WO2020179918A1 - 基板の製造方法及びブロック共重合体 - Google Patents

基板の製造方法及びブロック共重合体 Download PDF

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WO2020179918A1
WO2020179918A1 PCT/JP2020/009771 JP2020009771W WO2020179918A1 WO 2020179918 A1 WO2020179918 A1 WO 2020179918A1 JP 2020009771 W JP2020009771 W JP 2020009771W WO 2020179918 A1 WO2020179918 A1 WO 2020179918A1
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WO
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group
carbon atoms
hydrocarbon group
monovalent
atom
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PCT/JP2020/009771
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English (en)
French (fr)
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裕之 小松
智也 田路
宗大 白谷
酒井 達也
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Jsr株式会社
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    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/06Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the heating method
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F293/00Macromolecular compounds obtained by polymerisation on to a macromolecule having groups capable of inducing the formation of new polymer chains bound exclusively at one or both ends of the starting macromolecule

Definitions

  • the present invention relates to a substrate manufacturing method and a block copolymer.
  • a pattern has been deposited on the surface of a base material by metal oxide formation using an ALD (Atomic Layer Deposition) method or a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and the deposition of this pattern is highly selected for each region. It is required to do it in a targeted manner.
  • ALD Atomic Layer Deposition
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • the present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is a method for producing a substrate capable of forming a film on the surface of a substrate containing an inorganic nitride in a simple and region-selective manner.
  • the purpose is to provide a block copolymer.
  • the invention made to solve the above problems is a step of forming an organic layer on a substrate containing an inorganic nitride on the surface layer with a polymer or compound having a group containing a halogen atom at the end of a chain having 5 or more carbon atoms.
  • This is a method for manufacturing a substrate, which comprises a step of forming a film by heating the organic layer.
  • R 1 is a monovalent halogenated hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms.
  • R 2 is a single bond, -O- or -COO-.
  • R 3 is hydrogen.
  • R 4 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms.
  • R 5 is a single bond, —O— or -COO-.
  • R 6 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
  • M is an integer of 5 to 1,000.
  • N is an integer of 1 to 100. is there.
  • a film can be easily and region-selectively formed on the surface of a base material containing an inorganic nitride.
  • the block copolymer of the present invention can be suitably used in the method for producing the substrate. Therefore, these can be suitably used for processing processes of semiconductor devices, which are expected to be further miniaturized in the future.
  • the method for producing the substrate is a method in which a base material containing an inorganic nitride in the surface layer (hereinafter, also referred to as “base material (X)”) includes a group containing a halogen atom at the end of a chain having 5 or more carbon atoms (hereinafter, referred to as “group”).
  • base material (X) includes a group containing a halogen atom at the end of a chain having 5 or more carbon atoms (hereinafter, referred to as “group”).
  • a step of forming an organic layer (hereinafter, also referred to as “organic layer (P)”) from a polymer or compound having ((I)”) (hereinafter, also referred to as “[A] component”) (hereinafter, “organic”)
  • a step of forming a film (hereinafter, also referred to as “film (Q)”) by heating the organic layer (hereinafter, also referred to as a “film forming step”) is provided.
  • the method for manufacturing the substrate includes the above steps, so that a film can be easily and region-selectively formed on the surface of the base material containing the inorganic nitride.
  • the reason why the method of manufacturing the substrate has the above-described effects by providing the above-described configuration is not necessarily clear, but it can be inferred as follows, for example. That is, since the component [A] has a group (I) containing a halogen atom at the end of a chain having 5 or more carbon atoms, it can selectively interact with the inorganic nitride on the surface layer of the base material (X). it is conceivable that. As a result, according to the method for manufacturing the substrate, as shown in FIG. 1, a film can be easily and region-selectively formed in a region containing an inorganic nitride on the surface layer.
  • the method for producing the substrate is to apply the substrate (X) to the substrate (X) before the organic layer forming step.
  • Liquids containing acids, bases, peroxides or combinations thereof It is preferable to include a step (hereinafter, also referred to as “contact step”) of contacting a gas containing hydrogen, oxygen, ozone, nitrogen or a combination thereof, or plasma.
  • a step of removing a portion of the organic layer (P) formed in the second region with a rinse liquid (hereinafter, also referred to as “removing step”). May be provided. Each step will be described below.
  • the base material (X) is Liquids containing acids, bases, peroxides or combinations thereof, Contact with a gas containing hydrogen, oxygen, ozone, nitrogen or a combination thereof, or plasma.
  • the base material (X) will be described.
  • the base material (X) contains an inorganic nitride on the surface layer.
  • “Inorganic nitride” refers to a metal or semi-metal nitride or oxynitride.
  • Examples of the inorganic nitride include metal nitrides such as titanium nitride, tantalum nitride, aluminum nitride, gallium nitride, copper nitride, zinc nitride, iron nitride, cobalt nitride, nickel nitride, scandium nitride, vanadium nitride, chromium nitride, and manganese nitride.
  • Nitridees such as silicon nitride, metalloid nitrides such as boron nitride, Titanium nitridation, tantalum nitrite, aluminum nitrite, gallium nitrite, copper nitrite, zinc nitrite, iron nitrite, cobalt nitride, nickel nitrite, scandium nitride, vanadium nitride, chromium nitrite, nitridation
  • Metallic oxides such as manganese; Examples thereof include nitrogen oxides such as metalloid nitrogen oxides such as silicon nitrate and boron nitrate. Among these, nitride is preferable, and titanium nitride, tantalum nitride, silicon nitride or a combination thereof is more preferable.
  • the base material (X) has a first region (hereinafter, also referred to as “region (I)”) containing the above inorganic nitride on the surface layer.
  • region (I) the base material (X) may have a second region (hereinafter, also referred to as “region (II)”) that does not contain the inorganic nitride on the surface layer.
  • the surface layer in the region (II) may contain an inorganic simple substance, an inorganic oxide, an inorganic carbide, an alloy, a silicide, or the like.
  • Inorganic simple substance means a simple substance of metal or semimetal.
  • Inorganic oxide refers to a metal or metalloid oxide.
  • Inorganic carbide means a metal or metalloid carbide. Examples of the inorganic simple substance include metal simple substances such as copper, iron, cobalt, tungsten and tantalum; and metalloid simple substances such as silicon, boron and tellurium.
  • Examples of the inorganic oxide include metal oxides such as tantalum oxide, aluminum oxide, iron oxide, and copper oxide; and hydrolyzate condensates of hydrolyzable silanes such as silicon oxide and tetraalkoxysilane such as tetraethoxysilane (TEOS). Examples thereof include semi-metal oxides such as boron oxide.
  • Examples of the inorganic carbide include metal carbides such as tungsten carbide, titanium carbide, iron carbide and copper carbide; and metalloid carbides such as silicon carbide and boron carbide.
  • Examples of the alloy include nickel-copper alloy, cobalt-nickel alloy, gold-silver alloy and the like.
  • silicide examples include iron silicide, molybdenum silicide and the like.
  • an inorganic simple substance, an inorganic oxide, or a combination thereof is preferable, an inorganic oxide is more preferable, and silicon oxide is further preferable.
  • the existing shapes of the region (I) and the region (II) in the base material (X) are not particularly limited, and examples thereof include a planar shape, a point shape, and a striped shape in a plan view.
  • the sizes of the region (I) and the region (II) are not particularly limited, and can be appropriately set to a desired size.
  • the shape of the base material (X) is not particularly limited, and can be appropriately formed into a desired shape such as a plate shape.
  • the base material (X) Liquids containing acids, bases, peroxides or combinations thereof.
  • a gas containing hydrogen, oxygen, ozone, nitrogen or a combination thereof, or plasma By contacting with a gas containing hydrogen, oxygen, ozone, nitrogen or a combination thereof, or plasma, the oxide coating film on the surface of the region (I) containing the inorganic nitride on the surface layer is removed, and the inorganic nitride is also obtained.
  • active hydrogen functional groups such as -NH 2 , -NH, and -OH can be generated on the surface of the region (I) containing the substance.
  • the interaction between the inorganic nitride in the region (I) and the component [A] becomes stronger, and the region selectivity in the method for producing the substrate is further improved.
  • Examples of the acid-containing liquid include an oxalic acid aqueous solution and a citric acid aqueous solution.
  • Examples of the liquid containing a base include aqueous ammonia and an aqueous solution of tetrabutylammonium hydroxide.
  • Examples of the liquid containing a peroxide include hydrogen peroxide solution and the like.
  • Examples of the method of bringing the liquid into contact with the base material (X) include a dipping method and the like.
  • the gases to be brought into contact include hydrogen-containing gas, oxygen-containing gas, ozone-containing gas, nitrogen-containing gas, hydrogen- and nitrogen-containing gas, and the like.
  • an oxygen-containing gas or a gas containing hydrogen and nitrogen is preferable, and oxygen gas or hydrogen and nitrogen are preferable from the viewpoint of more effectively removing the oxide coating film and generating active hydrogen functional groups.
  • the mixed gas of is more preferable.
  • a method of bringing the gas into contact with the base material (X) for example, a method of arranging the base material (X) in the chamber and circulating the gas can be mentioned.
  • plasma examples include oxygen plasma, ozone plasma, nitrogen plasma, chlorine plasma, fluorine plasma, helium plasma, neon plasma, argon plasma, ammonia plasma and the like. Of these, oxygen plasma is preferred.
  • Examples of the method of bringing the plasma into contact with the base material (X) include a method using an etching apparatus.
  • the upper limit of the time is preferably 1 hour, more preferably 10 minutes.
  • the organic layer (P) is formed from the component (A) having the group (I) containing a halogen atom at the end of the chain having 5 or more carbon atoms on the base material (X) containing the inorganic nitride in the surface layer. ..
  • the component [A] has a group (I) at the end of a chain having 5 or more carbon atoms.
  • Examples of the [A] component include a polymer (hereinafter, also referred to as “[A] polymer”) and a compound (hereinafter, also referred to as “[A] compound”).
  • the “chain” means a chain-like atomic chain that constitutes the molecule of the component [A].
  • Group (I) is a group containing a halogen atom.
  • halogen atom contained in the group (I) examples include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like. Among these, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom is preferable, and a chlorine atom or a bromine atom is more preferable.
  • Examples of the group (I) include a monovalent organic group containing a halogen atom having 1 to 30 carbon atoms, a halogen atom and the like.
  • Organic group means a group containing at least one carbon atom.
  • Examples of the monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms include a monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms and a monovalent group containing a divalent heteroatom-containing group between carbons of the hydrocarbon group.
  • a monovalent group ( ⁇ ) which is a combination of a group ( ⁇ ) and a divalent heteroatom-containing group.
  • the "hydrocarbon group” includes a chain hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group and an aromatic hydrocarbon group. This “hydrocarbon group” may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group.
