JP2017501267A - ブロック共重合体 - Google Patents
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Abstract
Description
化学式1で、Yの1価置換基は、少なくとも8個の鎖形成原子で形成される鎖構造を含む。
したがって、化学式1の好適な例示の単量体としては、下記化学式3の単量体を挙げることができる。
このような第2ブロックは、前述した第1ブロックと優れた相互作用を示し、ブロック共重合体が優れた自己組織化特性などを示すようにすることができる。
また、化学式7に含まれるハロゲン原子としては、フッ素原子または塩素原子などを例示することができ、好適には、フッ素原子を使用することができるが、これに制限されるものではない。
例えば、第2Bブロックである化学式7は、下記化学式8で表示することができる。
第2Bブロックは、例えば、下記化学式9で表示することができる。
化学式9でX2は、他の例示で、単一結合、酸素原子、アルキレン基、−C(=O)−O−または−O−C(=O)−であることができる。
化学式11の前記芳香族構造は、炭素数6〜12の芳香族構造、例えば、アリール基またはアリレン基であることができる。
化学式11の第22Dブロックは、例えば、下記化学式12で表示することができる。
このようなアリール基において前記金属原子または準金属原子を含む置換基は、少なくとも1個または1個〜3個含まれ、前記ハロゲン原子は、1個以上、2個以上、3個以上、4個以上または5個以上含まれることができる。
化学式12の第2Dブロックは、例えば、下記化学式13で表示することができる。
化学式13でR1〜R5には、ハロゲン原子が1個以上、2個以上、3個以上、4個以上または5個以上含まれることができる。R1〜R5に含まれるハロゲン原子は、10個以下、9個以下、8個以下、7個以下または6個以下であることができる。
第2Eブロックは、前記電気陰性度が3以上の非ハロゲン原子とともに1個以上、2個以上、3個以上、4個以上または5個以上のハロゲン原子、例えば、フッ素原子を含むことができる。第2Eブロックに含まれるフッ素原子のようなハロゲン原子は、10個以下、9個以下、8個以下、7個以下または6個以下であることができる。
第2Eブロックは、下記化学式14で表示することができる。
化学式14の前記芳香族構造は、炭素数6〜12の芳香族構造、例えば、アリール基またはアリレン基であることができる。
化学式14のブロックは、他の例示で下記化学式15で表示することができる。
前記でWは、電気陰性度が3以上の非ハロゲン原子を含む置換基及び少なくとも1個のハロゲン原子を含む炭素数6〜12のアリール基であることができる。
化学式15のブロックは、他の例示で下記化学式16で表示することができる。
化学式16でR1〜R5には、ハロゲン原子が1個以上、2個以上、3個以上、4個以上または5個以上含まれることができる。R1〜R5に含まれるハロゲン原子は、10個以下、9個以下、8個以下、7個以下または6個以下であることができる。
第2Fブロックは、下記化学式17で表示することができる。
化学式17の芳香族構造は、必要な場合に、1つ以上がハロゲン原子を含むことができる。
化学式17の単位は、下記化学式18で表示することができる。
化学式18の単位は、下記化学式19で表示することができる。
ら、本出願の1つの態様では、下記のパラメータを適切に調節するようになれば、ブロック共重合体が中性表面処理などを含む垂直配向を達成するためのものと知られた公知の処理が行われない基板に対しても、垂直配向が可能である。例えば、本出願の1つの態様によるブロック共重合体は、特別な前処理が行われていない親水性表面や、疎水性表面の両方に対しても、垂直配向性を示すことができる。また、本出願の追加的な態様では、前記のような垂直配向を熱的熟成(thermal annealing)によって広い領域に短時間内に誘導することができる。
本出願のブロック共重合体は、XRD分析(X線回折分析、X−ray Diffraction analysis)時に所定範囲の散乱ベクトル(q)内で少なくとも1つのピークを示すことができる。
3nm−1〜5nm−1=nq/(2×π)
このような範囲でブロック共重合体は、好適な自己組織化特性を示すことができる。ブロック共重合体の数平均分子量などは、目的する自己組織化構造などを勘案して調節することができる。
例えば、ブロック共重合体において前記第1または第2ブロックまたはそれと共有結合された他のブロックのセグメント内で他のセグメントがラメラ形態またはシリンダー形態などのような規則的な構造を形成していてもよい。
選択的にブロックが除去された高分子膜をマスクとして基板をエッチングする段階は、特に制限されず、例えば、CF4/Arイオンなどを使用した反応性イオンエッチング段階を通じて行うことができ、この過程に引き続いて酸素プラズマ処理などによって高分子膜を基板から除去する段階をさらに行うことができる。
NMR分析は、三重共鳴5mmプローブ(probe)を有するVarian Unity Inova(500MHz)分光計を含むNMR分光計を使用して常温で行った。NMR測定用溶媒(CDCl3)に分析対象物質を約10mg/ml程度の濃度で希釈させて使用し、化学的移動はppmで表現した。
