JP2015216368A - 下地用組成物及び自己組織化リソグラフィープロセス - Google Patents

Abstract

【課題】自己組織化リソグラフィープロセスにおいて、自己組織化による相分離構造を良好に形成させ、かつ矩形のパターンを形成させることができる下地用組成物を提供する。
【解決手段】下地１０２として、オキソ酸基を有する化合物、及び溶媒を含有することを特徴とする。上記化合物は、下記式（１）で表されることが好ましい。式（１）中、Ａは、炭素数１０以上のｎ価の有機基である。Ｂは、オキソ酸基である。ｎは、１〜２００の整数である。上記オキソ酸基としては、リン酸基、ホスホノ基、スルホ基、硫酸基及びカルボキシ基からなる群より選択される少なくとも１種が好ましい。酸発生剤をさらに含有することが好ましい。

【選択図】図４

Description

本発明は、下地用組成物及び自己組織化リソグラフィープロセスに関する。

半導体デバイス、液晶デバイス等の各種電子デバイスの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エキシマレーザーを用いて線幅９０ｎｍ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形成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による相分離構造を利用した自己組織化リソグラフィープロセスが提案されている。かかる自己組織化リソグラフィープロセスとして、互いに性質の異なるブロックからなるブロック共重合体を用い、自己組織化により超微細パターンを形成する方法が知られている（特開２００８−１４９４４７号公報、特表２００２−５１９７２８号公報及び特開２００３−２１８３８３号公報参照）。また、互いに性質の異なる複数の重合体を含む組成物を自己組織化させることにより微細パターンを形成する方法も知られている（米国特許出願公開２００９／０２１４８２３号明細書及び特開２０１０−５８４０３号公報参照）。これらの方法によると、上記重合体を含む膜をアニーリングすることにより、同じ性質を持つ重合体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。

かかる自己組織化リソグラフィープロセスにおいて、自己組織化させる重合体等の成分を含む膜を、他の層上に形成することにより、上述の自己組織化による相分離が効果的に起こる場合があることが知られている。この上記層については種々検討されており、ブロック共重合体を自己組織化させる際に、上記層の表面自由エネルギーを適切に制御することにより、種々の相分離構造の形成が可能になるとされている（特開２００８−３６４９１号公報及び特開２０１２−１７４９８４号公報参照）。しかし、これらの従来の方法では、未だ自己組織化による相分離構造を良好に形成させ、かつ矩形のパターンを形成させる、すなわち、断面形状の矩形性に優れる（パターンの裾引き等が低減されている）までには至っていない。

特開２００８−１４９４４７号公報 特表２００２−５１９７２８号公報 特開２００３−２１８３８３号公報 米国特許出願公開２００９／０２１４８２３号明細書 特開２０１０−５８４０３号公報 特開２００８−３６４９１号公報 特開２０１２−１７４９８４号公報

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、自己組織化による相分離構造を良好に形成させ、かつ矩形のパターンを形成させることができる下地用組成物の提供を目的とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、自己組織化リソグラフィープロセスにおける自己組織化膜の下地用組成物であって、オキソ酸基を有する化合物、及び溶媒を含有することを特徴とする。

上記課題を解決するためになされた別の発明は、下地用組成物を用いて基板を下地処理する工程、上記下地処理した基板上に自己組織化膜を積層する工程、及び上記自己組織化膜の少なくとも一部の相を除去する工程を備える自己組織化リソグラフィープロセスであって、上記基板が、ケイ素含有基板又は上面側に金属含有膜が形成された基材であり、上記下地用組成物として、当該下地用組成物を用いることを特徴とする。

「自己組織化（Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｓｅｌｆ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）」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す。
「有機基」とは、少なくとも１個の炭素原子を含む基をいう。
「炭化水素基」とは、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基が含まれる。この「炭化水素基」は、飽和炭化水素基でも不飽和炭化水素基でもよい。

本発明の下地用組成物及び自己組織化リソグラフィープロセスによれば、自己組織化による相分離構造を良好に形成させ、かつ矩形のパターンを形成させることができる。従って、これらは、さらなる微細化が要求されている半導体デバイス、液晶デバイス等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。

基板上に下地を形成した後の状態の一例を示す模式的断面図である。 下地上にプレパターンを形成した後の状態の一例を示す模式的断面図である。 プレパターン間に下地用組成物により塗膜を形成した後の状態の一例を示す模式的断面図である。 塗膜を自己組織化膜とした後の状態の一例を示す模式的断面図である。 自己組織化膜の一部の相及びプレパターンを除去した後の状態の一例を示す模式的断面図である。

以下、本発明の下地用組成物及び自己組織化リソグラフィープロセスの実施の形態について詳説する。

＜下地用組成物＞
当該下地用組成物は、自己組織化リソグラフィープロセスにおいて、基板を下地処理することで自己組織化膜の下地の形成に用いられる組成物である。

当該下地用組成物は、オキソ酸基を有する化合物（以下、「［Ａ］化合物」ともいう）、及び溶媒（以下、「［Ｂ］溶媒」ともいう）を含有する。また、当該下地用組成物は、好適成分として酸発生剤（以下、「［Ｃ］酸発生剤」ともいう）を含有してもよく、本発明の効果を損なわない範囲で、その他の任意成分を含有してもよい。また、「化合物」には、低分子量の化合物に加え、重合体、オリゴマー等も含まれる。当該下地用組成物は、非塩化合物としての［Ａ］化合物を有機溶媒を基本とする溶媒中に含有し、下地処理に用いるものであり、基板の洗浄剤やレベリング剤として用いられる界面活性剤の水溶液等とは異なるものである。以下、各成分について説明する。

［［Ａ］化合物］
［Ａ］化合物は、オキソ酸基を有する化合物である。「オキソ酸基」とは、プロトンとして解離しうる水素原子が酸素原子に結合した構造を有する基をいう。オキソ酸基には上記酸素原子に結合した水素原子が金属原子等で置換され塩型になったものは含まれない。
当該下地用組成物によれば、［Ａ］化合物がオキソ酸基を有することで、例えば、ケイ素含有基板表面のＳｉ−ＯＨ、Ｓｉ−Ｈ等、基材の上面側に形成されたＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＨｆＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＳｉＮ等からなる金属含有膜の表面の金属原子等と強固に結合することができる。その結果、［Ａ］化合物は下地内で化合物同士が凝集して偏在することが抑えられ、従って、当該下地用組成物を用いることで自己組織化による相分離構造を良好に形成させることができ、また矩形のパターンを形成させることができると考えられる。

上記オキソ酸基としては、例えば、リン酸基、ホスホノ基、スルホ基、硫酸基、カルボキシ基等が挙げられる。これらの中で、［Ａ］化合物の安定性の観点から、ホスホノ基、スルホ基、カルボキシ基が好ましく、例えばＯＨを２個有すること等により、上記金属含有膜表面の金属原子等とより強固に結合することができる観点から、ホスホノ基がより好ましい。

［Ａ］化合物としては、下記式（１）で表される化合物が好ましい。

上記式（１）中、Ａは、炭素数１０以上のｎ価の有機基である。Ｂは、オキソ酸基である。ｎは、１〜２００の整数である。但し、ｎが２以上の場合、複数のＢは同一でも異なっていてもよい。

上記Ａで表される炭素数１０以上のｎ価の有機基としては、例えば炭素数１０〜３０のｎ価の炭化水素基、この炭化水素基の炭素−炭素間にヘテロ原子を有する基を含むヘテロ原子含有基、上記炭化水素基及びヘテロ原子含有基が有する水素原子の一部又は全部を置換基で置換した基等が挙げられる。

上記炭素数１０〜３０のｎ価の炭化水素基としては、例えば炭素数１〜３０のｎ価の鎖状炭化水素基、炭素数３〜３０のｎ価の脂環式炭化水素基、炭素数６〜３０のｎ価の芳香族炭化水素基及びこれらを組み合わせた基等が挙げられる。

