JP2017043741A - Polymer having thiol group at molecular end, method of producing that polymer, polymer having carbon-carbon double bond at molecular end, and pattern formation method - Google Patents

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明展 竹田
Akinobu Takeda
明展 竹田
祥晴 大西
Yoshiharu Onishi
祥晴 大西
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polymer which can more faithfully transfer a pattern based on a microphase-separated structure on a parent substrate onto another substrate in MTP (Molecular Transfer Printing).SOLUTION: A polymer has a structure represented by the general formula (1) in the figure. (In the formula, the symbol * represents a binding site to another atom; Brepresents a polymer block comprising a structural unit derived from (meth)acrylic acid ester; and W represents a C2-61 divalent hydrocarbon group that may include nitrogen atoms, oxygen atoms and sulfur atoms at any positions.)SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、自己組織化(DSA:Directed Self−Assembly)リソグラフィーに利用されるポリマーインクとして用いるポリマー、該ポリマーの製造方法、中間体、および該ポリマーを用いたパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a polymer used as a polymer ink used in self-assembled (DSA) lithography, a method for producing the polymer, an intermediate, and a pattern forming method using the polymer.

半導体デバイス等の各種電子デバイス構造の微細化に伴い、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、ArFエキシマレーザー光等を用いて線幅30nm程度の微細なパターンを形成することが可能となっているが、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。   With miniaturization of various electronic device structures such as semiconductor devices, pattern miniaturization in a lithography process is required. At present, it is possible to form a fine pattern having a line width of about 30 nm using ArF excimer laser light or the like, but a finer pattern has been demanded.

より微細なパターン形成方法として、例えば、ArFエキシマレーザー光よりも短波長の光源を利用したX線、電子線、極短紫外線(EUV)フォトリソグラフィーなどが挙げられる。しかし、これらの技術には光源出力や半導体デバイス製造コストの高騰化などの問題がある。   Examples of a finer pattern forming method include X-rays, electron beams, and ultrashort ultraviolet (EUV) photolithography using a light source having a shorter wavelength than ArF excimer laser light. However, these technologies have problems such as light source output and increased semiconductor device manufacturing costs.

一方、新しいパターン形成方法の一つとして、秩序パターンを自発的に形成するいわゆる自己組織化(DSA:Directed Self−Assembly)による相分離構造を利用したもの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す。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コポリマー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、上記ブロックコポリマー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ミクロ相分離を利用して、自己整合的にパターンを形成することができる。   On the other hand, as one of new pattern forming methods, several 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 an organization or structure is spontaneously constructed without being caused solely by control from external factors. For example, a method of forming an ultrafine pattern by self-assembly using a block copolymer obtained by copolymerizing a monomer compound having one property and a monomer compound having a different property is known (patent) Reference 1). According to this method, by annealing the composition containing the block copolymer, a pattern can be formed in a self-aligned manner utilizing microphase separation in which polymer structures having the same properties are gathered together.

DSAリソグラフィーによってパターン形成を行うためにはあらかじめ基板上にガイドとなるプレパターンを形成させておく必要がある。プレパターンは物理ガイドおよび化学ガイドに大別されるが、どちらも通常のフォトリソグラフィー工程を経る必要があるために製造コストの観点からいまだ課題が残されている。   In order to form a pattern by DSA lithography, it is necessary to previously form a pre-pattern that serves as a guide on the substrate. Although the pre-pattern is roughly classified into a physical guide and a chemical guide, both of them need to go through a normal photolithography process, and thus still have a problem from the viewpoint of manufacturing cost.

DSAリソグラフィーにおけるコスト改善策として、MTP(Molecular Transfer Printing)と呼ばれる手法が提案されている(特許文献2参照)。本手法ではまず、プレパターン(物理ガイドまたは化学ガイド)を形成させた母体基板上に、水酸基等の官能基を末端部位に有する1種類以上のポリマー(ポリマーインク)と自己組織化を行うブロックコポリマーとの混合溶液を塗布し、アニーリングにより自己組織化膜を形成させる。このとき、高極性のポリマーインクは自己組織化膜の高極性部分付近に、低極性のポリマーインクは自己組織化膜の低極性部分付近にそれぞれ偏在する。形成された自己組織化膜上に別の基板を接触させた後、該別の基板を母体基板から剥がすと、該別の基板上にポリマーインクの一部が移動し、母体基板上のミクロ相分離構造に基づくパターンが転写される。転写されたパターンは、該別の基板上におけるプレパターン(化学ガイド)となり、該別の基板上にてDSAリソグラフィーが可能となる。   As a cost improvement measure in DSA lithography, a method called MTP (Molecular Transfer Printing) has been proposed (see Patent Document 2). In this method, first, a block copolymer that self-assembles with one or more types of polymers (polymer ink) having a functional group such as a hydroxyl group at a terminal site on a base substrate on which a pre-pattern (physical guide or chemical guide) is formed. And a self-assembled film is formed by annealing. At this time, the high-polarity polymer ink is unevenly distributed near the high-polarity portion of the self-assembled film, and the low-polarity polymer ink is unevenly distributed near the low-polarity portion of the self-assembled film. After another substrate is brought into contact with the formed self-assembled film, when the other substrate is peeled off from the base substrate, a part of the polymer ink moves onto the other substrate, and the microphase on the base substrate is moved. A pattern based on the separation structure is transferred. The transferred pattern becomes a pre-pattern (chemical guide) on the other substrate, and DSA lithography can be performed on the other substrate.

本手法によれば、転写後に適切な処理を行うことで母体基板の再利用が可能であり、また、転写後の基板を基にさらに別の基板に相分離構造を転写することも可能である。すなわち、フォトリソグラフィー工程が必要となるのは最初の母体基板作製のためのプレパターン形成時のみであり、その後はフォトリソグラフィー工程を行うことなく次々とパターン形成が可能となる。   According to this method, it is possible to reuse the base substrate by performing an appropriate process after the transfer, and it is also possible to transfer the phase separation structure to another substrate based on the substrate after the transfer. . That is, the photolithography process is required only at the time of forming a pre-pattern for the first production of the base substrate, and thereafter, the pattern can be formed one after another without performing the photolithography process.

従来MTPにおいて利用されているポリマーインクは末端部位に水酸基を有するポリマーであるが、本ポリマーインクの基板密着性はいまだ十分であるとは言えず、転写後のパターンに欠陥が生じる点や、ラインウィドゥスラフネス(LWR)が大きくなる点等の問題があった。   The polymer ink conventionally used in MTP is a polymer having a hydroxyl group at the terminal site, but it cannot be said that the substrate adhesion of this polymer ink is still sufficient, and there are defects in the pattern after transfer, There were problems such as an increase in Width Roughness (LWR).

特開2008−149447号公報JP 2008-149447 A 米国特許出願公開2009/0260750号明細書US Patent Application Publication No. 2009/0260750

本発明の目的は、MTPにおいて母体基板上のミクロ相分離構造に基づくパターンをより忠実に別の基板上に転写可能なポリマー、該ポリマーの製造方法、中間体、および該ポリマーを用いたパターン形成方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a polymer capable of more faithfully transferring a pattern based on a microphase-separated structure on a base substrate to another substrate in MTP, a method for producing the polymer, an intermediate, and pattern formation using the polymer It is to provide a method.

本発明者らは鋭意検討の結果、(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位からなる重合体ブロックを末端ブロックとして有し、該末端ブロックの末端にチオール基(SH基)が導入されたポリマーをポリマーインクとして用いると、母体基板上のミクロ相分離構造に基づくパターンをより忠実に別の基板上に転写できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies, the present inventors have, as a terminal block, a polymer block composed of a structural unit derived from (meth) acrylic acid ester, and a polymer in which a thiol group (SH group) is introduced at the terminal of the terminal block As a polymer ink, the inventors have found that a pattern based on a microphase separation structure on a base substrate can be more faithfully transferred onto another substrate, and the present invention has been completed.

即ち、本発明は、下記[1]〜[9]を提供する。
[1]下記一般式(1)で示される構造を有するポリマー。
That is, the present invention provides the following [1] to [9].
[1] A polymer having a structure represented by the following general formula (1).

(式中、*は他の原子との結合部を表し、Bは(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位からなる重合体ブロックを表し、Wは任意の位置に窒素原子、酸素原子および硫黄原子を含んでも良い炭素数2〜61の二価の炭化水素基を表す。)
[2]下記一般式(2)で示される、[1]のポリマー。
(In the formula, * represents a bond with another atom, B 3 represents a polymer block composed of a structural unit derived from (meth) acrylic acid ester, W represents a nitrogen atom, an oxygen atom and an arbitrary position) Represents a C2-61 divalent hydrocarbon group which may contain a sulfur atom.)
[2] The polymer of [1] represented by the following general formula (2).

(式中、B、Wは前記定義の通りであり、B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又は(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位からなる重合体ブロックを表し、B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、m,nはそれぞれ独立して0または1を表す。)
[3]m,nが0である、[2]のポリマー。
[4]Bが(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位からなるアニオン重合法で合成した重合体ブロックである、[1]〜[3]のいずれかのポリマー。
[5]Wが下記一般式(3)で示される、[1]〜[4]のいずれかのポリマー。
(In the formula, B 3 and W are as defined above, and B 1 is a polymer block composed of a structural unit derived from a vinyl aromatic compound or a polymer block composed of a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester). B 2 represents a polymer block composed of a structural unit derived from a conjugated diene or a structural unit derived from a diphenylethylene derivative, and m and n each independently represents 0 or 1.)
[3] The polymer according to [2], wherein m and n are 0.
[4] The polymer according to any one of [1] to [3], wherein B 3 is a polymer block synthesized by an anionic polymerization method comprising a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester.
[5] The polymer according to any one of [1] to [4], wherein W is represented by the following general formula (3).

(式中、**はBとの結合部を表し、***はSHとの結合部を表し、Rは水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基を表し、Xは水素原子又は水酸基を表し、Wは任意の位置に窒素原子、酸素原子および硫黄原子を含んでも良い炭素数1〜50の二価の炭化水素基または単結合を表す。)
[6]下記一般式(4)
(In the formula, ** represents a bond to B 3 , *** represents a bond to SH, R 1 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and X represents a hydrogen atom. Alternatively, it represents a hydroxyl group, and W 1 represents a C 1-50 divalent hydrocarbon group or a single bond that may contain a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom at any position.
[6] The following general formula (4)

(式中、B〜B、R、X、m、nは前記定義の通りであり、R〜Rは水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基を表し、Wは任意の位置に窒素原子、酸素原子および硫黄原子を含んでも良い炭素数1〜9の炭化水素基または単結合を表す。RとRは互いに結合して環状構造を形成していてもよい。)
で示されるポリマーと、下記一般式(5)
(In the formula, B 1 to B 3 , R 1 , X, m, and n are as defined above, R 2 to R 4 represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and W 2 represents Represents a hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms or a single bond which may contain a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom at an arbitrary position, and R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a cyclic structure; .)
A polymer represented by the following general formula (5)

(式中、Rは、炭素数1〜10の炭化水素基を表す。)
で示されるチオカルボン酸を反応させることにより、下記一般式(6)
(In the formula, R 5 represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.)
Is reacted with the thiocarboxylic acid represented by the following general formula (6):

(式中、B〜B、R〜R、X、W、m,nは前記定義の通りである。)
で示されるポリマーを合成し、該ポリマーを酸性または塩基性条件下で処理することを特徴とする、[5]のポリマーの製造方法。
[7]下記一般式(4)
(In the formula, B 1 to B 3 , R 1 to R 5 , X, W 2 , m, and n are as defined above.)
The method for producing a polymer according to [5], comprising synthesizing the polymer represented by formula (1) and treating the polymer under acidic or basic conditions.
[7] The following general formula (4)

(式中、B〜B、R〜R、X、W、m、nは前記定義の通りである。)
で示されるポリマーと、下記一般式(7)
(In the formula, B 1 to B 3 , R 1 to R 4 , X, W 2 , m, and n are as defined above.)
And a polymer represented by the following general formula (7)

(式中、Wは任意の位置に窒素原子、酸素原子および硫黄原子を含んでも良い炭素数1〜9の二価の炭化水素基を表す。)
で示されるジチオールを反応させることを特徴とする、[5]のポリマーの製造方法。
[8]下記一般式(4)で示されるポリマー。
(W 4 represents a C 1-9 divalent hydrocarbon group which may contain a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom at an arbitrary position.)
The method for producing a polymer according to [5], wherein the dithiol represented by formula (5) is reacted.
[8] A polymer represented by the following general formula (4).

(式中、B〜B、R〜R、X、W、m、nは前記定義の通りである。)
[9]プレパターンを有する母体基板を作製する工程1;
自己組織化を行うブロックコポリマーおよび[1]〜[5]のいずれかのポリマーを含有する組成物を用いて該母体基板上に自己組織化膜を形成する工程2;
該母体基板上に形成された自己組織化膜の表面に別の基板の表面を接触させた後に、該別の基板を剥離し、本発明のポリマーの一部を該別の基板の表面上に移動させる工程3;
該別の基板の表面上に、ブロックコポリマーを含む自己組織化組成物を塗布して自己組織化膜を形成する工程4;
および上記自己組織化膜の一部の相を除去する工程5;
を含むパターン形成方法。
(In the formula, B 1 to B 3 , R 1 to R 4 , X, W 2 , m, and n are as defined above.)
[9] Step 1 for producing a base substrate having a pre-pattern;
Step 2 of forming a self-assembled film on the base substrate using a composition comprising a block copolymer that performs self-assembly and a polymer of any one of [1] to [5];
After bringing the surface of another substrate into contact with the surface of the self-assembled film formed on the base substrate, the other substrate is peeled off, and a part of the polymer of the present invention is placed on the surface of the other substrate. Moving step 3;
Applying a self-assembled composition containing a block copolymer on the surface of the other substrate to form a self-assembled film;
And 5 for removing a part of the phase of the self-assembled film;
A pattern forming method including:

本発明のポリマーをMTPにおけるポリマーインクとして用いることで、母体基板上のミクロ相分離構造に基づくパターンをより忠実に別の基板上に転写できる。   By using the polymer of the present invention as a polymer ink in MTP, a pattern based on a microphase separation structure on a base substrate can be transferred onto another substrate more faithfully.