〈適用略語〉
br=広い信号、s=単一線、d=二重線、dd=二重二重線、t=三重線、dt=二重三重線、q=四重線、p=五重線、m=多重線。
数平均分子量(Mn)及び分子量分布は、GPC(Gel permeation chromatography)を使用して測定した。5mLバイアル(vial)に実施例または比較例のブロック共重合体または巨大開始剤などの分析対象物質を入れ、約1mg/mL程度の濃度となるようにTHF(tetrahydro furan)に希釈する。その後、Calibration用標準試料と分析しようとする試料をsyringe filter(pore size:0.45μm)を通じて濾過させた後、測定した。分析プログラムは、Agilent technologies社のChemStationを使用し、試料のelution timeをcalibration curveと比較し、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)をそれぞれ求め、その比率(Mw/Mn)で分子量分布(PDI)を計算した。GPCの測定条件は、下記の通りである。
〈GPC測定条件〉
機器:Agilent technologies社の1200 series
カラム:Polymer laboratories社のPLgel mixed B 2個使用
溶媒:THF
カラム温度:35℃
サンプル濃度:1mg/mL、200L注入
標準試料:ポリスチレン(Mp:3900000、723000、316500、52200、31400、7200、3940、485)
下記化学式Aの化合物(DPM−C12)は、次の方式で合成した。250mLのフラスコにヒドロキノン(hydroquinone)(10.0g、94.2mmol)及び1−ブロモドデカン(1−Bromododecane)(23.5g、94.2mmol)を入れ、100mLのアセトニトリル(acetonitrile)にとかした後、過量のカリウムカルボネート(potassium carbonate)を添加し、75℃で約48時間窒素条件の下で反応させた。反応後、残存するカリウムカルボネート及び反応に使用したアセトニトリルをも除去した。これにDCM(dichloromethane)と水の混合溶媒を添加してウォークアップ(work up)し、分離した有機層をMgSO4で脱水した。引き続いて、CC(Column Chromatography)でDCM(dichloromethane)で精製し、白色固体状の中間体を約37%の収得率で得た。
〈中間体に対するNMR分析結果〉
1H−NMR(CDCl3):d6.77(dd、4H);d4.45(s、1H);d3.89(t、2H);d1.75(p、2H);d1.43(p、2H);d1.33−1.26(m、16H);d0.88(t、3H)。
〈DPM−C12 NMR分析結果〉
1H−NMR(CDCl3):d7.02(dd、2H);d6.89(dd、2H);d6.32(dt、1H);d5.73(dt、1H);d3.94(t、2H);d2.05(dd、3H);d1.76(p、2H);d1.43(p、2H);1.34−1.27(m、16H);d0.88(t、3H)。
1−ブロモドデカンの代わりに、1−ブロモオクタンを使用したことを除いて、製造例1に準ずる方式で反応を進行させて、下記化学式Bの化合物(DPM−C8)を合成した。前記化合物に対するNMR分析結果は、下記の通りである。
〈DPM−C8 NMR分析結果〉
1H−NMR(CDCl3):d7.02(dd、2H);d6.89(dd、2H);d6.32(dt、1H);d5.73(dt、1H);d3.94(t、2H);d2.05(dd、3H);d1.76(p、2H);d1.45(p、2H);1.33−1.29(m、8H);d0.89(t、3H)。
1−ブロモドデカンの代わりに、1−ブロモデカンを使用したことを除いて、製造例1に準ずる方式で反応を進行させて、下記化学式Cの化合物(DPM−C10)を合成した。前記化合物に対するNMR分析結果は、下記の通りである。
1H−NMR(CDCl3):d7.02(dd、2H);d6.89(dd、2H);d6.33(dt、1H);d5.72(dt、1H);d3.94(t、2H);d2.06(dd、3H);d1.77(p、2H);d1.45(p、2H);1.34−1.28(m、12H);d0.89(t、3H)。
1−ブロモドデカンの代わりに、1−ブロモテトラデカンを使用したことを除いて、製造例1に準ずる方式で反応を進行させて、下記化学式Dの化合物(DPM−C14)を合成した。前記化合物に対するNMR分析結果は、下記の通りである。
〈DPM−C14 NMR分析結果〉
1H−NMR(CDCl3):d7.02(dd、2H);d6.89(dd、2H);d6.33(dt、1H);d5.73(dt、1H);d3.94(t、2H);d2.05(dd、3H);d1.77(p、2H);d1.45(p、2H);1.36−1.27(m、20H);d0.88(t、3H.)
