KR102484628B1 - Compositon for neural layer - Google Patents

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Abstract

본 출원은 중성층 조성물에 대한 것이다. 본 출원은 블록 공중합체의 수직 배향 등의 배향성을 효과적으로 조절할 수 있으며, 저온 공정에 의해서도 단시간 내에 기판에 대한 우수한 반응 선택성과 높은 가교도를 나타내는 중성층을 형성할 수 있는 중성층 조성물을 제공할 수 있다.This application is for a neutral layer composition. The present application can provide a neutral layer composition capable of effectively controlling orientation such as vertical orientation of a block copolymer and forming a neutral layer showing excellent reaction selectivity to a substrate and high degree of crosslinking in a short time even by a low-temperature process. .

Description

중성층 조성물{COMPOSITON FOR NEURAL LAYER}Neutral layer composition {COMPOSITON FOR NEURAL LAYER}

본 출원은, 중성층 조성물에 관한 것이다.This application relates to a neutral layer composition.

2개 이상의 화학적으로 상이한 고분자 사슬들이 공유 결합으로 연결되어 있는 블록 공중합체는 규칙적인 미세상(microphase)으로 분리될 수 있다. 이러한 블록 공중합체의 미세상분리 현상은 일반적으로 구성 성분간의 부피 분율, 분자량 및 상호인력계수(Flory-Huggins interaction parameter) 등에 의해 설명되고 있다. 상기 블록 공중합체가 형성하는 미세상에는, 나노스케일의 스피어(sphere), 실린더(cylinder), 자이로이드(gyroid) 또는 라멜라(lamella) 등과 같은 다양한 구조가 존재한다. Block copolymers in which two or more chemically different polymer chains are covalently linked can be separated into regular microphases. The microphase separation phenomenon of these block copolymers is generally explained by the volume fraction, molecular weight, and mutual attraction coefficient (Flory-Huggins interaction parameter) between constituent components. In the microphase formed by the block copolymer, various structures such as nanoscale spheres, cylinders, gyroids, or lamellas exist.

블록 공중합체의 실제 적용에 있어서 중요한 이슈는 상기 미세상의 배향을 조절하는 것이다. 블록 공중합체의 배향성은 나노구조체의 배향이 기판 방향과 수평(parallel)한 수평 배향과 상기 나노구조체의 배향이 기판 방향과 수직(vertical)한 수직 배향을 들 수 있는데, 이 중에서 수직 배향이 수평 배향에 비해 더 큰 중요성을 가지는 경우가 많다.An important issue in the practical application of block copolymers is to control the orientation of the microphases. The orientation of the block copolymer includes a horizontal orientation in which the orientation of the nanostructure is parallel to the substrate direction and a vertical orientation in which the orientation of the nanostructure is perpendicular to the substrate direction. are often of greater importance than

블록 공중합체의 블록의 선택적인 웨팅(wetting)에 의하여 나노 구조체의 배향이 결정될 수 있는데, 일반적으로 다수의 기판이 극성이고, 공기는 비극성이기 때문에 블록 공중합체의 블록들 중에서 보다 큰 극성을 가지는 블록은 기판에 웨팅(wetting)하고, 보다 작은 극성을 가지는 블록은 공기와의 계면에서 웨팅(wetting)하게 되어, 수평 배향이 유도된다.The orientation of the nanostructure can be determined by selective wetting of blocks of the block copolymer. In general, since many substrates are polar and air is non-polar, a block having greater polarity among the blocks of the block copolymer The silver substrate is wetting, and the block having a smaller polarity is wetting at the interface with air, and horizontal alignment is induced.

본 출원은, 중성층 조성물을 제공한다. 본 출원은 블록 공중합체의 수직 배향 등의 배향성을 효과적으로 조절할 수 있으며, 저온 공정에 의해서도 단시간 내에 기판에 대한 우수한 반응 선택성과 높은 가교도를 나타내는 중성층을 형성할 수 있는 중성층 조성물을 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다. This application provides a neutral layer composition. The present application is one of providing a neutral layer composition capable of effectively controlling orientation such as vertical orientation of a block copolymer and forming a neutral layer showing excellent reaction selectivity to a substrate and high degree of crosslinking in a short time even by a low-temperature process. for the purpose of

본 명세서에서 용어 알킬기는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 의미할 수 있다. 상기 알킬기는 직쇄형, 분지형 또는 고리형 알킬기일 수 있으며, 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다.In this specification, the term alkyl group may refer to an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, 1 to 16 carbon atoms, 1 to 12 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, or 1 to 4 carbon atoms, unless otherwise specified. The alkyl group may be a straight-chain, branched or cyclic alkyl group, and may be optionally substituted with one or more substituents.

본 명세서에서 용어 알콕시기는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기를 의미할 수 있다. 상기 알콕시기는 직쇄형, 분지형 또는 고리형 알콕시기일 수 있으며, 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다.In this specification, the term alkoxy group may refer to an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, 1 to 16 carbon atoms, 1 to 12 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, or 1 to 4 carbon atoms, unless otherwise specified. The alkoxy group may be a straight-chain, branched or cyclic alkoxy group, and may be optionally substituted with one or more substituents.

본 명세서에서 용어 알케닐기 또는 알키닐기는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 2 내지 20, 탄소수 2 내지 16, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 8 또는 탄소수 2 내지 4의 알케닐기 또는 알키닐기를 의미할 수 있다. 상기 알케닐기 또는 알키닐기는 직쇄형, 분지형 또는 고리형일 수 있으며, 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다.In this specification, the term alkenyl group or alkynyl group means an alkenyl group or alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms, 2 to 16 carbon atoms, 2 to 12 carbon atoms, 2 to 8 carbon atoms, or 2 to 4 carbon atoms, unless otherwise specified. can do. The alkenyl group or alkynyl group may be straight-chain, branched or cyclic, and may be optionally substituted with one or more substituents.

본 명세서에서 용어 알킬렌기는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기를 의미할 수 있다. 상기 알킬렌기는 직쇄형, 분지형 또는 고리형 알킬렌기일 수 있으며, 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다.In this specification, the term alkylene group may mean an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, 1 to 16 carbon atoms, 1 to 12 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, or 1 to 4 carbon atoms, unless otherwise specified. The alkylene group may be a straight-chain, branched or cyclic alkylene group, and may be optionally substituted with one or more substituents.

본 명세서에서 용어 알케닐렌기 또는 알키닐렌기는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 탄소수 2 내지 20, 탄소수 2 내지 16, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 8 또는 탄소수 2 내지 4의 알케닐렌기 또는 알키닐렌기를 의미할 수 있다. 상기 알케닐렌기 또는 알키닐렌기는 직쇄형, 분지형 또는 고리형일 수 있으며, 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다.In this specification, the term alkenylene group or alkynylene group, unless otherwise specified, is an alkenylene group or alkynylene having 2 to 20 carbon atoms, 2 to 16 carbon atoms, 2 to 12 carbon atoms, 2 to 8 carbon atoms, or 2 to 4 carbon atoms. can mean ki. The alkenylene group or alkynylene group may be straight-chain, branched or cyclic, and may be optionally substituted with one or more substituents.

본 명세서에서 용어 아릴기 또는 아릴렌기는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 하나의 벤젠 고리 구조, 2개 이상의 벤젠 고리가 하나 또는 2개의 탄소 원자를 공유하면서 연결되어 있거나, 또는 임의의 링커에 의해 연결되어 있는 구조를 포함하는 화합물 또는 그 유도체로부터 유래하는 1가 또는 2가 잔기를 의미할 수 있다. 상기 아릴기 또는 아릴렌기는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 예를 들면, 탄소수 6 내지 30, 탄소수 6 내지 25, 탄소수 6 내지 21, 탄소수 6 내지 18 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기일 수 있다.In this specification, the term aryl group or arylene group, unless otherwise specified, has a benzene ring structure, two or more benzene rings are connected while sharing one or two carbon atoms, or connected by any linker It may mean a monovalent or divalent residue derived from a compound having a structure or a derivative thereof. Unless otherwise specified, the aryl group or arylene group may be, for example, an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, 6 to 25 carbon atoms, 6 to 21 carbon atoms, 6 to 18 carbon atoms, or 6 to 13 carbon atoms.

본 출원에서 용어 방향족 구조는 상기 아릴기 또는 아릴렌기를 의미할 수 있다.In this application, the term aromatic structure may mean the above aryl group or arylene group.

본 명세서에서 용어 지환족 고리 구조는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 방향족 고리 구조가 아닌 고리형 탄화수소 구조를 의미한다. 상기 지환족 고리 구조는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 예를 들면, 탄소수 3 내지 30, 탄소수 3 내지 25, 탄소수 3 내지 21, 탄소수 3 내지 18 또는 탄소수 3 내지 13의 지환족 고리 구조일 수 있다.In this specification, the term alicyclic ring structure refers to a cyclic hydrocarbon structure other than an aromatic ring structure unless otherwise specified. Unless otherwise specified, the alicyclic ring structure may be, for example, an alicyclic ring structure having 3 to 30 carbon atoms, 3 to 25 carbon atoms, 3 to 21 carbon atoms, 3 to 18 carbon atoms, or 3 to 13 carbon atoms. .

본 출원에서 용어 단일 결합은 해당 부위에 별도의 원자가 존재하지 않는 경우를 의미할 수 있다. 예를 들어, A-B-C로 표시된 구조에서 B가 단일 결합인 경우에 B로 표시되는 부위에 별도의 원자가 존재하지 않고, A와 C가 직접 연결되어 A-C로 표시되는 구조를 형성하는 것을 의미할 수 있다.In this application, the term single bond may mean a case in which no separate atom exists at the corresponding site. For example, in the structure represented by A-B-C, when B is a single bond, no separate atom exists at the site represented by B, and A and C are directly connected to form a structure represented by A-C.

본 출원에서 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알킬렌기, 알케닐렌기, 알키닐렌기, 알콕시기, 아릴기, 아릴렌기, 사슬 또는 방향족 구조 등에 임의로 치환되어 있을 수 있는 치환기로는, 히드록시기, 할로겐 원자, 카복실기, 글리시딜기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일기옥시, 메타크릴로일기옥시기, 티올기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알킬렌기, 알케닐렌기, 알키닐렌기, 알콕시기 또는 아릴기 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present application, substituents that may be optionally substituted on an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, an alkoxy group, an aryl group, an arylene group, a chain or an aromatic structure, etc. include a hydroxyl group, a halogen atom , carboxyl group, glycidyl group, acryloyl group, methacryloyl group, acryloyl group oxy, methacryloyl group oxy group, thiol group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkylene group, alkenylene group, alkynylene group , An alkoxy group or an aryl group may be exemplified, but is not limited thereto.

본 출원은 중성층 조성물에 대한 것이다. 용어 중성층 조성물은, 중성층을 형성하는 것에 사용되는 조성물을 의미할 수 있다. 본 출원에서 용어 중성층은, 블록 공중합체의 수직 배향을 유도할 수 있는 모든 종류의 층을 의미할 수 있다. 용어 블록 공중합체의 수직 배향의 의미는 업계에 잘 알려져 있으며, 예를 들면, 블록 공중합체가 상분리 구조를 형성하고, 그 상분리 구조를 이루는 블록들의 계면이 기판에 실질적으로 수직하게 형성된 경우를 의미할 수 있다.This application is for a neutral layer composition. The term neutral layer composition may refer to a composition used to form a neutral layer. In this application, the term neutral layer may refer to any kind of layer capable of inducing vertical alignment of the block copolymer. The meaning of the vertical orientation of the term block copolymer is well known in the art, and for example, it means that the block copolymer forms a phase-separated structure and the interface of the blocks constituting the phase-separated structure is formed substantially perpendicular to the substrate. can

본 출원의 중성층 조성물은, 소정 랜덤 공중합체를 포함할 수 있다. 상기 랜덤 공중합체는 하기 화학식 1로 표시되는 단위; 및 하나 이상의 할로겐 원자를 포함하는 방향족 구조를 가지는 단위를 포함할 수 있다.The neutral layer composition of the present application may include a predetermined random copolymer. The random copolymer is a unit represented by the following formula (1); and a unit having an aromatic structure containing one or more halogen atoms.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018081127035-pat00001
Figure 112018081127035-pat00001

화학식 1에서 R은 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, X는 산소 원자, 황 원자, -S(=O)2-, 카보닐기, -C(=O)-O- 또는 -O-C(=O)-이며, P는 탄소수 6 내지 18의 아릴렌기이고, Q는 단일 결합, 산소 원자, 황 원자, -S(=O)2-, 카보닐기, -C(=O)-O- 또는 -O-C(=O)-이며, Z는 탄소수 8 내지 20의 탄화수소 사슬일 수 있다.In Formula 1, R is hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, X is an oxygen atom, a sulfur atom, -S(=O) 2 -, a carbonyl group, -C(=O)-O- or -OC(=O )-, P is an arylene group having 6 to 18 carbon atoms, Q is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, -S(=O) 2 -, a carbonyl group, -C(=O)-O- or -OC (=O)-, and Z may be a hydrocarbon chain having 8 to 20 carbon atoms.

화학식 1에서 X는 다른 예시에서 산소 원자, 카보닐기, -C(=O)-O- 또는 -O-C(=O)-이거나, -C(=O)-O-일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.In Formula 1, X may be an oxygen atom, a carbonyl group, -C(=O)-O- or -OC(=O)-, or -C(=O)-O- in another example, but is not limited thereto no.

화학식 1에서 P는 탄소수 6 내지 18의 아릴렌기, 탄소수 6 내지 12이 아릴렌기이거나, 혹은 페닐렌기일 수 있다. In Formula 1, P may be an arylene group having 6 to 18 carbon atoms, an arylene group having 6 to 12 carbon atoms, or a phenylene group.

화학식 1에서 Q는 상기 P가 페닐렌기인 경우에 파라(para) 위치에 연결되어 있을 수 있다. In Formula 1, Q may be connected to the para position when P is a phenylene group.

화학식 1의 Q는, 일 예시에서 단일 결합, 산소 원자, 황 원자, -S(=O)2-, 카보닐기, -C(=O)-O- 또는 -O-C(=O)-일 수 있고, 예를 들면, 단일 결합, 산소 원자, 카보닐기, -C(=O)-O- 또는 -O-C(=O)-일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.Q in Formula 1, in one example, may be a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, -S(=O) 2 -, a carbonyl group, -C(=O)-O- or -OC(=O)- , For example, it may be a single bond, an oxygen atom, a carbonyl group, -C(=O)-O- or -OC(=O)-, but is not limited thereto.

화학식 1의 Z는 탄소수 8 내지 20의 탄화수소 사슬이다. 상기 탄화수소 사슬의 탄소수는 다른 예시에서 9 이상, 10 이상, 11 이상 또는 12 이상이거나, 19 이하, 18 이하, 17 이하, 16 이하, 15 이하, 14 이하, 13 이하 또는 12 이하일 수도 있다. 상기 탄화수소 사슬은 직쇄 탄화수소 사슬일 수 있으며, 예를 들면, 직쇄의 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기일 수 있다. 상기 직쇄의 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기의 탄소수는 8 이상, 9 이상, 10 이상, 11 이상 또는 12 이상이거나, 20 이하, 19 이하, 18 이하, 17 이하, 16 이하, 15 이하, 14 이하, 13 이하 또는 12 이하일 수 있다.Z in Formula 1 is a hydrocarbon chain having 8 to 20 carbon atoms. In another example, the number of carbon atoms in the hydrocarbon chain may be 9 or more, 10 or more, 11 or more, or 12 or more, or 19 or less, 18 or less, 17 or less, 16 or less, 15 or less, 14 or less, 13 or less, or 12 or less. The hydrocarbon chain may be a straight chain hydrocarbon chain, and may be, for example, a straight chain alkyl group, an alkenyl group or an alkynyl group. The number of carbon atoms in the straight-chain alkyl group, alkenyl group or alkynyl group is 8 or more, 9 or more, 10 or more, 11 or more, or 12 or more, or 20 or less, 19 or less, 18 or less, 17 or less, 16 or less, 15 or less, 14 or less, It may be 13 or less or 12 or less.

일 예시에서 상기 탄화수소 사슬은 직쇄 구조를 포함하는 사슬이고, 이 때 직쇄 구조를 형성하는 탄소 원자의 수가 상기 8 내지 20의 범위 내일 수 있다. 상기 사슬은 직쇄형이거나, 분지형일 수 있으나, 탄소 원자의 수는 가장 긴 직쇄를 형성하고 있는 탄소 원자의 수만으로 계산되는 탄소 원자의 수는 상기 8 내지 20의 범위 내일 수 있다. 분지형 사슬인 경우에 상기 직쇄 구조를 형성하는 탄소 원자의 수는 가장 긴 사슬을 형성하고 있는 탄소 원자의 수로 계산될 수 있다. 예를 들어, 상기 사슬이 n-펜틸기인 경우에 직쇄 구조를 형성하는 탄소 원자의 수는 5이고, 상기 사슬이 2-메틸펜틸기인 경우에도 직쇄 구조를 형성하는 탄소 원자의 수는 5이다. In one example, the hydrocarbon chain is a chain including a straight chain structure, and at this time, the number of carbon atoms forming the straight chain structure may be within the range of 8 to 20. The chain may be straight or branched, but the number of carbon atoms calculated only by the number of carbon atoms forming the longest straight chain may be within the range of 8 to 20. In the case of a branched chain, the number of carbon atoms forming the straight chain structure can be calculated as the number of carbon atoms forming the longest chain. For example, when the chain is an n-pentyl group, the number of carbon atoms forming the linear structure is 5, and when the chain is a 2-methylpentyl group, the number of carbon atoms forming the linear structure is 5.