  • the "chain hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group that does not contain a cyclic structure and is composed only of a chain structure, and includes both a linear hydrocarbon group and a branched hydrocarbon group.
  • the "alicyclic hydrocarbon group” refers to a hydrocarbon group containing only an alicyclic structure and not an aromatic ring structure as a ring structure, and is a monocyclic alicyclic hydrocarbon group and a polycyclic alicyclic group. Contains both hydrocarbon groups.
  • aromatic hydrocarbon group refers to a hydrocarbon group containing an aromatic ring structure as a ring structure. However, it does not have to be composed only of an aromatic ring structure, and a chain structure or an alicyclic structure may be included as a part thereof.
  • Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms include a monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, a monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms, and 6 carbon atoms. Examples thereof include to 30 monovalent aromatic hydrocarbon groups.
  • Examples of the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms include an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group and an i-propyl group; Alkenyl groups such as ethenyl group, propenyl group, butenyl group; Examples thereof include an alkynyl group such as an ethynyl group, a propynyl group and a butynyl group.
  • Examples of the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms include a monocyclic alicyclic saturated hydrocarbon group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group; Monocyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon groups such as cyclopentenyl group and cyclohexenyl group; Polycyclic alicyclic saturated hydrocarbon groups such as norbornyl group, adamantyl group, tricyclodecyl group; Examples thereof include polycyclic alicyclic unsaturated hydrocarbon groups such as norbornenyl group and tricyclodecenyl group.
  • Examples of the monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms include an aryl group such as a phenyl group, a tolyl group, a xsilyl group, a naphthyl group and an anthryl group; Examples thereof include aralkyl groups such as benzyl group, phenethyl group, naphthylmethyl group and anthrylmethyl group.
  • heteroatom constituting the divalent or monovalent heteroatom-containing group examples include oxygen atom, nitrogen atom, sulfur atom, phosphorus atom, silicon atom and the like.
  • divalent heteroatom-containing group examples include -O-, -CO-, -S-, -CS-, -NR'-, a group in which two or more of these are combined, and the like.
  • R' is a hydrogen atom or a monovalent chain hydrocarbon group. Of these, —O— or —S— is preferred, and —O— is more preferred.
  • Examples of the monovalent hetero atom-containing group include a hydroxy group, a carboxy group, a cyano group, an amino group, and a sulfanyl group.
  • Examples of the monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms containing a halogen atom include a group in which a part or all of the hydrogen atoms of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms exemplified above are replaced with halogen atoms. Can be mentioned.
  • the carbon number of the group (I) is preferably from 1 to 20, more preferably from 1 to 15, further preferably from 1 to 10, particularly preferably from 1 to 8.
  • a monovalent halogenated hydrocarbon group or a monovalent carbonyloxyhalogenated hydrocarbon group is preferable, and a monovalent halogenated chain hydrocarbon group or a monovalent halogenated aromatic hydrocarbon group is preferable.
  • a monovalent carbonyloxy halogenated chain hydrocarbon group is more preferable, and a halomethyl group, a halomethylaryl group or a haloalkyloxycarbonyl group is further preferable.
  • the halogen atom in the group (I) is preferably bonded to the carbon atom of the alkyl group, and is preferably a methyl group. It is more preferable that it is bonded to the carbon atom of.
  • the polymer [A] is a polymer having a group (I) at the end of a chain having 5 or more carbon atoms.
  • Polymer refers to a substance having two or more structural units.
  • the chain having the group (I) is preferably a main chain having 5 or more carbon atoms.
  • the “main chain” refers to the longest chain constituting the [A] polymer.
  • [A] polymer for example, a polymer having a structural unit represented by the formula (1) at the end of the main chain (hereinafter, also referred to as “structural unit (I)”) (hereinafter, “[A1] polymer”). , A polymer having a group (I) at the end of the main chain as a terminal group of the polymer (hereinafter, also referred to as “[A2] polymer”) and the like.
  • the polymer [A1] has a structural unit (I) at the end of the main chain.
  • the polymer may have one structural unit (I) at the end of the main chain, or may have two or more structural units (I) as blocks, but the main It is preferable to have a block of structural unit (I) at the end of the chain.
  • the polymer is a structural unit (hereinafter, also referred to as “monomer (I)”) derived from a monomer other than the monomer giving the structural unit (I) in addition to the structural unit (I).
  • monomer (I) derived from a monomer other than the monomer giving the structural unit (I) in addition to the structural unit (I).
  • structural unit (II) derived from a monomer other than the monomer giving the structural unit (I) in addition to the structural unit (I).
  • structural unit (II) structural unit
  • the structural unit (I) is a structural unit represented by the following formula (1).
  • R 1 is a monovalent halogenated hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms.
  • R 2 is a single bond, -O- or -COO-.
  • R 3 is a hydrogen atom, a halogen atom, or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
  • the monovalent halogenated hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms represented by R 1 for example, a part or all of the hydrogen atoms of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms are replaced with halogen atoms. Examples include the groups that have been used.
  • Examples of the monovalent halogenated hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms represented by R 1 include a halomethyl group, a haloethyl group, a halopropyl group, and an alkyl halide group such as dihalomethyl; Halogenated alkenyl groups such as haloethenyl groups and halopropenyl groups; Halogenated chain hydrocarbon group such as halogenated alkynyl group such as haloethynyl group and halopropynyl group, Halogenated alicyclic saturated hydrocarbon groups such as halocyclopentyl group, halocyclohexyl group and halonorbornyl group; Halogenated alicyclic hydrocarbon groups such as halogenated alicyclic unsaturated hydrocarbon groups such as halocyclopentenyl group and halocyclohexenyl group, Aryl halide groups such as halophenyl group, dihalophen
  • the R 2, a single bond or -COO- is more preferably a single bond.
  • the monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 3 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms among the monovalent hydrocarbon groups having 1 to 30 carbon atoms exemplified as the above R 1. Etc.
  • R 3 a hydrogen atom or a methyl group is preferable, and a hydrogen atom is more preferable.
  • Examples of the monomer giving the structural unit (I) include o-trifluoromethylstyrene, m-trifluoromethylstyrene, p-trifluoromethylstyrene, 3,5-di (trifluoromethyl) styrene, and o-chloro.
  • halogen-containing group-substituted styrene or halogen atom-containing (meth) acrylate is preferable, halomethylstyrene or haloalkyl (meth) acrylate is more preferable, and p-halomethylstyrene or 2-.
  • Haloethyl (meth) acrylate is more preferred, and p-chloromethylstyrene or 2-bromoethyl (meth) acrylate is particularly preferred.
  • the number of structural units (I) that the [A1] polymer has at the end of the main chain is preferably 1 to 100, more preferably 1 to 50, further preferably 1 to 30, and particularly preferably 1 to 10.
  • the lower limit of the content ratio of the structural unit (I) 0.1 mol% is preferable, 0.5 mol% is more preferable, and 1 mol% is further based on all the structural units constituting the [A1] polymer.
  • 3 mol% is particularly preferred.
  • the upper limit of the content ratio is preferably 30 mol%, more preferably 20 mol%, further preferably 10 mol%, particularly preferably 7 mol%.
  • the structural unit (II) is a structural unit derived from the monomer (I).
  • Examples of the monomer (I) include vinyl aromatic compounds, (meth)acrylic acid or (meth)acrylic acid ester, and substituted or unsubstituted ethylene.
  • vinyl aromatic compounds include styrene; ⁇ -methylstyrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, pt-butylstyrene, 2,4,6-trimethylstyrene, p-methoxystyrene, pt-butoxystyrene, o- Substituted styrenes such as vinylstyrene, m-vinylstyrene, p-vinylstyrene, o-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene, p-hydroxystyrene, p-nitrostyrene, p-cyanostyrene; Examples thereof include substituted or unsubstituted vinyl group-containing aromatic hydrocarbons such as 4-vinylbiphenyl, 1-methoxymethyl-4-vinylbenzene, vinylnaphthalene, methylvinyren
  • Examples of the (meth) acrylic acid ester include (meth) acrylic acid alkyl esters such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, and 2-ethylhexyl (meth) acrylate. ; Cyclopentyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, 1-methylcyclopentyl (meth) acrylate, 2-ethyladamantyl (meth) acrylate, 2- (adamantane-1-yl) propyl (meth) acrylate, etc.
  • (Meth)acrylic acid cycloalkyl ester of (Meta) acrylic acid-substituted alkyl esters such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylic acid, 3-hydroxyadamantyl (meth) acrylic acid, 3-glycidylpropyl (meth) acrylic acid, 3-trimethylsilylpropyl (meth) acrylic acid, etc. Is mentioned.
  • substituted ethylene examples include alkenes such as propene, butene and pentene; Vinyl cycloalkanes such as vinyl cyclopentane and vinyl cyclohexane; Cycloalkenes such as cyclopentene and cyclohexene; Examples thereof include 4-hydroxy-1-butene, vinyl glycidyl ether and vinyl trimethylsilyl ether.
  • a vinyl aromatic compound is preferable, and substituted or unsubstituted styrene is more preferable.
  • [A1] polymer examples include block copolymers represented by the following formula (3).
  • R 1 is a monovalent halogenated hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms.
  • R 2 is a single bond, -O- or -COO-.
  • R 3 is a hydrogen atom, a halogen atom, or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
  • R 4 is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms.
  • R 5 is a single bond, -O- or -COO-.
  • R 6 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
  • m is an integer of 5 to 1,000.
  • n is an integer of 1 to 100.
  • R 1 , R 2 and R 3 include groups similar to those exemplified as R 1 , R 2 and R 3 of the above formula (1).
  • Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms represented by R 4 include the same groups as those exemplified as the monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms in the above group (I). Can be mentioned.
  • the R 5, a single bond or -COO- is more preferably a single bond.
  • the monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 6 is, for example, one of the groups exemplified as the monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms in the above-mentioned group (I). To groups 10 and the like can be mentioned.
  • R 6 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a hydrogen atom.
  • m As the lower limit of m, 10 is preferable, 20 is more preferable, and 30 is further preferable. As the upper limit of m, 500 is preferable, 200 is more preferable, and 100 is further preferable.
  • n As the lower limit of n, 2 is preferable, and 3 is more preferable. As the upper limit of n, 50 is preferable, 30 is more preferable, and 10 is further preferable.
  • the [A1] polymer may have, for example, a hydrogen atom, a monovalent organic group or the like as a polymer end group at the end of the main chain.
  • a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group is preferable, and a hydrogen atom or a benzyl group is more preferable.
  • the polymer [A1] is, for example, a RAFT agent such as a trithiocarbonate compound such as bisbenzyltrithiocarbonate, a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN), or an anionic polymerization such as sec-BuLi.
