JP2006037117A - Polymer compound for photoresist - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polymer compound for a photoresist containing very small content of impurities such as metal components. <P>SOLUTION: This polymer compound for the photoresist is obtained by subjecting a monomer mixture, containing at least one kind of monomer selected from a monomer (a) containing a lactone skeleton, a monomer (b) containing a group releasable with an acid and becoming alkali-soluble, and a monomer (c) containing an alicyclic skeleton with a hydroxy group, to drop polymerization. By carrying out (i) an extraction step (B) subjecting the polymer obtained by the drop polymerization to an extracting operation using an organic solvent and water, or (ii) a filtration step (I) subjecting a specific polymer solution containing the polymer obtained by the drop polymerization to passing through a specific filter, the content of sodium is reduced to 95 wt.ppb or lower (based on the weight of polymer). <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体の微細加工などに用いるフォトレジスト用樹脂組成物の調製に有用なフォトレジスト用高分子化合物、該フォトレジスト用高分子化合物を含有するフォトレジスト用ポリマー溶液及びフォトレジスト用樹脂組成物、並びに該フォトレジスト用樹脂組成物を用いた半導体の製造法に関する。   The present invention relates to a photoresist polymer compound useful for the preparation of a photoresist resin composition for use in semiconductor microfabrication, etc., a photoresist polymer solution containing the photoresist polymer compound, and a photoresist resin composition And a method for producing a semiconductor using the photoresist resin composition.

半導体製造工程で用いられるポジ型フォトレジストは、光照射により照射部がアルカリ可溶性に変化する性質、シリコンウエハーへの密着性、プラズマエッチング耐性、用いる光に対する透明性等の特性を兼ね備えていなくてはならない。該ポジ型フォトレジストは、一般に、主剤であるポリマーと、光酸化剤と、上記特性を調整するための数種の添加剤を含む溶液として用いられる。一方、半導体の製造に用いられるリソグラフィの露光光源は、年々短波長になってきており、次世代の露光光源として、波長193nmのArFエキシマレーザーが有望視されている。このArFエキシマレーザー露光機に用いられるレジスト用ポリマーとして、基板に対する密着性の高いラクトン骨格を含む繰り返し単位や、エッチング耐性に優れる脂環式炭化水素骨格を含む繰り返し単位を有するポリマーが種々提案されている。   The positive photoresist used in the semiconductor manufacturing process must have properties such as the property that the irradiated part changes to alkali-soluble by light irradiation, adhesion to the silicon wafer, plasma etching resistance, transparency to the light used, etc. Don't be. The positive photoresist is generally used as a solution containing a main polymer, a photo-oxidant, and several additives for adjusting the above characteristics. On the other hand, lithography exposure light sources used for semiconductor manufacturing have become shorter in wavelength year by year, and ArF excimer lasers having a wavelength of 193 nm are promising as next-generation exposure light sources. As resist polymers used in this ArF excimer laser exposure machine, various polymers having a repeating unit containing a lactone skeleton having high adhesion to a substrate and a repeating unit containing an alicyclic hydrocarbon skeleton excellent in etching resistance have been proposed. Yes.

これらのポリマーは、通常、モノマー混合物を重合した後、重合溶液を沈殿操作に付すことにより単離されている。しかし、こうして得られるポリマーは金属成分等の不純物を含有しているため、フォトレジスト用樹脂組成物の樹脂成分として用いた場合、所望のレジスト性能(感度等)が得られないという問題がある。特に、ナトリウムや鉄などの金属成分を含む場合には、半導体等の電気特性が低下する。また、乾燥時にポリマー粒子表面が硬くなったりポリマー粒子同士が融着して、レジスト用溶剤に溶解しにくいという問題もある。   These polymers are usually isolated by polymerizing the monomer mixture and then subjecting the polymerization solution to a precipitation operation. However, since the polymer obtained in this manner contains impurities such as metal components, there is a problem that desired resist performance (sensitivity, etc.) cannot be obtained when used as a resin component of a photoresist resin composition. In particular, when a metal component such as sodium or iron is included, the electrical characteristics of the semiconductor and the like deteriorate. In addition, there are problems that the surface of the polymer particles becomes hard at the time of drying or the polymer particles are fused with each other and are not easily dissolved in the resist solvent.

従って、本発明の目的は、金属成分等の不純物含有量の極めて少ないフォトレジスト用高分子化合物を提供することにある。本発明の他の目的は、上記の点に加えて、レジスト用溶剤に容易に且つ確実に溶解するフォトレジスト用高分子化合物を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、フォトレジスト用樹脂組成物の樹脂成分として用いた場合、半導体等の電気特性に悪影響を及ぼさないようなフォトレジスト用高分子化合物を提供することにある。本発明の他の目的は、このようなフォトレジスト用高分子化合物を含有するフォトレジスト用ポリマー溶液及びフォトレジスト用樹脂組成物、並びに該フォトレジスト用樹脂組成物を用いた半導体の製造法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a polymer compound for a photoresist having a very small content of impurities such as metal components. In addition to the above points, another object of the present invention is to provide a photoresist polymer compound that is easily and reliably dissolved in a resist solvent. Still another object of the present invention is to provide a polymer compound for photoresist that does not adversely affect electrical characteristics of a semiconductor or the like when used as a resin component of a resin composition for photoresist. Another object of the present invention is to provide a photoresist polymer solution and a photoresist resin composition containing such a photoresist polymer compound, and a method for producing a semiconductor using the photoresist resin composition. There is to do.

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、フォトレジスト用ポリマーを有機溶媒と水とを用いた抽出操作に付したり、フォトレジスト用ポリマーを含み且つ金属含有量が特定値以下のポリマー溶液を特定の多孔質ポリオレフィン膜で構成されたフィルターに通液させると、レジスト性能や半導体等の電気特性に悪影響を及ぼす金属成分を簡易に除去できることを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて完成されたものである。   As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned object, the present inventors have applied a photoresist polymer to an extraction operation using an organic solvent and water, or include a photoresist polymer and the metal content is a specific value. It has been found that when the following polymer solution is passed through a filter composed of a specific porous polyolefin film, metal components that adversely affect resist performance and electrical characteristics such as semiconductors can be easily removed. The present invention has been completed based on these findings.

すなわち、本発明は、ラクトン骨格を含む単量体(a)、酸により脱離してアルカリ可溶性となる基を含む単量体(b)、及びヒドロキシル基を有する脂環式骨格を含む単量体(c)から選択された少なくとも1種の単量体を含む単量体混合物を滴下重合に付して得られるフォトレジスト用高分子化合物であって、(i)前記滴下重合により生成したポリマーを、有機溶媒と水とを用いた抽出操作に付し、生成したポリマーを有機溶媒層に、不純物としての金属成分を水層に分配する抽出工程(B)、又は(ii)前記滴下重合により生成したポリマーを含有し、且つ金属含有量が前記ポリマーに対して1000重量ppb以下であるポリマー溶液を、カチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成されたフィルターに通液させる工程(I)を経ることにより、ナトリウム含有量(ポリマー重量基準)が95重量ppb以下に低減されたフォトレジスト用高分子化合物を提供する。   That is, the present invention relates to a monomer (a) containing a lactone skeleton, a monomer (b) containing a group that becomes alkali-soluble upon removal by an acid, and a monomer containing an alicyclic skeleton having a hydroxyl group A polymer compound for photoresist obtained by subjecting a monomer mixture containing at least one monomer selected from (c) to drop polymerization, wherein (i) a polymer produced by the drop polymerization is (B), or (ii) produced by the above-described dropping polymerization, by subjecting to an extraction operation using an organic solvent and water, and distributing the produced polymer to the organic solvent layer and the metal component as an impurity to the aqueous layer. Passing a polymer solution containing the prepared polymer and having a metal content of 1000 ppb or less with respect to the polymer through a filter composed of a porous polyolefin membrane having a cation exchange group Through the I), sodium content (polymer weight) provides a photoresist polymeric compound that is reduced to less than 95 weight ppb.

このフォトレジスト用高分子化合物において、分子量分布は、例えば1.74〜2.50の範囲である。   In this polymer compound for photoresist, the molecular weight distribution is, for example, in the range of 1.74 to 2.50.

前記ラクトン骨格を含む単量体(a)には、下記式(1a)、(1b)又は(1c)

Figure 2006037117
(式中、R1は(メタ)アクリロイルオキシ基を含む基を示し、R2、R3、R4はそれぞれ低級アルキル基、nは0〜3の整数、mは0〜5の整数を示す)
で表される(メタ)アクリル酸エステルモノマーが含まれる。 The monomer (a) containing the lactone skeleton includes the following formula (1a), (1b) or (1c)
Figure 2006037117
(In the formula, R 1 represents a group containing a (meth) acryloyloxy group, R 2 , R 3 and R 4 are each a lower alkyl group, n is an integer of 0 to 3, and m is an integer of 0 to 5. )
(Meth) acrylic acid ester monomers represented by

前記酸により脱離してアルカリ可溶性となる基を含む単量体(b)には、下記式(2a)又は(2b)

Figure 2006037117
(式中、Rは水素原子又はメチル基、R5は水素原子又は低級アルキル基、R6、R7、R8、R9はそれぞれ低級アルキル基、nは0〜3の整数を示す)
で表される(メタ)アクリル酸エステルモノマーが含まれる。 The monomer (b) containing a group that is eliminated by an acid and becomes alkali-soluble includes the following formula (2a) or (2b):
Figure 2006037117
(Wherein R is a hydrogen atom or a methyl group, R 5 is a hydrogen atom or a lower alkyl group, R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are each a lower alkyl group, and n is an integer of 0 to 3)
(Meth) acrylic acid ester monomers represented by

前記ヒドロキシル基を有する脂環式骨格を含む単量体(c)には、下記式(3a)

Figure 2006037117
(式中、Rは水素原子又はメチル基を示し、R10はメチル基、ヒドロキシル基、オキソ基又はカルボキシル基を示す。kは1〜3の整数を示す。k個のR10のうち少なくとも1つはヒドロキシル基である)
で表される(メタ)アクリル酸エステルモノマーが含まれる。 The monomer (c) containing an alicyclic skeleton having a hydroxyl group includes the following formula (3a)
Figure 2006037117
(In the formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group, R 10 represents a methyl group, a hydroxyl group, an oxo group or a carboxyl group. K represents an integer of 1 to 3. At least one of k R 10 s ) One is a hydroxyl group)
(Meth) acrylic acid ester monomers represented by

滴下重合における重合溶媒はグリコール系又はエステル系溶媒であってもよい。滴下重合における重合温度は、例えば40〜150℃である。   The polymerization solvent in the drop polymerization may be a glycol-based or ester-based solvent. The polymerization temperature in the drop polymerization is, for example, 40 to 150 ° C.

抽出工程(B)において、単量体混合物を滴下重合に付す重合工程(A)で得られた重合溶液に、比重が0.95以下の有機溶媒と水とを加えて抽出し、生成したポリマーを有機溶媒層に、不純物としての金属成分を水層に分配してもよい。また、抽出工程(B)において、滴下重合により生成したポリマーのグリコール系又はエステル系溶媒溶液に、比重が0.95以下で且つ溶解度パラメーター(SP値)が20MPa1/2以下の有機溶媒と水とを加えて抽出し、生成したポリマーを有機溶媒層に、不純物としての金属成分を水層に分配してもよい。 In the extraction step (B), a polymer produced by adding an organic solvent having a specific gravity of 0.95 or less and water to the polymerization solution obtained in the polymerization step (A) in which the monomer mixture is subjected to drop polymerization is extracted. May be distributed to the organic solvent layer and the metal component as an impurity may be distributed to the aqueous layer. In addition, in the extraction step (B), an organic solvent and water having a specific gravity of 0.95 or less and a solubility parameter (SP value) of 20 MPa 1/2 or less in a glycol-based or ester-based solvent solution of the polymer produced by the drop polymerization. And the resulting polymer may be distributed to the organic solvent layer and the metal component as an impurity may be distributed to the aqueous layer.

本発明のフォトレジスト用高分子化合物は、さらに、滴下重合により生成したポリマーを沈殿又再沈殿させる沈殿精製工程(C)を経て得られる高分子化合物であってもよい。この沈殿精製工程(C)において、滴下重合により生成したポリマーとグリコール系又はエステル系溶媒を含む溶液を、少なくとも炭化水素を含む溶媒中に添加してポリマーを沈殿又は再沈殿させてもよい。   The polymer compound for photoresists of the present invention may be a polymer compound obtained through a precipitation purification step (C) in which a polymer produced by dropping polymerization is further precipitated or reprecipitated. In the precipitation purification step (C), the polymer may be precipitated or reprecipitated by adding a solution containing the polymer produced by the drop polymerization and a glycol-based or ester-based solvent to a solvent containing at least a hydrocarbon.

本発明のフォトレジスト用高分子化合物は、さらに、滴下重合により生成したポリマーを溶媒でリパルプするリパルプ工程(D)を経て得られる高分子化合物であってもよい。リパルプ溶媒として炭化水素溶媒をを使用できる。   The high molecular compound for photoresist of the present invention may be a high molecular compound obtained through a repulping step (D) in which a polymer produced by dropping polymerization is repulped with a solvent. A hydrocarbon solvent can be used as the repulping solvent.

本発明のフォトレジスト用高分子化合物は、さらに、滴下重合により生成したポリマーを溶媒でリンスするリンス工程(E)を経て得られる高分子化合物であってもよい。リンス溶媒として炭化水素溶媒及び/又は超純水などの水を使用できる。   The high molecular compound for photoresist of the present invention may be a high molecular compound obtained through a rinsing step (E) in which a polymer formed by dropping polymerization is rinsed with a solvent. As the rinsing solvent, water such as a hydrocarbon solvent and / or ultrapure water can be used.

