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JP6325320B2 - Method for manufacturing structure including phase separation structure and method for forming topcoat film - Google Patents

Method for manufacturing structure including phase separation structure and method for forming topcoat film Download PDF

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JP6325320B2 JP2014080353A JP2014080353A JP6325320B2 JP 6325320 B2 JP6325320 B2 JP 6325320B2 JP 2014080353 A JP2014080353 A JP 2014080353A JP 2014080353 A JP2014080353 A JP 2014080353A JP 6325320 B2 JP6325320 B2 JP 6325320B2
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Description

本発明は、相分離構造を含む構造体の製造方法及びトップコート膜の成膜方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a structure including a phase separation structure and a method for forming a topcoat film.

近年、大規模集積回路(LSI)のさらなる微細化に伴い、より繊細な構造体を加工する技術が求められている。このような要望に対して、互いに非相溶性のブロック同士を結合させたブロックコポリマーの自己組織化により形成される相分離構造を利用して、より微細なパターンを形成する試みが始まっている。(例えば、特許文献1参照。)。
ブロックコポリマーの相分離構造を利用するためには、ミクロ相分離により形成される自己組織化ナノ構造を、特定の領域のみに形成し、かつ、所望の方向へ配列させることが必須となる。これらの位置制御及び配向制御を実現するために、ガイドパターンによって、相分離パターンを制御するグラフォエピタキシーや、基板の化学状態の違いによって相分離パターンを制御するケミカルエピタキシー等のプロセスが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。
In recent years, with the further miniaturization of large-scale integrated circuits (LSIs), a technique for processing more delicate structures is required. In response to such a demand, attempts have been made to form a finer pattern using a phase separation structure formed by self-assembly of block copolymers in which incompatible blocks are bonded to each other. (For example, refer to Patent Document 1).
In order to utilize the phase-separated structure of the block copolymer, it is essential that the self-assembled nanostructure formed by microphase separation is formed only in a specific region and arranged in a desired direction. In order to realize these position control and orientation control, processes such as graphoepitaxy for controlling the phase separation pattern by the guide pattern and chemical epitaxy for controlling the phase separation pattern by the difference in the chemical state of the substrate have been proposed. (For example, refer nonpatent literature 1).

特開2008−36491号公報JP 2008-36491 A

プロシーディングスオブエスピーアイイー(Proceedings of SPIE),第7637巻,第76370G−1(2010年).Proceedings of SPIE, Volume 7637, 76370G-1 (2010).

最近では、ブロックコポリマーを含む層を形成し、該ブロックコポリマーを含む層上にトップコート膜を形成する方法(以下、「TCプロセス」ということがある。)が試みられている。
TCプロセスにおいては、トップコートの成膜時に下層のブロックコポリマーが溶解してしまうことを防ぐため、トップコート材料の溶媒には、ブロックコポリマーが溶解しない溶媒、例えば水を含む溶媒が採用されている。
Recently, a method of forming a layer containing a block copolymer and forming a topcoat film on the layer containing the block copolymer (hereinafter sometimes referred to as “TC process”) has been attempted.
In the TC process, a solvent in which the block copolymer is not dissolved, for example, a solvent containing water, is used as a solvent for the top coat material in order to prevent the underlying block copolymer from being dissolved during the formation of the top coat. .

ガイドパターンを形成する場合においては、疎水性が低いガイドパターン表面と、疎水性が高いブロックコポリマー表面とが交互に存在するため、トップコート膜を成膜する表面の疎水性は低下し、トップコート膜の成膜性が課題となることは少ない。
しかしながら、ガイドパターンを形成せずに、ブロックコポリマーの相分離構造を形成する場合には、トップコート膜を疎水性が高いブロックコポリマーを含む層の表面に成膜することとなり、水を含む溶媒を用いた場合、トップコート膜が成膜できない場合がある。上述のように、ガイドパターンを用いない場合においても、成膜性に優れたトップコート材料が求められていた。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、成膜性に優れたトップコート材料を用いた、相分離構造を含む構造体の製造方法を提供することを課題とする。
In the case of forming a guide pattern, the surface of the top coat film is reduced in hydrophobicity because the surface of the guide pattern having low hydrophobicity and the surface of the block copolymer having high hydrophobicity are alternately present. The film formability is rarely a problem.
However, when the phase separation structure of the block copolymer is formed without forming the guide pattern, the top coat film is formed on the surface of the layer containing the highly hydrophobic block copolymer, and a solvent containing water is used. When used, a top coat film may not be formed. As described above, there has been a demand for a topcoat material having excellent film formability even when a guide pattern is not used.
This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the manufacturing method of the structure containing a phase-separation structure using the topcoat material excellent in film forming property.

本発明の第一の態様は、支持体上に、ブロックコポリマーを含む層を形成する工程と、前記ブロックコポリマーを含む層上に、トップコート材料を塗布し、トップコート膜を形成する工程と、前記トップコート膜が形成されたブロックコポリマーを含む層を、熱アニールによって相分離させる工程とを含み、前記トップコート材料が、ジカルボン酸又はジカルボン酸の塩を含む高分子化合物と、有機溶剤成分(S)を含有し、前記有機溶剤成分(S)は、水とアルコールとを含有し、前記水の配合量が、前記アルコールの配合量の0.5倍以上3倍以下であることを特徴とする、相分離構造を含む構造体の製造方法である。
本発明の第二の態様は、支持体上に、ブロックコポリマーを含む層を形成する工程と、前記ブロックコポリマーを含む層上に、トップコート材料を塗布し、トップコート膜を形成する工程と、を含み、前記トップコート材料が、ジカルボン酸又はジカルボン酸の塩を含む高分子化合物と、有機溶剤成分(S)を含有し、前記有機溶剤成分(S)は、水とアルコールとを含有し、前記水の配合量が、前記アルコールの配合量の0.5倍以上3倍以下であることを特徴とする、トップコート膜の成膜方法である。
The first aspect of the present invention includes a step of forming a layer containing a block copolymer on a support, a step of applying a topcoat material on the layer containing the block copolymer, and forming a topcoat film; A step of phase-separating the layer including the block copolymer on which the topcoat film is formed by thermal annealing, wherein the topcoat material includes a polymer compound including dicarboxylic acid or a salt of dicarboxylic acid, and an organic solvent component ( S), the organic solvent component (S) contains water and an alcohol, and the amount of the water is 0.5 to 3 times the amount of the alcohol. This is a method for manufacturing a structure including a phase separation structure.
The second aspect of the present invention includes a step of forming a layer containing a block copolymer on a support, a step of applying a topcoat material on the layer containing the block copolymer, and forming a topcoat film; The top coat material contains a polymer compound containing dicarboxylic acid or a salt of dicarboxylic acid, and an organic solvent component (S), and the organic solvent component (S) contains water and alcohol, The method for forming a topcoat film is characterized in that the amount of water is 0.5 to 3 times the amount of alcohol.

本発明によれば、成膜性に優れたトップコート材料を用いた、相分離構造を含む構造体の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the structure containing a phase-separation structure using the topcoat material excellent in film forming property can be provided.

本発明に係る相分離構造を含む構造体の製造方法の一実施形態例を説明する概略工程図である。It is a general | schematic process drawing explaining one Embodiment of the manufacturing method of the structure containing the phase-separation structure which concerns on this invention. 本発明の一実施形態例を説明する概略工程図である。It is a schematic process drawing explaining one embodiment of the present invention.

本明細書及び本特許請求の範囲において、「脂肪族」とは、芳香族に対する相対的な概念であって、芳香族性を持たない基、化合物等を意味するものと定義する。
「アルキル基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状及び環状の1価の飽和炭化水素基を包含するものとする。アルコキシ基中のアルキル基も同様である。
「アルキレン基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状及び環状の2価の飽和炭化水素基を包含するものとする。
「ハロゲン化アルキル基」は、アルキル基の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換された基であり、該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
「フッ素化アルキル基」又は「フッ素化アルキレン基」は、アルキル基又はアルキレン基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された基をいう。
「構成単位」とは、高分子化合物(樹脂、重合体、共重合体)を構成するモノマー単位(単量体単位)を意味する。
「置換基を有していてもよい」と記載する場合、水素原子(−H)を1価の基で置換する場合と、メチレン基(−CH−)を2価の基で置換する場合との両方を含む。
「露光」は、放射線の照射全般を含む概念とする。
In the present specification and claims, “aliphatic” is a relative concept with respect to aromatics, and is defined to mean groups, compounds, etc. that do not have aromaticity.
Unless otherwise specified, the “alkyl group” includes linear, branched and cyclic monovalent saturated hydrocarbon groups. The same applies to the alkyl group in the alkoxy group.
The “alkylene group” includes linear, branched, and cyclic divalent saturated hydrocarbon groups unless otherwise specified.
The “halogenated alkyl group” is a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with a halogen atom, and examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
“Fluorinated alkyl group” or “fluorinated alkylene group” refers to a group in which part or all of the hydrogen atoms of an alkyl group or alkylene group are substituted with fluorine atoms.
“Structural unit” means a monomer unit (monomer unit) constituting a polymer compound (resin, polymer, copolymer).
When it is described as “may have a substituent”, when a hydrogen atom (—H) is substituted with a monovalent group, and when a methylene group (—CH 2 —) is substituted with a divalent group And both.
“Exposure” is a concept including general irradiation of radiation.

「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、アクリル酸エステルのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「アクリル酸エステル」は、アクリル酸(CH=CH−COOH)のカルボキシ基末端の水素原子が有機基で置換された化合物である。
アクリル酸エステルは、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。該α位の炭素原子に結合した水素原子を置換する置換基(Rα0)は、水素原子以外の原子又は基であり、たとえば炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基等が挙げられる。また、置換基(Rα0)がエステル結合を含む置換基で置換されたイタコン酸ジエステルや、置換基(Rα0)がヒドロキシアルキル基やその水酸基を修飾した基で置換されたαヒドロキシアクリルエステルも含むものとする。なお、アクリル酸エステルのα位の炭素原子とは、特に断りがない限り、アクリル酸のカルボニル基が結合している炭素原子のことである。
以下、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されたアクリル酸エステルをα置換アクリル酸エステルということがある。また、アクリル酸エステルとα置換アクリル酸エステルとを包括して「(α置換)アクリル酸エステル」ということがある。
“A structural unit derived from an acrylate ester” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of an acrylate ester.
“Acrylic acid ester” is a compound in which the hydrogen atom at the carboxy group terminal of acrylic acid (CH 2 ═CH—COOH) is substituted with an organic group.
In the acrylate ester, the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent. The substituent (R α0 ) for substituting the hydrogen atom bonded to the α-position carbon atom is an atom or group other than a hydrogen atom, such as an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a halogenated group having 1 to 5 carbon atoms. An alkyl group etc. are mentioned. In addition, itaconic acid diesters in which the substituent (R α0 ) is substituted with a substituent containing an ester bond, and α-hydroxyacrylic esters in which the substituent (R α0 ) is substituted with a hydroxyalkyl group or a group with a modified hydroxyl group thereof Shall be included. The α-position carbon atom of the acrylate ester is a carbon atom to which a carbonyl group of acrylic acid is bonded unless otherwise specified.
Hereinafter, an acrylate ester in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the α-position is substituted with a substituent may be referred to as an α-substituted acrylate ester. Further, the acrylate ester and the α-substituted acrylate ester may be collectively referred to as “(α-substituted) acrylate ester”.

「アクリルアミドから誘導される構成単位」とは、アクリルアミドのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
アクリルアミドは、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよく、アクリルアミドのアミノ基の水素原子の一方または両方が置換基で置換されていてもよい。なお、アクリルアミドのα位の炭素原子とは、特に断りがない限り、アクリルアミドのカルボニル基が結合している炭素原子のことである。
アクリルアミドのα位の炭素原子に結合した水素原子を置換する置換基としては、前記α置換アクリル酸エステルにおいて、α位の置換基として挙げたもの(置換基(Rα0))と同様のものが挙げられる。
“Structural unit derived from acrylamide” means a structural unit formed by cleavage of the ethylenic double bond of acrylamide.
In acrylamide, the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent, and one or both of the hydrogen atoms of the amino group of acrylamide may be substituted with a substituent. The α-position carbon atom of acrylamide is a carbon atom to which the carbonyl group of acrylamide is bonded unless otherwise specified.
Examples of the substituent for substituting the hydrogen atom bonded to the α-position carbon atom of acrylamide are the same as those described as the α-position substituent (substituent (R α0 )) in the α-substituted acrylic ester. Can be mentioned.

「ヒドロキシスチレン若しくはヒドロキシスチレン誘導体から誘導される構成単位」とは、ヒドロキシスチレン若しくはヒドロキシスチレン誘導体のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「ヒドロキシスチレン誘導体」とは、ヒドロキシスチレンのα位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたもの、並びにそれらの誘導体を含む概念とする。それらの誘導体としては、α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいヒドロキシスチレンの水酸基の水素原子を有機基で置換したもの;α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいヒドロキシスチレンのベンゼン環に、水酸基以外の置換基が結合したもの等が挙げられる。なお、α位(α位の炭素原子)とは、特に断りがない限り、ベンゼン環が結合している炭素原子のことをいう。
ヒドロキシスチレンのα位の水素原子を置換する置換基としては、前記α置換アクリル酸エステルにおいて、α位の置換基として挙げたものと同様のものが挙げられる。
“A structural unit derived from hydroxystyrene or a hydroxystyrene derivative” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of hydroxystyrene or a hydroxystyrene derivative.
“Hydroxystyrene derivative” is a concept including those in which the hydrogen atom at the α-position of hydroxystyrene is substituted with another substituent such as an alkyl group or an alkyl halide group, and derivatives thereof. These derivatives include those in which the hydrogen atom of the hydroxy styrene of the hydroxystyrene which may be substituted with a substituent at the α-position is substituted with an organic group; the hydrogen atom at the α-position is substituted with a substituent The thing etc. which the substituents other than a hydroxyl group couple | bonded with the benzene ring of good hydroxystyrene are mentioned. The α-position (α-position carbon atom) means a carbon atom to which a benzene ring is bonded unless otherwise specified.
Examples of the substituent for substituting the hydrogen atom at the α-position of hydroxystyrene include the same substituents as those mentioned as the substituent at the α-position in the α-substituted acrylic ester.

「ビニル安息香酸若しくはビニル安息香酸誘導体から誘導される構成単位」とは、ビニル安息香酸若しくはビニル安息香酸誘導体のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「ビニル安息香酸誘導体」とは、ビニル安息香酸のα位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたもの、並びにそれらの誘導体を含む概念とする。それらの誘導体としては、α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいビニル安息香酸のカルボキシ基の水素原子を有機基で置換したもの;α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいビニル安息香酸のベンゼン環に、水酸基およびカルボキシ基以外の置換基が結合したもの等が挙げられる。なお、α位(α位の炭素原子)とは、特に断りがない限り、ベンゼン環が結合している炭素原子のことをいう。
The “structural unit derived from vinyl benzoic acid or a vinyl benzoic acid derivative” means a structural unit configured by cleavage of an ethylenic double bond of vinyl benzoic acid or a vinyl benzoic acid derivative.
The “vinyl benzoic acid derivative” is a concept including a compound in which the hydrogen atom at the α-position of vinyl benzoic acid is substituted with another substituent such as an alkyl group or an alkyl halide group, and derivatives thereof. These derivatives include those in which the hydrogen atom at the carboxy group of vinyl benzoic acid, which may be substituted with a hydrogen atom at the α-position, is substituted with an organic group; the hydrogen atom at the α-position is substituted with a substituent. Examples thereof include those in which a substituent other than a hydroxyl group and a carboxy group is bonded to the benzene ring of vinyl benzoic acid. The α-position (α-position carbon atom) means a carbon atom to which a benzene ring is bonded unless otherwise specified.

「スチレン誘導体」とは、スチレンのα位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたものも含む概念とする。
「スチレンから誘導される構成単位」、「スチレン誘導体から誘導される構成単位」とは、スチレン又はスチレン誘導体のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
The “styrene derivative” is a concept including those in which a hydrogen atom at the α-position of styrene is substituted with another substituent such as an alkyl group or a halogenated alkyl group.
“Structural unit derived from styrene” and “structural unit derived from styrene derivative” mean a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of styrene or a styrene derivative.

上記α位の置換基としてのアルキル基は、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、炭素数1〜5のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基)等が挙げられる。
また、α位の置換基としてのハロゲン化アルキル基は、具体的には、上記「α位の置換基としてのアルキル基」の水素原子の一部または全部を、ハロゲン原子で置換した基が挙げられる。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
また、α位の置換基としてのヒドロキシアルキル基は、具体的には、上記「α位の置換基としてのアルキル基」の水素原子の一部または全部を、水酸基で置換した基が挙げられる。該ヒドロキシアルキル基における水酸基の数は、1〜5が好ましく、1が最も好ましい。
The alkyl group as a substituent at the α-position is preferably a linear or branched alkyl group, specifically, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group). , N-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group) and the like.
Specific examples of the halogenated alkyl group as the substituent at the α-position include groups in which part or all of the hydrogen atoms of the above-mentioned “alkyl group as the substituent at the α-position” are substituted with a halogen atom. It is done. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
Specific examples of the hydroxyalkyl group as a substituent at the α-position include a group in which part or all of the hydrogen atoms of the “alkyl group as the substituent at the α-position” are substituted with a hydroxyl group. 1-5 are preferable and, as for the number of the hydroxyl groups in this hydroxyalkyl group, 1 is the most preferable.