本発明のパターン形成方法において、基板11上にプレパターン12(化学ガイド)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 pre-pattern 12 (chemical guide) on the board | substrate 11. FIG. 本発明のパターン形成方法において、プレパターン12(化学ガイド)上に本発明のポリマーを含む混合ポリマー膜13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 mixed polymer film | membrane 13 containing the polymer of this invention on the pre-pattern 12 (chemical guide). 本発明のパターン形成方法において、アニーリングにより混合ポリマー膜13を自己組織化膜14に変化させ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 changing the mixed polymer film 13 into the self-organization film | membrane 14 by annealing. 本発明のパターン形成方法において、自己組織化膜14の表面に別の基板15の表面を接触させた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 which made the surface of another board | substrate 15 contact the surface of the self-organization film | membrane 14. FIG. 本発明のパターン形成方法において、基板15の表面上に自己組織化膜14中に存在した本発明のポリマーの一部を移動させることにより、基板15の表面にプレパターン16(化学ガイド)を形成させた後の状態の一例を示す模式図である。In the pattern forming method of the present invention, a pre-pattern 16 (chemical guide) is formed on the surface of the substrate 15 by moving a part of the polymer of the present invention present in the self-assembled film 14 on the surface of the substrate 15. It is a schematic diagram which shows an example of the state after letting it be made. 本発明のパターン形成方法において、プレパターン16上に自己組織化膜17(17a+17b)を形成させ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 self-organization film | membrane 17 (17a + 17b) on the pre-pattern 16. FIG. 本発明のパターン形成方法において、自己組織化膜17の一部の相17bを除去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 removing the one part phase 17b of the self-organization film | membrane 17. FIG.

[本発明のポリマー]
本発明のポリマーは、下記一般式(1)で示される構造を有する。
[Polymer of the present invention]
The polymer of the present invention has a structure represented by the following general formula (1).

(式中、*は他の原子との結合部を表し、Bは(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位からなる重合体ブロックを表し、Wは任意の位置に窒素原子、酸素原子および硫黄原子を含んでも良い炭素数2〜61の二価の炭化水素基を表す。) (In the formula, * represents a bond with another atom, B 3 represents a polymer block composed of a structural unit derived from (meth) acrylic acid ester, W represents a nitrogen atom, an oxygen atom and an arbitrary position) Represents a C2-61 divalent hydrocarbon group which may contain a sulfur atom.)

一般式(1)において、*は他の原子との結合部を表す。該「他の原子」は、例えば重合開始剤に由来する基を構成する原子であってもよいし、他の重合体ブロックを構成する原子であってもよく、これらに限定されるものでもない。   In the general formula (1), * represents a bond with another atom. The “other atom” may be, for example, an atom constituting a group derived from a polymerization initiator or an atom constituting another polymer block, and is not limited thereto. .

本発明のポリマーにおいては、(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位からなる重合体ブロックを末端ブロックとして有し、該末端ブロックの末端にSH基が導入されていること、つまり一般式(1)の構造を有することが重要なのであり、その他の部分については自由な設計が許される。
例えば、一般式(1)の構造そのものをそのままポリマーとして用いるか、もしくは極性の高い任意の重合体ブロックと結合させることで、ポリマーインクとして用いた際に自己組織化組成物中の高極性部分との親和性が高くなる。
また、一般式(1)の構造を極性の低い任意の重合体ブロックと結合させることで、ポリマーインクとして用いた際に自己組織化組成物中の低極性部分との親和性が高くなる。
The polymer of the present invention has a polymer block composed of a structural unit derived from (meth) acrylic acid ester as an end block, and an SH group is introduced at the end of the end block, that is, the general formula (1 ) Structure is important, and other parts can be freely designed.
For example, when the structure of the general formula (1) itself is used as a polymer as it is or combined with an arbitrary polymer block having a high polarity, when used as a polymer ink, Affinity increases.
Further, by combining the structure of the general formula (1) with an arbitrary polymer block having a low polarity, the affinity with a low polarity portion in the self-assembled composition is increased when used as a polymer ink.

本発明のポリマーの例としては、下記一般式(2)で示されるもの(以下、ポリマー(2)と称する)が挙げられる。   Examples of the polymer of the present invention include those represented by the following general formula (2) (hereinafter referred to as polymer (2)).

(式中、B、Wは前記定義の通りである。B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又は(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位からなる重合体ブロックを表し、B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、m、nはそれぞれ独立して0または1を表す。) (Wherein B 3 and W are as defined above. B 1 is a polymer block composed of a structural unit derived from a vinyl aromatic compound or a polymer block composed of a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester). B 2 represents a polymer block composed of a structural unit derived from a conjugated diene or a structural unit derived from a diphenylethylene derivative, and m and n each independently represents 0 or 1.)

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−メトキシスチレン、p−tert−ブトキシ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。B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。
上記ビニル芳香族化合物の中でも、スチレン、α−メチルスチレン、p−tert−ブチ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、またはp−tert−ブチルスチレンのみで構成されていることがより好ましい。
Examples of the vinyl aromatic compound constituting B 1 include styrene, α-methyl styrene, o-methyl styrene, m-methyl styrene, p-methyl styrene, vinyl toluene, p-tert-butyl styrene, 2,4-dimethyl. Styrene compounds such as styrene, 2,4,6-trimethylstyrene, p-methoxystyrene, p-tert-butoxystyrene; vinylnaphthalene compounds such as 1-vinylnaphthalene and 2-vinylnaphthalene; 2-vinylanthracene, 9 -Vinylanthracene compounds such as vinylanthracene. B 1 may be composed of one kind of these vinyl aromatic compounds, or may be composed of two or more kinds in combination.
Among the vinyl aromatic compounds, it is preferably composed of styrene, α-methylstyrene, p-tert-butylstyrene, and more preferably composed of only styrene or only p-tert-butylstyrene. .

本明細書において、「(メタ)アクリル酸エステル」とはメタクリル酸エステルまたはアクリル酸エステルを指す。
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メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸tert−ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリルなどのメタクリル酸アルキルエステル;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸sec−ブチル、アクリル酸tert−ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリルなどのアクリル酸アルキルエステルが挙げられる。
中でも、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸tert−ブチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸sec−ブチル、アクリル酸tert−ブチルが好ましい。
は、これらの(メタ)アクリル酸アルキルエステルの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。
In this specification, “(meth) acrylic acid ester” refers to methacrylic acid ester or acrylic acid ester.
Examples of (meth) acrylic acid ester constituting B 1 include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, sec-butyl methacrylate, and tert-butyl methacrylate. Methacrylic acid alkyl esters such as cyclohexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, lauryl methacrylate; methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, sec-butyl acrylate And alkyl acrylate esters such as tert-butyl acrylate, cyclohexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, and lauryl acrylate.
Among them, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, sec-butyl methacrylate, tert-butyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, n-acrylate Propyl, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, sec-butyl acrylate, and tert-butyl acrylate are preferred.
B 1 may be composed of one type of these (meth) acrylic acid alkyl esters, or may be composed of two or more types in combination.

の数平均分子量は200〜30000であることが好ましく、500〜20000であることがより好ましく、1000〜10000であることがさらに好ましい。 The number average molecular weight of B 1 is preferably 200 to 30000, more preferably 500 to 20000, and still more preferably 1000 to 10,000.

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。中でも、ブタジエン、イソプレンまたは2,3−ジメチル−1,3−ブタジエンが好ましい。B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。 Examples of the conjugated diene constituting B 2 include butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene, 1,3-cyclohexadiene, and the like. Among these, butadiene, isoprene or 2,3-dimethyl-1,3-butadiene is preferable. B 2 may be composed of one or more of these conjugated dienes, but is preferably composed of one kind alone.

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であることが好ましく、50〜2000であることがより好ましく、50〜1000であることがさらに好ましい。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。 When B 2 is a polymer block composed of a structural unit derived from a conjugated diene, the number average molecular weight is preferably 50 to 3000, more preferably 50 to 2000, and more preferably 50 to 1000. Further preferred. By setting the number average molecular weight within the above range, a sufficiently fine and satisfactory pattern can be formed.

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。 B 2 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.

を構成する(メタ)アクリル酸エステルとしては、Bを構成する(メタ)アクリル酸エステルとして上記したものなどが挙げられ、好ましいものも同じである。
は、これらの(メタ)アクリル酸アルキルエステルの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。
の数平均分子量は200〜30000であることが好ましく、500〜20000であることがより好ましく、1000〜10000であることがさらに好ましい。
Examples of the (meth) acrylic acid ester constituting B 3 include those described above as the (meth) acrylic acid ester constituting B 1 , and preferred ones are also the same.
B 3 may be composed of one kind of these (meth) acrylic acid alkyl esters, or may be composed of two or more kinds in combination.
The number average molecular weight of B 3 is preferably 200 to 30000, more preferably 500 to 20000, and still more preferably 1000 to 10,000.

一般式(2)において、nは0または1を表す。
(1)nが0である場合、本発明のポリマーは、(メタ)アクリル酸エステルのホモポリマーもしくは複数種類の(メタ)アクリル酸エステルのコポリマーに、リンカー(結合基)であるWを介してSH基が導入されたものとなる。この場合は、本発明のポリマーは一般的に高極性となり、ポリマーインクとして用いた際に自己組織化組成物中の高極性部分との親和性が高くなる傾向がある。
(2)nが1であり、Bが(メタ)アクリル酸エステル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、上記(1)と同様の効果を期待できる。
(3)nが1であり、Bが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である場合には、本発明のポリマーは低極性部分と高極性部分を併せ持つ構造となり、Bの数平均分子量や極性にもよるが、低極性部分の寄与が大きい場合にはポリマーインクとして用いた際に自己組織化組成物中の低極性部分との親和性が高くなる傾向がある。
In the general formula (2), n represents 0 or 1.
(1) When n is 0, the polymer of the present invention is added to a homopolymer of (meth) acrylate ester or a copolymer of plural types of (meth) acrylate ester via W which is a linker (bonding group). An SH group is introduced. In this case, the polymer of the present invention generally has a high polarity, and when used as a polymer ink, there is a tendency that the affinity with the high polarity portion in the self-assembled composition is increased.
(2) When n is 1 and B 1 is a polymer block composed of a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester, the same effect as the above (1) can be expected.
(3) When n is 1 and B 1 is a polymer block composed of a structural unit derived from a vinyl aromatic compound, the polymer of the present invention has a structure having both a low-polar part and a high-polar part. Depending on the number average molecular weight and polarity of 1 , when the contribution of the low polarity portion is large, the affinity with the low polarity portion in the self-assembled composition tends to be high when used as a polymer ink.

一般式(2)において、mは0または1を表す。
ポリマー(2)の製造容易性の観点から、nが1かつBが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である場合においては、mは1であることが好ましい。
In the general formula (2), m represents 0 or 1.
From the viewpoint of ease of production of the polymer (2), when n is 1 and B 1 is a polymer block composed of a structural unit derived from a vinyl aromatic compound, m is preferably 1.

Wは任意の位置に窒素原子、酸素原子および硫黄原子を含んでも良い炭素数2〜61の二価の炭化水素基を表す。Wは通常、Bの末端にSHを導入する際に導入されるリンカー(結合基)部分であり、基本的にその構造は限定されない。中でも、Wに含まれる窒素原子、酸素原子および硫黄原子は合計0〜6個であることが好ましく、合計0〜5個であることがより好ましく、合計0〜4個であることがさらに好ましい。Wとしては特に、窒素原子を含まず、酸素原子や硫黄原子を合計0〜4個含むことが好ましい。また、Wに窒素原子、酸素原子および硫黄原子が含まれる場合、これらの原子は隣接しないことが好ましい。Wの炭素数は2〜41であることが好ましく、2〜33であることがより好ましく、2〜25であることがさらに好ましく、2〜21であることが最も好ましい。 W represents a C2-61 divalent hydrocarbon group which may contain a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom at an arbitrary position. W is usually a linker (bonding group) moiety that is introduced when SH is introduced into the terminal of B 3 , and its structure is basically not limited. Especially, it is preferable that the nitrogen atom, oxygen atom, and sulfur atom contained in W are 0 to 6 in total, more preferably 0 to 5 in total, and further more preferably 0 to 4 in total. In particular, it is preferable that W does not contain a nitrogen atom and contains 0 to 4 oxygen atoms or sulfur atoms in total. Further, when W contains a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom, it is preferable that these atoms are not adjacent to each other. W preferably has 2 to 41 carbon atoms, more preferably 2 to 33 carbon atoms, still more preferably 2 to 25 carbon atoms, and most preferably 2 to 21 carbon atoms.

製造容易性の観点からは、Wは下記一般式(3)で示される構造であることが好ましい。   From the viewpoint of ease of production, W preferably has a structure represented by the following general formula (3).

(式中、**はBとの結合部を表し、***はSHとの結合部を表し、Rは水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基を表し、Xは水素原子又は水酸基を表し、Wは任意の位置に窒素原子、酸素原子および硫黄原子を含んでも良い炭素数1〜50の二価の炭化水素基または単結合を表す。) (In the formula, ** represents a bond to B 3 , *** represents a bond to SH, R 1 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and X represents a hydrogen atom. Alternatively, it represents a hydroxyl group, and W 1 represents a C 1-50 divalent hydrocarbon group or a single bond that may contain a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom at any position.

が表す水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基としては、水素原子または炭素数1〜5の炭化水素基が好ましく、水素原子または炭素数1〜3の炭化水素基がより好ましく、水素原子またはメチル基がさらに好ましく、水素原子が最も好ましい。 The hydrogen atom or hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 1 is preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, A hydrogen atom or a methyl group is more preferable, and a hydrogen atom is most preferable.

は任意の位置に窒素原子、酸素原子および硫黄原子を含んでも良い炭素数1〜50の二価の炭化水素基または単結合を表す。中でも、Wに含まれる窒素原子、酸素原子および硫黄原子は合計0〜5個であることが好ましく、合計0〜4個であることがより好ましく、合計0〜3個であることがさらに好ましい。Wとしては特に、窒素原子を含まず、酸素原子や硫黄原子を合計0〜3個含むことが好ましい。また、Wに窒素原子、酸素原子および硫黄原子が含まれる場合、これらの原子は隣接しないことが好ましい。Wの炭素数は1〜35であることが好ましく、1〜29であることがより好ましく、1〜23であることがさらに好ましく、1〜20であることが最も好ましい。 W 1 represents a C 1-50 divalent hydrocarbon group or a single bond which may contain a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom at an arbitrary position. Among them, the total number of nitrogen atoms, oxygen atoms, and sulfur atoms contained in W 1 is preferably 0 to 5, more preferably 0 to 4, and even more preferably 0 to 3 in total. . In particular, W 1 preferably does not contain a nitrogen atom and contains 0 to 3 oxygen atoms and sulfur atoms in total. Further, the nitrogen atom in W 1, if it contains an oxygen atom and a sulfur atom, these atoms are preferably not adjacent. The carbon number of W 1 is preferably 1 to 35, more preferably 1 to 29, still more preferably 1 to 23, and most preferably 1 to 20.

[本発明のポリマーの製造方法]
本発明のポリマーの製造方法は特に限定されず、公知の反応やそれに準じた反応を組み合せることで製造できる。
例えば、以下の製法1又は製法2によりポリマー(2)を製造できる。
[Method for producing polymer of the present invention]
The method for producing the polymer of the present invention is not particularly limited, and the polymer can be produced by combining known reactions and reactions based thereon.
For example, the polymer (2) can be produced by the following production method 1 or production method 2.