1−ブロモドデカンの代わりに、1−ブロモヘキサデカンを使用したことを除いて、製造例1に準ずる方式で反応を進行し、下記化学式Eの化合物(DPM−C16)を合成した。前記化合物に対するNMR分析結果は、下記の通りである。
〈DPM−C16 NMR分析結果〉
1H−NMR(CDCl3):d7.01(dd、2H);d6.88(dd、2H);d6.32(dt、1H);d5.73(dt、1H);d3.94(t、2H);d2.05(dd、3H);d1.77(p、2H);d1.45(p、2H);1.36−1.26(m、24H);d0.89(t、3H)
化学式Fの化合物(DPM−N2)を次の方式で合成した。500mLのフラスコにPd/C(palladium on carbon)(1.13g、1.06mmol)及び2−プロパノール200mLを添加し、水20mLに溶解させたギ酸アンモニウム(ammonium formate)(6.68g、106.0mmol)を追加し、1分間常温で反応させてPd/Cを活性化させた。引き続いて、4−アミノフェノール(4−amino phenol)(1.15g、10.6mmol)とラウリックアルデヒド(lauric aldehyde)(1.95g、10.6mmol)を追加し、常温で約1時間窒素条件の下で撹拌して反応させた。反応後、Pd/Cを除去し、反応に使用した2−プロパノールを除去した後、水とメチレンクロライドで抽出し、未反応物を除去した。有機層を採取し、MgSO4で脱水後、溶媒を除去した。粗生性物(crude product)をカラムクロマトグラフィーで精製(移動相:hexane/ethyl acetate)し、無色の固体相の中間体(1.98、7.1mmolg)を得た(収得率:67重量%).
〈中間体NMR分析結果〉
1H−NMR(DMSO−d):d6.69(dd、2H);d6.53(dd、2H);d3.05(t、2H);d1.59(p、2H);d1.40−1.26(m、16H);d0.88(t、3H).
〈DPM−N2 NMR分析結果〉
1H−NMR(CDCl3):d6.92(dd、2H);d6.58(dd、2H);d6.31(dt、1H);d5.70(dt、1H);d3.60(s、1H);d3.08(t、2H);d2.05(dd、3H);d1.61(p、2H);d1.30−1.27(m、16H);d0.88(t、3H).
1−ブロモドデカンの代わりに、1−ブロモブタンを使用したことを除いて、製造例1に準ずる方式で反応を進行させて、化学式Gの化合物(DPM−C4)を合成した。合成された化合物に対するNMR分析結果は、下記の通りである。
〈DPM−C4 NMR分析結果〉
1H−NMR(CDCl3):d7.02(dd、2H);d6.89(dd、2H);d6.33(dt、1H);d5.73(dt、1H);d3.95(t、2H);d2.06(dd、3H);d1.76(p、2H);d1.49(p、2H);d0.98(t、3H).