  • a RAFT agent such as a trithiocarbonate compound such as bisbenzyltrithiocarbonate, a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN), or an anionic polymerization such as sec-BuLi.
  • a monomer giving structural unit (II) such as styrene and tert-butylstyrene by control radical polymerization or anion polymerization in an appropriate solvent using an initiator, 4-chloromethylstyrene,
  • a monomer giving a structural unit (I) such as 2-bromoethyl methacrylate was added and further polymerized, and the trithiocarbonate terminal and the like of the obtained polymer were subjected to tert-thiol such as tert-dodecanethiol and AIBN and the like. It can be synthesized by adding the radical polymerization initiator of the above and heating it to convert it to a hydrogen atom terminal.
  • the polymer [A2] is a polymer having the group (I) at the terminal of the main chain as the terminal group of the polymer.
  • the polymer preferably has a group (I) as a terminal group at one end of the main chain.
  • Specific examples of the group (I) include the groups exemplified as the group (I).
  • Examples of the structural unit constituting the [A2] polymer include the structural unit exemplified as the structural unit (II) of the [A1] polymer.
  • the end group at the other end is preferably a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group, a hydrogen atom or benzyl. Groups are more preferred.
  • the [A2] polymer is polymerized by mixing, for example, a RAFT agent such as a trithiocarbonate compound and each monomer giving a structural unit (II), as shown in the above method for synthesizing the [A1] polymer.
  • a RAFT agent such as a trithiocarbonate compound
  • each monomer giving a structural unit (II) shown in the above method for synthesizing the [A1] polymer.
  • the trithiocarbonate terminal and the like of the obtained polymer are amine-decomposed with a primary or secondary amine, and then click-reacted with a halogen compound having a double bond or a triple bond to form —S-halogen. It can be synthesized by converting it to an atom-containing group terminal.
  • the lower limit of the polystyrene-equivalent weight average molecular weight (Mw) of the polymer by gel permeation chromatography (GPC) is preferably 1,000, more preferably 3,000, and even more preferably 5,000.
  • the upper limit of Mw is preferably 50,000, more preferably 30,000, and even more preferably 10,000.
  • the upper limit of the ratio (dispersity) of the polymer Mw to the polystyrene-equivalent number average molecular weight (Mn) by GPC 5 is preferable, 2 is more preferable, 1.5 is further preferable, and 1.3 is particularly preferable.
  • the lower limit of the above ratio 1.1 is preferable, and 1.2 is more preferable.
  • the Mw and Mn of the polymer in the present specification are values measured using gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
  • GPC column GPC column from Tosoh Corporation (2 "G2000HXL", 1 "G3000HXL” and 1 "G4000HXL")
  • Eluent tetrahydrofuran Flow rate: 1.0 mL / min
  • Sample concentration 1.0% by mass
  • Sample injection volume 100 ⁇ L
  • the compound [A] is a compound having a group (I) at the end of a chain having 5 or more carbon atoms.
  • the upper limit of the molecular weight is preferably 1,000, more preferably 700.
  • the number of carbon atoms of the group (I) is preferably 1-10, more preferably 1-5, further preferably 1-3, and particularly preferably 1.
  • a monovalent halogenated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms is preferable, a monovalent halogenated chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms is more preferable, and a monovalent halogenated hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms is more preferable.
  • a haloalkyl group is more preferred, and a halomethyl group is particularly preferred.
  • the lower limit of the number of carbon atoms constituting the chain of the [A] compound is 5, preferably 6.
  • Examples of the [A] compound include a compound represented by the following formula (2).
  • RA is a monovalent chain hydrocarbon group having 4 to 30 carbon atoms or a monovalent fluorinated chain hydrocarbon group having 4 to 30 carbon atoms.
  • R B is a monovalent halogenated chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
  • the monovalent chain hydrocarbon group having 4 to 30 carbon atoms represented by RA for example, among the groups exemplified as the monovalent chain hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms in the above group (I). Examples thereof include groups having 4 to 30 carbon atoms.
  • the monovalent fluorinated chain hydrocarbon group having 4 to 30 carbon atoms represented by RA includes, for example, the hydrogen atom contained in the monovalent chain hydrocarbon group having 4 to 30 carbon atoms exemplified as RA. Examples thereof include a group in which a part or all of the above is substituted with a fluorine atom.
  • R A is preferably a monovalent chain hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms or a monovalent fluorinated chain hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms, and a straight chain or branched chain having 4 to 20 carbon atoms
  • a chain alkyl group or a linear or branched fluorinated alkyl group having 4 to 20 carbon atoms is more preferable, and a linear or branched alkyl group having 4 to 15 carbon atoms or 4 to 10 carbon atoms.
  • the linear pearl fluoroalkyl group of is more preferred.
  • Examples of the monovalent halogenated chain hydrocarbon group for example the groups exemplified as the monovalent halogenated chain hydrocarbon group having the carbon number of 1 to 30 R 1 having 1 to 10 carbon atoms represented by R B Among them, groups having 1 to 10 carbon atoms and the like can be mentioned.
  • the R B preferably a monovalent halogenated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a halogenated alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably a halomethyl group, a chloromethyl group or a bromomethyl group is particularly preferred ..
  • Examples of the compound [A] include compounds represented by the following formulas (2-1) to (2-5) (hereinafter, also referred to as “compounds (A2-1) to (A2-5)”). ..
  • the lower limit of the standard boiling point of the compound [A] is preferably 100 ° C, more preferably 150 ° C, and even more preferably 200 ° C.
  • the upper limit of the standard boiling point is preferably 400 ° C, more preferably 350 ° C, and even more preferably 300 ° C.
  • composition (S) examples include a method of applying a composition containing the component [A] (hereinafter, also referred to as “composition (S)”) to the base material (X). ..
  • composition (S) will be described.
  • composition (S) contains a component [A] and a solvent (hereinafter, also referred to as “[B] solvent”).
  • the composition (S) may contain components other than the component [A] and the solvent [B] as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • components other than the component [A] will be described.
  • the solvent [B] is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse at least the compound [A] and other optional components contained as necessary.
  • Examples of the [B] solvent include alcohol-based solvents, ether-based solvents, ketone-based solvents, amide-based solvents, ester-based solvents, hydrocarbon-based solvents, and the like.
  • the alcohol solvent examples include an aliphatic monoalcohol solvent having 1 to 18 carbon atoms such as 4-methyl-2-pentanol and n-hexanol; An alicyclic monoalcohol solvent having 3 to 18 carbon atoms such as cyclohexanol; A polyhydric alcohol solvent having 2 to 18 carbon atoms such as 1,2-propylene glycol; Examples thereof include a polyhydric alcohol partial ether solvent having 3 to 19 carbon atoms such as propylene glycol monomethyl ether.
  • ether solvents include dialkyl ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, dipentyl ether, diisoamyl ether, dihexyl ether, diheptyl ether; Cyclic ether solvent such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran; Examples thereof include aromatic ring-containing ether solvents such as diphenyl ether and anisole (methylphenyl ether).
  • dialkyl ether solvents such as diethyl ether, dipropyl ether, dibutyl ether, dipentyl ether, diisoamyl ether, dihexyl ether, diheptyl ether
  • Cyclic ether solvent such as tetrahydrofuran and tetrahydropyran
  • aromatic ring-containing ether solvents such as diphenyl ether and anisole (methylphenyl ether).
  • ketone solvent examples include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-iso-butyl ketone (MIBK), methyl amyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, and methyl-n-.
  • Chain ketone solvents such as hexyl ketone, di-iso-butyl ketone, trimethylnonanone; Cyclic ketone solvents such as cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone, methylcyclohexanone; 2,4-pentanedione, acetonylacetone, acetophenone and the like can be mentioned.
  • amide solvent examples include cyclic amide solvents such as N,N'-dimethylimidazolidinone and N-methylpyrrolidone; Examples thereof include chain amide solvents such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide and N-methylpropionamide.
  • ester solvent examples include acetic acid ester solvents such as ethyl acetate and n-butyl acetate; Lactic acid ester solvent such as ethyl lactate and n-butyl lactate; Multivalent alcohol carboxylate solvent such as propylene glycol acetic acid; Polyhydric alcohol partial ether carboxylate solvent such as propylene glycol monomethyl ether acetate; Lactone-based solvents such as ⁇ -butyrolactone and ⁇ -valerolactone; Polyvalent carboxylic acid diester solvent such as diethyl oxalate; Examples thereof include carbonate solvents such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate and propylene carbonate.
  • acetic acid ester solvents such as ethyl acetate and n-butyl acetate
  • Lactic acid ester solvent such as ethyl lactate and n-butyl lactate
  • Multivalent alcohol carboxylate solvent such as propylene glyco
  • hydrocarbon solvent examples include aliphatic hydrocarbon solvents having 5 to 12 carbon atoms such as n-pentane and n-hexane; Examples thereof include aromatic hydrocarbon solvents having 6 to 16 carbon atoms such as toluene and xylene.
  • ester-based solvents and / or ketone-based solvents are preferable, polyhydric alcohol partial ether carboxylate-based solvents and / or chain ketone-based solvents are more preferable, and propylene glycol monomethyl ether acetate and / or methyl amyl ketones are preferable. More preferred.
  • the composition (S) may contain one or more of the [B] solvents.
  • composition (S) can improve the coatability on the substrate (X) by containing a surfactant.
  • the composition (S) is, for example, a high-density polyethylene filter or the like in which the [A] component, the [B] solvent and, if necessary, other components are mixed in a predetermined ratio, and which preferably has pores of about 0.45 ⁇ m. It can be prepared by filtration.
  • the lower limit of the solid content concentration of the composition (S) is preferably 0.1% by mass, more preferably 0.5% by mass, and further preferably 1% by mass.
  • the upper limit of the solid content concentration is preferably 30% by mass, more preferably 10% by mass, and even more preferably 5% by mass.
  • the "solid content concentration" of the composition (S) means the ratio (mass%) of the mass of all the components other than the [B] solvent to the mass of the composition (S).
  • Examples of the coating method of the composition (S) include a spin coating method and the like.
  • a method of forming the organic layer (P) a method of depositing the compound [A] on the base material (X) by, for example, a chemical vapor deposition method can be mentioned.
  • the film (Q) is formed by heating the organic layer (P).
  • the film (Q) is selectively formed in the region (I) of the base material (X).
  • This film can exhibit a high blocking performance against the formation of metal oxides, which is usually performed by the ALD method or the CVD method. Therefore, according to the method for producing the substrate, the metal oxide layer can be selectively formed in the region (II) of the base material (X) by the ALD method or the CVD method.
  • the heating means include an oven and a hot plate.
  • As the lower limit of the heating temperature 80 ° C. is preferable, 100 ° C. is more preferable, 120 ° C. is further preferable, and 140 ° C. is particularly preferable.