本発明のフォトレジスト用高分子化合物は、さらに、滴下重合により生成したポリマーを沈殿精製に付した後に、該ポリマーを有機溶媒に再溶解してポリマー溶液を調製する再溶解工程(G)を経て得られる高分子化合物であってもよい。再溶解溶媒としてグリコール系溶媒、エステル系溶媒及びケトン系溶媒から選択された少なくとも1種の溶媒を用いることができる。   The polymer compound for photoresist of the present invention is further subjected to a re-dissolution step (G) in which a polymer produced by dropping polymerization is subjected to precipitation purification and then redissolved in an organic solvent to prepare a polymer solution. The resulting polymer compound may be used. As the redissolving solvent, at least one solvent selected from glycol solvents, ester solvents, and ketone solvents can be used.

本発明のフォトレジスト用高分子化合物は、さらに、有機溶媒に再溶解して得られたポリマー溶液を濃縮することにより低沸点溶媒を除去してフォトレジスト用ポリマー溶液を調製する蒸発工程(H)を経て得られる高分子化合物であってもよい。   The photoresist polymer compound of the present invention further comprises an evaporation step (H) in which a polymer solution obtained by re-dissolving in an organic solvent is concentrated to remove a low boiling point solvent to prepare a photoresist polymer solution. It may be a polymer compound obtained through the process.

本発明のフォトレジスト用高分子化合物は、工程(I)の前に設けられた、単量体(a)、(b)及び(c)から選択された少なくとも1種の単量体に対応する繰り返し単位を有するポリマーを含有するポリマー溶液を濾過して不溶物を除去する濾過工程(J)を経て得られる高分子化合物であってもよい。   The photoresist polymer compound of the present invention corresponds to at least one monomer selected from the monomers (a), (b), and (c) provided before the step (I). The polymer compound obtained through the filtration process (J) which filters the polymer solution containing the polymer which has a repeating unit, and removes an insoluble matter may be sufficient.

本発明のフォトレジスト用高分子化合物は、工程(I)の前に設けられた、単量体(a)、(b)及び(c)から選択された少なくとも1種の単量体に対応する繰り返し単位を有するポリマーを含有するポリマー溶液を水洗してポリマー溶液中の金属含有量を低減する水洗処理工程(K)を経て得られる高分子化合物であってもよい。   The photoresist polymer compound of the present invention corresponds to at least one monomer selected from the monomers (a), (b), and (c) provided before the step (I). The polymer compound obtained through the water washing process (K) which wash | cleans the polymer solution containing the polymer which has a repeating unit with water, and reduces the metal content in a polymer solution may be sufficient.

本発明は、また、上記のフォトレジスト用高分子化合物を含有するフォトレジスト用ポリマー溶液を提供する。   The present invention also provides a photoresist polymer solution containing the above-described photoresist polymer compound.

本発明は、さらに、上記のフォトレジスト用高分子化合物と光酸発生剤とを少なくとも含むフォトレジスト用樹脂組成物を提供する。   The present invention further provides a photoresist resin composition comprising at least the above-described photoresist polymer compound and a photoacid generator.

本発明は、さらにまた、上記のフォトレジスト用樹脂組成物を用いて感光層を形成し、露光及び現像を経てパターンを形成する工程を含む半導体の製造方法を提供する。   The present invention further provides a method for producing a semiconductor comprising a step of forming a photosensitive layer using the above resin composition for photoresist, and forming a pattern through exposure and development.

本発明によれば、金属成分等の不純物含有量の極めて少ないフォトレジスト用高分子化合物が提供される。また、上記の点に加えて、レジスト用溶剤に容易に且つ確実に溶解するフォトレジスト用高分子化合物が提供される。さらに、フォトレジスト用樹脂組成物の樹脂成分として用いた場合、半導体等の電気特性に悪影響を及ぼさないようなフォトレジスト用高分子化合物が提供される。本発明によれば、さらに、このようなフォトレジスト用高分子化合物を含有するフォトレジスト用ポリマー溶液及びフォトレジスト用樹脂組成物、並びに該フォトレジスト用樹脂組成物を用いた半導体の製造法が提供される。   According to the present invention, there is provided a polymer compound for photoresist having a very small content of impurities such as metal components. In addition to the above points, a photoresist polymer compound that can be easily and reliably dissolved in a resist solvent is provided. Further, when used as a resin component of a photoresist resin composition, a photoresist polymer compound that does not adversely affect electrical properties of a semiconductor or the like is provided. According to the present invention, there are further provided a photoresist polymer solution and a photoresist resin composition containing such a photoresist polymer compound, and a method for producing a semiconductor using the photoresist resin composition. Is done.

[重合工程(A)]
重合工程(A)では、(a)ラクトン骨格を含む単量体、(b)酸により脱離してアルカリ可溶性となる基を含む単量体、及び(c)ヒドロキシル基を有する脂環式骨格を含む単量体から選択された少なくとも1種の単量体を含む単量体混合物(単量体が1種の場合も便宜上「単量体混合物」と称する)を滴下重合に付して、ポリマーを生成させる。
[Polymerization step (A)]
In the polymerization step (A), (a) a monomer containing a lactone skeleton, (b) a monomer containing a group that is eliminated by an acid and becomes alkali-soluble, and (c) an alicyclic skeleton having a hydroxyl group. A monomer mixture containing at least one monomer selected from the containing monomers (also referred to as a “monomer mixture” for convenience when there is only one monomer) is subjected to drop polymerization and polymer Is generated.

ラクトン骨格を含む単量体(a)はポリマーに基板密着性機能を付与する。また、構造によってはポリマーに酸脱離性機能(アルカリ可溶性機能)を付与する場合もある(β−(メタ)アクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン骨格を有する繰り返し単位など)。ラクトン骨格としては特に限定されず、例えば4〜20員程度のラクトン骨格が挙げられる。ラクトン骨格はラクトン環のみの単環であってもよく、ラクトン環に非芳香族性又は芳香族性の炭素環又は複素環が縮合した多環であってもよい。代表的なラクトン骨格として、3−オキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−2−オン環(=2−オキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−3−オン環)、3−オキサトリシクロ[4.3.1.14,8]ウンデカン−2−オン環、γ−ブチロラクトン環、δ−バレロラクトン環、ε−カプロラクトン環などが挙げられる。ラクトン骨格は、ポリマーの主鎖を構成する炭素原子とエステル結合、又はエステル結合とアルキレン基等の連結基を介して結合している場合が多い。 The monomer (a) containing a lactone skeleton imparts a substrate adhesion function to the polymer. Further, depending on the structure, an acid-eliminating function (alkali-soluble function) may be imparted to the polymer (such as a repeating unit having a β- (meth) acryloyloxy-γ-butyrolactone skeleton). The lactone skeleton is not particularly limited, and examples thereof include a lactone skeleton having about 4 to 20 members. The lactone skeleton may be a monocycle having only a lactone ring, or may be a polycyclic ring obtained by condensing a non-aromatic or aromatic carbocyclic ring or heterocyclic ring to a lactone ring. As a typical lactone skeleton, 3-oxatricyclo [4.2.1.0 4,8 ] nonan-2-one ring (= 2-oxatricyclo [4.2.1.0 4,8 ] nonane -3-one ring), 3-oxatricyclo [4.3.1.1 4,8 ] undecan-2-one ring, γ-butyrolactone ring, δ-valerolactone ring, ε-caprolactone ring and the like. . In many cases, the lactone skeleton is bonded to a carbon atom constituting the main chain of the polymer via an ester bond, or an ester bond and a linking group such as an alkylene group.

ラクトン骨格を含む単量体(a)の代表的な例として、前記式(1a)、(1b)又は(1c)で表される(メタ)アクリル酸エステルモノマーが挙げられる。式中、R1、R2、R3、R4は環に結合した基であって、R1は(メタ)アクリロイルオキシ基を含む基を示し、R2、R3、R4はそれぞれ低級アルキル基、nは0〜3の整数、mは0〜5の整数を示す。前記(メタ)アクリロイルオキシ基を含む基として、例えば、(メタ)アクリロイルオキシ基;(メタ)アクリロイルオキシメチル基、(メタ)アクリロイルオキシエチル基などの(メタ)アクリロイルオキシアルキル基などが挙げられる。R1は、式(1a)においては3−オキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−2−オン環の5位、式(1b)においては3−オキサトリシクロ[4.3.1.14,8]ウンデカン−2−オン環の6位、式(1c)においてはγ−ブチロラクトン環のα位又はβ位に結合している場合が多い。 A typical example of the monomer (a) containing a lactone skeleton is a (meth) acrylic acid ester monomer represented by the formula (1a), (1b) or (1c). In the formula, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are groups bonded to a ring, R 1 represents a group containing a (meth) acryloyloxy group, and R 2 , R 3 and R 4 are each lower. An alkyl group, n represents an integer of 0 to 3, and m represents an integer of 0 to 5. Examples of the group containing the (meth) acryloyloxy group include (meth) acryloyloxy groups; (meth) acryloyloxyalkyl groups such as (meth) acryloyloxymethyl groups and (meth) acryloyloxyethyl groups. R 1 is the 5-position of the 3-oxatricyclo [4.2.1.0 4,8 ] nonan-2-one ring in formula (1a) and 3-oxatricyclo [ 4 in formula (1b). .3.1.1 4,8 ] In the 6-position of the undecan-2-one ring, in formula (1c), it is often bonded to the α-position or β-position of the γ-butyrolactone ring.

2、R3、R4における低級アルキル基として、例えば、メチル、エチル、イソプロピル、プロピル、ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル基のC1-4アルキル基が挙げられる。好ましい低級アルキル基には、メチル基又はエチル基が含まれ、特にメチル基が好ましい。 Examples of the lower alkyl group for R 2 , R 3 and R 4 include C 1-4 alkyl groups such as methyl, ethyl, isopropyl, propyl, butyl, isobutyl, s-butyl and t-butyl groups. Preferred lower alkyl groups include a methyl group or an ethyl group, with a methyl group being particularly preferred.

前記式(1a)で表される(メタ)アクリル酸エステルモノマーにおいて、n個のR2は、同一の基であってもよく、互いに異なる基であってもよい。R2は橋頭位の炭素原子に結合している場合が多い。 In the (meth) acrylic acid ester monomer represented by the formula (1a), n R 2 s may be the same group or different from each other. R 2 is often bonded to a carbon atom at the bridgehead position.

式(1a)で表される(メタ)アクリル酸エステルモノマーの代表的な例として、5−アクリロイルオキシ−3−オキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−2−オン(=9−アクリロイルオキシ−2−オキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−3−オン=5−アクリロイルオキシ−2,6−ノルボルナンカルボラクトン)、5−メタクリロイルオキシ−3−オキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−2−オン(=9−メタクリロイルオキシ−2−オキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−3−オン=5−メタクリロイルオキシ−2,6−ノルボルナンカルボラクトン)などが挙げられる。 As a typical example of the (meth) acrylic acid ester monomer represented by the formula (1a), 5-acryloyloxy-3-oxatricyclo [4.2.1.0 4,8 ] nonan-2-one ( = 9-acryloyloxy-2-oxatricyclo [4.2.1.0 4,8 ] nonan-3-one = 5-acryloyloxy-2,6-norbornanecarbolactone), 5-methacryloyloxy-3- Oxatricyclo [4.2.1.0 4,8 ] nonan-2-one (= 9-methacryloyloxy-2-oxatricyclo [4.2.1.0 4,8 ] nonan-3-one = 5-methacryloyloxy-2,6-norbornanecarbolactone).

前記式(1b)で表される(メタ)アクリル酸エステルモノマーにおいて、n個のR3は、同一の基であってもよく、互いに異なる基であってもよい。R3は橋頭位の炭素原子に結合している場合が多い。 In the (meth) acrylic acid ester monomer represented by the formula (1b), the n R 3 s may be the same group or different from each other. R 3 is often bonded to a bridgehead carbon atom.

式(1b)で表される(メタ)アクリル酸エステルモノマーの代表的な例として、6−アクリロイルオキシ−3−オキサトリシクロ[4.3.1.14,8]ウンデカン−2−オン、6−メタクリロイルオキシ−3−オキサトリシクロ[4.3.1.14,8]ウンデカン−2−オンなどが挙げられる。 As a representative example of the (meth) acrylic acid ester monomer represented by the formula (1b), 6-acryloyloxy-3-oxatricyclo [4.3.1.1 4,8 ] undecan-2-one, 6-methacryloyloxy-3-oxatricyclo [4.3.1.1 4,8 ] undecan-2-one and the like.

前記式(1c)で表される(メタ)アクリル酸エステルモノマーにおいて、m個のR4は、同一の基であってもよく、互いに異なる基であってもよい。mは、好ましくは0〜3程度である。 In the (meth) acrylic acid ester monomer represented by the formula (1c), the m R 4 s may be the same group or different from each other. m is preferably about 0 to 3.