製造例1の化合物(DPM−C12)2.0g及びRAFT(Reversible Addition−Fragmentation chain Transfer)試薬(cyanoisopropyl dithiobenzoate)64mg、AIBN(Azobisisobutyronitrile)23mg及びベンゼン5.34mLを10mLのフラスコ(Schlenk flask)に入れ、窒素雰囲気の下で常温で30分間撹拌した後、70℃で4時間RAFT(Reversible Addition−Fragmentation chain Transfer)重合反応を行った。重合後、反応溶液を抽出溶媒であるメタノール250mLに沈殿させた後、減圧濾過後、乾燥させて、桃色の巨大開始剤を製造した。巨大開始剤の収得率は、約82.6%であり、数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)は、それぞれ、9,000及び1.16である。
製造例1の化合物(DPM−C12)の代わりに、製造例2の化合物(DPM−C8)を使用することを除いて、実施例1に準ずる方式で巨大開始剤及びペンタフルオロスチレンを使用してブロック共重合体を製造した。前記ブロック共重合体は、製造例2の化合物(DPM−C8)から由来する第1ブロックとペンタフルオロスチレンモノマーから由来する第2ブロックを含む。
製造例1の化合物(DPM−C12)の代わりに、製造例3の化合物(DPM−C10)を使用することを除いて、実施例1に準ずる方式で巨大開始剤及びペンタフルオロスチレンを使用してブロック共重合体を製造した。前記ブロック共重合体は製造例3の化合物(DPM−C10)から由来する第1ブロックとペンタフルオロスチレンモノマーから由来する第2ブロックを含む。
製造例1の化合物(DPM−C12)の代わりに、製造例4の化合物(DPM−C14)を使用することを除いて、実施例1に準ずる方式で巨大開始剤及びペンタフルオロスチレンを使用してブロック共重合体を製造した。前記ブロック共重合体は、製造例4の化合物(DPM−C14)から由来する第1ブロックとペンタフルオロスチレンモノマーから由来する第2ブロックを含む。
製造例1の化合物(DPM−C12)の代わりに、製造例5の化合物(DPM−C16)を使用することを除いて、実施例1に準ずる方式で巨大開始剤及びペンタフルオロスチレンを使用してブロック共重合体を製造した。前記ブロック共重合体は、製造例5の化合物(DPM−C16)から由来する第1ブロックとペンタフルオロスチレンモノマーから由来する第2ブロックを含む。
単量体の合成
3−ヒドロキシ−1、2、4、5−テトラフルオロスチレンを次の方式で合成した。ペンタフルオロスチレン(Pentafluorostyrene)(25g、129mmol)を400mLのtert−ブタノールと水酸化カリウム(potassium hydroxide)(37.5g、161mmol)の混合溶液に添加し、2時間反応(reflux reaction)させた。常温に反応物を冷やした後、水1200mLを添加し、反応に使用された残存のブタノールを揮発させた。付加物は、ジエチルエーテル(300mL)で3回抽出し、水溶液層は、10重量%の塩酸溶液でpHが約3程度となるように酸性化させて、目的物を沈殿させ、さらにジエチルエーテル(300mL)で3回抽出して有機層を採取した。有機層をMgSO4で脱水し、溶媒を除去した。粗生性物(Crude product)をカラムクロマトグラフィーでヘキサンとDCM(dichloromethane)を移動相にして精製し、無色液体状の3−ヒドロキシ−1、2、4、5−テトラフルオロスチレン(11.4g)を収得した。前記に対するNMR分析結果は、下記の通りである。
〈NMR分析結果〉
1H−NMR(DMSO−d):δ11.7(s、1H);δ6.60(dd、1H);δ5.89(d、1H);δ5.62(d、1H)
AIBN(Azobisisobutyronitrile)、RAFT(Reversible Addition−Fragmentation chain Transfer)試薬(2−cyano−2−propyl dodecyl trithiocarbonate)及び製造例1の化合物(DPM−C12)をベンゼンに50:1:0.2の重量比率(DPM−C12:RAFT試薬:AIBN)で溶解させ(濃度:70重量%)、窒素雰囲気の下で70℃で4時間反応させて、巨大開始剤(数平均分子量:14000、分子量分布:1.2)を合成した。合成された巨大開始剤、3−ヒドロキシ−1、2、4、5−テトラフルオロスチレン(TFS−OH)及びAIBNを1:200:0.5(巨大開始剤:TFS−OH:AIBN)の重量比率でベンゼンに溶解させ(濃度:30重量%)、窒素雰囲気の下の70℃で6時間反応させて、ブロック共重合体を製造した(数平均分子量:35000、分子量分布:1.2)。前記ブロック共重合体は、製造例1の化合物由来の第1ブロックと3−ヒドロキシ−1、2、4、5−テトラフルオロスチレン由来の第2ブロックを含む。