상기 직쇄 구조를 포함하는 탄화수소 사슬은 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기일 수 있으며, 이 때 직쇄 구조를 형성하는 탄소 원자의 수는, 8 이상, 9 이상, 10 이상, 11 이상 또는 12 이상이거나, 20 이하, 19 이하, 18 이하, 17 이하, 16 이하, 15 이하, 14 이하, 13 이하 또는 12 이하일 수 있다.The hydrocarbon chain including the straight-chain structure may be a straight-chain or branched-chain alkyl, alkenyl, or alkynyl group, wherein the number of carbon atoms forming the straight-chain structure is 8 or more, 9 or more, 10 or more, 11 or more, or 12 or more, 20 or less, 19 or less, 18 or less, 17 or less, 16 or less, 15 or less, 14 or less, 13 or less, or 12 or less.

하나의 예시에서 상기 탄화수소 사슬인 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기의 탄소 원자 중 하나 이상은 임의로 산소 원자 등 탄소 원자에 대한 헤테로 원자로 대체되어 있을 수 있고, 상기 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기의 적어도 하나의 수소 원자는 임의적으로 다른 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다.In one example, one or more of the carbon atoms of the alkyl group, alkenyl group, or alkynyl group, which is the hydrocarbon chain, may be optionally replaced with a hetero atom for a carbon atom such as an oxygen atom, and at least one of the alkyl group, alkenyl group, or alkynyl group A hydrogen atom may be optionally substituted by another substituent.

랜덤 공중합체에서 화학식 1의 단위의 비율은 전체 공중합체를 기준으로 32 몰% 이하로 포함될 수 있다. 이 비율은, 예를 들면, 상기 중성층이 적용되는 블록 공중합체의 종류에 따라서 조절될 수 있다. 하나의 예시에서 랜덤 공중합체에서 상기 화학식 1의 단위의 비율은, 32 몰% 이하, 31 몰% 이하, 30 몰% 이하, 29 몰% 이하, 28몰% 이하, 27몰% 이하, 26몰% 이하, 25몰% 이하, 24몰% 이하, 23몰% 이하, 22몰% 이하, 21몰% 이하, 20몰% 이하, 19몰% 이하, 18몰% 이하, 17몰% 이하, 16몰% 이하, 15몰% 이하, 14몰% 이하, 13몰% 이하, 12몰% 이하, 11 몰% 이하 또는 10몰% 이하일 수 있거나, 1몰% 이상, 2몰% 이상, 3몰% 이상, 4몰% 이상, 5몰% 이상, 6몰% 이상, 7몰% 이상, 8몰% 이상, 9몰% 이상 정도일 수 있다. 본 발명자들은 랜덤 공중합체에 포함되는 화학식 1의 단위의 비율이 상기 범위에서 중성 특성을 나타낼 수 있음을 확인하였다. 랜덤 공중합체가 화학식 1의 단위를 상기 비율을 만족하는 범위로 포함함으로써, 본 출원의 중성층 조성물로 형성되는 중성층이 블록 공중합체의 수직 배향을 효과적으로 유도하면서도, 후술하는 기능성 단량체를 추가로 포함할 수 있어, 블록 공중합체와 중성층 간의 결합력 및 중성층과 기판 간의 접착력을 향상시킬 수 있다.In the random copolymer, the proportion of units represented by Chemical Formula 1 may be included in 32 mol% or less based on the total copolymer. This ratio may be adjusted according to the type of block copolymer to which the neutral layer is applied, for example. In one example, the ratio of the unit of Formula 1 in the random copolymer is 32 mol% or less, 31 mol% or less, 30 mol% or less, 29 mol% or less, 28 mol% or less, 27 mol% or less, 26 mol% 25 mol% or less, 24 mol% or less, 23 mol% or less, 22 mol% or less, 21 mol% or less, 20 mol% or less, 19 mol% or less, 18 mol% or less, 17 mol% or less, 16 mol% 15 mol% or less, 14 mol% or less, 13 mol% or less, 12 mol% or less, 11 mol% or less, or 10 mol% or less, or 1 mol% or more, 2 mol% or more, 3 mol% or more, 4 mol% or more, 5 mol% or more, 6 mol% or more, 7 mol% or more, 8 mol% or more, or 9 mol% or more. The present inventors confirmed that the ratio of units represented by Chemical Formula 1 included in the random copolymer may exhibit neutral characteristics within the above range. By including the unit of Formula 1 in the random copolymer in a range satisfying the above ratio, the neutral layer formed of the neutral layer composition of the present application effectively induces vertical alignment of the block copolymer, and further includes a functional monomer described later. Thus, the bonding strength between the block copolymer and the neutral layer and the bonding strength between the neutral layer and the substrate can be improved.

랜덤 공중합체에 포함되는 하나 이상의 할로겐 원자를 포함하는 방향족 구조를 가지는 단위는 하기 화학식 4로 표시되는 단위일 수 있다.The unit having an aromatic structure including one or more halogen atoms included in the random copolymer may be a unit represented by Formula 4 below.

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112018081127035-pat00002
Figure 112018081127035-pat00002

화학식 4에서 X2는 단일 결합, 산소 원자 또는 황 원자이고, W는 3개 이상의 할로겐 원자를 포함하는 탄소수 6 내지 18의 아릴기이다 In Formula 4, X 2 is a single bond, an oxygen atom or a sulfur atom, and W is an aryl group having 6 to 18 carbon atoms and containing 3 or more halogen atoms.

화학식 4의 단위에서 X2는 일 예시에서 단일 결합일 수 있다.In the unit represented by Formula 4, X 2 may be a single bond in one example.

화학식 4에서 아릴기는, 예를 들면, 탄소수 6 내지 18 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기이거나, 페닐기일 수 있다.In Formula 4, the aryl group may be, for example, an aryl group having 6 to 18 carbon atoms or 6 to 12 carbon atoms, or a phenyl group.

화학식 4에 포함되는 할로겐 원자로는, 불소 원자 또는 염소 원자 등이 예시될 수 있고, 적절하게는 불소 원자가 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 할로겐 원자는 상기 아릴기에 치환되어 있을 수도 있다.As the halogen atom included in Formula 4, a fluorine atom or a chlorine atom may be exemplified, and a fluorine atom may be appropriately exemplified, but is not limited thereto. The halogen atom may be substituted with the aryl group.

하나의 예시에서 화학식 4의 W는 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상 또는 5개 이상의 할로겐 원자(불소 원자 또는 염소 원자 등)로 치환된 탄소수 6 내지 18 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기이거나, 혹은 페닐기일 수 있다. 상기에서 치환되는 할로겐 원자의 개수의 상한은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 10개 이하, 9개 이하, 8개 이하, 7개 이하 또는 6개 이하의 할로겐 원자가 존재할 수 있다.In one example, W in Formula 4 has 6 to 18 carbon atoms or 6 to 12 carbon atoms substituted with 1 or more, 2 or more, 3 or more, 4 or more or 5 or more halogen atoms (fluorine atoms or chlorine atoms, etc.) It may be an aryl group or a phenyl group. The upper limit of the number of halogen atoms substituted in the above is not particularly limited, and for example, 10 or less, 9 or less, 8 or less, 7 or less, or 6 or less halogen atoms may be present.

상기 화학식 4의 단위는 다른 예시에서 하기 화학식 5로 표시될 수 있다.The unit of Formula 4 may be represented by Formula 5 below in another example.

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112018081127035-pat00003
Figure 112018081127035-pat00003

화학식 5에서 X2는, 단일 결합, 산소 원자 또는 황 원자이고, R4 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 알킬기, 할로알킬기 또는 할로겐 원자이고, R4 내지 R8이 포함하는 할로겐 원자의 수는 3개 이상일 수 있다.In Formula 5, X 2 is a single bond, an oxygen atom or a sulfur atom, R 4 to R 8 are each independently hydrogen, an alkyl group, a haloalkyl group or a halogen atom, and the number of halogen atoms included in R 4 to R 8 is There may be three or more.

화학식 5에서 X2는, 다른 예시에서 단일 결합일 수 있다.In Formula 5, X 2 may be a single bond in another example.

화학식 5에서 R4 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 알킬기, 할로알킬기 또는 할로겐 원자이되, R4 내지 R8은 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상 또는 5개 이상의 할로겐 원자, 예를 들면, 불소 원자 또는 염소 원자를 포함할 수 있다. R4 내지 R8에 포함되는 할로겐 원자는, 10개 이하, 9개 이하, 8개 이하, 7개 이하 또는 6개 이하일 수 있다.In Formula 5, R 4 to R 8 are each independently hydrogen, an alkyl group, a haloalkyl group or a halogen atom, but R 4 to R 8 are 1 or more, 2 or more, 3 or more, 4 or more, or 5 or more halogen atoms. , for example, a fluorine atom or a chlorine atom. The number of halogen atoms included in R 4 to R 8 may be 10 or less, 9 or less, 8 or less, 7 or less, or 6 or less.

상기 할로겐 원자는 할로알킬기에 포함되어 있을 수도 있고, R4 내지 R8 중 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상 또는 5개가 할로겐 원자일 수 있다. 이 때 할로겐 원자는 불소 원자 또는 염소 원자 등일 수 있다.The halogen atoms may be included in a haloalkyl group, and one or more, two or more, three or more, four or more, or five of R 4 to R 8 may be halogen atoms. In this case, the halogen atom may be a fluorine atom or a chlorine atom.

하나의 예시에서, 상기 화학식 1로 표시되는 단위의 몰수(D) 및 하나 이상의 할로겐 원자를 가지는 방향족 구조를 가지는 단위의 몰수(A)의 비율(A/D)은 2 내지 10의 범위 내일 수 있다. 상기 비율(A/D)은, 2.00 이상, 2.04 이상, 2.08 이상, 2.12 이상, 2,16 이상, 2.20 이상, 2.24 이상, 2.28 이상, 2.32 이상, 2.36 이상, 2.4 이상, 2.44 이상, 2.48 이상, 3 이상, 4 이상, 5 이상, 6 이상 또는 7 이상일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 상기 비율(A/D)은 10 이하, 9.8 이하, 9.6 이하, 9.4 이하, 9.2 이하, 9.0 이하, 8.8 이하, 8.6 이하, 8.4 이하, 8.2 이하, 8.0 이하, 7.8 이하, 7.6 이하, 7.4 이하, 7.2 이하, 7.0 이하, 6.8 이하 또는 6.6 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 화학식 1로 표시되는 단위와 하나 이상의 할로겐 원자를 포함하는 방향족 구조를 가지는 단위가 상기 범위의 몰수의 비율을 만족하여, 적절한 중성 표면의 형성이 가능할 수 있다.In one example, the ratio (A/D) of the number of moles (D) of the unit represented by Formula 1 and the number of moles (A) of the unit having an aromatic structure having one or more halogen atoms may be in the range of 2 to 10. . The ratio (A/D) is 2.00 or more, 2.04 or more, 2.08 or more, 2.12 or more, 2,16 or more, 2.20 or more, 2.24 or more, 2.28 or more, 2.32 or more, 2.36 or more, 2.4 or more, 2.44 or more, 2.48 or more, It may be 3 or more, 4 or more, 5 or more, 6 or more, or 7 or more, but is not limited thereto. In addition, the ratio (A / D) is 10 or less, 9.8 or less, 9.6 or less, 9.4 or less, 9.2 or less, 9.0 or less, 8.8 or less, 8.6 or less, 8.4 or less, 8.2 or less, 8.0 or less, 7.8 or less, 7.6 or less, 7.4 or less , 7.2 or less, 7.0 or less, 6.8 or less, or 6.6 or less, but is not limited thereto. A unit represented by Chemical Formula 1 and a unit having an aromatic structure containing at least one halogen atom may satisfy a molar ratio within the above range, so that an appropriate neutral surface may be formed.

랜덤 공중합체에서 상기 할로겐 원자를 포함하는 방향족기를 가지는 단위의 비율은 전체 공중합체를 기준으로 40 몰% 이상일 수 있다. 상기 비율은, 중성층이 적용되는 블록 공중합체의 종류에 따라서 조절될 수 있다. 하나의 예시에서 랜덤 공중합체에서 상기 할로겐 원자를 포함하는 방향족기를 가지는 단위의 비율은, 45 몰% 이상, 50 몰% 이상, 55 몰% 이상, 60 몰% 이상, 65 몰% 이상 또는 68몰% 이상일 수 있거나, 90 몰% 이하, 85 몰% 이하, 80 몰% 이하 또는 75몰% 이하 정도일 수도 있다. 본 발명자들은 랜덤 공중합체에 포함되는 상기 단위의 비율이 상기 범위에서 중성 특성을 나타낼 수 있음을 확인하였다. 이를 통해, 본 출원의 중성층 조성물로 형성되는 중성층이 블록 공중합체의 수직 배향을 효과적으로 유도하면서도, 후술하는 기능성 단량체를 추가로 포함할 수 있어, 블록 공중합체와 중성층 간의 결합력 및 중성층과 기판 간의 접착력을 향상시킬 수 있다.In the random copolymer, the proportion of units having an aromatic group containing a halogen atom may be 40 mol% or more based on the total copolymer. The ratio may be adjusted according to the type of block copolymer to which the neutral layer is applied. In one example, the ratio of the unit having an aromatic group containing the halogen atom in the random copolymer is 45 mol% or more, 50 mol% or more, 55 mol% or more, 60 mol% or more, 65 mol% or more, or 68 mol% It may be greater than or equal to 90 mol%, 85 mol% or less, 80 mol% or less, or 75 mol% or less. The present inventors have confirmed that the ratio of the unit included in the random copolymer can exhibit neutral characteristics within the above range. Through this, the neutral layer formed of the neutral layer composition of the present application may additionally include a functional monomer described below while effectively inducing vertical alignment of the block copolymer, thereby increasing the bonding strength between the block copolymer and the neutral layer and the neutral layer Adhesion between substrates can be improved.

랜덤 공중합체는, 추가적인 단위로서, 하기 화학식 2로 표시되는 단위; 및 가교성 관능기 함유 단위를 포함할 수 있다.The random copolymer, as an additional unit, a unit represented by the following formula (2); and a unit containing a crosslinkable functional group.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112018081127035-pat00004
Figure 112018081127035-pat00004

화학식 2에서 R1은 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, L은 카보닐기, -C(=O)-L1-, -C(=O)-O-, -C(=O)-O-L1- 또는 알킬렌기이며, R2는 히드록시기, 히드록시알킬기, -SO3H, -OSO3H, -OPO3H2 또는 -PO3H이며, 상기에서 L1은 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기일 수 있다.In Formula 2, R 1 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, L is a carbonyl group, -C(=O)-L 1 -, -C(=O)-O-, -C(=O)-OL 1 - or an alkylene group, R 2 is a hydroxy group, a hydroxyalkyl group, -SO 3 H, -OSO 3 H, -OPO 3 H 2 or -PO 3 H, wherein L 1 is an alkylene having 1 to 4 carbon atoms it can be

상기에서 L의 알킬렌기는 일 예시에서 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알킬렌기일 수 있다.In the above, the alkylene group of L may be a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, 1 to 16 carbon atoms, 1 to 12 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, or 1 to 4 carbon atoms in one example.

일 예시에서 상기 화학식 2의 단위에서 L은, 카보닐기, -C(=O)-L1-, -C(=O)-O-, -C(=O)-O-L1- 또는 알킬렌기일 수 있고, R2는, 히드록시기, 히드록시알킬기, -SO3H, -OSO3H, -OPO3H2 또는 -PO3H일 수 있으며, L1은 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기일 수 있다..In one example, in the unit of Formula 2, L is a carbonyl group, -C(=O)-L 1 -, -C(=O)-O-, -C(=O)-OL 1 -, or an alkylene group. R 2 may be a hydroxy group, a hydroxyalkyl group, -SO 3 H, -OSO 3 H, -OPO 3 H 2 or -PO 3 H, and L 1 may be an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms. ..

상기 화학식 2의 단위가 가교성 관능기 함유 단위와 함께 랜덤 공중합체에 존재함으로써, 중성층 형성 과정에서 저온에서도 목적하는 가교도를 적절하게 확보할 수 있고, 조성물의 균일한 코팅이 가능하며, 기판에 대한 접착력이 우수한 중성층을 형성할 수 있다.By presenting the unit of Formula 2 together with the crosslinkable functional group-containing unit in the random copolymer, the desired degree of crosslinking can be appropriately secured even at a low temperature in the process of forming the neutral layer, uniform coating of the composition is possible, and A neutral layer with excellent adhesion can be formed.

상기 단위는, 랜덤 공중합체의 제조 과정에서 (메타)아크릴산 또는 포스포에틸 (메타)아크릴레이트 등의 단량체를 중합시켜서 형성할 수 있다.The unit may be formed by polymerizing monomers such as (meth)acrylic acid or phosphoethyl (meth)acrylate in the process of preparing the random copolymer.