(製法1)
製法1は、下記一般式(4)
(Production method 1)
The production method 1 has the following general formula (4)

(式中、B〜B、R、X、m、nは前記定義の通りである。R〜Rは水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基を表し、Wは任意の位置に窒素原子、酸素原子および硫黄原子を含んでも良い炭素数1〜9の二価の炭化水素基または単結合を表す。RとRは互いに結合して環状構造を形成していてもよい。)
で示されるポリマー(以下、ポリマー(4)と称する)と、下記一般式(5)
(In the formula, B 1 to B 3 , R 1 , X, m, and n are as defined above. R 2 to R 4 represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and W 2 represents A divalent hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms which may contain a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom at an arbitrary position, or a single bond, R 2 and R 3 are bonded to each other to form a cyclic structure. May be.)
And a polymer represented by the following general formula (5):

(式中、Rは、炭素数1〜10の炭化水素基を表す)
で示されるチオカルボン酸(以下、チオカルボン酸(5)と称する)を反応させることにより、下記一般式(6)
(Wherein R 5 represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms)
Is reacted with a thiocarboxylic acid represented by the following formula (hereinafter referred to as thiocarboxylic acid (5)) to give the following general formula (6)

(式中、B〜B、R〜R、X、W、m、nは前記定義の通りである。)
で示されるポリマー(以下、ポリマー(6)と称する)を合成し、該ポリマーを酸性または塩基性条件下で処理することにより、ポリマー(2)を製造する方法である。
(In the formula, B 1 to B 3 , R 1 to R 5 , X, W 2 , m, and n are as defined above.)
Is synthesized (hereinafter referred to as polymer (6)), and the polymer is treated under acidic or basic conditions to produce polymer (2).

〜Rが表す水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基としては、Rと同様のものが挙げられ、好ましいものも同様である。 Examples of the hydrogen atom represented by R 2 to R 5 or the hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms include the same ones as R 1, and preferred ones are also the same.

は任意の位置に窒素原子、酸素原子および硫黄原子を含んでも良い炭素数1〜9の二価の炭化水素基または単結合を表す。中でも、Wに含まれる窒素原子、酸素原子および硫黄原子は合計0〜2個であることが好ましく、合計0〜1個であることがより好ましく、含まないことがさらに好ましい。また、Wに窒素原子、酸素原子および硫黄原子が含まれる場合、これらの原子は隣接しないことが好ましい。
としては、例えばエチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基等が挙げられる。中でも、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基が好ましく、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基がより好ましい。
W 2 represents a C 1-9 divalent hydrocarbon group or a single bond which may contain a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom at an arbitrary position. Of these, the nitrogen atom contained in W 2, it is preferred that the oxygen atom and a sulfur atom is the sum 0-2, more preferably the sum is 0-1, and more preferably does not contain. Further, the nitrogen atom in W 2, if it contains an oxygen atom and a sulfur atom, these atoms are preferably not adjacent.
Examples of W 2 include an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, a hexylene group, a heptylene group, an octylene group, a nonylene group, a 1,4-cyclohexylene group, and a 1,4-phenylene group. Among these, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, a hexylene group, a heptylene group, an octylene group, and a nonylene group are preferable, and a pentylene group, a hexylene group, a heptylene group, and an octylene group are more preferable.

ポリマー(4)の入手方法については後述する。チオカルボン酸(5)は市販されているものを用いてもよいし、公知の方法により製造してもよい。   The method for obtaining the polymer (4) will be described later. As the thiocarboxylic acid (5), a commercially available product may be used, or it may be produced by a known method.

ポリマー(4)とチオカルボン酸(5)との反応で用いられる溶媒としては、反応を阻害しなければ特に制限はなく、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素;クロロベンゼン、フルオロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素;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;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、ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、ジグライム、トリグライム、テトラグライムなどのエーテル;ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素;アセトニトリル等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。溶媒の使用量は、反応速度や廃溶媒量の点から、ポリマー(4)1質量部に対して100質量部以下であることが好ましく、10質量部以下であることがより好ましい。   The solvent used in the reaction of the polymer (4) and the thiocarboxylic acid (5) is not particularly limited as long as the reaction is not inhibited. For example, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, mesitylene; chlorobenzene, fluoro Halogenated aromatic hydrocarbons such as benzene; alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 4-methyl-2-pentanol; diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, 1, 2 -Ethers such as dimethoxyethane, diglyme, triglyme and tetraglyme; halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, chloroform and 1,2-dichloroethane; acetonitrile and the like. These may be used alone or in combination of two or more. The amount of the solvent used is preferably 100 parts by mass or less and more preferably 10 parts by mass or less with respect to 1 part by mass of the polymer (4) from the viewpoint of reaction rate and amount of waste solvent.

ポリマー(4)とチオカルボン酸(5)との反応における反応温度は、−50〜200℃の範囲であることが望ましく、0〜100℃の範囲であることがより好ましい。   The reaction temperature in the reaction between the polymer (4) and the thiocarboxylic acid (5) is preferably in the range of −50 to 200 ° C., and more preferably in the range of 0 to 100 ° C.

ポリマー(4)とチオカルボン酸(5)との反応では、必要に応じてラジカル開始剤を添加してもよい。ラジカル開始剤としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物;ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、tert−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド等のパーオキサイド類などが挙げられる。中でも、入手容易性の点から、アゾビスイソブチロニトリルが好ましい。
ラジカル開始剤の使用量は、ポリマー(4)1モルに対して、0.2〜3.0モルの範囲であることが好ましく、経済性および後処理の容易性の点から、0.2〜1.0モルの範囲であることがより好ましい。
In the reaction of the polymer (4) and the thiocarboxylic acid (5), a radical initiator may be added as necessary. Examples of the radical initiator include azo compounds such as azobisisobutyronitrile and azobis (2,4-dimethylvaleronitrile); benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, tert-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, Examples thereof include peroxides such as dicumyl peroxide and acetyl peroxide. Among these, azobisisobutyronitrile is preferable from the viewpoint of availability.
The amount of the radical initiator used is preferably in the range of 0.2 to 3.0 mol with respect to 1 mol of the polymer (4). From the viewpoint of economy and ease of post-treatment, 0.2 to The range of 1.0 mol is more preferable.

例えば、ポリマー(4)およびチオカルボン酸(5)を溶媒に溶解させ、攪拌を行うことでポリマー(6)を得ることができる。   For example, polymer (6) can be obtained by dissolving polymer (4) and thiocarboxylic acid (5) in a solvent and stirring.

ポリマー(6)を酸性または塩基性条件下で処理することで、ポリマー(2)を得ることができる。   The polymer (2) can be obtained by treating the polymer (6) under acidic or basic conditions.

酸性または塩基性条件下での処理において用いられる溶媒としては、反応を阻害しなければ特に制限はないが、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素;クロロベンゼン、フルオロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素;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;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、ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、ジグライム、トリグライム、テトラグライムなどのエーテル;ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素;アセトニトリル等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。溶媒の使用量は、反応速度や廃溶媒量の点から、ポリマー(6)1質量部に対して100質量部以下であることが好ましく、10質量部以下であることがより好ましい。   The solvent used in the treatment under acidic or basic conditions is not particularly limited as long as the reaction is not inhibited. For example, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, mesitylene; chlorobenzene, fluorobenzene, etc. Halogenated aromatic hydrocarbons; alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 4-methyl-2-pentanol; diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, 1,2-dimethoxyethane , Ethers such as diglyme, triglyme and tetraglyme; halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, chloroform and 1,2-dichloroethane; acetonitrile and the like. These may be used alone or in combination of two or more. The amount of the solvent used is preferably 100 parts by mass or less and more preferably 10 parts by mass or less with respect to 1 part by mass of the polymer (6) from the viewpoint of the reaction rate and the amount of the waste solvent.

酸性または塩基性条件下での処理における反応温度は、−50〜200℃の範囲であることが望ましく、0〜100℃の範囲であることがより好ましい。   The reaction temperature in the treatment under acidic or basic conditions is preferably in the range of −50 to 200 ° C., and more preferably in the range of 0 to 100 ° C.

当該処理を酸性条件で実施する際に用いる添加剤としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸;酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、p−トルエンスルホン酸一水和物、トリフルオロメタンスルホン酸等の有機酸等が挙げられる。中でも、p−トルエンスルホン酸一水和物、トリフルオロメタンスルホン酸が好ましい。   Examples of additives used when the treatment is carried out under acidic conditions include inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, and sulfuric acid; acetic acid, propionic acid, oxalic acid, p-toluenesulfonic acid monohydrate, trifluoromethanesulfonic acid And organic acids such as Of these, p-toluenesulfonic acid monohydrate and trifluoromethanesulfonic acid are preferable.

当該処理を塩基性条件で実施する際に用いる添加剤としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムイソプロポキシド、ナトリウム−tert−ブトキシド等が挙げられる。中でも、ナトウリムメトキシドが好ましい。   Examples of the additive used when the treatment is performed under basic conditions include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, sodium methoxide, sodium ethoxide, sodium isopropoxide, sodium- Examples thereof include tert-butoxide. Of these, sodium methoxide is preferred.

上記酸性又は塩基性添加剤の使用量は、ポリマー(6)1モルに対して、0.2〜3.0モルの範囲であることが好ましく、経済性および後処理の容易性の点から、0.2〜1.2モルの範囲であることがより好ましい。   The amount of the acidic or basic additive used is preferably in the range of 0.2 to 3.0 mol with respect to 1 mol of the polymer (6). From the viewpoint of economy and ease of post-treatment, A range of 0.2 to 1.2 mol is more preferable.

例えば、ポリマー(6)を溶媒に溶解させ、次いでナトリウムメトキシドを投入し、攪拌を行うことでポリマー(2)を得ることができる。   For example, polymer (2) can be obtained by dissolving polymer (6) in a solvent, then adding sodium methoxide and stirring.

(製法2)
製法2は、ポリマー(4)と、下記一般式(7)
(Manufacturing method 2)
Production method 2 comprises polymer (4) and the following general formula (7)

(式中、Wは任意の位置に窒素原子、酸素原子および硫黄原子を含んでも良い炭素数1〜9の二価の炭化水素基を表す。)
で示されるジチオール(以下、ジチオール(7)と称する)を反応させることにより、ポリマー(2)を製造する方法である。
(W 4 represents a C 1-9 divalent hydrocarbon group which may contain a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom at an arbitrary position.)
Is a method for producing a polymer (2) by reacting with dithiol (hereinafter referred to as dithiol (7)).

は任意の位置に窒素原子、酸素原子および硫黄原子を含んでも良い炭素数1〜9の二価の炭化水素基を表す。中でも、Wに含まれる窒素原子、酸素原子および硫黄原子は合計0〜2個であることが好ましい。また、Wに窒素原子、酸素原子および硫黄原子が含まれる場合、これらの原子は隣接しないことが好ましい。Wとしては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、1−メチルオクチレン基、1−イソプロピルオクチレン基、1−tert−ブチルオクチレン基、1−フェニルオクチレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,4−フェニレン基、2−オキソオクチレン基、2−チアオクチレン基、2−アザオクチレン基、2−アザ−2−メチルオクチレン基、3,6−ジオキサオクチレン基、2−アザ−4−オキサオクチレン基、2−オキサ−4−チアオクチレン基等が挙げられる。中でも、原料の入手容易性の点から、3,6−ジオキサオクチレン基が好ましい。 W 4 represents a C 1-9 divalent hydrocarbon group which may contain a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom at an arbitrary position. Of these, the nitrogen atom contained in the W 4, it is preferable oxygen atom and a sulfur atom is the sum 0-2. Further, the nitrogen atom in W 4, if it contains an oxygen atom and a sulfur atom, these atoms are preferably not adjacent. Examples of W 4 include methylene group, ethylene group, propylene group, butylene group, pentylene group, hexylene group, heptylene group, octylene group, nonylene group, 1-methyloctylene group, 1-isopropyloctylene group, 1- tert-butyloctylene group, 1-phenyloctylene group, 1,4-cyclohexylene group, 1,4-phenylene group, 2-oxooctylene group, 2-thiaoctylene group, 2-azaoctylene group, 2-aza-2-ene Examples include a methyloctylene group, a 3,6-dioxaoctylene group, a 2-aza-4-oxaoctylene group, and a 2-oxa-4-thiaoctylene group. Among these, 3,6-dioxaoctylene group is preferable from the viewpoint of easy availability of raw materials.

上記反応で用いられる溶媒としては、反応を阻害しなければ特に制限はないが、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素;クロロベンゼン、フルオロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素;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、ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、ジグライム、トリグライム、テトラグライムなどのエーテル;ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素;アセトニトリル等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種類以上併用してもよい。溶媒の使用量は、反応速度や廃溶媒量の点から、ポリマー(4)1質量部に対して100質量部以下であることが好ましい。   The solvent used in the above reaction is not particularly limited as long as the reaction is not inhibited. For example, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene and mesitylene; halogenated aromatic hydrocarbons such as chlorobenzene and fluorobenzene; Diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, 1,2-dimethoxyethane, diglyme, triglyme, tetraglyme and other ethers; dichloromethane, chloroform, 1,2-dichloroethane and other halogenated hydrocarbons; acetonitrile and the like It is done. These may be used alone or in combination of two or more. It is preferable that the usage-amount of a solvent is 100 mass parts or less with respect to 1 mass part of polymers (4) from the point of reaction rate or a waste solvent amount.

上記反応の反応温度は、−50〜200℃の範囲であることが望ましく、0〜100℃の範囲であることがより好ましい。   The reaction temperature of the above reaction is desirably in the range of −50 to 200 ° C., and more preferably in the range of 0 to 100 ° C.

上記反応では、必要に応じてラジカル開始剤を添加してもよい。ラジカル開始剤としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物;ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、tert−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド等のパーオキサイド類などが挙げられる。中でも、入手容易性の点から、アゾビスイソブチロニトリルが好ましい。   In the above reaction, a radical initiator may be added as necessary. Examples of the radical initiator include azo compounds such as azobisisobutyronitrile and azobis (2,4-dimethylvaleronitrile); benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, tert-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, Examples thereof include peroxides such as dicumyl peroxide and acetyl peroxide. Among these, azobisisobutyronitrile is preferable from the viewpoint of availability.

ラジカル開始剤の使用量は、ポリマー(4)1モルに対して、0.2〜3.0モルの範囲であることが好ましく、経済性および後処理の容易性の点から、0.2〜1.0モルの範囲であることがより好ましい。   The amount of the radical initiator used is preferably in the range of 0.2 to 3.0 mol with respect to 1 mol of the polymer (4). From the viewpoint of economy and ease of post-treatment, 0.2 to The range of 1.0 mol is more preferable.

例えば、ポリマー(4)を溶媒に溶解させ、次いでアゾビスイソブチロニトリルおよびジチオール(7)を投入し、攪拌を行うことでポリマー(2)を得ることができる。   For example, the polymer (4) can be obtained by dissolving the polymer (4) in a solvent, then adding azobisisobutyronitrile and dithiol (7) and stirring.