単量体の合成
下記化学式Hの化合物を次の方式で合成した。フタルイミド(Phthalimide)(10.0g、54mmol)及びクロロメチルスチレン(chloromethylstyrene)(8.2g、54mmol)を50mLのDMF(dimethylformamide)に投入し、窒素条件の下で55℃で18時間反応させた。反応後、反応物にエチルアセテート(ethyl acetate)100mLと蒸留水100mLを追加した後、有機層を抽出し、有機層は、もう一度ブライン(brine)溶液で洗浄した。集められた有機層をMgSO4で処理して水を除去し、溶媒を最終的に除去した後、ペンタン(pentane)で再結晶させて、目的物である白色固体状化合物(11.1g)を収得した。前記化合物に対するNMR分析結果は、下記の通りである。
〈NMR分析結果〉
1H−NMR(CDCl3):δ7.84(dd、2H);δ7.70(dd、2H);δ7.40−7.34(m、4H);δ6.67(dd、1H);δ5.71(d、1H);δ5.22(d、1H);δ4.83(s、2H)
AIBN(Azobisisobutyronitrile)、RAFT(Reversible Addition Fragmentation chain Transfer)試薬(2−cyano−2−propyl dodecyl trithiocarbonate)及び製造例1の化合物(DPM−C12)をベンゼンに50:1:0.2の重量比率(DPM−C12:RAFT試薬:AIBN)で溶解させ(濃度:70重量%)、窒素雰囲気の下で70℃で4時間反応させて、巨大開始剤(数平均分子量:14000、分子量分布:1.2)を合成した。合成された巨大開始剤、前記化学式Hの化合物(TFS−PhIM)及びAIBNを1:200:0.5(巨大開始剤:TFS−PhIM:AIBN)の重量比率でベンゼンに溶解させ(濃度:30重量%)、窒素雰囲気の下で70℃で6時間反応させて、ブロック共重合体を製造した(数平均分子量:35000、分子量分布:1.2)。前記ブロック共重合体は、製造例1の化合物由来の第1ブロックと化学式H化合物由来の第2ブロックを含む。
製造例1の化合物(DPM−C12)0.8662g、RAFT(Reversible Addition Fragmentation chain Transfer)試薬が量末端に結合された巨大開始剤(Macro−PEO)(poly(ethyleneglycol)−4−cyano−4−(phenylcarbonothioylthio)pentanoate、重量平均分子量(MW)10,000、sigma aldrich社製)0.5g、AIBN(azobisisobutyronitrile)4.1mg及びアニソール(Anisole)3.9mLを10mLのフラスコ(Schlenk flask)に入れ、窒素雰囲気の下で常温で30分間撹拌した後、70℃のシリコンオイル容器で12時間RAFT(Reversible Addition−Fragmentation chain Transfer)重合反応を行った。重合後、反応溶液を抽出溶媒であるメタノール250mLに沈殿させた後、減圧濾過して乾燥させて、淡い桃色の新しいブロック共重合体を製造した(収得率:30.5%、数平均分子量(Mn):34300、分子量分布(Mw/Mn):1.60)。前記ブロック共重合体は、製造例1化合物由来の第1ブロックとポリエチレンオキサイドブロック(第2ブロック)を含む。
製造例1の化合物(DPM−C12)2.0g、RAFT(Reversible Addition−Fragmentation chain Transfer)試薬(cyanoisopropyl dithiobenzoate)25.5mg、AIBN(azobisisobutyronitrile)9.4mg及びベンゼン5.34mLを10mLのフラスコ(Schlenk flask)に入れ、窒素雰囲気の下で常温で30分間撹拌した後、70℃シリコンオイル容器で4時間RAFT(Reversible Addition−Fragmentation chain Transfer)重合反応を行った。重合後、反応溶液を抽出溶媒であるメタノール250mLに沈殿させた後、減圧濾過して乾燥させて、RAFT(Reversible Addition−Fragmentation chain Transfer)試薬が重合体の両末端に結合された桃色の巨大開始剤を製造した。