랜덤 공중합체는 상기 화학식 2의 단위를 대략 0.01 내지 20몰%의 비율로 포함할 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 대략 0.05몰% 이상, 0.1몰% 이상, 0.15몰% 이상, 0.2몰% 이상, 0.25몰% 이상 또는 0.3몰% 이상이거나, 18몰% 이하, 16몰% 이하, 14몰% 이하, 12몰% 이하, 10몰% 이하, 9몰% 이하, 8몰% 이하, 7몰% 이하, 6몰% 이하, 5몰% 이하, 4몰% 이하, 3몰% 이하, 2몰% 이하 또는 1몰% 이하일 수도 있다.The random copolymer may include the unit of Chemical Formula 2 in an amount of about 0.01 to 20 mol%. In other examples, the ratio is about 0.05 mol% or more, 0.1 mol% or more, 0.15 mol% or more, 0.2 mol% or more, 0.25 mol% or more, or 0.3 mol% or more, or 18 mol% or less, 16 mol% or less, 14 mol% or less. % or less, 12 mol% or less, 10 mol% or less, 9 mol% or less, 8 mol% or less, 7 mol% or less, 6 mol% or less, 5 mol% or less, 4 mol% or less, 3 mol% or less, 2 mol % or less or 1 mol% or less may be sufficient.

이러한 비율 하에서 목적하는 화학식 2의 단위의 작용이 적절하게 확보될 수 있다.Under this ratio, the action of the desired unit of formula (2) can be properly secured.

가교성 관능기 함유 단위는, 중성층의 형성 과정에서 가교 구조를 구현하기 위해서 적용될 수 있다. 상기 단위는, 가교성 관능기로서, 예를 들면, 히드록시기, 글리시딜기, 에폭시기, 이소시아네이트기, 글리시딜기, 하기 화학식 A의 관능기, 벤조일페녹시기, 알케닐옥시카보닐기, (메타)아크릴로일기 및/또는 알케닐옥시알킬기 등을 가지는 단량체를 랜덤 공중합체에 공중합시켜서 형성할 수 있다.The crosslinkable functional group-containing unit may be applied to realize a crosslinked structure in the process of forming the neutral layer. The unit is a crosslinkable functional group, for example, a hydroxy group, a glycidyl group, an epoxy group, an isocyanate group, a glycidyl group, a functional group of the following formula A, a benzoylphenoxy group, an alkenyloxycarbonyl group, a (meth)acryloyl group And/or it can be formed by copolymerizing a monomer having an alkenyloxyalkyl group with a random copolymer.

[화학식 A][Formula A]

Figure 112018081127035-pat00005
Figure 112018081127035-pat00005

화학식 A에서 Y는 단일 결합, 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 알키닐렌기이고, L1은 단일 결합, 산소 원자, 황 원자, -S(=O)2-, 알킬렌기, 알케닐렌기, 알키닐렌기, -C(=O)-X1- 또는 -X1-C(=O)-이며, 상기에서 X1은 단일 결합, 산소 원자, 황 원자, -S(=O)2-, 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 알키닐렌기이다.In Formula A, Y is a single bond, an alkylene group, an alkenylene group, or an alkynylene group, and L 1 is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, -S(=O) 2 -, an alkylene group, an alkenylene group, or an alkynyl A rene group, -C(=O)-X 1 - or -X 1 -C(=O)-, wherein X 1 is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, -S(=O) 2 -, an alkylene group , an alkenylene group or an alkynylene group.

화학식 A의 관능기는 말단에 가교 가능한 아자이드 잔기가 존재하는 치환기이고, 이러한 관능기는 가교될 수 있다.The functional group of Formula A is a substituent having a crosslinkable azide moiety at its terminal, and this functional group can be crosslinked.

화학식 A에서 Y는 다른 예시에서 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기일 수 있다. In Formula A, Y may be an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, 1 to 16 carbon atoms, 1 to 12 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, or 1 to 4 carbon atoms in another example.

화학식 A에서 L1은 다른 예시에서 단일 결합, 산소 원자, -C(=O)-O- 또는 -O-C(=O)-일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In Formula A, L 1 may be a single bond, an oxygen atom, -C(=O)-O- or -OC(=O)- in another example, but is not limited thereto.

가교성 관능기를 포함하는 단량체 단위로는, 하기 화학식 3의 단위가 예시될 수 있다.As a monomeric unit containing a crosslinkable functional group, a unit represented by Formula 3 below may be exemplified.

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112018081127035-pat00006
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화학식 3에서 R3는 수소 또는 알킬기이고, T는 단일 결합 또는 헤테로 원자를 포함하거나 포함하지 않는 2가 탄화수소기이다.In Formula 3, R 3 is hydrogen or an alkyl group, and T is a divalent hydrocarbon group with or without a single bond or hetero atom.

화학식 3에서 알킬기는 다른 예시에서 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기일 수 있다. 이러한 알킬기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형일 수 있고, 임의로 하나 이상의 전술한 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다.In another example, the alkyl group in Formula 3 may be an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, 1 to 16 carbon atoms, 1 to 12 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, or 1 to 4 carbon atoms. These alkyl groups may be straight-chain, branched-chain or cyclic, and may be optionally substituted by one or more of the aforementioned substituents.

화학식 3에서 T는 다른 예시에서 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 알키닐렌기일 수 있다. 상기에서 알킬렌기는 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기일 수 있다. 이러한 알킬렌이기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형일 수 있고, 임의로 하나 이상의 전술한 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다. 상기에서 알케닐렌기는 탄소수 2 내지 20, 탄소수 2 내지 16, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 8 또는 탄소수 2 내지 4의 알케닐렌기일 수 있다. 이러한 알케닐렌이기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형일 수 있고, 임의로 하나 이상의 전술한 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다. 상기에서 알키닐렌기는 탄소수 2 내지 20, 탄소수 2 내지 16, 탄소수 2 내지 12, 탄소수 2 내지 8 또는 탄소수 2 내지 4의 알키닐렌기일 수 있다. 이러한 알키닐렌이기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형일 수 있고, 임의로 하나 이상의 전술한 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다.In Formula 3, T may be an alkylene group, an alkenylene group, or an alkynylene group in another example. In the above, the alkylene group may be an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, 1 to 16 carbon atoms, 1 to 12 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, or 1 to 4 carbon atoms. This alkylene group may be straight-chain, branched-chain or cyclic, and may be optionally substituted by one or more of the aforementioned substituents. In the above, the alkenylene group may be an alkenylene group having 2 to 20 carbon atoms, 2 to 16 carbon atoms, 2 to 12 carbon atoms, 2 to 8 carbon atoms, or 2 to 4 carbon atoms. This alkenylene group may be straight-chain, branched-chain or cyclic, and may be optionally substituted by one or more of the aforementioned substituents. In the above, the alkynylene group may be an alkynylene group having 2 to 20 carbon atoms, 2 to 16 carbon atoms, 2 to 12 carbon atoms, 2 to 8 carbon atoms, or 2 to 4 carbon atoms. This alkynylene group may be straight-chain, branched-chain or cyclic, and may be optionally substituted by one or more of the aforementioned substituents.

화학식 3의 T의 2가 탄화수소기는, 필요하다면, 헤테로 원자를 추가로 포함할 수 있다. 상기에서 헤테로 원자는 탄소에 대한 헤테로 원자이고, 예를 들면, 산소, 질소 또는 황 등이 있다. 이러한 헤테로 원자는 화학식 3의 T에 1개 내지 4개 이하로 포함될 수 있다.The divalent hydrocarbon group of T in Formula 3 may further contain a hetero atom, if necessary. In the above, the heteroatom is a heteroatom for carbon, and examples thereof include oxygen, nitrogen, or sulfur. 1 to 4 or less of these heteroatoms may be included in T of Formula 3.

상기 화학식 3의 단위를 형성할 수 있는 단량체의 예시는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 화학식 3의 단위를 형성할 수 있는 단량체로는, 글리시딜 (메타)아크릴레이트 등이 예시될 수 있다.Examples of monomers capable of forming the unit of Chemical Formula 3 are not particularly limited. For example, as a monomer capable of forming the unit of Chemical Formula 3, glycidyl (meth)acrylate and the like may be exemplified.

상기 가교성 관능기 함유 단위의 랜덤 공중합체 내에서의 비율은 대략 0.01 내지 30 몰% 정도이다. 상기 비율은 다른 예시에서 대략 0.1몰% 이상, 0.5몰% 이상, 1몰% 이상, 2몰% 이상, 3몰% 이상, 5몰% 이상, 7몰% 이상 또는 9 몰% 이상이거나, 28 몰% 이하, 26 몰% 이하, 24 몰% 이하, 22 몰% 이하, 20 몰% 이하, 18 몰% 이하, 16 몰% 이하, 14 몰% 이하 또는 12몰% 이하 정도일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.The ratio of the crosslinkable functional group-containing unit in the random copolymer is approximately 0.01 to 30 mol%. In other examples, the ratio is about 0.1 mol% or more, 0.5 mol% or more, 1 mol% or more, 2 mol% or more, 3 mol% or more, 5 mol% or more, 7 mol% or more, or 9 mol% or more, or 28 mol% or more. % or less, 26 mol% or less, 24 mol% or less, 22 mol% or less, 20 mol% or less, 18 mol% or less, 16 mol% or less, 14 mol% or less, or 12 mol% or less, but is not limited thereto no.

랜덤 공중합체는, 필요하다면, 추가적으로 락톤이기 함유 단위를 포함할 수 있다. 이와 같은 단위는 계면 밀착력이 우수한 중성층의 형성하는 것에 도움을 줄 수 있다.The random copolymer may additionally contain a lactone group-containing unit, if necessary. Such a unit can help form a neutral layer with excellent interfacial adhesion.

이러한 단위로는, 예를 들면, 하기 화학식 6의 단위가 예시될 수 있다.As such a unit, for example, a unit represented by the following formula (6) may be exemplified.

[화학식 6][Formula 6]

Figure 112018081127035-pat00007
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화학식 6에서 R9은 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, R10은 -L2-U이며, 상기에서 L2는 단일 결합, 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기 또는 산소 원자이고, U는 락톤기일 수 있다. In Formula 6, R 9 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 10 is -L 2 -U, wherein L 2 is a single bond, an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms or an oxygen atom, and U is a lactone group. can

상기 화학식에서 적절하게는 L2는 산소 원자일 수 있다.Appropriately in the above formula, L 2 may be an oxygen atom.

또한, 상기 락톤기는, 일 예시에서 탄소수 2 내지 12 또는 탄소수 2 내지 6의 락톤기일 수 있으며, 그 예로는, 알파-아세토락톤일기(alpha-acetolactonyl group), 베타-프로피오락톤일기(beta-propiolactonyl group) 또는 감마-부티로락톤일기(gamma- butyrolactonyl) 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the lactone group may be, in one example, a lactone group having 2 to 12 carbon atoms or 2 to 6 carbon atoms, and examples thereof include an alpha-acetolactonyl group and a beta-propiolactonyl group. group) or gamma-butyrolactonyl, etc. may be exemplified, but are not limited thereto.

포함되는 경우에 상기 락톤기 함유 단위의 랜덤 공중합체 내에서의 비율은 대략 0.01 내지 50 몰% 정도일 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 대략 0.05 몰% 이상, 0.1 몰% 이상, 0.5 몰% 이상, 1 몰% 이상, 2 몰% 이상, 3몰% 이상, 4 몰% 이상, 5 몰% 이상, 6 몰% 이상, 7 몰% 이상, 8 몰% 이상 또는 9 몰% 이상이거나, 48 몰% 이하, 46 몰% 이하, 44 몰% 이하, 42 몰% 이하, 40몰% 이하, 38 몰% 이하, 36 몰% 이하, 34 몰% 이하, 32 몰% 이하, 30 몰% 이하, 28 몰% 이하, 26 몰% 이하, 24 몰% 이하, 22 몰% 이하, 20 몰% 이하, 18 몰% 이하, 16 몰% 이하, 14 몰% 이하, 12 몰% 이하, 10 몰% 이하, 8 몰% 이하, 6 몰% 이하 또는 4몰% 이하 정도일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.When included, the ratio of the lactone group-containing unit in the random copolymer may be approximately 0.01 to 50 mol%. In other examples, the ratio is about 0.05 mol% or more, 0.1 mol% or more, 0.5 mol% or more, 1 mol% or more, 2 mol% or more, 3 mol% or more, 4 mol% or more, 5 mol% or more, 6 mol% 7 mol% or more, 8 mol% or more, or 9 mol% or more, or 48 mol% or less, 46 mol% or less, 44 mol% or less, 42 mol% or less, 40 mol% or less, 38 mol% or less, 36 mol% or less % or less, 34 mol% or less, 32 mol% or less, 30 mol% or less, 28 mol% or less, 26 mol% or less, 24 mol% or less, 22 mol% or less, 20 mol% or less, 18 mol% or less, 16 mol% or less % or less, 14 mol% or less, 12 mol% or less, 10 mol% or less, 8 mol% or less, 6 mol% or less, or 4 mol% or less, but is not limited thereto.

랜덤 공중합체는, 상기 단위에 추가로 목적하는 효과가 확보되는 한 다른 단위를 추가적으로 포함할 수 있다. 랜덤 공중합체에 포함되는 추가적인 단위는, 다양한 기능성 관능기를 가지는 기능성 단량체가 포함될 수 있으며, 상기 기능성 단량체는 랜덤 공중합체를 포함하는 중성층에 요구되는 물성에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 상기 기능성 단량체로, 예를 들어, 기판 간의 접착력을 향상시키기 위해 접착력을 개선할 수 있는 단량체의 단위 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The random copolymer may further include other units as long as the desired effect is secured in addition to the above units. Additional units included in the random copolymer may include functional monomers having various functional functional groups, and the functional monomers may be appropriately selected according to physical properties required for the neutral layer including the random copolymer. The functional monomer may be, for example, a unit of a monomer capable of improving adhesion in order to improve adhesion between substrates, but is not limited thereto.

상기 랜덤 공중합체는 수평균분자량(Mn (Number Average Molecular Weight))은, 예를 들면, 2,200 내지 50,000의 범위 내에 있을 수 있다. 본 명세서에서 용어 수평균분자량은, GPC(Gel Permeation Chromatograph)를 사용하여 측정한 표준 폴리스티렌에 대한 환산 수치이고, 용어 분자량은 특별히 달리 규정하지 않는 한 수평균분자량을 의미한다. 또한, 특별히 달리 언급하지 않는 한, 수평균분자량의 단위는 g/mol이다. 랜덤 공중합체의 분자량은 목적하는 중성층의 물성 등을 고려하여 조절될 수 있다.The random copolymer may have a number average molecular weight (Mn) in the range of, for example, 2,200 to 50,000. In the present specification, the term number average molecular weight is a value in terms of standard polystyrene measured using GPC (Gel Permeation Chromatograph), and the term molecular weight refers to the number average molecular weight unless otherwise specified. In addition, unless otherwise specified, the unit of number average molecular weight is g/mol. The molecular weight of the random copolymer may be adjusted in consideration of desired physical properties of the neutral layer.

상기와 같은 랜덤 공중합체를 제조하는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 랜덤 공중합체는, 자유 라디칼 중합 방식(free radical polymerization method) 또는 LRP(Living Radical Polymerization) 방식 등을 적용하여 제조할 수 있다. 상기에서 LRP 방식의 예로는, 유기 희토류 금속 복합체 또는 유기 알칼리 금속 화합물 등을 개시제로 사용하여 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 염 등의 무기산염이나 유기 알루미늄 화합물의 존재 하에서 중합을 진행하는 음이온 중합, 중합 제어제로서 원자 이동 라디칼 중합제를 이용하는 원자 이동 라디칼 중합법(ATRP), 중합 제어제로서 원자 이동 라디칼 중합제를 이용하되, 전자를 발생시키는 유기 또는 무기 환원제 하에서 중합을 진행하는 ARGET(Activators Regenerated by Electron Transfer) 원자이동라디칼 중합법(ATRP), ICAR(Initiators for continuous activator regeneration) 원자이동라디칼 중합법, 무기 환원제 가역 부가-개열 연쇄 이동제를 이용하는 가역 부가-개열 연쇄 이동에 의한 중합법(RAFT) 또는 유기 텔루륨 화합물을 개시제로서 이용하는 방법 등이 예시될 수 있고, 상기 방식 중에서 적절한 방식이 채용될 수 있다.A method for preparing the random copolymer as described above is not particularly limited. For example, the random copolymer may be prepared by applying a free radical polymerization method or a living radical polymerization (LRP) method. Examples of the LRP method described above include anionic polymerization and polymerization in which an organic rare earth metal complex or an organic alkali metal compound is used as an initiator and polymerization is performed in the presence of an inorganic acid salt such as an alkali metal or alkaline earth metal salt or an organoaluminum compound. Atom transfer radical polymerization method (ATRP) using an atom transfer radical polymerizer as yesterday, and ARGET (Activators Regenerated by Electron Regenerated by Electron), which uses an atom transfer radical polymerizer as a polymerization control agent and proceeds polymerization under an organic or inorganic reducing agent that generates electrons. Transfer) atom transfer radical polymerization (ATRP), Initiators for continuous activator regeneration (ICAR) atom transfer radical polymerization, reversible addition-cleavage chain transfer polymerization using inorganic reducing agent reversible addition-cleavage chain transfer (RAFT) or organic A method using a tellurium compound as an initiator and the like can be exemplified, and an appropriate method can be employed from among the above methods.