  • the upper limit of the heating temperature is preferably 400 ° C., more preferably 300 ° C., even more preferably 200 ° C., and particularly preferably 160 ° C.
  • As the lower limit of the heating time 10 seconds is preferable, 30 seconds is more preferable, 60 seconds is further preferable, and 120 seconds is particularly preferable.
  • the upper limit of the heating time is preferably 120 minutes, more preferably 60 minutes, still more preferably 10 minutes, and particularly preferably 5 minutes.
  • rinsing solution examples include an organic solvent such as propylene glycol monomethyl ether acetate.
  • organic solvent such as propylene glycol monomethyl ether acetate.
  • Specific rinsing methods include immersion treatment, spray cleaning, spin drying and the like.
  • the 13 C-NMR analysis was performed using a nuclear magnetic resonance apparatus (“JNM-EX400” manufactured by JEOL Ltd.).
  • the obtained polymerization reaction solution was poured into 500 g of methanol for precipitation purification, the obtained precipitate was dissolved in 20 g of PGMEA, and AIBN 0.66 g (4 mmol), tert-dodecanethiol 0.812 g (4 mmol) and PGME 1 g were added. , Under nitrogen, heated and stirred at 90 ° C. for 2 hours.
  • the obtained reaction solution was concentrated, diluted with 10 g of THF, and then added to 500 g of methanol for precipitation purification.
  • the obtained light yellow solid was dried under reduced pressure to obtain 13.2 g of a polymer represented by the following formula (A-2).
  • the Mn of the polymer (A-2) was 5,780, the Mw was 7,040, and the Mw/Mn was 1.22.
  • composition (S)> [Preparation Example 1] To 1.2 g of (A-1) as the polymer [A], 98.8 g of (B-1) (propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)) as the solvent of [B] was added, and the mixture was stirred and then 0. The composition (S-1) was prepared by filtering through a high-density polyethylene filter having pores of 45 ⁇ m.
  • PGMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
  • compositions (S-2) to (S-4) were prepared in the same manner as in Preparation Example 1 above, except that each component of the type and the blending amount shown in Table 1 below was used.
  • the 8-inch titanium nitride film substrate was cut into 3 cm x 3 cm, and the surface of the substrate was dried under the conditions of a chamber pressure of 30 Pa for O 2 ashing gas, a flow rate of 300 sccm, and a treatment time of 1 minute. Removal and generation of active hydrogen functional groups were carried out.
  • the silicon oxide substrate was also surface-treated with O 2 gas.
  • the 8-inch titanium nitride film substrate was cut into 3 cm ⁇ 3 cm, immersed in a 2 mass% oxalic acid aqueous solution, and then dried by a nitrogen flow to remove the oxide film on the surface.
  • the silicon oxide substrate was also surface-treated with a 2 mass% oxalic acid aqueous solution.
  • the contact angle value of the surface of the coated and fired base material of the above composition was measured using a contact angle meter (“Drop master DM-501” of Kyowa Surface Chemistry Co., Ltd.). The measured contact angle values are shown in Tables 3 to 5 below.
  • ⁇ Metal oxide blocking evaluation> In order to evaluate the state of film formation on the surface of each substrate on which the composition was applied and fired in the above ⁇ film formation>, a metal oxide blocking evaluation was performed to measure the degree of inhibition of oxide layer formation by ALD. went. [ALD evaluation] The metal oxide blocking evaluation was carried out using Cambridge Nanotech FIJI at Stanford University under the conditions shown in Table 2 below. Tetrakis (dimethylamino) hafnium was used as the precursor, and water was used as the cocatalyst. The ALD cycle was fixed to 47 cycles, and the presence or absence of oxide layer formation was confirmed on the base material coated and fired with the above composition.
  • the film (Q) is selectively formed on the surface of the base material (X) containing the inorganic nitride on the surface layer according to the substrate manufacturing method of the examples. .. Therefore, according to the method for producing a substrate of the example, a film can be easily and region-selectively formed in the region (I) of the base material (X) containing the inorganic nitride.
  • a film can be easily and region-selectively formed on the surface of a base material containing an inorganic nitride.
  • the block copolymer of the present invention can be suitably used in the method for producing the substrate. Therefore, these can be suitably used for a processing process of a semiconductor device, which is expected to be further miniaturized in the future.

Abstract

本発明は、表層に無機窒化物を含む基材に、炭素数5以上の鎖の末端にハロゲン原子を含む基を有する重合体又は化合物により有機層を形成する工程と、上記有機層の加熱により膜を形成する工程とを備える基板の製造方法である。上記有機層形成工程前に、上記基材に、酸、塩基、過酸化物若しくはこれらの組み合わせを含有する液体、水素、酸素、オゾン、窒素若しくはこれらの組み合わせを含有する気体又はプラズマを接触させる工程を備えることが好ましい。上記接触工程において、水素及び窒素を含有する気体を接触させることが好ましい。

Description

基板の製造方法及びブロック共重合体
 本発明は、基板の製造方法及びブロック共重合体に関する。
 半導体デバイスのさらなる微細化に伴い、30nmを切る微細パターンを形成する技術が要求されている。しかし、従来のリソグラフィーによる方法では、光学的要因等により技術的に困難になってきている。
 そこで、いわゆるボトムアップ技術を用いて微細パターンを形成することが検討されている。このボトムアップ技術としては、重合体の自己組織化を利用する方法の他、微細な領域を表層に有する基板を選択的に修飾する方法が検討されるようになってきている。この選択的修飾方法には、簡便かつ高選択的に表面領域を修飾することができる材料が必要であり、種々のものが検討されている(特開2016-25315号公報、特開2003-76036号公報、ACS Nano,9,9,8710,2015、ACS Nano,9,9,8651,2015、Science,318,426,2007及びLangmuir,21,8234,2005参照)。
特開2016-25315号公報 特開2003-76036号公報
ACS Nano,9,9,8710,2015 ACS Nano,9,9,8651,2015 Science,318,426,2007 Langmuir,21,8234,2005
 最近では、基材の表面に、ALD(Atomic Layer Deposition)法又はCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いる金属オキサイド形成によってパターンを堆積させることが行われており、このパターンの堆積を領域別に高選択的に行うことが求められている。しかし、上記従来の材料を用いたのでは、無機窒化物を含む基材の表面を領域選択的に修飾することはできていない。
 本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、無機窒化物を含む基材の表面に簡便かつ領域選択的に膜を形成することができる基板の製造方法及びブロック共重合体を提供することにある。
 上記課題を解決するためになされた発明は、表層に無機窒化物を含む基材に、炭素数5以上の鎖の末端にハロゲン原子を含む基を有する重合体又は化合物により有機層を形成する工程と、上記有機層の加熱により膜を形成する工程とを備える基板の製造方法である。