巨大開始剤の収得率、数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)は、それぞれ81.6重量%、15400及び1.16である。スチレン1.177gと前記巨大開始剤0.3g及びベンゼン0.449mLを10mLのフラスコ(Schlenk flask)に入れ、窒素雰囲気の下で常温で30分間撹拌した後、115℃のシリコンオイル容器で4時間RAFT(Reversible Addition−Fragmentation chain Transfer)重合反応を行った。重合後、反応溶液を抽出溶媒であるメタノール250mLに沈殿させた後、減圧濾過して乾燥させて、淡い桃色の新しいブロック共重合体を製造した。ブロック共重合体の収得率、数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)は、それぞれ39.3重量%、31800及び1.25である。前記ブロック共重合体は、製造例1化合物由来の第1ブロックとポリスチレンブロック(第2ブロック)を含む。
実施例9で合成された巨大開始剤0.33g、4−トリメチルシリルスチレン(4−trimethylsilylstyrene)1.889g、AIBN(azobisisobutyronitrile)2.3mg及びベンゼン6.484mLを10mLのフラスコ(Schlenk flask)に入れ、窒素雰囲気の下で常温で30分間撹拌した後、70℃のシリコンオイル容器で24時間RAFT(Reversible Addition−Fragmentation chain Transfer)重合反応を行った。重合後、反応溶液を抽出溶媒であるメタノール250mLに沈殿させた後、減圧濾過して乾燥させて、淡い桃色の新しいブロック共重合体を製造した。ブロック共重合体の収得率、数平均分子量(Mn)及び分子量分布(Mw/Mn)は、それぞれ、44.2重量%、29600及び1.35である。前記ブロック共重合体は、製造例1化合物由来の第1ブロックとポリ(4−トリメチルシルリルスティレン)ブロック(第2ブロック)を含む。
単量体の合成
下記化学式Iの化合物を次の方式で合成した。ペンタフルオロスチレン(Pentafluorostyrene)(25g、129mmol)を400mLのtert−ブタノールと水酸化カリウム(potassium hydroxide)(37.5g、161mmol)の混合溶液に添加し、2時間反応(reflux reaction)させた。常温に反応物を冷やした後、水1200mLを添加し、反応に使用された残存のブタノールを揮発させた。付加物は、ジエチルエーテル(300mL)で3回抽出し、水溶液層は、10重量%の塩酸溶液でpHが約3程度になるように酸性化させて目的物を沈殿させ、さらにジエチルエーテル(300mL)で3回抽出し、目的物が含まれている有機層を採取した。有機層をMgSO4で脱水し、溶媒を除去した。粗生性物(Crude product)をカラムクロマトグラフィーでヘキサンとDCM(dichloromethane)を移動相にして精製し、無色液体状の中間体(3−ヒドロキシ−1、2、4、5−テトラフルオロスチレン)(11.4g)を収得した。前記に対するNMR分析結果は、下記の通りである。
〈NMR分析結果〉
1H−NMR(DMSO−d):δ11.7(s、1H);δ6.60(dd、1H);δ5.89(d、1H);δ5.62(d、1H)
〈NMR分析結果〉
1H−NMR(CDCl3):d6.62(dd、1H);d6.01(d、1H);d5.59(d、1H);d1.02(t、9H)、d0.23(t、6H)
AIBN(Azobisisobutyronitrile)、RAFT(Reversible Addition−Fragmentation chain Transfer)試薬(2−cyano−2−propyldodecyltrithiocarbonate)及び製造例1の化合物(DPM−C12)をベンゼンに50:1:0.2の重量比率(DPM−C12:RAFT試薬:AIBN)で溶解させ(濃度:70重量%)、窒素雰囲気の下で70℃で4時間反応させて、巨大開始剤(数平均分子量:14000、分子量分布:1.2)を合成した。合成された巨大開始剤、前記化学式Iの化合物(TFS−S)及びAIBN(Azobisisobutyronitrile)を1:200:0.5(巨大開始剤:TFS−S:AIBN)の重量比率でベンゼンに溶解させ(濃度:30重量%)、窒素雰囲気の下で70℃で6時間反応させて、ブロック共重合体を製造した(数平均分子量:35000、分子量分布:1.2)。前記ブロック共重合体は、製造例1化合物由来の第1ブロックと前記化学式I由来の第2ブロックを含む。