중합 과정에서 사용될 수 있는 라디칼 개시제의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, AIBN(azobisisobutyronitrile), ABCN(1,1'-Azobis(cyclohexanecarbonitrile)) 또는 2,2'-아조비스-2,4-디메틸발레로니트릴(2,2'-azobis-(2,4-dimethylvaleronitrile)) 등의 아조계 개시제 또는 BPO(benzoyl peroxide) 또는 DTBP(di-tert-butyl peroxide) 등의 과산화물계 개시제 등이 적용될 수 있으며, 예를 들어, 스티렌계 단량체의 열적 자기 개시(thermal self initiation)를 이용하는 방식과 같이, 단량체의 종류에 따라서는 개시제를 사용하지 않는 중합 방식도 적용될 수 있다.The kind of radical initiator that can be used in the polymerization process is not particularly limited. For example, AIBN (azobisisobutyronitrile), ABCN (1,1'-Azobis (cyclohexanecarbonitrile)) or 2,2'-azobis-2,4-dimethylvaleronitrile (2,2'-azobis-(2,4 Azo-based initiators such as -dimethylvaleronitrile) or peroxide-based initiators such as BPO (benzoyl peroxide) or DTBP (di-tert-butyl peroxide) may be applied. For example, thermal self-initiation of styrene-based monomers Like the method using initiation), a polymerization method without using an initiator may also be applied depending on the type of monomer.

상기 중합 과정은, 예를 들면, 적절한 용매 내에서 수행될 수 있고, 이 경우 적용 가능한 용매로는, 메틸렌클로라이드, 1,2-디클로로에탄, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 벤젠, 톨루엔, 아니솔, 아세톤, 클로로포름, 테트라히드로푸란, 디옥산, 모노글라임, 디글라임, 디메틸포름아미드, 디메틸술폭사이드 또는 디메틸아세트아미드 등과 같은 용매가 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 랜덤 공중합체의 형성 후에 비용매를 사용하여 랜덤 공중합체를 침전에 의해 수득할 수 있으며, 이 때 사용될 수 있는 비용매로는, 메탄올, 에탄올, n-프로판올 또는 이소프로판올 등의 알코올, 에틸렌글리콜 등의 글리콜, n-헥산, 시클로헥산, n-헵탄 또는 페트롤리움 에테르 등의 에테르계 용매 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.The polymerization process may be carried out, for example, in an appropriate solvent. In this case, applicable solvents include methylene chloride, 1,2-dichloroethane, chlorobenzene, dichlorobenzene, benzene, toluene, anisole, and acetone. , Solvents such as chloroform, tetrahydrofuran, dioxane, monoglyme, diglyme, dimethylformamide, dimethylsulfoxide or dimethylacetamide may be exemplified, but are not limited thereto. After formation of the random copolymer, the random copolymer can be obtained by precipitation using a non-solvent. Non-solvents that can be used at this time include alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol or isopropanol, ethylene glycol, etc. Ether solvents such as glycol, n-hexane, cyclohexane, n-heptane, or petroleum ether may be exemplified, but are not limited thereto.

중합체의 합성 분야에서 그 중합체를 형성하는 단량체에 따라서 중합을 수행하여 중합체를 제조하는 방식은 공지이며, 본 출원의 랜덤 공중합체의 제조 시에는 상기 방식 중에서 임의의 방식이 모두 적용될 수 있다.In the field of polymer synthesis, a method of preparing a polymer by performing polymerization according to a monomer forming the polymer is known, and any of the above methods may be applied to the preparation of the random copolymer of the present application.

상기와 같은 랜덤 공중합체를 포함하는 중성층 조성물을 상기 랜덤 공중합체만을 포함하거나, 필요하다면, 상기 랜덤 공중합체 외에 다른 성분을 적절하게 포함할 수 있다. 중성층 조성물은 상기 랜덤 공중합체를 적어도 주성분으로 포함할 수 있다. 본 명세서에서 주성분으로 포함한다는 것은, 해당 조성물이 상기 랜덤 공중합체만을 포함하거나, 혹은 고형분 기준으로 약 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상 또는 90 중량% 이상 포함하는 경우를 의미할 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 약 100 중량% 이하 또는 약 99 중량% 이하 정도일 수도 있다. 상기 비율은 중성층 조성물이 용매를 포함하는 경우에 상기 용매를 제외한 중량을 기준으로 한 것일 수 있다. 상기 램덤 공중합체와 함께 포함될 수 있는 다른 성분으로는, 예를 들어, 랜덤 공중합체가 전술한 가교성 관능기를 포함하는 경우에 필요한 열개시제 또는 광개시제 등의 개시제나 가교제 등을 예시할 수 있다.The neutral layer composition including the random copolymer as described above may include only the random copolymer or, if necessary, other components other than the random copolymer may be appropriately included. The neutral layer composition may include the random copolymer as at least a main component. In the present specification, included as a main component means that the composition includes only the random copolymer, or about 50% by weight or more, 55% by weight or more, 60% by weight or more, 65% by weight or more, 70% by weight or more, based on solid content. 75% by weight or more, 80% by weight or more, 85% by weight or more, or 90% by weight or more. The ratio may be about 100% by weight or less or about 99% by weight or less in another example. When the neutral layer composition includes a solvent, the ratio may be based on weight excluding the solvent. Other components that may be included with the random copolymer include, for example, an initiator such as a thermal initiator or a photoinitiator or a crosslinking agent required when the random copolymer includes the aforementioned crosslinkable functional group.

본 출원은 또한 상기 랜덤 공중합체를 포함하는 중성층에 대한 것이다. 본 출원에서 용어 중성층은, 전술한 바와 같이 블록 공중합체의 수직 배향을 유도할 수 있는 층을 의미한다.This application also relates to a neutral layer comprising the random copolymer. In this application, the term neutral layer, as described above, means a layer capable of inducing vertical alignment of the block copolymer.

상기 중성층은, 적절한 기판상에 형성되어 있을 수 있다. 중성층이 형성되는 기판으로는, 실리콘 웨이퍼, 실리콘 옥사이드 기판, 실리콘 니트라이드 기판 또는 가교된 PET(poly(ethylene terephthalate)) 필름 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The neutral layer may be formed on an appropriate substrate. As the substrate on which the neutral layer is formed, a silicon wafer, a silicon oxide substrate, a silicon nitride substrate, or a crosslinked poly(ethylene terephthalate) (PET) film may be exemplified, but is not limited thereto.

상기 중성층은, 전술한 중성층 조성물을 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 중성층의 형성 과정은, 상기 중성층 조성물을 기판상에 코팅하는 단계 및 코팅된 상기 중성층 조성물의 층을 고정시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기에서 기판상에 중성층 조성물을 코팅하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 바 코팅, 스핀 코팅 또는 콤마 코팅 등의 방식이 적용될 수 있고, 롤-투-롤 방식에 의한 코팅도 적용될 수 있다.The neutral layer may be formed using the aforementioned neutral layer composition. For example, the process of forming the neutral layer may include coating the neutral layer composition on a substrate and fixing the coated layer of the neutral layer composition. The method of coating the neutral layer composition on the substrate is not particularly limited, and for example, a method such as bar coating, spin coating, or comma coating may be applied, and coating by a roll-to-roll method may also be applied. there is.

또한, 상기에서 중성층 조성물의 층을 고정시키는 방식도 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 적절한 방식에 의해 상기 층과 기판과의 공유 결합을 유도하거나, 상기 층 내에서 화학적 가교 반응을 유도하는 방식 등이 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기와 같은 과정을 열처리에 의해 수행하는 경우에 그 열처리는 약 100℃ 내지 250℃ 또는 약 100℃ 내지 200℃의 범위 내에서 조절될 수 있다. 또한, 상기 열처리에 요구되는 시간도 필요에 따라 변경될 수 있으며, 예를 들면, 약 1분 내지 72시간 또는 약 1분 내지 24 시간의 범위 내에서 조절될 수 있다. 상기 열처리의 온도 및 시간은, 중성층 조성물의 랜덤 공중합체의 관능기의 종류 등을 고려하여 적정 수준으로 조절할 수 있다.In addition, the method of fixing the layer of the neutral layer composition is not particularly limited, and for example, a method of inducing a covalent bond between the layer and the substrate by an appropriate method or inducing a chemical crosslinking reaction within the layer etc. may be applied. For example, when the above process is performed by heat treatment, the heat treatment may be adjusted within a range of about 100 °C to 250 °C or about 100 °C to 200 °C. In addition, the time required for the heat treatment may be changed as needed, and may be adjusted within a range of about 1 minute to 72 hours or about 1 minute to 24 hours, for example. The temperature and time of the heat treatment may be adjusted to an appropriate level in consideration of the type of functional group of the random copolymer of the neutral layer composition.

중성층은, 예를 들면, 약 2 nm 내지 100 nm 의 두께를 가질 수 있으며, 다른 예시에서 약 2 nm 내지 50 nm의 두께를 가질 수 있다. 상기 두께 범위 내에서 상기 중성층의 표면 균일성이 유지될 수 있으며, 블록 공중합체의 수직 배향을 유도하고, 이후 식각 과정에서 식각 선택성을 해치지 않을 수 있는 이점이 있을 수 있다.The neutral layer may have a thickness of, for example, about 2 nm to about 100 nm, and in another example, about 2 nm to about 50 nm. Surface uniformity of the neutral layer may be maintained within the thickness range, vertical alignment of the block copolymer may be induced, and etching selectivity may not be impaired in a subsequent etching process.

본 출원은 또한 기판, 상기 기판상에 형성된 상기 랜덤 공중합체를 포함하는 중성층 및 상기 중성층상에 형성되어 있고, 제 1 블록 및 상기 제 1 블록과는 화학적으로 구별되는 제 2 블록을 가지는 블록 공중합체를 포함하는 고분자막을 포함하는 적층체에 대한 것이다.The present application also relates to a substrate, a neutral layer comprising the random copolymer formed on the substrate, and a block air formed on the neutral layer and having a first block and a second block chemically distinct from the first block. It relates to a laminate comprising a polymer film including a composite.

상기와 같은 적층체에서 상기 고분자막은 다양한 용도에 사용될 수 있으며, 예를 들면, 다양한 전자 또는 전자 소자, 상기 패턴의 형성 공정 또는 자기 저장 기록 매체, 플래쉬 메모리 등의 기록 매체 또는 바이오 센서 등이나 분리막의 제조 공정 등에 사용될 수 있다.In the above-described laminate, the polymer membrane can be used for various purposes, for example, various electronic or electronic devices, the process of forming the pattern, or a magnetic storage recording medium, a recording medium such as a flash memory, or a biosensor or a separator. It can be used in manufacturing processes and the like.

하나의 예시에서 상기 고분자 막에서 상기 블록 공중합체는, 자기 조립을 통해 스피어(sphere), 실린더(cylinder), 자이로이드(gyroid) 또는 라멜라(lamellar) 등을 포함하는 주기적 구조를 구현하고 있을 수 있다. 상기 구조들 중 스피어 또는 라멜라의 경우에 상기 블록 공중합체는, 수직 배향된 상태로 존재할 수 있다.In one example, the block copolymer in the polymer membrane may implement a periodic structure including a sphere, a cylinder, a gyroid, or a lamellar through self-assembly. . Among the structures, in the case of spheres or lamellas, the block copolymer may exist in a vertically aligned state.

상기와 같은 적층체에서 고분자막에 포함될 수 있는 블록 공중합체는 특별히 제한되지 않지만, 상기 언급된 중성층상에 보다 적절한 방향성과 위치 선정성을 보이는 블록 공중합체는 하기 예시된 블록 공중합체이다. The block copolymer that can be included in the polymer film in the above laminate is not particularly limited, but block copolymers showing more appropriate orientation and positioning on the above-mentioned neutral layer are the block copolymers exemplified below.

본 출원에서는 후술하는 제 1 블록과 상기 제 1 블록과는 다른 후술하는 제 2 블록을 포함하는 블록 공중합체가 적용될 수 있다. 블록 공중합체의 각 블록들은 일종의 단량체만에 의해 형성되거나, 혹은 2종 이상의 단량체에 의해 형성될 수 있다. 블록 공중합체는 하나의 제 1 블록과 하나의 제 2 블록만을 포함하는 디블록 공중합체일 수 있다. 블록 공중합체는, 또한 상기 제 1 및 제 2 블록을 각각 1개 포함하고, 추가로 상기 제 1 및 제 2 블록 중 어느 하나 또는 모두를 더 포함하거나, 혹은 제 1 및 제 2 블록 외에 다른 블록을 추가로 포함하는 트리블록 이상의 블록 공중합체일 수 있다.In the present application, a block copolymer including a first block to be described later and a second block to be described later that is different from the first block may be applied. Each block of the block copolymer may be formed of only one type of monomer or two or more types of monomers. The block copolymer may be a diblock copolymer including only one first block and one second block. The block copolymer further includes one of each of the first and second blocks, further includes any one or both of the first and second blocks, or blocks other than the first and second blocks. It may be a block copolymer of more than triblock including additionally.

블록 공중합체는 공유 결합으로 연결된 2개 또는 그 이상의 고분자 사슬을 포함하기 때문에 상분리가 일어나고, 소위 자기 조립 구조를 형성하게 된다. 본 발명자들은, 후술하는 구조의 블록 공중합체는, 전술한 중성층상에서 적절한 상분리를 일으키고, 방향성과 위치 선정성도 탁월하게 확보되는 것을 확인하였다. Since the block copolymer includes two or more polymer chains linked by covalent bonds, phase separation occurs and a so-called self-assembling structure is formed. The present inventors have confirmed that the block copolymer having the structure described below causes appropriate phase separation in the above-mentioned neutral layer, and excellent directionality and positioning properties are also ensured.

본 출원의 상기 블록 공중합체는, 하기 화학식 7의 단위로 되는 반복 단위를 포함하는 제 1 블록과 하기 화학식 8의 단위로 되는 반복 단위를 포함하는 제 2 블록을 포함할 수 있다. The block copolymer of the present application may include a first block including repeating units represented by Formula 7 below and a second block including repeating units represented by Formula 8 below.

[화학식 7][Formula 7]

Figure 112018081127035-pat00008
Figure 112018081127035-pat00008

화학식 7에서 R은 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, X는 산소 원자, 황 원자, -S(=O)2-, 카보닐기, -C(=O)-O- 또는 -O-C(=O)-이며, P는 탄소수 6 내지 18의 아릴렌기이고, Q는 단일 결합, 산소 원자, 황 원자, -S(=O)2-, 카보닐기, -C(=O)-O- 또는 -O-C(=O)-이며, Z는 탄소수 8 내지 20의 탄화수소 사슬이다:In Formula 7, R is hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, X is an oxygen atom, a sulfur atom, -S(=O) 2 -, a carbonyl group, -C(=O)-O- or -OC(=O )-, P is an arylene group having 6 to 18 carbon atoms, Q is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, -S(=O) 2 -, a carbonyl group, -C(=O)-O- or -OC (=O)-, and Z is a hydrocarbon chain of 8 to 20 carbon atoms:

[화학식 8][Formula 8]

Figure 112018081127035-pat00009
Figure 112018081127035-pat00009

화학식 8에서 X2는 단일 결합, 산소 원자 또는 황 원자이고, W는 3개 이상의 할로겐 원자를 포함하는 탄소수 6 내지 18의 아릴기이다.In Formula 8, X 2 is a single bond, an oxygen atom or a sulfur atom, and W is an aryl group having 6 to 18 carbon atoms and containing 3 or more halogen atoms.

화학식 7에서 X는 다른 예시에서 산소 원자, 카보닐기, -C(=O)-O- 또는 -O-C(=O)-이거나, -C(=O)-O-일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.In Formula 7, X may be an oxygen atom, a carbonyl group, -C(=O)-O- or -OC(=O)-, or -C(=O)-O- in another example, but is not limited thereto. no.

화학식 7에서 P는 탄소수 6 내지 18의 아릴렌기, 탄소수 6 내지 12이 아릴렌기이거나, 혹은 페닐렌기일 수 있다. In Formula 7, P may be an arylene group having 6 to 18 carbon atoms, an arylene group having 6 to 12 carbon atoms, or a phenylene group.

화학식 7에서 Q는 상기 P가 페닐렌기인 경우에 파라(para) 위치에 연결되어 있을 수 있다. In Formula 7, Q may be connected to the para position when P is a phenylene group.

화학식 7의 Q는, 일 예시에서 단일 결합, 산소 원자, 황 원자, -S(=O)2-, 카보닐기, -C(=O)-O- 또는 -O-C(=O)-일 수 있고, 예를 들면, 단일 결합, 산소 원자, 카보닐기, -C(=O)-O- 또는 -O-C(=O)-일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.Q in Formula 7, in one example, may be a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, -S(=O) 2 -, a carbonyl group, -C(=O)-O- or -OC(=O)- , For example, it may be a single bond, an oxygen atom, a carbonyl group, -C(=O)-O- or -OC(=O)-, but is not limited thereto.