≪相分離構造を含む構造体の製造方法≫
本発明は、支持体上に、ブロックコポリマーを含む層を形成する工程と、前記ブロックコポリマーを含む層上に、トップコート材料を塗布し、トップコート膜を形成する工程と、前記トップコート膜が形成されたブロックコポリマーを含む層を、熱アニールによって相分離させる工程とを含み、前記トップコート材料が、ジカルボン酸又はジカルボン酸の塩を含む高分子化合物と、有機溶剤成分(S)を含有し、前記有機溶剤成分(S)は、水とアルコールとを含有し、前記水の配合量が、前記アルコールの配合量の0.5倍以上であることを特徴とする、相分離構造を含む構造体の製造方法である。
≪Method for producing structure including phase separation structure≫
The present invention includes a step of forming a layer containing a block copolymer on a support, a step of applying a topcoat material on the layer containing the block copolymer to form a topcoat film, and the topcoat film comprising: A step of phase-separating the formed layer containing the block copolymer by thermal annealing, and the top coat material contains a polymer compound containing dicarboxylic acid or a salt of dicarboxylic acid, and an organic solvent component (S). The organic solvent component (S) contains water and alcohol, and the amount of the water is 0.5 times or more of the amount of the alcohol, and the structure including a phase separation structure It is a manufacturing method of a body.

[支持体上に、ブロックコポリマーを含む層を形成する工程]
<支持体>
まず、支持体1を用意する(図1(a))。
支持体1は、その表面上に感光性樹脂膜やブロックコポリマーを含む溶液を塗布し得るものであれば、その種類は特に限定されない。例えば、シリコン、銅、クロム、鉄、アルミニウム等の金属、ガラス、酸化チタン、シリカ、マイカなどの無機物からなる基板、アクリル板、ポリスチレン、セルロース、セルロースアセテート、フェノール樹脂などの有機化合物からなる基板などが挙げられる。
また、本発明において用いられる支持体1の大きさや形状は、特に限定されるものではない。支持体1は必ずしも平滑な表面を有する必要はなく、様々な材質や形状の基板を適宜選択することができる。例えば、曲面を有する基板、表面が凹凸形状の平板、薄片状などの様々な形状のものまで多様に用いることができる。
[Step of forming a layer containing a block copolymer on a support]
<Support>
First, the support body 1 is prepared (FIG. 1 (a)).
If the support body 1 can apply | coat the solution containing a photosensitive resin film or a block copolymer on the surface, the kind will not be specifically limited. For example, metals such as silicon, copper, chromium, iron, and aluminum, substrates made of inorganic materials such as glass, titanium oxide, silica, and mica, substrates made of organic compounds such as acrylic plates, polystyrene, cellulose, cellulose acetate, and phenol resins Is mentioned.
Moreover, the magnitude | size and shape of the support body 1 used in this invention are not specifically limited. The support 1 does not necessarily have a smooth surface, and substrates of various materials and shapes can be appropriately selected. For example, a substrate having a curved surface, a flat plate having an uneven surface, and a substrate having various shapes such as a flake shape can be used.

また、支持体1の表面には、無機系および/または有機系の膜が設けられていてもよい。無機系の膜としては、無機反射防止膜(無機BARC)が挙げられる。有機系の膜としては、有機反射防止膜(有機BARC)が挙げられる。   In addition, an inorganic and / or organic film may be provided on the surface of the support 1. An inorganic antireflection film (inorganic BARC) is an example of the inorganic film. Examples of the organic film include an organic antireflection film (organic BARC).

支持体1に中性化膜(不図示)を形成する場合には、支持体の表面を洗浄してもよい。支持体の表面を洗浄することにより、後の中性化膜形成工程が良好に行える場合がある。
洗浄処理としては、従来公知の方法を利用でき、例えば酸素プラズマ処理、水素プラズマ処理、オゾン酸化処理、酸アルカリ処理、化学修飾処理等が挙げられる。例えば、基板を硫酸/過酸化水素水溶液等の酸溶液に浸漬させた後、水洗し、乾燥させる。その後、当該基板の表面に、ブロックコポリマーを含む層を形成することができる。
When forming a neutralization film (not shown) on the support 1, the surface of the support may be washed. By washing the surface of the support, the subsequent neutralization film forming step may be performed satisfactorily.
As the cleaning treatment, conventionally known methods can be used, and examples thereof include oxygen plasma treatment, hydrogen plasma treatment, ozone oxidation treatment, acid-alkali treatment, and chemical modification treatment. For example, the substrate is immersed in an acid solution such as sulfuric acid / hydrogen peroxide solution, washed with water, and dried. Thereafter, a layer containing a block copolymer can be formed on the surface of the substrate.

<ブロックコポリマー>
・ブロックコポリマー
本発明においてブロックコポリマーとは、同種の構成単位のみが結合した部分構成成分(ブロック)が、複数結合した高分子である。本発明においては、中でもSi含有ブロックを含有するものを用いることが好ましい。ブロックコポリマーを構成するブロックの種類は、2種類であってもよく、3種類以上であってもよい。本発明においては、ブロックコポリマーを構成する複数種類のブロックは、相分離が起こる組み合わせであれば特に限定されるものではないが、Si含有ブロックと、非Si含有ブロックとの組み合わせであることが好ましく、互いに非相溶であるブロック同士の組み合わせであることが好ましい。また、ブロックコポリマーを構成する複数種類のブロック中の少なくとも1種類のブロックからなる相が、他の種類のブロックからなる相よりも、容易に選択的に除去可能な組み合わせであることが好ましい。容易に選択的に除去可能な組み合わせとしては、エッチング選択比が1よりも大きい、1種又は2種以上のブロックとが結合したブロックコポリマーが挙げられる。
<Block copolymer>
Block copolymer In the present invention, the block copolymer is a polymer in which a plurality of partial constituent components (blocks) in which only structural units of the same kind are bonded. In the present invention, it is preferable to use one containing a Si-containing block. There may be two types of blocks constituting the block copolymer, or three or more types. In the present invention, the plurality of types of blocks constituting the block copolymer are not particularly limited as long as they are combinations that cause phase separation, but are preferably combinations of Si-containing blocks and non-Si-containing blocks. A combination of blocks that are incompatible with each other is preferable. Moreover, it is preferable that the phase which consists of at least 1 type block in the multiple types of block which comprises a block copolymer is a combination which can be selectively removed easily rather than the phase which consists of other types of block. Combinations that can be easily and selectively removed include block copolymers in which one or more blocks having an etching selectivity ratio of greater than 1 are combined.

本発明において「ブロックコポリマーの周期」とは、相分離構造が形成された際に観察される相構造の周期を意味し、互いに非相溶である各相の長さの和である。ブロックコポリマーの周期は、該ブロックコポリマーの分子1つ分の長さに相当する。
ブロックコポリマーの周期は、重合度N、及び、フローリー−ハギンズ(Flory−Huggins)の相互作用パラメータχ、などの固有重合特性によって決まる。すなわち、「χN」が大きくなるほど、ブロックコポリマーにおける異なるブロック間の相互反発は大きくなる。このため、χN>10(以下「強度分離限界点」という)のときには、ブロックコポリマーにおける異種類のブロック間の反発が大きく、相分離が起こる傾向が強くなる。そして、強度分離限界点においては、ブロックコポリマーの周期は、およそN2/3χ1/6となる。つまり、ブロックコポリマーの周期は、分子量Mnと、異なるブロック間の分子量比と、に相関する重合度Nに比例する。従って、用いるブロックコポリマーの組成及び総分子量を調整することにより、ブロックコポリマーの周期を容易に調節することができる。
In the present invention, the “period of the block copolymer” means the period of the phase structure observed when the phase-separated structure is formed, and is the sum of the lengths of the phases that are incompatible with each other. The period of the block copolymer corresponds to the length of one molecule of the block copolymer.
The period of the block copolymer depends on the intrinsic polymerization characteristics such as the degree of polymerization N and the Flory-Huggins interaction parameter χ. That is, the greater the “χN”, the greater the repulsion between different blocks in the block copolymer. For this reason, when χN> 10 (hereinafter referred to as “strength separation limit point”), the repulsion between different types of blocks in the block copolymer is large, and the tendency of phase separation to increase. At the intensity separation limit point, the period of the block copolymer is approximately N 2/3 χ 1/6 . That is, the period of the block copolymer is proportional to the degree of polymerization N that correlates with the molecular weight Mn and the molecular weight ratio between different blocks. Therefore, the period of the block copolymer can be easily adjusted by adjusting the composition and the total molecular weight of the block copolymer used.

[Si含有ブロック]
本発明において、好適に用いられるSi含有ブロックについて説明する。
Si含有ブロックとしては、Siを有する構成単位のブロックであれば特に限定されず、例えば、下記一般式(a00−1)又は(a00−2)で表される構成単位、シロキサン又はその誘導体から誘導される構成単位のブロック、又は後述するかご型シルセスキオキサン(POSS)構造含有構成単位等が挙げられる。
[Si-containing block]
The Si-containing block that is preferably used in the present invention will be described.
The Si-containing block is not particularly limited as long as it is a block of a structural unit having Si. For example, it is derived from a structural unit represented by the following general formula (a00-1) or (a00-2), siloxane, or a derivative thereof. And a cage-type silsesquioxane (POSS) structure-containing structural unit described later.

Figure 0006325320
[式(a00−1)又は(a00−2)中、Laは単結合又はヘテロ原子を有していてもよい2価の連結基であり、R、R、Rはそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基であり、Rは水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基であり、Yaは単結合又は2価の連結基である。]
Figure 0006325320
[In Formula (a00-1) or (a00-2), La 1 is a divalent linking group optionally having a single bond or a hetero atom, and R 1 , R 2 , and R 3 are each independently , A hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, R is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and Ya 1 is a single bond or a divalent group. The linking group of ]

式(a00−1)中、Laは単結合又はヘテロ原子を有していてもよい2価の連結基である。 In Formula (a00-1), La 1 is a divalent linking group that may have a single bond or a hetero atom.

(Laにおけるヘテロ原子を有していてもよい2価の連結基)
ヘテロ原子を有していてもよい2価の連結基におけるヘテロ原子とは、炭素原子および水素原子以外の原子であり、たとえば酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ハロゲン原子等が挙げられる。
(Divalent linking group optionally having a hetero atom in La 1 )
The hetero atom in the divalent linking group which may have a hetero atom is an atom other than a carbon atom and a hydrogen atom, and examples thereof include an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, and a halogen atom.

Laがヘテロ原子を含む2価の連結基である場合、該連結基として好ましいものとして、−O−、−C(=O)−O−、−C(=O)−、−O−C(=O)−O−、−C(=O)−NH−、−NH−、−NH−C(=NH)−(Hはアルキル基、アシル基等の置換基で置換されていてもよい。)、−S−、−S(=O)−、−S(=O)−O−、一般式−Y21−O−Y22−、−Y21−O−、−Y21−C(=O)−O−、−C(=O)−O−Y21、−[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−または−Y21−O−C(=O)−Y22−で表される基[式中、Y21およびY22はそれぞれ独立して置換基を有していてもよい2価の炭化水素基であり、Oは酸素原子であり、m’は0〜3の整数である。]等が挙げられる。
前記へテロ原子を含む2価の連結基が−C(=O)−NH−、−NH−、−NH−C(=NH)−の場合、そのHはアルキル基、アシル等の置換基で置換されていてもよい。該置換基(アルキル基、アシル基等)は、炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜8であることがさらに好ましく、1〜5であることが特に好ましい。
式−Y21−O−Y22−、−Y21−O−、−Y21−C(=O)−O−、−C(=O)−O−Y21−、−[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−または−Y21−O−C(=O)−Y22−中、Y21およびY22は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基である。該2価の炭化水素基としては、前記2価の連結基としての説明で挙げた「置換基を有していてもよい2価の炭化水素基」と同様のものが挙げられる。
21としては、直鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、直鎖状のアルキレン基がより好ましく、炭素数1〜5の直鎖状のアルキレン基がさらに好ましく、メチレン基またはエチレン基が特に好ましい。
22としては、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、メチレン基、エチレン基またはアルキルメチレン基がより好ましい。該アルキルメチレン基におけるアルキル基は、炭素数1〜5の直鎖状のアルキル基が好ましく、炭素数1〜3の直鎖状のアルキル基がより好ましく、メチル基が最も好ましい。
式−[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−で表される基において、m’は0〜3の整数であり、0〜2の整数であることが好ましく、0または1がより好ましく、1が特に好ましい。つまり、式−[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−で表される基としては、式−Y21−C(=O)−O−Y22−で表される基が特に好ましい。なかでも、式−(CHa’−C(=O)−O−(CHb’−で表される基が好ましい。該式中、a’は、1〜10の整数であり、1〜8の整数が好ましく、1〜5の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が最も好ましい。b’は、1〜10の整数であり、1〜8の整数が好ましく、1〜5の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が最も好ましい。
Laにおいて、ヘテロ原子としては酸素原子が好ましい。本発明において、Laとしては、単結合、或いはエステル結合[−C(=O)−O−]、エーテル結合(−O−)、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基又はこれらの組合せであることが好ましい。
When La 1 is a divalent linking group containing a hetero atom, preferred examples of the linking group include —O—, —C (═O) —O—, —C (═O) —, —O—C. (═O) —O—, —C (═O) —NH—, —NH—, —NH—C (═NH) — (H may be substituted with a substituent such as an alkyl group or an acyl group). .), - S -, - S (= O) 2 -, - S (= O) 2 -O-, the formula -Y 21 -O-Y 22 -, - Y 21 -O -, - Y 21 - C (═O) —O—, —C (═O) —O—Y 21 , — [Y 21 —C (═O) —O] m ′ —Y 22 — or —Y 21 —O—C (= O) a group represented by —Y 22 —, wherein Y 21 and Y 22 are each independently a divalent hydrocarbon group which may have a substituent, O is an oxygen atom, m 'is an integer of 0-3. ] Etc. are mentioned.
When the divalent linking group containing a hetero atom is —C (═O) —NH—, —NH—, —NH—C (═NH) —, H is a substituent such as an alkyl group or acyl. May be substituted. The substituent (alkyl group, acyl group, etc.) preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 5 carbon atoms.
Formula -Y 21 -O-Y 22 -, - Y 21 -O -, - Y 21 -C (= O) -O -, - C (= O) -O-Y 21 -, - [Y 21 -C (═O) —O] m ′ —Y 22 — or —Y 21 —O—C (═O) —Y 22 —, wherein Y 21 and Y 22 each independently have a substituent. It is also a good divalent hydrocarbon group. Examples of the divalent hydrocarbon group include those similar to the “divalent hydrocarbon group optionally having substituent (s)” mentioned in the description of the divalent linking group.
Y 21 is preferably a linear aliphatic hydrocarbon group, more preferably a linear alkylene group, still more preferably a linear alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably a methylene group or an ethylene group. preferable.
Y 22 is preferably a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, and more preferably a methylene group, an ethylene group or an alkylmethylene group. The alkyl group in the alkylmethylene group is preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a linear alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and most preferably a methyl group.
In the group represented by the formula — [Y 21 —C (═O) —O] m ′ —Y 22 —, m ′ is an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2, Or 1 is more preferable, and 1 is particularly preferable. That is, the group represented by the formula — [Y 21 —C (═O) —O] m ′ —Y 22 — is represented by the formula —Y 21 —C (═O) —O—Y 22 —. The group is particularly preferred. Among these, a group represented by the formula — (CH 2 ) a ′ —C (═O) —O— (CH 2 ) b ′ — is preferable. In the formula, a ′ is an integer of 1 to 10, preferably an integer of 1 to 8, more preferably an integer of 1 to 5, further preferably 1 or 2, and most preferably 1. b ′ is an integer of 1 to 10, preferably an integer of 1 to 8, more preferably an integer of 1 to 5, more preferably 1 or 2, and most preferably 1.
In La 1 , the hetero atom is preferably an oxygen atom. In the present invention, La 1 is a single bond, an ester bond [—C (═O) —O—], an ether bond (—O—), a linear or branched alkylene group, or a combination thereof. Preferably there is.

式(a00−1)又は(a00−2)中、R、R、及びRはそれぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基である。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。本発明においてR、R、及びRはメチル基であることが好ましい。 In formula (a00-1) or (a00-2), R 1 , R 2 , and R 3 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, and a neopentyl group. In the present invention, R 1 , R 2 and R 3 are preferably methyl groups.

