JP2016525592A - ブロックコポリマーのそれぞれのブロック中に存在するモノマーとは少なくとも部分的に異なるモノマーのランダムコポリマーまたはグラジエントコポリマーを使ったブロックコポリマー・ナノドメインの垂直配向方法 - Google Patents
ブロックコポリマーのそれぞれのブロック中に存在するモノマーとは少なくとも部分的に異なるモノマーのランダムコポリマーまたはグラジエントコポリマーを使ったブロックコポリマー・ナノドメインの垂直配向方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
− ランダムまたはグラジエントコポリマー溶液の基板上への堆積、
− ランダムまたはグラジエントコポリマー鎖単一層の基板上へのグラフト化を生じさせるアニーリング、続けて、非グラフト化鎖を除去するように任意選択で行う濯ぎ、
− ブロックコポリマー溶液の堆積、
− 適切な処理によるブロックコポリマーの自己組織化に固有の相分離。
式中、ラジカルRLは15.0342g/molより大きいモル質量を有する。ラジカルRLは、塩素、臭素またはヨウ素などのハロゲン原子、直鎖、分岐、もしくはアルキルもしくはフェニルラジカルなどの環状の飽和もしくは不飽和の炭化水素ベース基、またはエステル基−COORもしくはアルコキシ基−OR、またはホスホネート基−PO(OR)2であってよいが、15.0342より大きいモル質量を有する場合に限られる。一価のラジカルRLは、ニトロキシドラジカルの窒素原子に対して、β位置にあるとされる。式(1)の炭素原子および窒素原子の残りの原子価は、種々の基、例えば、水素原子、1から10個の炭素原子を含むアルキル、アリールまたはアリールアルキルラジカルなどの炭化水素ベースラジカルに結合することができる。式(1)の炭素原子および窒素原子が、環を形成できるように二価のラジカルと一緒に結合することは除外されない。しかし、式(1)の炭素原子および窒素原子の残りの原子価が一価の基と結合するのが好ましい。好ましくは、ラジカルRLは30g/molより大きいモル質量を有する。ラジカルRLは、例えば、40から450g/molのモル質量を有してもよい。例えば、ラジカルRLは、ホスホリル基を含むラジカルであってよく、前記ラジカルRLは、式:
により表すことができる。式中、同じまたは異なってもよいR3およびR4は、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アラルキルオキシ、ペルフルオロアルキルおよびアラルキルラジカルから選択することができ、1から20個の炭素原子を含んでもよい。また、R3および/またはR4は、塩素または臭素またはフッ素またはヨウ素原子などのハロゲン原子であってよい。フェニルラジカルまたはナフチルラジカルの場合のように、ラジカルRLが少なくとも1つの芳香環を含むことも可能であり、場合によっては、後者は、例えば、1から4個の炭素原子を含むアルキルラジカルで置換される。
− N-tert-ブチル-1-フェニル-2-メチルプロピルニトロキシド、
− N-tert-ブチル-1-(2-ナフチル)-2-メチルプロピルニトロキシド、
− N-tert-ブチル-1-ジエチルホスホノ-2,2-ジメチルプロピルニトロキシド、
− N-tert-ブチル-1-ジベンジルホスホノ-2,2-ジメチルプロピルニトロキシド、
− N-フェニル-1-ジエチルホスホノ-2,2-ジメチルプロピルニトロキシド、
− N-フェニル-1-ジエチルホスホノ-1-メチルエチルニトロキシド、
− N-(1-フェニル-2-メチルプロピル)-1-ジエチルホスホノ-1-メチルエチルニトロキシド、
− 4-オキソ-2,2,6,6-テトラメチル-1-ピペリジニルオキシ、
− 2,4,6-トリ-tert-ブチルフェノキシ。
ブロックコポリマーの種々のメソ構造は、ブロックの体積分率に依存する。Mastenらにより、“Equilibrium behavior of symmetric ABA triblock copolymers melts. The Journal of chemical physics, 1999”, 111(15): 7139-7146、で行われた理論的研究により、ブロックの体積分率を変えることにより、メソ構造は、球状、円柱状、層状、ジャイロイドなどにすることができることが示されている。例えば、コンパクトな六角形型の積層を示すメソ構造は、1つのブロックに対し〜70%、その他のブロックに対し〜30%の体積分率で得ることができる。