화학식 7의 Z는 탄소수 8 내지 20의 탄화수소 사슬이다. 상기 탄화수소 사슬의 탄소수는 다른 예시에서 9 이상, 10 이상, 11 이상 또는 12 이상이거나, 19 이하, 18 이하, 17 이하, 16 이하, 15 이하, 14 이하, 13 이하 또는 12 이하일 수도 있다. 상기 탄화수소 사슬은 직쇄 탄화수소 사슬일 수 있으며, 예를 들면, 직쇄의 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기일 수 있다. 상기 직쇄의 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기의 탄소수는 8 이상, 9 이상, 10 이상, 11 이상 또는 12 이상이거나, 20 이하, 19 이하, 18 이하, 17 이하, 16 이하, 15 이하, 14 이하, 13 이하 또는 12 이하일 수 있다.Z in Formula 7 is a hydrocarbon chain having 8 to 20 carbon atoms. In another example, the number of carbon atoms in the hydrocarbon chain may be 9 or more, 10 or more, 11 or more, or 12 or more, or 19 or less, 18 or less, 17 or less, 16 or less, 15 or less, 14 or less, 13 or less, or 12 or less. The hydrocarbon chain may be a straight chain hydrocarbon chain, and may be, for example, a straight chain alkyl group, an alkenyl group or an alkynyl group. The number of carbon atoms in the straight-chain alkyl group, alkenyl group or alkynyl group is 8 or more, 9 or more, 10 or more, 11 or more, or 12 or more, or 20 or less, 19 or less, 18 or less, 17 or less, 16 or less, 15 or less, 14 or less, It may be 13 or less or 12 or less.

일 예시에서 상기 탄화수소 사슬은 직쇄 구조를 포함하는 사슬이고, 이 때 직쇄 구조를 형성하는 탄소 원자의 수가 상기 8 내지 20의 범위 내일 수 있다. 상기 사슬은 직쇄형이거나, 분지형일 수 있으나, 탄소 원자의 수는 가장 긴 직쇄를 형성하고 있는 탄소 원자의 수만으로 계산되는 탄소 원자의 수는 상기 8 내지 20의 범위 내일 수 있다. 분지형 사슬인 경우에 상기 직쇄 구조를 형성하는 탄소 원자의 수는 가장 긴 사슬을 형성하고 있는 탄소 원자의 수로 계산될 수 있다. 예를 들어, 상기 사슬이 n-펜틸기인 경우에 직쇄 구조를 형성하는 탄소 원자의 수는 5이고, 상기 사슬이 2-메틸펜틸기인 경우에도 직쇄 구조를 형성하는 탄소 원자의 수는 5이다. In one example, the hydrocarbon chain is a chain including a straight chain structure, and at this time, the number of carbon atoms forming the straight chain structure may be within the range of 8 to 20. The chain may be straight or branched, but the number of carbon atoms calculated only by the number of carbon atoms forming the longest straight chain may be within the range of 8 to 20. In the case of a branched chain, the number of carbon atoms forming the straight chain structure can be calculated as the number of carbon atoms forming the longest chain. For example, when the chain is an n-pentyl group, the number of carbon atoms forming the linear structure is 5, and when the chain is a 2-methylpentyl group, the number of carbon atoms forming the linear structure is 5.

상기 직쇄 구조를 포함하는 탄화수소 사슬은 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기일 수 있으며, 이 때 직쇄 구조를 형성하는 탄소 원자의 수는, 8 이상, 9 이상, 10 이상, 11 이상 또는 12 이상이거나, 20 이하, 19 이하, 18 이하, 17 이하, 16 이하, 15 이하, 14 이하, 13 이하 또는 12 이하일 수 있다.The hydrocarbon chain including the straight-chain structure may be a straight-chain or branched-chain alkyl, alkenyl, or alkynyl group, wherein the number of carbon atoms forming the straight-chain structure is 8 or more, 9 or more, 10 or more, 11 or more, or 12 or more, 20 or less, 19 or less, 18 or less, 17 or less, 16 or less, 15 or less, 14 or less, 13 or less, or 12 or less.

하나의 예시에서 상기 탄화수소 사슬인 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기의 탄소 원자 중 하나 이상은 임의로 산소 원자 등 탄소 원자에 대한 헤테로 원자로 대체되어 있을 수 있고, 상기 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기의 적어도 하나의 수소 원자는 임의적으로 다른 치환기에 의해 치환되어 있을 수 있다.In one example, one or more of the carbon atoms of the alkyl group, alkenyl group, or alkynyl group, which is the hydrocarbon chain, may be optionally replaced with a hetero atom for a carbon atom such as an oxygen atom, and at least one of the alkyl group, alkenyl group, or alkynyl group A hydrogen atom may be optionally substituted by another substituent.

본 출원의 블록 공중합체에서 상기 제 1 블록은, 상기 화학식 7의 단위로 되는 반복 단위만으로 이루어지거나, 혹은 상기 반복 단위에 추가로 다른 반복 단위를 포함할 수 있다. 일 예시에서 상기 제 1 블록은 상기 화학식 7의 단위로 되는 반복 단위를 대략 80몰% 이상, 82몰% 이상, 84몰% 이상, 86몰% 이상, 88몰% 이상 또는 90몰% 이상 포함하거나, 약 100몰% 이하, 98몰% 이하, 96몰% 이하, 94몰% 이하, 92몰% 이하 또는 90몰% 이하 정도로 포함할 수 있다.In the block copolymer of the present application, the first block may consist only of repeating units comprising the units of Chemical Formula 7, or may include other repeating units in addition to the repeating units. In one example, the first block contains about 80 mol% or more, 82 mol% or more, 84 mol% or more, 86 mol% or more, 88 mol% or more, or 90 mol% or more of repeating units of the unit of Formula 7, or , About 100 mol% or less, 98 mol% or less, 96 mol% or less, 94 mol% or less, 92 mol% or less, or 90 mol% or less.

제 1 블록에 추가로 포함될 수 있는 다른 단위의 종류는, 목적하는 방향성과 위치 선정성에 나쁜 영향을 주지 않는 한, 특별한 제한은 없다. 상기 단위는, 예를 들면, 비닐피롤리돈 단위, 락트산(lactic acid) 단위, 비닐피리딘 단위, 스티렌 또는 트리메틸실릴스티렌(trimethylsilylstyrene) 등과 같은 스티렌(styrene) 단위, 에틸렌옥시드(ethylene oxide)와 같은 알킬렌옥시드 단위, 부타디엔(butadiene) 단위, 이소프렌(isoprene) 단위 또는 에틸렌(ethylene) 등의 올레핀 단위 등이거나, 그러한 단위로 되는 반복 단위가 예시될 수 있다. Types of other units that may be additionally included in the first block are not particularly limited as long as they do not adversely affect desired directionality and positioning. The unit may be, for example, a vinylpyrrolidone unit, a lactic acid unit, a vinylpyridine unit, a styrene unit such as styrene or trimethylsilylstyrene, or an ethylene oxide unit. An alkylene oxide unit, a butadiene unit, an isoprene unit, or an olefin unit such as ethylene, or a repeating unit composed of such a unit may be exemplified.

상기 화학식 8의 단위로 되는 반복 단위를 가지는 제 2 블록은, 상기 제 1 블록과 우수한 상호 작용을 나타내어 상기 중성층상에서 우수한 수직 배향성 등을 나타낼 수 있다.The second block having a repeating unit represented by Chemical Formula 8 exhibits excellent interaction with the first block and thus exhibits excellent homeotropic alignment on the neutral layer.

화학식 8에서 X2는 일 예시에서 단일 결합일 수 있다.In Formula 8, X 2 may be a single bond in one example.

화학식 8에서 아릴기는, 예를 들면, 탄소수 6 내지 18 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기이거나, 페닐기일 수 있다.In Formula 8, the aryl group may be, for example, an aryl group having 6 to 18 carbon atoms or 6 to 12 carbon atoms, or a phenyl group.

화학식 8에 포함되는 할로겐 원자로는, 불소 원자 또는 염소 원자 등이 예시될 수 있고, 적절하게는 불소 원자가 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 할로겐 원자는 상기 아릴기에 치환되어 있을 수도 있다.As the halogen atom included in Chemical Formula 8, a fluorine atom or a chlorine atom may be exemplified, and a fluorine atom may be appropriately exemplified, but is not limited thereto. The halogen atom may be substituted with the aryl group.

하나의 예시에서 화학식 2의 W는 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상 또는 5개 이상의 할로겐 원자(불소 원자 또는 염소 원자 등)로 치환된 탄소수 6 내지 18 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기이거나, 혹은 페닐기일 수 있다. 상기에서 치환되는 할로겐 원자의 개수의 상한은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 10개 이하, 9개 이하, 8개 이하, 7개 이하 또는 6개 이하의 할로겐 원자가 존재할 수 있다.In one example, W in Formula 2 has 6 to 18 carbon atoms or 6 to 12 carbon atoms substituted with 1 or more, 2 or more, 3 or more, 4 or more or 5 or more halogen atoms (fluorine atoms or chlorine atoms, etc.) It may be an aryl group or a phenyl group. The upper limit of the number of halogen atoms substituted in the above is not particularly limited, and for example, 10 or less, 9 or less, 8 or less, 7 or less, or 6 or less halogen atoms may be present.

상기 화학식 8의 단위는 다른 예시에서 하기 화학식 9로 표시될 수 있다.The unit of Formula 8 may be represented by Formula 9 below in another example.

[화학식 9][Formula 9]

Figure 112018081127035-pat00010
Figure 112018081127035-pat00010

화학식 9에서 X2는, 단일 결합, 산소 원자 또는 황 원자이고, R4 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 알킬기, 할로알킬기 또는 할로겐 원자이고, R4 내지 R8이 포함하는 할로겐 원자의 수는 3개 이상일 수 있다.In Formula 9, X 2 is a single bond, an oxygen atom or a sulfur atom, R 4 to R 8 are each independently hydrogen, an alkyl group, a haloalkyl group or a halogen atom, and the number of halogen atoms included in R 4 to R 8 is There may be three or more.

화학식 9에서 X2는, 다른 예시에서 단일 결합일 수 있다.In Formula 9, X 2 may be a single bond in another example.

화학식 9에서 R4 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 알킬기, 할로알킬기 또는 할로겐 원자이되, R4 내지 R8은 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상 또는 5개 이상의 할로겐 원자, 예를 들면, 불소 원자 또는 염소 원자를 포함할 수 있다. R4 내지 R8에 포함되는 할로겐 원자는, 10개 이하, 9개 이하, 8개 이하, 7개 이하 또는 6개 이하일 수 있다.In Formula 9, R 4 to R 8 are each independently hydrogen, an alkyl group, a haloalkyl group or a halogen atom, but R 4 to R 8 are 1 or more, 2 or more, 3 or more, 4 or more, or 5 or more halogen atoms. , for example, a fluorine atom or a chlorine atom. The number of halogen atoms included in R 4 to R 8 may be 10 or less, 9 or less, 8 or less, 7 or less, or 6 or less.

상기 할로겐 원자는 할로알킬기에 포함되어 있을 수도 있고, R4 내지 R8 중 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상 또는 5개가 할로겐 원자일 수 있다. 이 때 할로겐 원자는 불소 원자 또는 염소 원자 등일 수 있다.The halogen atoms may be included in a haloalkyl group, and one or more, two or more, three or more, four or more, or five of R 4 to R 8 may be halogen atoms. In this case, the halogen atom may be a fluorine atom or a chlorine atom.

블록 공중합체에서 상기 제 2 블록은, 상기 화학식 8 또는 9의 단위로 되는 반복 단위만으로 이루어지거나, 혹은 상기 반복 단위에 추가로 다른 반복 단위를 포함할 수 있다. 일 예시에서 상기 제 2 블록은 상기 화학식 8 또는 9의 단위로 되는 반복 단위를 대략 80몰% 이상, 82몰% 이상, 84몰% 이상, 86몰% 이상, 88몰% 이상 또는 90몰% 이상 포함하거나, 약 100몰% 이하, 98몰% 이하, 96몰% 이하, 94몰% 이하, 92몰% 이하 또는 90몰% 이하 정도로 포함할 수 있다.In the block copolymer, the second block may consist only of repeating units comprising the units of Chemical Formula 8 or 9, or may include other repeating units in addition to the repeating units. In one example, the second block contains about 80 mol% or more, 82 mol% or more, 84 mol% or more, 86 mol% or more, 88 mol% or more, or 90 mol% or more of repeating units of Formula 8 or 9. or about 100 mol% or less, 98 mol% or less, 96 mol% or less, 94 mol% or less, 92 mol% or less, or 90 mol% or less.

제 2 블록에 추가로 포함될 수 있는 다른 단위의 종류는, 목적하는 방향성과 위치 선정성에 나쁜 영향을 주지 않는 한, 특별한 제한은 없다. 상기 단위는, 예를 들면, 비닐피롤리돈 단위, 락트산(lactic acid) 단위, 비닐피리딘 단위, 스티렌 또는 트리메틸실릴스티렌(trimethylsilylstyrene) 등과 같은 스티렌(styrene) 단위, 에틸렌옥시드(ethylene oxide)와 같은 알킬렌옥시드 단위, 부타디엔(butadiene) 단위, 이소프렌(isoprene) 단위 또는 에틸렌(ethylene) 등의 올레핀 단위 등이거나, 그러한 단위로 되는 반복 단위가 예시될 수 있다.Types of other units that may be additionally included in the second block are not particularly limited as long as they do not adversely affect desired directionality and positioning. The unit may be, for example, a vinylpyrrolidone unit, a lactic acid unit, a vinylpyridine unit, a styrene unit such as styrene or trimethylsilylstyrene, or an ethylene oxide unit. An alkylene oxide unit, a butadiene unit, an isoprene unit, or an olefin unit such as ethylene, or a repeating unit composed of such a unit may be exemplified.

상기 제 2 블록은, 일 예시에서, 상기 화학식 8 또는 9의 단위로 되는 반복 단위와 함께 알킬 스티렌 단위 또는 스티렌 단위를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 추가적인 단위를 통해 상기 중성층상에서 보다 우수한 상분리 패턴을 구현할 수 있다.In one example, the second block may further include an alkyl styrene unit or a styrene unit together with a repeating unit represented by Formula 8 or 9. Through these additional units, a more excellent phase separation pattern can be implemented on the neutral layer.

상기 알킬 스티렌 단위에서 알킬기는 para 위치에 포함될 수 있고, 따라서 상기 알킬 스티렌 단위는 para-알킬 스티렌 단위일 수 있다.In the alkyl styrene unit, an alkyl group may be included in a para position, and thus the alkyl styrene unit may be a para-alkyl styrene unit.

상기에서 알킬 스티렌 단위에 포함되는 알킬기는, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기일 수 있다.The alkyl group included in the alkyl styrene unit may be a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, 1 to 16 carbon atoms, 1 to 12 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, or 1 to 4 carbon atoms.

상기 알킬 스티렌 단위는 하기 화학식 10에서 R11 내지 R15가 수소 또는 알킬기이되, R11 내지 R15 중 어느 하나는 적어도 알킬기인 단위일 수 있으며, 일 예시에서는 상기 para-알킬 스티렌 단위는, 하기 화학식 10에서 R13이 알킬기이고, R11, R12, R14 및 R15는 수소 원자인 단위일 수 있다. The alkyl styrene unit may be a unit in which R 11 to R 15 are hydrogen or an alkyl group and at least one of R 11 to R 15 is an alkyl group in Formula 10 below. In one example, the para-alkyl styrene unit is represented by the following formula 10 may be a unit in which R 13 is an alkyl group and R 11 , R 12 , R 14 and R 15 are hydrogen atoms.

상기 알킬 스티렌 단위의 알킬기는 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기일 수 있다. 이러한 알킬기는, 상기 R11 내지 R15 중 어느 하나의 알킬기이거나, R13의 알킬기일 수 있다.The alkyl group of the alkyl styrene unit may be a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, 1 to 16 carbon atoms, 1 to 12 carbon atoms, 1 to 8 carbon atoms, or 1 to 4 carbon atoms. Such an alkyl group may be an alkyl group of any one of R 11 to R 15 or an alkyl group of R 13 .

한편, 상기에서 스티렌 단위는 하기 화학식 10에서 R11 내지 R15가 모두 수소인 단위이다.Meanwhile, the styrene unit is a unit in which R 11 to R 15 in Formula 10 are all hydrogen.

[화학식 10][Formula 10]

Figure 112018081127035-pat00011
Figure 112018081127035-pat00011

본 발명자들은, 상기 알킬 스티렌 단위 또는 스티렌 단위는, 제 2 블록에 상기 화학식 8 또는 9의 단위로 되는 반복 단위와 함께 제 2 블록이 제 1 블록과 적절한 상호 작용할 수 있도록 하는 것을 확인하였다.The present inventors have confirmed that the alkyl styrene unit or the styrene unit, together with the repeating unit comprising the unit of Chemical Formula 8 or 9 in the second block, allows the second block to properly interact with the first block.

상기 제 2 블록이 상기 화학식 10의 단위를 추가로 포함한다면, 상기 화학식 8 또는 9의 단위로 되는 반복 단위를 60몰% 내지 97몰%의 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 약 65몰% 이상 또는 70몰% 이상일 수 있거나, 95몰% 이하, 93몰% 이하, 91몰% 이하 또는 90몰% 이하일 수도 있다.If the second block further includes a unit of Formula 10, it may include a repeating unit of Formula 8 or 9 within the range of 60 mol% to 97 mol%. In another example, the ratio may be about 65 mol% or more or 70 mol% or more, or may be 95 mol% or less, 93 mol% or less, 91 mol% or less, or 90 mol% or less.