式(1c)で表される(メタ)アクリル酸エステルモノマーの代表的な例として、例えば、α−アクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン、α−アクリロイルオキシ−α−メチル−γ−ブチロラクトン、α−アクリロイルオキシ−β,β−ジメチル−γ−ブチロラクトン、α−アクリロイルオキシ−α,β,β−トリメチル−γ−ブチロラクトン、α−アクリロイルオキシ−γ,γ−ジメチル−γ−ブチロラクトン、α−アクリロイルオキシ−α,γ,γ−トリメチル−γ−ブチロラクトン、α−アクリロイルオキシ−β,β,γ,γ−テトラメチル−γ−ブチロラクトン、α−アクリロイルオキシ−α,β,β,γ,γ−ペンタメチル−γ−ブチロラクトン、α−メタクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン、α−メタクリロイルオキシ−α−メチル−γ−ブチロラクトン、α−メタクリロイルオキシ−β,β−ジメチル−γ−ブチロラクトン、α−メタクリロイルオキシ−α,β,β−トリメチル−γ−ブチロラクトン、α−メタクリロイルオキシ−γ,γ−ジメチル−γ−ブチロラクトン、α−メタクリロイルオキシ−α,γ,γ−トリメチル−γ−ブチロラクトン、α−メタクリロイルオキシ−β,β,γ,γ−テトラメチル−γ−ブチロラクトン、α−メタクリロイルオキシ−α,β,β,γ,γ−ペンタメチル−γ−ブチロラクトンなどのα−(メタ)アクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン類;β−アクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン、β−メタクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトンなどのβ−(メタ)アクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン類などが挙げられる。   Representative examples of the (meth) acrylic acid ester monomer represented by the formula (1c) include, for example, α-acryloyloxy-γ-butyrolactone, α-acryloyloxy-α-methyl-γ-butyrolactone, α-acryloyloxy. -Β, β-dimethyl-γ-butyrolactone, α-acryloyloxy-α, β, β-trimethyl-γ-butyrolactone, α-acryloyloxy-γ, γ-dimethyl-γ-butyrolactone, α-acryloyloxy-α, γ, γ-trimethyl-γ-butyrolactone, α-acryloyloxy-β, β, γ, γ-tetramethyl-γ-butyrolactone, α-acryloyloxy-α, β, β, γ, γ-pentamethyl-γ-butyrolactone Α-methacryloyloxy-γ-butyrolactone, α-methacryloyloxy-α-methyl-γ-butyrolactone, α-methacryloyloxy-β, β-dimethyl-γ-butyrolactone, α-methacryloyloxy-α, β, β-trimethyl-γ-butyrolactone, α-methacryloyloxy-γ, γ-dimethyl-γ-butyrolactone, α-methacryloyl Oxy-α, γ, γ-trimethyl-γ-butyrolactone, α-methacryloyloxy-β, β, γ, γ-tetramethyl-γ-butyrolactone, α-methacryloyloxy-α, β, β, γ, γ-pentamethyl Α- (meth) acryloyloxy-γ-butyrolactones such as γ-butyrolactone; β- (meth) acryloyloxy-γ-butyrolactones such as β-acryloyloxy-γ-butyrolactone and β-methacryloyloxy-γ-butyrolactone Etc.

前記式(1a)、(1b)、(1c)で表される化合物は、対応するアルコール化合物と(メタ)アクリル酸又はその反応性誘導体とを慣用のエステル化反応に付すことにより得ることができる。   The compounds represented by the formulas (1a), (1b) and (1c) can be obtained by subjecting the corresponding alcohol compound and (meth) acrylic acid or a reactive derivative thereof to a conventional esterification reaction. .

酸により脱離してアルカリ可溶性となる基を含む単量体(b)はポリマーにアルカリ可溶性機能を付与する。酸により脱離してアルカリ可溶性となる基を含む単量体(b)の代表的な例として、前記式(2a)又は(2b)で表される(メタ)アクリル酸エステルモノマーが挙げられる。式中、Rは水素原子又はメチル基、R5は水素原子又は低級アルキル基、R6、R7、R8、R9はそれぞれ低級アルキル基、nは0〜3の整数を示す。R7、R9は環に結合した基である。低級アルキル基としては前記と同様の基が挙げられる。 The monomer (b) containing a group which is eliminated by an acid and becomes alkali-soluble imparts an alkali-soluble function to the polymer. As a typical example of the monomer (b) containing a group that is eliminated by an acid and becomes alkali-soluble, a (meth) acrylic acid ester monomer represented by the formula (2a) or (2b) can be given. In the formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group, R 5 represents a hydrogen atom or a lower alkyl group, R 6 , R 7 , R 8 and R 9 each represent a lower alkyl group, and n represents an integer of 0 to 3. R 7 and R 9 are groups bonded to the ring. Examples of the lower alkyl group include the same groups as described above.

前記式(2a)で表される(メタ)アクリル酸エステルモノマーにおいて、n個のR7は、同一の基であってもよく、互いに異なる基であってもよい。R7は橋頭位の炭素原子に結合している場合が多い。 In the (meth) acrylic acid ester monomer represented by the formula (2a), n R 7 s may be the same group or different from each other. R 7 is often bonded to a carbon atom at the bridgehead position.

式(2a)で表される(メタ)アクリル酸エステルモノマーの代表的な例として、例えば、1−(1−アクリロイルオキシ−1−メチルエチル)アダマンタン、1−(1−アクリロイルオキシ−1−メチルエチル)−3,5−ジメチルアダマンタン、1−(1−メタクリロイルオキシ−1−メチルエチル)アダマンタン、1−(1−メタクリロイルオキシ−1−メチルエチル)−3,5−ジメチルアダマンタン等が挙げられる。   Representative examples of the (meth) acrylic acid ester monomer represented by the formula (2a) include, for example, 1- (1-acryloyloxy-1-methylethyl) adamantane, 1- (1-acryloyloxy-1-methyl) Ethyl) -3,5-dimethyladamantane, 1- (1-methacryloyloxy-1-methylethyl) adamantane, 1- (1-methacryloyloxy-1-methylethyl) -3,5-dimethyladamantane, and the like.

前記式(2b)で表される(メタ)アクリル酸エステルモノマーにおいて、n個のR9は、同一の基であってもよく、互いに異なる基であってもよい。R9は橋頭位の炭素原子に結合している場合が多い。 In the (meth) acrylic acid ester monomer represented by the formula (2b), the n R 9 s may be the same group or different from each other. R 9 is often bonded to a carbon atom at the bridgehead position.

式(2b)で表される(メタ)アクリル酸エステルモノマーの代表的な例として、例えば、2−アクリロイルオキシ−2−メチルアダマンタン、2−アクリロイルオキシ−2,5,7−トリメチルアダマンタン、2−メタクリロイルオキシ−2−メチルアダマンタン、2−メタクリロイルオキシ−2,5,7−トリメチルアダマンタン等が挙げられる。   Representative examples of the (meth) acrylic acid ester monomer represented by the formula (2b) include, for example, 2-acryloyloxy-2-methyladamantane, 2-acryloyloxy-2,5,7-trimethyladamantane, 2- And methacryloyloxy-2-methyladamantane and 2-methacryloyloxy-2,5,7-trimethyladamantane.

ヒドロキシル基を有する脂環式骨格を含む単量体(c)はポリマーに耐エッチング性及び基板密着性機能を付与する。脂環式炭化水素基は単環式炭化水素基であってもよく、多環式(橋かけ環式)炭化水素基であってもよい。ヒドロキシル基を有する脂環式骨格を含む単量体(c)の代表的な例として、前記式(3a)で表される(メタ)アクリル酸エステルモノマーが挙げられる。式中、Rは水素原子又はメチル基を示し、R10は環に結合した置換基であってメチル基、ヒドロキシル基、オキソ基又はカルボキシル基を示す。kは1〜3の整数を示す。k個のR10は、同一の基であってもよく、互いに異なる基であってもよい。k個のR10のうち少なくとも1つはヒドロキシル基である。R10は橋頭位の炭素原子に結合している場合が多い。 The monomer (c) containing an alicyclic skeleton having a hydroxyl group imparts etching resistance and substrate adhesion functions to the polymer. The alicyclic hydrocarbon group may be a monocyclic hydrocarbon group or a polycyclic (bridged cyclic) hydrocarbon group. A typical example of the monomer (c) containing an alicyclic skeleton having a hydroxyl group is a (meth) acrylic acid ester monomer represented by the formula (3a). In the formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 10 represents a substituent bonded to the ring and represents a methyl group, a hydroxyl group, an oxo group or a carboxyl group. k represents an integer of 1 to 3. The k R 10 s may be the same group or different from each other. At least one of the k R 10 is a hydroxyl group. R 10 is often bonded to a carbon atom at the bridgehead position.

式(3a)で表される(メタ)アクリル酸エステルモノマーの代表的な例として、例えば、1−アクリロイルオキシ−3−ヒドロキシ−5,7−ジメチルアダマンタン、1−ヒドロキシ−3−メタクリロイルオキシ−5,7−ジメチルアダマンタン、1−アクリロイルオキシ−3−ヒドロキシアダマンタン、1−ヒドロキシ−3−メタクリロイルオキシアダマンタン、1−アクリロイルオキシ−3,5−ジヒドロキシアダマンタン、1,3−ジヒドロキシ−5−メタクリロイルオキシアダマンタンなどが挙げられる。   Representative examples of the (meth) acrylic acid ester monomer represented by the formula (3a) include, for example, 1-acryloyloxy-3-hydroxy-5,7-dimethyladamantane, 1-hydroxy-3-methacryloyloxy-5. , 7-dimethyladamantane, 1-acryloyloxy-3-hydroxyadamantane, 1-hydroxy-3-methacryloyloxyadamantane, 1-acryloyloxy-3,5-dihydroxyadamantane, 1,3-dihydroxy-5-methacryloyloxyadamantane, etc. Is mentioned.

重合に供する単量体としては、上記の単量体(a)、(b)、(c)の何れか1種であればよいが、前記3種の単量体のうち2種以上、特に3種の単量体を用いるのが好ましい。また、必要に応じて他の単量体を共重合させてもよい。重合は、溶液重合、溶融重合など慣用の方法により行うことができる。   The monomer to be used for polymerization may be any one of the above monomers (a), (b), and (c), but two or more of the three types of monomers, particularly It is preferable to use three types of monomers. Moreover, you may copolymerize another monomer as needed. The polymerization can be performed by a conventional method such as solution polymerization or melt polymerization.

重合溶媒としては、アクリル系単量体やオレフィン系単量体を重合させる際に通常用いられる溶媒であればよく、例えば、グリコール系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、これらの混合溶媒などが挙げられる。グリコール系溶媒には、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのプロピレングリコール系溶媒;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどのエチレングリコール系溶媒などが含まれる。エステル系溶媒には、乳酸エチルなどの乳酸エステル系溶媒;3−メトキシプロピオン酸メチルなどのプロピオン酸エステル系溶媒;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチルなどの酢酸エステル系溶媒などが挙げられる。ケトン系溶媒には、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノンなどが含まれる。エーテル系溶媒には、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどが含まれる。   The polymerization solvent may be any solvent that is usually used when polymerizing acrylic monomers and olefin monomers. For example, glycol solvents, ester solvents, ketone solvents, ether solvents, these solvents Examples thereof include mixed solvents. Examples of glycol solvents include propylene glycol solvents such as propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monomethyl ether acetate; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene Ethylene glycol solvents such as glycol monobutyl ether and ethylene glycol monobutyl ether acetate are included. Examples of ester solvents include lactic acid ester solvents such as ethyl lactate; propionate solvents such as methyl 3-methoxypropionate; acetate solvents such as methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, and butyl acetate. . Ketone solvents include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, cyclohexanone, and the like. The ether solvent includes diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran, dioxane and the like.

好ましい重合溶媒には、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのグリコール系溶媒、乳酸エチルなどのエステル系溶媒、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトンなどのケトン系溶媒及びこれらの混合溶媒が含まれる。特に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート単独溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとプロピレングリコールモノメチルエーテルとの混合溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートと乳酸エチルとの混合溶媒などの、少なくと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を含む溶媒が好ましい。   Preferred polymerization solvents include glycol solvents such as propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monomethyl ether acetate, ester solvents such as ethyl lactate, ketone solvents such as methyl isobutyl ketone and methyl amyl ketone, and mixed solvents thereof. . In particular, a solvent containing at least propylene glycol monomethyl ether acetate, such as a single solvent for propylene glycol monomethyl ether acetate, a mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate and propylene glycol monomethyl ether, a mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate and ethyl lactate, etc. preferable.

重合方法としては滴下重合法が用いられる。滴下重合法とは、モノマー(溶液)及び/又は重合開始剤(溶液)を系内に逐次滴下又は添加しつつ重合を行う方法をいう。滴下重合法により、重合初期と後期で得られる共重合組成が均一なポリマーを得ることができる。重合開始剤としては公知のものを使用できる。重合温度は、例えば40〜150℃、好ましくは60〜120℃程度である。   A dropping polymerization method is used as the polymerization method. The dropping polymerization method refers to a method in which polymerization is carried out while successively dropping or adding a monomer (solution) and / or a polymerization initiator (solution) into the system. By the dropping polymerization method, a polymer having a uniform copolymer composition obtained in the early stage and later stage of polymerization can be obtained. A well-known thing can be used as a polymerization initiator. The polymerization temperature is, for example, about 40 to 150 ° C, preferably about 60 to 120 ° C.

得られた重合溶液(ポリマードープ)は、不溶物を除去するための濾過工程に供してもよい。濾過に用いる濾過材の孔径は、例えば1μm以下、好ましくは0.8μm以下である。   The obtained polymerization solution (polymer dope) may be subjected to a filtration step for removing insoluble matters. The pore diameter of the filter medium used for filtration is, for example, 1 μm or less, preferably 0.8 μm or less.

[抽出工程(B)]
抽出工程(B)では、重合により生成したポリマーを、有機溶媒と水とを用いた抽出操作(水洗操作)に付し、生成したポリマーを有機溶媒層に、不純物としての金属成分を水層に分配する。この工程により、レジスト性能に悪影響を与える金属成分をポリマーから効率よく除去できる。抽出工程(B)に供する被処理物としては、重合により生成したポリマー又は該ポリマーを含む溶液であればよく、重合終了時の重合溶液(ポリマードープ)、この重合溶液に希釈、濃縮、濾過、洗浄等の適当な処理を施した後の溶液等の何れであってもよい。有機溶媒としては、ポリマーを溶解可能で且つ水と分液可能な溶媒であればよい。また、有機溶媒及び水の使用量は、有機溶媒層と水層とに分液可能な範囲で適宜設定できる。
[Extraction step (B)]
In the extraction step (B), the polymer produced by polymerization is subjected to an extraction operation (washing operation) using an organic solvent and water, the produced polymer is applied to the organic solvent layer, and the metal component as an impurity is applied to the aqueous layer. Distribute. By this step, metal components that adversely affect the resist performance can be efficiently removed from the polymer. The material to be treated for the extraction step (B) may be a polymer produced by polymerization or a solution containing the polymer, a polymerization solution at the end of polymerization (polymer dope), diluted to this polymerization solution, concentrated, filtered, Any of the solutions after appropriate processing such as washing may be used. The organic solvent may be any solvent that can dissolve the polymer and can be separated from water. Moreover, the usage-amount of an organic solvent and water can be suitably set in the range which can be liquid-separated into an organic solvent layer and an aqueous layer.