窒素でパージした1Lの丸底フラスコに下記を添加した。
− 226.17gのBlocBuilder(登録商標)MA(1当量)
− 68.9gの2-ヒドロキシエチルアクリレート(1当量)
− 548gのイソプロパノール
機械的撹拌機およびジャケットを備えたステンレス鋼反応器に、トルエンおよびスチレン(S)、メチルメタクリレート(MMA)およびヒドロキシ官能化アルコキシアミンなどのモノマーを加える。スチレン(S)モノマーとメチルメタクリレート(MMA)モノマーの重量比は表1に記載している。トルエンの供給質量を反応媒体に対して30%に設定する。反応混合物を撹拌し、室温で窒素を使って30分間スパージングして脱気する。
(a)立体排除クロマトグラフィーによる測定
この合成用の材料は、全ての結晶化関連問題を避けるためのHO−PDMS−OH開始剤およびSigma−Aldrichによる市販のホモポリマーのラセミ乳酸、金属混入を避けるための有機触媒のトリアザビシクロデセン(TBD)およびトルエンである。
この調査で記載のブロックコポリマーを、リソグラフィーのニーズ、すなわち、エッチングおよび分解後に基板の円柱状孔の生成のためのマスクとして使われるマトリックス中の円柱、に適合するように選択した。したがって、所望の形態はPDMSマトリックス中のPLA円柱である。
最初に、実施例2により調製されたランダム・コポリマー・ブラシを基板上に堆積させ、表面エネルギーを調整し、それによりブロックと界面との間の優先的相互作用を調整する。
実施例3のブロックコポリマーをPGMEAに溶解する。溶液の濃度は0.5から10%、より厳密には、1%から4%の範囲である。膜厚は、溶液の濃度に依存し、濃度が高い程、膜厚も大きくなる。したがって、濃度は所望の膜厚に応じて変えられるパラメータである。ブロックコポリマーを全て溶解した後で、溶液を0.2μmフィルターを通して濾過する。
Claims (10)
- ランダムまたはグラジエントコポリマーによりブロックコポリマーメソ構造の配向を制御するプロセスであって、前記ランダムまたはグラジエントコポリマーのモノマーが、前記ブロックコポリマーの各ブロック中にそれぞれ存在するものとは少なくとも部分的に異なり、
− ランダムまたはグラジエントコポリマー溶液を基板上へ堆積する工程と、
− 前記ランダムまたはグラジエントコポリマー鎖単一層の前記基板上へのグラフト化を生じさせるアニーリングに続けて、非グラフト化鎖を除去するように任意選択で濯ぎを行う工程と、
− ブロックコポリマー溶液を堆積させる工程と、
− 適切な処理による前記ブロックコポリマーの自己組織化に固有の相分離をさせる工程と、
を含むプロセス。 - 前記ランダムまたはグラジエントコポリマーの構成モノマーの1つが、重合された後では、前記ブロックコポリマーのブロックの1つに混和することができる、請求項1に記載のプロセス。
- 前記ランダムまたはグラジエントコポリマーがラジカル重合により調製される、請求項1に記載のプロセス。
- 前記ランダムまたはグラジエントコポリマーが制御ラジカル重合により調製される、請求項1に記載のプロセス。
- 前記ランダムまたはグラジエントコポリマーがニトロキシド媒介ラジカル重合により調製される、請求項1に記載のプロセス。
- 前記ニトロキシドが、N-tert-ブチル-1-ジエチルホスホノ-2,2-ジメチルプロピルニトロキシドである、請求項5に記載のプロセス。
- 前記ブロックコポリマーが、少なくとも1つのPLAブロックおよび少なくとも1つのPDMSブロックを含む、請求項1に記載のプロセス。
- 前記ブロックコポリマーが、少なくとも1つのPTMCブロックおよび少なくとも1つのPDMSブロックを含む、請求項1に記載のプロセス。
- 前記ランダムまたはグラジエントコポリマーが、メチルメタクリレートおよびスチレンを含む、請求項6に記載のプロセス。
- リソグラフィー用途における請求項1から9のいずれか一項に記載のプロセスの使用。
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