式(a00−2)中、Rの炭素数1〜5のアルキル基は、炭素数1〜5の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基は、前記炭素数1〜5のアルキル基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基である。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
Rとしては、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜5のフッ素化アルキル基が好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子またはメチル基が最も好ましい。
In formula (a00-2), the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of R is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, specifically, a methyl group, an ethyl group, Examples include propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like. The halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms are substituted with halogen atoms. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
R is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and is most preferably a hydrogen atom or a methyl group in terms of industrial availability.

式(a00−2)中、Yaは単結合又は2価の連結基である。2価の連結基としては、特に限定されないが、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基、ヘテロ原子を含む2価の連結基等が好適なものとして挙げられる。 In formula (a00-2), Ya 1 is a single bond or a divalent linking group. Although it does not specifically limit as a bivalent coupling group, The bivalent hydrocarbon group which may have a substituent, the bivalent coupling group containing a hetero atom, etc. are mentioned as a suitable thing.

(Yaにおける置換基を有していてもよい2価の炭化水素基)
2価の連結基としての炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。
脂肪族炭化水素基は、芳香族性を持たない炭化水素基を意味する。該脂肪族炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよく、通常は飽和であることが好ましい。
前記脂肪族炭化水素基としては、直鎖状若しくは分岐鎖状の脂肪族炭化水素基又は構造中に環を含む脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
(Divalent hydrocarbon group optionally having a substituent in Ya 1 )
The hydrocarbon group as the divalent linking group may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group.
An aliphatic hydrocarbon group means a hydrocarbon group having no aromaticity. The aliphatic hydrocarbon group may be saturated or unsaturated, and is usually preferably saturated.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched aliphatic hydrocarbon group or an aliphatic hydrocarbon group having a ring in the structure.

前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、置換基を有していてもよく、有していなくてもよい。該置換基としては、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化アルキル基、カルボニル基等が挙げられる。   The linear or branched aliphatic hydrocarbon group may or may not have a substituent. Examples of the substituent include a fluorine atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, and a carbonyl group.

前記構造中に環を含む脂肪族炭化水素基としては、環構造中にヘテロ原子を含む置換基を含んでもよい環状の脂肪族炭化水素基(脂肪族炭化水素環から水素原子を2個除いた基)、前記環状の脂肪族炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の末端に結合した基、前記環状の脂肪族炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の途中に介在する基などが挙げられる。前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては前記と同様のものが挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が3〜20であることが好ましく、3〜12であることがより好ましい。
環状の脂肪族炭化水素基は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。該置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、カルボニル基等が挙げられる。
前記置換基としてのアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基であることが最も好ましい。
前記置換基としてのアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
前記置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
前記置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、前記アルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基は、その環構造を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子を含む置換基で置換されてもよい。該ヘテロ原子を含む置換基としては、−O−、−C(=O)−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)−O−が好ましい。
As the aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure, a cyclic aliphatic hydrocarbon group which may contain a substituent containing a hetero atom in the ring structure (excluding two hydrogen atoms from the aliphatic hydrocarbon ring) Group), a group in which the cyclic aliphatic hydrocarbon group is bonded to the end of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, and the cyclic aliphatic hydrocarbon group is a linear or branched chain fatty acid. Group intervening in the middle of the group hydrocarbon group. Examples of the linear or branched aliphatic hydrocarbon group include those described above.
The cyclic aliphatic hydrocarbon group preferably has 3 to 20 carbon atoms, and more preferably 3 to 12 carbon atoms.
The cyclic aliphatic hydrocarbon group may or may not have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, and a carbonyl group.
The alkyl group as the substituent is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group.
The alkoxy group as the substituent is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group or a tert-butoxy group. Most preferred is an ethoxy group.
Examples of the halogen atom as the substituent include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
Examples of the halogenated alkyl group as the substituent include groups in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group have been substituted with the halogen atoms.
In the cyclic aliphatic hydrocarbon group, a part of carbon atoms constituting the ring structure may be substituted with a substituent containing a hetero atom. As the substituent containing the hetero atom, —O—, —C (═O) —O—, —S—, —S (═O) 2 —, and —S (═O) 2 —O— are preferable.

2価の炭化水素基としての芳香族炭化水素基としては、具体的には、炭素数が3〜30であることが好ましく、5〜30であることがより好ましく、5〜20がさらに好ましく、6〜15が特に好ましく、6〜10が最も好ましい。ただし、該炭素数には、置換基における炭素数を含まないものとする。
芳香族炭化水素基が有する芳香環として具体的には、ベンゼン、ビフェニル、フルオレン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素環;前記芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環;等が挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
該芳香族炭化水素基として具体的には、前記芳香族炭化水素環から水素原子を2つ除いた基(アリーレン基);前記芳香族炭化水素環から水素原子を1つ除いた基(アリール基)の水素原子の1つがアルキレン基で置換された基(たとえば、ベンジル基、フェネチル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基、1−ナフチルエチル基、2−ナフチルエチル基等のアリールアルキル基におけるアリール基から水素原子をさらに1つ除いた基);等が挙げられる。前記アルキレン基(アリールアルキル基中のアルキル鎖)の炭素数は、1〜4であることが好ましく、1〜2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。
前記芳香族炭化水素基は、当該芳香族炭化水素基が有する水素原子が置換基で置換されていてもよい。たとえば当該芳香族炭化水素基中の芳香環に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。該置換基としては、たとえば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基等が挙げられる。
前記置換基としてのアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基であることが最も好ましい。
前記置換基としてのアルコキシ基、ハロゲン原子およびハロゲン化アルキル基としては、前記環状の脂肪族炭化水素基が有する水素原子を置換する置換基として例示したものが挙げられる。
Specifically, the aromatic hydrocarbon group as the divalent hydrocarbon group preferably has 3 to 30 carbon atoms, more preferably 5 to 30, more preferably 5 to 20, 6 to 15 is particularly preferable, and 6 to 10 is most preferable. However, the carbon number does not include the carbon number in the substituent.
Specific examples of the aromatic ring possessed by the aromatic hydrocarbon group include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, biphenyl, fluorene, naphthalene, anthracene, and phenanthrene; some of the carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring are heterogeneous. Aromatic heterocycles substituted with atoms; and the like. Examples of the hetero atom in the aromatic heterocyclic ring include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom.
Specifically, the aromatic hydrocarbon group is a group obtained by removing two hydrogen atoms from the aromatic hydrocarbon ring (arylene group); a group obtained by removing one hydrogen atom from the aromatic hydrocarbon ring (aryl group) ) In which one of the hydrogen atoms is substituted with an alkylene group (for example, arylalkyl such as benzyl, phenethyl, 1-naphthylmethyl, 2-naphthylmethyl, 1-naphthylethyl, 2-naphthylethyl, etc.) Group in which one hydrogen atom is further removed from the aryl group in the group); and the like. The alkylene group (alkyl chain in the arylalkyl group) preferably has 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 2 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atom.
In the aromatic hydrocarbon group, a hydrogen atom of the aromatic hydrocarbon group may be substituted with a substituent. For example, a hydrogen atom bonded to an aromatic ring in the aromatic hydrocarbon group may be substituted with a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, and a hydroxyl group.
The alkyl group as the substituent is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group.
Examples of the alkoxy group, the halogen atom and the halogenated alkyl group as the substituent include those exemplified as the substituent for substituting the hydrogen atom of the cyclic aliphatic hydrocarbon group.

(ヘテロ原子を含む2価の連結基)
ヘテロ原子を含む2価の連結基におけるヘテロ原子とは、炭素原子および水素原子以外の原子であり、たとえば酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ハロゲン原子等が挙げられる。
(Divalent linking group containing a hetero atom)
The hetero atom in the divalent linking group containing a hetero atom is an atom other than a carbon atom and a hydrogen atom, and examples thereof include an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, and a halogen atom.

Yaがヘテロ原子を含む2価の連結基である場合、該連結基として好ましいものとして、−O−、−C(=O)−O−、−C(=O)−、−O−C(=O)−O−、−C(=O)−NH−、−NH−、−NH−C(=NH)−(Hはアルキル基、アシル基等の置換基で置換されていてもよい。)、−S−、−S(=O)−、−S(=O)−O−、一般式−Y21−O−Y22−、−Y21−O−、−Y21−C(=O)−O−、−C(=O)−O−Y21、−[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−または−Y21−O−C(=O)−Y22−で表される基[式中、Y21およびY22はそれぞれ独立して置換基を有していてもよい2価の炭化水素基であり、Oは酸素原子であり、m’は0〜3の整数である。]等が挙げられる。
前記へテロ原子を含む2価の連結基が−C(=O)−NH−、−NH−、−NH−C(=NH)−の場合、そのHはアルキル基、アシル等の置換基で置換されていてもよい。該置換基(アルキル基、アシル基等)は、炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜8であることがさらに好ましく、1〜5であることが特に好ましい。
式−Y21−O−Y22−、−Y21−O−、−Y21−C(=O)−O−、−C(=O)−O−Y21−、−[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−または−Y21−O−C(=O)−Y22−中、Y21およびY22は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基である。該2価の炭化水素基としては、前記2価の連結基としての説明で挙げた「置換基を有していてもよい2価の炭化水素基」と同様のものが挙げられる。
21としては、直鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、直鎖状のアルキレン基がより好ましく、炭素数1〜5の直鎖状のアルキレン基がさらに好ましく、メチレン基またはエチレン基が特に好ましい。
22としては、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、メチレン基、エチレン基またはアルキルメチレン基がより好ましい。該アルキルメチレン基におけるアルキル基は、炭素数1〜5の直鎖状のアルキル基が好ましく、炭素数1〜3の直鎖状のアルキル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
式−[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−で表される基において、m’は0〜3の整数であり、0〜2の整数であることが好ましく、0または1がより好ましく、1が特に好ましい。つまり、式−[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−で表される基としては、式−Y21−C(=O)−O−Y22−で表される基が特に好ましい。なかでも、式−(CHa’−C(=O)−O−(CHb’−で表される基が好ましい。該式中、a’は、1〜10の整数であり、1〜8の整数が好ましく、1〜5の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が最も好ましい。b’は、1〜10の整数であり、1〜8の整数が好ましく、1〜5の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が最も好ましい。
When Ya 1 is a divalent linking group containing a hetero atom, preferred examples of the linking group include —O—, —C (═O) —O—, —C (═O) —, and —O—C. (═O) —O—, —C (═O) —NH—, —NH—, —NH—C (═NH) — (H may be substituted with a substituent such as an alkyl group or an acyl group). .), - S -, - S (= O) 2 -, - S (= O) 2 -O-, the formula -Y 21 -O-Y 22 -, - Y 21 -O -, - Y 21 - C (═O) —O—, —C (═O) —O—Y 21 , — [Y 21 —C (═O) —O] m ′ —Y 22 — or —Y 21 —O—C (= O) a group represented by —Y 22 —, wherein Y 21 and Y 22 are each independently a divalent hydrocarbon group which may have a substituent, O is an oxygen atom, m 'is an integer of 0-3. ] Etc. are mentioned.
When the divalent linking group containing a hetero atom is —C (═O) —NH—, —NH—, —NH—C (═NH) —, H is a substituent such as an alkyl group or acyl. May be substituted. The substituent (alkyl group, acyl group, etc.) preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 5 carbon atoms.
Formula -Y 21 -O-Y 22 -, - Y 21 -O -, - Y 21 -C (= O) -O -, - C (= O) -O-Y 21 -, - [Y 21 -C (═O) —O] m ′ —Y 22 — or —Y 21 —O—C (═O) —Y 22 —, wherein Y 21 and Y 22 each independently have a substituent. It is also a good divalent hydrocarbon group. Examples of the divalent hydrocarbon group include those similar to the “divalent hydrocarbon group optionally having substituent (s)” mentioned in the description of the divalent linking group.
Y 21 is preferably a linear aliphatic hydrocarbon group, more preferably a linear alkylene group, still more preferably a linear alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably a methylene group or an ethylene group. preferable.
Y 22 is preferably a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, and more preferably a methylene group, an ethylene group or an alkylmethylene group. The alkyl group in the alkylmethylene group is preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a linear alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and most preferably a methyl group.
In the group represented by the formula — [Y 21 —C (═O) —O] m ′ —Y 22 —, m ′ is an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2, Or 1 is more preferable, and 1 is particularly preferable. That is, the group represented by the formula — [Y 21 —C (═O) —O] m ′ —Y 22 — is represented by the formula —Y 21 —C (═O) —O—Y 22 —. The group is particularly preferred. Among these, a group represented by the formula — (CH 2 ) a ′ —C (═O) —O— (CH 2 ) b ′ — is preferable. In the formula, a ′ is an integer of 1 to 10, preferably an integer of 1 to 8, more preferably an integer of 1 to 5, further preferably 1 or 2, and most preferably 1. b ′ is an integer of 1 to 10, preferably an integer of 1 to 8, more preferably an integer of 1 to 5, more preferably 1 or 2, and most preferably 1.

本発明におけるYaとしては、単結合、又はエステル結合[−C(=O)−O−]、エーテル結合(−O−)、直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基若しくはこれらの組合せであることが好ましい。 Ya 1 in the present invention is a single bond, an ester bond [—C (═O) —O—], an ether bond (—O—), a linear or branched alkylene group, or a combination thereof. It is preferable.

以下に、式(a00−1)又は(a00−2)で表される構成単位の具体例を示す。   Specific examples of the structural unit represented by the formula (a00-1) or (a00-2) are shown below.

Figure 0006325320
Figure 0006325320

ブロックコポリマーとしては、例えば、Siを含有しない構成単位のブロックと、Siを含有する構成単位のブロックと、を結合させたブロックコポリマー:(α置換)アクリル酸エステルから誘導される構成単位のブロックと、Siを含有する構成単位のブロックと、を結合させたブロックコポリマー;(α置換)アクリル酸から誘導される構成単位のブロックと、Siを含有する構成単位のブロックと、を結合させたブロックコポリマー;Siを含有する構成単位のブロックと、ポリエチレンオキサイドから誘導される構成単位のブロックと、を結合させたブロックコポリマー;Siを含有する構成単位のブロックと、ポリプロピレンオキサイドから誘導される構成単位のブロックと、を結合させたブロックコポリマー;Siを含有する構成単位のブロックと、ポリ乳酸から誘導される構成単位のブロックと、を結合させたブロックコポリマー;芳香族基を有する構成単位のブロックと、シロキサン又はその誘導体から誘導される構成単位のブロックと、を結合させたブロックコポリマー;かご型シルセスキオキサン構造含有構成単位のブロックと、(α置換)アクリル酸エステルから誘導される構成単位のブロックと、を結合させたブロックコポリマー;かご型シルセスキオキサン構造含有構成単位のブロックと、(α置換)アクリル酸から誘導される構成単位のブロックと、を結合させたブロックコポリマー;かご型シルセスキオキサン構造含有構成単位のブロックと、シロキサン又はその誘導体から誘導される構成単位のブロックと、を結合させたブロックコポリマー等が挙げられる。   As the block copolymer, for example, a block copolymer in which a block of a structural unit not containing Si and a block of a structural unit containing Si are combined: a block of a structural unit derived from an (α-substituted) acrylate ester; A block copolymer in which a block of a structural unit containing Si is bonded; a block copolymer in which a block of a structural unit derived from (α-substituted) acrylic acid and a block of a structural unit containing Si are combined A block copolymer obtained by combining a block of a structural unit containing Si and a block of a structural unit derived from polyethylene oxide; a block of a structural unit containing Si and a block of a structural unit derived from polypropylene oxide; And a block copolymer in which Si is contained. A block copolymer obtained by bonding a block of a constituent unit and a block of a constituent unit derived from polylactic acid; a block of a constituent unit having an aromatic group; and a block of a constituent unit derived from siloxane or a derivative thereof; A block copolymer in which a block of a cage-type silsesquioxane structure-containing structural unit and a block of a structural unit derived from an (α-substituted) acrylate ester are combined; a cage-type silsesquioxy A block copolymer comprising a block of a sun structure-containing structural unit and a block of a structural unit derived from (α-substituted) acrylic acid; a block of a cage-type silsesquioxane structure-containing structural unit and a siloxane or a derivative thereof Block copolymer obtained by combining a block of a structural unit derived from I can get lost.

本発明において、ブロックコポリマーとしては、上記のなかでも芳香族基を有する構成単位と、Siを含有する構成単位と、を含むことが好ましい。   In the present invention, the block copolymer preferably includes a structural unit having an aromatic group and a structural unit containing Si among the above.