ｎが１の場合、
上記１価の鎖状炭化水素基としては、例えば、
メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基、デシル基、ウンデシル基等のアルキル基；
エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、デセニル基、ウンデセニル基等のアルケニル基；
エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、デシニル基、ウンデシニル基等のアルキニル基などが挙げられる。

上記１価の脂環式炭化水素基としては、例えば、
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基等のシクロアルケニル基；
シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等のシクロアルケニル基などが挙げられる。

上記１価の芳香族炭化水素基としては、例えば、
フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、ナフチル基、アントリル基等のアリール基；
ベンジル基、フェネチル基、フェニルメチル基、ナフチルメチル基、アントリルメチル基等のアラルキル基などが挙げられる。

上記ヘテロ原子を有する基のヘテロ原子としては、例えば酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子等が挙げられる。

上記ヘテロ原子を有する基としては、例えば−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＮＲ’−、−Ｓ−、−ＣＳ−等が挙げられる。上記Ｒ’は、炭素数１〜２０の１価の炭化水素基である。

上記置換基としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基などが挙げられる。

ｎが２以上の場合、ｎ価の有機基としては、例えば、上記１価の有機基として例示したものから（ｎ−１）個の水素原子を除いた基等が挙げられる。

上記Ａとしては、例えば、炭素数１０〜３０のｎ価の有機基、炭素数３０以上の重合鎖等が挙げられる。

［Ａ］化合物としては、上記式（１）におけるｎが１であり、上記Ｂのオキソ酸基が上記Ａの有機基の末端に結合するものが好ましい。この場合には、当該下地用組成物から得られる下地は、例えば、オキソ酸基が基板表面に結合し、Ａの有機基が基板の上方に位置する［Ａ］化合物の集合体からなる構造を有すると考えられる。
また、［Ａ］化合物としては、上記式（１）におけるｎが２〜２００の整数であるものも好ましい。この場合には、得られる下地は、例えば、複数のオキソ酸基が基板表面に結合し、Ａの有機基が基板の上方に位置する［Ａ］化合物からなる構造を有すると考えられる。

［Ａ］化合物が重合体である場合、ランダム共重合体及びブロック共重合体のいずれでもよいが、オキソ酸基及び他の構造単位がより均一に分散して存在させることができ、その結果、自己組織化による相分離構造がより良好になり、かつより矩形のパターンが得られる観点からは、ランダム共重合体が好ましい。

＜［Ａ］化合物の合成方法＞
［Ａ］化合物としては、例えば、オキソ酸基が末端に結合する鎖状化合物等、市販品等を使用できるものもあるが、以下に示すように公知の重合方法により合成することもできる。

［Ａ］化合物を合成する重合方法としては、ラジカル重合、アニオン重合、ＮＭＰ（Ｎｉｔｒｏｘｉｄｅ−Ｍｅｄｉａｔｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）法、ＡＴＲＰ（Ａｔｏｍ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｒａｄｉｃａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）法及びＲＡＦＴ（Ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ Ａｄｄｉｔｉｏｎ−Ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｃｈａｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）法のいずれであってもよいが、連鎖移動等を用いてより所望の構造の［Ａ］重合体を得ることができ、またランダム共重合体を得易い観点から、ラジカル重合が好ましい。

上記式（１）におけるｎが１、かつＢのオキソ酸基がＡの有機基の末端に結合する［Ａ］化合物は、例えば、有機基の末端にオキソ酸基とメルカプト基とを有する化合物からなる連鎖移動剤及びラジカル重合開始剤の存在下、溶媒中で、ビニル系単量体を重合させることにより得ることができる。また、そのような［Ａ］化合物は、ブロモイソ酪酸メチルホスホン酸等のオキソ酸基を有するハロゲン化物、臭化銅（Ｉ）及びＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”−ペンタメチルジエチレントリアミン等の配位子となりうる化合物からなる開始剤を用いて、ビニル系単量体を重合させることによっても合成することができる。

上記式（１）におけるｎが２〜２００の整数である［Ａ］化合物は、例えば、オキソ酸基を有するビニル系単量体と他のビニル系単量体とを用い、ラジカル重合開始剤の存在下、溶媒中で重合させることにより得ることができる。この場合、上記他のビニル系単量体が、メルカプトウンデセン等のメルカプト基を有するビニル系単量体からなる連鎖移動剤を含んでいてもよい。このようにすることによって、より３次元的に配置されたより多くのオキソ酸基を有する［Ａ］化合物を得ることができる。

上記オキソ酸基が末端に結合する鎖状化合物としては、例えば、
リン酸基が末端に結合する鎖状化合物として、デシルリン酸、ドデシルリン酸、ポリエチレングリコール−ドデシルリン酸等が、
ホスホノ基が末端に結合する鎖状化合物として、デシルホスホン酸、ドデシルホスホン酸、ポリエチレングリコール−ドデシルホスホン酸等が、
スルホ基が末端に結合する鎖状化合物として、デシルスルホン酸、ドデシルスルホン酸、ポリエチレングリコール−ドデシルスルホン酸等が、
硫酸基が末端に結合する鎖状化合物として、デシル硫酸、ドデシル硫酸、ポリエチレングリコール−ドデシル硫酸等が、
カルボキシ基が末端に結合する鎖状化合物として、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、ポリエチレングリコール−ドデカン酸等が挙げられる。

上記オキソ酸基とメルカプト基とを有する化合物としては、例えば、
リン酸基を有する化合物として、３−メルカプト−１−プロパンリン酸、１０−メルカプトデカニルリン酸、１２−メルカプトドデカニルリン酸等が、
ホスホノ基を有する化合物として、３−メルカプト−１−プロパンホスホン酸、１０−メルカプトデカニルホスホン酸、１２−メルカプトドデカニルホスホン酸等が、
スルホ基を有する化合物として、３−メルカプト−１−プロパンスルホン酸、１０−メルカプトデカニルスルホン酸、１２−メルカプトドデカニルスルホン酸等が、
硫酸基を有する化合物として、３−メルカプト−１−プロパン硫酸、１０−メルカプトデカニル硫酸、１２−メルカプトドデカニル硫酸等が、
カルボキシ基を有する化合物として、３−メルカプトプロピオン酸、４−メルカプト酪酸、１１−メルカプトウンデカン酸、１３−メルカプトウンデカン酸等が挙げられる。

上記オキソ酸基を有するビニル系単量体としては、例えば、
リン酸基を有する単量体として、１０−リン酸デカニル（メタ）アクリレート、１２−リン酸ドデカニル（メタ）アクリレート、リン酸メチルスチレン、４−ビニルフェニルメチレンリン酸、ビニルリン酸、ビニルベンゼンリン酸等が、
ホスホノ基を有する単量体として、１０−ホスホン酸デカニル（メタ）アクリレート、１２−ホスホン酸ドデカニル（メタ）アクリレート、ホスホン酸メチルスチレン、４−ビニルフェニルメチレンホスホン酸、ビニルホスホン酸、ビニルベンゼンホスホン酸等が、
スルホ基を有する単量体として、１０−スルホデカニル（メタ）アクリレート、１２−スルホドデカニル（メタ）アクリレート、スルホメチルスチレン、４−ビニルフェニルメチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、ビニルベンゼンスルホン酸等が、
硫酸基を有する単量体として、１０−硫酸デカニル（メタ）アクリレート、１２−硫酸ドデカニル（メタ）アクリレート、硫酸メチルスチレン、４−ビニルフェニルメチレン硫酸、ビニル硫酸、ビニルベンゼン硫酸等が、
カルボキシ基を有する単量体として、１０−カルボキシデカニル（メタ）アクリレート、１２−カルボキシドデカニル（メタ）アクリレート、カルボキシメチルスチレン、４−ビニルフェニルメチレンカルボン酸、（メタ）アクリル酸、クロトン酸、ビニル安息香酸等が挙げられる。

これらの中でホスホノ基を有する単量体、スルホ基を有する単量体、カルボキシ基を有する単量体が好ましく、１２−ホスホン酸ドデカニル（メタ）アクリレート、４−ビニルフェニルメチレンホスホン酸、メタクリル酸、ビニル安息香酸、ビニルスルホン酸が好ましい。