[ポリマー(4)の製造方法]
製法1又は2で用いるポリマー(4)は、以下の手順で製造できる。
[Production Method of Polymer (4)]
The polymer (4) used in production method 1 or 2 can be produced by the following procedure.

(ブロックコポリマー等の製造)
まず、下記一般式で示される構造(以下、ブロック部分と称する)を以下の手順で製造する。
(Manufacture of block copolymers, etc.)
First, a structure represented by the following general formula (hereinafter referred to as a block portion) is manufactured by the following procedure.

(式中、B〜Bは前記定義の通りである。) (Wherein B 1 to B 3 are as defined above.)

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
芳香族ビニル化合物、共役ジエン、ジフェニルエチレン誘導体または(メタ)アクリル酸エステルのアニオン重合を、所望の順で段階的に行うことにより製造できる。使用する各々の単量体は、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。
In accordance with a known anionic polymerization method, a predetermined monomer polymerization reaction is performed stepwise, that is, an anionic polymerization of an aromatic vinyl compound, a conjugated diene, a diphenylethylene derivative or a (meth) acrylic acid ester in a desired order. It can manufacture by carrying out in steps. Each monomer to be used is preferably sufficiently dried in advance under an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon or helium from the viewpoint of allowing the polymerization reaction to proceed smoothly. In the drying treatment, a dehydrating agent or a desiccant such as calcium hydride, molecular sieves or activated alumina is preferably used.

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 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.

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。   As a polymerization initiator in anionic polymerization, a known anionic polymerization initiator can be used, and examples thereof include alkali metals such as metallic sodium and metallic lithium; organic lithium compounds, organic sodium compounds, organic potassium compounds, and organic magnesium compounds. It is done.

上記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。   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, Alkyllithium and alkyldilithium such as tetramethylenedilithium, pentamethylenedilithium and hexamethylenedilithium; aryllithium and aryldilithium such as phenyllithium, m-tolyllithium, p-tolyllithium, xylyllithium and lithium naphthalene Benzyl lithium, diphenylmethyl lithium, trityl lithium, 1,1-diphenyl-3-methylpentyl lithium, α-methylstyryl lithium, diisopropeni Aralkyllithium and aralkyldilithium such as dilithium produced by the reaction of benzene 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.

上記有機ナトリウム化合物、上記有機カリウム化合物としては、例えば上記有機リチウム化合物のリチウムをナトリウムもしくはカリウムに置き換えたものが挙げられる。   Examples of the organic sodium compound and the organic potassium compound include those obtained by replacing lithium in the organic lithium compound with sodium or potassium.

上記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. Examples thereof include magnesium 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。   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.

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1〜20mmol/lの範囲とすることが、ブロック部分を円滑に製造できる点から好ましい。   The amount of the polymerization initiator used is not particularly limited, but is usually in the range of 0.1 to 100 mmol / l as the concentration in the polymerization reaction solution, and preferably in the range of 1 to 20 mmol / l. This is preferable because it can be manufactured 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、生成するブロック部分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種類以上を併用してもよい。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 portion, difficulty in mixing with wastewater, 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、Bの形成、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)。 In the above anionic polymerization, organic aluminum is formed from the viewpoint of forming B 3 , that is, from the viewpoint of making the polymerization conditions milder and polymerizing results (living property, block efficiency, etc.) when polymerizing the above-mentioned (meth) acrylic acid ester. It is extremely possible to carry out an anionic polymerization reaction by further coexisting a compound, preferably 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 preferable (for example, refer to JP 2001-158805 A).

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。   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 Aluminum, 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, isop Poxybis (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、B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 according to the type of solvent used when forming B 3 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.

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 an anionic polymerization reaction is carried out by further coexisting the organoaluminum compound when forming B 3 , the block efficiency and the polymerization rate in anionic polymerization of (meth) acrylic acid ester are improved, and further, the deactivation is suppressed to reduce the living property. As long as the polymerization reaction is not adversely affected, ether compounds in the system; tertiary polyamines; inorganic salts such as lithium chloride; metal alkoxide compounds such as lithium methoxyethoxy ethoxide and potassium t-butoxide; tetraethyl Additives such as organic quaternary salts such as ammonium chloride and tetraethylphosphonium bromide may coexist, and it is particularly preferable to coexist an ether compound or a tertiary polyamine compound.

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、トリエチレングリコールジメチルエーテルがより好ましい。   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 these, acyclic ether is preferable, and diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, and triethylene glycol dimethyl ether 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.

(炭素−炭素二重結合の導入)
上記のアニオン重合反応後、炭素−炭素二重結合を有する化合物とブロックコポリマーの成長末端を反応させることで、ポリマー(4)を製造できる。
(Introduction of carbon-carbon double bond)
After the above anionic polymerization reaction, the polymer (4) can be produced by reacting the compound having a carbon-carbon double bond with the growth terminal of the block copolymer.

Xが水素原子であるポリマー(4)を与える炭素−炭素二重結合を有する化合物としては、例えば、5−クロロー1−ペンテン、5−ブロモー1−ペンテン、6−クロロー1−ヘキセン、6−ブロモー1−ヘキセン、7−クロロー1−ヘプテン、7−ブロモー1−ヘプテン、8−クロロー1−オクテン、8−ブロモー1−オクテン、8−ブロモー8−メチル−1−オクテン、8−ブロモー8−イソプロピル−1−オクテン、8−ブロモー8−tert− ブチル−1−オクテン、8−ブロモー8−シクロヘキシル−1−オクテン、8−ブロモー8−フェニル−1−オクテン、8−ブロモー2−メチル−1−オクテン、8−ブロモー1−メチル−1−オクテン、8−ブロモー2−メチル−2−ノネン、8−ブロモー1,2−ジメチル−2−ノネン等が挙げられる。中でも、原料の入手容易性および合成の容易性等の点から、5−ブロモー1−ペンテン、6−ブロモー1−ヘキセンが好ましい。   Examples of the compound having a carbon-carbon double bond that gives a polymer (4) in which X is a hydrogen atom include 5-chloro-1-pentene, 5-bromo-1-pentene, 6-chloro-1-hexene, and 6-bromo-. 1-hexene, 7-chloro-1-heptene, 7-bromo-1-heptene, 8-chloro-1-octene, 8-bromo-1-octene, 8-bromo-8-methyl-1-octene, 8-bromo-8-isopropyl- 1-octene, 8-bromo-8-tert-butyl-1-octene, 8-bromo-8-cyclohexyl-1-octene, 8-bromo-8-phenyl-1-octene, 8-bromo-2-methyl-1-octene, 8-bromo-1-methyl-1-octene, 8-bromo-2-methyl-2-nonene, 8-bromo-1,2-dimethyl-2-none Etc. The. Of these, 5-bromo-1-pentene and 6-bromo-1-hexene are preferable from the viewpoints of availability of raw materials and ease of synthesis.

Xが水酸基であるポリマー(4)を与える炭素−炭素二重結合を有する化合物としては、例えば、4−ペンテニルアルデヒド、5−ヘキセニルアルデヒド、6−ヘプテニルアルデヒド、7−オクテニルアルデヒド、7−メチル−7−オクテニルアルデヒド、7−イソプロピル−7−オクテニルアルデヒド、7−tert−ブチル−7−オクテニルアルデヒド、7−シクロヘキシル−7−オクテニルアルデヒド、7−フェニル−7−オクテニルアルデヒド、7−ノネニルアルデヒド、7−メチル−7−ノネニルアルデヒド、7,8−ジメチル−7−ノネニルアルデヒド、(7−オクテニル)メチルケトン、イソプロピル(7−オクテニル)ケトン、シクロヘキシル(7−オクテニル)ケトン、フェニル(7−オクテニル)ケトン、(7−メチル−7−オクテニル)メチルケトン、(7−イソプロピル−7−オクテニル)メチルケトン、(7−tert−ブチル−7−オクテニル)メチルケトン、(7−シクロヘキシル−7−オクテニル)メチルケトン、(7−フェニル−7−オクテニル)メチルケトン、(7−ノネニル)メチルケトン、(7−メチル−7−ノネニル)メチルケトン、(7,8−ジメチル−7−ノネニル)メチルケトン等が挙げられる。中でも、合成の容易性と原料の入手容易の点から、4−ペンテニルアルデヒド、5−ヘキセニルアルデヒド、6−ヘプテニルアルデヒド、7−オクテニルアルデヒドが好ましい。   Examples of the compound having a carbon-carbon double bond that gives the polymer (4) in which X is a hydroxyl group include 4-pentenylaldehyde, 5-hexenylaldehyde, 6-heptenylaldehyde, 7-octenylaldehyde, and 7-methyl. -7-octenyl aldehyde, 7-isopropyl-7-octenyl aldehyde, 7-tert-butyl-7-octenyl aldehyde, 7-cyclohexyl-7-octenyl aldehyde, 7-phenyl-7-octenyl aldehyde, 7 -Nonenyl aldehyde, 7-methyl-7-nonenyl aldehyde, 7,8-dimethyl-7-nonenyl aldehyde, (7-octenyl) methyl ketone, isopropyl (7-octenyl) ketone, cyclohexyl (7-octenyl) ketone, Phenyl (7-octenyl) ketone, (7-methyl 7-octenyl) methylketone, (7-isopropyl-7-octenyl) methylketone, (7-tert-butyl-7-octenyl) methylketone, (7-cyclohexyl-7-octenyl) methylketone, (7-phenyl-7-octenyl) Examples thereof include methyl ketone, (7-nonenyl) methyl ketone, (7-methyl-7-nonenyl) methyl ketone, (7,8-dimethyl-7-nonenyl) methyl ketone and the like. Among these, 4-pentenyl aldehyde, 5-hexenyl aldehyde, 6-heptenyl aldehyde, and 7-octenyl aldehyde are preferable from the viewpoint of ease of synthesis and availability of raw materials.

上記炭素−炭素二重結合を有する化合物の使用量は、ブロックコポリマーの成長末端1モルに対し、0.5モル〜50モルの範囲であることが好ましく、経済性および後処理の容易性の観点から1モル〜20モルの範囲であることがより好ましい。
炭素−炭素二重結合導入時の反応時間は1分〜10時間の範囲であることが好ましく、経済性の観点から1分〜3時間の範囲であることがより好ましい。反応温度は−100℃〜+100℃の範囲が好ましく、成長末端の安定性の観点から、−100℃〜50℃の範囲がより好ましい。
The amount of the compound having a carbon-carbon double bond used is preferably in the range of 0.5 mol to 50 mol with respect to 1 mol of the growth terminal of the block copolymer, from the viewpoint of economy and ease of post-treatment. Is more preferably in the range of 1 mol to 20 mol.
The reaction time when introducing the carbon-carbon double bond is preferably in the range of 1 minute to 10 hours, and more preferably in the range of 1 minute to 3 hours from the viewpoint of economy. The reaction temperature is preferably in the range of −100 ° C. to + 100 ° C., and more preferably in the range of −100 ° C. to 50 ° C. from the viewpoint of the stability of the growth end.

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ポリマー(4)を単離する方法は、例えば反応混合液をポリマー(4)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ポリマー(4)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 polymer (4) from the reaction mixture is, for example, a method of pouring the reaction mixture into a poor solvent of the polymer (4) to precipitate, or removing the solvent (4) from the reaction mixture to remove the polymer (4). The acquisition method etc. are mentioned.

[本発明のポリマーの単離・精製]
上記方法などで製造した本発明のポリマーは、例えば反応混合液を本発明のポリマー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本発明のポリマーを取得する方法などにより単離できる。
[Isolation / Purification of Polymer of the Present Invention]
The polymer of the present invention produced by the above method is, for example, a method of pouring the reaction mixture into a poor solvent of the polymer of the present invention to precipitate, a method of obtaining the polymer of the present invention by distilling off the solvent from the reaction mixture, etc. Can be isolated.

反応混合液から単離した本発明のポリマーに、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、本発明のポリマーを含む組成物の自己組織化能力に悪影響を及ぼす可能性があるため、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本発明のポリマーから可能な限り除去することが好ましい。金属除去方法としては、例えば本発明のポリマーを、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、本発明のポリマーをトルエン、キシレン、酢酸エチルなどの溶媒に溶解させて溶液状態とし、かかる溶液中に、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イオン交換樹脂などの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。   If the polymer component of the present invention isolated from the reaction mixture contains metal components (typically lithium, sodium, potassium, aluminum, etc.) derived from the used polymerization initiator or organoaluminum compound, the present invention It is preferable to remove the metal component derived from the polymerization initiator and the organoaluminum catalyst from the polymer of the present invention as much as possible because it may adversely affect the self-assembly ability of the composition containing the polymer. As the metal removal method, for example, the polymer of the present invention is washed with an acidic aqueous solution such as 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 polymer of the present invention. Is dissolved in a solvent such as toluene, xylene, or ethyl acetate to form a solution, which is in contact with an appropriate adsorbent such as an ion exchange resin that is insoluble in the solvent and can adsorb metal components. And a method of removing them.

[パターン形成方法]
本発明のパターン形成方法は、プレパターンを有する母体基板を作製する工程1;自己組織化を行うブロックコポリマーおよび本発明のポリマーを含有する組成物を用いて母体基板上に自己組織化膜を形成する工程2;母体基板上に形成された自己組織化膜の表面に別の基板の表面を接触させた後に該別の基板を剥離し、本発明のポリマーの一部を該別の基板の表面上に移動させる工程3;該別の基板の表面上に、ブロックコポリマーを含む自己組織化組成物を塗布して自己組織化膜を形成する工程4;および上記自己組織化膜の一部の相を除去する工程5を含む。なお、工程5の後に、工程5で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6を有していても良い。
[Pattern formation method]
The pattern forming method of the present invention is a step 1 for producing a base substrate having a pre-pattern; a self-assembled film is formed on the base substrate using a block copolymer that performs self-assembly and a composition containing the polymer of the present invention. Step 2; contacting the surface of another substrate with the surface of the self-assembled film formed on the base substrate, then peeling the other substrate, and removing a part of the polymer of the present invention on the surface of the other substrate Step 3 for moving up; Step 4 for applying a self-assembled composition containing a block copolymer on the surface of the other substrate to form a self-assembled film; and a part of the phase of the self-assembled film Step 5 is removed. In addition, after the process 5, you may have the process 6 which etches the said board | substrate using the pattern formed at the process 5 as a mask.