芳香族基を有する構成単位としては、フェニル基、ナフチル基等の芳香族基を有する構成単位が挙げられ、本発明においてはスチレン又はその誘導体から誘導される構成単位であることが好ましい。
スチレン又はその誘導体としては、たとえば、α−メチルスチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、4−t−ブチルスチレン、4−n−オクチルスチレン、2,4,6−トリメチルスチレン、4−メトキシスチレン、4−t−ブトキシスチレン、4−ヒドロキシスチレン、4−ニトロスチレン、3−ニトロスチレン、4−クロロスチレン、4−フルオロスチレン、4−アセトキシビニルスチレン、4−ビニルベンジルクロリド、1−ビニルナフタレン、4−ビニルビフェニル、1−ビニル−2−ピロリドン、9−ビニルアントラセン、ビニルピリジン等が挙げられる。
Examples of the structural unit having an aromatic group include structural units having an aromatic group such as a phenyl group and a naphthyl group. In the present invention, a structural unit derived from styrene or a derivative thereof is preferable.
Examples of styrene or derivatives thereof include α-methylstyrene, 2-methylstyrene, 3-methylstyrene, 4-methylstyrene, 4-t-butylstyrene, 4-n-octylstyrene, 2,4,6-trimethyl. Styrene, 4-methoxystyrene, 4-t-butoxystyrene, 4-hydroxystyrene, 4-nitrostyrene, 3-nitrostyrene, 4-chlorostyrene, 4-fluorostyrene, 4-acetoxyvinylstyrene, 4-vinylbenzyl chloride 1-vinylnaphthalene, 4-vinylbiphenyl, 1-vinyl-2-pyrrolidone, 9-vinylanthracene, vinylpyridine and the like.

(α置換)アクリル酸は、アクリル酸、又は、アクリル酸におけるα位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されているもの、の一方又は両方を意味する。該置換基としては、炭素数1〜5のアルキル基等が挙げられる。
(α置換)アクリル酸としては、たとえば、アクリル酸、メタクリル酸などが挙げられる。
The (α-substituted) acrylic acid means one or both of acrylic acid or one in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the α-position in acrylic acid is substituted with a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
Examples of (α-substituted) acrylic acid include acrylic acid and methacrylic acid.

(α置換)アクリル酸エステルは、アクリル酸エステル、又は、アクリル酸エステルにおけるα位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されているもの、の一方又は両方を意味する。該置換基としては、炭素数1〜5のアルキル基等が挙げられる。
(α置換)アクリル酸エステルとしては、たとえば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ノニル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸アントラセン、アクリル酸グリシジル、アクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシルメタン、アクリル酸プロピルトリメトキシシラン等のアクリル酸エステル;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ノニル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸アントラセン、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシルメタン、メタクリル酸プロピルトリメトキシシラン等のメタクリル酸エステルなどが挙げられる。
これらのなかでも、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸t−ブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸t−ブチルが好ましい。
The (α-substituted) acrylate ester means one or both of the acrylate ester or the hydrogen atom bonded to the α-position carbon atom in the acrylate ester substituted with a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
Examples of (α-substituted) acrylate esters include methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, n-butyl acrylate, t-butyl acrylate, cyclohexyl acrylate, octyl acrylate, nonyl acrylate, and acrylic acid. Acrylic acid esters such as hydroxyethyl, hydroxypropyl acrylate, benzyl acrylate, anthracene acrylate, glycidyl acrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethane acrylate, propyltrimethoxysilane acrylate; methyl methacrylate, ethyl methacrylate, Propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, octyl methacrylate, nonyl methacrylate, hydroxyethyl methacrylate, methacrylic acid Mud propyl, benzyl methacrylate, anthracene, glycidyl methacrylate, 3,4-epoxycyclohexyl methane, and the like methacrylic acid esters such as methacrylic acid propyl trimethoxy silane.
Among these, methyl acrylate, ethyl acrylate, t-butyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, and t-butyl methacrylate are preferable.

シロキサン又はその誘導体としては、たとえば、ジメチルシロキサン、ジエチルシロキサン、ジフェニルシロキサン、メチルフェニルシロキサン等が挙げられる。
アルキレンオキシドとしては、たとえば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、イソプロピレンオキシド、ブチレンオキシド等が挙げられる。
Examples of siloxane or derivatives thereof include dimethylsiloxane, diethylsiloxane, diphenylsiloxane, and methylphenylsiloxane.
Examples of the alkylene oxide include ethylene oxide, propylene oxide, isopropylene oxide, butylene oxide and the like.

かご型シルセスキオキサン(POSS)構造含有構成単位としては、下記一般式(a0−1)で表される構成単位が挙げられる。   Examples of the cage-type silsesquioxane (POSS) structure-containing structural unit include structural units represented by the following general formula (a0-1).

Figure 0006325320
[式中、Rは水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基を表す。Vは置換基を有していてもよい2価の炭化水素基を表す。Rは置換基を有していてもよい1価の炭化水素基を表し、複数のRはそれぞれ同じであってもよく異なっていてもよい。]
Figure 0006325320
[Wherein, R represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. V 0 represents a divalent hydrocarbon group which may have a substituent. R 0 represents a monovalent hydrocarbon group which may have a substituent, and a plurality of R 0 may be the same or different. ]

前記式(a0−1)中、Rの炭素数1〜5のアルキル基は、炭素数1〜5の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基は、前記炭素数1〜5のアルキル基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基である。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
Rとしては、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜5のフッ素化アルキル基が好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子またはメチル基が最も好ましい。
In the formula (a0-1), the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of R is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, specifically a methyl group or an ethyl group. Propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like. The halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms are substituted with halogen atoms. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
R is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and is most preferably a hydrogen atom or a methyl group in terms of industrial availability.

前記式(a0−1)中、Rにおける1価の炭化水素基は、炭素数1〜20が好ましく、より好ましくは1〜10であり、さらに好ましくは1〜8である。ただし、該炭素数には、後述の置換基における炭素数を含まないものとする。
における1価の炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよく、なかでも脂肪族炭化水素基であることが好ましく、1価の脂肪族飽和炭化水素基(アルキル基)であることがより好ましい。
前記アルキル基として、より具体的には、鎖状の脂肪族炭化水素基(直鎖状または分岐鎖状のアルキル基)、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
直鎖状のアルキル基は、炭素数が1〜8が好ましく、1〜5がより好ましく、1〜3がさらに好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基等が挙げられる。これらの中でも、メチル基、エチル基、n−プロピル基が好ましく、メチル基、エチル基又はイソブチル基がより好ましく、エチル基又はイソブチル基がさらに好ましく、エチル基が特に好ましい。
分岐鎖状のアルキル基は、炭素数が3〜5が好ましい。具体的には、イソプロピル基、イソブチル基、tert−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられ、イソプロピル基又はtert−ブチル基であることが最も好ましい。
構造中に環を含む脂肪族炭化水素基としては、環状の脂肪族炭化水素基(脂肪族炭化水素環から水素原子を1個除いた基)、該環状の脂肪族炭化水素基が前述した鎖状の脂肪族炭化水素基の末端に結合するか、又は該環状の脂肪族炭化水素基が前述した鎖状の脂肪族炭化水素基の途中に介在する基などが挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が3〜8であることが好ましく、4〜6であることがより好ましく、多環式基であってもよく、単環式基であってもよい。単環式基としては、炭素数3〜6のモノシクロアルカンから1つ以上の水素原子を除いた基が好ましく、該モノシクロアルカンとしては、シクロペンタン、シクロヘキサン等が例示できる。多環式基としては、炭素数7〜12のポリシクロアルカンから1つ以上の水素原子を除いた基が好ましく、該ポリシクロアルカンとして具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
In the formula (a0-1), the monovalent hydrocarbon group for R 0 preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, and still more preferably 1 to 8 carbon atoms. However, the carbon number does not include the carbon number in the substituent described later.
The monovalent hydrocarbon group for R 0 may be an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, and particularly preferably an aliphatic hydrocarbon group. It is more preferably an aliphatic saturated hydrocarbon group (alkyl group).
More specifically, examples of the alkyl group include a chain aliphatic hydrocarbon group (a linear or branched alkyl group) and an aliphatic hydrocarbon group having a ring in the structure.
The linear alkyl group preferably has 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms, and still more preferably 1 to 3 carbon atoms. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and an n-pentyl group. Among these, a methyl group, an ethyl group, and an n-propyl group are preferable, a methyl group, an ethyl group, or an isobutyl group is more preferable, an ethyl group or an isobutyl group is further preferable, and an ethyl group is particularly preferable.
The branched alkyl group preferably has 3 to 5 carbon atoms. Specific examples include an isopropyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, and the like, and an isopropyl group or a tert-butyl group is most preferable.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure include a cyclic aliphatic hydrocarbon group (a group obtained by removing one hydrogen atom from an aliphatic hydrocarbon ring), and the cyclic aliphatic hydrocarbon group is the chain described above. Examples thereof include a group bonded to the terminal of a chain-like aliphatic hydrocarbon group or a group in which the cyclic aliphatic hydrocarbon group is interposed in the middle of the chain-like aliphatic hydrocarbon group described above.
The cyclic aliphatic hydrocarbon group preferably has 3 to 8 carbon atoms, more preferably 4 to 6 carbon atoms, and may be a polycyclic group or a monocyclic group. . As the monocyclic group, a group in which one or more hydrogen atoms have been removed from a monocycloalkane having 3 to 6 carbon atoms is preferable, and examples of the monocycloalkane include cyclopentane and cyclohexane. As the polycyclic group, a group in which one or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane having 7 to 12 carbon atoms is preferable. Specific examples of the polycycloalkane include adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, And tetracyclododecane.

鎖状の脂肪族炭化水素基は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基は、置換基を有していてもよい。この置換基としては、炭素数1〜5のアルキル基、フッ素原子、炭素数1〜5のフッ素化アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
The chain-like aliphatic hydrocarbon group may have a substituent. Examples of the substituent include a fluorine atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, and an oxygen atom (= O).
The cyclic aliphatic hydrocarbon group may have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a fluorine atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and an oxygen atom (= O).

における1価の炭化水素基が芳香族炭化水素基となる場合、該芳香族炭化水素基としては、芳香環を少なくとも1つ有する1価の炭化水素基である。
この芳香環は、4n+2個のπ電子をもつ環状共役系であれば特に限定されず、単環式でも多環式でもよい。芳香環の炭素数は5〜30であることが好ましく、5〜20がより好ましく、6〜15がさらに好ましく、6〜12が特に好ましい。ただし、該炭素数には、後述の置換基における炭素数を含まないものとする。
芳香環として具体的には、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素環;前記芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環等が挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。芳香族複素環として具体的には、ピリジン環、チオフェン環等が挙げられる。
芳香族炭化水素基として具体的には、前記芳香族炭化水素環または芳香族複素環から水素原子を1つ除いた基(アリール基またはヘテロアリール基);2以上の芳香環を含む芳香族化合物(たとえばビフェニル、フルオレン等)から水素原子を1つ除いた基;前記芳香族炭化水素環または芳香族複素環の水素原子の1つがアルキレン基で置換された基(たとえば、ベンジル基、フェネチル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基、1−ナフチルエチル基、2−ナフチルエチル基等のアリールアルキル基)等が挙げられる。
前記アリール基又はヘテロアリール基に結合するアルキレン基の炭素数は、1〜4であることが好ましく、1〜2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。
芳香族炭化水素基は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。置換基としては、炭素数1〜5のアルキル基、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
When the monovalent hydrocarbon group in R 0 is an aromatic hydrocarbon group, the aromatic hydrocarbon group is a monovalent hydrocarbon group having at least one aromatic ring.
The aromatic ring is not particularly limited as long as it is a cyclic conjugated system having 4n + 2 π electrons, and may be monocyclic or polycyclic. It is preferable that carbon number of an aromatic ring is 5-30, 5-20 are more preferable, 6-15 are more preferable, and 6-12 are especially preferable. However, the carbon number does not include the carbon number in the substituent described later.
Specific examples of the aromatic ring include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, naphthalene, anthracene, and phenanthrene; aromatic heterocycles in which a part of carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring are substituted with heteroatoms, and the like. Can be mentioned. Examples of the hetero atom in the aromatic heterocyclic ring include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom. Specific examples of the aromatic heterocycle include a pyridine ring and a thiophene ring.
Specifically, the aromatic hydrocarbon group is a group obtained by removing one hydrogen atom from the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic ring (aryl group or heteroaryl group); an aromatic compound containing two or more aromatic rings A group in which one hydrogen atom is removed from (for example, biphenyl, fluorene, etc.); a group in which one of the hydrogen atoms of the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic ring is substituted with an alkylene group (for example, benzyl group, phenethyl group, 1-naphthylmethyl group, 2-naphthylmethyl group, 1-naphthylethyl group, arylalkyl groups such as 2-naphthylethyl group) and the like.
The alkylene group bonded to the aryl group or heteroaryl group preferably has 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 2 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atom.
The aromatic hydrocarbon group may or may not have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a fluorine atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, and an oxygen atom (= O).

前記式(a0−1)中、Vにおける2価の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。脂肪族炭化水素基は、芳香族性を持たない炭化水素基を意味する。
における2価の炭化水素基としての脂肪族炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよく、通常は飽和であることが好ましい。
該脂肪族炭化水素基として、より具体的には、直鎖状若しくは分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、又は構造中に環を含む脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
In the formula (a0-1), the divalent hydrocarbon group for V 0 may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group. An aliphatic hydrocarbon group means a hydrocarbon group having no aromaticity.
The aliphatic hydrocarbon group as the divalent hydrocarbon group for V 0 may be saturated or unsaturated, and is usually preferably saturated.
More specific examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, an aliphatic hydrocarbon group having a ring in the structure, and the like.

前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜6がより好ましく、1〜4がさらに好ましく、1〜3が最も好ましい。
直鎖状の脂肪族炭化水素基としては、直鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、メチレン基[−CH−]、エチレン基[−(CH−]、トリメチレン基[−(CH−]、テトラメチレン基[−(CH−]、ペンタメチレン基[−(CH−]等が挙げられる。
分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、−CH(CH)−、−CH(CHCH)−、−C(CH−、−C(CH)(CHCH)−、−C(CH)(CHCHCH)−、−C(CHCH−等のアルキルメチレン基;−CH(CH)CH−、−CH(CH)CH(CH)−、−C(CHCH−、−CH(CHCH)CH−、−C(CHCH−CH−等のアルキルエチレン基;−CH(CH)CHCH−、−CHCH(CH)CH−等のアルキルトリメチレン基;−CH(CH)CHCHCH−、−CHCH(CH)CHCH−等のアルキルテトラメチレン基などのアルキルアルキレン基等が挙げられる。アルキルアルキレン基におけるアルキル基としては、炭素数1〜5の直鎖状のアルキル基が好ましい。
The linear or branched aliphatic hydrocarbon group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6, more preferably 1 to 4, and most preferably 1 to 3.
As the linear aliphatic hydrocarbon group, a linear alkylene group is preferable. Specifically, a methylene group [—CH 2 —], an ethylene group [— (CH 2 ) 2 —], a trimethylene group [ — (CH 2 ) 3 —], tetramethylene group [— (CH 2 ) 4 —], pentamethylene group [— (CH 2 ) 5 —] and the like can be mentioned.
As the branched aliphatic hydrocarbon group, a branched alkylene group is preferred, and specifically, —CH (CH 3 ) —, —CH (CH 2 CH 3 ) —, —C (CH 3 ). 2 -, - C (CH 3 ) (CH 2 CH 3) -, - C (CH 3) (CH 2 CH 2 CH 3) -, - C (CH 2 CH 3) 2 - ; alkylethylene groups such as - CH (CH 3) CH 2 - , - CH (CH 3) CH (CH 3) -, - C (CH 3) 2 CH 2 -, - CH (CH 2 CH 3) CH 2 -, - C (CH 2 CH 3) 2 -CH 2 - alkyl groups such as; -CH (CH 3) CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH (CH 3) CH 2 - alkyl trimethylene groups such as; -CH (CH 3) CH 2 CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH (CH 3) CH 2 CH 2 - And the like alkyl alkylene group such as an alkyl tetramethylene group of. The alkyl group in the alkyl alkylene group is preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.

前記構造中に環を含む脂肪族炭化水素基としては、脂環式炭化水素基(脂肪族炭化水素環から水素原子を2個除いた基)、脂環式炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の末端に結合した基、脂環式炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の途中に介在する基などが挙げられる。前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては前記と同様のものが挙げられる。
前記脂環式炭化水素基は、炭素数が3〜20であることが好ましく、3〜12であることがより好ましい。
前記脂環式炭化水素基は、多環式基であってもよく、単環式基であってもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、モノシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましい。該モノシクロアルカンとしては、炭素数3〜6のものが好ましく、具体的にはシクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。
多環式の脂環式炭化水素基としては、ポリシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましく、該ポリシクロアルカンとしては、炭素数7〜12のものが好ましく、具体的にはアダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
Examples of the aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure include an alicyclic hydrocarbon group (a group obtained by removing two hydrogen atoms from an aliphatic hydrocarbon ring), and an alicyclic hydrocarbon group that is linear or branched. Examples thereof include a group bonded to the end of a chain aliphatic hydrocarbon group and a group in which an alicyclic hydrocarbon group is interposed in the middle of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group. Examples of the linear or branched aliphatic hydrocarbon group include those described above.
The alicyclic hydrocarbon group preferably has 3 to 20 carbon atoms, and more preferably 3 to 12 carbon atoms.
The alicyclic hydrocarbon group may be a polycyclic group or a monocyclic group. The monocyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing two hydrogen atoms from a monocycloalkane. The monocycloalkane preferably has 3 to 6 carbon atoms, and specific examples include cyclopentane and cyclohexane.
The polycyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing two hydrogen atoms from a polycycloalkane, and the polycycloalkane preferably has 7 to 12 carbon atoms. Adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane and the like.