上記ビニル系単量体としては、例えば、
エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン等のオレフィン系単量体；
スチレン、ビニルナフタレン、ビニルビフェニル、α−メチルスチレン等のビニル芳香族系単量体；
メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、ｉ−プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｉ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、２−アセトアセトキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等の脂肪族（メタ）アクリレート；
シクロプロピル（メタ）アクリレート、シクロブチル（メタ）アクリレート、シクロペンチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニルオキシ（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（メタ）アクリレート、ノルボルニル（メタ）アクリレート、アダマンチル（メタ）アクリレート等の脂環式（メタ）アクリレート；
ベンジル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、ナフチル（メタ）アクリレート等の芳香族（メタ）アクリレート；
フッ化ビニル、塩化ビニル、臭化ビニル、ヨウ化ビニル、フッ化ビニリデン、塩化ビニリデン等のハロゲン系単量体；
（メタ）アクリル酸、マレイン酸等のカルボン酸系単量体；
酸無水物基、リン酸基、スルホン酸基、ヒドロキシ基、アルデヒド基、アミノ基、アミド基、エポキシ基、アセトアセトキシ基、イソシアネート基、イソチオシアネート基等の極性基を有する単量体などが挙げられる。

これらの中で、［Ａ］化合物の偏在がより抑制される観点から、ビニル芳香族系単量体、脂肪族（メタ）アクリレート、芳香族（メタ）アクリレートが好ましく、ビニル芳香族系単量体、脂肪族（メタ）アクリレートがより好ましく、スチレン、メチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、２−アセトアセトキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレートがさらに好ましく、スチレン、メチルメタクリレートが特に好ましい。

上記式（１）におけるｎが２〜２００の整数である［Ａ］化合物の合成の際に、用いるオキソ酸基を有するビニル系単量体のビニル系単量体全体に対する使用割合の下限としては、０．０１モル％が好ましく、０．１モル％がより好ましく、０．３モル％がさらに好ましく、０．５モル％が特に好ましい。上記使用割合の上限としては、５０モル％が好ましく、２０モル％がより好ましく、１０モル％がさらに好ましく、５モル％が特に好ましい。用いるオキソ酸基を有するビニル系単量体の使用割合を上記範囲とすることで、下地における［Ａ］化合物の偏在がより抑制される傾向にある。

ラジカル重合開始剤としては、例えば、
アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２’−アゾビス（２−シクロプロピルプロピオニトリル）、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、ジメチル２，２’−アゾビスイソブチレート、２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）等のアゾ系ラジカル開始剤；
ベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート等の過酸化物系ラジカル開始剤などが挙げられる。これらは単独で使用してもよく２種以上を併用してもよい。

ラジカル重合開始剤としては、これらの中で、２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）が好ましい。

重合に使用される溶媒としては、例えば、
ｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、ｎ−ノナン、ｎ−デカン等のアルカン類；
シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、デカリン、ノルボルナン等のシクロアルカン類；
ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン等の芳香族炭化水素類；
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等の飽和カルボン酸エステル類；
アセトン、メチルエチルケトン、４−メチル−２−ペンタノン、２−ヘプタノン等のケトン類；
テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン類、ジエトキシエタン類等のエーテル類；
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−ペンタノール等のアルコール類などが挙げられる。これらは単独で使用してもよく２種以上を併用してもよい。

重合に使用される溶媒としては、これらの中で、ケトン類が好ましく、メチルエチルケトンがより好ましい。

重合における反応温度としては、４０℃〜１５０℃が好ましく、５０℃〜１２０℃がより好ましい。一方、反応時間としては、１時間〜４８時間が好ましく、１時間〜２４時間がより好ましい。

重合後の反応溶液は、ハンドリング面を考慮して、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の溶媒で５〜１５質量％溶液とすることが好ましい。

［Ａ］化合物のゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によるポリスチレン換算重量平均分子量（Ｍｗ）の下限としては、１，０００が好ましく、２，０００がより好ましく、３，０００がさらに好ましく、４，０００が特に好ましく、５，０００がさらに特に好ましい。上記Ｍｗの上限としては、５０，０００が好ましく、３０，０００がより好ましく、２０，０００がさらに好ましく、１５，０００が特に好ましい。［Ａ］化合物のＭｗを上記範囲とすることで、［Ａ］化合物の偏在がより低減する傾向がある。

［Ａ］化合物のゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によるポリスチレン換算数平均分子量（Ｍｎ）の下限としては、９００が好ましく、１，９００がより好ましく、２，９００がさらに好ましく、３，８００が特に好ましく、４，７００がさらに特に好ましい。上記Ｍｎの上限としては、４９，０００が好ましく、２９，０００がより好ましく、１９，０００がさらに好ましく、１４，０００が特に好ましい。［Ａ］化合物のＭｎを上記範囲とすることで、［Ａ］化合物の偏在がより低減する傾向がある。

［Ａ］化合物のＧＰＣによるポリスチレン換算数平均分子量（Ｍｎ）に対するＭｗの比（Ｍｗ／Ｍｎ）は、１以上５以下が好ましく、１以上３以下がより好ましく、１以上２．５以下がさらに好ましく、１以上２以下が特に好ましく、１以上１．５以下がさらに特に好ましい。［Ａ］化合物のＭｗ／Ｍｎを上記範囲とすることで、［Ａ］化合物の偏在がより低減する傾向がある。

本明細書において、Ｍｗ及びＭｎは、ＧＰＣカラム（東ソー社の「Ｇ２０００ＨＸＬ」２本、「Ｇ３０００ＨＸＬ」１本及び「Ｇ４０００ＨＸＬ」１本）を使用し、溶離液：テトラヒドロフラン、流量：１．０ｍＬ／分、カラム温度：４０℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）により測定したものである。

［Ａ］化合物の含有量としては、当該下地用組成物の全固形分中、７０質量％以上が好ましく、８０質量％以上がより好ましく、８５質量％以上がさらに好ましい。なお、［Ａ］化合物は単独で使用してもよく２種以上を併用してもよい。

［［Ｂ］溶媒］
当該下地用組成物は［Ｂ］溶媒を含有する。上記［Ｂ］溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。この有機溶媒としては、例えばアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル系溶媒、炭化水素系溶媒等が挙げられる。

アルコール系溶媒としては、例えば、
４−メチル−２−ペンタノール、ｎ−ヘキサノール等の炭素数１〜１８の脂肪族モノアルコール系溶媒；
シクロヘキサノール等の炭素数３〜１８の脂環式モノアルコール系溶媒；
１，２−プロピレングリコール等の炭素数２〜１８の多価アルコール系溶媒；
プロピレングリコールモノメチルエーテル等の炭素数３〜１９の多価アルコール部分エーテル系溶媒などが挙げられる。

エーテル系溶媒としては、例えば、
ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジペンチルエーテル、ジイソアミルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジヘプチルエーテル等のジアルキルエーテル系溶媒；
テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル系溶媒；
ジフェニルエーテル、アニソール等の芳香環含有エーテル系溶媒などが挙げられる。

ケトン系溶媒としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、メチル−ｎ−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−ｉｓｏ−ブチルケトン、２−ヘプタノン、エチル−ｎ−ブチルケトン、メチル−ｎ−ヘキシルケトン、ジ−ｉｓｏ−ブチルケトン、トリメチルノナノン等の鎖状ケトン系溶媒：
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等の環状ケトン系溶媒：
２，４−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノン等が挙げられる。

アミド系溶媒としては、例えばＮ，Ｎ’−ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ−メチルピロリドン等の環状アミド系溶媒；
Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルプロピオンアミド等の鎖状アミド系溶媒などが挙げられる。

エステル系溶媒としては、例えば、
酢酸ブチル、乳酸エチル、ブトキシエチルアセテート、メトキシブチルアセテート等のモノカルボン酸エステル系溶媒；
プロピレングリコールアセテート等の多価アルコールカルボキシレート系溶媒；
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒；
シュウ酸ジエチル等の多価カルボン酸ジエステル系溶媒；
ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等のカーボネート系溶媒などが挙げられる。