(工程1)
工程1は、プレパターン12を有する母体基板を作製する工程である(図1参照)。
本工程では、基板11上にフォトレジスト液を塗布してフォトリソグラフィーを行って形成する物理ガイドをプレパターン12として用いても良い。また、工程2にて用いるブロックコポリマーの1つのブロックと親和性を持つポリマーを塗布して下層膜を形成し、上記下層膜の上からフォトレジスト液を塗布してフォトリソグラフィーを行い、下層膜の一部を除去または変質させて形成する化学ガイドをプレパターン12として用いても良い。
プレパターン12を形成することにより、続く工程2において形成される自己組織化膜のミクロ相分離構造を制御できる。
(Process 1)
Step 1 is a step of manufacturing a base substrate having a pre-pattern 12 (see FIG. 1).
In this step, a physical guide formed by applying a photoresist solution on the substrate 11 and performing photolithography may be used as the pre-pattern 12. In addition, a polymer having affinity with one block of the block copolymer used in step 2 is applied to form a lower layer film, a photoresist solution is applied from above the lower layer film, and photolithography is performed. A chemical guide formed by removing or altering a part may be used as the pre-pattern 12.
By forming the pre-pattern 12, the microphase separation structure of the self-assembled film formed in the subsequent step 2 can be controlled.

上記物理ガイド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。
例えば市販の化学増幅型レジスト組成物を用いてレジスト膜を形成し、次いで該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光および粒子線を照射し、露光を行う。その後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することで、所望の物理ガイドを形成することができる。上記光および粒子線としては、例えば紫外線、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、EUV、X線、荷電粒子線などが挙げられる。中でも、遠紫外線およびEUVが好ましい。露光方法としては液浸露光を用いてもよい。
As a method for forming the physical guide, a method similar to a known resist pattern forming method can be used.
For example, a resist film is formed using a commercially available chemically amplified resist composition, and then light and particle beams are irradiated onto a desired region of the resist film through a mask having a specific pattern to perform exposure. Thereafter, 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 physical guide can be formed. Examples of the light and the particle beam include deep ultraviolet rays represented by ultraviolet rays, ArF excimer laser light, and KrF excimer laser light, EUV, X-rays, and charged particle beams. Of these, far ultraviolet rays and EUV are preferable. As the exposure method, immersion exposure may be used.

上記化学ガイドの形成で用いられる下層膜を形成するためのポリマーは、工程2にて用いるブロックコポリマーの種類に応じて適宜選択できる。
例えば、工程2において用いるブロックコポリマーがスチレンとメタクリル酸メチルのジブロックコポリマー(以下、PS−b−PMMAと称する)である場合には、末端に水酸基を有するビニル芳香族化合物のホモポリマーなどを用いることができる。ビニル芳香族化合物としてはBを構成するものと同じものを使用することができ、好ましいものも同じである。ここで、水酸基はポリマーの基板への密着性を高める効果を有する。
また、下層膜を形成するためのポリマーとして、本発明のポリマーを用いることもできる。本発明のポリマーは末端にSH基を有するため、基板へのより高い密着性を発揮する。
上記化学ガイド形成の際に利用されるフォトリソグラフィーとしては、例えば、電子線、X線、EUV光を光源として用いる手法が挙げられる。
The polymer for forming the lower layer film used in the formation of the chemical guide can be appropriately selected according to the type of the block copolymer used in Step 2.
For example, when the block copolymer used in Step 2 is a diblock copolymer of styrene and methyl methacrylate (hereinafter referred to as PS-b-PMMA), a homopolymer of a vinyl aromatic compound having a hydroxyl group at the terminal is used. be able to. The vinyl aromatic compound can be the same as those that constitute the B 1, it is preferable also the same. Here, the hydroxyl group has the effect of increasing the adhesion of the polymer to the substrate.
Moreover, the polymer of this invention can also be used as a polymer for forming an underlayer film. Since the polymer of the present invention has an SH group at the terminal, it exhibits higher adhesion to the substrate.
Examples of photolithography used for forming the chemical guide include a method using an electron beam, an X-ray, and EUV light as a light source.

(工程2)
工程2は、自己組織化を行うブロックコポリマーおよび本発明のポリマーを1種類以上含有する組成物(以下、「ポリマーインク含有自己組織化組成物」と称する。)を用いて工程1において作製した母体基板上に自己組織化膜14を形成する工程である(図2および図3参照)。
(Process 2)
Step 2 is a matrix prepared in Step 1 using a block copolymer that performs self-assembly and a composition containing at least one polymer of the present invention (hereinafter referred to as “polymer ink-containing self-assembly composition”). This is a step of forming a self-assembled film 14 on a substrate (see FIGS. 2 and 3).

まず、ポリマーインク含有自己組織化組成物を母体基板上に塗布し、母体基板上に混合ポリマー膜13を形成する。その後、アニーリングにより、混合ポリマー膜13は自己組織化膜14に変化する。
このとき、本発明のポリマーは、自己組織化膜14のミクロ相分離構造中において本発明のポリマーと親和性の高い部分に偏在する。例えば、高極性部分と低極性部分に分かれたミクロ相分離構造の場合、本発明のポリマーのうち高極性のものは自己組織化膜14の高極性部分に、低極性のものは自己組織化膜14の低極性部分に、それぞれ偏在する。
なお、自己組織化膜14は、後述する工程3において転写の対象となる別の基板を接触させた後に形成させても良い。
First, a polymer ink-containing self-assembled composition is applied on a base substrate, and a mixed polymer film 13 is formed on the base substrate. Thereafter, the mixed polymer film 13 changes to a self-assembled film 14 by annealing.
At this time, the polymer of the present invention is unevenly distributed in a portion having a high affinity with the polymer of the present invention in the microphase separation structure of the self-assembled film 14. For example, in the case of a microphase-separated structure divided into a high polar part and a low polar part, among the polymers of the present invention, a high polar one is in the high polar part of the self-assembled film 14 and a low polar one is a self-assembled film. Each of the 14 low-polarity portions is unevenly distributed.
The self-assembled film 14 may be formed after contacting another substrate to be transferred in step 3 to be described later.

ポリマーインク含有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によって塗布する方法などが挙げられる。   The method for applying the polymer ink-containing self-assembling composition on the substrate is not particularly limited, and examples thereof include a method of applying by a spin coating method.

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所定の時間加熱する方法などが挙げられる。アニーリングの際の温度は通常80〜400℃であり、100〜300℃が好ましく、150〜230℃がより好ましい。アニーリングの時間は特に制限されないが、通常1分〜30時間である。アニーリングは真空中で行うのが好ましい。
自己組織化膜14の厚みは、通常1〜200nmであり、20〜200nmが好ましく、30〜100nmがより好ましい。
Examples of the annealing method include a method of heating for a predetermined time using an oven, a hot plate, or the like. The temperature during annealing is usually 80 to 400 ° C, preferably 100 to 300 ° C, and more preferably 150 to 230 ° C. The annealing time is not particularly limited, but is usually 1 minute to 30 hours. Annealing is preferably performed in a vacuum.
The thickness of the self-assembled film 14 is usually 1 to 200 nm, preferably 20 to 200 nm, and more preferably 30 to 100 nm.

自己組織化を行うブロックコポリマーとしては、互いに不相溶な2種以上の重合体ブロックを有するコポリマーであって、適当な熱力学的条件下でミクロ相分離構造を取るものであれば特に限定はされない。このようなブロックコポリマーとしては、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、1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレン、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芳香族化合物と、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸sec−ブチル、メタクリル酸tert−ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸sec−ブチル、アクリル酸tert−ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリルなどの(メタ)アクリル酸アルキルエステルとのブロックコポリマーなどが挙げられる。
また、イソプレンやブタジエンなどの共役ジエンブロック、ジメチルシロキサンブロックなどを有していてもよい。
ブロックコポリマーのブロック数は特に制限されないが、中でもジブロックコポリマーまたはトリブロックコポリマーが好ましく、ジブロックコポリマーがより好ましく、PS−b−PMMAがさらに好ましい。
The block copolymer that performs self-assembly is not particularly limited as long as it is a copolymer having two or more polymer blocks that are incompatible with each other and has a microphase-separated structure under suitable thermodynamic conditions. Not. Examples of such block copolymers include styrene, α-methyl styrene, o-methyl styrene, m-methyl styrene, p-methyl styrene, vinyl toluene, p-tert-butyl styrene, 2,4-dimethyl styrene, 2 , 4,6-trimethylstyrene, p-trimethylsilylstyrene, 1-vinylnaphthalene, 2-vinylnaphthalene, 2-vinylanthracene, 9-vinylanthracene, and other vinyl aromatic compounds, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, methacrylic acid n-propyl, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, sec-butyl methacrylate, tert-butyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, lauryl methacrylate, methyl acrylate, acrylic acid (Meth) such as ethyl oxalate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, sec-butyl acrylate, tert-butyl acrylate, cyclohexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, lauryl acrylate And block copolymers with alkyl acrylates.
Further, it may have a conjugated diene block such as isoprene or butadiene, a dimethylsiloxane block, or the like.
The number of blocks of the block copolymer is not particularly limited, but among them, a diblock copolymer or a triblock copolymer is preferable, a diblock copolymer is more preferable, and PS-b-PMMA is more preferable.

本発明のポリマーはポリマーインクとしての役割を担う。自己組織化膜を形成するブロックコポリマーとして例えばPS−b−PMMAを用いる場合では、本発明のポリマーの中でも(メタ)アクリル酸エステルブロックの末端にSH基を有するビニル芳香族化合物−(メタ)アクリル酸エステルのジブロックコポリマー、(メタ)アクリル酸エステルブロックの末端にSH基を有するビニル芳香族化合物−共役ジエン−(メタ)アクリル酸エステルのトリブロックコポリマー、末端にSH基を有する(メタ)アクリル酸エステルのホモポリマーなどが好ましい。   The polymer of the present invention plays a role as a polymer ink. In the case of using, for example, PS-b-PMMA as a block copolymer for forming a self-assembled film, among the polymers of the present invention, a vinyl aromatic compound having a SH group at the end of a (meth) acrylate block— (meth) acrylic Diblock copolymer of acid ester, vinyl aromatic compound having SH group at the end of (meth) acrylate block-conjugated diene- (meth) acrylate triblock copolymer, (meth) acryl having SH group at end Preference is given to acid ester homopolymers and the like.

ポリマーインク含有自己組織化組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で任意成分を加える事ができる。任意成分としては例えば、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチルなどの他のポリマー;末端に水酸基を有するポリメタクリル酸メチル(以下、PMMA−OHと称する)、末端に水酸基を有するポリスチレン(以下、PSt−OHと称する)などの本発明のポリマー以外のポリマーインク;溶媒;可塑剤;超臨界流体;ホウ素、リン、ガリウム、ヒ素などのドーパントなどが挙げられる。
上記溶媒としては、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。
An optional component can be added to the polymer ink-containing self-assembled composition as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of optional components include other polymers such as polystyrene and polymethyl methacrylate; polymethyl methacrylate having a terminal hydroxyl group (hereinafter referred to as PMMA-OH), and polystyrene having a terminal hydroxyl group (hereinafter referred to as PSt-OH). Polymer inks other than the polymer of the present invention; solvent; plasticizer; supercritical fluid; dopants such as boron, phosphorus, gallium, and arsenic.
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, diethylene Glycol ethers such as glycol 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; methyl acetate, acetic acid Ethyl, 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, propionic acid Butyl, amyl propionate, methyl lactate, ethyl lactate, butyrate 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 carbonate Esters such as 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, cyclo Octanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetonyl Ketones such as acetone and acetophenone; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, mesitylene, ethylbenzene, trimethylbenzene, methylethylbenzene, cumene, diethylbenzene, isobutylbenzene, trimethylbenzene, diisopropylbenzene, and n-amylnaphthalene .

(工程3)
工程3は、母体基板上に形成された自己組織化膜14の表面に別の基板15の表面を接触させた後に基板15を剥離し、本発明のポリマーを該別の基板15の表面上に移動させる工程である(図4および図5参照)。
(Process 3)
In step 3, the surface of another substrate 15 is brought into contact with the surface of the self-assembled film 14 formed on the base substrate, and then the substrate 15 is peeled off, and the polymer of the present invention is placed on the surface of the other substrate 15. This is a step of moving (see FIGS. 4 and 5).

自己組織化膜14および基板15を接触させる方法としては、基板同士を押し付ける方法の他、roll to roll方式、roll to substrate方式なども用いることができる。基板15が曲面状であっても、物理的接触を行うことができる限りはパターンを転写することができる。   As a method of bringing the self-assembled film 14 and the substrate 15 into contact with each other, a roll to roll method, a roll to substrate method, or the like can be used in addition to a method of pressing the substrates together. Even if the substrate 15 is curved, the pattern can be transferred as long as physical contact can be made.

前記接触の際には、アニーリングを行ってもよい。
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所定の時間加熱する方法などが挙げられる。アニーリングの際の温度は通常80〜400℃であり、100〜300℃が好ましく、150〜230℃がより好ましい。アニーリングの時間は特に制限されないが、通常1分〜30時間である。アニーリングは真空中で行うのが好ましい。
Annealing may be performed during the contact.
Examples of the annealing method include a method of heating for a predetermined time using an oven, a hot plate, or the like. The temperature during annealing is usually 80 to 400 ° C, preferably 100 to 300 ° C, and more preferably 150 to 230 ° C. The annealing time is not particularly limited, but is usually 1 minute to 30 hours. Annealing is preferably performed in a vacuum.

本発明のポリマーの一部は、基板15の表面との相互作用により、自己組織化膜14の表面から基板15の表面へ移動する。これにより、自己組織化膜14の表面に形成されたパターンが正確に基板15の表面に転写される。転写されたパターンはプレパターン16として、後述する工程4において化学ガイドとしての機能を果たす。
上記相互作用としては、例えば、化学反応による結合、表面での吸収、内部への吸収などが挙げられるが、本発明のポリマーの場合、SH基と基板15の表面の置換基との反応が主たる相互作用と考えられる。
A part of the polymer of the present invention moves from the surface of the self-assembled film 14 to the surface of the substrate 15 by interaction with the surface of the substrate 15. As a result, the pattern formed on the surface of the self-assembled film 14 is accurately transferred to the surface of the substrate 15. The transferred pattern serves as a pre-pattern 16 and functions as a chemical guide in step 4 to be described later.
Examples of the interaction include bonding by chemical reaction, absorption at the surface, absorption into the interior, etc. In the case of the polymer of the present invention, the reaction between the SH group and the substituent on the surface of the substrate 15 is mainly performed. It is considered an interaction.

基板15を剥離する方法としては、例えば、クロロベンゼン等の溶媒により基板間のブロックコポリマーや未反応のポリマーインクを除去する方法、超音波による方法、機械的に剥離する方法などが挙げられ、これらを単独で使用しても良いし、組み合わせて使用しても良い。   Examples of the method for removing the substrate 15 include a method of removing a block copolymer and unreacted polymer ink between substrates using a solvent such as chlorobenzene, a method using ultrasonic waves, a method of mechanically peeling, and the like. They may be used alone or in combination.

