供できる。従って、本発明のブロック共重合体(1)、パターン形成用自己組織化組成物、およびパターン形成方法は、さらなる微細化が要求されている半導体デバイス、液晶デバイスなどの各種電子デバイス製造におけるリソグラフィー工程に好適に用いられる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the block copolymer (1) which can form a sufficiently fine and favorable pattern, the self-organization composition for pattern formation, and the pattern formation method can be provided. Therefore, the block copolymer (1), the self-assembling composition for pattern formation, and the pattern forming method of the present invention are a lithography process in manufacturing various electronic devices such as semiconductor devices and liquid crystal devices that are required to be further miniaturized. Is preferably used.

11 基板
12 下層膜
13 自己組織化膜
13a ポリスチレン相
13b ポリ(メタ)アクリル酸エステル相
14 プレパターン
11 Substrate 12 Lower layer film 13 Self-assembled film 13a Polystyrene phase 13b Poly (meth) acrylate phase 14 Pre-pattern

Claims (7)

下記一般式(1)で示されるブロック共重合体。
Figure 2016117865
(式中、Xはビニル芳香族化合物に由来する構造単位からなる数平均分子量が1000〜300000の重合体ブロックを表す。Yは共役ジエンに由来する構造単位からなる数平均分子量が50〜3000の重合体ブロックまたはジフェニルエチレン誘導体に由来する構造単位を表す。
Zは式(2)
Figure 2016117865
(式中、Rは水素原子または炭素数1〜6の鎖状アルキル基を表す。Rは構造中にエーテル基、アミノ基、シリルオキシ基、イミド基、エステル基、カルボキシル基、水酸基のうちいずれか1つ以上を含む有機基を表す。)で示される構造単位からなる数平均分子量が1000〜300000の重合体ブロックを表す。)
A block copolymer represented by the following general formula (1).
Figure 2016117865
(In the formula, X represents a polymer block having a number average molecular weight of 1000 to 300,000 composed of a structural unit derived from a vinyl aromatic compound. Y represents a number average molecular weight of 50 to 3000 composed of a structural unit derived from a conjugated diene. It represents a structural unit derived from a polymer block or a diphenylethylene derivative.
Z is the formula (2)
Figure 2016117865
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a chain alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. R 2 represents an ether group, amino group, silyloxy group, imide group, ester group, carboxyl group, or hydroxyl group in the structure. It represents an organic group containing any one or more.) Represents a polymer block having a number average molecular weight of 1000 to 300000 consisting of a structural unit represented by )
Yが共役ジエンに由来する構造単位からなる数平均分子量が50〜3000の重合体ブロックである、請求項1に記載のブロック共重合体。   The block copolymer according to claim 1, wherein Y is a polymer block having a number average molecular weight of 50 to 3000 consisting of a structural unit derived from a conjugated diene. アニオン重合法により単量体の重合反応を段階的に行うことにより得られ、かつ分子の集合体においてシリンドリカル構造またはラメラ構造から選択される少なくとも1つであるミクロ相分離構造を形成しうる、請求項1または2に記載のブロック共重合体。   A microphase-separated structure which is obtained by performing a polymerization reaction of monomers stepwise by an anionic polymerization method and which is at least one selected from a cylindrical structure or a lamellar structure in an assembly of molecules can be formed. Item 3. The block copolymer according to item 1 or 2. 請求項1〜3に記載のブロック共重合体(1)を含有するパターン形成用自己組織化組成物。   The self-organization composition for pattern formation containing the block copolymer (1) of Claims 1-3. 請求項4に記載のパターン形成用自己組織化組成物を用い、基板上にミクロ相分離構造を有する自己組織化膜を形成する工程1;および
上記自己組織化膜の一部の相を除去する工程2;
を含むパターン形成方法。
A step 1 of forming a self-assembled film having a microphase separation structure on a substrate using the self-assembled composition for pattern formation according to claim 4; and removing a part of the phase of the self-assembled film. Step 2;
A pattern forming method including:
上記工程1の前に、基板上に下層膜を形成する工程および上記下層膜上にプレパターンを形成する工程からなる工程0;をさらに有し、
上記工程1において、自己組織化膜を上記プレパターンによって区切られた上記下層膜上の領域に形成することを特徴とする、請求項5に記載のパターン形成方法。
Before the step 1, further comprising a step 0 comprising a step of forming a lower layer film on the substrate and a step of forming a pre-pattern on the lower layer film;
6. The pattern forming method according to claim 5, wherein in the step 1, a self-assembled film is formed in a region on the lower layer film delimited by the pre-pattern.
得られるパターンがラインアンドスペースパターンまたはホールパターンである、請求項5または6に記載のパターン形成方法。   The pattern formation method of Claim 5 or 6 whose pattern obtained is a line and space pattern or a hole pattern.
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