好ましい態様では、重合工程(A)で得られた重合溶液に、比重が0.95以下の有機溶媒(特に、溶解度パラメーター(SP値)が20MPa1/2以下の有機溶媒)と水とを加えて抽出(水洗)する。また、重合により生成したポリマーのグリコール系又はエステル系溶媒溶液に、比重が0.95以下で且つ溶解度パラメーター(SP値)が20MPa1/2以下の有機溶媒と、水とを加えて抽出(水洗)するのも好ましい。有機溶媒の比重としては、20〜25℃の値を採用できる。有機溶媒のSP値は、例えば、「ポリマーハンドブック(Polymer Handbook)」、第4版、VII-675頁〜VII-711頁に記載の方法[特に、676頁の(B3)式及び(B8)式]により求めることができる。また、有機溶媒のSP値として、該文献の表1(VII-683頁)、表7〜表8(VII-688頁〜VII-711頁)の値を採用できる。 In a preferred embodiment, an organic solvent having a specific gravity of 0.95 or less (particularly, an organic solvent having a solubility parameter (SP value) of 20 MPa 1/2 or less) and water are added to the polymerization solution obtained in the polymerization step (A). Extract (wash with water). In addition, an organic solvent having a specific gravity of 0.95 or less and a solubility parameter (SP value) of 20 MPa 1/2 or less and water are added to a glycol-based or ester-based solvent solution of a polymer produced by polymerization and extracted (washed with water). ) Is also preferable. A value of 20 to 25 ° C. can be adopted as the specific gravity of the organic solvent. The SP value of the organic solvent is, for example, the method described in “Polymer Handbook”, 4th edition, pages VII-675 to VII-711 [in particular, the formulas (B3) and (B8) on page 676 ]. Further, as the SP value of the organic solvent, the values shown in Table 1 (page VII-683) and Tables 7 to 8 (pages VII-688 to VII-711) of the document can be adopted.

重合により生成したポリマーのグリコール系又はエステル系溶媒溶液としては、重合終了時の重合溶液(ポリマードープ)であってもよく、この重合溶液に、希釈、濃縮、濾過、洗浄等の適当な処理を施した後の溶液であってもよい。グリコール系溶媒、エステル系溶媒としては前記例示の溶媒が挙げられる。   The glycol-based or ester-based solvent solution of the polymer produced by the polymerization may be a polymerization solution (polymer dope) at the end of the polymerization, and this polymerization solution is subjected to appropriate treatment such as dilution, concentration, filtration, and washing. It may be a solution after application. Examples of the glycol solvent and ester solvent include the solvents exemplified above.

プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのグリコール系溶媒や乳酸エチルなどのエステル系溶媒は比重が水に近い(1に近い)ので、水と分液することが困難であるが、このようなグリコール系又はエステル系溶媒を含むポリマー溶液に、比重0.95以下で且つSP値が20MPa1/2以下(例えば、13〜20MPa1/2)の有機溶媒を加えると、有機層と水層との分液が極めて容易となる。添加する有機溶媒の比重が0.95を超えると水との比重差があまり出ないので良好な分液性が得られにくい。また、添加する有機溶媒のSP値が20MPa1/2を超えると、水に対する溶解性が増大するため、やはり良好な分液性が得られにくい。添加する有機溶媒の比重は、好ましくは0.6〜0.95、さらに好ましくは0.7〜0.85(特に0.7〜0.82)である。添加する有機溶媒のSP値は、好ましくは16〜19MPa1/2、さらに好ましくは16.5〜18.5MPa1/2(特に16.5〜18MPa1/2)である。 Glycol solvents such as propylene glycol monomethyl ether acetate and ester solvents such as ethyl lactate have a specific gravity close to that of water (close to 1), and are difficult to separate from water. When an organic solvent having a specific gravity of 0.95 or less and an SP value of 20 MPa 1/2 or less (for example, 13 to 20 MPa 1/2 ) is added to a polymer solution containing a system solvent, the separation between the organic layer and the aqueous layer becomes It becomes extremely easy. If the specific gravity of the organic solvent to be added exceeds 0.95, there is not much difference in specific gravity with water, and it is difficult to obtain good liquid separation. Moreover, since the solubility with respect to water will increase when the SP value of the organic solvent to add exceeds 20 MPa1 / 2 , it is difficult to obtain a good liquid separation property. The specific gravity of the organic solvent to be added is preferably 0.6 to 0.95, more preferably 0.7 to 0.85 (particularly 0.7 to 0.82). The SP value of the organic solvent to be added is preferably 16 to 19 MPa 1/2 , more preferably 16.5 to 18.5 MPa 1/2 (particularly 16.5 to 18 MPa 1/2 ).

比重0.95以下で且つSP値が20MPa1/2以下である有機溶媒の代表的な例として、例えば、ヘキサン(比重0.659;SP値14.9)、オクタン(比重0.703;SP値15.6)、ドデカン(比重0.749;SP値16.2)などの脂肪族炭化水素;シクロヘキサン(比重0.779;SP値16.8)などの脂環式炭化水素;エチルベンゼン(比重0.862;SP値18.0)、p−キシレン(比重0.857;SP値18.0)、トルエン(比重0.867;SP値18.2)、ベンゼン(比重0.874;SP値18.8)などの芳香族炭化水素;ジイソプロピルエーテル(比重0.726;SP値14.1)などのエーテル;ジイソブチルケトン(比重0.806;SP値16.0)、メチルイソブチルケトン(比重0.796;SP値17.2)、メチルプロピルケトン(比重0.809;SP値17.8)、メチルイソプロピルケトン(比重0.803;SP値17.4)、メチルエチルケトン(比重0.805;SP値19.0)、メチルアミルケトン(比重0.815;SP値17.6)などのケトン;酢酸イソプロピル(比重0.872;SP値17.2)、酢酸ブチル(比重0.881;SP値17.4)、酢酸プロピル(比重0.889;SP値18.0)などのエステルなどが挙げられる。上記括弧内の比重は20℃の値(但し、ベンゼン、p−キシレン、エチルベンゼン、メチルイソブチルケトンについては25℃の値)であり、SP値の単位はMPa1/2である。 Representative examples of organic solvents having a specific gravity of 0.95 or less and an SP value of 20 MPa 1/2 or less include, for example, hexane (specific gravity 0.659; SP value 14.9), octane (specific gravity 0.703; SP 15.6), aliphatic hydrocarbons such as dodecane (specific gravity 0.749; SP value 16.2); alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane (specific gravity 0.779; SP value 16.8); ethylbenzene (specific gravity) 0.862; SP value 18.0), p-xylene (specific gravity 0.857; SP value 18.0), toluene (specific gravity 0.867; SP value 18.2), benzene (specific gravity 0.874; SP value) Aromatic hydrocarbons such as 18.8); ethers such as diisopropyl ether (specific gravity 0.726; SP value 14.1); diisobutyl ketone (specific gravity 0.806; SP value 16.0), methyl isobutyl ketone ( Specific gravity 0.796; SP value 17.2), methyl propyl ketone (specific gravity 0.809; SP value 17.8), methyl isopropyl ketone (specific gravity 0.803; SP value 17.4), methyl ethyl ketone (specific gravity 0.805) SP value 19.0), ketones such as methyl amyl ketone (specific gravity 0.815; SP value 17.6); isopropyl acetate (specific gravity 0.872; SP value 17.2), butyl acetate (specific gravity 0.881; Examples include esters such as SP value 17.4) and propyl acetate (specific gravity 0.889; SP value 18.0). The specific gravity in the parentheses is a value of 20 ° C. (however, the value of 25 ° C. for benzene, p-xylene, ethylbenzene and methyl isobutyl ketone), and the unit of SP value is MPa 1/2 .

これらの溶媒の中でも、ジイソブチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルアミルケトンなどのケトンが好ましい。   Among these solvents, ketones such as diisobutyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl propyl ketone, methyl isopropyl ketone, and methyl amyl ketone are preferable.

比重が0.95以下で且つSP値が20MPa1/2以下の有機溶媒の使用量は、抽出効率や操作性などを考慮して適宜選択できるが、通常、ポリマーのグリコール系又はエステル系溶媒溶液100重量部に対して、10〜300重量部、好ましくは20〜200重量部程度である。また、添加する水の使用量も、抽出効率や操作性などを考慮して適宜選択できるが、通常、ポリマーのグリコール系又はエステル系溶媒溶液と前記有機溶媒の合計量100重量部に対して、5〜300重量部、好ましくは10〜200重量部程度である。 The amount of the organic solvent having a specific gravity of 0.95 or less and an SP value of 20 MPa 1/2 or less can be appropriately selected in consideration of extraction efficiency, operability and the like. Usually, a polymer glycol-based or ester-based solvent solution The amount is 10 to 300 parts by weight, preferably about 20 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight. Further, the amount of water to be added can also be appropriately selected in consideration of extraction efficiency, operability, etc., but is usually based on 100 parts by weight of the total amount of the glycol-based or ester-based solvent solution of the polymer and the organic solvent. The amount is about 5 to 300 parts by weight, preferably about 10 to 200 parts by weight.

抽出(水洗)操作は慣用の方法で行うことができ、回分式、半回分式、連続式の何れの方式で行ってもよい。抽出操作は複数回(例えば、2〜10回程度)繰り返してもよい。抽出温度は操作性や溶解性等を考慮して適宜選択でき、例えば0〜100℃、好ましくは25〜50℃程度である。   The extraction (washing) operation can be performed by a conventional method, and may be performed by any of batch, semi-batch, and continuous methods. The extraction operation may be repeated a plurality of times (for example, about 2 to 10 times). The extraction temperature can be appropriately selected in consideration of operability and solubility, and is, for example, 0 to 100 ° C., preferably about 25 to 50 ° C.

得られた有機溶媒層は、不溶物を除去するための濾過工程に供してもよい。濾過に用いる濾過材の孔径は、例えば1μm以下、好ましくは0.5μm以下、さらに好ましくは0.3μm以下である。   The obtained organic solvent layer may be subjected to a filtration step for removing insoluble matters. The pore diameter of the filter medium used for filtration is, for example, 1 μm or less, preferably 0.5 μm or less, and more preferably 0.3 μm or less.

[沈殿精製工程(C)]
沈殿精製工程(C)では、重合により生成したポリマーを沈殿又は再沈殿させる。この沈殿精製工程により、原料モノマー及びオリゴマーを効率よく除去することができる。沈殿精製処理に供する被処理液としては、重合により生成したポリマーを含有する溶液であればよく、重合終了時の重合溶液(ポリマードープ)、この重合溶液に希釈、濃縮、濾過、洗浄、抽出等の適当な処理を施した後の溶液等の何れであってもよい。好ましい被処理液として、前記抽出工程(B)で得られた有機溶媒層、又はこれに濾過処理を施した溶液などが挙げられる。
[Precipitation purification step (C)]
In the precipitation purification step (C), the polymer produced by the polymerization is precipitated or reprecipitated. By this precipitation purification process, raw material monomers and oligomers can be efficiently removed. The liquid to be treated for the precipitation purification treatment may be a solution containing a polymer produced by polymerization, such as a polymerization solution at the end of polymerization (polymer dope), dilution, concentration, filtration, washing, extraction, etc. in this polymerization solution. Any of the solutions after the appropriate treatment may be used. A preferable liquid to be treated includes the organic solvent layer obtained in the extraction step (B) or a solution obtained by subjecting the organic solvent layer to a filtration treatment.

沈殿又は再沈殿に用いる溶媒(沈殿溶媒)としては、ポリマーの貧溶媒であればよく、例えば、脂肪族炭化水素(ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなど)、脂環式炭化水素(シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなど)、芳香族炭化水素(ベンゼン、トルエン、キシレンなど)などの炭化水素;ハロゲン化脂肪族炭化水素(塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素など)、ハロゲン化芳香族炭化水素(クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなど)などのハロゲン化炭化水素;ニトロメタン、ニトロエタンなどのニトロ化合物;アセトニトリル、ベンゾニトリルなどにニトリル;鎖状エーテル(ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタンなど)、環状エーテル(テトラヒドロフラン、ジオキサンなど)などのエーテル;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトンなどのケトン;酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどのカーボネート;メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノールなどのアルコール;酢酸などのカルボン酸;水;これらの溶媒を含む混合溶媒などから適宜選択して使用できる。   The solvent used for precipitation or reprecipitation (precipitation solvent) may be a poor polymer solvent, such as aliphatic hydrocarbons (pentane, hexane, heptane, octane, etc.), alicyclic hydrocarbons (cyclohexane, methylcyclohexane). Hydrocarbons such as aromatic hydrocarbons (benzene, toluene, xylene, etc.); halogenated aliphatic hydrocarbons (methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, etc.), halogenated aromatic hydrocarbons (chlorobenzene, dichlorobenzene, etc.) Halogenated hydrocarbons such as nitromethane, nitroethane, etc .; acetonitrile, benzonitrile, etc., nitriles; chain ethers (diethyl ether, diisopropyl ether, dimethoxyethane, etc.), cyclic ethers (tetrahydrofuran, dioxane, etc.), etc. Tel; Acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone and other ketones; Ethyl acetate, butyl acetate and other esters; Dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate and other carbonates; Methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, butanol It can be suitably selected from alcohols such as acetic acid; carboxylic acids such as acetic acid; water; mixed solvents containing these solvents.