AIBN(Azobisisobutyronitrile)、RAFT試薬(2−cyano−2−propyl dodecyl trithiocarbonate)及び製造例6で製造された化合物(DPM−N1)を26:1:0.5の重量比率(DPM−N1:RAFT試薬:AIBN)でベンゼンに溶解させ(濃度:70重量%)、窒素雰囲気の下で70℃で4時間反応させて巨大開始剤(数平均分子量:9700、分子量分布:1.2)を合成した。巨大開始剤、ペンタフルオロスチレン(PFS)及びAIBNを1:600:0.5の重量比率(巨大開始剤:PFS:AIBN)でベンゼンにとかし(濃度:30重量%)、窒素雰囲気で115℃で6時間反応をさせて、ブロック共重合体(数平均分子量:17300、分子量分布:1.2)を合成した。
前記ブロック共重合体は、製造例6の化合物由来の第1ブロックとペンタフルオロスチレン由来の第2ブロックを含む。
製造例1の化合物(DPM−C12)の代わりに、製造例7の化合物(DPM−C4)を使用することを除いて、実施例1に準ずる方式で巨大開始剤及びペンタフルオロスチレンを使用してブロック共重合体を製造した。前記ブロック共重合体は、製造例7の化合物(DPM−C4)から由来する第1ブロックとペンタフルオロスチレンから由来する第2ブロックを含む。
製造例1の化合物(DPM−C12)の代わりに、4−メトキシフェニルメタクリレートを使用することを除いて、実施例1に準ずる方式で巨大開始剤及びペンタフルオロスチレンをモノマーとしてブロック共重合体を製造した。前記ブロック共重合体は、前記4−メトキシフェニルメタクリレートから由来する第1ブロックと前記ペンタフルオロスチレンから由来する第2ブロックを含む。
製造例1の化合物(DPM−C12)の代わりに、ドデシルメタクリレートを使用することを除いて、実施例1に準ずる方式で巨大開始剤及びペンタフルオロスチレンをモノマーとしてブロック共重合体を製造した。前記ブロック共重合体は、前記ドデシルメタクリレートから由来する第1ブロックと前記ペンタフルオロスチレンから由来する第2ブロックを含む。
実施例1〜12及び比較例1〜3で合成されたブロック共重合体を使用して自己組織化された高分子膜を形成し、その結果を確認した。具体的に、各共重合体を溶媒に約1.0重量%の濃度で溶解させ、シリコンウェーハ上に3000rpmの速度で60秒間スピンコーティングした。その後、溶媒熟成(solvent annealing)または熱的熟成(thermal annealing)させて自己組織化させた。各ブロック共重合体に対して適用された溶媒及び熟成方式などは、下記表1に整理した。その後、各高分子膜に対してSEM(scanning electron microscope:SEM)またはAFM(Atomic force microscopy)写真を撮影し、自己組織化効率を評価した。図1〜図12は、それぞれ実施例1〜12に関する結果であり、図13〜図15は、それぞれ比較例1〜3に関する結果である。
Claims (12)
- 下記化学式5の第1ブロックと、ポリビニルピロリドンブロック、ポリ乳酸ブロック、ポリビニルピリジンブロック、ポリスチレンブロック、ポリアルキレンオキサイドブロック、ポリブタジエンブロック、ポリイソプレンブロック及びポリオレフィンブロックよりなる群から選択された1つ以上の第2ブロックとを含むブロック共重合体:
- 直鎖は、8個〜20個の鎖形成原子を含む、請求項1に記載のブロック共重合体。
- 鎖形成原子は、炭素、酸素、窒素または硫黄である、請求項1に記載のブロック共重合体。
- 鎖形成原子は、炭素または酸素である、請求項1に記載のブロック共重合体。
- 直鎖は、炭化水素鎖である、請求項1に記載のブロック共重合体。
- 化学式10のUは、炭素数1〜8のアルキレン基である、請求項6に記載のブロック共重合体。
- 化学式10のT及びKのうちいずれか1つは、単一結合であり、他の1つは、酸素原子である、請求項6に記載のブロック共重合体。
- 化学式10のT及びKは、酸素原子である、請求項6に記載のブロック共重合体。
- 自己組織化された請求項1に記載のブロック共重合体を含む高分子膜。
- 自己組織化された請求項1に記載のブロック共重合体を含む高分子膜を基板上に形成することを含む高分子膜の形成方法。
- 基板及び前記基板上に形成されており、自己組織化された請求項1に記載のブロック共重合体を含む高分子膜を有する積層体において前記ブロック共重合体の第1ブロックまたは第2ブロックを選択的に除去する過程を含むパターン形成方法。
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