한편, 상기 제 2 블록은 상기 알킬 스티렌 단위 또는 스티렌 단위를 포함하는 경우에는 3몰% 내지 40몰%의 범위 내로 포함할 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 약 5몰% 이상, 약 7몰% 이상, 약 9몰% 이상 또는 약 10몰% 이상이거나, 약 38몰% 이하, 약 36몰% 이하, 약 34몰% 이하, 약 32몰% 이하 또는 약 30몰% 이하일 수도 있다.Meanwhile, when the second block includes the alkyl styrene unit or the styrene unit, it may be included within a range of 3 mol% to 40 mol%. In other examples, the ratio is about 5 mol% or more, about 7 mol% or more, about 9 mol% or more, or about 10 mol% or more, or about 38 mol% or less, about 36 mol% or less, about 34 mol% or less, about It may be 32 mol% or less or about 30 mol% or less.

상기 블록 공중합체에서 상기 제 1 블록과 제 2 블록의 부피를 1로 하였을 때에 상기 제 1 블록의 부피 분율은 0.3 내지 0.8의 범위 내에 있고, 제 2 블록의 부피 분율은 0.2 내지 0.7의 범위 내에 있을 수 있다.In the block copolymer, when the volume of the first block and the second block is set to 1, the volume fraction of the first block is in the range of 0.3 to 0.8, and the volume fraction of the second block is in the range of 0.2 to 0.7 can

상기 제 1 블록의 부피 분율은 다른 예시에서 약 0.35 이상, 약 0.4 이상 또는 약 0.45 이상이거나, 약 0.75 이하, 약 0.7 이하, 약 0.65 이하, 약 0.6 이하, 약 0.55 이하 또는 약 0.5 이하 정도일 수도 있다. 또한, 제 2 블록의 부피 분율은 다른 예시에서 약 0.25 이상, 0.3 이상, 0.35 이상, 0.4 이상, 0.45 이상 또는 약 0.5 이상이거나, 약 0.65 이하, 약 0.6 이하 또는 약 0.55 이하 정도일 수도 있다. 상기 제 1 및 제 2 블록을 상기 비율로 포함하는 블록 공중합체는 우수한 자기 조립 특성을 나타낼 수 있다. 상기 제 1 블록과 제 2 블록의 부피 분율의 합은 1일 수 있다. 블록 공중합체의 각 블록의 부피 분율은 각 블록의 밀도와 GPC(Gel Permeation Chromatogrph)에 의해 측정되는 분자량을 토대로 구할 수 있다.In another example, the volume fraction of the first block may be about 0.35 or more, about 0.4 or more, or about 0.45 or more, or about 0.75 or less, about 0.7 or less, about 0.65 or less, about 0.6 or less, about 0.55 or less, or about 0.5 or less. . In addition, the volume fraction of the second block may be about 0.25 or more, 0.3 or more, 0.35 or more, 0.4 or more, 0.45 or more, or about 0.5 or more, or about 0.65 or less, about 0.6 or less, or about 0.55 or less in another example. A block copolymer including the first and second blocks in the above ratio may exhibit excellent self-assembly characteristics. The sum of the volume fractions of the first block and the second block may be 1. The volume fraction of each block of the block copolymer can be obtained based on the density of each block and the molecular weight measured by gel permeation chromatography (GPC).

블록 공중합체의 수평균분자량(Mn (Number Average Molecular Weight))은, 예를 들면, 10,000 내지 100,000의 범위 내에 있을 수 있다. 분자량(Mn)은 다른 예시에서는, 예를 들면, 대략 12,000 이상, 14,000 이상, 16,000 이상, 18,000 이상, 약 19,000 이상, 20,000 이상, 22,000 이상, 24,000 이상, 26,000 이상, 28,000 이상 또는 30,000 이상일 수 있다. 분자량(Mn)은 또 다른 예시에서 95,000 이하, 90,000 이하, 85,000 이하, 80,000 이하, 75,000 이하, 70,000 이하, 65,000 이하, 60,000 이하, 55,000 이하, 50,000 이하, 45,000 이하, 40,000 이하 또는 35,000 이하 정도일 수 있다. 블록 공중합체는, 1.05 내지 1.45의 범위 내의 분산도(polydispersity, Mw/Mn)를 가질 수 있다. 분산도는 다른 예시에서 약 1.1 이상, 1.15 이상 또는 약 1.2 이상이거나, 약 1.40 이하 또는 약 1.35 이하 정도일 수 있다.The number average molecular weight (Mn) of the block copolymer may be, for example, in the range of 10,000 to 100,000. In other examples, the molecular weight (Mn) may be, for example, about 12,000 or more, 14,000 or more, 16,000 or more, 18,000 or more, about 19,000 or more, 20,000 or more, 22,000 or more, 24,000 or more, 26,000 or more, 28,000 or more, or 30,000 or more. In another example, the molecular weight (Mn) may be 95,000 or less, 90,000 or less, 85,000 or less, 80,000 or less, 75,000 or less, 70,000 or less, 65,000 or less, 60,000 or less, 55,000 or less, 50,000 or less, 45,000 or less, 40,000 or less, or 35,000 or less. . The block copolymer may have a polydispersity (Mw/Mn) within a range of 1.05 to 1.45. The degree of dispersion may be about 1.1 or more, 1.15 or more, or about 1.2 or more, or about 1.40 or less or about 1.35 or less in another example.

이러한 범위에서 블록 공중합체는, 적절한 자기 조립 특성을 나타낼 수 있다. 블록 공중합체의 수평균 분자량 등은 목적하는 자기 조립 구조(ex. 라멜라 패턴의 피치 등) 등을 감안하여 조절될 수 있다. Within this range, the block copolymer may exhibit appropriate self-assembly characteristics. The number average molecular weight of the block copolymer may be adjusted in consideration of the desired self-assembly structure (ex. pitch of lamellar pattern, etc.).

상기와 같은 블록 공중합체를 제조하는 구체적인 방법은, 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 각 블록을 형성할 수 있는 단량체를 사용하여 공지의 블록 공중합체의 제조 방법을 적용하여 상기 블록 공중합체를 제조할 수 있다.A specific method for preparing the block copolymer as described above is not particularly limited, and, for example, the block copolymer is prepared by applying a known method for producing block copolymers using monomers capable of forming each block. can do.

예를 들면, 블록 공중합체는 LRP(Living Radical Polymerization) 방식으로 제조할 있다. 예를 들면, 유기 희토류 금속 복합체를 중합 개시제로 사용하거나, 유기 알칼리 금속 화합물을 중합 개시제로 사용하여 알칼리 금속 또는 알칼리토금속의 염 등의 무기산염의 존재 하에 합성하는 음이온 중합, 유기 알칼리 금속 화합물을 중합 개시제로 사용하여 유기 알루미늄 화합물의 존재 하에 합성하는 음이온 중합 방법, 중합 제어제로서 원자 이동 라디칼 중합제를 이용하는 원자이동 라디칼 중합법(ATRP), 중합 제어제로서 원자이동 라디칼 중합제를 이용하되 전자를 발생시키는 유기 또는 무기 환원제 하에서 중합을 수행하는 ARGET(Activators Regenerated by Electron Transfer) 원자이동 라디칼 중합법(ATRP), ICAR(Initiators for continuous activator regeneration) 원자이동 라디칼 중합법(ATRP), 무기 환원제 가역 부가-개열 연쇄 이동제를 이용하는 가역 부가-개열 연쇄 이동에 의한 중합법(RAFT) 또는 유기 텔루륨 화합물을 개시제로서 이용하는 방법 등이 있으며, 이러한 방법 중에서 적절한 방법이 선택되어 적용될 수 있다. For example, the block copolymer may be prepared by a Living Radical Polymerization (LRP) method. For example, anionic polymerization in which an organic rare earth metal complex is used as a polymerization initiator or an organic alkali metal compound is used as a polymerization initiator in the presence of an inorganic acid salt such as an alkali metal or alkaline earth metal salt, or an organic alkali metal compound is polymerized. Anionic polymerization method synthesized in the presence of an organoaluminum compound using an initiator, an atom transfer radical polymerization method (ATRP) using an atom transfer radical polymerizer as a polymerization control agent, and an atom transfer radical polymerization method using an atom transfer radical polymerizer as a polymerization control agent but electrons ARGET (Activators Regenerated by Electron Transfer) atom transfer radical polymerization (ATRP), ICAR (Initiators for continuous activator regeneration) atom transfer radical polymerization (ATRP), inorganic reducing agent reversible addition- A polymerization method by reversible addition-cleavage chain transfer (RAFT) using a cleavage chain transfer agent or a method using an organic tellurium compound as an initiator may be used, and an appropriate method may be selected and applied from among these methods.

예를 들면, 상기 블록 공중합체는, 라디칼 개시제 및 리빙 라디칼 중합 시약의 존재 하에, 상기 블록을 형성할 수 있는 단량체들을 포함하는 반응물을 리빙 라디칼 중합법으로 중합하는 것을 포함하는 방식으로 제조할 수 있다.For example, the block copolymer may be prepared by a method comprising polymerizing a reactant including monomers capable of forming the block by a living radical polymerization method in the presence of a radical initiator and a living radical polymerization reagent. .

블록 공중합체의 제조 시에 상기 단량체를 사용하여 형성하는 블록과 함께 상기 공중합체에 포함되는 다른 블록을 형성하는 방식은 특별히 제한되지 않고, 목적하는 블록의 종류를 고려하여 적절한 단량체를 선택하여 상기 다른 블록을 형성할 수 있다.In the preparation of the block copolymer, the method of forming other blocks included in the copolymer together with the block formed using the monomer is not particularly limited, and an appropriate monomer is selected in consideration of the type of the desired block, and the other blocks are formed. blocks can be formed.

블록공중합체의 제조 과정은, 예를 들면 상기 과정을 거쳐서 생성된 중합 생성물을 비용매 내에서 침전시키는 과정을 추가로 포함할 수 있다. The manufacturing process of the block copolymer may further include, for example, a process of precipitating the polymerization product produced through the above process in a non-solvent.

라디칼 개시제의 종류는 특별히 제한되지 않고, 중합 효율을 고려하여 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면, AIBN(azobisisobutyronitrile) 또는 2,2'-아조비스-2,4-디메틸발레로니트릴(2,2'-azobis-(2,4-dimethylvaleronitrile)) 등의 아조 화합물이나, BPO(benzoyl peroxide) 또는 DTBP(di-t-butyl peroxide) 등과 같은 과산화물 계열을 사용할 수 있다.The type of radical initiator is not particularly limited and may be appropriately selected in consideration of polymerization efficiency. For example, AIBN (azobisisobutyronitrile) or 2,2'-azobis-2,4-dimethylvaleronitrile (2,2' Azo compounds such as -azobis-(2,4-dimethylvaleronitrile)) or peroxides such as benzoyl peroxide (BPO) or di-t-butyl peroxide (DTBP) may be used.

리빙 라디칼 중합 과정은, 예를 들면, 메틸렌클로라이드, 1,2-디클로로에탄, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 벤젠, 톨루엔, 아세톤, 클로로포름, 테트라하이드로퓨란, 디옥산, 모노글라임, 디글라임, 디메틸포름아미드, 디메틸술폭사이드 또는 디메틸아세트아미드 등과 같은 용매 내에서 수행될 수 있다.The living radical polymerization process is, for example, methylene chloride, 1,2-dichloroethane, chlorobenzene, dichlorobenzene, benzene, toluene, acetone, chloroform, tetrahydrofuran, dioxane, monoglyme, diglyme, dimethylform amide, dimethylsulfoxide or dimethylacetamide and the like.

비용매로는, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 노르말 프로판올 또는 이소프로판올 등과 같은 알코올, 에틸렌글리콜 등의 글리콜, n-헥산, 시클로헥산, n-헵탄 또는 페트롤리움 에테르 등과 같은 에테르 계열이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As the non-solvent, for example, alcohols such as methanol, ethanol, normal propanol or isopropanol, glycols such as ethylene glycol, ethers such as n-hexane, cyclohexane, n-heptane or petroleum ether may be used, It is not limited thereto.

본 출원은 또한, 상기와 같은 적층체의 제조 방법으로서, 기판상에 형성되어 있는 상기 중성층상에 제 1 블록 및 상기 제 1 블록과는 화학적으로 구별되는 제 2 블록을 가지며, 자기 조립된 블록 공중합체를 포함하는 고분자막을 형성하는 단계를 포함하는 적층체의 제조 방법에 대한 것이다. 상기에서 블록 공중합체로는, 상기 기술한 블록 공중합체가 사용될 수 있다.The present application is also a method for manufacturing a laminate as described above, wherein the neutral layer formed on the substrate has a first block and a second block chemically distinct from the first block, and the self-assembled block air It relates to a method for manufacturing a laminate comprising forming a polymer film including a composite. As the block copolymer in the above, the above-described block copolymer may be used.

블록 공중합체를 사용하여 상기와 같은 고분자 막을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 방법은 상기 중성층상에 상기 블록 공중합체를 포함하는 고분자막을 자기 조립된 상태로 형성하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 방법은 상기 블록 공중합체 또는 그를 적정한 용매에 희석한 코팅액의 층을 도포 등에 의해 중성층 상에 형성하고, 필요하다면, 상기 층을 숙성하거나 열처리하는 과정을 포함할 수 있다.A method of forming such a polymer film using the block copolymer is not particularly limited. For example, the method may include forming a polymer film including the block copolymer on the neutral layer in a self-assembled state. For example, the method may include forming a layer of the block copolymer or a coating solution diluted in an appropriate solvent on the neutral layer by application or the like, and aging or heat-treating the layer, if necessary.

상기 숙성 또는 열처리는, 예를 들면, 블록 공중합체의 상전이온도 또는 유리전이온도를 기준으로 수행될 수 있고, 예를 들면, 상기 유리 전이 온도 또는 상전이 온도 이상의 온도에서 수행될 수 있다. 이러한 열처리가 수행되는 시간은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 약 1분 내지 72시간의 범위 내에서 수행될 수 있지만, 이는 필요에 따라서 변경될 수 있다. 또한, 고분자 박막의 열처리 온도는, 예를 들면, 100℃ 내지 250℃ 정도일 수 있으나, 이는 사용되는 블록 공중합체를 고려하여 변경될 수 있다.The aging or heat treatment may be performed, for example, based on the phase transition temperature or glass transition temperature of the block copolymer, and may be performed, for example, at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature or phase transition temperature. The time for performing this heat treatment is not particularly limited, and may be performed within a range of about 1 minute to 72 hours, for example, but may be changed as necessary. In addition, the heat treatment temperature of the polymer thin film may be, for example, 100° C. to 250° C., but may be changed in consideration of the block copolymer used.

상기 형성된 층은, 다른 예시에서는 상온의 비극성 용매 및/또는 극성 용매 내에서, 약 1분 내지 72 시간 동안 용매 숙성될 수도 있다.In another example, the formed layer may be solvent aged in a non-polar solvent and/or a polar solvent at room temperature for about 1 minute to 72 hours.

본 출원은 또한 패턴 형성 방법에 대한 것이다. 상기 방법은, 예를 들면, 상기 적층체의 고분자막에서 상기 블록 공중합체의 제 1 또는 제 2 블록을 선택적으로 제거하는 과정을 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 기판에 패턴을 형성하는 방법일 수 있다. 예를 들면 상기 방법은, 상기 블록 공중합체를 포함하는 고분자 막을 기판에 형성하고, 상기 막 내에 존재하는 블록 공중합체의 어느 하나 또는 그 이상의 블록을 선택적으로 제거한 후에 기판을 식각하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들면, 나노 스케일의 미세 패턴의 형성이 가능하다. 또한, 고분자 막 내의 블록 공중합체의 형태에 따라서 상기 방식을 통하여 나노 로드 또는 나노 홀 등과 같은 다양한 형태의 패턴을 형성할 수 있다. 필요하다면, 패턴 형성을 위해서 상기 블록 공중합체와 다른 공중합체 혹은 단독 중합체 등이 혼합될 수 있다. 이러한 방식에 적용되는 상기 기판의 종류는 특별히 제한되지 않고, 필요에 따라서 선택될 수 있으며, 예를 들면, 산화 규소 등이 적용될 수 있다.This application also relates to a pattern forming method. The method may include, for example, a process of selectively removing the first or second block of the block copolymer from the polymer film of the laminate. The method may be a method of forming a pattern on the substrate. For example, the method may include forming a polymer film including the block copolymer on a substrate, selectively removing any one or more blocks of the block copolymer present in the film, and then etching the substrate. . In this way, it is possible to form fine patterns on the nanoscale, for example. In addition, various types of patterns such as nanorods or nanoholes may be formed through the method according to the shape of the block copolymer in the polymer film. If necessary, the block copolymer and other copolymers or homopolymers may be mixed to form patterns. The type of substrate applied in this manner is not particularly limited and may be selected as necessary, and for example, silicon oxide or the like may be applied.