炭化水素系溶媒としては、例えば、
ｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン等の炭素数５〜１２の脂肪族炭化水素系溶媒；
トルエン、キシレン等の炭素数６〜１６の芳香族炭化水素系溶媒などが挙げられる。

これらは単独で使用してもよく２種以上を併用してもよい。

［Ｂ］溶媒としては、これらの中で、アルコール系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒が好ましく、炭素数３〜１９の多価アルコール部分エーテル系溶媒、モノカルボン酸エステル系溶媒、環状ケトン系溶媒がより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メトキシブチルアセテート、酢酸ブチル、シクロヘキサノンがさらに好ましい。

［Ｂ］溶媒の含有量の下限としては、［Ａ］化合物１００質量部に対して、５，０００質量部が好ましく、１０，０００質量部がより好ましく、２０，０００質量部がさらに好ましく、５０，０００質量部が特に好ましい。他方、［Ｂ］溶媒の含有量の上限としては、［Ａ］化合物１００質量部に対して、５００，０００質量部が好ましく、３００，０００質量部がより好ましく、２００，０００質量部がさらに好ましく、１５０，０００質量部が特に好ましい。［Ｂ］溶媒の含有量を上記範囲とすることで、［Ａ］化合物を［Ｂ］溶媒中により分散させることができる。

［［Ｃ］酸発生剤］
［Ｃ］酸発生剤は露光又は加熱により酸を発生する成分である。当該下地用組成物は、［Ｃ］酸発生剤を含有することで、［Ａ］化合物と基板表面のＳｉ−ＯＨ、Ｓｉ−Ｈ、金属原子等との反応を促進させることができ、その結果［Ａ］化合物の偏在をより抑制し、自己組織化による相分離構造をより良好に形成させ、かつより矩形のパターンを形成させることができる。

［Ｃ］酸発生剤としては、例えば、
トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム２−（アダマンタン−１−イルカルボニルオキシ）−１，１，３，３，３−ペンタフルオロプロパン−１−スルホネート、トリフェニルスルホニウムノルボルナンスルトン−２−イルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムピペリジン−１−イルスルホニル−１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン−１−スルホネート、トリフェニルスルホニウムアダマンタン−１−イルオキシカルボニルジフルオロメタンスルホネート、４−シクロヘキシルフェニルジフェニルスルホニウムカンファースルホネート、４−メタンスルホニルフェニルジフェニルスルホニウムノナフルオロ−ｎ−ブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム２−（ビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−イル）−１，１，２，２−テトラフルオロエタン−１−スルホネート等のスルホニウム塩；
１−（４−ｎ−ブトキシナフタレン−１−イル）テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、１−（６−ｎ−ブトキシナフタレン−１−イル）テトラヒドロチオフェニウム２−ビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−イル−１，１，２，２−テトラフルオロエタン−１−スルホネート、１−（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）テトラヒドロチオフェニウムカンファースルホネート等のテトラヒドロチオフェニウム塩；
Ｎ−（トリフルオロメタンスルホニルオキシ）ビシクロ［２．２．１］ヘプト−５−エン−２，３−ジカルボキシイミド、Ｎ−（カンファースルホニルオキシ）ビシクロ［２．２．１］ヘプト−５−エン−２，３−ジカルボキシイミド等のＮ−スルホニルオキシイミド化合物；
ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス（４−ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス（４−ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムノナフルオロ−ｎ−ブタンスルホネート、４−メトキシフェニルフェニルヨードニウムカンファースルホネート等のヨードニウム塩などが挙げられる。

これらは単独で使用してもよく２種以上を併用してもよい。

［Ｃ］酸発生剤に含まれるアニオン種としては、フッ素化スルホン酸アニオンが好ましい。

［Ｃ］酸発生剤に含まれるカチオン種としては、スルホニウムカチオン、ヨードニウムカチオンが好ましい。

［Ｃ］酸発生剤としては、スルホニウム塩、ヨードニウム塩が好ましく、トリフェニルスルホニウム塩、ジ（４−ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウム塩がより好ましく、トリフェニルスルホニウム２−（ノルボルナン−２−イル）−１，１，２，２−テトラフルオロエタン−１−スルホネート、ジ（４−ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムノナフルオロブタンスルホネートがさらに好ましい。

［Ｃ］酸発生剤の含有量の下限としては、［Ａ］化合物１００質量部に対して、１質量部が好ましく、５質量部がより好ましく、１０質量部がさらに好ましく、２０質量部が特に好ましい。他方、［Ｃ］酸発生剤の含有量の上限としては、［Ａ］化合物１００質量部に対して、３００質量部が好ましく、２００質量部がより好ましく、１００質量部がさらに好ましく、８０質量部が特に好ましい。［Ｃ］酸発生剤の含有量を上記範囲とすることで、［Ａ］化合物の偏在をさらに抑制することができ、その結果自己組織化による相分離構造をさらに良好に形成させ、かつさらに矩形のパターンを形成させることができる。

［その他の任意成分］
当該下地用組成物は、上記成分以外にその他の任意成分を含有してもよい。上記その他の任意成分としては、例えば界面活性剤等が挙げられる。

［界面活性剤］
界面活性剤は基板等への塗布性を向上させることができる成分である。上記界面活性剤の含有量としては、［Ａ］化合物１００質量部に対して、２質量部以下が好ましく、１．５質量部以下がより好ましい。

＜下地用組成物の調製方法＞
当該下地用組成物は、例えば［Ａ］化合物、［Ｂ］溶媒、［Ｃ］酸発生剤等を所定の割合で混合することにより調製できる。また、当該下地用組成物の固形分濃度の下限としては、０．０１質量％が好ましく、０．０２質量％がより好ましく、０．０５質量％がさらに好ましく、０．０８質量％が特に好ましく、０．１質量％がさらに特に好ましい。上記固形分濃度の上限としては、３０質量％が好ましく、１０質量％がより好ましく、３質量％がさらに好ましく、１質量％が特に好ましく、０．５質量％がさらに特に好ましい。

＜自己組織化リソグラフィープロセス＞
当該自己組織化リソグラフィープロセスによれば、特定の下地上に、例えば自己組織化組成物を塗布すること等により、自己組織化による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、自己組織化パターンを形成することができる。

自己組織化リソグラフィープロセスは、例えば、
下地用組成物を用いて基板を下地処理する工程（以下、「下地処理工程」ともいう）、
上記下地処理した基板上に自己組織化膜を積層する工程（以下、「自己組織化膜積層工程」ともいう）、及び
上記自己組織化膜の少なくとも一部の相を除去する工程（以下、「除去工程」ともいう）
を備える。
上記基板として、ケイ素含有基板又は上面側に金属含有膜が形成された基材を用いる。
また、上記下地用組成物として、上述の当該下地用組成物を用いる。

自己組織化リソグラフィープロセスは、下地処理工程後、自己組織化膜積層工程前に、
上記下地処理した基板上にプレパターンを形成する工程（以下、「プレパターン形成工程」ともいう）を備えていてもよい。

当該自己組織化リソグラフィープロセスは、除去工程後、
基板パターンを形成する工程（以下、「基板パターン形成工程」ともいう）を備えていてもよい。以下、各工程について図１〜図５を参照しつつ説明する。

［下地処理工程］
本工程では、下地用組成物を用いて基板１０１を下地処理する。基板１０１としては、ケイ素含有基板又は上面側に金属含有膜が形成された基材を用いる。本工程を行うことで、図１に示すように、基板１０１上に下地１０２を備えた基板、すなわち下地処理した基板が得られる。自己組織化膜１０５はこの下地１０２上に積層して形成される。自己組織化膜１０５においては、相分離構造（ミクロドメイン構造）の形成の際に基板１０１を下地処理することで構造制御が可能となり、自己組織化による相分離構造を簡便かつ良好に形成させることができ、矩形のパターン等を形成することができる。