芳香族炭化水素基は、芳香環を有する炭化水素基である。
この芳香環は、4n+2個のπ電子をもつ環状共役系であれば特に限定されず、単環式でも多環式でもよい。芳香環の炭素数は5〜30であることが好ましく、5〜20がより好ましく、6〜15がさらに好ましく、6〜12が特に好ましい。ただし、該炭素数には、後述の置換基における炭素数を含まないものとする。
芳香環として具体的には、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素環;前記芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環等が挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。芳香族複素環として具体的には、ピリジン環、チオフェン環等が挙げられる。
芳香族炭化水素基として具体的には、前記芳香族炭化水素環または芳香族複素環から水素原子を2つ除いた基(アリーレン基またはヘテロアリーレン基);2以上の芳香環を含む芳香族化合物(たとえばビフェニル、フルオレン等)から水素原子を2つ除いた基;前記芳香族炭化水素環または芳香族複素環から水素原子を1つ除いた基(アリール基またはヘテロアリール基)の水素原子の1つがアルキレン基で置換された基(たとえば、ベンジル基、フェネチル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基、1−ナフチルエチル基、2−ナフチルエチル基等のアリールアルキル基におけるアリール基から水素原子をさらに1つ除いた基)等が挙げられる。
前記アリール基又はヘテロアリール基に結合するアルキレン基の炭素数は、1〜4であることが好ましく、1〜2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。
The aromatic hydrocarbon group is a hydrocarbon group having an aromatic ring.
The aromatic ring is not particularly limited as long as it is a cyclic conjugated system having 4n + 2 π electrons, and may be monocyclic or polycyclic. It is preferable that carbon number of an aromatic ring is 5-30, 5-20 are more preferable, 6-15 are more preferable, and 6-12 are especially preferable. However, the carbon number does not include the carbon number in the substituent described later.
Specific examples of the aromatic ring include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, naphthalene, anthracene, and phenanthrene; aromatic heterocycles in which a part of carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring are substituted with heteroatoms, and the like. Can be mentioned. Examples of the hetero atom in the aromatic heterocyclic ring include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom. Specific examples of the aromatic heterocycle include a pyridine ring and a thiophene ring.
Specifically, the aromatic hydrocarbon group is a group obtained by removing two hydrogen atoms from the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocycle (arylene group or heteroarylene group); an aromatic compound containing two or more aromatic rings A group obtained by removing two hydrogen atoms from (for example, biphenyl, fluorene, etc.); 1 of the hydrogen atoms of a group (aryl group or heteroaryl group) obtained by removing one hydrogen atom from the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic ring A group substituted with an alkylene group (for example, an aryl group in an arylalkyl group such as benzyl, phenethyl, 1-naphthylmethyl, 2-naphthylmethyl, 1-naphthylethyl, 2-naphthylethyl, etc.) A group in which one atom is further removed).
The alkylene group bonded to the aryl group or heteroaryl group preferably has 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 2 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atom.

以下に、前記式(a0−1)で表される構成単位の具体例を示す。以下の各式中、Rαは、水素原子、メチル基またはトリフルオロメチル基を示す。 Specific examples of the structural unit represented by the formula (a0-1) are shown below. In the following formulas, R α represents a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.

Figure 0006325320
Figure 0006325320

本発明においては、Siを含有しない構成単位と、Siを含有する構成単位とのモル比が50:50〜70:30であることが好ましく、60:40〜65:35であることがより好ましい。
芳香族基を有する構成単位、(α置換)アクリル酸、又は(α置換)アクリル酸エステルから誘導される構成単位の割合が前記の好ましい範囲内であると、支持体表面に対して垂直方向に配向したシリンダー状の相分離構造が得られやすい。
In the present invention, the molar ratio between the structural unit not containing Si and the structural unit containing Si is preferably 50:50 to 70:30, and more preferably 60:40 to 65:35. .
When the proportion of the structural unit derived from the structural unit having an aromatic group, (α-substituted) acrylic acid, or (α-substituted) acrylic ester is within the above preferred range, it is perpendicular to the support surface. An oriented cylindrical phase separation structure is easily obtained.

かかるブロックコポリマーとして、具体的には、スチレンのブロックとSi含有ブロックとを有するブロックコポリマー、かご型シルセスキオキサン(POSS)構造含有構成単位のブロックとアクリル酸のブロックとを有するブロックコポリマー、かご型シルセスキオキサン(POSS)構造含有構成単位のブロックとアクリル酸メチルのブロックとを有するブロックコポリマー、等が挙げられる。   Specific examples of such a block copolymer include a block copolymer having a styrene block and a Si-containing block, a block copolymer having a cage-type silsesquioxane (POSS) structure-containing structural unit block and an acrylic acid block, and a cage. And block copolymers having a block of a structural unit containing a silsesquioxane (POSS) structure and a block of methyl acrylate.

ブロックコポリマーを構成する各ポリマーの質量平均分子量(Mw)(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算基準)は、相分離を起こすことが可能な大きさであれば特に限定されるものではないが、5000〜500000が好ましく、5000〜400000がより好ましく、5000〜300000がさらに好ましい。
またブロックコポリマーの分散度(Mw/Mn)は1.0〜3.0が好ましく、1.0〜1.5がより好ましく、1.0〜1.3がさらに好ましい。なお、Mnは数平均分子量を示す。
The mass average molecular weight (Mw) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography) of each polymer constituting the block copolymer is not particularly limited as long as it is a size capable of causing phase separation. To 50,000,000 are preferable, 5,000 to 400,000 are more preferable, and 5,000 to 300,000 are more preferable.
Further, the dispersity (Mw / Mn) of the block copolymer is preferably 1.0 to 3.0, more preferably 1.0 to 1.5, and still more preferably 1.0 to 1.3. In addition, Mn shows a number average molecular weight.

ブロックコポリマーを含有する組成物には、上記ブロックコポリマー以外に、さらに、所望により、混和性のある添加剤、例えば中性化膜からなる層の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤、染料、増感剤、塩基増殖剤、塩基性化合物等を適宜、添加含有させることができる。   In addition to the block copolymer described above, the composition containing the block copolymer may further contain, if desired, miscible additives, for example, an additional resin for improving the performance of the layer made of the neutralized film, and coatability. A surfactant, a dissolution inhibitor, a plasticizer, a stabilizer, a colorant, an antihalation agent, a dye, a sensitizer, a base proliferating agent, a basic compound, and the like can be added and contained as appropriate.

・有機溶剤
ブロックコポリマーを含有する組成物は、上記ブロックコポリマーを有機溶剤に溶解して作製することができる。有機溶剤としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、樹脂を主成分とする膜組成物の溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。
例えば、γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチル−n−ペンチルケトン、メチルイソペンチルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコール類;エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、またはジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、前記多価アルコール類または前記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテルまたはモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体[これらの中では、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)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)が好ましい];ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類;アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、ペンチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン等の芳香族系有機溶剤などを挙げることができる。
これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上の混合溶剤として用いてもよい。
中でも、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)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、シクロヘキサノン、ELが好ましい。
また、PGMEAと極性溶剤とを混合した混合溶媒も好ましい。その配合比(質量比)は、PGMEAと極性溶剤との相溶性等を考慮して適宜決定すればよいが、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2の範囲内である。たとえば極性溶剤としてELを配合する場合は、PGMEA:ELの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2である。また、極性溶剤としてPGMEを配合する場合は、PGMEA:PGMEの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2、さらに好ましくは3:7〜7:3である。また、極性溶剤としてPGMEおよびシクロヘキサノンを配合する場合は、PGMEA:(PGME+シクロヘキサノン)の質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2、さらに好ましくは3:7〜7:3である。
-Organic solvent The composition containing a block copolymer can be prepared by dissolving the block copolymer in an organic solvent. Any organic solvent may be used as long as it can dissolve each component to be used to form a uniform solution. Conventionally, an arbitrary solvent can be selected from among known solvents for resin-based film compositions. One or more types can be appropriately selected and used.
For example, lactones such as γ-butyrolactone; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl-n-pentyl ketone, methyl isopentyl ketone, and 2-heptanone; Monohydric alcohols; compounds having an ester bond, such as ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol monoacetate, monomethyl ether, monoethyl of the polyhydric alcohols or compound having the ester bond Ether alkyl such as ether, monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether Derivatives of polyhydric alcohols such as compounds having a propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) or propylene glycol monomethyl ether (PGME) among these]; cyclic ethers such as dioxane, methyl lactate, Esters such as ethyl lactate (EL), methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate; anisole, ethyl benzyl ether, cresyl methyl ether, diphenyl ether, Aromatic organics such as dibenzyl ether, phenetol, butyl phenyl ether, ethylbenzene, diethylbenzene, pentylbenzene, isopropylbenzene, toluene, xylene, cymene, mesitylene A solvent etc. can be mentioned.
These organic solvents may be used independently and may be used as 2 or more types of mixed solvents.
Among these, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), cyclohexanone, and EL are preferable.
Moreover, the mixed solvent which mixed PGMEA and the polar solvent is also preferable. The blending ratio (mass ratio) may be appropriately determined in consideration of the compatibility between PGMEA and the polar solvent, preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. Within range. For example, when EL is blended as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: EL is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. Moreover, when mix | blending PGME as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: PGME becomes like this. Preferably it is 1: 9-9: 1, More preferably, it is 2: 8-8: 2, More preferably, it is 3: 7-7: 3. Further, when PGME and cyclohexanone are blended as polar solvents, the mass ratio of PGMEA: (PGME + cyclohexanone) is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2, and even more preferably 3. : 7 to 7: 3.

また、ブロックコポリマーを含有する組成物中の有機溶剤として、その他には、PGMEA、EL、または前記PGMEAと極性溶剤との混合溶媒と、γ−ブチロラクトンとの混合溶剤も好ましい。この場合、混合割合としては、前者と後者の質量比が好ましくは70:30〜95:5とされる。
ブロックコポリマーを含有する組成物中の有機溶剤の使用量は特に限定されるものではなく、塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定されるものであるが、一般的にはブロックコポリマーの固形分濃度が0.2〜70質量%、好ましくは0.2〜50質量%の範囲内となる様に用いられる。
In addition, as the organic solvent in the composition containing the block copolymer, PGMEA, EL, or a mixed solvent of PGMEA and a polar solvent and a mixed solvent of γ-butyrolactone are also preferable. In this case, the mixing ratio of the former and the latter is preferably 70:30 to 95: 5.
The amount of the organic solvent used in the composition containing the block copolymer is not particularly limited, and can be appropriately set according to the coating film thickness at a coatable concentration. Is used in such a manner that the solid content concentration is 0.2 to 70% by mass, preferably 0.2 to 50% by mass.

なお、以下において、ブロックコポリマーを構成するブロックのうち、後の任意工程で選択的に除去されないブロックをPブロック(図1中の2b)、選択的に除去されるブロックをPブロック(図1中の2a)、という。例えば、PS−Si含有ブロックコポリマーを含む層を相分離した後、当該層に対して酸素プラズマ処理や水素プラズマ処理等を行うことにより、Si含有ブロックからなる相が選択的に除去される。この場合、PSがPブロックであり、Si含有ブロックPブロックである。 In the following, among the blocks constituting the block copolymer, P A block (Fig optional step the blocks that are not selectively removed in block P B (2b in FIG. 1), a block that is selectively removed after 2a) in 1. For example, after phase-separating a layer containing a PS-Si-containing block copolymer, the phase composed of the Si-containing block is selectively removed by performing oxygen plasma treatment, hydrogen plasma treatment, or the like on the layer. In this case, PS is a block P B is a Si-containing block P A block.

本発明において、選択的に除去される相(すなわち、Pブロックからなる相)の形状や大きさは、ブロックコポリマーを構成する各ブロックの体積分率や、ブロックコポリマーの分子量により規定される。例えば、ブロックコポリマー中に占めるPブロックの体積分率を比較的小さくすることにより、Pブロックからなる相中にPブロックからなる相がシリンダー状に存在するシリンダー構造を形成させることができる。一方で、ブロックコポリマー中に占めるPブロックとPブロックの体積分率を同程度にすることにより、Pブロックからなる相とPブロックからなる相とが交互に積層されたラメラ構造を形成させることができる。また、ブロックコポリマーの分子量を大きくすることにより、各相の大きさを大きくすることができる。 In the present invention, the shape and size of the phases is selectively removed (i.e., phase consisting block P A), the volume fraction of each block constituting the block copolymer and is defined by the molecular weight of the block copolymer. For example, by a relatively small volume fraction of P A block occupied in the block copolymer, it is possible to form a cylindrical structure phase consisting P A block phase in consisting of P B block is present in the cylindrical . On the other hand, by the volume fraction of the block P A and P B blocks occupying the block copolymer to the same extent, the lamellar structure in which a phase of phase and P A block consisting of block P B are alternately laminated Can be formed. In addition, the size of each phase can be increased by increasing the molecular weight of the block copolymer.

[ブロックコポリマーを含む層上に、トップコート材料を塗布し、トップコート膜を形成する工程]
本発明は、前記[支持体上に、ブロックコポリマーを含む層を形成する工程]の後に、トップコート材料を、ブロックコポリマーを含む層上に塗布してトップコート膜を形成するトップコート膜形成工程を有する。
トップコート膜形成工程においては、例えば、図1(c)に示すように、トップコート材料を、ブロックコポリマーを含む層2上に塗布してトップコート膜を形成するトップコート膜3を形成するとよい。
[Step of applying top coat material on layer containing block copolymer to form top coat film]
The present invention provides a top coat film forming step of forming a top coat film by applying a top coat material on the layer containing a block copolymer after the above [step of forming a layer containing a block copolymer on a support]. Have
In the top coat film forming step, for example, as shown in FIG. 1C, a top coat material 3 may be formed by applying a top coat material on the layer 2 containing a block copolymer to form a top coat film. .

トップコート膜形成工程では、ジカルボン酸又はジカルボン酸の塩を含む高分子化合物と、有機溶剤成分(S)を含有するトップコート材料を、ブロックコポリマーを含む層上に塗布してトップコート膜を形成する。
前記ブロックコポリマーを含む層2上に、該トップコート材料を用いてトップコート膜3を設けることにより、該層の表面状態を良好にコントロールでき、より安定に相分離させることができる。
本発明において、トップコート膜3の形成は、たとえば、前記ブロックコポリマーを含む層2上に、該トップコート材料を、スピンナー等を用いて塗布することにより実施できる。該塗布の後、ベーク処理を行ってもよい。その際、加熱温度を80〜280℃とすることが好ましく、加熱時間を10〜600秒間とすることが好ましい。
ブロックコポリマーを含む層2上に形成されるトップコート膜3の厚さは、好ましくは、2〜500nmであり、より好ましくは厚さ5〜200nmであり、さらに好ましくは厚さ10〜100nmである。トップコート膜3の厚さが前記の好ましい範囲内にあることで、外部環境の影響を充分に遮断することができ、相分離がより良好に起こりやすくなる。
In the topcoat film formation step, a topcoat film is formed by applying a polymer compound containing dicarboxylic acid or a salt of dicarboxylic acid and a topcoat material containing an organic solvent component (S) on the layer containing the block copolymer. To do.
By providing the topcoat film 3 using the topcoat material on the layer 2 containing the block copolymer, the surface state of the layer can be well controlled and phase separation can be performed more stably.
In the present invention, the top coat film 3 can be formed, for example, by applying the top coat material onto the layer 2 containing the block copolymer using a spinner or the like. After the application, a baking process may be performed. At that time, the heating temperature is preferably 80 to 280 ° C., and the heating time is preferably 10 to 600 seconds.
The thickness of the topcoat film 3 formed on the layer 2 containing the block copolymer is preferably 2 to 500 nm, more preferably 5 to 200 nm, and still more preferably 10 to 100 nm. . When the thickness of the top coat film 3 is within the above preferable range, the influence of the external environment can be sufficiently blocked, and phase separation is more likely to occur.

トップコート材料については、後述のトップコート材料を用いることができる。本発明においては、後述するように、トップコート材料が、ジカルボン酸又はジカルボン酸の塩を含む高分子化合物と、有機溶剤成分(S)を含有し、前記有機溶剤成分(S)は、水とアルコールとを含有し、前記水の配合量が、前記アルコールの配合量の0.5倍以上であることを特徴とする。   As the top coat material, the following top coat material can be used. In the present invention, as will be described later, the topcoat material contains a polymer compound containing dicarboxylic acid or a salt of dicarboxylic acid, and an organic solvent component (S), and the organic solvent component (S) contains water and It contains alcohol, and the compounding quantity of the water is 0.5 times or more of the compounding quantity of the alcohol.