これらの溶媒のなかでも、沈殿溶媒として、少なくとも炭化水素(特に、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素)を含む混合溶媒が好ましい。このような少なくとも炭化水素を含む混合溶媒において、炭化水素とその他の溶媒(例えば、酢酸エチルなどのエステル等)との混合比率としては、例えば、炭化水素/その他の溶媒=10/90〜99/1(25℃における体積比、以下同様)、好ましくは30/70〜98/2、さらに好ましくは50/50〜97/3程度である。   Among these solvents, a mixed solvent containing at least hydrocarbons (particularly aliphatic hydrocarbons such as hexane and heptane) is preferable as the precipitation solvent. In such a mixed solvent containing at least hydrocarbon, the mixing ratio of hydrocarbon to other solvent (for example, ester such as ethyl acetate) is, for example, hydrocarbon / other solvent = 10/90 to 99 / 1 (volume ratio at 25 ° C., the same applies hereinafter), preferably 30/70 to 98/2, more preferably about 50/50 to 97/3.

この工程の好ましい態様では、重合により生成したポリマーとグリコール系又はエステル系溶媒を含む溶液を、少なくとも炭化水素を含む溶媒中に添加してポリマーを沈殿又は再沈殿させる。重合により生成したポリマーとグリコール系又はエステル系溶媒を含む溶液として、前記抽出工程(B)で得られたグリコール系又はエステル系溶媒を含む有機溶媒層、又はこれに濾過処理を施した溶液などが挙げられる。   In a preferred embodiment of this step, a solution containing a polymer produced by polymerization and a glycol-based or ester-based solvent is added to a solvent containing at least a hydrocarbon to precipitate or reprecipitate the polymer. As a solution containing a polymer produced by polymerization and a glycol-based or ester-based solvent, an organic solvent layer containing the glycol-based or ester-based solvent obtained in the extraction step (B), or a solution obtained by subjecting this to a filtration treatment, etc. Can be mentioned.

[リパルプ工程(D)]
リパルプ工程(D)では、重合により生成したポリマーを溶媒でリパルプする。この工程を設けることにより、ポリマーに付着している残存モノマーや低分子量オリゴマーなどを効率よく除くことができる。また、ポリマーに対して親和性を有する高沸点溶媒が除去されるためか、後の乾燥工程などにおいてポリマー粒子表面が硬くなったり、ポリマー粒子同士の融着等を防止できる。そのため、ポリマーのレジスト溶剤に対する溶解性が著しく向上し、フォトレジスト用樹脂組成物の調製を簡易に効率よく行うことが可能となる。
[Repulping process (D)]
In the repulping step (D), the polymer produced by polymerization is repulped with a solvent. By providing this step, residual monomers and low molecular weight oligomers adhering to the polymer can be efficiently removed. In addition, because the high-boiling solvent having affinity for the polymer is removed, the surface of the polymer particles can be hardened in the subsequent drying step or the like, and fusion between the polymer particles can be prevented. Therefore, the solubility of the polymer in the resist solvent is remarkably improved, and the resin composition for photoresist can be easily and efficiently prepared.

リパルプ処理に供する被処理物としては、前記沈殿精製したポリマー(例えば、沈殿精製後、溶媒をデカンテーション、濾過等で取り除いた後のポリマー等)などが挙げられる。   Examples of the object to be treated for the repulping treatment include the above-described precipitation-purified polymer (for example, a polymer after the solvent is removed by decantation, filtration, etc. after precipitation purification).

リパルプ処理に用いる溶媒(リパルプ用溶媒)としては、沈殿又は再沈殿に用いるポリマーの貧溶媒が好ましい。なかでも炭化水素溶媒が特に好ましい。炭化水素溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素が挙げられる。これらは2種以上混合して使用してもよい。これらのなかでも、脂肪族炭化水素、特にヘキサン若しくはヘプタン、又はヘキサン若しくはヘプタンを含む混合溶媒が好適である。   As the solvent (repulping solvent) used for the repulping treatment, a poor solvent for the polymer used for precipitation or reprecipitation is preferable. Of these, hydrocarbon solvents are particularly preferred. Examples of the hydrocarbon solvent include aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, and octane, alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and methylcyclohexane, and aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene. You may use these in mixture of 2 or more types. Among these, aliphatic hydrocarbons, particularly hexane or heptane, or a mixed solvent containing hexane or heptane is preferable.

リパルプ用溶媒の使用量は、ポリマーに対して、例えば1〜200重量倍、好ましくは5〜100重量倍、さらに好ましくは10〜50重量倍程度である。 リパルプ処理を施す際の温度は、用いる溶媒の種類等によっても異なるが、一般には0〜100℃、好ましくは10〜60℃程度である。リパルプ処理は適当な容器中で行われる。リパルプ処理は複数回行ってもよい。処理済みの液(リパルプ液)は、デカンテーション等により除去される。   The amount of the repulping solvent used is, for example, about 1 to 200 times, preferably about 5 to 100 times, more preferably about 10 to 50 times the weight of the polymer. Although the temperature at the time of performing a repulping process changes with kinds etc. of the solvent to be used, generally it is 0-100 degreeC, Preferably it is about 10-60 degreeC. The repulping process is performed in a suitable container. The repulping process may be performed a plurality of times. The treated liquid (repulp liquid) is removed by decantation or the like.

[リンス工程(E)]
リンス工程(E)では、重合により生成したポリマーを溶媒でリンスする。この工程により、前記リパルプ工程と同様、ポリマーに付着している残存モノマーや低分子量オリゴマーなどを効率よく除くことができる。また、ポリマーに対して親和性を有する高沸点溶媒が除去されるためか、後の乾燥工程などにおいてポリマー粒子表面が硬くなったり、ポリマー粒子同士の融着等を防止できる。そのため、ポリマーのレジスト溶剤に対する溶解性が著しく向上し、フォトレジスト用樹脂組成物の調製が容易となる。また、リンス溶媒として水を用いることにより、ポリマー表面に付着している金属成分を効率よく除去できる。そのため、金属成分に起因するレジスト性能の悪化を顕著に防止できる。
[Rinse process (E)]
In the rinsing step (E), the polymer formed by polymerization is rinsed with a solvent. By this step, similar to the repulping step, residual monomers and low molecular weight oligomers adhering to the polymer can be efficiently removed. In addition, because the high-boiling solvent having affinity for the polymer is removed, the surface of the polymer particles can be hardened in the subsequent drying step or the like, and fusion between the polymer particles can be prevented. Therefore, the solubility of the polymer in the resist solvent is remarkably improved, and the preparation of the photoresist resin composition becomes easy. Moreover, the metal component adhering to the polymer surface can be efficiently removed by using water as the rinse solvent. Therefore, the deterioration of resist performance due to the metal component can be remarkably prevented.

リンス処理に供する被処理物としては、前記沈殿精製したポリマー(例えば、沈殿精製後、溶媒をデカンテーション等で取り除いた後のポリマー等)や前記リパルプ処理を施したポリマー(例えば、リパルプ処理後、溶媒をデカンテーション等で取り除いた後のポリマー等)などが挙げられる。   As an object to be subjected to a rinsing treatment, the precipitate-purified polymer (for example, a polymer after the solvent is removed by decantation after purification) or the polymer subjected to the repulping treatment (for example, after the repulping treatment, And the like after removal of the solvent by decantation or the like.

リンス処理に用いる溶媒(リンス用溶媒)としては、沈殿又は再沈殿に用いるポリマーの貧溶媒が好ましい。なかでも炭化水素溶媒が特に好ましい。炭化水素溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素が挙げられる。これらは2種以上混合して使用してもよい。これらのなかでも、脂肪族炭化水素、特にヘキサン若しくはヘプタン、又はヘキサン若しくはヘプタンを含む混合溶媒が好適である。また、ポリマーから金属成分を除くには、リンス溶媒として水、特にナトリウム分が5重量ppb以下(好ましくは3重量ppb以下、さらに好ましくは1.5重量ppb以下)である水、例えば超純水が好ましい。   As the solvent (rinsing solvent) used for the rinsing treatment, a poor solvent for the polymer used for precipitation or reprecipitation is preferable. Of these, hydrocarbon solvents are particularly preferred. Examples of the hydrocarbon solvent include aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, and octane, alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and methylcyclohexane, and aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene. You may use these in mixture of 2 or more types. Among these, aliphatic hydrocarbons, particularly hexane or heptane, or a mixed solvent containing hexane or heptane is preferable. In order to remove the metal component from the polymer, water as a rinsing solvent, particularly water having a sodium content of 5 wt ppb or less (preferably 3 wt ppb or less, more preferably 1.5 wt ppb or less), such as ultrapure water, is used. Is preferred.

リンス溶媒の使用量は、ポリマーに対して、例えば1〜100重量倍、好ましくは2〜20重量倍程度である。リンス処理を施す際の温度は、用いる溶媒の種類等によっても異なるが、一般には0〜100℃、好ましくは10〜60℃程度である。リンス処理は適当な容器中で行われる。リンス処理は複数回行ってもよい。特に、炭化水素溶媒を用いたリンス処理と水を用いたリンス処理とを組み合わせて行うのが好ましい。処理済みの液(リンス液)は、デカンテーション、濾過等により除去される。   The usage-amount of a rinse solvent is 1-100 weight times with respect to a polymer, for example, Preferably it is about 2-20 weight times. The temperature at which the rinsing treatment is performed varies depending on the type of solvent used and the like, but is generally 0 to 100 ° C., preferably about 10 to 60 ° C. The rinsing process is performed in a suitable container. The rinsing process may be performed a plurality of times. In particular, it is preferable to perform a combination of a rinsing process using a hydrocarbon solvent and a rinsing process using water. The treated liquid (rinse liquid) is removed by decantation, filtration, or the like.

[乾燥工程(F)]
本発明のフォトレジスト用高分子化合物は乾燥工程(F)を経て得られたものであってもよい。乾燥工程(F)では、重合により生成したポリマーを沈殿精製に付し、必要に応じてリパルプ処理及び/又はリンス処理を施した後において、該ポリマーを乾燥する。ポリマーの乾燥温度は、例えば20〜120℃、好ましくは40〜100℃程度である。乾燥は減圧下、例えば200mmHg(26.6kPa)以下、特に100mmHg(13.3kPa)以下で行うのが好ましい。
[Drying step (F)]
The photoresist polymer compound of the present invention may be obtained through a drying step (F). In the drying step (F), the polymer produced by polymerization is subjected to precipitation purification, and after repulping and / or rinsing as necessary, the polymer is dried. The drying temperature of a polymer is 20-120 degreeC, for example, Preferably it is about 40-100 degreeC. Drying is preferably performed under reduced pressure, for example, 200 mmHg (26.6 kPa) or less, particularly 100 mmHg (13.3 kPa) or less.

[再溶解工程(G)]
再溶解工程(G)では、重合により生成したポリマーを沈殿精製に付し、必要に応じてリパルプ処理、リンス処理、乾燥処理を施した後において、該ポリマーを有機溶媒(レジスト用溶剤)に再溶解してポリマー溶液を調製する。このポリマー溶液はフォトレジスト用ポリマー溶液(ポリマー濃度10〜40重量%程度)として利用できる。有機溶媒としては、前記重合溶媒として例示したグリコール系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、これらの混合溶媒などが挙げられる。これらのなかでも、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、これらの混合液が好ましく、特に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート単独溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとプロピレングリコールモノメチルエーテルとの混合溶媒、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートと乳酸エチルとの混合溶媒などの、少なくと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を含む溶媒が好適に用いられる。
[Remelting step (G)]
In the re-dissolution step (G), the polymer produced by the polymerization is subjected to precipitation purification, and after repulping, rinsing, and drying as necessary, the polymer is re-used in an organic solvent (resist solvent). Dissolve to prepare polymer solution. This polymer solution can be used as a polymer solution for photoresist (polymer concentration of about 10 to 40% by weight). Examples of the organic solvent include glycol solvents, ester solvents, ketone solvents, and mixed solvents exemplified as the polymerization solvent. Among these, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl lactate, methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, and a mixed solution thereof are preferable, and in particular, propylene glycol monomethyl ether acetate alone solvent, propylene glycol monomethyl ether acetate and A solvent containing at least propylene glycol monomethyl ether acetate such as a mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether and a mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate and ethyl lactate is preferably used.

[蒸発工程(H)]
蒸発工程(H)では、前記再溶解工程(G)で得られたポリマー溶液を濃縮することにより、ポリマー溶液中に含まれている低沸点溶媒(重合溶媒、抽出溶媒、沈殿溶媒、リパルプ溶媒、リンス溶媒として用いた溶媒など)を留去してフォトレジスト用ポリマー溶液を調製する。この蒸発工程(H)は、乾燥工程(F)を設けることなく再溶解工程(G)を設けた場合など、再溶解工程(G)で得られたポリマー溶液中に低沸点溶媒が含まれている場合に有用である。この蒸発工程(H)を設ける場合には、再溶解工程(G)において、フォトレジスト用ポリマー溶液の調製に必要な量以上の有機溶媒(レジスト用溶剤)を添加し、所望のポリマー濃度(例えば10〜40重量%程度)となるまで濃縮する。濃縮は常圧又は減圧下で行うことができる。
[Evaporation step (H)]
In the evaporation step (H), by concentrating the polymer solution obtained in the re-dissolution step (G), a low-boiling point solvent (polymerization solvent, extraction solvent, precipitation solvent, repulp solvent, The solvent used as the rinsing solvent is distilled off to prepare a polymer solution for photoresist. In this evaporation step (H), a low-boiling point solvent is contained in the polymer solution obtained in the re-dissolution step (G), such as when the re-dissolution step (G) is provided without providing the drying step (F). Useful when In the case of providing this evaporation step (H), in the re-dissolution step (G), an organic solvent (resist solvent) in an amount more than that necessary for the preparation of the photoresist polymer solution is added, and a desired polymer concentration (for example, Concentrate to about 10-40% by weight). Concentration can be performed under normal pressure or reduced pressure.