 上記課題を解決するためになされた別の発明は、下記式(3)で表されるブロック共重合体である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(式(3)中、Rは、炭素数1~30の1価のハロゲン化炭化水素基である。Rは、単結合、-O-又は-COO-である。Rは、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基である。Rは、炭素数1~30の1価の炭化水素基である。Rは、単結合、-O-又は-COO-である。Rは、水素原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基である。mは、5~1,000の整数である。nは、1~100の整数である。)
 本発明の基板の製造方法によれば、無機窒化物を含む基材の表面に簡便かつ領域選択的に膜を形成することができる。本発明のブロック共重合体は、当該基板の製造方法に好適に用いることができる。従って、これらは、今後ますます微細化が進行すると予想される半導体デバイスの加工プロセス等に好適に用いることができる。
本発明の基板の製造方法により無機窒化物を含む領域に選択的に膜が形成されることを説明する模式図である。
 以下、当該基板の製造方法の実施の形態について詳説する。
<基板の製造方法>
 当該基板の製造方法は、表層に無機窒化物を含む基材(以下、「基材(X)」ともいう)に、炭素数5以上の鎖の末端にハロゲン原子を含む基(以下、「基(I)」ともいう)を有する重合体又は化合物(以下、「[A]成分」ともいう)により有機層(以下、「有機層(P)」ともいう)を形成する工程(以下、「有機層形成工程」ともいう)と、上記有機層の加熱により膜(以下、「膜(Q)」ともいう)を形成する工程(以下、「膜形成工程」ともいう)とを備える。
 当該基板の製造方法は、上記各工程を備えることで、無機窒化物を含む基材の表面に簡便かつ領域選択的に膜を形成することができる。当該基板の製造方法が、上記構成を備えることで上記効果を奏する理由については必ずしも明確ではないが、例えば以下のように推察することができる。すなわち、[A]成分は、炭素数5以上の鎖の末端にハロゲン原子を含む基(I)を有するので、基材(X)の表層の無機窒化物と選択的に相互作用することができると考えられる。その結果、当該基板の製造方法によれば、図1に示すように、表層に無機窒化物を含む領域に簡便かつ領域選択的に膜を形成することができる。
 当該基板の製造方法は、上記有機層形成工程前に、上記基材(X)に、
 酸、塩基、過酸化物若しくはこれらの組み合わせを含有する液体、
 水素、酸素、オゾン、窒素若しくはこれらの組み合わせを含有する気体、又は
 プラズマ
 を接触させる工程
(以下、「接触工程」ともいう)を備えることが好ましい。
 また、当該基板の製造方法は、上記膜形成工程後に、上記有機層(P)のうちの上記第2領域に形成された部分をリンス液により除去する工程(以下、「除去工程」ともいう)を備えていてもよい。
 以下、各工程について説明する。
<接触工程>
 本工程では、基材(X)に、
 酸、塩基、過酸化物若しくはこれらの組み合わせを含有する液体、
 水素、酸素、オゾン、窒素若しくはこれらの組み合わせを含有する気体、又は
 プラズマ
 を接触させる。
 基材(X)について説明する。
[基材(X)]
 基材(X)は、表層に無機窒化物を含む。「無機窒化物」とは、金属又は半金属の窒化物、窒酸化物をいう。
 無機窒化物としては、例えば
 窒化チタン、窒化タンタル、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化銅、窒化亜鉛、窒化鉄、窒化コバルト、窒化ニッケル、窒化スカンジウム、窒化バナジウム、窒化クロム、窒化マンガン等の金属窒化物;
 窒化ケイ素、窒化ホウ素等の半金属窒化物などの窒化物、
 窒酸化チタン、窒酸化タンタル、窒酸化アルミニウム、窒酸化ガリウム、窒酸化銅、窒酸化亜鉛、窒酸化鉄、窒酸化コバルト、窒酸化ニッケル、窒酸化スカンジウム、窒酸化バナジウム、窒酸化クロム、窒酸化マンガン等の金属窒酸化物;
 窒酸化ケイ素、窒酸化ホウ素等の半金属窒酸化物などの窒酸化物などが挙げられる。
 これらの中で、窒化物が好ましく、窒化チタン、窒化タンタル、窒化ケイ素又はこれらの組み合わせがより好ましい。
 基材(X)は、表層に上記無機窒化物を含む第1領域(以下、「領域(I)」ともいう)を有する。また、基材(X)は、領域(I)以外に、表層に上記無機窒化物を含まない第2領域(以下、「領域(II)」ともいう)を有していてもよい。
 領域(II)における表層は、無機単体、無機酸化物、無機炭化物、合金、シリサイド等を含んでいてもよい。「無機単体」とは、金属又は半金属の単体をいう。「無機酸化物」とは、金属又は半金属の酸化物をいう。「無機炭化物」とは、金属又は半金属の炭化物をいう。
 無機単体としては、例えば銅、鉄、コバルト、タングステン、タンタル等の金属単体;シリコン、ホウ素、テルル等の半金属単体などが挙げられる。
 無機酸化物としては、例えば酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化銅等の金属酸化物;シリコンオキサイド、テトラエトキシシラン(TEOS)等のテトラアルコキシシランなどの加水分解性シランの加水分解縮合物、酸化ホウ素等の半金属酸化物などが挙げられる。
 無機炭化物としては、例えば炭化タングステン、炭化チタン、炭化鉄、炭化銅等の金属炭化物;炭化シリコン、炭化ホウ素等の半金属炭化物などが挙げられる。
 合金としては、例えばニッケル-銅合金、コバルト-ニッケル合金、金-銀合金等が挙げられる。
 シリサイドとしては、例えば鉄シリサイド、モリブデンシリサイド等が挙げられる。
 これらの中で、無機単体、無機酸化物又はこれらの組み合わせが好ましく、無機酸化物がより好ましく、シリコンオキサイドがさらに好ましい。
 基材(X)における領域(I)及び領域(II)の存在形状としては、特に限定されず、例えば平面視で面状、点状、ストライプ状等が挙げられる。領域(I)及び領域(II)の大きさは特に限定されず、適宜所望の大きさの領域とすることができる。
 基材(X)の形状としては、特に限定されず、板状等、適宜所望の形状とすることができる。
 次に、接触工程で用いる液体、気体又はプラズマについて、また、接触の方法について説明する。
 本工程において基材(X)に、
 酸、塩基、過酸化物若しくはこれらの組み合わせを含有する液体、
 水素、酸素、オゾン、窒素若しくはこれらの組み合わせを含有する気体、又は
 プラズマ
 を接触させることにより、表層に無機窒化物を含む領域(I)の表面の酸化被覆膜を除去し、また、無機窒化物を含む領域(I)の表面に、例えば-NH、-NH、-OH等の活性水素官能基を生成させることができると考えられる。これにより、領域(I)の無機窒化物と、[A]成分との相互作用がより強くなると考えられ、当該基板の製造方法における領域選択性がより向上する。
 酸を含有する液体としては、例えばシュウ酸水溶液、クエン酸水溶液等が挙げられる。
 塩基を含有する液体としては、例えばアンモニア水、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド水溶液等が挙げられる。
 過酸化物を含有する液体としては、例えば過酸化水素水等が挙げられる。
 基材(X)に液体を接触させる方法としては、例えば浸漬法等が挙げられる。
 接触させる気体の具体例としては、例えば水素を含有する気体、酸素を含有する気体、オゾンを含有する気体、窒素を含有する気体、水素及び窒素を含有する気体等が挙げられる。これらの中で、酸化被覆膜の除去及び活性水素官能基の生成をより効果的に行う観点から、酸素を含有する気体又は水素及び窒素を含有する気体が好ましく、酸素ガス、又は水素及び窒素の混合ガスがより好ましい。
 基材(X)に気体を接触させる方法としては、例えばチャンバー中に基材(X)を配置して気体を流通させる方法等が挙げられる。
 プラズマとしては、例えば酸素プラズマ、オゾンプラズマ、窒素プラズマ、塩素プラズマ、フッ素プラズマ、ヘリウムプラズマ、ネオンプラズマ、アルゴンプラズマ、アンモニアプラズマ等が挙げられる。これらの中で、酸素プラズマが好ましい。
 基材(X)にプラズマを接触させる方法としては、例えばエッチング装置を用いる方法等が挙げられる。
 接触工程を行う時間の下限としては、5秒が好ましく、30秒がより好ましい。上記時間の上限としては、1時間が好ましく、10分がより好ましい。
<有機層形成工程>
 本工程では、表層に無機窒化物を含む基材(X)に、炭素数5以上の鎖の末端にハロゲン原子を含む基(I)を有する[A]成分により有機層(P)を形成する。
 以下、[A]成分について説明する。
[[A]成分]
 [A]成分は、炭素数5以上の鎖の末端に基(I)を有する。[A]成分としては、重合体(以下、「[A]重合体」ともいう)及び化合物(以下、「[A]化合物」ともいう)が挙げられる。「鎖」とは、[A]成分の分子を構成する鎖状の原子鎖を意味する。
(基(I))
 基(I)は、ハロゲン原子を含む基である。
 基(I)が含むハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。これらの中で、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子が好ましく、塩素原子又は臭素原子がより好ましい。
 基(I)としては、例えばハロゲン原子を含む炭素数1~30の1価の有機基、ハロゲン原子等が挙げられる。「有機基」とは、少なくとも1個の炭素原子を含む基をいう。
 炭素数1~30の1価の有機基としては、例えば炭素数1~30の1価の炭化水素基、この炭化水素基の炭素-炭素間に2価のヘテロ原子含有基を含む1価の基(α)、上記炭化水素基及び基(α)が有する水素原子の一部又は全部を1価のヘテロ原子含有基で置換した1価の基(β)、上記炭化水素基、基(α)又は基(β)と2価のヘテロ原子含有基とを組み合わせた1価の基(γ)などが挙げられる。
 「炭化水素基」には、鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基及び芳香族炭化水素基が含まれる。この「炭化水素基」は、飽和炭化水素基でも不飽和炭化水素基でもよい。「鎖状炭化水素基」とは、環状構造を含まず、鎖状構造のみで構成された炭化水素基をいい、直鎖状炭化水素基及び分岐状炭化水素基の両方を含む。「脂環式炭化水素基」とは、環構造としては脂環構造のみを含み、芳香環構造を含まない炭化水素基をいい、単環の脂環式炭化水素基及び多環の脂環式炭化水素基の両方を含む。但し、脂環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造を含んでいてもよい。「芳香族炭化水素基」とは、環構造として芳香環構造を含む炭化水素基をいう。但し、芳香環構造のみで構成されている必要はなく、その一部に鎖状構造や脂環構造を含んでいてもよい。
 炭素数1~30の1価の炭化水素基としては、例えば炭素数1~30の1価の鎖状炭化水素基、炭素数3~30の1価の脂環式炭化水素基、炭素数6~30の1価の芳香族炭化水素基等が挙げられる。
 炭素数1~30の1価の鎖状炭化水素基としては、例えば
 メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基等のアルキル基;
 エテニル基、プロペニル基、ブテニル基等のアルケニル基;
 エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等のアルキニル基などが挙げられる。
 炭素数3~30の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば
 シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の単環の脂環式飽和炭化水素基;
 シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の単環の脂環式不飽和炭化水素基;
 ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロデシル基等の多環の脂環式飽和炭化水素基;
 ノルボルネニル基、トリシクロデセニル基等の多環の脂環式不飽和炭化水素基などが挙げられる。
 炭素数6~30の1価の芳香族炭化水素基としては、例えば
 フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基等のアリール基;
 ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、アントリルメチル基等のアラルキル基などが挙げられる。
 2価又は1価のヘテロ原子含有基を構成するヘテロ原子としては、例えば酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子、ケイ素原子等が挙げられる。
 2価のヘテロ原子含有基としては、例えば-O-、-CO-、-S-、-CS-、-NR’-、これらのうちの2つ以上を組み合わせた基等が挙げられる。R’は、水素原子又は1価の鎖状炭化水素基である。これらの中で、-O-又は-S-が好ましく、-O-がより好ましい。
 1価のヘテロ原子含有基としては、例えばヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、アミノ基、スルファニル基等が挙げられる。