剥離方法によっては、母体基板を転写工程に再利用できる。例えば、溶媒による方法では、自己組織化膜14は溶解され、洗浄により除去される。本剥離方法では、基板11は形成されたプレパターンを損なうことなく回収されるため、再び転写工程に利用することが可能である。
また自己組織化膜を溶解しない剥離方法を採用した場合、自己組織化膜に本発明のポリマーを含む組成物を塗布する等の方法により本発明のポリマーを再充填することで再び転写工程に利用することが可能である。また、本発明のポリマーを再充填しない場合においても、自己組織化膜を乾燥させなければ複数回転写に利用することが可能である。
Depending on the peeling method, the base substrate can be reused in the transfer process. For example, in the method using a solvent, the self-assembled film 14 is dissolved and removed by washing. In this peeling method, since the substrate 11 is recovered without damaging the formed prepattern, it can be used again in the transfer process.
In addition, when a peeling method that does not dissolve the self-assembled film is employed, it can be used again in the transfer process by refilling the polymer of the present invention by a method such as applying a composition containing the polymer of the present invention to the self-assembled film. Is possible. Even in the case where the polymer of the present invention is not refilled, the self-assembled film can be used for multiple transfers unless the self-assembled film is dried.

(工程4)
工程4は、基板15の表面上に、ブロックコポリマーを含む自己組織化組成物を塗布して自己組織化膜17を形成する工程である(図6参照)。
(Process 4)
Step 4 is a step of forming a self-assembled film 17 on the surface of the substrate 15 by applying a self-assembled composition containing a block copolymer (see FIG. 6).

プレパターン16が形成された基板15上に、自己組織化を行うブロックコポリマーを有する組成物(以下、「パターン形成用自己組織化組成物」と称する)を基板上に塗布し、アニーリングを行うことで自己組織化膜17が形成される。自己組織化を行うブロックコポリマーとしては、上記工程2において述べたものと同じものを用いることができる。
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。
A composition having a block copolymer that performs self-assembly (hereinafter referred to as a “pattern-forming self-assembled composition”) is applied onto the substrate 15 on which the pre-pattern 16 is formed, and annealing is performed. Thus, the self-assembled film 17 is formed. As the block copolymer for self-assembly, the same one as described in Step 2 above can be used.
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.

パターン形成用自己組織化組成物は、基板15上への塗布を容易にする観点から、トルエン等の溶媒を含んでいることが好ましい。
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る。
The self-assembling composition for pattern formation preferably contains a solvent such as toluene from the viewpoint of facilitating application onto the substrate 15.
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 by a spin coating method.

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所定の時間加熱する方法などが挙げられる。アニーリングの際の温度は通常80〜400℃であり、100〜300℃が好ましく、150〜230℃がより好ましい。アニーリングの時間は特に制限されないが、通常1分〜30時間である。アニーリングは真空中で行うのが好ましい。   Examples of the annealing method include a method of heating for a predetermined time using an oven, a hot plate, or the like. The temperature during annealing is usually 80 to 400 ° C, preferably 100 to 300 ° C, and more preferably 150 to 230 ° C. The annealing time is not particularly limited, but is usually 1 minute to 30 hours. Annealing is preferably performed in a vacuum.

(工程5)
工程5は、上記自己組織化膜17の一部の相を除去する工程である(図7参照)。
工程4におけるブロックコポリマーとしてPS−b−PMMAを用いた場合には、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、PMMAブロック相17b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PMMAブロック相17bを除去した後の状態を図8に示す。なお、該エッチング処理の前に、必要に応じて光線を照射してもよい。かかる光線としては、エッチングにより除去する相がPMMAブロック相である場合には、254nmの紫外線を用いることができる。該紫外線照射により、PMMA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。
(Process 5)
Step 5 is a step of removing a part of the phase of the self-assembled film 17 (see FIG. 7).
When PS-b-PMMA is used as the block copolymer in step 4, the PMMA block phase 17b can be removed by etching using the difference in the etching rate of the phases separated by self-assembly. FIG. 8 shows a state after the PMMA block phase 17b in the phase separation structure is removed. In addition, you may irradiate a light beam as needed before this etching process. As the light beam, ultraviolet light of 254 nm can be used when the phase to be removed by etching is a PMMA block phase. Since the PMMA block phase is decomposed by the ultraviolet irradiation, the etching becomes easier.

上記自己組織化膜17が有する相分離構造のうちのPMMAブロック相17b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 PMMA block phase 17b in the phase separation structure of the self-assembled film 17, for example, reactive ion etching (RIE) such as chemical dry etching or chemical wet etching; sputter etching or ion beam etching or the like. There are known methods such as physical etching. 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6)
工程6は、工程5の後に、工程5で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である。
例えばブロックポリマーとしてPS−b−PMMAを用いた場合には、残存したスチレンブロック相17a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によってパターニングできる。
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。上記エッチングの方法としては、工程5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。
(Step 6)
Step 6 is a step of etching the substrate after step 5 using the pattern formed in step 5 as a mask.
For example, when PS-b-PMMA is used as the block polymer, the lower layer film and the substrate can be patterned by etching using the pattern of the remaining styrene block phase 17a 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 5 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.

本発明の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、さらに該半導体素子はLED、太陽電池などに広く用いられる。   The pattern obtained by the method of the present invention is suitably used for semiconductor elements and the like, and the semiconductor elements are widely used for LEDs, solar cells 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(M)および数平均分子量(M))
各実施例および比較例で得られたブロック重合体のMおよびM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 HM−N 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 (M w ) and number average molecular weight (M n ))
Mw and Mn of the block polymer obtained in each Example and Comparative Example were obtained by using a GPC column (TSKgel SuperMultipore HM-N 3) manufactured by Tosoh Corporation by gel permeation chromatography (GPC). Measured according to the conditions of
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>
(1)メタクリル酸メチルブロックの末端に炭素−炭素二重結合を有する、スチレン−ブタジエン−メタクリル酸メチルのトリブロックコポリマー(A1)の合成
攪拌装置、温度計を備えた内容積500mLの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、シクロヘキサン90g、sec−ブチルリチウムのシクロヘキサン溶液2.5g(sec−ブチルリチウム3.90mmоlに相当)、およびスチレン21.5g(206.1mmol)を加えて25℃で2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2.1g(39.0mmol)を含有するシクロヘキサン溶液11.0gを加えて25℃で1時間攪拌した。続いて、トルエン90g、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30.6g(58.5mmol)を含有するトルエン溶液117.5g、およびトリエチレングリコールジメチルエーテル8.6g(48.2mmol)を別途混合して調製した溶液を加えて25℃で1時間撹拌した。次いで、5℃に冷却し、メタクリル酸メチル2.0g(19.5mmol)およびイソブチルビス(2,6−ジtert−ブチル−4−メチルフェノキシ)アルミニウム4.1g(7.8mmol)を含有するトルエン溶液15.7gを別途25℃で1時間撹拌して調製した溶液を加えて、5℃で2時間攪拌した。続いて、7−オクテニルアルデヒド1.2g(9.8mmol)を加えて5℃で2時間攪拌し、酢酸12.2g(202.8mmol)を加えて重合を停止させた。反応混合液にトルエン100gおよび5%酢酸水溶液100g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100gを用いて同様の洗浄操作をさらに4回行った後、蒸留水100g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。得られた有機層をヘキサン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、ポリマー(A1)[メタクリル酸メチルブロックの末端に炭素−炭素二重結合を有する、スチレン−ブタジエン−メタクリル酸メチルのトリブロックコポリマー]21.7gを得た。
<Example 1>
(1) Synthesis of a styrene-butadiene-methyl methacrylate triblock copolymer (A1) having a carbon-carbon double bond at the end of a methyl methacrylate block A four-neck with an internal volume of 500 mL equipped with a stirrer and a thermometer The inside of the flask was purged with nitrogen, and 90 g of cyclohexane, 2.5 g of a cyclohexane solution of sec-butyllithium (corresponding to 3.90 mmol of sec-butyllithium), and 21.5 g (206.1 mmol) of styrene were added at 25 ° C. Stir for hours. Next, 11.0 g of a cyclohexane solution containing 2.1 g (39.0 mmol) of butadiene was added while stirring this solution, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 1 hour. Subsequently, 90 g of toluene, 117.5 g of a toluene solution containing 30.6 g (58.5 mmol) of isobutylbis (2,6-ditert-butyl-4-methylphenoxy) aluminum, and 8.6 g of triethylene glycol dimethyl ether ( 48.2 mmol) was added separately, and a solution prepared by mixing was added and stirred at 25 ° C. for 1 hour. Then, it is cooled to 5 ° C. and toluene containing 2.0 g (19.5 mmol) of methyl methacrylate and 4.1 g (7.8 mmol) of isobutylbis (2,6-ditert-butyl-4-methylphenoxy) aluminum. A solution prepared by separately stirring 15.7 g of the solution at 25 ° C. for 1 hour was added, followed by stirring at 5 ° C. for 2 hours. Subsequently, 1.2 g (9.8 mmol) of 7-octenyl aldehyde was added and stirred at 5 ° C. for 2 hours, and 12.2 g (202.8 mmol) of acetic acid was added to terminate the polymerization. To the reaction mixture, 100 g of toluene and 100 g of 5% aqueous acetic acid solution were added, stirred at 80 ° C. for 1 hour, and allowed to stand at 80 ° C. to separate the aqueous layer. The same washing operation was further performed 4 times using 100 g of 5% aqueous acetic acid solution, and then 100 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 1000 g of hexane at 25 ° C. over 1 hour, and the precipitated solid was separated by filtration and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain polymer (A1) [carbon-carbon two at the end of the methyl methacrylate block. 21.7 g of styrene-butadiene-methyl methacrylate triblock copolymer having a heavy bond].

GPCおよびH−NMR分析の結果、ポリマー(A1)のM=6020、M/M=1.03、スチレンブロックのM=5040、ブタジエンブロックのM=460、メタクリル酸メチルブロックのM=520、メタクリル酸メチルブロック末端への炭素−炭素二重結合導入率=78%(1,1,2,2−テトラクロロエタンを内標とした際のH−NMR分析値)であった。 As a result of GPC and 1 H-NMR analysis, M n = 6020 of polymer (A1), M w / M n = 1.03, M n = 5040 of styrene block, M n = 460 of butadiene block, methyl methacrylate block M n = 520, introduction rate of carbon-carbon double bond at the end of the methyl methacrylate block = 78% ( 1 H-NMR analysis value when 1,1,2,2-tetrachloroethane is used as an internal standard) there were.

(2)メタクリル酸メチルブロックの末端にSAc基を有する、スチレン−ブタジエン−メタクリル酸メチルのトリブロックコポリマー(A2)の合成
攪拌装置、温度計を備えた内容積500mLの四つ口フラスコに、メタノール110g、上記で合成、精製したポリマー(A1)15.3g、チオ酢酸0.19g(2.5mmol)を加えて25℃で8時間攪拌した。得られた反応混合液をヘキサン500g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、ポリマー(A2)[メタクリル酸メチルブロックの末端にSAc基を有する、スチレン−ブタジエン−メタクリル酸メチルのトリブロックコポリマー]16.1gを得た。
(2) Synthesis of styrene-butadiene-methyl methacrylate triblock copolymer (A2) having a SAc group at the end of the methyl methacrylate block In a four-necked flask with an internal volume of 500 mL equipped with a stirrer and a thermometer, methanol was added. 110 g, 15.3 g of the polymer (A1) synthesized and purified above and 0.19 g (2.5 mmol) of thioacetic acid were added, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 8 hours. The obtained reaction mixture was dropped into 500 g of hexane at 25 ° C. over 1 hour, and the precipitated solid was filtered off and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain a polymer (A2) [SAc group at the end of the methyl methacrylate block. 16.1 g of a styrene-butadiene-methyl methacrylate triblock copolymer.

H−NMR分析の結果、PMMAブロック末端へのSAc基導入率=78%(1,1,2,2−テトラクロロエタンを内標とした際の分析値)であった。 As a result of 1 H-NMR analysis, the SAc group introduction rate at the end of the PMMA block was 78% (analysis value when 1,1,2,2-tetrachloroethane was used as an internal standard).

(3)メタクリル酸メチルブロックの末端にSH基を有する、スチレン−ブタジエン−メタクリル酸メチルのトリブロックコポリマー(A3)の合成
攪拌装置、温度計を備えた内容積500mLの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、メタノール110g、上記で合成、精製したポリマー(A2)15.9g、ナトリウムメトキシド0.14g(2.5mmol)を加えて25℃で2時間攪拌した。その後、酢酸0.15g(2.5mmol)を加えて反応を停止させた。反応混合液にトルエン200gおよび蒸留水200g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5回行い、得られた有機層をヘキサン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、ポリマー(A3)[メタクリル酸メチルブロックの末端にSH基を有する、スチレン−ブタジエン−メタクリル酸メチルのトリブロックコポリマー]15.5gを得た。
(3) Synthesis of styrene-butadiene-methyl methacrylate triblock copolymer (A3) having an SH group at the end of the methyl methacrylate block The inside of a 500 mL four-necked flask equipped with a stirrer and a thermometer The mixture was purged with nitrogen, 110 g of methanol, 15.9 g of the polymer (A2) synthesized and purified above and 0.14 g (2.5 mmol) of sodium methoxide were added, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 2 hours. Thereafter, 0.15 g (2.5 mmol) of acetic acid was added to stop the reaction. To the reaction mixture, 200 g of toluene and 200 g of distilled water were 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 five times. The mixture was added dropwise at 1 ° C. over 1 hour, and the precipitated solid was filtered off and dried under reduced pressure at 60 ° C., and polymer (A3) [triblock of styrene-butadiene-methyl methacrylate having an SH group at the end of the methyl methacrylate block. Copolymer] 15.5 g was obtained.

H−NMR分析の結果、PMMAブロック末端へのSH基導入率=78%(1,1,2,2−テトラクロロエタンを内標とした際の分析値)であった。 As a result of 1 H-NMR analysis, the SH group introduction rate at the end of the PMMA block was 78% (analysis value when 1,1,2,2-tetrachloroethane was used as an internal standard).

<実施例2>
実施例1(1)において、メタクリル酸メチル19.5mmolの代わりにアクリル酸n−ブチル19.5mmolを使用した以外は実施例1と同様の操作を行い、ポリマー(A4)[アクリル酸n−ブチルブロックの末端にSH基を有する、スチレン−ブタジエン−(アクリル酸n−ブチル)のトリブロックコポリマー]18.6gを得た。
<Example 2>
The same operation as in Example 1 was performed except that 19.5 mmol of n-butyl acrylate was used instead of 19.5 mmol of methyl methacrylate in Example 1 (1), and polymer (A4) [n-butyl acrylate] was obtained. 18.6 g of a triblock copolymer of styrene-butadiene- (n-butyl acrylate) having SH groups at the end of the block].

GPCおよびH−NMR分析の結果、ポリマー(A4)のM=6210、M/M=1.03、スチレンブロックのM=5110、ブタジエンブロックのM=450、アクリル酸n−ブチルブロックのM=650、アクリル酸n−ブチルブロック末端へのSH基導入率=81%(1,1,2,2−テトラクロロエタンを内標とした際のH−NMR分析値)であった。 As a result of GPC and 1 H-NMR analysis, M n = 6210 of polymer (A4), M w / M n = 1.03, M n = 5110 of styrene block, M n = 450 of butadiene block, acrylic acid n- M n = 650 butyl block, with SH group introduction rate to acrylic acid n- butyl block end = 81% (1 H-NMR analysis values at the time of the internal standard 1,1,2,2-tetrachloroethane) there were.