フォトレジスト用ポリマー溶液には、さらに光酸発生剤、及び必要に応じて、種々の添加剤が添加され、半導体の製造に利用される。   The photoresist polymer solution is further added with a photoacid generator and, if necessary, various additives, and is used for manufacturing semiconductors.

[フィルター通液工程(I)]
フィルター通液工程(I)では、前記単量体(a)、(b)及び(c)から選択された少なくとも1種の単量体に対応する繰り返し単位を有するポリマー(以下、「ポリマーP」と称することがある)を含有し、且つ金属含有量が前記ポリマーPに対して1000重量ppb以下であるポリマー溶液を、カチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成されたフィルターに通液させる。
[Filter flow process (I)]
In the filter liquid passing step (I), a polymer having a repeating unit corresponding to at least one monomer selected from the monomers (a), (b) and (c) (hereinafter referred to as “polymer P”). And a metal solution having a metal content of 1000 weight ppb or less with respect to the polymer P is passed through a filter composed of a porous polyolefin membrane having a cation exchange group.

ポリマーPは、単量体(a)に対応する繰り返し単位[例えば、前記式(1a)、(1b)又は(1c)で表される(メタ)アクリル酸エステルモノマーに対応する繰り返し単位(アクリル部位の重合により形成される繰り返し単位)など]、単量体(b)に対応する繰り返し単位[例えば、前記式(2a)又は(2b)で表される(メタ)アクリル酸エステルモノマーに対応する繰り返し単位(アクリル部位の重合により形成される繰り返し単位)など]、及び単量体(c)に対応する繰り返し単位[例えば、前記式(3a)で表される(メタ)アクリル酸エステルモノマーに対応する繰り返し単位(アクリル部位の重合により形成される繰り返し単位)など]の何れか1種を有していればよいが、前記3種の繰り返し単位のうち2種以上、特に3種の繰り返し単位を有しているのが好ましい。また、該ポリマーPは、必要に応じて他の繰り返し単位を有していてもよい。     The polymer P is a repeating unit corresponding to the monomer (a) [for example, a repeating unit corresponding to the (meth) acrylate monomer represented by the formula (1a), (1b) or (1c) (acrylic moiety). A repeating unit corresponding to the (meth) acrylate monomer represented by the formula (2a) or (2b). A unit (a repeating unit formed by polymerization of an acrylic moiety) and the like, and a repeating unit corresponding to the monomer (c) [for example, a (meth) acrylic acid ester monomer represented by the formula (3a) Any one of repeating units (repeating units formed by polymerization of acrylic sites), etc.] may be included, but two or more of the three repeating units, particularly three types of repeating units. Preferred is that has a unit. Moreover, this polymer P may have another repeating unit as needed.

上記のポリマーPは前記工程(A)の方法で合成できる。より具体的には、ラクトン骨格を含む単量体、酸により脱離してアルカリ可溶性となる基を含む単量体、及びヒドロキシル基を有する脂環式骨格を含む単量体から選択された少なくとも1種の単量体(アクリル系単量体、オレフィン系単量体など)、及び必要に応じて他の単量体を、重合に付すことにより合成できる。重合は、溶液重合、溶融重合など慣用の方法により行うことができる。単量体としては、金属含有量の少ないもの、例えば金属含有量100重量ppb以下のものを用いるのが好ましい。   Said polymer P is compoundable by the method of the said process (A). More specifically, at least one selected from a monomer containing a lactone skeleton, a monomer containing a group that becomes alkali-soluble upon removal by an acid, and a monomer containing an alicyclic skeleton having a hydroxyl group It can synthesize | combine by superposing | polymerizing a monomer (an acrylic monomer, an olefin monomer, etc.) of a seed | species, and another monomer as needed. The polymerization can be performed by a conventional method such as solution polymerization or melt polymerization. As the monomer, it is preferable to use a monomer having a low metal content, for example, a metal content of 100 weight ppb or less.

ポリマーPを含有する溶液における溶媒としては、特に限定されず、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルモノアセテート、乳酸エチル、安息香酸エチルなどのエステル;アセトン、エチルメチルケトン、ジエチルケトン、イソブチルメチルケトン、t−ブチルメチルケトンなどのケトン;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、ジブチルエーテル、ジメトキシエタン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、アニソール、ジオキサン、テトラヒドロフランなどの鎖状又は環状エーテル;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノールなどのアルコール;アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素;ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素;シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素;ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素;N,N−ジメチルホルムアミドなどのアミド;二硫化炭素;水;これらの混合溶媒などが挙げられる。これらの中でも、エステル、ケトン、これらを含む混合溶媒などが好ましい。前記溶媒は、重合溶媒であってもよく、重合溶媒を置換した溶媒であってもよい。   The solvent in the solution containing the polymer P is not particularly limited, and examples thereof include esters such as ethyl acetate, butyl acetate, propylene glycol monomethyl ether monoacetate, ethyl lactate, and ethyl benzoate; acetone, ethyl methyl ketone, diethyl ketone, Ketones such as isobutyl methyl ketone and t-butyl methyl ketone; linear or cyclic ethers such as diethyl ether, diisopropyl ether, t-butyl methyl ether, dibutyl ether, dimethoxyethane, propylene glycol monomethyl ether, anisole, dioxane, tetrahydrofuran; methanol , Ethanol, isopropyl alcohol, butanol and other alcohols; acetonitrile, propionitrile, benzonitrile and other nitriles; benzene, toluene Aromatic hydrocarbons such as hexane, heptane and octane; alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane; halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, 1,2-dichloroethane and chlorobenzene; N, Amides such as N-dimethylformamide; carbon disulfide; water; and mixed solvents thereof. Among these, esters, ketones, mixed solvents containing these, and the like are preferable. The solvent may be a polymerization solvent or a solvent that replaces the polymerization solvent.

多孔質ポリオレフィン膜の有するカチオン交換基には、スルホン酸基などの強酸性カチオン交換基、カルボキシル基などの弱酸性カチオン交換基が含まれる。ポリオレフィン膜を構成するポリオレフィンとしては、例えば、高密度ポリエチレンなどのポリエチレン、ポリプロピレンなどが例示される。   The cation exchange groups possessed by the porous polyolefin membrane include strongly acidic cation exchange groups such as sulfonic acid groups and weak acid cation exchange groups such as carboxyl groups. Examples of the polyolefin constituting the polyolefin film include polyethylene such as high-density polyethylene, and polypropylene.

カチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成されたフィルターとしては、親水性のものが好ましく、例えば、日本ポール株式会社製の商品名「イオンクリーン」などが好適に使用される。   As a filter composed of a porous polyolefin membrane having a cation exchange group, a hydrophilic filter is preferable. For example, “Ion Clean” manufactured by Nippon Pole Co., Ltd. is preferably used.

工程(I)において、前記ポリマーP(フォトレジスト用高分子化合物)を含有する溶液をカチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成されたフィルターに通液させて金属イオンを除去すると、量論的に水素イオン(酸)が発生する。この水素イオンは、ポリマーPの酸脱離性基を脱離させてレジスト性能を低下させるため、できるだけ少ない方が好ましい。従って、多孔質ポリオレフィン膜で構成されたフィルターに供するポリマーP含有溶液中の金属含有量は該ポリマーPに対して1000重量ppb以下(例えば10〜1000重量ppb)であり、好ましくは800重量ppb以下(例えば10〜800重量ppb)、さらに好ましくは500重量ppb以下(例えば10〜500重量ppb)である。前記金属含有量が1000重量ppbを超える場合には、フィルター通液後の溶液中の水素イオン濃度が高くなり、レジスト性能を低下させる。   In the step (I), when the solution containing the polymer P (photoresist polymer compound) is passed through a filter composed of a porous polyolefin film having a cation exchange group to remove metal ions, Hydrogen ions (acid) are generated. This hydrogen ion is preferably as small as possible because it removes the acid-eliminable group of the polymer P and lowers the resist performance. Therefore, the metal content in the polymer P-containing solution used for the filter composed of the porous polyolefin membrane is 1000 wt ppb or less (for example, 10 to 1000 wt ppb) with respect to the polymer P, and preferably 800 wt ppb or less. (For example, 10 to 800 weight ppb), more preferably 500 weight ppb or less (for example, 10 to 500 weight ppb). When the metal content exceeds 1000 weight ppb, the hydrogen ion concentration in the solution after passing through the filter becomes high and the resist performance is lowered.

ポリマーPを含有する溶液を前記フィルターに通液させるときの流量は、ポリオレフィン膜の材料の種類や、溶液(溶媒)の種類等によっても異なり、金属の除去効率を損なわない範囲(例えば、100ml/min〜100L/min程度)で適宜設定できる。フィルターに通液させる際の温度は、通常0〜80℃、好ましくは10〜50℃程度である。温度が高すぎるとフィルターの劣化、溶媒の分解等の起こるおそれがあり、温度が低すぎると溶液粘度が高くなって通液が困難になりやすい。   The flow rate when the solution containing the polymer P is passed through the filter varies depending on the type of the material of the polyolefin membrane, the type of the solution (solvent), etc., and the range in which the metal removal efficiency is not impaired (for example, 100 ml / min to about 100 L / min). The temperature at which the liquid is passed through the filter is usually about 0 to 80 ° C., preferably about 10 to 50 ° C. If the temperature is too high, the filter may be deteriorated or the solvent may be decomposed. If the temperature is too low, the solution viscosity becomes high and liquid passage tends to be difficult.

ポリマーPを含有する溶液を前記フィルターに通液させることにより、溶液中に含まれるナトリウムイオンや鉄イオンなどの金属イオンが効率的に除去され、金属含有量(ポリマー基準)が例えば200重量ppb以下、好ましくは100重量ppb以下のポリマー溶液を得ることができる。そのため、ポリマーPをフォトレジスト用樹脂組成物の樹脂成分として用いた場合、半導体等の電気特性に悪影響を及ぼすことが無くなる。   By passing a solution containing the polymer P through the filter, metal ions such as sodium ions and iron ions contained in the solution are efficiently removed, and the metal content (polymer basis) is, for example, 200 weight ppb or less. Preferably, a polymer solution having a weight of 100 ppb or less can be obtained. Therefore, when the polymer P is used as the resin component of the photoresist resin composition, it does not adversely affect the electrical characteristics of the semiconductor and the like.

[濾過工程(J)]
本発明では、前記工程(I)の前に、ポリマーPを含有する溶液を濾過して不溶物を除去する濾過工程(J)を設けてもよい。濾過工程(J)を設けることにより、工程(I)での詰まりを防止できると共に、フォトレジスト用樹脂組成物を用いてパターンを形成する際において異物混入に起因する種々のトラブルを防止できる。
[Filtering step (J)]
In this invention, you may provide the filtration process (J) which filters the solution containing the polymer P and removes an insoluble matter before the said process (I). By providing the filtration step (J), it is possible to prevent clogging in the step (I) and to prevent various troubles caused by contamination of foreign substances when forming a pattern using the photoresist resin composition.

濾過工程(J)において用いる濾過材としては、特に限定されないが、一般には、メンブランフィルターなどが使用される。濾過材の孔径は、通常、0.01〜10μm、好ましくは0.02〜1μm、さらに好ましくは0.05〜0.5μm程度である。   Although it does not specifically limit as a filtering material used in a filtration process (J), Generally a membrane filter etc. are used. The pore diameter of the filter medium is usually about 0.01 to 10 μm, preferably about 0.02 to 1 μm, and more preferably about 0.05 to 0.5 μm.

[水洗処理工程(K)]
本発明では、また、工程(I)の前に、ポリマーPを含有する溶液を水洗して溶液中の金属含有量を低減する水洗処理工程(K)を設けてもよい。工程(I)の前に水洗処理工程(K)を設けると、水溶性の金属化合物が効率よく除去されるため、工程(I)の負荷を低減できるだけでなく、工程(I)において金属イオン除去に伴って生成する水素イオンの量も低減でき、レジスト性能が損なわれないという大きな利益が得られる。特に、ポリマーPを含有する溶液の金属含有量が1000重量ppbを超える場合には、この水洗処理工程(K)により金属含有量を1000重量ppb以下として工程(I)に供することが可能となる。
[Washing process (K)]
In the present invention, before the step (I), a washing treatment step (K) for washing the solution containing the polymer P with water to reduce the metal content in the solution may be provided. If the water washing treatment step (K) is provided before the step (I), the water-soluble metal compound is efficiently removed, so that not only the load of the step (I) can be reduced but also the metal ion removal in the step (I). Accordingly, the amount of hydrogen ions generated can be reduced, and a great advantage can be obtained that the resist performance is not impaired. In particular, when the metal content of the solution containing the polymer P exceeds 1000 wt ppb, the water content can be reduced to 1000 wt ppb or less by the water washing treatment step (K) and used for the step (I). .

水洗処理工程(K)において用いる水としては、金属含有量の少ないもの、例えば金属含有量が1重量ppb以下の超純水が好ましい。水の量は、被処理液100重量部に対して、例えば10〜1000重量部、好ましくは30〜300重量部程度である。水洗処理を行う際の温度は、例えば10〜50℃程度である。なお、工程(I)を設けず、水洗処理工程(K)のみによってもポリマー溶液中の金属含有量を所望の値にまで低減することは可能であるが、この場合には金属を含有する廃水が多量に生じるため、その処理にコストがかかり不利である。   The water used in the water washing treatment step (K) is preferably water having a low metal content, for example, ultrapure water having a metal content of 1 weight ppb or less. The amount of water is, for example, about 10 to 1000 parts by weight, preferably about 30 to 300 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the liquid to be treated. The temperature at the time of performing the water washing treatment is, for example, about 10 to 50 ° C. In addition, it is possible to reduce the metal content in the polymer solution to a desired value only by the water washing treatment step (K) without providing the step (I), but in this case, the waste water containing the metal Since a large amount of is generated, the processing is costly and disadvantageous.

前記濾過工程(J)と水洗処理工程(K)とを設ける場合、両工程の順序は問わないが、濾過工程(J)を前に置く場合が多い。   When providing the said filtration process (J) and the water washing process process (K), although the order of both processes is not ask | required, the filtration process (J) is often set | placed before.