 ハロゲン原子を含む炭素数1~30の1価の有機基としては、上記例示した炭素数1~20の1価の有機基が有する水素原子の一部又は全部をハロゲン原子で置換した基等が挙げられる。
 基(I)の炭素数としては、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~10がさらに好ましく、1~8が特に好ましい。
 基(I)としては、1価のハロゲン化炭化水素基又は1価のカルボニルオキシハロゲン化炭化水素基が好ましく、1価のハロゲン化鎖状炭化水素基、1価のハロゲン化芳香族炭化水素基又は1価のカルボニルオキシハロゲン化鎖状炭化水素基がより好ましく、ハロメチル基、ハロメチルアリール基又はハロアルキルオキシカルボニル基がさらに好ましい。
 領域(I)の無機窒化物と[A]成分との相互作用をより強くする観点から、基(I)において、ハロゲン原子は、アルキル基の炭素原子に結合していることが好ましく、メチル基の炭素原子に結合していることがより好ましい。
([A]重合体)
 [A]重合体は、炭素数5以上の鎖の末端に基(I)を有する重合体である。「重合体」とは、2つ以上の構造単位を有する物質をいう。また、基(I)を有する鎖は、炭素数5以上の主鎖であることが好ましい。「主鎖」とは[A]重合体を構成する鎖のうち最も長いものをいう。
 [A]重合体としては、例えば主鎖の末端に式(1)で表される構造単位(以下、「構造単位(I)」ともいう)を有する重合体(以下、「[A1]重合体」ともいう)、主鎖の末端に基(I)を重合体の末端基として有する重合体(以下、「[A2]重合体」ともいう)等が挙げられる。
([A1]重合体)
 [A1]重合体は、主鎖の末端に構造単位(I)を有する。[A1]重合体は、主鎖の末端に、1個の構造単位(I)を有していてもよく、2個以上の構造単位(I)をブロックとして有していてもよいが、主鎖の末端に構造単位(I)のブロックを有していることが好ましい。
 [A1]重合体は、構造単位(I)以外に、構造単位(I)を与える単量体以外の単量体(以下、「単量体(I)」ともいう)に由来する構造単位(以下、「構造単位(II)」ともいう)を通常有する。
 以下、各構造単位について説明する。
(構造単位(I))
 構造単位(I)は、下記式(1)で表される構造単位である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 上記式(1)中、Rは、炭素数1~30の1価のハロゲン化炭化水素基である。Rは、単結合、-O-又は-COO-である。Rは、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基である。
 Rで表される炭素数1~30の1価のハロゲン化炭化水素基としては、例えば炭素数1~30の1価の炭化水素基が有する水素原子の一部又は全部をハロゲン原子で置換した基等が挙げられる。
 Rで表される炭素数1~30の1価のハロゲン化炭化水素基としては、例えば
 ハロメチル基、ハロエチル基、ハロプロピル基、ジハロメチル等のハロゲン化アルキル基;
 ハロエテニル基、ハロプロペニル基等のハロゲン化アルケニル基;
 ハロエチニル基、ハロプロピニル基等のハロゲン化アルキニル基などのハロゲン化鎖状炭化水素基、
 ハロシクロペンチル基、ハロシクロヘキシル基、ハロノルボルニル基等のハロゲン化脂環式飽和炭化水素基;
 ハロシクロペンテニル基、ハロシクロヘキセニル基等のハロゲン化脂環式不飽和炭化水素基などのハロゲン化脂環式炭化水素基、
 ハロフェニル基、ジハロフェニル基、ハロナフチル基等のハロゲン化アリール基;
 ハロベンジル基、ハロエチルフェニル基等のハロゲン化アラルキル基などのハロゲン化芳香族炭化水素基などが挙げられる。
 Rとしては、ハロゲン化鎖状炭化水素基又はハロゲン化芳香族炭化水素基が好ましく、ハロゲン化アルキル基又はハロゲン化アラルキル基がより好ましく、ハロエチル基又はハロベンジル基がさらに好ましく、クロロベンジル基又はブロモエチル基が特に好ましい。
 Rとしては、単結合又は-COO-が好ましく、単結合がより好ましい。
 Rで表される炭素数1~10の1価の炭化水素基としては、上記Rとして例示した炭素数1~30の1価の炭化水素基のうち、炭素数が1~10の基等が挙げられる。
 Rとしては、水素原子又はメチル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
 構造単位(I)を与える単量体としては、例えば
 o-トリフルオロメチルスチレン、m-トリフルオロメチルスチレン、p-トリフルオロメチルスチレン、3,5-ジ(トリフルオロメチル)スチレン、o-クロロメチルスチレン、m-クロロメチルスチレン、p-クロロメチルスチレン、o-クロロスチレン、m-クロロスチレン、p-クロロスチレン、o-ブロモスチレン、m-ブロモスチレン、p-ブロモスチレン、o-ヨードスチレン、m-ヨードスチレン、p-ヨードスチレン等のハロゲン含有基置換スチレン;
 2-フルオロエチル(メタ)アクリレート、2-クロロエチル(メタ)アクリレート、2-ブロモエチル(メタ)アクリレート、2-ヨードエチル(メタ)アクリレート等のハロゲン原子含有(メタ)アクリレート;
 1-フルオロ-4-ペンテン、1-クロロ-4-ペンテン、1-ブロモ-4-ペンテン、1-ヨード-4-ペンテン等のハロゲン含有基置換エチレンなどが挙げられる。
 構造単位(I)を与える単量体としては、ハロゲン含有基置換スチレン又はハロゲン原子含有(メタ)アクリレートが好ましく、ハロメチルスチレン又はハロアルキル(メタ)アクリレートがより好ましく、p-ハロメチルスチレン又は2-ハロエチル(メタ)アクリレートがさらに好ましく、p-クロロメチルスチレン又は2-ブロモエチル(メタ)アクリレートが特に好ましい。
 [A1]重合体が主鎖の末端に有する構造単位(I)の数としては、1~100が好ましく、1~50がより好ましく、1~30がさらに好ましく、1~10が特に好ましい。
 構造単位(I)の含有割合の下限としては、[A1]重合体を構成する全構造単位に対して、0.1モル%が好ましく、0.5モル%がより好ましく、1モル%がさらに好ましく、3モル%が特に好ましい。上記含有割合の上限としては、30モル%が好ましく、20モル%がより好ましく、10モル%がさらに好ましく、7モル%が特に好ましい。
(構造単位(II))
 構造単位(II)は、単量体(I)に由来する構造単位である。
 単量体(I)としては、例えばビニル芳香族化合物、(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸エステル、置換又は非置換のエチレン等が挙げられる。
 ビニル芳香族化合物としては、例えば
 スチレン;
 α-メチルスチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、p-t-ブチルスチレン、2,4,6-トリメチルスチレン、p-メトキシスチレン、p-t-ブトキシスチレン、o-ビニルスチレン、m-ビニルスチレン、p-ビニルスチレン、o-ヒドロキシスチレン、m-ヒドロキシスチレン、p-ヒドロキシスチレン、p-ニトロスチレン、p-シアノスチレン等の置換スチレン;
 4-ビニルビフェニル、1-メトキシメチル-4-ビニルベンゼン、ビニルナフタレン、メチルビニルナフタレン、ビニルピレン、ビニルベンゾシクロブテン等の置換又は非置換のビニル基含有芳香族炭化水素などが挙げられる。
 (メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば
 (メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル;
 (メタ)アクリル酸シクロペンチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸1-メチルシクロペンチル、(メタ)アクリル酸2-エチルアダマンチル、(メタ)アクリル酸2-(アダマンタン-1-イル)プロピル等の(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステル;
 (メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシアダマンチル、(メタ)アクリル酸3-グリシジルプロピル、(メタ)アクリル酸3-トリメチルシリルプロピル等の(メタ)アクリル酸置換アルキルエステルなどが挙げられる。
 置換エチレンとしては、例えば
 プロペン、ブテン、ペンテン等のアルケン;
 ビニルシクロペンタン、ビニルシクロヘキサン等のビニルシクロアルカン;
 シクロペンテン、シクロヘキセン等のシクロアルケン;
 4-ヒドロキシ-1-ブテン、ビニルグリシジルエーテル、ビニルトリメチルシリルエーテル等が挙げられる。
 単量体(I)としては、ビニル芳香族化合物が好ましく、置換又は非置換のスチレンがより好ましい。
 [A1]重合体の具体例としては、例えば下記式(3)で表されるブロック共重合体等が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 上記式(3)中、Rは、炭素数1~30の1価のハロゲン化炭化水素基である。Rは、単結合、-O-又は-COO-である。Rは、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基である。Rは、炭素数1~30の1価の炭化水素基である。Rは、単結合、-O-又は-COO-である。Rは、水素原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基である。mは、5~1,000の整数である。nは、1~100の整数である。
 R、R及びRとしては、上記式(1)のR、R及びRとして例示した基と同様の基等が挙げられる。
 Rで表される炭素数1~30の1価の炭化水素基としては、例えば上記基(I)において炭素数1~30の1価の炭化水素基として例示した基と同様の基等が挙げられる。
 Rとしては、単結合又は-COO-が好ましく、単結合がより好ましい。
 Rで表される炭素数1~10の1価の炭化水素基としては、例えば上記基(I)において炭素数1~30の1価の炭化水素基として例示した基のうち、炭素数1~10の基等が挙げられる。
 Rとしては、水素原子又はメチル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
 上記mの下限としては、10が好ましく、20がより好ましく、30がさらに好ましい。上記mの上限としては、500が好ましく、200がより好ましく、100がさらに好ましい。
 上記nの下限としては、2が好ましく、3がより好ましい。上記nの上限としては、50が好ましく、30がより好ましく、10がさらに好ましい。
 [A1]重合体は、主鎖の末端に重合体の末端基として、例えば水素原子、1価の有機基等を有していてもよい。これらの中で、水素原子又は1価の炭化水素基が好ましく、水素原子又はベンジル基がより好ましい。
 [A1]重合体は、例えばビスベンジルトリチオカーボナート等のトリチオカーボナート化合物などのRAFT剤と、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)等のラジカル重合開始剤又はsec-BuLi等のアニオン重合開始剤とを用い、適当な溶媒中で、コントロールラジカル重合又はアニオン重合により、スチレン、tert-ブチルスチレン等の構造単位(II)を与える単量体を重合させた後、4-クロロメチルスチレン、2-ブロモエチルメタクリレート等の構造単位(I)を与える単量体を加えてさらに重合させ、得られた重合体のトリチオカーボナート末端等を、tert-ドデカンチオール等のtert-チオール及びAIBN等のラジカル重合開始剤を加えて加熱し、水素原子末端に変換することなどにより合成することができる。
([A2]重合体)
 [A2]重合体は、主鎖の末端に基(I)を重合体の末端基として有する重合体である。[A2]重合体は、末端基としての基(I)を主鎖の一方の末端に有していることが好ましい。基(I)の具体例としては、上記基(I)として例示した基等が挙げられる。[A2]重合体を構成する構造単位としては、例えば上記[A1]重合体の構造単位(II)として例示した構造単位等が挙げられる。[A2]重合体が末端基としての基(I)を一方の末端に有している場合、他方の末端における末端基としては、水素原子又は1価の炭化水素基が好ましく、水素原子又はベンジル基がより好ましい。
 [A2]重合体は、例えば上記[A1]重合体の合成方法において示したように、トリチオカーボナート化合物等のRAFT剤と構造単位(II)を与える各単量体とを混合して重合させた後、得られた重合体のトリチオカーボナート末端等を1級又は2級アミンを用いてアミン分解した後、二重結合又は三重結合を有するハロゲン化合物とクリック反応させ、-S-ハロゲン原子含有基末端に変換することなどにより合成することができる。
 [A]重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)の下限としては、1,000が好ましく、3,000がより好ましく、5,000がさらに好ましい。上記Mwの上限としては、50,000が好ましく、30,000がより好ましく、10,000がさらに好ましい。
 [A]重合体のMwのGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)に対する比(分散度)の上限としては、5が好ましく、2がより好ましく、1.5がさらに好ましく、1.3が特に好ましい。上記比の下限としては、1.1が好ましく、1.2がより好ましい。
