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公開番号
2025103491
公報種別
公開特許公報(A)
公開日
2025-07-09
出願番号
2023220918
出願日
2023-12-27
発明の名称
相分離構造形成用樹脂組成物、及び相分離構造を含む構造体の製造方法
出願人
東京応化工業株式会社
代理人
個人
,
個人
主分類
C08L
53/00 20060101AFI20250702BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約
【課題】パターンラフネスやパターンエラーが低減された相分離構造を形成可能な相分離構造形成用樹脂組成物及びこれ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。
【解決手段】第1aのブロックと第1bのブロックとを有する第1のブロックコポリマーと、第2aのブロックと第2bのブロックとを有する第2のブロックコポリマーとを含有し、第1aのブロック及び第2aのブロックが、それぞれ独立に、下記式(b1)で表される構成単位の繰り返し構造からなる重合体で構成され、第2bのブロックが、下記式(b2b)で表される構成単位の繰り返し構造からなる重合体で構成され、第2のブロックコポリマーの数平均分子量が40000以下である、相分離構造形成用樹脂組成物。
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【選択図】なし
特許請求の範囲
【請求項1】
第1のブロックコポリマーと、第2のブロックコポリマーとを含有する相分離構造形成用樹脂組成物であって、
前記第1のブロックコポリマーが、第1aのブロックと、第1bのブロックとを有し、
前記第2のブロックコポリマーが、第2aのブロックと、第2bのブロックとを有し、
前記第1aのブロック、及び前記第2aのブロックが、それぞれ独立に、下記式(b1)で表される構成単位の繰り返し構造からなる重合体で構成され、
前記第2bのブロックが、下記式(b2b)で表される構成単位の繰り返し構造からなる重合体で構成され、
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定により求めた標準ポリスチレン換算における前記第2のブロックコポリマーの数平均分子量が、40000以下であり、
前記第1のブロックコポリマーが、下記(1)、又は下記(2)のいずれかを満たす、相分離構造形成用樹脂組成物。
(1)前記第1bのブロックが、下記式(b2a)で表される構成単位と、下記式(b2b)で表される構成単位とがランダムに配列している構造からなるランダム共重合体で構成される。
(2)前記第1aのブロックにおいて、下記式(b1)中のnが、1以上5以下の整数であり、
前記第1bのブロックが、下記式(b2b)で表される構成単位の繰り返し構造からなる重合体で構成される。
TIFF
2025103491000011.tif
46
134
(式(b1)において、R
b1
は、水素原子、又はメチル基であり、R
1
は、酸素原子、又はケイ素原子を有していてもよいアルキル基であり、nは、0以上5以下の整数であり、nが2以上の整数である場合、複数のR
1
は、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、
式(b2a)において、Xは、硫黄原子、又は酸素原子であり、R
3
は、ヒドロキシ基を有していてもよいアルキレン基であり、R
2
は、水素原子、又は1価の有機基であり、
式(b2a)、及び式(b2b)において、R
b2
は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1以上5以下のアルキル基、又は炭素原子数1以上5以下のハロゲン化アルキル基であり、複数のR
b2
は、同一であっても異なっていてもよい。)
続きを表示(約 800 文字)
【請求項2】
前記式(b2a)中のR
2
が、水素原子、アシル基、チオアシル基、アルケニル基、又は、シリル基、フッ素原子、カルボキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基若しくはリン酸基を有していてもよいアルキル基である、請求項1に記載の相分離構造形成用樹脂組成物。
【請求項3】
前記第1のブロックコポリマーの質量と、前記第2のブロックコポリマーの質量との合計に対する、前記第1のブロックコポリマーの質量の割合が、30質量%以上95質量%以下である、請求項1に記載の相分離構造形成用樹脂組成物。
【請求項4】
前記第1aのブロックの構成単位のモル数と、前記第1bのブロックの構成単位のモル数との合計に対する、前記第1aのブロックの構成単位のモル数の割合が、20モル%以上80モル%以下であり、
前記第2aのブロックの構成単位のモル数と、前記第2bのブロックの構成単位のモル数との合計に対する、前記第2aのブロックの構成単位のモル数の割合が、20モル%以上80モル%以下である、請求項1に記載の相分離構造形成用樹脂組成物。
【請求項5】
前記第1のブロックコポリマーが、前記(1)を満たす場合、前記第1bのブロックにおいて、前記式(b2a)で表される構成単位のモル数と、前記式(b2b)で表される構成単位のモル数との合計に対する、前記式(b2a)で表される構成単位のモル数の比率が、0.90以下である、請求項1に記載の相分離構造形成用樹脂組成物。
【請求項6】
支持体上に、請求項1~5のいずれか1項に記載の相分離構造形成用樹脂組成物を塗布して、ブロックコポリマーを含む層を形成することと、
前記ブロックコポリマーを含む前記層を相分離させることと、
を含む、相分離構造を有する構造体の製造方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、相分離構造形成用樹脂組成物、及び相分離構造を含む構造体の製造方法に関する。
続きを表示(約 2,000 文字)
【背景技術】
【0002】
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、互いに非相溶性のブロック同士が結合し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技術の開発が行われている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
上記ブロックコポリマーは、互いに非相溶性のブロック同士の反発によりミクロな領域で分離(相分離)し、熱処理等を行うことで、規則的な周期構造の構造体を形成する。この周期構造として、具体的には、シリンダー(柱状)、ラメラ(板状)、スフィア(球状)等が挙げられる。
【0004】
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である。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)。
【0005】
ブロックコポリマーは、相分離により規則的な周期構造の構造体を形成する。
「構造体の周期」とは、相分離構造の構造体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をいう。相分離構造が基板表面に対して垂直なシリンダー構造を形成する場合、構造体の周期(L
0
)は、隣接する2つのシリンダー構造の中心間距離(ピッチ)となる。
【0006】
構造体の周期(L
0
)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等の固有重合特性によって決まることが知られている。すなわち、χとNとの積「χ・N」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、χ・N>10.5(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、構造体の周期はおよそN
2/3
・χ
1/6
となり、下式(1)の関係が成り立つ。つまり、構造体の周期は、分子量と、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。
【0007】
L
0
∝ a・N
2/3
・χ
1/6
・・・(1)
[式中、L
0
は、構造体の周期を表す。aは、モノマーの大きさを示すパラメータである。Nは、重合度を表す。χは、相互作用パラメータであり、この値が大きいほど、相分離性能が高いことを意味する。]
【0008】
したがって、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って、構造体の周期(L
0
)を調節することができる。このため、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、より小さいL
0
の構造体を形成するためには、ブロックコポリマーの分子量を小さくする方法が考えられている。しかしながら、単にブロックコポリマーの分子量を小さくすると、重合度(N)が下がって相分離しないという問題が生じうる。そこで、ブロックコポリマーの分子量を小さくしても相分離するように、大きな相互作用パラメータ(χ)を有する材料(Highχ材料)が求められているが、このようなHighχ材料の多くは相分離速度が遅いため、相分離できる条件が限定的であり、実用性に欠けていた。
【0009】
このような欠点を解消したHighχ材料として、例えば特許文献2には、スチレンのブロックとメタ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よりも大きなχをもつブロックコポリマーとして、スチレンのブロックと、2-ヒドロキシ-3-(2,2,2-トリフルオロエチルスルファニル)プロピルメタクリレート及びメタクリル酸メチルのランダム共重合体からなるブロックとを有するブロックコポリマーが提案されており、従来の条件で相分離できることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
特開2008-36491号公報
特開2022-20519号公報
【非特許文献】
(【0011】以降は省略されています)
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