本発明では、前記工程の他、必要に応じて、ポリマーPを含有する溶液を他の吸着処理に付す工程を設けてもよい。他の吸着処理には、例えば、活性炭処理、キレート樹脂処理、キレート繊維処理、ゼータ電位膜処理などが挙げられる。また、前記工程(I)の前又は後ろに前記工程(B)、(C)、(D)、(E)、(F)、(G)又は(H)を設けることもできる。   In this invention, you may provide the process of attaching | subjecting the solution containing the polymer P to another adsorption process as needed other than the said process. Examples of other adsorption treatments include activated carbon treatment, chelate resin treatment, chelate fiber treatment, and zeta potential membrane treatment. Moreover, the said process (B), (C), (D), (E), (F), (G) or (H) can also be provided before or after the said process (I).

上記の工程を経たポリマーP(フォトレジスト用高分子化合物)を含有する溶液は、そのまま、又は沈殿若しくは再沈殿等によりポリマーを単離して、フォトレジスト用樹脂組成物の調製に使用される。   The solution containing polymer P (photoresist polymer compound) that has undergone the above-described steps is used as it is, or the polymer is isolated by precipitation or reprecipitation, and used for the preparation of a resin composition for photoresist.

沈殿又は再沈殿に用いる溶媒(沈殿溶媒)としては、ポリマーの貧溶媒であればよく、例えば、脂肪族炭化水素(ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなど)、脂環式炭化水素(シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなど)、芳香族炭化水素(ベンゼン、トルエン、キシレンなど)などの炭化水素;ハロゲン化脂肪族炭化水素(塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素など)、ハロゲン化芳香族炭化水素(クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなど)などのハロゲン化炭化水素;ニトロメタン、ニトロエタンなどのニトロ化合物;アセトニトリル、ベンゾニトリルなどにニトリル;鎖状エーテル(ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタンなど)、環状エーテル(テトラヒドロフラン、ジオキサンなど)などのエーテル;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトンなどのケトン;酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどのカーボネート;メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノールなどのアルコール;酢酸などのカルボン酸;水;これらの溶媒を含む混合溶媒などから適宜選択して使用できる。これらの溶媒のなかでも、沈殿溶媒として、少なくとも炭化水素(特に、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素)を含む混合溶媒が好ましい。このような少なくとも炭化水素を含む混合溶媒において、炭化水素とその他の溶媒(例えば、酢酸エチルなどのエステル等)との混合比率としては、例えば、炭化水素/その他の溶媒=10/90〜99/1(25℃における体積比、以下同様)、好ましくは30/70〜98/2、さらに好ましくは50/50〜97/3程度である。沈殿溶媒としては、金属含有量の少ないもの、例えば金属含有量が50重量ppb以下のものを用いるのが好ましい。   The solvent used for precipitation or reprecipitation (precipitation solvent) may be a poor polymer solvent, such as aliphatic hydrocarbons (pentane, hexane, heptane, octane, etc.), alicyclic hydrocarbons (cyclohexane, methylcyclohexane). Etc.), hydrocarbons such as aromatic hydrocarbons (benzene, toluene, xylene, etc.); halogenated aliphatic hydrocarbons (methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, etc.), halogenated aromatic hydrocarbons (chlorobenzene, dichlorobenzene, etc.) Halogenated hydrocarbons such as nitromethane, nitroethane, etc .; acetonitrile, benzonitrile, etc., nitriles; chain ethers (diethyl ether, diisopropyl ether, dimethoxyethane, etc.), cyclic ethers (tetrahydrofuran, dioxane, etc.), etc. Tel; Acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone and other ketones; Ethyl acetate, butyl acetate and other esters; Dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate and other carbonates; Methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, butanol It can be suitably selected from alcohols such as acetic acid; carboxylic acids such as acetic acid; water; mixed solvents containing these solvents. Among these solvents, a mixed solvent containing at least hydrocarbons (particularly aliphatic hydrocarbons such as hexane and heptane) is preferable as the precipitation solvent. In such a mixed solvent containing at least hydrocarbon, the mixing ratio of hydrocarbon to other solvent (for example, ester such as ethyl acetate) is, for example, hydrocarbon / other solvent = 10/90 to 99 / 1 (volume ratio at 25 ° C., the same applies hereinafter), preferably 30/70 to 98/2, more preferably about 50/50 to 97/3. As the precipitation solvent, it is preferable to use one having a low metal content, for example, one having a metal content of 50 weight ppb or less.

本発明のフォトレジスト用高分子化合物の製造法によれば、金属成分等の不純物含有量の極めて少ないフォトレジスト用高分子化合物を効率よく製造できる。また、特に前記工程(A)及び(B)を設ける場合には、レジスト用溶剤に容易に且つ確実に溶解するフォトレジスト用高分子化合物を効率よく製造できる。   According to the method for producing a photoresist polymer compound of the present invention, a photoresist polymer compound having an extremely small content of impurities such as metal components can be efficiently produced. In particular, when the steps (A) and (B) are provided, it is possible to efficiently produce a photoresist polymer compound that is easily and reliably dissolved in a resist solvent.

また、特に前記工程(I)を含む場合には、半導体等の電気特性に悪影響を及ぼす金属成分を効率よく除去できるため、フォトレジスト用樹脂組成物の樹脂成分として用いた場合に、所望のレジスト性能を得ることができる。   In particular, when the step (I) is included, a metal component that adversely affects the electrical characteristics of a semiconductor or the like can be efficiently removed. Therefore, when used as a resin component of a resin composition for a photoresist, a desired resist Performance can be obtained.

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、実施例11、13、14及び15の構造式中の括弧の右下の数字は該モノマー単位(繰り返し単位)のモル%を示す。実施例11〜15及び比較例4〜6では、金属含有量100重量ppb以下のモノマーを用いた。また、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)、メチルイソブチルケトン(MIBK)については、実施例11では、市販品をガラス製の蒸留装置で蒸留して、金属含有量50重量ppb以下として使用し、実施例11以外では、市販品をそのまま用いた。実施例11〜15及び比較例4〜6において、沈殿操作及びリパルプ操作における溶媒(酢酸エチル、ヘキサン)としては、使用前にガラス製の蒸留装置で蒸留して金属含有量を50重量ppb以下にしたものを使用し、水としては超純水(純水をイオン交換処理後、メンブラン膜処理して金属含有量1重量ppb以下としたもの)を用いた。金属含有量は誘導結合プラズマ質量分析計(ICP−MS)により求め、最終的に得られたポリマー量に対する値(ppb)で示した。「ppb」は「重量ppb」を意味する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, the numbers on the lower right of the parentheses in the structural formulas of Examples 11, 13, 14 and 15 indicate mol% of the monomer units (repeating units). In Examples 11 to 15 and Comparative Examples 4 to 6, a monomer having a metal content of 100 wt ppb or less was used. For propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and methyl isobutyl ketone (MIBK), in Example 11, a commercially available product was distilled with a glass distillation apparatus and used with a metal content of 50 wt ppb or less. Except for Example 11, a commercially available product was used as it was. In Examples 11 to 15 and Comparative Examples 4 to 6, as a solvent (ethyl acetate, hexane) in precipitation operation and repulping operation, the metal content was reduced to 50 wt ppb or less by distillation with a glass distillation apparatus before use. As the water, ultrapure water (deionized water was subjected to membrane exchange treatment after ion exchange treatment to a metal content of 1 weight ppb or less) was used. The metal content was determined by an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS) and indicated by a value (ppb) with respect to the finally obtained polymer amount. “Ppb” means “weight ppb”.

実施例1
下記構造のフォトレジスト用高分子化合物の製造

Figure 2006037117
攪拌機、温度計、還流冷却管、滴下ロート及び窒素導入管を備えたセパラブルフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を33g導入し、75℃に昇温後、1−ヒドロキシ−3−メタクリロイルオキシアダマンタン(HMA)5g、5−メタクリロイルオキシ−2,6−ノルボルナンカルボラクトン(MNBL)5g、2−メタクリロイルオキシ−2−メチルアダマンタン(2−MMA)5gと、ジメチル−2,2′−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(開始剤;和光純薬工業製、V−601)0.93g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)41gの混合溶液を6時間かけて滴下した。滴下後、2時間熟成した。得られた反応液(ポリマードープ)(35℃)にメチルイソブチルケトン(MIBK)(35℃)54g添加し、得られたポリマー溶液に同重量の水を添加した。この混合物を35℃で30分間攪拌した後、30分間静置して分液させた。下層(水層)を除去した後、上層(有機層)に新たに上層と同量の水を加え、再び35℃で30分間攪拌し、30分間静置し、下層(水層)を除去した。上層(有機層)(35℃)を孔径0.5μmのフィルター及び孔径0.1μmのフィルターに通した後、656gのヘプタンと219gの酢酸エチルの混合液(35℃)中に滴下し、滴下終了後、60分間攪拌し、90分間静置することにより沈殿精製を行った。
上澄み液640gを抜き取り、その残渣にヘプタン640gを加え、35℃でリパルプ操作を実施した。リパルプ操作は、ヘプタン仕込後、30分間攪拌し、90分間静置し、上澄み液を抜き取ることにより行った。このリパルプ操作を併せて2回実施した。上澄み液を抜き取った後の残渣を遠心分離機に移液し、600Gの遠心力により脱液を行い、湿ポリマーを得た。この湿ポリマーに65gのヘプタンを加え、600Gの遠心力によりリンスを行い、リンス液を除去した。次いで、100gの超純水(Na分0.9重量ppb)を加えて、600Gの遠心力によりリンスを行い、リンス液を除去した。
得られた湿ポリマーを取り出し、棚段乾燥機に入れ、20mmHg(2.66kPa)、70℃で30時間乾燥することにより、フォトレジスト用ポリマー(ArFレジスト樹脂)10.5gが得られた。このフォトレジスト用ポリマーをPGMEA31.5gに溶解させてフォトレジスト用ポリマー溶液を得た。
なお、得られたフォトレジスト用ポリマーの重量平均分子量は8250、分子量分布は1.74であり、金属成分等の含有量(ポリマー重量基準)は、Na95重量ppb、Mg40重量ppb、K40重量ppb、Ca45重量ppb、Zn48重量ppb、Fe38重量ppb、Al20重量ppb、Cr20重量ppb、Mn35重量ppb、Ni20重量ppb、Cu20重量ppb、残存モノマーMNBL0.05重量%、HMA0.05重量%、2−MMA0.08重量%、残存溶媒2.5重量%、水分0.5重量%であった。また、フォトレジスト用ポリマーのPGMEAに対する溶解性も良好であった。 Example 1
Manufacture of polymer compounds for photoresists with the following structure
Figure 2006037117
33 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) was introduced into a separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a dropping funnel, and a nitrogen introduction tube, heated to 75 ° C., and then 1-hydroxy-3-methacryloyl. 5 g of oxyadamantane (HMA), 5 g of 5-methacryloyloxy-2,6-norbornanecarbolactone (MNBL), 5 g of 2-methacryloyloxy-2-methyladamantane (2-MMA), and dimethyl-2,2′-azobis ( 2-methylpropionate) (initiator; Wako Pure Chemical Industries, Ltd., V-601) 0.93 g and propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) 41 g mixed solution was added dropwise over 6 hours. After dropping, the mixture was aged for 2 hours. 54 g of methyl isobutyl ketone (MIBK) (35 ° C.) was added to the resulting reaction solution (polymer dope) (35 ° C.), and the same weight of water was added to the resulting polymer solution. The mixture was stirred at 35 ° C. for 30 minutes and then allowed to stand for 30 minutes for liquid separation. After removing the lower layer (aqueous layer), the same amount of water as the upper layer was newly added to the upper layer (organic layer), stirred again at 35 ° C. for 30 minutes, and allowed to stand for 30 minutes to remove the lower layer (aqueous layer). . The upper layer (organic layer) (35 ° C) was passed through a filter with a pore size of 0.5 µm and a filter with a pore size of 0.1 µm, and then dropped into a mixed solution (35 ° C) of 656 g of heptane and 219 g of ethyl acetate. Then, precipitation refinement | purification was performed by stirring for 60 minutes and leaving still for 90 minutes.
640 g of the supernatant was extracted, 640 g of heptane was added to the residue, and a repulping operation was performed at 35 ° C. The repulping operation was performed by stirring for 30 minutes after leaving heptane, allowing to stand for 90 minutes, and extracting the supernatant. This repulping operation was performed twice. The residue after removing the supernatant was transferred to a centrifuge, and decanted by a centrifugal force of 600 G to obtain a wet polymer. 65 g of heptane was added to this wet polymer, and rinsing was performed with a centrifugal force of 600 G to remove the rinse solution. Next, 100 g of ultrapure water (Na content: 0.9 weight ppb) was added, and rinsing was performed with a centrifugal force of 600 G to remove the rinse solution.
The obtained wet polymer was taken out, put into a shelf dryer, and dried at 20 mmHg (2.66 kPa) and 70 ° C. for 30 hours to obtain 10.5 g of a polymer for photoresist (ArF resist resin). This photoresist polymer was dissolved in 31.5 g of PGMEA to obtain a photoresist polymer solution.
The weight average molecular weight of the obtained photoresist polymer was 8250, the molecular weight distribution was 1.74, and the content of metal components and the like (polymer weight basis) was 95 wt ppb for Na, 40 wt ppb for Mg, 40 wt ppb for K, Ca 45 wt ppb, Zn 48 wt ppb, Fe 38 wt ppb, Al 20 wt ppb, Cr 20 wt ppb, Mn 35 wt ppb, Ni 20 wt ppb, Cu 20 wt ppb, residual monomer MNBL 0.05 wt%, HMA 0.05 wt%, 2-MMA 0. It was 08% by weight, residual solvent 2.5% by weight, and water 0.5% by weight. The solubility of the photoresist polymer in PGMEA was also good.