 本明細書における重合体のMw及びMnは、以下の条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定される値である。
 GPCカラム:東ソー(株)のGPCカラム(「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本及び「G4000HXL」1本)
 溶離液:テトラヒドロフラン
 流量:1.0mL/分
 試料濃度:1.0質量%
 試料注入量:100μL
 カラム温度:40℃
 検出器:示差屈折計
 標準物質:単分散ポリスチレン
([A]化合物)
 [A]化合物は、炭素数5以上の鎖の末端に基(I)を有する化合物である。
 [A]化合物の分子量の下限としては、100が好ましく、150がより好ましい。上記分子量の上限としては、1,000が好ましく、700がより好ましい。
 基(I)の炭素数としては、1~10が好ましく、1~5がより好ましく、1~3がさらに好ましく、1が特に好ましい。
 基(I)としては、炭素数1~10の1価のハロゲン化炭化水素基が好ましく、炭素数1~10の1価のハロゲン化鎖状炭化水素基がより好ましく、炭素数1~5のハロアルキル基がさらに好ましく、ハロメチル基が特に好ましい。
 [A]化合物の鎖を構成する炭素数の下限としては、5であり、6が好ましい。上記炭素数の上限としては、30が好ましく、20がより好ましく、15がさらに好ましい。
 [A]化合物としては、例えば下記式(2)で表される化合物等が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 上記式(2)中、Rは、炭素数4~30の1価の鎖状炭化水素基又は炭素数4~30の1価のフッ素化鎖状炭化水素基である。Rは、炭素数1~10の1価のハロゲン化鎖状炭化水素基である。
 Rで表される炭素数4~30の1価の鎖状炭化水素基としては、例えば上記基(I)において炭素数1~30の1価の鎖状炭化水素基として例示した基のうち炭素数4~30の基等が挙げられる。
 Rで表される炭素数4~30の1価のフッ素化鎖状炭化水素基としては、例えば上記Rとして例示した炭素数4~30の1価の鎖状炭化水素基が有する水素原子の一部又は全部をフッ素原子で置換した基等が挙げられる。
 Rとしては、炭素数4~20の1価の鎖状炭化水素基又は炭素数4~20の1価のフッ素化鎖状炭化水素基が好ましく、炭素数4~20の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基又は炭素数4~20の直鎖状若しくは分岐鎖状のフッ素化アルキル基がより好ましく、炭素数4~15の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基又は炭素数4~10の直鎖状のパールフルオロアルキル基がさらに好ましい。
 Rで表される炭素数1~10の1価のハロゲン化鎖状炭化水素基としては、例えば上記Rの炭素数1~30の1価のハロゲン化鎖状炭化水素基として例示した基のうち、炭素数1~10の基等が挙げられる。
 Rとしては、炭素数1~10の1価のハロゲン化アルキル基が好ましく、炭素数1~3のハロゲン化アルキル基がより好ましく、ハロメチル基がさらに好ましく、クロロメチル基又はブロモメチル基が特に好ましい。
 [A]化合物としては、例えば下記式(2-1)~(2-5)で表される化合物(以下、「化合物(A2-1)~(A2-5)」ともいう)等が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 [A]化合物の標準沸点の下限としては、100℃が好ましく、150℃がより好ましく、200℃がさらに好ましい。上記標準沸点の上限としては、400℃が好ましく、350℃がより好ましく、300℃がさらに好ましい。
 有機層(P)を形成する方法としては、例えば[A]成分を含有する組成物(以下、「組成物(S)」ともいう)を基材(X)に塗工する方法等が挙げられる。
 以下、組成物(S)について説明する。
(組成物(S))
 組成物(S)は、[A]成分及び溶媒(以下、「[B]溶媒」ともいう)を含有する。組成物(S)は、本発明の効果を損なわない範囲において、[A]成分及び[B]溶媒以外のその他の成分を含有していてもよい。
 以下、[A]成分以外の成分について説明する。
[[B]溶媒]
 [B]溶媒としては、少なくとも[A]化合物及び必要に応じて含有されるその他の任意成分を溶解又は分散可能な溶媒であれば特に限定されない。
 [B]溶媒としては、例えばアルコール系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル系溶媒、炭化水素系溶媒等が挙げられる。
 アルコール系溶媒としては、例えば
 4-メチル-2-ペンタノール、n-ヘキサノール等の炭素数1~18の脂肪族モノアルコール系溶媒;
 シクロヘキサノール等の炭素数3~18の脂環式モノアルコール系溶媒;
 1,2-プロピレングリコール等の炭素数2~18の多価アルコール系溶媒;
 プロピレングリコールモノメチルエーテル等の炭素数3~19の多価アルコール部分エーテル系溶媒などが挙げられる。
 エーテル系溶媒としては、例えば
 ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジペンチルエーテル、ジイソアミルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジヘプチルエーテル等のジアルキルエーテル系溶媒;
 テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル系溶媒;
 ジフェニルエーテル、アニソール(メチルフェニルエーテル)等の芳香環含有エーテル系溶媒などが挙げられる。
 ケトン系溶媒としては、例えば
 アセトン、メチルエチルケトン、メチル-n-プロピルケトン、メチル-n-ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル-iso-ブチルケトン(MIBK)、メチルアミルケトン、エチル-n-ブチルケトン、メチル-n-ヘキシルケトン、ジ-iso-ブチルケトン、トリメチルノナノン等の鎖状ケトン系溶媒;
 シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、メチルシクロヘキサノン等の環状ケトン系溶媒;
 2,4-ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノン等が挙げられる。
 アミド系溶媒としては、例えば
 N,N’-ジメチルイミダゾリジノン、N-メチルピロリドン等の環状アミド系溶媒;
 N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルプロピオンアミド等の鎖状アミド系溶媒などが挙げられる。
 エステル系溶媒としては、例えば
 酢酸エチル、酢酸n-ブチル等の酢酸エステル系溶媒;
 乳酸エチル、乳酸n-ブチル等の乳酸エステル系溶媒;
 プロピレングリコールアセテート等の多価アルコールカルボキシレート系溶媒;
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒;
 γ-ブチロラクトン、δ-バレロラクトン等のラクトン系溶媒;
 シュウ酸ジエチル等の多価カルボン酸ジエステル系溶媒;
 ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒などが挙げられる。
 炭化水素系溶媒としては、例えば
 n-ペンタン、n-ヘキサン等の炭素数5~12の脂肪族炭化水素系溶媒;
 トルエン、キシレン等の炭素数6~16の芳香族炭化水素系溶媒等が挙げられる。
 これらの中で、エステル系溶媒及び/又はケトン系溶媒が好ましく、多価アルコール部分エーテルカルボキシレート系溶媒及び/又は鎖状ケトン系溶媒がより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及び/又はメチルアミルケトンがさらに好ましい。組成物(S)は、[B]溶媒を1種又は2種以上含有していてもよい。
[その他の成分]
 その他の成分としては、例えば界面活性剤等が挙げられる。組成物(S)は、界面活性剤を含有することで、基材(X)への塗工性を向上させることができる。
[組成物の調製方法]
 組成物(S)は、例えば[A]成分、[B]溶媒及び必要に応じてその他の成分を所定の割合で混合し、好ましくは0.45μm程度の細孔を有する高密度ポリエチレンフィルター等で濾過することにより調製することができる。組成物(S)の固形分濃度の下限としては、0.1質量%が好ましく、0.5質量%がより好ましく、1質量%がさらに好ましい。上記固形分濃度の上限としては、30質量%が好ましく、10質量%がより好ましく、5質量%がさらに好ましい。組成物(S)の「固形分濃度」とは、[B]溶媒以外の全成分の質量の組成物(S)の質量に対する割合(質量%)をいう。
 組成物(S)の塗工方法としては、例えばスピンコート法等が挙げられる。
 また、有機層(P)を形成する方法としては、[A]化合物を例えば化学蒸着法により基材(X)に蒸着させる方法なども挙げられる。
<膜形成工程>
 本工程では、上記有機層(P)の加熱により膜(Q)を形成する。これにより、膜(Q)が基材(X)の領域(I)に選択的に形成される。この膜は、通常、ALD法又はCVD法を用いる金属オキサイド形成に対して、高いブロッキング性能を発揮することができる。従って、当該基板の製造方法によれば、ALD法又はCVD法により、基材(X)の領域(II)に選択的に金属オキサイド層を形成することができる。
 加熱の手段としては、例えばオーブン、ホットプレート等が挙げられる。加熱の温度の下限としては、80℃が好ましく、100℃がより好ましく、120℃がさらに好ましく、140℃が特に好ましい。加熱の温度の上限としては、400℃が好ましく、300℃がより好ましく、200℃がさらに好ましく、160℃が特に好ましい。加熱の時間の下限としては、10秒が好ましく、30秒がより好ましく、60秒がさらに好ましく、120秒が特に好ましい。加熱の時間の上限としては、120分が好ましく、60分がより好ましく、10分がさらに好ましく、5分が特に好ましい。
<除去工程>
 本工程では、上記膜(Q)のうちの領域(II)に形成された部分をリンス液により除去する。これにより、領域(II)における基材(X)の表面と相互作用していない[A]成分が除去される。
 リンス液としては、例えばプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の有機溶媒等が挙げられる。具体的なリンス処理の方法としては、浸漬処理、スプレー洗浄、スピンドライ等が挙げられる。
 以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。各物性値の測定方法を下記に示す。
[重合体のMw及びMn]
 重合体のMw及びMnは、以下に示す条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
 GPCカラム:東ソー(株)のGPCカラム(「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本及び「G4000HXL」1本)
 溶離液:テトラヒドロフラン
 流量:1.0mL/分
 試料濃度:1.0質量%
 試料注入量:100μL
 カラム温度:40℃
 検出器:示差屈折計
 標準物質:単分散ポリスチレン
13C-NMR分析]
 13C-NMR分析は、核磁気共鳴装置(日本電子(株)の「JNM-EX400」)を使用して行った。
<[A]重合体の合成>
[合成例1]
 200mL三口フラスコへ、ビスベンジルトリチオカーボナート0.29g(1mmol)、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.054g(0.33mmol)、tert-ブチルスチレン18.3g(114mmol)及びアニソール20gを加えて、窒素下、80℃で5時間加熱撹拌した。次に、4-クロロメチルスチレン0.85mL(6mmol)をシリンジで加え、さらにAIBN0.054g(0.33mmol)を加え、窒素下、80℃で3時間加熱撹拌した。
 得られた重合反応液をメタノール500gへ投入して沈殿精製させ、得られた沈殿物をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)20gに溶解させ、AIBN0.66g(4mmol)、tert-ドデカンチオール0.812g(4mmol)及びプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)1gを加えて、窒素下、90℃で2時間加熱撹拌した。
 得られた反応液を濃縮してからテトラヒドロフラン(THF)10gで希釈した後、メタノール500gへ投入して沈殿精製させた。得られた薄黄色固体を減圧乾燥させ、下記式(A-1)で表される重合体13.6gを得た。重合体(A-1)のMnは5,890、Mwは7,300、Mw/Mnは1.24であった。重合体(A-1)における各構造単位の含有割合は、13C-NMR分析の結果、tert-ブチルスチレン単位:4-クロロメチルスチレン単位=95:5(モル%)であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
[合成例2]