예를 들면, 상기 방식은 높은 종횡비를 나타내는 산화 규소의 나노 스케일의 패턴을 형성할 수 있다. 예를 들면, 산화 규소 상에 상기 고분자막을 형성하고, 상기 고분자막 내의 블록 공중합체가 소정 구조를 형성하고 있는 상태에서 블록 공중합체의 어느 한 블록을 선택적으로 제거한 후에 산화 규소를 다양한 방식, 예를 들면, 반응성 이온 식각 등으로 에칭하여 나노로드 또는 나노 홀의 패턴 등을 포함한 다양한 형태를 구현할 수 있다. 또한, 이러한 방법을 통하여 종횡비가 큰 나노 패턴의 구현이 가능할 수 있다.For example, the method can form a nanoscale pattern of silicon oxide exhibiting a high aspect ratio. For example, after forming the polymer film on silicon oxide and selectively removing any one block of the block copolymer in a state where the block copolymer in the polymer film forms a predetermined structure, silicon oxide is formed in various ways, for example, , reactive ion etching, etc., to implement various shapes including patterns of nanorods or nanoholes. In addition, through this method, it is possible to implement a nanopattern with a large aspect ratio.

예를 들면, 상기 패턴은, 수십 나노미터의 스케일에서 구현될 수 있으며, 이러한 패턴은, 예를 들면, 차세대 정보전자용 자기 기록 매체 등을 포함한 다양한 용도에 활용될 수 있다.For example, the pattern may be implemented on a scale of several tens of nanometers, and such a pattern may be utilized for various purposes including, for example, a magnetic recording medium for next-generation information and electronics.

상기 방법에서 블록 공중합체의 어느 한 블록을 선택적으로 제거하는 방식은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 고분자막에 적정한 전자기파, 예를 들면, 자외선 등을 조사하여 상대적으로 소프트한 블록을 제거하는 방식을 사용할 수 있다. 이 경우 자외선 조사 조건은 블록 공중합체의 블록의 종류에 따라서 결정되며, 예를 들면, 약 254 ㎚ 파장의 자외선을 1분 내지 60 분 동안 조사하여 수행할 수 있다.In the above method, the method of selectively removing any one block of the block copolymer is not particularly limited, and, for example, a method of removing a relatively soft block by irradiating a polymer film with appropriate electromagnetic waves, such as ultraviolet rays, etc. can be used In this case, the UV irradiation condition is determined according to the type of block of the block copolymer, and for example, it may be performed by irradiating UV light having a wavelength of about 254 nm for 1 minute to 60 minutes.

또한, 자외선 조사에 이어서 고분자 막을 산 등으로 처리하여 자외선에 의해 분해된 세그먼트를 추가로 제거하는 단계를 수행할 수도 있다.In addition, a step of further removing segments decomposed by ultraviolet rays by treating the polymer film with an acid or the like may be performed following irradiation with ultraviolet rays.

또한, 선택적으로 블록이 제거된 고분자막을 마스크로 하여 기판을 에칭하는 단계는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, CF4/Ar 이온 등을 사용한 반응성 이온 식각 단계를 통해 수행할 수 있고, 이 과정에 이어서 산소 플라즈마 처리 등에 의해 고분자막을 기판으로부터 제거하는 단계를 또한 수행할 수 있다.In addition, the step of etching the substrate using the selectively block-removed polymer film as a mask is not particularly limited, and may be performed, for example, through a reactive ion etching step using CF4 / Ar ions, etc., followed by A step of removing the polymer film from the substrate by oxygen plasma treatment or the like can also be performed.

본 출원은 블록 공중합체의 수직 배향 등의 배향성을 효과적으로 조절할 수 있으며, 저온 공정에 의해서도 단시간 내에 기판에 대한 우수한 반응 선택성과 높은 가교도를 나타내는 중성층을 형성할 수 있는 중성층 조성물을 제공할 수 있다.The present application can provide a neutral layer composition capable of effectively controlling orientation such as vertical orientation of a block copolymer and forming a neutral layer showing excellent reaction selectivity to a substrate and high degree of crosslinking in a short time even by a low-temperature process. .

도 1은, 실시예에서의 블록 공중합체 막의 SEM 이미지이다.1 is a SEM image of a block copolymer film in Example.

이하 본 출원에 따른 실시예 및 비교예를 통하여 본 출원을 보다 상세히 설명하나, 본 출원의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present application will be described in more detail through examples and comparative examples according to the present application, but the scope of the present application is not limited by the examples presented below.

1. NMR 측정1. NMR measurement

NMR 분석은 삼중 공명 5 mm 탐침(probe)을 가지는 Varian Unity Inova(500 MHz) 분광계를 포함하는 NMR 분광계를 사용하여 상온에서 수행하였다. NMR 측정용 용매(CDCl3)에 분석 대상 물질을 약 10 mg/ml 정도의 농도로 희석시켜 사용하였고, 화학적 이동은 ppm으로 표현하였다. NMR analysis was performed at room temperature using an NMR spectrometer including a Varian Unity Inova (500 MHz) spectrometer with a triple resonance 5 mm probe. The analyte was diluted to a concentration of about 10 mg/ml in a solvent for NMR measurement (CDCl 3 ), and the chemical shift was expressed in ppm.

<적용 약어><Applicable Abbreviations>

br = 넓은 신호, s = 단일선, d = 이중선, dd = 이중 이중선, t = 삼중선, dt = 이중 삼중선, q = 사중선, p = 오중선, m = 다중선.br = wide signal, s = singlet, d = doublet, dd = double doublet, t = triplet, dt = double triplet, q = quartet, p = quintet, m = multiplet.

2. GPC(Gel Permeation Chromatograph)2. Gel Permeation Chromatograph (GPC)

수평균분자량(Mn) 및 분자량 분포는 GPC(Gel permeation chromatography)를 사용하여 측정하였다. 5 mL 바이얼(vial)에 측정 대상 고분자 물질을 넣고, 약 1 mg/mL 정도의 농도가 되도록 THF(tetrahydro furan)에 희석하였다. 이어서, Calibration용 표준 시료와 분석하고자 하는 시료를 syringe filter(pore size: 0.45 ㎛)를 통해 여과시킨 후 측정하였다. 분석 프로그램은 Agilent technologies 사의 ChemStation을 사용하였으며, 시료의 elution time을 calibration curve와 비교하여 중량평균분자량(Mw) 및 수평균분자량(Mn)을 각각 구하고, 그 비율(Mw/Mn)로 분자량분포(PDI)를 계산하였다. GPC의 측정 조건은 하기와 같다.Number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution were measured using GPC (Gel permeation chromatography). A polymer to be measured was put in a 5 mL vial, and diluted in tetrahydro furan (THF) to a concentration of about 1 mg/mL. Subsequently, the standard sample for calibration and the sample to be analyzed were filtered through a syringe filter (pore size: 0.45 μm) and then measured. The analysis program used ChemStation from Agilent technologies. The elution time of the sample was compared with the calibration curve to obtain the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn), respectively, and the molecular weight distribution (PDI) was calculated using the ratio (Mw/Mn). ) was calculated. The measurement conditions of GPC are as follows.

<GPC 측정 조건><GPC measurement conditions>

기기: Agilent technologies 사의 1200 series Device: 1200 series by Agilent technologies

컬럼: Polymer laboratories 사의 PLgel mixed B 2개 사용Column: Use 2 PLgel mixed B from Polymer laboratories

용매: THFSolvent: THF

컬럼온도: 35℃Column temperature: 35 ℃

샘플 농도: 1mg/mL, 200L 주입Sample concentration: 1mg/mL, 200L injection

표준 시료: 폴리스티렌(Mp: 3900000, 723000, 316500, 52200, 31400, 7200, 3940, 485)Standard samples: Polystyrene (Mp: 3900000, 723000, 316500, 52200, 31400, 7200, 3940, 485)

제조예 1. 모노머(A)의 합성Preparation Example 1. Synthesis of monomer (A)

하기 화학식 A의 화합물(DPM-C12)은 다음의 방식으로 합성하였다. 250 mL의 플라스크에 히드로퀴논 (hydroquinone)(10.0g, 94.2 mmol) 및 1-브로모도데칸(1- Bromododecane)(23.5 g, 94.2 mmol)을 넣고, 100 mL의 아세토니트릴(acetonitrile)에 녹인 후 과량의 포타슘 카보네이트(potassium carbonate) 첨가하고, 75℃에서 약 48시간 동안 질소 조건하에서 반응시켰다. 반응 후 잔존하는 포타슘 카보네이트를 필터링하여 제거하고 반응에 사용한 아세토니트릴도 제거하였다. 여기에 DCM(dichloromethane)과 물의 혼합 용매를 첨가하여 워크업하고, 분리한 유기층을 모아서 MgSO4에 통과시켜 탈수하였다. 이어서, 컬럼 크로마토그래피에서 DCM(dichloromethane)을 사용하여 흰색 고체상의 목적물(4-도데실옥시페놀)(9.8 g, 35.2 mmol)을 약 37%의 수득률로 얻었다.A compound of Formula A (DPM-C12) was synthesized in the following manner. Hydroquinone (10.0 g, 94.2 mmol) and 1-bromododecane (23.5 g, 94.2 mmol) were put in a 250 mL flask, dissolved in 100 mL of acetonitrile, and the excess Potassium carbonate was added and reacted at 75° C. for about 48 hours under nitrogen conditions. After the reaction, the remaining potassium carbonate was removed by filtering, and acetonitrile used in the reaction was also removed. Here, a mixed solvent of DCM (dichloromethane) and water was added to work up, and the separated organic layer was collected and dehydrated by passing through MgSO 4 . Subsequently, the target product (4-dodecyloxyphenol) (9.8 g, 35.2 mmol) was obtained as a white solid in a yield of about 37% by column chromatography using dichloromethane (DCM).

<NMR 분석 결과><NMR analysis result>

1H-NMR(CDCl3): δ6.77(dd, 4H); δ4.45(s, 1H); δ3.89(t, 2H); δ1.75(p, 2H); δ1.43(p, 2H); δ1.33-1.26(m,16H); δ0.88(t, 3H). 1 H-NMR (CDCl 3 ): δ6.77 (dd, 4H); δ4.45 (s, 1H); [delta] 3.89 (t, 2H); δ1.75 (p, 2H); δ1.43 (p, 2H); δ 1.33-1.26 (m, 16 H); δ0.88 (t, 3H).

플라스크에 합성된 4-도데실옥시페놀(9.8 g, 35.2 mmol), 메타크릴산(6.0 g, 69.7 mmol),DCC(dicyclohexylcarbodiimide)(10.8g,52.3mmol)및DMAP(p-dimethylaminopyridine)(1.7 g, 13.9 mmol)을 넣고, 120 mL의 메틸렌클로라이드를 첨가한 후, 질소 하 실온에서 24시간 동안 반응시켰다. 반응 종료 후에 반응 중에 생성된 염(urea salt)을 필터로 제거하고 잔존하는 메틸렌클로라이드도 제거하였다. 컬럼 크로마토그래피에서 헥산과 DCM(dichloromethane)을 이동상으로 사용하여 불순물을 제거하고, 다시 얻어진 생성물을 메탄올과 물의 혼합 용매(1:1 혼합)에서 재결정하여 흰색 고체상의 목적물(7.7 g, 22.2 mmol)을 63%의 수득률로 얻었다.4-Dodecyloxyphenol (9.8 g, 35.2 mmol), methacrylic acid (6.0 g, 69.7 mmol), dicyclohexylcarbodiimide (DCC) (10.8 g, 52.3 mmol) and p-dimethylaminopyridine (DMAP) (1.7 g) synthesized in a flask. , 13.9 mmol) was added, and 120 mL of methylene chloride was added, followed by reaction at room temperature under nitrogen for 24 hours. After completion of the reaction, the salt (urea salt) generated during the reaction was removed with a filter, and the remaining methylene chloride was also removed. In column chromatography, impurities were removed using hexane and dichloromethane (DCM) as mobile phases, and the obtained product was recrystallized from a mixed solvent of methanol and water (1:1 mixture) to obtain the target product (7.7 g, 22.2 mmol) as a white solid. It was obtained in a yield of 63%.

<NMR 분석 결과><NMR analysis result>

1H-NMR(CDCl3): δ7.02(dd, 2H); δ6.89(dd, 2H); δ6.32(dt, 1H); δ5.73(dt, 1H); δ3.94(t, 2H); δ2.05(dd, 3H); δ1.76(p, 2H); δ1.43(p, 2H); 1.34-1.27(m, 16H); δ0.88(t, 3H). 1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 7.02 (dd, 2H); [delta]6.89 (dd, 2H); δ6.32 (dt, 1H); [delta]5.73 (dt, 1H); δ3.94(t, 2H); [delta] 2.05 (dd, 3H); δ1.76 (p, 2H); δ1.43 (p, 2H); 1.34-1.27 (m, 16H); δ0.88 (t, 3H).

[화학식 A][Formula A]

Figure 112018081127035-pat00012
Figure 112018081127035-pat00012

화학식 A에서 R은 탄소수 12의 직쇄 알킬기이다.In Formula A, R is a straight-chain alkyl group having 12 carbon atoms.

제조예 2. 블록 공중합체의 합성Preparation Example 2. Synthesis of Block Copolymer

제조예 1의 모노머(A) 2 g과 RAFT(Reversible Addition-Fragmentation chain Transfer) 시약인 시아노이소프로틸디티오벤조에이트 64 mg, 라디칼 개시제인 AIBN(Azobisisobutyronitrile) 23 mg 및 벤젠 5.3 mL를 10 mL Schlenk flask에 넣고 질소 분위기 하에서 상온에서 30분 동안 교반한 후 70℃에서 4시간 동안 RAFT(Reversible Addition-Fragmentation chain Transfer) 중합 반응을 수행하였다. 중합 후 반응 용액을 추출 용매인 메탄올에 침전시킨 후, 감압 여과하여 건조시켜, 분홍색의 거대개시제를 제조하였다. 상기 거대 개시제의 수득률은 약 80 중량%였고, 수평균 분자량(Mn) 및 분자량분포(Mw/Mn)는 각각 13,000 및 1.15이었다. 2 g of the monomer (A) of Preparation Example 1, 64 mg of RAFT (Reversible Addition-Fragmentation chain transfer) reagent cyanoisoprotyl dithiobenzoate, 23 mg of AIBN (Azobisisobutyronitrile) as a radical initiator, and 5.3 mL of benzene were added to 10 mL. After putting it in a Schlenk flask and stirring at room temperature for 30 minutes under a nitrogen atmosphere, RAFT (Reversible Addition-Fragmentation chain transfer) polymerization reaction was performed at 70 ° C. for 4 hours. After polymerization, the reaction solution was precipitated in methanol as an extraction solvent, filtered under reduced pressure and dried to prepare a pink macroinitiator. The yield of the macro initiator was about 80% by weight, and the number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw/Mn) were 13,000 and 1.15, respectively.

상기 거대개시제 0.3 g, 펜타플루오로스티렌 모노머 2.7 g 및 벤젠 1.3 mL를 10 mL Schlenk flask에 넣고 질소 분위기 하에서 상온에서 30분 동안 교반한 후 115℃에서 4 시간 동안 RAFT(Reversible Addition-Fragmentation chain Transfer) 중합 반응을 수행하였다. 중합 후 반응 용액을 추출 용매인 메탄올 250 mL 에 침전시킨 다음, 감압 여과하여 건조시켜 연한 분홍색의 블록공중합체를 제조하였다. 상기 블록 공중합체의 수득률은 약 65 중량%였고, 수평균분자량(Mn) 및 분자량분포(Mw/Mn)는 각각 38,000 및 1.15 이었다. 상기 블록 공중합체는 제조예 1의 모노머(A)에서 유래된 제 1 블록(제 1 블록의 부피 분율: 0.5)과 상기 펜타플루오로스티렌 모노머(제 2 블록의 부피 분율: 0.5)에서 유래된 제 2 블록을 포함한다. 0.3 g of the macroinitiator, 2.7 g of pentafluorostyrene monomer, and 1.3 mL of benzene were put in a 10 mL Schlenk flask and stirred at room temperature for 30 minutes under a nitrogen atmosphere, followed by RAFT (Reversible Addition-Fragmentation chain transfer) at 115 ° C. for 4 hours A polymerization reaction was performed. After polymerization, the reaction solution was precipitated in 250 mL of methanol as an extraction solvent, and then filtered and dried under reduced pressure to prepare a light pink block copolymer. The yield of the block copolymer was about 65% by weight, and the number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw/Mn) were 38,000 and 1.15, respectively. The block copolymer is a first block (volume fraction of the first block: 0.5) derived from the monomer (A) of Preparation Example 1 and a second block derived from the pentafluorostyrene monomer (volume fraction of the second block: 0.5). Contains 2 blocks.