上記ケイ素含有基板としては、ケイ素原子を含有する限り特に限定されないが、例えばシリコンウェハ等のケイ素基板、シロキサン膜を形成した金属基板などが挙げられ、これらの中ではケイ素基板が好ましく、シリコンウェハがより好ましい。なお、ケイ素含有基板は通常空気中の酸素、水等の作用によりその表面にＳｉ−ＯＨ又はＳｉ−Ｈを有している。また、ケイ素含有基板は硫酸等の酸で表面処理をすることでその表面にＳｉ−ＯＨ又はＳｉ−Ｈを有することもできる。
また、上記金属含有膜としては、金属原子を含有する限り特に限定されないが、例えば、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等からなる膜、金属の加水分解縮合物を含有する組成物から形成される膜等が挙げられる。

下地処理の方法としては、特に限定されないが、例えば当該下地用組成物を基板１０１上にスピンコート法等の公知の方法により塗布して形成された塗膜を、加熱又は露光することにより硬化する方法などが挙げられる。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、イオンビーム等が挙げられる。塗膜の硬化を行うには、加熱のみでも、露光のみでも、加熱及び露光の両方を行ってもよい。当該下地用組成物が［Ｃ］酸発生剤を含有しない場合は、オキソ酸基と基板表面との結合を十分に形成させ、また上記塗膜の十分な硬化を確保する観点から、加熱を行うこと、すなわち、加熱のみ、又は加熱及び露光の両方を行うことが好ましい。当該下地用組成物が［Ｃ］酸発生剤を含有する場合は、［Ｃ］酸発生剤の感放射線性酸発生剤／熱酸発生剤の種類に対応して、露光及び／又は加熱を行うことを選択すればよい。塗膜の硬化をより進める観点からは、当該下地用組成物の［Ｃ］酸発生剤の含有の有無に関わらず、加熱を行うことが好ましい。

上記塗膜を加熱する際の温度としては、１００℃以上４００℃以下が好ましく、１２０℃以上３５０℃以下がより好ましい。上記塗膜を加熱する際の時間としては、１０秒以上６００秒以下が好ましく、３０秒以上３００秒以下がより好ましい。下地処理する際の加熱温度及び時間を上記範囲とすることで、［Ａ］化合物の偏在をより抑制することができる。上記塗膜を加熱する際の雰囲気としては、特に限定されないが、空気雰囲気下でも、窒素ガス中等の不活性ガス雰囲気下でもよい。また、上記塗膜を加熱後、溶媒洗浄を行ってもよい。

上記下地１０２の膜厚としては、５ｎｍ〜２，０００ｎｍが好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍがより好ましく、１５ｎｍ〜５０ｎｍがさらに好ましい。

上記硬化後に、基板表面と相互作用していない［Ａ］化合物等を除去するため、例えば２．３８質量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液等により下地処理した基板の表面を洗浄するとよい。このように洗浄することで、自己組織化による相分離構造をより良好に形成でき、かつより矩形のパターンを形成できる傾向がある。

上記露光後かつ洗浄前の下地処理した基板の表面の純水の後退接触角の下限としては、５０°が好ましく、５５°がより好ましく、５８°がさらに好ましい。他方、上記後退接触角の上限としては、７５°が好ましく、７０°がより好ましく、６５°がさらに好ましい。上記露光後かつ洗浄前の後退接触角を上記範囲とすることで、自己組織化による相分離構造をより良好に形成でき、かつより矩形のパターンを形成できる傾向がある。

［プレパターン形成工程］
本工程では、図２に示すように、上記下地１０２上にプレパターン１０３を形成する。本工程を行うことで、自己組織化膜１０５形成の際の相分離がより制御され、より良好に自己組織化による相分離構造を形成できる。即ち、自己組織化膜１０５を形成する成分等のうち、プレパターン１０３の側面と親和性が高い成分等はプレパターン１０３に沿って相を形成し、親和性の低い成分等はプレパターン１０３から離れた位置に相を形成する。これにより、より良好に自己組織化による相分離構造を形成することができる。また、プレパターン１０３の材質、長さ、厚さ、形状等により、形成される相分離構造を細かく制御することができる。さらに、プレパターン１０３は、部分露光、レーザーアブレージョン等により部分改質を行うこともできる。なお、プレパターン１０３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、ピラーパターン等を用いることができる。

上記プレパターン１０３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１０３の形成方法としては、例えばＪＳＲ社の「ＡＲＸ２９２８ＪＮ」等の化学増幅型レジスト組成物を用い、上記下地１０２上に塗布してレジスト膜を形成する。次いで、上記レジスト膜の所望の領域に特定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ＡｒＦエキシマレーザー光、ＫｒＦエキシマレーザー光等の遠紫外線、紫外線、Ｘ線等の電磁波、電子線等の荷電粒子線などが挙げられる。これらの中で、遠紫外線が好ましく、ＡｒＦエキシマレーザー光、ＫｒＦエキシマレーザー光がより好ましく、ＡｒＦエキシマレーザー光がさらに好ましい。次いで、ポストエクスポージャーベーク（ＰＥＢ）を行い、アルカリ現像液等の現像液を用いて現像を行い、所望のプレパターン１０３を形成することができる。

なお、上記プレパターン１０３の表面を疎水化処理又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等が挙げられる。上記プレパターン１０３の表面の疎水性又は親水性を高めることにより、上述の自己組織化を促進することができる。

［自己組織化膜積層工程］
本工程では、上記下地１０２上に自己組織化膜１０５を積層する。本工程を行うことで、下地１０２上に自己組織化膜１０５を積層した基板を得ることができる。この自己組織化膜１０５の積層は、例えば自己組織化により相分離構造を形成することができる成分を含有する自己組織化組成物等を下地１０２上に塗布することにより塗膜を形成し、この塗膜中の上記成分を自己組織化させること等によって行うことができる。また、上記プレパターン１０３を用いる場合には、図３に示すように、プレパターン１０３によって区切られた下地１０２上の領域に、上記自己組織化組成物を塗布して塗膜を形成し、相分離構造を有する自己組織化膜１０５を形成する。

上記自己組織化膜１０５の形成においては、上記自己組織化組成物を下地１０２上に塗布して塗膜を形成した後、アニーリング等を行うことで、同じ性質を有する部位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。これにより下地１０２上に相分離構造を有する自己組織化膜１０５が形成される。この相分離構造は、プレパターン１０３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１０３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１０３がラインパターンである場合には、このプレパターン１０３との親和性が高い方の成分等の相がプレパターン１０３に沿って形成され（１０５ｂ）、他方の成分等の相はプレパターン１０３の側面から最も離れた部分、即ちプレパターン１０３で区切られた領域の中央部分に形成され（１０５ａ）、ラメラ状（板状）の相が交互に配置されたラメラ状相分離構造を形成する。プレパターン１０３がホールパターンである場合には、プレパターン１０３のホール側面に沿って、プレパターン１０３との親和性が高い方の成分等の相が形成され、ホールの中央部分に他方の成分等の相が形成される。また、プレパターン１０３がピラーパターンである場合には、プレパターン１０３のピラーの側面に沿って、プレパターン１０３との親和性が高い方の成分等の相が形成され、それぞれのピラーから離れた部分に他方の成分等の相が形成される。このプレパターン１０３のピラー間の距離、上記自己組織化組成物中の各重合体等の成分の構造、配合比率などを適宜調節することにより、所望の相分離構造を形成することができる。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。このように、下地１０２に加えて、各化合物の成分の構造、配合比率、プレパターン１０３により、得られる相分離構造を精密に制御し、より所望の微細パターンを得ることができる。

上記自己組織化により相分離構造を形成することができる成分としては、そのような性質を有する限り特に限定されないが、例えばブロック共重合体、互いに不相溶な２種以上の重合体の混合物等が挙げられる。これらの中でより良好に相分離構造を形成することができる観点から、ブロック共重合体が好ましく、スチレン単位−メタクリル酸エステル単位からなるブロック共重合体がより好ましく、スチレン単位−メチルメタクリレート単位からなるジブロック共重合体がさらに好ましい。

上記自己組織化組成物を基板上に塗布して塗膜１０４を形成する方法は特に限定されないが、例えば上記自己組織化組成物をスピンコート法等によって塗布する方法などが挙げられる。これにより、上記自己組織化組成物は、上記下地１０２上の上記プレパターン１０３間等に塗布され、塗膜１０４が形成される。