≪トップコート材料≫
本発明の相分離構造を含む構造体の製造方法において用いるトップコート材料、及び用いることが好ましいトップコート材料について説明する。
本発明においてトップコート材料は、ジカルボン酸又はジカルボン酸の塩を含む構成単位(Tc1)を有する高分子化合物と、有機溶剤成分(S)を含有し、前記有機溶剤成分(S)は、水とアルコールとを含有し、前記水の配合量が、前記アルコールの配合量の0.5倍以上であること(以下「トップコート材料(1)」ともいう)を特徴とする。
また、本発明のトップコート材料は、ジカルボン酸又はジカルボン酸の塩を含む構成単位(Tc1)と、前記ブロックコポリマーを含む層の表面エネルギーを制御する構成単位(Tc2)と、を有する高分子化合物と、前記有機溶剤成分(S)は、水とアルコールとを含有し、前記水の配合量が、前記アルコールの配合量の0.5倍以上であるトップコート材料(以下「トップコート材料(2)」ともいう)であってもよい。
さらに、ジカルボン酸又はジカルボン酸の塩を含む構成単位(Tc1)を有する高分子化合物と、前記ブロックコポリマーを含む層の表面エネルギーを制御する表面エネルギー制御剤と、有機溶剤成分(S)とを含有するトップコート材料であってもよい。
≪Topcoat material≫
The topcoat material used in the method for producing a structure including the phase separation structure of the present invention and the topcoat material preferably used will be described.
In the present invention, the topcoat material contains a polymer compound having a structural unit (Tc1) containing dicarboxylic acid or a salt of dicarboxylic acid, and an organic solvent component (S), and the organic solvent component (S) contains water and It contains alcohol and the amount of the water is 0.5 times or more the amount of the alcohol (hereinafter also referred to as “topcoat material (1)”).
The topcoat material of the present invention includes a polymer compound having a structural unit (Tc1) containing dicarboxylic acid or a salt of dicarboxylic acid and a structural unit (Tc2) for controlling the surface energy of the layer containing the block copolymer. And the organic solvent component (S) contains water and an alcohol, and the amount of the water is 0.5 times or more the amount of the alcohol (hereinafter referred to as “topcoat material (2)”. ) ")).
Furthermore, the polymer compound which has the structural unit (Tc1) containing dicarboxylic acid or the salt of dicarboxylic acid, the surface energy control agent which controls the surface energy of the layer containing the said block copolymer, and an organic solvent component (S) are contained. It may be a top coat material.

「トップコート材料(1)」
(高分子化合物)
トップコート材料(1)に用いられる高分子化合物は、ジカルボン酸又はジカルボン酸の塩を含む構成単位(Tc1)を有する。
構成単位(Tc1)を有することで、相分離の時に、ブロックコポリマーを含む層の表面エネルギーを適度な高さに維持することができる。
「ジカルボン酸又はジカルボン酸を含む構成単位」とは、たとえば下記の化学式で表される構成単位が挙げられる。
化学式(Tc1−1)で表される構成単位は、塩基性成分の存在下で、極性が増大する構成単位である。化学式(Tc1−2)、(Tc1−3)で表される構成単位は、加熱により極性が減少する構成単位である。
"Topcoat material (1)"
(Polymer compound)
The polymer compound used for the topcoat material (1) has a structural unit (Tc1) containing dicarboxylic acid or a salt of dicarboxylic acid.
By having the structural unit (Tc1), the surface energy of the layer containing the block copolymer can be maintained at an appropriate height during phase separation.
Examples of the “structural unit containing dicarboxylic acid or dicarboxylic acid” include structural units represented by the following chemical formulas.
The structural unit represented by the chemical formula (Tc1-1) is a structural unit whose polarity increases in the presence of a basic component. The structural units represented by the chemical formulas (Tc1-2) and (Tc1-3) are structural units whose polarity decreases by heating.

Figure 0006325320
Figure 0006325320

高分子化合物が有する構成単位(Tc1)は、1種でもよく2種以上でもよい。
構成単位(Tc1)として、(Tc1−1)〜(Tc1−3)で表される構成単位のいずれを選択すべきか、については、ブロックコポリマーの種類や、ブロックコポリマーを含む層の表面エネルギーの程度などによって適宜決定される。
構成単位(Tc1)のなかでも、前記の化学式(Tc1−2)で表される構成単位、又は、化学式(Tc1−3)で表される構成単位を用いることが好ましい。
高分子化合物中の構成単位(Tc1)の割合は、該高分子化合物を構成する全構成単位に対し、10〜90モル%が好ましく、30〜80モル%がより好ましく、40〜80モル%がさらに好ましい。
構成単位(Tc1)の割合を前記の好ましい範囲内とすることによって、相分離の時に、ブロックコポリマーを含む層の表面エネルギーを適度な高さに容易に維持できる。
The structural unit (Tc1) possessed by the polymer compound may be one type or two or more types.
As to which of the structural units represented by (Tc1-1) to (Tc1-3) should be selected as the structural unit (Tc1), the type of block copolymer and the degree of surface energy of the layer containing the block copolymer It is determined as appropriate.
Among the structural units (Tc1), it is preferable to use the structural unit represented by the chemical formula (Tc1-2) or the structural unit represented by the chemical formula (Tc1-3).
The proportion of the structural unit (Tc1) in the polymer compound is preferably 10 to 90 mol%, more preferably 30 to 80 mol%, and more preferably 40 to 80 mol% with respect to all the structural units constituting the polymer compound. Further preferred.
By setting the proportion of the structural unit (Tc1) within the above preferred range, the surface energy of the layer containing the block copolymer can be easily maintained at an appropriate height during phase separation.

本発明においては、トップコート材料は、有機溶剤成分(S)を含有する。
<有機溶剤成分(S)>
本発明において、有機溶剤成分(以下、「(S)成分」ということがある。)は、水とアルコールとを含有し、前記水の配合量が、重量比で、前記アルコールの配合量の0.5倍以上であることを特徴とする。
水とアルコールの配合比は、水の配合量がアルコールの配合量と等倍であってもよく、また、水の配合量がアルコールの配合量の3倍以上であることが好ましい。
In the present invention, the topcoat material contains an organic solvent component (S).
<Organic solvent component (S)>
In the present invention, the organic solvent component (hereinafter sometimes referred to as “component (S)”) contains water and alcohol, and the blending amount of the water is 0% of the blending amount of the alcohol. .5 times or more.
The blending ratio of water and alcohol may be such that the blending amount of water is the same as the blending amount of alcohol, and the blending amount of water is preferably three times or more of the blending amount of alcohol.

本発明において、(S)成分が含有するアルコールとしては、特に限定されず、適宜選択可能である。
本発明においては、例えば、水溶性のアルコールが好ましく、より具体的には、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、3−メトキシ−1−プロパノール、3−メトキシ−3−メチルブタノール、t−ブタノールが挙げられる。
本発明においては、上記の中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いてもよい。本発明においては、メチルアルコール、エチルアルコール又はイソプロピルアルコールを選択することが好ましい。
In this invention, it does not specifically limit as alcohol which (S) component contains, It can select suitably.
In the present invention, for example, a water-soluble alcohol is preferable, and more specifically, methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, propylene glycol monomethyl ether, 3-methoxy-1-propanol, 3-methoxy-3-methylbutanol. , T-butanol.
In the present invention, one or more of the above may be appropriately selected and used. In the present invention, it is preferable to select methyl alcohol, ethyl alcohol or isopropyl alcohol.

トップコート材料(1)に用いられる高分子化合物は、構成単位(Tc1)以外の構成単位を有していてもよい。
構成単位(Tc1)以外の構成単位としては、前記ブロックコポリマーを含む層の表面エネルギーを制御する構成単位(Tc2)、ガラス転移温度(Tg)を調整する構成単位(Tc3)等が挙げられる。
The polymer compound used for the topcoat material (1) may have a structural unit other than the structural unit (Tc1).
Examples of the structural unit other than the structural unit (Tc1) include a structural unit (Tc2) that controls the surface energy of the layer containing the block copolymer, and a structural unit (Tc3) that adjusts the glass transition temperature (Tg).

・構成単位(Tc2)
構成単位(Tc2)は、前記ブロックコポリマーを含む層の表面エネルギーを制御する構成単位である。
構成単位(Tc2)を有することで、相分離の時に、ブロックコポリマーを含む層の表面エネルギーが適度な高さとなるように制御できる。
・ Structural unit (Tc2)
The structural unit (Tc2) is a structural unit that controls the surface energy of the layer containing the block copolymer.
By having the structural unit (Tc2), it is possible to control the surface energy of the layer containing the block copolymer so as to have an appropriate height during phase separation.

構成単位(Tc2)としては、前記構成単位(Tc1)を有する高分子化合物の極性を調整できるものであればよく、下記の一般式(Tc2−1)で表される構成単位、一般式(Tc2−2)で表される構成単位、及び、一般式(Tc2−3)で表される構成単位からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましい。   The structural unit (Tc2) may be any unit that can adjust the polarity of the polymer compound having the structural unit (Tc1). The structural unit represented by the following general formula (Tc2-1), the general formula (Tc2) -2) and at least one selected from the group consisting of the structural unit represented by formula (Tc2-3) is preferred.

Figure 0006325320
[式中、x1は、0又は1である。Rはフッ素原子、又は、フッ素原子もしくは酸素原子を含んでいてもよい炭化水素基を表す。x2は、0〜4の整数である。Rは、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基を表す。複数のRはそれぞれ同じであってもよく異なっていてもよい。Rは、フッ素原子、又は、フッ素原子もしくは酸素原子を含んでいてもよい炭化水素基を表す。yは、0〜3の整数である。Rは、置換基で置換されていてもよい炭化水素基を表す。Rにおける置換基は、フッ素原子、又は、フッ素原子もしくは酸素原子を含んでいてもよい炭化水素基である。]
Figure 0006325320
[Wherein x1 is 0 or 1; R 1 represents a fluorine atom or a hydrocarbon group which may contain a fluorine atom or an oxygen atom. x2 is an integer of 0-4. R represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. A plurality of R may be the same or different. R 2 represents a fluorine atom or a hydrocarbon group that may contain a fluorine atom or an oxygen atom. y is an integer of 0-3. R 3 represents a hydrocarbon group which may be substituted with a substituent. The substituent in R 3 is a fluorine atom or a hydrocarbon group that may contain a fluorine atom or an oxygen atom. ]

前記式(Tc2−1)中、x1は、0又は1である。
x2は、0〜4の整数であり、好ましくは0〜2の整数であり、より好ましくは0又は1であり、特に好ましくは1である。
In the formula (Tc2-1), x1 is 0 or 1.
x2 is an integer of 0 to 4, preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or 1, and particularly preferably 1.

前記式(Tc2−1)中、Rは、フッ素原子、又は、フッ素原子もしくは酸素原子を含んでいてもよい炭化水素基を表す。Rにおける炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよく、なかでも脂肪族炭化水素基であることが好ましく、1価の脂肪族飽和炭化水素基(アルキル基)であることがより好ましい。
前記アルキル基として、より具体的には、鎖状の脂肪族炭化水素基(直鎖状または分岐鎖状のアルキル基)、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
直鎖状のアルキル基は、炭素数が1〜8が好ましく、1〜5がより好ましく、1〜3がさらに好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基等が挙げられる。これらの中でも、メチル基、エチル基、n−プロピル基が好ましく、メチル基又はエチル基が特に好ましい。
分岐鎖状のアルキル基は、炭素数が3〜10が好ましく、3〜8がより好ましく、3〜6がさらに好ましい。
構造中に環を含む脂肪族炭化水素基としては、環状の脂肪族炭化水素基(脂肪族炭化水素環から水素原子を1個除いた基)、該環状の脂肪族炭化水素基が前述した鎖状の脂肪族炭化水素基の末端に結合するか、又は該環状の脂肪族炭化水素基が前述した鎖状の脂肪族炭化水素基の途中に介在する基などが挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が3〜8であることが好ましく、4〜6であることがより好ましく、多環式基であってもよく、単環式基であってもよい。単環式基としては、炭素数3〜6のモノシクロアルカンから1つ以上の水素原子を除いた基が好ましく、該モノシクロアルカンとしては、シクロペンタン、シクロヘキサン等が例示できる。多環式基としては、炭素数7〜12のポリシクロアルカンから1つ以上の水素原子を除いた基が好ましく、該ポリシクロアルカンとして具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
In the formula (Tc2-1), R 1 represents a fluorine atom, or a hydrocarbon group that may contain a fluorine atom or an oxygen atom. The hydrocarbon group for R 1 may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group, preferably an aliphatic hydrocarbon group, and is preferably a monovalent aliphatic saturated group. It is more preferably a hydrocarbon group (alkyl group).
More specifically, examples of the alkyl group include a chain aliphatic hydrocarbon group (a linear or branched alkyl group) and an aliphatic hydrocarbon group having a ring in the structure.
The linear alkyl group preferably has 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms, and still more preferably 1 to 3 carbon atoms. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, and an n-pentyl group. Among these, a methyl group, an ethyl group, and an n-propyl group are preferable, and a methyl group or an ethyl group is particularly preferable.
The branched alkyl group preferably has 3 to 10 carbon atoms, more preferably 3 to 8 carbon atoms, and still more preferably 3 to 6 carbon atoms.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure include a cyclic aliphatic hydrocarbon group (a group obtained by removing one hydrogen atom from an aliphatic hydrocarbon ring), and the cyclic aliphatic hydrocarbon group is the chain described above. Examples thereof include a group bonded to the terminal of a chain-like aliphatic hydrocarbon group or a group in which the cyclic aliphatic hydrocarbon group is interposed in the middle of the chain-like aliphatic hydrocarbon group described above.
The cyclic aliphatic hydrocarbon group preferably has 3 to 8 carbon atoms, more preferably 4 to 6 carbon atoms, and may be a polycyclic group or a monocyclic group. . As the monocyclic group, a group in which one or more hydrogen atoms have been removed from a monocycloalkane having 3 to 6 carbon atoms is preferable, and examples of the monocycloalkane include cyclopentane and cyclohexane. As the polycyclic group, a group in which one or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane having 7 to 12 carbon atoms is preferable. Specific examples of the polycycloalkane include adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, And tetracyclododecane.

鎖状の脂肪族炭化水素基、又は、環状の脂肪族炭化水素基は、それぞれフッ素原子もしくは酸素原子を含んでいてもよい。すなわち、該脂肪族炭化水素基の水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい。又は、該脂肪族炭化水素基のメチレン基(−CH−)が酸素原子(−O−)又はカルボニル基(−C(=O)−)で置換されていてもよい。 The chain-like aliphatic hydrocarbon group or the cyclic aliphatic hydrocarbon group may contain a fluorine atom or an oxygen atom, respectively. That is, the hydrogen atom of the aliphatic hydrocarbon group may be substituted with a fluorine atom. Alternatively, the methylene group (—CH 2 —) of the aliphatic hydrocarbon group may be substituted with an oxygen atom (—O—) or a carbonyl group (—C (═O) —).

における1価の炭化水素基が芳香族炭化水素基となる場合、該芳香族炭化水素基としては、芳香環を少なくとも1つ有する1価の炭化水素基である。
この芳香環は、4n+2個のπ電子をもつ環状共役系であれば特に限定されず、単環式でも多環式でもよい。芳香環の炭素数は5〜30であることが好ましく、5〜20がより好ましく、6〜15がさらに好ましく、6〜12が特に好ましい。ただし、該炭素数には、後述の置換基における炭素数を含まないものとする。
芳香環として具体的には、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素環;前記芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環等が挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。芳香族複素環として具体的には、ピリジン環、チオフェン環等が挙げられる。
芳香族炭化水素基として具体的には、前記芳香族炭化水素環または芳香族複素環から水素原子を1つ除いた基(アリール基またはヘテロアリール基);2以上の芳香環を含む芳香族化合物(たとえばビフェニル、フルオレン等)から水素原子を1つ除いた基;前記芳香族炭化水素環または芳香族複素環の水素原子の1つがアルキレン基で置換された基(たとえば、ベンジル基、フェネチル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基、1−ナフチルエチル基、2−ナフチルエチル基等のアリールアルキル基)等が挙げられる。
前記アリール基又はヘテロアリール基に結合するアルキレン基の炭素数は、1〜4であることが好ましく、1〜2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。
芳香族炭化水素基は、フッ素原子もしくは酸素原子を含んでいてもよい。すなわち、該芳香族炭化水素基の水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい。又は、該芳香族炭化水素基のメチレン基(−CH−)が酸素原子(−O−)又はカルボニル基(−C(=O)−)で置換されていてもよい。
When the monovalent hydrocarbon group in R 1 is an aromatic hydrocarbon group, the aromatic hydrocarbon group is a monovalent hydrocarbon group having at least one aromatic ring.
The aromatic ring is not particularly limited as long as it is a cyclic conjugated system having 4n + 2 π electrons, and may be monocyclic or polycyclic. It is preferable that carbon number of an aromatic ring is 5-30, 5-20 are more preferable, 6-15 are more preferable, and 6-12 are especially preferable. However, the carbon number does not include the carbon number in the substituent described later.
Specific examples of the aromatic ring include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, naphthalene, anthracene, and phenanthrene; aromatic heterocycles in which a part of carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring are substituted with heteroatoms, and the like. Can be mentioned. Examples of the hetero atom in the aromatic heterocyclic ring include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom. Specific examples of the aromatic heterocycle include a pyridine ring and a thiophene ring.
Specifically, the aromatic hydrocarbon group is a group obtained by removing one hydrogen atom from the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic ring (aryl group or heteroaryl group); an aromatic compound containing two or more aromatic rings A group in which one hydrogen atom is removed from (for example, biphenyl, fluorene, etc.); a group in which one of the hydrogen atoms of the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic ring is substituted with an alkylene group (for example, benzyl group, phenethyl group, 1-naphthylmethyl group, 2-naphthylmethyl group, 1-naphthylethyl group, arylalkyl groups such as 2-naphthylethyl group) and the like.
The alkylene group bonded to the aryl group or heteroaryl group preferably has 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 2 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atom.
The aromatic hydrocarbon group may contain a fluorine atom or an oxygen atom. That is, the hydrogen atom of the aromatic hydrocarbon group may be substituted with a fluorine atom. Alternatively, the methylene group (—CH 2 —) of the aromatic hydrocarbon group may be substituted with an oxygen atom (—O—) or a carbonyl group (—C (═O) —).