제조예 3. 랜덤 공중합체(A)의 합성Preparation Example 3. Synthesis of Random Copolymer (A)

제조예 1의 화합물(DPM) 0.107 g, 펜타플루오로스티렌(PFS) 1.434 g, GMA(glycidyl methacrylate) 0.142g), 메타아크릴산(MAA) 0.026g) 및 GBLMA(gamma-Butyrolactone-3-yl methacrylate) 0.170g)를 3.1:73.9:10:3:10의 몰비(DPM:PFS:GMA:MAA:GBLMA)가 되도록 혼합한 후에 개시제인 AIBN(Azobisisobutyronitrile) 0.033 g과 함께 THF(tetrahydrofuran) 2mL 내에 넣고, 질소 분위기 하 60℃에서 12 시간 동안 자유 라디칼(free radical) 중합 반응을 수행하였다. 중합 후 반응 용액을 추출 용매인 메탄올에 침전시킨 후, 감압 여과 후 건조시켜, 랜덤 공중합체를 제조하였다. 랜덤 공중합체의 수평균 분자량(Mn)은 약 24,100 g/mol였다.Compound of Preparation Example 1 (DPM) 0.107 g, pentafluorostyrene (PFS) 1.434 g, GMA (glycidyl methacrylate) 0.142 g), methacrylic acid (MAA) 0.026 g) and GBLMA (gamma-Butyrolactone-3-yl methacrylate) 0.170 g) was mixed to a molar ratio of 3.1:73.9:10:3:10 (DPM:PFS:GMA:MAA:GBLMA), and then put into 2mL of THF (tetrahydrofuran) together with 0.033 g of AIBN (Azobisisobutyronitrile) as an initiator, and nitrogen A free radical polymerization reaction was performed at 60° C. for 12 hours in an atmosphere. After polymerization, the reaction solution was precipitated in methanol as an extraction solvent, filtered under reduced pressure and dried to prepare a random copolymer. The number average molecular weight (Mn) of the random copolymer was about 24,100 g/mol.

제조예 4. 랜덤 공중합체(B)의 합성Preparation Example 4. Synthesis of Random Copolymer (B)

펜타플루오로스티렌(PFS) 1.844g 및 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA) 0.065g)를 95:5의 몰비(PFS:HEMA)가 되도록 혼합한 후에 개시제인 AIBN(Azobisisobutyronitrile) 0.033 g과 함께 THF(tetrahydrofuran) 2mL 내에 넣고, 질소 분위기 하 60℃에서 12 시간 동안 자유 라디칼(free radical) 중합 반응을 수행하였다. 중합 후 반응 용액을 추출 용매인 메탄올에 침전시킨 후, 감압 여과 후 건조시켜, 랜덤 공중합체를 제조하였다. 랜덤 공중합체의 수평균 분자량(Mn)은 약 15,000 g/mol였다.1.844 g of pentafluorostyrene (PFS) and 0.065 g of 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA)) were mixed to a molar ratio of 95:5 (PFS:HEMA), followed by 0.033 g of azobisisobutyronitrile (AIBN) as an initiator. It was put in 2 mL of THF (tetrahydrofuran), and free radical polymerization was performed at 60° C. for 12 hours under a nitrogen atmosphere. After polymerization, the reaction solution was precipitated in methanol as an extraction solvent, filtered under reduced pressure and dried to prepare a random copolymer. The number average molecular weight (Mn) of the random copolymer was about 15,000 g/mol.

실시예 1.Example 1.

제조예 3의 랜덤 공중합체(A)를 FB(fluorobenzene)에 약 0.2 중량%의 농도로 희석한 후에 실리콘 웨이퍼상에 도포하고, 200℃에서 약 5분 동안 유지한 후에 반응하지 않는 여분의 고분자는 FB(Fluoro benzene) 용매로 세척하여 약 9 nm 두께의 중성층이 형성된 중성층 기판을 형성하였다. 상기 중성층 기판 위에 제조예 4의 랜덤 공중합체(F)를 약 1.0 중량%의 농도로 FB(Fluoro benzene) 용매에 희석한 코팅액을 도포하고 180℃에서 5분간 열처리 후 미반응한 성분을 FB(Fluoro benzene) 용매로 초음파세척하여 제거하였다.After diluting the random copolymer (A) of Preparation Example 3 in fluorobenzene (FB) at a concentration of about 0.2% by weight, it is applied on a silicon wafer, maintained at 200 ° C. for about 5 minutes, and the excess polymer that does not react is A neutral layer substrate having a neutral layer having a thickness of about 9 nm was formed by washing with a FB (Fluoro benzene) solvent. On the neutral layer substrate, a coating solution obtained by diluting the random copolymer (F) of Preparation Example 4 in a FB (Fluoro benzene) solvent at a concentration of about 1.0% by weight was applied, and after heat treatment at 180 ° C. for 5 minutes, unreacted components were added to FB ( Fluoro benzene) was removed by ultrasonic washing with a solvent.

이어서 그 위에 다시 제조예 2의 블록 공중합체를 1 중량%의 농도로 용매(Fluorobenzene)에 희석한 코팅액을 도포 코팅하고 230℃에서 5분간 열적 어닐링하여 자기 조립 라멜라 패턴을 형성하였다. 도 1은, 해당 결과를 나타내는 사진이다. 중성층이 형성된 기판과 피닝 브러쉬(랜덤 공중합체(F) 포함)의 반으 여부는, 중성층 표면의 물성 변화에 의해서 수직 라멜라 패턴의 결함이 발생하는지 여부에 따라 확인할 수 있는데, 도 1로부터 실시예 1의 경우, 중성층 표면 물성이 유지되어 수직 라멜라 패턴이 효과적으로 형성되는 것을 확인할 수 있었다.Subsequently, a coating solution diluted with the block copolymer of Preparation Example 2 in a solvent (Fluorobenzene) at a concentration of 1% by weight was applied and coated thereon, and thermal annealing was performed at 230 ° C. for 5 minutes to form a self-assembled lamellar pattern. 1 is a photograph showing the result. Whether the substrate on which the neutral layer is formed and the pinning brush (including the random copolymer (F)) are halves can be confirmed according to whether defects in the vertical lamella pattern occur due to changes in physical properties of the surface of the neutral layer. In the case of 1, it was confirmed that the surface properties of the neutral layer were maintained and the vertical lamellar pattern was effectively formed.

Claims (14)

하기 화학식 1로 표시되는 단위; 하기 화학식 2로 표시되는 단위; 가교성 관능기 함유 단위; 및 할로겐 원자를 포함하는 방향족기를 포함하는 단위를 가지며,
상기 할로겐 원자를 포함하는 방향족기를 포함하는 단위가 하기 화학식 4로 표시되고,
수평균분자량이 22,000 내지 50,000 g/mol의 범위 내인 랜덤 공중합체를 포함하는 중성층 조성물:
[화학식 1]
Figure 112022104376526-pat00013

화학식 1에서 R은 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, X는 산소 원자, 황 원자, -S(=O)2-, 카보닐기, -C(=O)-O- 또는 -O-C(=O)-이며, P는 탄소수 6 내지 18의 아릴렌기이고, Q는 단일 결합, 산소 원자, 황 원자, -S(=O)2-, 카보닐기, -C(=O)-O- 또는 -O-C(=O)-이며, Z는 탄소수 8 내지 20의 탄화수소 사슬이고,
[화학식 2]
Figure 112022104376526-pat00014

화학식 2에서 R1은 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, L은 카보닐기, -C(=O)-L1-, -C(=O)-O-, -C(=O)-O-L1- 또는 알킬렌기이며, R2는 히드록시기, 히드록시알킬기, -SO3H, -OSO3H, -OPO3H2 또는 -PO3H이며, 상기에서 L1은 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기이고,
[화학식 4]
Figure 112022104376526-pat00022

화학식 4에서 X2는 단일 결합, 산소 원자 또는 황 원자이고, W는 3개 이상의 할로겐 원자를 포함하는 탄소수 6 내지 18의 아릴기이다.
A unit represented by Formula 1 below; a unit represented by Formula 2 below; cross-linkable functional group-containing units; And has a unit containing an aromatic group containing a halogen atom,
The unit containing an aromatic group containing a halogen atom is represented by the following formula (4),
A neutral layer composition comprising a random copolymer having a number average molecular weight in the range of 22,000 to 50,000 g/mol:
[Formula 1]
Figure 112022104376526-pat00013

In Formula 1, R is hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, X is an oxygen atom, a sulfur atom, -S(=O) 2 -, a carbonyl group, -C(=O)-O- or -OC(=O )-, P is an arylene group having 6 to 18 carbon atoms, Q is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, -S(=O) 2 -, a carbonyl group, -C(=O)-O- or -OC (=O)-, Z is a hydrocarbon chain having 8 to 20 carbon atoms,
[Formula 2]
Figure 112022104376526-pat00014

In Formula 2, R 1 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, L is a carbonyl group, -C(=O)-L 1 -, -C(=O)-O-, -C(=O)-OL 1 - or an alkylene group, R 2 is a hydroxyl group, a hydroxyalkyl group, -SO 3 H, -OSO 3 H, -OPO 3 H 2 or -PO 3 H, wherein L 1 is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms ego,
[Formula 4]
Figure 112022104376526-pat00022

In Formula 4, X 2 is a single bond, an oxygen atom or a sulfur atom, and W is an aryl group having 6 to 18 carbon atoms and containing 3 or more halogen atoms.
제 1 항에 있어서, 화학식 1의 X는 산소 원자, 카보닐기, -C(=O)-O- 또는 -O-C(=O)-인 중성층 조성물.The neutral layer composition according to claim 1, wherein X in Formula 1 is an oxygen atom, a carbonyl group, -C(=O)-O- or -OC(=O)-. 제 1 항에 있어서, 랜덤 공중합체는, 화학식 1로 표시되는 단위를 32 몰% 이하의 비율로 포함하는 중성층 조성물.The neutral layer composition according to claim 1, wherein the random copolymer contains the unit represented by Formula 1 in an amount of 32 mol% or less. 제 1 항에 있어서, 랜덤 공중합체는, 화학식 2로 표시되는 단위를 0.01 내지 20 몰%의 비율로 포함하는 중성층 조성물.The neutral layer composition according to claim 1, wherein the random copolymer contains the unit represented by Formula 2 in an amount of 0.01 to 20 mol%. 제 1 항에 있어서, 가교성 관능기 함유 단위가 하기 화학식 3으로 표시되는 중성층 조성물:
[화학식 3]
Figure 112018081127035-pat00015

화학식 3에서 R3는 수소 또는 알킬기이고, T는 단일 결합 또는 헤테로 원자를 포함하거나 포함하지 않는 2가 탄화수소기이다.
The neutral layer composition according to claim 1, wherein the crosslinkable functional group-containing unit is represented by Formula 3 below:
[Formula 3]
Figure 112018081127035-pat00015

In Formula 3, R 3 is hydrogen or an alkyl group, and T is a divalent hydrocarbon group with or without a single bond or hetero atom.
제 1 항에 있어서, 랜덤 공중합체는, 가교성 관능기 함유 단위를 0.01 내지 30 몰%의 비율로 포함하는 중성층 조성물.The neutral layer composition according to claim 1, wherein the random copolymer contains a crosslinkable functional group-containing unit in an amount of 0.01 to 30 mol%. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 랜덤 공중합체는, 할로겐 원자를 포함하는 방향족기를 포함하는 단위를 40 몰% 이상의 비율로 포함하는 중성층 조성물.The neutral layer composition according to claim 1, wherein the random copolymer contains a unit containing an aromatic group containing a halogen atom in an amount of 40 mol% or more. 하기 화학식 1로 표시되는 단위; 하기 화학식 2로 표시되는 단위; 가교성 관능기 함유 단위; 및 할로겐 원자를 포함하는 방향족기를 포함하는 단위를 가지며,
상기 할로겐 원자를 포함하는 방향족기를 포함하는 단위가 하기 화학식 4로 표시되고,
수평균분자량이 22,000 내지 50,000의 범위 내인 랜덤 공중합체를 포함하는 중성층:
[화학식 1]
Figure 112022104376526-pat00017

화학식 1에서 R은 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, X는 산소 원자, 황 원자, -S(=O)2-, 카보닐기, -C(=O)-O- 또는 -O-C(=O)-이며, P는 탄소수 6 내지 18의 아릴렌기이고, Q는 단일 결합, 산소 원자, 황 원자, -S(=O)2-, 카보닐기, -C(=O)-O- 또는 -O-C(=O)-이며, Z는 탄소수 8 내지 20의 탄화수소 사슬이고,
[화학식 2]
Figure 112022104376526-pat00018

화학식 2에서 R1은 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, L은 카보닐기, -C(=O)-L1-, -C(=O)-O-, -C(=O)-O-L1- 또는 알킬렌기이며, R2는 히드록시기, 히드록시알킬기, -SO3H, -OSO3H, -OPO3H2 또는 -PO3H이며, 상기에서 L1은 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기이고,
[화학식 4]
Figure 112022104376526-pat00023

화학식 4에서 X2는 단일 결합, 산소 원자 또는 황 원자이고, W는 3개 이상의 할로겐 원자를 포함하는 탄소수 6 내지 18의 아릴기이다.
A unit represented by Formula 1 below; a unit represented by Formula 2 below; cross-linkable functional group-containing units; And has a unit containing an aromatic group containing a halogen atom,
The unit containing an aromatic group containing a halogen atom is represented by the following formula (4),
A neutral layer comprising a random copolymer having a number average molecular weight in the range of 22,000 to 50,000:
[Formula 1]
Figure 112022104376526-pat00017

In Formula 1, R is hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, X is an oxygen atom, a sulfur atom, -S(=O) 2 -, a carbonyl group, -C(=O)-O- or -OC(=O )-, P is an arylene group having 6 to 18 carbon atoms, Q is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, -S(=O) 2 -, a carbonyl group, -C(=O)-O- or -OC (=O)-, Z is a hydrocarbon chain having 8 to 20 carbon atoms,
[Formula 2]
Figure 112022104376526-pat00018

In Formula 2, R 1 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, L is a carbonyl group, -C(=O)-L 1 -, -C(=O)-O-, -C(=O)-OL 1 - or an alkylene group, R 2 is a hydroxyl group, a hydroxyalkyl group, -SO 3 H, -OSO 3 H, -OPO 3 H 2 or -PO 3 H, wherein L 1 is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms ego,
[Formula 4]
Figure 112022104376526-pat00023

In Formula 4, X 2 is a single bond, an oxygen atom or a sulfur atom, and W is an aryl group having 6 to 18 carbon atoms and containing 3 or more halogen atoms.
제 1 항의 중성층 조성물을 기판상에 코팅하는 단계 및 코팅된 상기 중성층 조성물의 층을 고정시키는 단계를 포함하는 중성층의 형성 방법.A method of forming a neutral layer comprising the steps of coating the neutral layer composition of claim 1 on a substrate and fixing the layer of the coated neutral layer composition. 기판; 상기 기판상에 형성된 제 9 항의 중성층; 및 상기 중성층의 일면에 형성되어 있고, 제 1 블록 및 상기 제 1 블록과는 화학적으로 구별되는 제 2 블록을 가지는 블록 공중합체를 포함하는 고분자막을 포함하는 적층체.Board; The neutral layer of claim 9 formed on the substrate; and a polymer film formed on one surface of the neutral layer and including a block copolymer having a first block and a second block chemically distinct from the first block. 제 11 항에 있어서, 블록 공중합체의 제 1 블록은 하기 화학식 7의 단위로 되는 반복 단위를 포함하고, 제 2 블록은 하기 화학식 8의 단위로 되는 반복 단위를 포함하는 적층체:
[화학식 7]
Figure 112018081127035-pat00019

화학식 7에서 R은 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, X는 산소 원자, 황 원자, -S(=O)2-, 카보닐기, -C(=O)-O- 또는 -O-C(=O)-이며, P는 탄소수 6 내지 18의 아릴렌기이고, Q는 단일 결합, 산소 원자, 황 원자, -S(=O)2-, 카보닐기, -C(=O)-O- 또는 -O-C(=O)-이며, Z는 탄소수 8 내지 20의 탄화수소 사슬이다:
[화학식 8]
Figure 112018081127035-pat00020

화학식 8에서 X2는 단일 결합, 산소 원자 또는 황 원자이고, W는 3개 이상의 할로겐 원자를 포함하는 탄소수 6 내지 18의 아릴기이다.
The laminate according to claim 11, wherein the first block of the block copolymer includes repeating units represented by the following formula (7), and the second block includes repeating units represented by the following formula (8):
[Formula 7]
Figure 112018081127035-pat00019

In Formula 7, R is hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, X is an oxygen atom, a sulfur atom, -S(=O) 2 -, a carbonyl group, -C(=O)-O- or -OC(=O )-, P is an arylene group having 6 to 18 carbon atoms, Q is a single bond, an oxygen atom, a sulfur atom, -S(=O) 2 -, a carbonyl group, -C(=O)-O- or -OC (=O)-, and Z is a hydrocarbon chain of 8 to 20 carbon atoms:
[Formula 8]
Figure 112018081127035-pat00020

In Formula 8, X 2 is a single bond, an oxygen atom or a sulfur atom, and W is an aryl group having 6 to 18 carbon atoms and containing 3 or more halogen atoms.
기판상에 형성된 제 9 항의 중성층상에 제 1 블록 및 상기 제 1 블록과는 화학적으로 구별되는 제 2 블록을 가지는 블록 공중합체를 포함하는 고분자막을 자기 조립된 상태로 형성하는 단계를 포함하는 적층체의 제조 방법.A laminate comprising the step of forming, in a self-assembled state, a polymer film comprising a block copolymer having a first block and a second block chemically distinct from the first block on the neutral layer of claim 9 formed on a substrate. manufacturing method. 제 11 항 또는 제 12 항의 적층체의 고분자 막에서 블록 공중합체의 제 1 또는 제 2 블록을 선택적으로 제거하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법.A pattern formation method comprising the step of selectively removing the first or second block of the block copolymer from the polymer film of the laminate of claim 11 or claim 12.
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