<実施例3>
実施例1(1)において、ブタジエン39.0mmolの代わりに2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン39.0mmolを使用した以外は実施例1と同様の操作を行い、ポリマー(A5)[メタクリル酸メチルブロックの末端にSH基を有する、スチレン−(2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン)−メタクリル酸メチルのトリブロックコポリマー]15.8gを得た。
<Example 3>
In Example 1 (1), the same operation as in Example 1 was performed except that 39.0 mmol of 2,3-dimethyl-1,3-butadiene was used instead of 39.0 mmol of butadiene, and polymer (A5) [methacrylic acid] 15.8 g of styrene- (2,3-dimethyl-1,3-butadiene) -methyl methacrylate triblock copolymer] having SH groups at the ends of the acid methyl block.

GPCおよびH−NMR分析の結果、ポリマー(A5)のM=5990、M/M=1.03、スチレンブロックのM=5330、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエンブロックのM=330、メタクリル酸メチルブロックのM=330、メタクリル酸メチルブロック末端へのSH基導入率=79%(1,1,2,2−テトラクロロエタンを内標とした際のH−NMR分析値)であった。 As a result of GPC and 1 H-NMR analysis, M n = 5990 of polymer (A5), M w / M n = 1.03, M n = 5330 of styrene block, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene block of M n = 330, methyl methacrylate block M n = 330, 1 H at the time of the internal standard SH group introduction rate = 79% (1,1,2,2-tetrachloroethane to the methyl methacrylate block end -NMR analysis value).

<実施例4>
実施例1(1)において、メタクリル酸メチル19.5mmolの代わりにアクリル酸メチル19.5mmolを使用した以外は実施例1と同様の操作を行い、ポリマー(A6)[アクリル酸メチルブロックの末端にSH基を有する、スチレン−ブタジエン−アクリル酸メチルのトリブロックコポリマー]17.0gを得た。
<Example 4>
In Example 1 (1), the same operation as in Example 1 was performed except that 19.5 mmol of methyl acrylate was used instead of 19.5 mmol of methyl methacrylate, and polymer (A6) [at the end of the methyl acrylate block] 17.0 g of a styrene-butadiene-methyl acrylate triblock copolymer having SH groups].

GPCおよびH−NMR分析の結果、ポリマー(A6)のM=6170、M/M=1.03、スチレンブロックのM=5080、ブタジエンブロックのM=500、アクリル酸メチルブロックのM=590、アクリル酸メチルブロック末端へのSH基導入率=78%(1,1,2,2−テトラクロロエタンを内標とした際のH−NMR分析値)であった。 As a result of GPC and 1 H-NMR analysis, M n = 6170 of polymer (A6), M w / M n = 1.03, M n = 5080 of styrene block, M n = 500 of butadiene block, methyl acrylate block M n = 590, SH group introduction rate at the end of the methyl acrylate block = 78% ( 1 H-NMR analysis value when 1,1,2,2-tetrachloroethane was used as an internal standard).

<実施例5>
実施例1(1)において、7−オクテニルアルデヒド9.8mmolの代わりに8−ブロモ−1−オクテン9.8mmolを使用した以外は実施例1と同様の操作を行い、ポリマー(A7)[メタクリル酸メチルブロックの末端にSH基を有する、スチレン−ブタジエン−メタクリル酸メチルのトリブロックコポリマー]16.6gを得た。
<Example 5>
The same operation as in Example 1 was performed except that 9.8 mmol of 8-bromo-1-octene was used instead of 9.8 mmol of 7-octenylaldehyde in Example 1 (1), and polymer (A7) [methacrylic acid] 16.6 g of a styrene-butadiene-methyl methacrylate triblock copolymer having SH groups at the ends of the acid methyl block].

GPCおよびH−NMR分析の結果、ポリマー(A7)のM=6090、M/M=1.03、スチレンブロックのM=5030、ブタジエンブロックのM=550、メタクリル酸メチルブロックのM=510、メタクリル酸メチルブロック末端へのSH基導入率=86%(1,1,2,2−テトラクロロエタンを内標とした際のH−NMR分析値)であった。 As a result of GPC and 1 H-NMR analysis, the polymer (A7) had M n = 6090, M w / M n = 1.03, the styrene block M n = 5030, the butadiene block M n = 550, and the methyl methacrylate block. M n = 510, SH group introduction rate at the methyl methacrylate block end = 86% ( 1 H-NMR analysis value when 1,1,2,2-tetrachloroethane was used as an internal standard).

<実施例6>
(1)末端に炭素−炭素二重結合を有する、メタクリル酸メチルのホモポリマー(A8)の合成
実施例1(1)において、シクロヘキサン、スチレン、ブタジエンを含有するシクロヘキサン溶液を加える操作を省略し、メタクリル酸メチルを19.5mmolではなく、233.7mmol加えること以外は実施例1と同様の操作を行い、ポリマー(A8)[末端に炭素−炭素二重結合を有する、メタクリル酸メチルのホモポリマー]22.4gを得た。
<Example 6>
(1) Synthesis of methyl methacrylate homopolymer (A8) having a carbon-carbon double bond at the end In Example 1 (1), the operation of adding a cyclohexane solution containing cyclohexane, styrene and butadiene was omitted, Except for adding 233.7 mmol of methyl methacrylate instead of 19.5 mmol, the same operation as in Example 1 was carried out, and polymer (A8) [homopolymer of methyl methacrylate having a carbon-carbon double bond at the terminal] 22.4 g was obtained.

GPCおよびH−NMR分析の結果、ポリマー(A8)のM=6230、M/M=1.03、末端への炭素−炭素二重結合導入率=91%(1,1,2,2−テトラクロロエタンを内標とした際のH−NMR分析値)であった。 As a result of GPC and 1 H-NMR analysis, the polymer (A8) had M n = 6230, M w / M n = 1.03, carbon-carbon double bond introduction rate at the terminal = 91% (1,1,2, , 2-tetrachloroethane as an internal standard, 1 H-NMR analysis value).

(2)末端にSAc基を有する、メタクリル酸メチルのホモポリマー(A9)の合成
攪拌装置、温度計を備えた内容積500mLの四つ口フラスコに、メタノール120g、上記で合成、精製したポリマー(A8)11.3g、チオ酢酸0.14g(1.8mmol)を加えて25℃で8時間攪拌した。得られた反応混合液をヘキサン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、ポリマー(A9)[末端にSAc基を有する、メタクリル酸メチルのホモポリマー]11.8gを得た。
(2) Synthesis of methyl methacrylate homopolymer (A9) having a SAc group at the end In a 500 mL four-necked flask equipped with a stirrer and a thermometer, 120 g of methanol, the polymer synthesized and purified as described above ( A8) 11.3 g and thioacetic acid 0.14 g (1.8 mmol) were added and stirred at 25 ° C. for 8 hours. The obtained reaction mixture was dropped into 1000 g of hexane at 25 ° C. over 1 hour, the precipitated solid was filtered off and dried under reduced pressure at 60 ° C., and polymer (A9) [methyl methacrylate having SAc group at the terminal was obtained. The homopolymer of 11.8 g was obtained.

H−NMR分析の結果、末端へのSAc基導入率=92%(1,1,2,2−テトラクロロエタンを内標とした際の分析値)であった。 As a result of 1 H-NMR analysis, the SAc group introduction rate at the terminal was 92% (analyzed value when 1,1,2,2-tetrachloroethane was used as an internal standard).

(3)末端にSH基を有する、メタクリル酸メチルのホモポリマー(A10)の合成
攪拌装置、温度計を備えた内容積500mLの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、メタノール100g、上記で合成、精製したポリマー(A9)10.1g、ナトリウムメトキシド87.6mg(1.6mmol)を加えて25℃で2時間攪拌した。酢酸96.1mg(1.6mmol)を加えて反応を停止させた。反応混合液にトルエン200gおよび蒸留水200g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5回行った。得られた有機層をヘキサン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、ポリマー(A10)[末端にSH基を有する、メタクリル酸メチルのホモポリマー]9.9gを得た。
(3) Synthesis of methyl methacrylate homopolymer (A10) having an SH group at the end The inside of a 500 mL four-necked flask equipped with a stirrer and a thermometer was purged with nitrogen, and 100 g of methanol was synthesized above. Then, 10.1 g of purified polymer (A9) and 87.6 mg (1.6 mmol) of sodium methoxide were added, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 2 hours. The reaction was stopped by adding 96.1 mg (1.6 mmol) of acetic acid. 200 g of toluene and 200 g of distilled water were added to the reaction mixture, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 30 minutes and then allowed to stand at 25 ° C. to separate the aqueous layer 5 times. The obtained organic layer was dropped into 1000 g of hexane at 25 ° C. over 1 hour, the precipitated solid was separated by filtration and dried under reduced pressure at 60 ° C., and polymer (A10) [methyl methacrylate having an SH group at the terminal] 9.9 g of a homopolymer] was obtained.

H−NMR分析の結果、末端へのSH基導入率=93%(1,1,2,2−テトラクロロエタンを内標とした際の分析値)であった。 As a result of 1 H-NMR analysis, the SH group introduction rate at the terminal was 93% (analyzed value when 1,1,2,2-tetrachloroethane was used as an internal standard).

<実施例7>
攪拌装置、温度計を備えた内容積500mLの四つ口フラスコの内部を窒素置換し、トルエン190g、実施例1(1)で合成、精製したポリマー(A1)6.1g、アゾビスイソブチロニトリル57.7mg(0.3mmol)、3,6−ジオキサ−1,8−オクタンジチオール0.91g(5.0mmol)を加えて60℃で3時間攪拌した。反応混合液をメタノール600g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、ポリマー(A11)[メタクリル酸メチルブロックの末端にSH基を有する、スチレン−ブタジエン−メタクリル酸メチルのトリブロックコポリマー]8.2gを得た。
<Example 7>
The inside of a 500 mL four-necked flask equipped with a stirrer and a thermometer was purged with nitrogen, 190 g of toluene, 6.1 g of the polymer (A1) synthesized and purified in Example 1 (1), azobisisobutyro Nitrile 57.7 mg (0.3 mmol) and 3,6-dioxa-1,8-octanedithiol 0.91 g (5.0 mmol) were added and stirred at 60 ° C. for 3 hours. The reaction mixture was dropped into 600 g of methanol at 25 ° C. over 1 hour, and the precipitated solid was filtered off and dried under reduced pressure at 60 ° C. to obtain polymer (A11) [styrene having an SH group at the end of the methyl methacrylate block. -Butadiene-methyl methacrylate triblock copolymer] was obtained.

GPCおよびH−NMR分析の結果、ポリマー(A11)のM=6210、M/M=1.03、メタクリル酸メチルブロック末端へのSH基導入率=86%(1,1,2,2−テトラクロロエタンを内標とした際のH−NMR分析値)であった。 As a result of GPC and 1 H-NMR analysis, the polymer (A11) had M n = 6210, M w / M n = 1.03, and the SH group introduction rate at the end of the methyl methacrylate block = 86% (1,1,2, , 2-tetrachloroethane as an internal standard, 1 H-NMR analysis value).

<実施例8>
実施例7において、ポリマー(A1)6.1gの代わりにポリマー(A8)9.9gを使用した以外は実施例11と同様の操作を行い、ポリマー(A12)[末端にSH基を有する、メタクリル酸メチルのホモポリマー]10.6gを得た。
<Example 8>
The same operation as in Example 11 was performed except that 9.9 g of the polymer (A8) was used instead of 6.1 g of the polymer (A1) in Example 7, and the polymer (A12) [methacrylate having an SH group at the terminal, 10.6 g of methyl acid homopolymer].

GPCおよびH−NMR分析の結果、ポリマー(A12)のM=6410、M/M=1.03、末端へのSH基導入率=91%(1,1,2,2−テトラクロロエタンを内標とした際のH−NMR分析値)であった。 As a result of GPC and 1 H-NMR analysis, M n = 6410 of polymer (A12), M w / M n = 1.03, SH group introduction rate at the terminal = 91% (1,1,2,2-tetra 1 H-NMR analysis value when chloroethane was used as an internal standard).

(母体基板へのプレパターン形成)
Plasma Etch Inc.製PE−200ベンチトッププラズマシステムを用いて酸素プラズマ処理をした基板(以下、「母体基板」と称する)上に、末端に水酸基を有するスチレンのホモポリマー(M=6000、Polymer Source Inc.製、以下「PS−OH」と称する)をスピンコートして厚さ40nmの膜を形成させ、真空下で160℃、24時間加熱をしてアニーリングを行った。トルエン中で超音波洗浄を行うことで、過剰なPS−OHを除去し、およそ4.1nmの厚みのPSブラシ層を形成させた。PSブラシ層上に1.5重量%PMMA(Mn=950000、Micro Chem Inc.で購入)クロロベンゼン溶液で厚さ50nmのフォトレジスト膜を沈着させ、160℃で1分間ベークを行った。続いて、Ls=50nmとなるようにマスクを通して電子線リソグラフィーを行った。このとき、電子線リソグラフィーは、J.C.Nabityパターン生成方式搭載のLEO 1550BP SEMを用い、20kVの加速電圧で実施した。露光した母体基板は体積比1:3のメチルイソブチルケトン/イソプロパノール溶液に1分間浸して現像を行い、その後母体基板をイソプロパノールで洗浄した。得られた母体基板に酸素プラズマ処理を行い、次いで温めたクロロベンゼン溶液によるPMMAフォトレジストのストリップ処理を行うことで、PSブラシ層のうち酸素プラズマによって修飾された部分がPMMAドメインに、修飾されなかった部分がPSドメインに親和性を有するプレパターン(化学ガイド)を形成した。
(Pre-pattern formation on the base substrate)
Plasma Etch Inc. A styrene homopolymer having a terminal hydroxyl group (M n = 6000, manufactured by Polymer Source Inc.) on an oxygen plasma-treated substrate (hereinafter referred to as “matrix substrate”) using a PE-200 benchtop plasma system manufactured by PE. (Hereinafter referred to as “PS-OH”) to form a film having a thickness of 40 nm, followed by annealing by heating at 160 ° C. for 24 hours under vacuum. Excess PS-OH was removed by ultrasonic cleaning in toluene, and a PS brush layer having a thickness of approximately 4.1 nm was formed. A photoresist film having a thickness of 50 nm was deposited on the PS brush layer with a 1.5 wt% PMMA (Mn = 950000, purchased from Micro Chem Inc.) chlorobenzene solution, and baked at 160 ° C. for 1 minute. Subsequently, electron beam lithography was performed through a mask so that Ls = 50 nm. At this time, electron beam lithography is described in J. Org. C. An LEO 1550BP SEM equipped with a Nabity pattern generation method was used and an acceleration voltage of 20 kV was used. The exposed base substrate was developed by being immersed in a 1: 3 volume ratio of methyl isobutyl ketone / isopropanol solution for 1 minute, and then the base substrate was washed with isopropanol. The obtained base substrate was subjected to oxygen plasma treatment and then stripped of PMMA photoresist with a warmed chlorobenzene solution, so that the portion of the PS brush layer modified by oxygen plasma was not modified into the PMMA domain. A pre-pattern (chemical guide) in which the portion has affinity for the PS domain was formed.