前記の式(Tc2−2)、式(Tc2−3)中、Rは、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基を表す。複数のRは、それぞれ同じであってもよく異なっていてもよい。
Rの炭素数1〜5のアルキル基は、炭素数1〜5の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基は、前記炭素数1〜5のアルキル基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換された基である。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
Rとしては、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜5のフッ素化アルキル基が好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子またはメチル基が最も好ましい。
In the above formulas (Tc2-2) and (Tc2-3), R represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. The plurality of R may be the same or different.
The alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of R is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n- Examples thereof include a butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, and a neopentyl group. The halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms are substituted with halogen atoms. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
R is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and is most preferably a hydrogen atom or a methyl group in terms of industrial availability.

前記式(Tc2−2)中、Rは、前記式(Tc2−1)中のRと同様のものが挙げられる。
yは、0〜3の整数であり、好ましくは0〜2の整数であり、より好ましくは1又は2であり、特に好ましくは1である。
In the formula (Tc2-2), examples of R 2 include the same as R 1 in the formula (Tc2-1).
y is an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2, more preferably 1 or 2, and particularly preferably 1.

前記式(Tc2−3)中、Rは、置換基で置換されていてもよい炭化水素基を表す。
における炭化水素基は、前記式(Tc2−1)中のRにおける炭化水素基と同様のものが挙げられる。
における置換基は、フッ素原子、又は、フッ素原子もしくは酸素原子を含んでいてもよい炭化水素基であり、前記式(Tc2−1)中のRと同様のものが挙げられる。
In the formula (Tc2-3), R 3 represents a hydrocarbon group which may be substituted with a substituent.
Examples of the hydrocarbon group for R 3 include the same hydrocarbon groups as those for R 1 in the formula (Tc2-1).
The substituent in R 3 is a fluorine atom, or a hydrocarbon group that may contain a fluorine atom or an oxygen atom, and examples thereof include the same groups as those for R 1 in the formula (Tc2-1).

以下に、前記式(Tc2−1)で表される構成単位の具体例を示す。
式中、R11は、水素原子、又は、フッ素原子を含んでいてもよい炭化水素基を表す。R11における炭化水素基は、前記式(Tc2−1)中のRにおける炭化水素基と同様のものが挙げられる。下記化学式中、波線は「くさび型結合」と「破線結合」の両方を意味する。
Specific examples of the structural unit represented by the formula (Tc2-1) are shown below.
In the formula, R 11 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group which may contain a fluorine atom. Examples of the hydrocarbon group for R 11 include the same hydrocarbon groups as those for R 1 in formula (Tc2-1). In the following chemical formula, the wavy line means both “wedge-type bond” and “dashed-line bond”.

Figure 0006325320
Figure 0006325320

以下に、前記式(Tc2−2)で表される構成単位の具体例を示す。以下の各式中、Rαは、水素原子、メチル基またはトリフルオロメチル基を示す。
式中、R12は、水素原子、又は、フッ素原子を含んでいてもよい炭化水素基を表す。R12における炭化水素基は、前記式(Tc2−1)中のRにおける炭化水素基と同様のものが挙げられる。
Specific examples of the structural unit represented by the formula (Tc2-2) are shown below. In the following formulas, R α represents a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
In the formula, R 12 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group which may contain a fluorine atom. Examples of the hydrocarbon group for R 12 include the same hydrocarbon groups as those for R 1 in the formula (Tc2-1).

Figure 0006325320
Figure 0006325320

以下に、前記式(Tc2−3)で表される構成単位の具体例を示す。以下の各式中、Rαは、水素原子、メチル基またはトリフルオロメチル基を示す。
式中、R13は、水素原子、又は、フッ素原子を含んでいてもよい炭化水素基を表す。R13における炭化水素基は、前記式(Tc2−1)中のRにおける炭化水素基と同様のものが挙げられる。
Specific examples of the structural unit represented by the formula (Tc2-3) are shown below. In the following formulas, R α represents a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
In the formula, R 13 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group which may contain a fluorine atom. As the hydrocarbon group for R 13, the same hydrocarbon groups as those for R 1 in formula (Tc2-1) can be used.

Figure 0006325320
Figure 0006325320

高分子化合物が有する構成単位(Tc2)は、1種でもよく2種以上でもよい。
構成単位(Tc2)のなかでも、前記の一般式(Tc2−1)で表される構成単位、一般式(Tc2−2)で表される構成単位、及び、一般式(Tc2−3)で表される構成単位からなる群より選ばれる少なくとも1種を用いることが好ましく、
一般式(Tc2−1)で表される構成単位、及び、一般式(Tc2−2)で表される構成単位からなる群より選ばれる少なくとも1種を用いることがより好ましい。
高分子化合物中の構成単位(Tc2)の割合は、該高分子化合物を構成する全構成単位に対し、10〜90モル%が好ましく、20〜70モル%がより好ましく、20〜60モル%がさらに好ましい。
構成単位(Tc2)の割合を前記の好ましい範囲内とすることによって、ブロックコポリマーを含む層の表面エネルギーを容易に制御できる。
The structural unit (Tc2) possessed by the polymer compound may be one type or two or more types.
Among the structural units (Tc2), the structural unit represented by the general formula (Tc2-1), the structural unit represented by the general formula (Tc2-2), and the general formula (Tc2-3) It is preferable to use at least one selected from the group consisting of structural units,
It is more preferable to use at least one selected from the group consisting of a structural unit represented by the general formula (Tc2-1) and a structural unit represented by the general formula (Tc2-2).
The proportion of the structural unit (Tc2) in the polymer compound is preferably from 10 to 90 mol%, more preferably from 20 to 70 mol%, more preferably from 20 to 60 mol%, based on all the structural units constituting the polymer compound. Further preferred.
By setting the proportion of the structural unit (Tc2) within the above preferred range, the surface energy of the layer containing the block copolymer can be easily controlled.

トップコート材料(2)に用いられる高分子化合物は、構成単位(Tc1)及び構成単位(Tc2)以外の構成単位を有していてもよい。
構成単位(Tc1)及び構成単位(Tc2)以外の構成単位としては、ガラス転移温度(Tg)を調整する構成単位(Tc3)等が挙げられる。
The polymer compound used for the topcoat material (2) may have a structural unit other than the structural unit (Tc1) and the structural unit (Tc2).
Examples of the structural unit other than the structural unit (Tc1) and the structural unit (Tc2) include a structural unit (Tc3) that adjusts the glass transition temperature (Tg).

トップコート材料(2)中、構成単位(Tc1)と構成単位(Tc2)とを有する高分子化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
トップコート材料(2)に用いられる高分子化合物は、少なくとも構成単位(Tc1)と構成単位(Tc2)とを有する共重合体である。
かかる共重合体として、具体的には、前記化学式(Tc1−2)で表される構成単位と、前記一般式(Tc2−1)で表される構成単位と、の繰返し構造を有する共重合体;前記化学式(Tc1−2)で表される構成単位と、前記一般式(Tc2−2)で表される構成単位と、の繰返し構造を有する共重合体;前記化学式(Tc1−2)で表される構成単位と、前記一般式(Tc2−3)で表される構成単位と、の繰返し構造を有する共重合体;前記化学式(Tc1−2)で表される構成単位と、前記一般式(Tc2−1)で表される構成単位と、前記一般式(Tc2−2)で表される構成単位と、の繰返し構造を有する共重合体;前記化学式(Tc1−2)で表される構成単位と、前記一般式(Tc2−1)で表される構成単位と、前記一般式(Tc2−3)で表される構成単位と、の繰返し構造を有する共重合体;前記化学式(Tc1−2)で表される構成単位と、前記一般式(Tc2−2)で表される構成単位と、前記一般式(Tc2−3)で表される構成単位と、の繰返し構造を有する共重合体;前記化学式(Tc1−1)で表される構成単位と、前記一般式(Tc2−1)で表される構成単位と、前記一般式(Tc2−2)で表される構成単位と、の繰返し構造を有する共重合体、等が挙げられる。これらの中でも、前記化学式(Tc1−1)で表される構成単位と、前記一般式(Tc2−1)で表される構成単位と、前記一般式(Tc2−2)で表される構成単位と、の繰返し構造を有する共重合体がより好ましい。
In the topcoat material (2), the polymer compound having the structural unit (Tc1) and the structural unit (Tc2) may be used alone or in combination of two or more.
The polymer compound used for the topcoat material (2) is a copolymer having at least a structural unit (Tc1) and a structural unit (Tc2).
As such a copolymer, specifically, a copolymer having a repeating structure of a structural unit represented by the chemical formula (Tc1-2) and a structural unit represented by the general formula (Tc2-1). A copolymer having a repeating structure of the structural unit represented by the chemical formula (Tc1-2) and the structural unit represented by the general formula (Tc2-2); represented by the chemical formula (Tc1-2); A copolymer having a repeating structure of the structural unit represented by the general formula (Tc2-3); a structural unit represented by the chemical formula (Tc1-2); A copolymer having a repeating structure of a structural unit represented by Tc2-1) and a structural unit represented by the general formula (Tc2-2); a structural unit represented by the chemical formula (Tc1-2) A structural unit represented by the general formula (Tc2-1), and the one A structural unit represented by the formula (Tc2-3) and a copolymer having a repeating structure; a structural unit represented by the chemical formula (Tc1-2), and a general formula (Tc2-2). A copolymer having a repeating structure of a structural unit and the structural unit represented by the general formula (Tc2-3); a structural unit represented by the chemical formula (Tc1-1); and the general formula (Tc2- And a copolymer having a repeating structure of the structural unit represented by 1) and the structural unit represented by the general formula (Tc2-2). Among these, the structural unit represented by the chemical formula (Tc1-1), the structural unit represented by the general formula (Tc2-1), and the structural unit represented by the general formula (Tc2-2) A copolymer having a repeating structure is more preferable.

以下に、トップコート材料(2)に用いられる高分子化合物の好適な具体例を示す。
式中、R、R、R及びyは、前記式(Tc2−1)〜(Tc2−3)中のR、R、R及びyとそれぞれ同様である。
式中、R1a及びR1bは、それぞれ独立に、前記式(Tc2−1)中のRと同様である。
2a及びR2bは、それぞれ独立に、前記式(Tc2−2)中のRと同様である。
及びyは、それぞれ独立に、前記式(Tc2−2)中のyと同様である。
3a及びR3bは、それぞれ独立に、前記式(Tc2−3)中のRと同様である。
さらに、Rαは前記同様である。
Below, the suitable specific example of the high molecular compound used for topcoat material (2) is shown.
Wherein, R 1, R 2, R 3 and y, the equation (Tc2-1) are respectively similar to R 1, R 2, R 3 and y in ~ (Tc2-3).
In the formula, R 1a and R 1b are each independently the same as R 1 in the formula (Tc2-1).
R 2a and R 2b are each independently the same as R 2 in the formula (Tc2-2).
y 1 and y 2 are each independently the same as y in the formula (Tc2-2).
R 3a and R 3b are each independently the same as R 3 in the formula (Tc2-3).
Further, R α is the same as described above.

Figure 0006325320
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Figure 0006325320
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トップコート材料(2)に用いられる高分子化合物の質量平均分子量(Mw)(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基準)は、特に限定されるものではなく、1000〜50000が好ましく、1500〜30000がより好ましく、2000〜30000が最も好ましい。前記の好ましい範囲内であれば、溶媒に対して充分な溶解性がある。
該高分子化合物の分子量分散度(Mw/Mn)は、特に限定されず、1.0〜6.0が好ましく、1.0〜5.0がより好ましく、1.0〜4.0が最も好ましい。
The mass average molecular weight (Mw) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography (GPC)) of the polymer compound used for the top coat material (2) is not particularly limited, and preferably 1000 to 50000. -30000 is more preferable, and 2000-30000 is most preferable. If it exists in the said preferable range, it has sufficient solubility with respect to a solvent.
The molecular weight dispersity (Mw / Mn) of the polymer compound is not particularly limited, and is preferably 1.0 to 6.0, more preferably 1.0 to 5.0, and most preferably 1.0 to 4.0. preferable.

高分子化合物は、各構成単位を誘導するモノマーを、たとえばアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、アゾビスイソ酪酸ジメチルのようなラジカル重合開始剤を用いた公知のラジカル重合等により重合させることによって得ることができる。
トップコート材料(2)中、高分子化合物の含有量は、形成しようとするトップコート膜厚等に応じて調整すればよい。トップコート材料(2)中、高分子化合物の濃度は、好ましくは0.1〜15質量%、より好ましくは0.2〜7質量%である。
The polymer compound is obtained by polymerizing a monomer for deriving each structural unit by known radical polymerization using a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile (AIBN) or dimethyl azobisisobutyrate. Can do.
The content of the polymer compound in the topcoat material (2) may be adjusted according to the topcoat film thickness to be formed. In the top coat material (2), the concentration of the polymer compound is preferably 0.1 to 15% by mass, more preferably 0.2 to 7% by mass.

(表面エネルギー制御剤)
トップコート材料(1)は、前記構成単位(Tc1)を有する高分子化合物に加えて、前述した≪相分離構造を含む構造体の製造方法≫における、前記ブロックコポリマーを含む層、の表面エネルギーを制御する表面エネルギー制御剤を含有していてもよい。
表面エネルギー制御剤を含有することで、相分離の時に、ブロックコポリマーを含む層の表面エネルギーが適度な高さとなるように制御できる。
(Surface energy control agent)
In addition to the polymer compound having the structural unit (Tc1), the topcoat material (1) has the surface energy of the layer containing the block copolymer in the above-described << method for producing a structure containing a phase separation structure >>. You may contain the surface energy control agent to control.
By containing the surface energy control agent, the surface energy of the layer containing the block copolymer can be controlled to an appropriate height at the time of phase separation.

表面エネルギー制御剤としては、たとえば、加熱によりトップコート材料中の高分子化合物間及び高分子化合物内で化学結合を形成する成分(架橋剤)が挙げられる。
表面エネルギー制御剤として、具体的には、ジアミン、トリアミン等の架橋剤が挙げられ、なかでもジアミン又はトリアミンを用いることがより好ましく、ジアミンを用いることが特に好ましい。
また、アミンとして、アンモニア、トリメチルアミン、N,N−ジメチルエタンアミン、N−エチル−Nメチルエタンアミン、トリエチルアミン、ピリジン、1−メチルピペリジン、トリプロピルアミン等を採用してもよい。
Examples of the surface energy control agent include a component (crosslinking agent) that forms a chemical bond between polymer compounds in the top coat material and within the polymer compound by heating.
Specific examples of the surface energy control agent include cross-linking agents such as diamine and triamine. Among them, diamine or triamine is more preferably used, and diamine is particularly preferably used.
As the amine, ammonia, trimethylamine, N, N-dimethylethanamine, N-ethyl-N methylethanamine, triethylamine, pyridine, 1-methylpiperidine, tripropylamine, or the like may be employed.

表面エネルギー制御剤として好適な具体例を以下に示す。   Specific examples suitable for the surface energy control agent are shown below.

Figure 0006325320
Figure 0006325320

トップコート材料(1)中、表面エネルギー制御剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
トップコート材料(1)中、表面エネルギー制御剤の含有量は、前記高分子化合物100質量部に対して2〜500質量部であることが好ましく、5〜300質量部であることがより好ましい。
表面エネルギー制御剤の含有量が好ましい下限値以上であれば、ブロックコポリマーを含む層の表面エネルギーを容易に制御できる。一方、好ましい上限値以下であれば、成膜性がより良好となる。
In the topcoat material (1), the surface energy control agent may be used alone or in combination of two or more.
In the topcoat material (1), the content of the surface energy control agent is preferably 2 to 500 parts by mass, more preferably 5 to 300 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer compound.
If the content of the surface energy control agent is at least the preferred lower limit, the surface energy of the layer containing the block copolymer can be easily controlled. On the other hand, if it is below the preferable upper limit value, the film formability becomes better.