アニーリングの方法としては、例えばオーブン、ホットプレート等により、好ましくは８０℃〜４００℃の温度、より好ましくは８０℃〜３００℃、さらに好ましくは、１５０℃〜３００℃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としては、１０秒〜１２０分が好ましく、３０秒〜６０分がより好ましく、１分〜２０分がさらに好ましい。これにより得られる自己組織化膜１０５の膜厚としては、０．１ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、０．５ｎｍ〜１００ｎｍがより好ましく、１ｎｍ〜５０ｎｍがさらに好ましい。

［除去工程］
本工程では、図４及び図５に示すように、上記自己組織化膜１０５の少なくとも一部の相を除去する。本工程を行うことで、上記自己組織化膜１０５が有する相分離構造のうちの一部の相１０５ａを除去することができる。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などを用いて、一部の相をエッチング処理により除去することができる。この際、プレパターン１０３を同様に又は別途除去してもよい。相分離構造のうちの一部の相１０５ａ及びプレパターン１０３を除去した後の状態を図５に示す。

上記自己組織化膜１０５が有する相分離構造のうちの一部の相１０５ａ又はプレパターン１０３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等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等の物理的エッチングなどの公知の方法が挙げられる。これらの中で、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）が好ましく、ＣＦ_４、Ｏ_２ガス等を用いたケミカルドライエッチング、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、２−プロパノール（ＩＰＡ）等の有機溶媒、フッ酸等の液体のエッチング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。

［基板パターン形成工程］
本工程では、基板パターンを形成する。本工程を行うことで、残存した相分離膜の一部の相１０５ｂからなるパターンをマスクとして、下地１０２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ことができる。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。この得られるパターンとしては、例えばラインアンドスペースパターン、ホールパターン、ピラーパターン等が挙げられる。上記エッチングの方法としては、上記除去工程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、下地１０２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_４の混合ガス等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_３とＣｌ_２の混合ガス等を用いることができる。当該自己組織化リソグラフィープロセスにより得られるパターンは半導体素子等に好適に用いられ、さらに上記半導体素子はＬＥＤ、太陽電池等に広く用いられる。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。各物性値の測定方法を下記に示す。

［Ｍｗ及びＭｎ］
重合体のＭｗ及びＭｎは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により東ソー社のＧＰＣカラム（「Ｇ２０００ＨＸＬ」２本、「Ｇ３０００ＨＸＬ」１本、「Ｇ４０００ＨＸＬ」１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（和光純薬工業社）
流量：１．０ｍＬ／分
試料濃度：１．０質量％
試料注入量：１００μＬ
カラム温度：４０℃
検出器：示差屈折計
標準物質：単分散ポリスチレン

［^１３Ｃ−ＮＭＲ分析］：
^１３Ｃ−ＮＭＲ分析は、核磁気共鳴装置（日本電子社の「ＪＮＭ−ＥＸ４００」）を使用し、測定溶媒としてＤＭＳＯ−ｄ_６を使用して行った。重合体における各構造単位の含有割合は、^１３Ｃ−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面積比から算出した。

＜［Ａ］化合物の合成＞
［合成例１］（化合物（Ａ−１）の合成）
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、メチルエチルケトン１００ｇを仕込んで窒素置換した。８５℃に加熱して、同温度で、メチルエチルケトン１００ｇ、スチレン５１ｇ（０．４９ｍｏｌ）、メチルメタクリレート４９ｇ（０．４９ｍｏｌ）、１２−メルカプトドデカニルホスホン酸７．２４ｇ（０．０２７ｍｏｌ）及び２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）３ｇの混合溶液を３時間かけて各々滴下し、この温度を保持して３時間重合した。得られた重合反応液を３Ｌのメタノール中に滴下して沈殿精製を行い、残留モノマー、開始剤等を除き、化合物（Ａ−１）を得た。化合物（Ａ−１）のＭｗは７，０３４、Ｍｎは５，１２２、Ｍｗ／Ｍｎは１．３７であった。この化合物（Ａ−１）をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）に溶解させて、１０質量％の化合物（Ａ−１）を含む溶液を調製した。

［合成例２］（化合物（Ａ−２）の合成）
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、メチルエチルケトン１００ｇを仕込んで窒素置換した。８５℃に加熱して、同温度で、メチルエチルケトン１００ｇ、スチレン５１ｇ（０．４９ｍｏｌ）、メチルメタクリレート４９ｇ（０．４９ｍｏｌ）、臭化銅（Ｉ）１ｇ、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”−ペンタメチルジエチレントリアミン１ｇ、及びブロモイソ酪酸メチルホスホン酸２ｇの混合溶液を３時間かけて各々滴下し、この温度を保持して３時間重合した。得られた重合反応液を３Ｌのメタノール中に滴下して、沈殿精製を行い、残留モノマー、開始剤等を除き、化合物（Ａ−２）を得た。化合物（Ａ−２）のＭｗは６，７１５、Ｍｎは６，０７４、Ｍｗ／Ｍｎは１．１１であった。この化合物（Ａ−２）をＰＧＭＥＡに溶解させて１０質量％の化合物（Ａ−２）を含む溶液を調製した。

［合成例３］（化合物（Ａ−３）の合成）
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、メチルエチルケトン１００ｇを仕込んで窒素置換した。８５℃に加熱して、同温度で、メチルエチルケトン１００ｇ、スチレン５１ｇ（０．４９ｍｏｌ）、メチルメタクリレート４９ｇ（０．４９ｍｏｌ）、３−メルカプトプロピオン酸２．８６ｇ（０．０２７ｍｏｌ）及び２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）３ｇの混合溶液を３時間かけて滴下し、この温度を保持して３時間重合した。得られた重合反応液を３Ｌのメタノール中に滴下して、沈殿精製を行い、残留モノマー、開始剤等を除き、化合物（Ａ−３）を得た。化合物（Ａ−３）のＭｗは７，１５２、Ｍｎは５，１３４、Ｍｗ／Ｍｎは１．３９であった。この化合物（Ａ−３）をＰＧＭＥＡに溶解させて、１０質量％の化合物（Ａ−３）を含む溶液を調製した。

［合成例４］（化合物（Ａ−４）の合成）
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、メチルエチルケトン１００ｇを仕込んで窒素置換した。８５℃に加熱して、同温度で、メチルエチルケトン１００ｇ、スチレン５１ｇ（０．４９ｍｏｌ）、メチルメタクリレート４９ｇ（０．４９ｍｏｌ）、３−メルカプト−１−プロパンスルホン酸４．３２ｇ（０．０２７ｍｏｌ）及び２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）３ｇの混合溶液を３時間かけて滴下し、この温度を保持して３時間重合した。得られた重合反応液を３Ｌのメタノール中に滴下し、沈殿精製を行い、残留モノマー、開始剤等を除き、化合物（Ａ−４）を得た。化合物（Ａ−４）のＭｗは７，００２、Ｍｎは４，９５４、Ｍｗ／Ｍｎは１．４１であった。この化合物（Ａ−４）をＰＧＭＥＡに溶解させて、１０質量％の化合物（Ａ−４）を含む溶液を調製した。

［合成例５］（化合物（Ａ−５）の合成）
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、メチルエチルケトン１００ｇを仕込んで窒素置換した。８５℃に加熱して、同温度で、メチルエチルケトン１００ｇ、スチレン５１ｇ（０．４９ｍｏｌ）、メチルメタクリレート４８ｇ（０．４８ｍｏｌ）、１２−ホスホン酸ドデカニルメタクリレート３．３ｇ（０．０１ｍｏｌ）、メルカプトウンデセン５．５ｇ（０．０２７ｍｏｌ）及び２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）３ｇの混合溶液を３時間かけて各々滴下し、この温度を保持して３時間重合した。得られた重合反応液を３Ｌのメタノール中に滴下して、沈殿精製を行い、残留モノマー、開始剤等を除き、化合物（Ａ−５）を得た。化合物（Ａ−５）のＭｗは７，２４８、Ｍｎは５，１２１、Ｍｗ／Ｍｎは１．４２であった。この化合物（Ａ−５）をＰＧＭＥＡに溶解させて、１０質量％の化合物（Ａ−５）を含む溶液を調製した。