(ポリマーインク含有自己組織化組成物の調製)
ポリマーインク含有自己組織化組成物(組成物1〜11)を表1に示す組成比で調製した。
(Preparation of self-assembled composition containing polymer ink)
Polymer ink-containing self-assembled compositions (Compositions 1 to 11) were prepared at the composition ratios shown in Table 1.

(化学ガイドを形成した母体基板上への自己組織化膜の形成)
化学ガイドを形成した母体基板上に組成物1〜11を塗布し、約50nmの膜を沈着させ、真空下、190℃で24時間アニーリングを行った。
(Formation of self-assembled film on base substrate with chemical guide)
Compositions 1 to 11 were applied onto a base substrate on which a chemical guide was formed, a film of about 50 nm was deposited, and annealing was performed at 190 ° C. for 24 hours under vacuum.

(MTP工程)
別の基板(以下、「被転写基板」と称する)に酸素プラズマ処理を行い、上記組成物1〜18を用いて形成させた自己組織化膜の上に乗せて基板同士が平行になるように固定した。その後、真空下、160℃で24時間アニーリングを行った。
その後クロロベンゼン中で超音波洗浄をすることで、基板間のブロックコポリマーと未反応のポリマーインクを除去し、自己組織化膜上に乗せた被転写基板を剥離させた。得られた被転写基板には母体基板上に形成されていた自己組織化膜と同様のパターンが転写された。
(MTP process)
Oxygen plasma treatment is performed on another substrate (hereinafter referred to as “transfer target substrate”) and placed on a self-assembled film formed using the above compositions 1-18 so that the substrates are parallel to each other. Fixed. Thereafter, annealing was performed at 160 ° C. for 24 hours under vacuum.
Thereafter, ultrasonic cleaning in chlorobenzene was performed to remove the block copolymer and unreacted polymer ink between the substrates, and the transferred substrate placed on the self-assembled film was peeled off. The same pattern as the self-assembled film formed on the base substrate was transferred to the obtained substrate to be transferred.

(被転写基板上での自己組織化膜の形成)
被転写基板上にPS−b−PMMA(スチレンブロック、メタクリル酸メチルブロックのMが共に52000)の1.5重量%トルエン溶液を塗布し、真空下、190℃で24時間アニーリングを行って自己組織化膜を形成させた。
(Formation of self-assembled film on transfer substrate)
A 1.5 wt% toluene solution of PS-b-PMMA ( Mn of styrene block and methyl methacrylate block is both 52000) is applied on the substrate to be transferred, and annealing is performed at 190 ° C. for 24 hours under vacuum. An organized membrane was formed.

(母体基板の再利用)
自己組織化膜を除去した後の母体基板に対し、化学ガイドの形状に応じて組成物1〜11を塗布して約50nmの膜を沈着させ、真空下で190℃、24時間アニーリングを行うことで、再度母体基板上に自己組織化膜を形成させることができた。
(Reuse of mother board)
Apply a composition 1-11 according to the shape of the chemical guide on the base substrate after removing the self-assembled film, deposit a film of about 50 nm, and perform annealing at 190 ° C. for 24 hours under vacuum. Thus, a self-assembled film could be formed again on the base substrate.

<評価例1〜11>
母体基板上の自己組織化膜のパターンについて、測長SEM(S−4800、株式会社日立ハイテクロノジーズ製)を用いて観察し、黒く見える溝部分の幅を測定した。また、被転写基板上の自己組織化膜についても同様の観察を行い、両者の溝部分の幅の差を評価した。さらに、被転写基板上の自己組織化膜について、走査型電子顕微鏡(CG4000、株式会社日立ハイテクノロジーズ製)を用いて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。
<Evaluation Examples 1 to 11>
The pattern of the self-assembled film on the base substrate was observed using a length measurement SEM (S-4800, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), and the width of the groove portion that appeared black was measured. The same observation was made on the self-assembled film on the substrate to be transferred, and the difference in width between the groove portions was evaluated. Furthermore, the self-assembled film on the transfer substrate was observed from above the pattern using a scanning electron microscope (CG4000, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), and the line width of the pattern was measured at any 10 points. A 3-sigma value as a distribution degree was determined from the measured line width, and this value was defined as LWR (nm).

上記ミクロ相分離構造幅およびLWRの評価結果を表2に示す。   Table 2 shows the evaluation results of the microphase separation structure width and LWR.

表2に示されるように、ポリマーインクとして本発明のポリマー(A3〜A7、A10〜12)を用いた場合においては、PS−OHもしくはPMMA−OHを用いた場合に比べて、LWRの低いパターンが形成されることが分かった。
すなわち、本発明のポリマーは母体基板上のミクロ相分離構造に基づくパターンをより忠実に別の基板上に転写可能なポリマーである。
As shown in Table 2, when the polymer of the present invention (A3 to A7, A10 to 12) is used as the polymer ink, a pattern with a low LWR is obtained as compared with the case of using PS-OH or PMMA-OH. Was found to form.
That is, the polymer of the present invention is a polymer capable of transferring a pattern based on the microphase separation structure on the base substrate more faithfully onto another substrate.

本発明のポリマー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。   The polymer and the pattern forming method of the present invention are suitably used for lithography processes in the production of various electronic devices such as semiconductor devices and liquid crystal devices for which further miniaturization is required.

11 基板(母体基板)
12 プレパターン
13 混合ポリマー膜
14 自己組織化膜
15 基板(被転写基板)
16 転写されたポリマーインクにより形成されたプレパターン(化学ガイド)
17 自己組織化膜
17a PS相
17b PMMA相

11 Substrate (matrix substrate)
12 Pre-pattern 13 Mixed polymer film 14 Self-assembled film 15 Substrate (substrate to be transferred)
16 Pre-pattern (chemical guide) formed by transferred polymer ink
17 Self-assembled film 17a PS phase 17b PMMA phase

Claims (9)

下記一般式(1)で示される構造を有するポリマー。
(式中、*は他の原子との結合部を表し、Bは(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位からなる重合体ブロックを表し、Wは任意の位置に窒素原子、酸素原子および硫黄原子を含んでも良い炭素数2〜61の二価の炭化水素基を表す。)
A polymer having a structure represented by the following general formula (1).
(In the formula, * represents a bond with another atom, B 3 represents a polymer block composed of a structural unit derived from (meth) acrylic acid ester, W represents a nitrogen atom, an oxygen atom and an arbitrary position) Represents a C2-61 divalent hydrocarbon group which may contain a sulfur atom.)
下記一般式(2)で示される、請求項1に記載のポリマー。
(式中、B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又は(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位からなる重合体ブロックを表し、B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、Bは(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位からなる重合体ブロックを表し、Wは任意の位置に窒素原子、酸素原子および硫黄原子を含んでも良い炭素数2〜61の二価の炭化水素基を表し、m,nはそれぞれ独立して0または1を表す。)
The polymer of Claim 1 shown by following General formula (2).
(In the formula, B 1 represents a polymer block composed of a structural unit derived from a vinyl aromatic compound or a polymer block composed of a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester, and B 2 represents a structure derived from a conjugated diene. A polymer block consisting of a unit or a structural unit derived from a diphenylethylene derivative, B 3 represents a polymer block consisting of a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester, W is a nitrogen atom, oxygen at an arbitrary position Represents a divalent hydrocarbon group having 2 to 61 carbon atoms which may contain an atom and a sulfur atom, and m and n each independently represents 0 or 1.)
m,nが0である、請求項2に記載のポリマー。 The polymer according to claim 2, wherein m and n are 0. が(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位からなるアニオン重合法で合成した重合体ブロックである、請求項1〜3のいずれかに記載のポリマー。 The polymer according to any one of claims 1 to 3, wherein B 3 is a polymer block synthesized by an anionic polymerization method comprising a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester. Wが下記一般式(3)で示される、請求項1〜4のいずれかに記載のポリマー。
(式中、**はBとの結合部を表し、***はSHとの結合部を表し、Rは水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基を表し、Xは水素原子又は水酸基を表し、Wは任意の位置に窒素原子、酸素原子および硫黄原子を含んでも良い炭素数1〜50の二価の炭化水素基または単結合を表す。)
The polymer according to any one of claims 1 to 4, wherein W is represented by the following general formula (3).
(In the formula, ** represents a bond to B 3 , *** represents a bond to SH, R 1 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and X represents a hydrogen atom. Alternatively, it represents a hydroxyl group, and W 1 represents a C 1-50 divalent hydrocarbon group or a single bond that may contain a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom at any position.
下記一般式(4)
(式中、B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又は(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位からなる重合体ブロックを表し、B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、Bは(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位からなる重合体ブロックを表し、R〜Rは水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基を表し、Xは水素原子又は水酸基を表し、Wは任意の位置に窒素原子、酸素原子および硫黄原子を含んでも良い炭素数1〜9の炭化水素基または単結合を表し、m,nはそれぞれ独立して0または1を表す。RとRは互いに結合して環状構造を形成していてもよい。)
で示されるポリマーと、下記一般式(5)
(式中、Rは、炭素数1〜10の炭化水素基を表す)
で示されるチオカルボン酸を反応させることにより、下記一般式(6)
(式中、B〜B、R〜R、X、W、m,nは前記定義の通りである。)
で示されるポリマーを合成し、該ポリマーを酸性または塩基性条件下で処理することを特徴とする、請求項5に記載のポリマーの製造方法。
The following general formula (4)
(In the formula, B 1 represents a polymer block composed of a structural unit derived from a vinyl aromatic compound or a polymer block composed of a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester, and B 2 represents a structure derived from a conjugated diene. A polymer block composed of units or a structural unit derived from a diphenylethylene derivative, B 3 represents a polymer block composed of a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester, and R 1 to R 4 represent a hydrogen atom or carbon Represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, X represents a hydrogen atom or a hydroxyl group, and W 2 represents a hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms or a single atom which may contain a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom at an arbitrary position. And m and n each independently represents 0 or 1. R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a cyclic structure.)
A polymer represented by the following general formula (5)
(Wherein R 5 represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms)
Is reacted with the thiocarboxylic acid represented by the following general formula (6):
(In the formula, B 1 to B 3 , R 1 to R 5 , X, W 2 , m, and n are as defined above.)
6. The method for producing a polymer according to claim 5, wherein the polymer represented by the formula (1) is synthesized and the polymer is treated under acidic or basic conditions.
下記一般式(4)
(式中、B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又は(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位からなる重合体ブロックを表し、B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、Bは(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位からなる重合体ブロックを表し、R〜Rは水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基を表し、Xは水素原子又は水酸基を表し、Wは任意の位置に窒素原子、酸素原子および硫黄原子を含んでも良い炭素数1〜9の二価の炭化水素基または単結合を表し、m,nはそれぞれ独立して0または1を表す。RとRは互いに結合して環状構造を形成していてもよい。)
で示されるポリマーと、下記一般式(7)
(式中、Wは任意の位置に窒素原子、酸素原子および硫黄原子を含んでも良い炭素数1〜9の二価の炭化水素基を表す。)
で示されるジチオールを反応させることを特徴とする、請求項5に記載のポリマーの製造方法。
The following general formula (4)
(In the formula, B 1 represents a polymer block composed of a structural unit derived from a vinyl aromatic compound or a polymer block composed of a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester, and B 2 represents a structure derived from a conjugated diene. A polymer block composed of units or a structural unit derived from a diphenylethylene derivative, B 3 represents a polymer block composed of a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester, and R 1 to R 4 represent a hydrogen atom or carbon A hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, X represents a hydrogen atom or a hydroxyl group, and W 2 is a divalent hydrocarbon having 1 to 9 carbon atoms which may contain a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom at any position. And m and n each independently represents 0 or 1. R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a cyclic structure.)
And a polymer represented by the following general formula (7)
(W 4 represents a C 1-9 divalent hydrocarbon group which may contain a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom at an arbitrary position.)
The method for producing a polymer according to claim 5, wherein the dithiol represented by the formula is reacted.
下記一般式(4)で示されるポリマー。
(式中、B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又は(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位からなる重合体ブロックを表し、B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、Bは(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位からなる重合体ブロックを表し、R〜Rは水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基を表し、Xは水素原子又は水酸基を表し、Wは任意の位置に窒素原子、酸素原子および硫黄原子を含んでも良い炭素数1〜9の二価の炭化水素基または単結合を表し、m,nはそれぞれ独立して0または1を表す。RとRは互いに結合して環状構造を形成していてもよい。)
A polymer represented by the following general formula (4).
(In the formula, B 1 represents a polymer block composed of a structural unit derived from a vinyl aromatic compound or a polymer block composed of a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester, and B 2 represents a structure derived from a conjugated diene. A polymer block composed of units or a structural unit derived from a diphenylethylene derivative, B 3 represents a polymer block composed of a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester, and R 1 to R 4 represent a hydrogen atom or carbon A hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, X represents a hydrogen atom or a hydroxyl group, and W 2 is a divalent hydrocarbon having 1 to 9 carbon atoms which may contain a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom at any position. And m and n each independently represents 0 or 1. R 2 and R 3 may be bonded to each other to form a cyclic structure.)
プレパターンを有する母体基板を作製する工程1;
自己組織化を行うブロックコポリマーおよび請求項1〜5のいずれかのポリマーを含有する組成物を用いて該母体基板上に自己組織化膜を形成する工程2;
該母体基板上に形成された自己組織化膜の表面に別の基板の表面を接触させた後に、該別の基板を剥離し、本発明のポリマーの一部を該別の基板の表面上に移動させる工程3;
該別の基板の表面上に、ブロックコポリマーを含む自己組織化組成物を塗布して自己組織化膜を形成する工程4;
および上記自己組織化膜の一部の相を除去する工程5;
を含むパターン形成方法。
Step 1 for producing a base substrate having a pre-pattern;
Step 2 of forming a self-assembled film on the base substrate using a composition comprising a block copolymer that performs self-assembly and the polymer of any one of claims 1 to 5;
After bringing the surface of another substrate into contact with the surface of the self-assembled film formed on the base substrate, the other substrate is peeled off, and a part of the polymer of the present invention is placed on the surface of the other substrate. Moving step 3;
Applying a self-assembled composition containing a block copolymer on the surface of the other substrate to form a self-assembled film;
And 5 for removing a part of the phase of the self-assembled film;
A pattern forming method including:
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