 200mL三口フラスコへ、ビスベンジルトリチオカーボナート0.29g(1mmol)、AIBN0.054g(0.33mmol)、tert-ブチルスチレン18.3g(114mmol)及びアニソール20gを加えて、窒素下、80℃で5時間加熱撹拌した。次に、2-ブロモエチルメタクリレート1.16g(6mmol)をシリンジで加え、さらにAIBN0.054g(0.33mmol)を加え、窒素下、80℃で3時間加熱撹拌した。
 得られた重合反応液をメタノール500gへ投入して沈殿精製させ、得られた沈殿物をPGMEA20gヘ溶解させ、AIBN0.66g(4mmol)、tert-ドデカンチオール0.812g(4mmol)及びPGME1gを加えて、窒素下、90℃で2時間加熱撹拌した。
 得られた反応液を濃縮してからTHF10gで希釈した後、メタノール500gへ投入して沈殿精製させた。得られた薄黄色固体は減圧乾燥させ、下記式(A-2)で表される重合体13.2gを得た。重合体(A-2)のMnは5,780、Mwは7,040、Mw/Mnは1.22であった。重合体(A-2)における各構造単位の含有割合は、13C-NMR分析の結果、tert-ブチルスチレン単位:2-ブロモエチルメタクリレート単位=95:5(モル%)であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
[合成例3]
 500mLのフラスコ反応容器を減圧乾燥した後、窒素雰囲気下、蒸留脱水処理を行ったTHF120gを注入し、-78℃まで冷却した。次に、このTHFにsec-ブチルリチウム(sec-BuLi)の1Nシクロヘキサン溶液2.38mL(2.30mmol)を注入し、次いで、重合禁止剤除去のためシリカゲルによる吸着濾別と蒸留脱水処理とを行ったスチレン13.3mL(0.115mol)を30分かけて滴下注入し、重合系が橙色であることを確認した。この滴下注入のとき、反応溶液の内温が-60℃以上にならないように注意した。滴下終了後、30分間熟成した。その後、3-ブロモプロピオニトリル0.19mL(2.30mmol)を注入し重合末端の停止反応を行った。この反応溶液を室温まで昇温し、得られた反応溶液を濃縮してメチルイソブチルケトン(MIBK)で置換した。得られた溶液に、シュウ酸2質量%水溶液1,000gを注入し撹拌して、静置後、下層の水層を取り除いた。この操作を3回繰り返し、Li塩を除去した。次に、超純水1,000gを注入し撹拌して、静置後、下層の水層を取り除いた。この操作を3回繰り返し、シュウ酸を除去した後、溶液を濃縮してメタノール500g中に滴下することで重合体を析出させ、ブフナーロートにて固体を回収した。この固体を60℃で減圧乾燥させることで白色の下記式(A-3)で表される重合体11.9gを得た。
 この重合体(A-3)は、Mwが5,600、Mnが5,200、Mw/Mnが1.08であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
[合成例4]
 500mLのフラスコ反応容器を減圧乾燥した後、窒素雰囲気下、蒸留脱水処理を行ったTHF120gを注入し、-78℃まで冷却した。このTHFにsec-ブチルリチウム(sec-BuLi)の1Nシクロヘキサン溶液2.47mL(2.40mmol)を注入し、次いで、重合禁止剤除去のためのシリカゲルによる吸着濾別と蒸留脱水処理とを行ったスチレン13.3mL(0.115mol)を30分かけて滴下注入し、重合系が橙色であることを確認した。この滴下注入のとき、反応溶液の内温が-60℃以上にならないように注意した。滴下終了後、120分間熟成した。その後、ヘキサメチルシクロトリシロキサン1.0g(4.50mmol)を加え、さらにメタノール1mLを注入し重合末端の停止反応を行った。この反応溶液を室温まで昇温し、得られた反応溶液を濃縮してMIBKで置換した。得られた溶液に、超純水1,000gを注入し撹拌して、静置後、下層の水層を取り除いた。この操作を5回繰り返した後、溶液を濃縮してメタノール500g中に滴下することで重合体を析出させ、ブフナーロートにて固体を回収した。この固体を60℃で減圧乾燥させることで白色の下記式(A-4)で表される重合体11.2gを得た。この重合体(A-4)は、Mwが6,200、Mnが6,000、Mw/Mnが1.04であった。重合体(A-4)における各構造単位の含有割合は、13C-NMR分析の結果、スチレン単位:ジメチルシロキサン単位=96:4(モル%)であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
<組成物(S)の調製>
[調製例1]
 [A]重合体としての(A-1)1.2gに、[B]溶媒としての(B-1)(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA))98.8gを加え、撹拌した後、0.45μmの細孔を有する高密度ポリエチレンフィルターにて濾過することにより、組成物(S-1)を調製した。
[調製例2~4]
 下記表1に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は上記調製例1と同様にして、組成物(S-2)~(S-4)を調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
<基材の処理>
 各基材の表面について、以下の各処理を行った。
[ドライ処理-1]
 8インチチタニウム窒化膜基板を3cm×3cmに裁断し、N/H(H;3体積%)混合アッシングガスをチャンバー圧50Pa、フローrateを300sccm、処理時間5分の条件にて基板表面のドライ処理を行い、表面の酸化被覆膜除去及び活性水素官能基の生成を行った。また、シリコンオキサイド基板についても、N/H(H;3体積%)混合ガスにて表面処理を行った。
[ドライ処理-2]
 8インチチタニウム窒化膜基板を3cm×3cmに裁断し、Oアッシングガスをチャンバー圧30Pa、フローrateを300sccm、処理時間1分の条件にて基板表面のドライ処理を行い、表面の酸化被覆膜除去及び活性水素官能基の生成を行った。また、シリコンオキサイド基板についても、Oガスにて表面処理を行った。
[酸処理]
 8インチチタニウム窒化膜基板を3cm×3cmに裁断し、2質量%シュウ酸水溶液に浸漬させた後、窒素フローにて乾燥させ、表面の酸化被膜を除去した。また、シリコンオキサイド基板についても、2質量%シュウ酸水溶液にて表面処理を行った。
<膜の形成>
 上記処理を行った各基材に対し、スピンコーター(ミカサ(株)の「MS-M300」)を用いて、上記調製した組成物(S-1)~(S-4)を、1,500rpm、20秒間にてスピンコートした後、150℃で180秒間焼成した。得られた膜上にプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを吐出して1500rpm、20秒間スピンドライする操作を3回繰り返し、リンス処理を行った。
 実施例1及び2並びに比較例1及び2:ドライ処理-1を行った基材
 実施例3及び4並びに比較例3及び4;ドライ処理-2を行った基材
 実施例5及び6並びに比較例5及び6;酸処理を行った基材
(表面の接触角値の測定)
 上記組成物の塗工及び焼成を行った基材について、表面の接触角値を接触角計(協和界面化学(株)の「Drop master DM-501」)を用いて測定した。接触角値の測定値を下記表3~表5に合わせて示す。
<金属オキサイドブロッキング評価>
 上記<膜の形成>において組成物の塗工及び焼成を行った各基材の表面について、膜の形成の状態を評価するため、ALDによるオキサイド層形成の抑制度を測定する金属オキサイドブロッキング評価を行った。
[ALD評価]
 金属オキサイドブロッキング評価は、スタンフォード大学内のCambridge Nanotech FIJIを用い、下記表2に示す条件で行った。プレカーサーは、テトラキス(ジメチルアミノ)ハフニウムを用い、助触媒に水を用いた。ALDサイクルは、47cycleに固定し、上記組成物の塗工及び焼成を行った基材について、オキサイド層形成の有無を確認した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
[XPS評価]
 上記ALD評価後の被覆膜上のHf成分について、ESCA分析より定量した。ESCAは、(株)アルバックの「Quantum200」にて、100μmφの条件から被覆膜成分及び基材成分を除いたHf成分をHf4fにて定量したのち、パーセンテージを算出した。「HfO2 blocking rate/wt%」の値が大きいほど、Hfブロッキング性能が高い膜であることを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
 表3~表5の結果から、実施例の基板の製造方法によれば、表層に無機窒化物を含む基材(X)の表面に選択的に膜(Q)が形成されていることが分かる。従って、実施例の基板の製造方法によれば、無機窒化物を含む基材(X)の領域(I)に簡便かつ領域選択的に膜を形成することができる。
 本発明の基板の製造方法によれば、無機窒化物を含む基材の表面に簡便かつ領域選択的に膜を形成することができる。本発明のブロック共重合体は、当該基板の製造方法に好適に用いることができる。従って、これらは、今後ますます微細化が進行すると予想される半導体デバイスの加工プロセス等に好適に用いることができる。
 

Claims (13)

  1.  表層に無機窒化物を含む基材に、炭素数5以上の鎖の末端にハロゲン原子を含む基を有する重合体又は化合物により有機層を形成する工程と、
     上記有機層の加熱により膜を形成する工程と
     を備える基板の製造方法。
  2.  上記有機層形成工程前に、
     上記基材に、
     酸、塩基、過酸化物若しくはこれらの組み合わせを含有する液体、
     水素、酸素、オゾン、窒素若しくはこれらの組み合わせを含有する気体、又は
     プラズマ
     を接触させる工程
     を備える請求項1に記載の基板の製造方法。
  3.  上記接触工程で基材に接触させる物が、水素及び窒素を含有する気体である請求項2に記載の基板の製造方法。
  4.  上記基材が、
     表層に上記無機窒化物を含む第1領域と、
     表層に上記無機窒化物を含まない第2領域と
     を有し、上記膜形成工程において、上記膜が第1領域に選択的に形成される請求項1、請求項2又は請求項3に記載の基板の製造方法。
  5.  上記無機窒化物が、窒化チタン、窒化タンタル、窒化ケイ素又はこれらの組み合わせである請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の基板の製造方法。
  6.  上記第2領域における表層が無機単体、無機酸化物又はこれらの組み合わせを含む請求項4又は請求項5に記載の基板の製造方法。
  7.  上記膜形成工程後に、
     上記膜のうちの上記第2領域に相当する部分をリンス液により除去する工程
     を備える請求項4、請求項5又は請求項6に記載の基板の製造方法。
  8.  上記重合体が、主鎖の末端に下記式(1)で表される構造単位を有する請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の基板の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式(1)中、Rは、炭素数1~30の1価のハロゲン化炭化水素基である。Rは、単結合、-O-又は-COO-である。Rは、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基である。)
  9.  上記化合物が下記式(2)で表される請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の基板の製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式(2)中、Rは、炭素数4~30の1価の鎖状炭化水素基又は炭素数4~30の1価のフッ素化鎖状炭化水素基である。Rは、炭素数1~10の1価のハロゲン化鎖状炭化水素基である。)
  10.  上記化合物の標準沸点が100℃以上400℃以下である請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の基板の製造方法。
  11.  上記ハロゲン原子が塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の基板の製造方法。
  12.  下記式(3)で表されるブロック共重合体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式(3)中、Rは、炭素数1~30の1価のハロゲン化炭化水素基である。Rは、単結合、-O-又は-COO-である。Rは、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基である。Rは、炭素数1~30の1価の炭化水素基である。Rは、単結合、-O-又は-COO-である。Rは、水素原子又は炭素数1~10の1価の炭化水素基である。mは、5~1,000の整数である。nは、1~100の整数である。)
  13.  上記式(3)のRのハロゲン化炭化水素基におけるハロゲン原子が、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である請求項12に記載のブロック共重合体。
     
     
     
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