［合成例６］（化合物（Ａ−６）の合成）
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、メチルエチルケトン１００ｇを仕込んで窒素置換した。８５℃に加熱して、同温度で、メチルエチルケトン１００ｇ、スチレン５１ｇ（０．４９ｍｏｌ）、メチルメタクリレート４８ｇ（０．４８ｍｏｌ）、４−ビニルフェニルメチレンホスホン酸２．０ｇ（０．０１ｍｏｌ）、メルカプトウンデセン５．５ｇ（０．０２７ｍｏｌ）及び２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）３ｇの混合溶液を３時間かけて各々滴下し、この温度を保持して３時間重合した。得られた重合反応液を３Ｌのメタノール中に滴下し、沈殿精製を行い、残留モノマー、開始剤等を除き、化合物（Ａ−６）を得た。化合物（Ａ−６）のＭｗは６，７４９、Ｍｎは４，７２１、Ｍｗ／Ｍｎは１．４３であった。この化合物（Ａ−６）をＰＧＭＥＡに溶解させて、１０質量％の化合物（Ａ−６）を含む溶液を調製した。

［合成例７］（化合物（Ａ−７）の合成）
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、メチルエチルケトン１００ｇを仕込んで窒素置換した。８５℃に加熱して、同温度で、メチルエチルケトン１００ｇ、スチレン５１ｇ（０．４９ｍｏｌ）、メチルメタクリレート４８ｇ（０．４８ｍｏｌ）、メタクリル酸０．９ｇ（０．０１ｍｏｌ）、メルカプトウンデセン５．５ｇ（０．０２７ｍｏｌ）及び２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）３ｇの混合溶液を３時間かけて各々滴下し、この温度を保持して３時間重合した。得られた重合反応液を３Ｌのメタノール中に滴下し、沈殿精製を行い、残留モノマー、開始剤等を除き、化合物（Ａ−７）を得た。化合物（Ａ−７）のＭｗは７，２７５、Ｍｎは５，２１１、Ｍｗ／Ｍｎは１．４０であった。この化合物（Ａ−７）をＰＧＭＥＡに溶解させて、１０質量％の化合物（Ａ−７）を含む溶液を調製した。

［合成例８］（化合物（Ａ−８）の合成）
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、メチルエチルケトン１００ｇを仕込んで窒素置換した。８５℃に加熱して、同温度で、メチルエチルケトン１００ｇ、スチレン５１ｇ（０．４９ｍｏｌ）、メチルメタクリレート４８ｇ（０．４８ｍｏｌ）、ビニル安息香酸１．５ｇ（０．０１ｍｏｌ）、メルカプトウンデセン５．５ｇ（０．０２７ｍｏｌ）及び２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）３ｇの混合溶液を３時間かけて各々滴下し、この温度を保持して３時間重合した。得られた重合反応液を３Ｌのメタノール中に滴下し、沈殿精製を行い、残留モノマー、開始剤等を除き、化合物（Ａ−８）を得た。化合物（Ａ−８）のＭｗは７，０８５、Ｍｎは４，９６２、Ｍｗ／Ｍｎは１．４３であった。この化合物（Ａ−８）をＰＧＭＥＡに溶解させて、１０質量％の化合物（Ａ−８）を含む溶液を調製した。

［合成例９］（化合物（Ａ−９）の合成）
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、メチルエチルケトン１００ｇを仕込んで窒素置換した。８５℃に加熱して、同温度で、メチルエチルケトン１００ｇ、スチレン５１ｇ（０．４９ｍｏｌ）、メチルメタクリレート４８ｇ（０．４８ｍｏｌ）、ビニルスルホン酸１．１ｇ（０．０１ｍｏｌ）、メルカプトウンデセン５．５ｇ（０．０２７ｍｏｌ）及び２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）３ｇの混合溶液を３時間かけて各々滴下し、この温度を保持して３時間重合した。得られた重合反応液を３Ｌのメタノール中に滴下して、沈殿精製を行い、残留モノマー、開始剤等を除き、化合物（Ａ−９）を得た。化合物（Ａ−９）のＭｗは７，１９３、Ｍｎは４，９３８、Ｍｗ／Ｍｎは１．４６であった。この化合物（Ａ−９）をＰＧＭＥＡに溶解させて、１０質量％の化合物（Ａ−９）を含む溶液を調製した。

［合成例１０］（化合物（Ａ−１０）の合成）
冷却管と攪拌機を備えたフラスコに、メチルエチルケトン１００ｇを仕込んで窒素置換した。８５℃に加熱して、同温度で、メチルエチルケトン１００ｇ、スチレン５１ｇ（０．４９ｍｏｌ）、メチルメタクリレート４９ｇ（０．４９ｍｏｌ）、メルカプトウンデカン５．５ｇ（０．０２７ｍｏｌ）及び２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）３ｇの混合溶液を３時間かけて各々滴下し、この温度を保持して３時間重合した。得られた重合反応液を３Ｌのメタノール中に滴下して、沈殿精製を行い、残留モノマー、開始剤等を除き、化合物（Ａ−１０）を得た。化合物（Ａ−１０）のＭｗは７，０３８、Ｍｎは４，８７３、Ｍｗ／Ｍｎは１．４４であった。この化合物（Ａ−１０）をＰＧＭＥＡに溶解させて、１０質量％の化合物（Ａ−１０）を含む溶液を調製した。

＜ブロック共重合体の合成＞
［合成例１１］（ブロック共重合体（Ｐ−１）の合成）
５００ｍＬのフラスコ反応容器を減圧乾燥した後、窒素雰囲気下、蒸留脱水処理を行ったテトラヒドロフラン２００ｇを注入し、−７８℃まで冷却した。その後、ｓｅｃ−ブチルリチウム（ｓｅｃ−ＢｕＬｉ）の１Ｎシクロヘキサン溶液を０．２７ｇ注入し、蒸留脱水処理を行ったスチレン１０．７ｇ（０．１０３ｍｏｌ）を３０分かけて滴下注入した。このとき反応液の内温が−６０℃以上にならないように注意した。滴下終了後３０分間熟成した後、さらに蒸留脱水処理を行ったメタクリル酸メチル１０．３ｇ（０．１０３ｍｏｌ）を３０分かけて滴下注入し、１２０分間反応させた。この後、末端処理剤としてメタノール１ｍＬを注入し反応させた。重合反応液を室温まで昇温し、得られた重合反応液を濃縮してプロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）で置換した後、シュウ酸２質量％水溶液１，０００ｇを注入撹拌し、静置後、下層の水層を取り除いた。この操作を３回繰り返し、Ｌｉ塩を除去した後、超純水１，０００ｇを注入撹拌し、下層の水層を取り除いた。この操作を３回繰り返しシュウ酸を除去した後、得られた溶液を濃縮した後、メタノール５００ｇ中に滴下して、重合体を析出させた。減圧濾過して得られた重合体をメタノールで２回洗浄した後、６０℃で減圧乾燥させることで、白色のブロック共重合体（Ｐ−１）２０．５ｇを得た。
ブロック共重合体（Ｐ−１）のＭｗは４１，０００、Ｍｗ／Ｍｎは１．１３であった。また、^１３Ｃ−ＮＭＲ分析の結果、ブロック共重合体（Ｐ−１）におけるスチレン単位の含有割合及びメタクリル酸メチル単位の含有割合は、それぞれ５０．１モル％及び４９．９モル％であった。なお、ブロック共重合体（Ｐ−１）はジブロック共重合体である。

＜下地用組成物の調製＞
下地用組成物の調製に用いた各成分について以下に示す。

［［Ａ］成分］
Ａ−１〜Ａ−１０：上記合成例１〜１０で合成した化合物（Ａ−１）〜（Ａ−１０）を１０質量％含む溶液
Ａ−１１：ドデシルホスホン酸（東京化成工業社）をＰＧＭＥＡに溶解させて調製した１０質量％溶液（基板上に、下地として、単分子膜を形成すると考えられる。）