[トップコート膜が形成されたブロックコポリマーを含む層を、熱アニールによって相分離させる工程]
相分離工程では、前記トップコート膜3が形成されたブロックコポリマーを含む層2を、熱アニールによって相分離させる(図1(d))。
本発明において、熱アニールは、具体的には、該ブロックコポリマーを含む層が形成された支持体を加熱する。加熱温度は、用いるブロックコポリマーのガラス転移温度以上であり、かつ、熱分解温度未満で行うことが好ましい。本態様において、加熱温度は、100〜300℃とすることが好ましく、120〜280℃とすることがより好ましい。加熱時間は、0.5〜1440分間とすることが好ましく、1〜600分間とすることがより好ましい。また、加熱は、窒素等の反応性の低いガス中で行うことが好ましい。
このように、該ブロックコポリマーを含む層の熱アニールにより、該ブロックコポリマーを含む層を相分離させる(図1(d)における2a及び2b)。この結果、支持体表面に相分離構造(好ましくは、支持体表面に対して垂直方向に配向したラメラ状又はシリンダー状の相分離構造)を有する構造体が製造される。
[Step of phase-separating a layer containing a block copolymer on which a top coat film is formed by thermal annealing]
In the phase separation process, the layer 2 including the block copolymer on which the top coat film 3 is formed is phase-separated by thermal annealing (FIG. 1D).
In the present invention, the thermal annealing specifically heats the support on which the layer containing the block copolymer is formed. The heating temperature is preferably higher than the glass transition temperature of the block copolymer to be used and lower than the thermal decomposition temperature. In this embodiment, the heating temperature is preferably 100 to 300 ° C, more preferably 120 to 280 ° C. The heating time is preferably 0.5 to 1440 minutes, and more preferably 1 to 600 minutes. The heating is preferably performed in a gas having low reactivity such as nitrogen.
Thus, the layer containing the block copolymer is phase-separated by thermal annealing of the layer containing the block copolymer (2a and 2b in FIG. 1 (d)). As a result, a structure having a phase separation structure (preferably a lamellar or cylindrical phase separation structure oriented in a direction perpendicular to the support surface) on the support surface is produced.

[中性化膜形成工程]
本発明においては、前記[ブロックコポリマーを含む層を形成する工程]の前に、支持体上に、表面処理剤を含む中性化膜(不図示)を形成する(基板を中性化処理する)、[中性化膜形成工程]を有することが好ましい。
中性化処理とは、基板表面を、ブロックコポリマーを構成するいずれのブロックとも親和性を有するように改質する処理をいう。中性化処理を行うことにより、相分離によって特定のブロックからなる相のみが基板表面に接することを抑制することができる。この点を考慮し、相分離によって基板表面に対して相分離構造(好ましくは、基板表面に対して垂直方向に配向したラメラ状又はシリンダ状の相分離構造)を形成させるために、ブロックコポリマーを含む層を形成する前に、用いるブロックコポリマーの種類に応じた中性化膜を基板表面に形成しておくことが好ましい。
[Neutralization film forming process]
In the present invention, before the [step of forming a layer containing a block copolymer], a neutralized film (not shown) containing a surface treatment agent is formed on the support (neutralizing the substrate). ) And [neutralizing film forming step].
The neutralization treatment is a treatment for modifying the substrate surface so as to have an affinity with any block constituting the block copolymer. By performing the neutralization treatment, it is possible to suppress only the phase composed of a specific block from coming into contact with the substrate surface by phase separation. In view of this point, in order to form a phase separation structure (preferably, a lamellar or cylindrical phase separation structure oriented in a direction perpendicular to the substrate surface) by phase separation, a block copolymer is used. Before forming the layer to be included, it is preferable to form a neutralized film on the surface of the substrate in accordance with the type of block copolymer to be used.

具体的には、支持体1表面に、ブロックコポリマーを構成するいずれのブロックとも親和性を有する、表面処理剤を含む薄膜(中性化膜)を形成する。中性化膜は、たとえば、基板上に表面処理剤を塗布することにより形成することができる。
支持体1に中性化膜を形成する前に、支持体1表面を洗浄してもよい。支持体1表面を洗浄することにより、後の中性化膜の形成を良好に行える場合がある。
洗浄方法としては、従来公知の方法を利用でき、たとえば酸素プラズマ処理、水素プラズマ処理、オゾン酸化処理、酸アルカリ処理、化学修飾処理等が挙げられる。一例として、基板を硫酸/過酸化水素水溶液等の酸溶液に浸漬させた後、水洗し、乾燥させる方法がある。
Specifically, a thin film (neutralized film) containing a surface treatment agent having affinity with any block constituting the block copolymer is formed on the surface of the support 1. The neutralized film can be formed, for example, by applying a surface treatment agent on the substrate.
Before forming the neutralized film on the support 1, the surface of the support 1 may be washed. By cleaning the surface of the support 1, there may be a case where a subsequent neutralized film can be satisfactorily formed.
As a cleaning method, a conventionally known method can be used, and examples thereof include oxygen plasma treatment, hydrogen plasma treatment, ozone oxidation treatment, acid-alkali treatment, and chemical modification treatment. As an example, there is a method in which a substrate is immersed in an acid solution such as sulfuric acid / hydrogen peroxide aqueous solution, then washed with water and dried.

中性化膜は、表面処理剤として樹脂組成物、を用いることにより形成できる。
かかる樹脂組成物は、ブロックコポリマーを構成するブロックの種類に応じて、薄膜形成に用いられる従来公知の樹脂組成物の中から適宜選択することができる。
表面処理剤として用いられる樹脂組成物は、熱重合性樹脂組成物であってもよく、ポジ型レジスト組成物やネガ型レジスト組成物等の感光性樹脂組成物であってもよい。その他、化合物を表面処理剤とし、該化合物を塗布して形成された非重合性膜を中性化膜としてもよい。たとえば、フェネチルトリクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、ヘキサメチルジシラザン等を表面処理剤として形成されたシロキサン系有機単分子膜も、中性化膜として好適に用いることができる。
The neutralized film can be formed by using a resin composition as a surface treatment agent.
Such a resin composition can be appropriately selected from conventionally known resin compositions used for thin film formation according to the type of block constituting the block copolymer.
The resin composition used as the surface treatment agent may be a heat-polymerizable resin composition or a photosensitive resin composition such as a positive resist composition or a negative resist composition. In addition, a non-polymerizable film formed by applying a compound as a surface treating agent and applying the compound may be used as a neutralized film. For example, a siloxane-based organic monomolecular film formed using phenethyltrichlorosilane, octadecyltrichlorosilane, hexamethyldisilazane, or the like as a surface treatment agent can also be suitably used as the neutralization film.

このような表面処理剤としては、たとえば、ブロックコポリマーを構成する各ブロックの構成単位をいずれも有する樹脂を含有する樹脂組成物や、ブロックコポリマーを構成する各ブロックと親和性の高い構成単位をいずれも有する樹脂を含有する樹脂組成物、ブロックコポリマーを構成する全ブロックの極性の平均値に近い極性を有する樹脂を含有する樹脂組成物等が挙げられる。
たとえば、構成単位(a00−1)又は(a00−2)と共にスチレンのブロックを有するブロックコポリマーを用いる場合には、表面処理剤としてメタクリル酸メチルを構成単位として有する樹脂を含有する樹脂組成物や、スチレン構造と親和性の高い部位と、構成単位(a00−1)又は(a00−2)と親和性の高い部位と、の両方を有する化合物又は組成物を用いることが好ましい。
メタクリル酸メチルと親和性の高い部位としては、トリメトキシシリル基、トリクロロシリル基、カルボキシ基、水酸基、シアノ基、アルキル基の水素原子の一部がヒドロキシ基で置換されたヒドロキシアルキル基等の極性の高い官能基を有するモノマー等が挙げられる。
Examples of such a surface treatment agent include a resin composition containing a resin having all the constituent units of each block constituting the block copolymer, and a constituent unit having high affinity with each block constituting the block copolymer. And a resin composition containing a resin having a polarity close to the average value of the polarities of all the blocks constituting the block copolymer.
For example, when using a block copolymer having a styrene block together with the structural unit (a00-1) or (a00-2), a resin composition containing a resin having methyl methacrylate as a structural unit as a surface treatment agent, It is preferable to use a compound or composition having both a site having a high affinity for the styrene structure and a site having a high affinity for the structural unit (a00-1) or (a00-2).
Sites with high affinity for methyl methacrylate include polar groups such as trimethoxysilyl group, trichlorosilyl group, carboxy group, hydroxyl group, cyano group, and hydroxyalkyl group in which part of the hydrogen atom of alkyl group is substituted with hydroxy group And monomers having a high functional group.

≪トップコート膜の成膜方法≫
本発明は、支持体上に、ブロックコポリマーを含む層を形成する工程と、前記ブロックコポリマーを含む層上に、トップコート材料を塗布し、トップコート膜を形成する工程と、を含み、前記トップコート材料が、ジカルボン酸又はジカルボン酸の塩を含む高分子化合物と、有機溶剤成分(S)を含有し、前記有機溶剤成分(S)は、水とアルコールとを含有し、前記水の配合量が、前記アルコールの配合量の0.5倍以上であることを特徴とする、トップコート膜の成膜方法である。
[支持体上に、ブロックコポリマーを含む層を形成する工程]、[ブロックコポリマーを含む層上に、トップコート材料を塗布し、トップコート膜を形成する工程]、及び用いるトップコート材料に関する説明は前記同様である。
≪Topcoat film formation method≫
The present invention includes a step of forming a layer containing a block copolymer on a support, and a step of applying a topcoat material on the layer containing the block copolymer to form a topcoat film. The coating material contains a polymer compound containing dicarboxylic acid or a salt of dicarboxylic acid and an organic solvent component (S), the organic solvent component (S) contains water and alcohol, and the blending amount of the water Is a method of forming a topcoat film, which is 0.5 times or more the blending amount of the alcohol.
[Step of forming a layer containing a block copolymer on a support], [Step of forming a topcoat film by applying a topcoat material on a layer containing a block copolymer], and description of the topcoat material used Same as above.

本発明の相分離構造体の製造方法、又はトップコート膜の成膜方法において用いる、トップコート材料は成膜性に優れている。その理由は下記の様に推察される。
本発明においては、トップコート材料の有機溶剤成分として、水とアルコールの配合比を所定の範囲とすることにより、トップコート材料の表面張力を下げることができ、ブロックコポリマーの表面の塗布した際に、はじかれにくくなり、成膜性に優れたものとすることができると考えられる。
The topcoat material used in the method for producing a phase separation structure or the method for forming a topcoat film of the present invention is excellent in film formability. The reason is guessed as follows.
In the present invention, as the organic solvent component of the topcoat material, the surface tension of the topcoat material can be lowered by setting the mixing ratio of water and alcohol within a predetermined range, and when the surface of the block copolymer is applied. It is considered that the film is hardly repelled and can be excellent in film formability.

≪任意工程≫
本発明の相分離構造を含む構造体の製造方法により製造された相分離構造を含む構造体から、少なくとも一種類のブロックからなる相を選択的に除去してパターンを形成する工程を有していてもよい。具体的には、例えば図2に示すように、構造体4(図2、(a))から、エッチング法により、トップコート膜3及び相2aを選択的に除去し、支持体1上にパターンを形成してもよい(図2(b))。
≪Optional process≫
And a step of selectively removing a phase composed of at least one block from the structure including the phase separation structure manufactured by the method for manufacturing the structure including the phase separation structure according to the present invention. May be. Specifically, for example, as shown in FIG. 2, the top coat film 3 and the phase 2 a are selectively removed from the structure 4 (FIG. 2A) by an etching method, and a pattern is formed on the support 1. May be formed (FIG. 2B).

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited to a following example.

シリコン基板上に、中性化膜として、PGMEAを用いて0.5〜1.0質量%の濃度に調整した下記に示す中性化膜組成物を、スピンナーを用いて塗布し、230℃、1分間焼成して乾燥させることにより、膜厚5nmの中性化膜からなる層を基板上に形成した。
下記に示すBCPと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)とを含有する、BCPの固形分濃度1.5質量%のPGMEA溶液、を中性化膜上で膜厚15nmとなる条件でスピンコート(回転数:1500rpm、60秒間)し、110℃で60秒間のベーク処理を行い、膜厚15nmのBCP層を形成した。
該BCP層上に、TC材料(下記に示すTC−B)を下記表1に示す混合溶剤(実施例1〜5、比較例1〜6)に、下記表1に示す固形分濃度で溶解させたものを塗布し、膜厚50nmのトップコート膜を成膜し、トップコート膜の成膜性を試験した。成膜性評価結果を表1に併記する。
On the silicon substrate, the neutralization film composition shown below adjusted to a concentration of 0.5 to 1.0% by mass using PGMEA as a neutralization film was applied using a spinner, 230 ° C., By baking for 1 minute and drying, a layer made of a neutralized film having a thickness of 5 nm was formed on the substrate.
Spin coating (rotation) of a PGMEA solution containing BCP and propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) shown below and having a solid content concentration of 1.5% by mass on a neutralized film to a film thickness of 15 nm Number: 1500 rpm, 60 seconds), and a baking process was performed at 110 ° C. for 60 seconds to form a BCP layer having a thickness of 15 nm.
On the BCP layer, the TC material (TC-B shown below) was dissolved in the mixed solvent shown in Table 1 below (Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 6) at the solid content concentration shown in Table 1 below. The top coat film having a film thickness of 50 nm was formed, and the film formability of the top coat film was tested. The film forming property evaluation results are also shown in Table 1.

Figure 0006325320
Figure 0006325320

Figure 0006325320
Figure 0006325320

上記表中、各略号はそれぞれ以下のものを示し、配合比は重量比である。
IPA:イソプロピルアルコール
MeOH:メタノール
EtOH:エタノール
In the above table, each abbreviation indicates the following, and the compounding ratio is a weight ratio.
IPA: isopropyl alcohol MeOH: methanol EtOH: ethanol

表1に示した通り、本発明のトップコート材料を用いたものは、成膜性に優れていた。   As shown in Table 1, those using the top coat material of the present invention were excellent in film formability.

1 支持体 2 層 3 トップコート膜 4 構造体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Support body 2 Layer 3 Topcoat film | membrane 4 Structure

Claims (3)

支持体上に、ブロックコポリマーを含む層を形成する工程と、
前記ブロックコポリマーを含む層上に、トップコート材料を塗布し、トップコート膜を形成する工程と、
前記トップコート膜が形成されたブロックコポリマーを含む層を、熱アニールによって相分離させる工程と
を含み、
前記トップコート材料が、ジカルボン酸又はジカルボン酸の塩を含む高分子化合物と、有機溶剤成分(S)を含有し、前記有機溶剤成分(S)は、水とアルコールとを含有し、前記水の配合量が、重量比で、前記アルコールの配合量の0.5倍以上3倍以下であることを特徴とする、相分離構造を含む構造体の製造方法。
Forming a layer comprising a block copolymer on a support;
Applying a topcoat material on the layer containing the block copolymer to form a topcoat film;
And a step of phase-separating the layer containing the block copolymer formed with the topcoat film by thermal annealing,
The top coat material contains a polymer compound containing dicarboxylic acid or a dicarboxylic acid salt and an organic solvent component (S), and the organic solvent component (S) contains water and alcohol, A method for producing a structure including a phase separation structure, wherein the blending amount is 0.5 to 3 times the blending amount of the alcohol by weight ratio.
前記アルコールが、メチルアルコール、エチルアルコール又はイソプロピルアルコールである、請求項1に記載の相分離構造を含む構造体の製造方法。   The manufacturing method of the structure containing the phase-separated structure of Claim 1 whose said alcohol is methyl alcohol, ethyl alcohol, or isopropyl alcohol. 支持体上に、ブロックコポリマーを含む層を形成する工程と、
前記ブロックコポリマーを含む層上に、トップコート材料を塗布し、トップコート膜を形成する工程と、
を含み、
前記トップコート材料が、ジカルボン酸又はジカルボン酸の塩を含む高分子化合物と、有機溶剤成分(S)を含有し、前記有機溶剤成分(S)は、水とアルコールとを含有し、前記水の配合量が、前記アルコールの配合量の0.5倍以上3倍以下であることを特徴とする、トップコート膜の成膜方法。
Forming a layer comprising a block copolymer on a support;
Applying a topcoat material on the layer containing the block copolymer to form a topcoat film;
Including
The top coat material contains a polymer compound containing dicarboxylic acid or a dicarboxylic acid salt and an organic solvent component (S), and the organic solvent component (S) contains water and alcohol, The topcoat film forming method, wherein the blending amount is 0.5 to 3 times the blending amount of the alcohol.
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