［［Ｂ］溶媒］
Ｂ−１：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
Ｂ−２：メトキシブチルアセテート
Ｂ−３：酢酸ブチル
Ｂ−４：シクロヘキサノン

［［Ｃ］酸発生剤］
Ｃ−１：トリフェニルスルホニウム２−（ノルボルナン−２−イル）−１，１，２，２−テトラフルオロエタン−１−スルホネート（下記式（Ｃ−１）で表される化合物）
Ｃ−２：ジ（４−ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムノナフルオロブタンスルホネート（下記式（Ｃ−２）で表される化合物）

［実施例１］（下地用組成物（Ｓ−１）の調製）
［Ａ］化合物としての（Ａ−１）を１０質量％含む溶液１００質量部、［Ｂ］溶媒としての（Ｂ−１）９，８９５質量部及び［Ｃ］酸発生剤としての（Ｃ−１）５質量部を混合し、溶解させて混合溶液を得た。得られた混合溶液を孔径０．１μｍのメンブランフィルターでろ過し、下地用組成物（Ｓ−１）を調製した。下地用組成物（Ｓ−１）の固形分濃度は、０．１５質量％であった。

［実施例２〜１６並びに比較例１及び２］
下記表１に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は実施例１と同様に操作して、下地用組成物（Ｓ−２）〜（Ｓ−１６）並びに（ＣＳ−１）及び（ＣＳ−２）を調製した。得られた各下地用組成物の固形分濃度（質量％）について、表１に合わせて示す。

＜パターン形成用組成物の調製＞
上記得られたブロック共重合体（Ｐ−１）を、ＰＧＭＥＡに溶解し、１質量％溶液とした。この溶液を孔径２００ｎｍのメンブランフィルターで濾過して、パターン形成用組成物（Ｊ−１）を調製した。

＜下地処理＞
上記調製した各下地用組成物を用いて、１２インチシリコンウエハの表面に膜厚２０ｎｍの塗膜を形成させ、ＡｒＦエキシマレーザー光（波長１９３ｎｍ）にて露光し、２００℃で１２０秒間焼成を行った。次いで、基板と相互作用していない［Ａ］化合物を除去するため、２．３８質量％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で洗浄した後、さらに超純水にて洗浄してから、１００℃で１２０秒間基板を乾燥させることにより、基板の下地処理を行った。

＜パターンの形成＞
表面に下地を形成したシリコンウエハ基板上に、形成する自己組織化膜の膜厚が３０ｎｍになるようにパターン形成用組成物（Ｊ−１）を塗布して塗膜を形成した後、２５０℃で１０分間加熱して相分離させ、ミクロドメイン構造を形成させ、次に、プラズマ処理にてドライエッチングを行い、３０ｎｍピッチの凹凸パターンを形成させた。

＜評価＞
上記下地処理した基板についてその表面の後退接触角を測定し、また、上記形成したパターンについて、自己組織化による相分離構造の形成の良好性の指標としてのフィンガープリントの良好性、及びパターン形状の矩形性をそれぞれ下記方法に従って評価した。

［後退接触角（ＲＣＡ）］
上記下地処理した基板の表面の後退接触角の測定は、接触角計（ＫＲＵＳ社の「ＤＳＡ−１０」）を用い、室温：２３℃、湿度：４５％、常圧の環境下で、下記手順に従い、速やかに行った。
＜１＞ウェハステージ位置を調整する。
＜２＞ウェハをステージにセットする。
＜３＞針へ水を注入する。
＜４＞針の位置を微調整する。
＜５＞針から水を排出してウェハ上に２５μＬの水滴を形成する。
＜６＞水滴から針を一旦引き抜く。
＜７＞針を上記＜４＞で調整した位置へ再度引き下げる。
＜８＞針から水滴を１０μＬ／ｍｉｎの速度で１５０秒間吸引する。同時に接触角を毎秒（計１５０回）測定する。
＜９＞接触角が安定した時点から計２０点の接触角について平均値を算出し後退接触角とした。
後退接触角の露光後かつ洗浄前、及び洗浄後における測定値を表２に合わせて示す。

［フィンガープリントの良好性及びパターン形状の矩形性］
上記形成したパターンを、走査型電子顕微鏡（日立製作所社の「Ｓ−４８００」）を用いて観察し、フィンガープリントの良好性、及びパターン形状の矩形性を評価した。
フィンガープリントの良好性は、明確な相分離が確認でき、欠陥がない場合は「○（良好）」と、相分離が不完全であるか、又は欠陥がある場合は「×（不良）」と評価した。
パターン形状の矩形性は、パターンが矩形と認められる場合は「○（良好）」と、矩形と認められない場合は「×（不良）」と評価した。評価結果を表２に合わせて示す。

表２の結果から明らかなように、実施例の下地用組成物によれば、下地処理した基板表面の露光後かつ洗浄前の後退接触角を適度に高いものとすることができ、その結果、フィンガープリントが良好であり、自己組織化による相分離構造を良好に形成することができ、かつ矩形のパターンを形成することができる。一方、比較例の下地用組成物では、下地処理した基板表面の洗浄後の後退接触角が低いものとなり、それに起因してか、フィンガープリントが不良であり、自己組織化による相分離構造を良好に形成することができず、さらに矩形のパターンを得ることができないことが分かる。

本発明の下地用組成物及び自己組織化リソグラフィープロセスによれば、自己組織化による相分離構造を良好に形成させ、かつ矩形のパターンを形成させることができる。従って、これらは、さらなる微細化が要求されている半導体デバイス、液晶デバイス等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。

１０１ 基板
１０２ 下地
１０３ プレパターン
１０４ 塗膜
１０５ 自己組織化膜
１０５ａ 自己組織化膜を構成する一方の相
１０５ｂ 自己組織化膜を構成する他方の相

Claims (10)

1. 自己組織化リソグラフィープロセスにおける自己組織化膜の下地用組成物であって、
   オキソ酸基を有する化合物、及び
   溶媒
   を含有することを特徴とする下地用組成物。
2. 上記化合物が、下記式（１）で表される請求項１に記載の下地用組成物。
   

   

   （式（１）中、Ａは、炭素数１０以上のｎ価の有機基である。Ｂは、オキソ酸基である。ｎは、１〜２００の整数である。但し、ｎが２以上の場合、複数のＢは同一でも異なっていてもよい。）
3. 上記オキソ酸基が、リン酸基、ホスホノ基、スルホ基、硫酸基及びカルボキシ基からなる群より選択される少なくとも１種である請求項１又は請求項２に記載の下地用組成物。
4. 酸発生剤をさらに含有する請求項１、請求項２又は請求項３に記載の下地用組成物。
5. 上記式（１）におけるｎが１であり、上記Ｂのオキソ酸基が上記Ａの有機基の末端に結合する請求項２、請求項３又は請求項４に記載の下地用組成物。
6. 上記式（１）におけるｎが２〜２００の整数である請求項２、請求項３又は請求項４に記載の下地用組成物。
7. 上記自己組織化リソグラフィープロセスにおけるケイ素含有基板の下地処理に用いられる請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の下地用組成物。
8. 上記自己組織化リソグラフィープロセスにおける金属含有膜の下地処理に用いられる請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の下地用組成物。
9. 下地用組成物を用いて基板を下地処理する工程、
   上記下地処理した基板上に自己組織化膜を積層する工程、及び
   上記自己組織化膜の少なくとも一部の相を除去する工程
   を備える自己組織化リソグラフィープロセスであって、
   上記基板が、ケイ素含有基板又は上面側に金属含有膜が形成された基材であり、
   上記下地用組成物として、請求項７又は請求項８に記載の下地用組成物を用いることを特徴とする自己組織化リソグラフィープロセス。
10. 上記下地処理した基板上にプレパターンを形成する工程をさらに備え、
    上記プレパターン形成工程の後に上記自己組織化膜積層工程を行う請求項９に記載の自己組織化リソグラフィープロセス。

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