実施例2
実施例1と同様にして、反応(重合)、水洗(抽出)、濾過及び沈殿精製を行った。次いで、沈殿精製時の上澄み液640gを抜き取った後の残渣を遠心分離機に移液し、600Gの遠心力により脱液を行い、湿ポリマーを得た。この湿ポリマーに65gのヘプタンを加え、600Gの遠心力によりリンスを行い、リンス液を除去した。次いで、100gの超純水(Na分0.9重量ppb)を加えて、600Gの遠心力によりリンスを行い、リンス液を除去した。
得られた湿ポリマー(42g)をメチルアミルケトン63gに溶解した。この溶液を濃縮することにより(常圧〜2.66kPa;常温〜75℃)、25重量%のフォトレジスト用ポリマー溶液42gを得た。
なお、得られたフォトレジスト用ポリマーの重量平均分子量は8200、分子量分布は1.75であり、金属成分等の含有量(ポリマー重量基準)は、Na94重量ppb、Mg30重量ppb、K35重量ppb、Ca40重量ppb、Zn50重量ppb、Fe42重量ppb、Al20重量ppb、Cr20重量ppb、Mn5重量ppb、Ni5重量ppb、Cu10重量ppb、残存モノマーMNBL0.09重量%、HMA0.09重量%、2−MMA0.11重量%であった。
Example 2
In the same manner as in Example 1, reaction (polymerization), water washing (extraction), filtration, and precipitation purification were performed. Subsequently, 640 g of the supernatant liquid during precipitation purification was extracted, and the residue was transferred to a centrifuge, and the liquid was removed by a centrifugal force of 600 G to obtain a wet polymer. 65 g of heptane was added to this wet polymer, and rinsing was performed with a centrifugal force of 600 G to remove the rinse solution. Next, 100 g of ultrapure water (Na content: 0.9 weight ppb) was added, and rinsing was performed with a centrifugal force of 600 G to remove the rinse solution.
The obtained wet polymer (42 g) was dissolved in 63 g of methyl amyl ketone. By concentrating this solution (normal pressure to 2.66 kPa; room temperature to 75 ° C.), 42 g of a 25 wt% photoresist polymer solution was obtained.
The weight average molecular weight of the obtained photoresist polymer is 8200, the molecular weight distribution is 1.75, and the content of metal components and the like (polymer weight basis) is Na 94 wt ppb, Mg 30 wt ppb, K 35 wt ppb, Ca 40 wt ppb, Zn 50 wt ppb, Fe 42 wt ppb, Al 20 wt ppb, Cr 20 wt ppb, Mn 5 wt ppb, Ni 5 wt ppb, Cu 10 wt ppb, residual monomer MNBL 0.09 wt%, HMA 0.09 wt%, 2-MMA 0. It was 11% by weight.

比較例1
水洗(抽出)操作を行わなかった点以外は実施例2と同様の操作を行い、フォトレジスト用ポリマー溶液を得た。得られたフォトレジスト用ポリマー中の金属成分の含有量(ポリマー重量基準)は、Na550重量ppb、Mg80重量ppb、K240重量ppb、Ca300重量ppb、Zn250重量ppb、Fe300重量ppb、Al200重量ppb、Cr80重量ppb、Mn30重量ppb、Ni30重量ppb、Cu40重量ppbであった。
Comparative Example 1
Except that the washing (extraction) operation was not performed, the same operation as in Example 2 was performed to obtain a photoresist polymer solution. The content of the metal component in the obtained photoresist polymer (polymer weight basis) was Na 550 wt ppb, Mg 80 wt ppb, K 240 wt ppb, Ca 300 wt ppb, Zn 250 wt ppb, Fe 300 wt ppb, Al 200 wt ppb, Cr 80 Weight ppb, Mn 30 weight ppb, Ni 30 weight ppb, Cu 40 weight ppb.

実施例3
実施例1と同様にして反応(重合)を行った。得られた反応液(ポリマードープ)(35℃)を孔径0.5μmのフィルター及び孔径0.1μmのフィルターに通した後、656gのヘプタンと219gの酢酸エチルの混合液(35℃)中に滴下し、滴下終了後、60分間攪拌し、90分間静置することにより沈殿精製を行った。沈殿精製時の上澄み液を抜き取った後の残渣を遠心分離機に移液し、600Gの遠心力により脱液を行い、湿ポリマーを得た。この湿ポリマーにメチルアミルケトン(MAK)を63g添加し、60℃にて溶解させた。得られたポリマー溶液に同重量の水を添加した。この混合物を35℃で30分間攪拌した後、30分間静置して分液させた。下層(水層)を除去した後、上層(有機層)に新たに上層と同量の水を加え、再び35℃で30分間攪拌し、30分間静置し、下層(水層)を除去した。上層(有機層)を濃縮することにより(常圧〜2.66kPa;常温〜75℃)、25重量%のフォトレジスト用ポリマー溶液42gを得た。
なお、得られたフォトレジスト用ポリマーの重量平均分子量は8280、分子量分布は1.76であり、金属成分等の含有量(ポリマー重量基準)は、Na85重量ppb、Mg25重量ppb、K30重量ppb、Ca35重量ppb、Zn45重量ppb、Fe40重量ppb、Al15重量ppb、Cr15重量ppb、Mn5重量ppb、Ni5重量ppb、Cu10重量ppb、残存モノマーMNBL0.09重量%、HMA0.08重量%、2−MMA0.10重量%であった。
Example 3
Reaction (polymerization) was carried out in the same manner as in Example 1. The obtained reaction solution (polymer dope) (35 ° C.) was passed through a filter with a pore size of 0.5 μm and a filter with a pore size of 0.1 μm, and then dropped into a mixed solution (35 ° C.) of 656 g of heptane and 219 g of ethyl acetate. Then, after completion of the dropwise addition, the mixture was stirred for 60 minutes and allowed to stand for 90 minutes for precipitation purification. The residue after removing the supernatant liquid during precipitation purification was transferred to a centrifuge, and the liquid was removed by centrifugal force of 600 G to obtain a wet polymer. 63 g of methyl amyl ketone (MAK) was added to the wet polymer and dissolved at 60 ° C. The same weight of water was added to the resulting polymer solution. The mixture was stirred at 35 ° C. for 30 minutes and then allowed to stand for 30 minutes for liquid separation. After removing the lower layer (aqueous layer), the same amount of water as the upper layer was newly added to the upper layer (organic layer), stirred again at 35 ° C. for 30 minutes, and allowed to stand for 30 minutes to remove the lower layer (aqueous layer). . The upper layer (organic layer) was concentrated (normal pressure to 2.66 kPa; room temperature to 75 ° C.) to obtain 42 g of a photoresist polymer solution of 25 wt%.
The weight average molecular weight of the obtained photoresist polymer is 8280, the molecular weight distribution is 1.76, and the content of metal components and the like (polymer weight basis) is Na 85 wt ppb, Mg 25 wt ppb, K 30 wt ppb, Ca 35 wt ppb, Zn 45 wt ppb, Fe 40 wt ppb, Al 15 wt ppb, Cr 15 wt ppb, Mn 5 wt ppb, Ni 5 wt ppb, Cu 10 wt ppb, residual monomer MNBL 0.09 wt%, HMA 0.08 wt%, 2-MMA 0. It was 10% by weight.

実施例4
下記構造のフォトレジスト用高分子化合物の製造

Figure 2006037117
攪拌機、温度計、還流冷却管、滴下ロート及び窒素導入管を備えたセパラブルフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を12.0g導入し、75℃に昇温後、1−アクリロイルオキシ−3−ヒドロキシアダマンタン(HAA)3.37g、5−アクリロイルオキシ−2,6−ノルボルナンカルボラクトン(ANBL)3.60g、1−(1−アクリロイルオキシ−1−メチルエチル)アダマンタン(IAA)8.03gと、ジメチル−2,2′−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(開始剤;和光純薬工業製、V−601)0.85g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)48gの混合溶液を6時間かけて滴下した。滴下後、2時間熟成した。得られた反応液(ポリマードープ)(30℃)を孔径0.5μmのフィルターに通した後、これにメチルイソブチルケトン(MIBK)(30℃)75g添加し、得られたポリマー溶液に同重量の水を添加した。この混合物を30℃で30分間攪拌した後、30分間静置して分液させた。下層(水層)を除去した後、上層(有機層)に新たに上層と同量の水を加え、再び30℃で30分間攪拌し、30分間静置し、下層(水層)を除去した。上層(有機層)(30℃)を孔径0.1μmのフィルターに通した後、832gのヘプタンと92gの酢酸エチルの混合液(30℃)中に滴下し、滴下終了後、60分間攪拌することにより沈殿精製を行った。
これを遠心分離機に移液し、600Gの遠心力により脱液を行い、湿ポリマーを得た。この湿ポリマーに116gのヘプタンを加え、600Gの遠心力によりリンスを行い、リンス液を除去した。次いで、116gの超純水(Na分0.1重量ppb)を加えて、600Gの遠心力によりリンスを行い、リンス液を除去した。
得られた湿ポリマーを取り出し、棚段乾燥機に入れ、20mmHg(2.66kPa)、45℃で65時間乾燥することにより、フォトレジスト用ポリマー(ArFレジスト樹脂)12gが得られた。このフォトレジスト用ポリマーをPGMEA36gに溶解させてフォトレジスト用ポリマー溶液を得た。
なお、得られたフォトレジスト用ポリマーの重量平均分子量は15000、分子量分布は2.50であり、Na含量(ポリマー重量基準)は70重量ppbであった。また、フォトレジスト用ポリマーのPGMEAに対する溶解性も良好であった。 Example 4
Manufacture of polymer compounds for photoresists with the following structure
Figure 2006037117
12.0 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) was introduced into a separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a dropping funnel and a nitrogen introduction tube, heated to 75 ° C., and then 1-acryloyloxy- 3-hydroxyadamantane (HAA) 3.37 g, 5-acryloyloxy-2,6-norbornanecarbolactone (ANBL) 3.60 g, 1- (1-acryloyloxy-1-methylethyl) adamantane (IAA) 8.03 g And a mixed solution of 0.85 g of dimethyl-2,2′-azobis (2-methylpropionate) (initiator; W-601, V-601) and 48 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) It was dripped over 6 hours. After dropping, the mixture was aged for 2 hours. The obtained reaction solution (polymer dope) (30 ° C.) was passed through a filter having a pore size of 0.5 μm, and 75 g of methyl isobutyl ketone (MIBK) (30 ° C.) was added thereto, and the same weight was added to the obtained polymer solution. Water was added. The mixture was stirred at 30 ° C. for 30 minutes and then allowed to stand for 30 minutes for liquid separation. After removing the lower layer (aqueous layer), the same amount of water as the upper layer was newly added to the upper layer (organic layer), stirred again at 30 ° C. for 30 minutes, and allowed to stand for 30 minutes to remove the lower layer (aqueous layer). . The upper layer (organic layer) (30 ° C.) is passed through a filter having a pore size of 0.1 μm, and then dropped into a mixed solution (30 ° C.) of 832 g of heptane and 92 g of ethyl acetate. The precipitate was purified by
This was transferred to a centrifuge and drained by a centrifugal force of 600 G to obtain a wet polymer. 116 g of heptane was added to the wet polymer, and rinsing was performed with a centrifugal force of 600 G to remove the rinse solution. Next, 116 g of ultrapure water (Na content: 0.1 wt ppb) was added, and rinsing was performed with a centrifugal force of 600 G to remove the rinse solution.
The obtained wet polymer was taken out, put into a shelf dryer, and dried at 20 mmHg (2.66 kPa) and 45 ° C. for 65 hours to obtain 12 g of a photoresist polymer (ArF resist resin). The photoresist polymer was dissolved in 36 g of PGMEA to obtain a photoresist polymer solution.
The resulting photoresist polymer had a weight average molecular weight of 15,000, a molecular weight distribution of 2.50, and an Na content (based on polymer weight) of 70 weight ppb. The solubility of the photoresist polymer in PGMEA was also good.

実施例5
実施例4と同様にして、反応(重合)、水洗(抽出)、濾過、沈殿精製及びリンス操作を行った。得られた湿ポリマー(24g)をPGMEA96gに溶解した。この溶液を濃縮することにより(常圧〜8kPa;常温〜80℃)、25重量%のフォトレジスト用ポリマー溶液48gを得た。
なお、得られたフォトレジスト用ポリマーの重量平均分子量は14800、分子量分布は2.45であり、Na含有量(ポリマー重量基準)は65重量ppbであった。
Example 5
In the same manner as in Example 4, reaction (polymerization), water washing (extraction), filtration, precipitation purification, and rinsing operation were performed. The obtained wet polymer (24 g) was dissolved in 96 g of PGMEA. By concentrating this solution (normal pressure to 8 kPa; room temperature to 80 ° C.), 48 g of a 25 wt% photoresist polymer solution was obtained.
The resulting photoresist polymer had a weight average molecular weight of 14,800, a molecular weight distribution of 2.45, and an Na content (based on polymer weight) of 65 weight ppb.

比較例2
水洗(抽出)操作を行わなかった点以外は実施例5と同様の操作を行い、フォトレジスト用ポリマー溶液を得た。得られたフォトレジスト用ポリマー中の金属成分の含有量(ポリマー重量基準)は、Na500重量ppb、Mg70重量ppb、K150重量ppb、Ca480重量ppb、Zn840重量ppb、Fe150重量ppb、Al80重量ppb、Cr70重量ppb、Mn40重量ppb、Ni40重量ppb、Cu40重量ppbであった。
Comparative Example 2
Except that the washing (extraction) operation was not performed, the same operation as in Example 5 was performed to obtain a photoresist polymer solution. The content of the metal component (polymer weight basis) in the obtained photoresist polymer was Na 500 wt ppb, Mg 70 wt ppb, K 150 wt ppb, Ca 480 wt ppb, Zn 840 wt ppb, Fe 150 wt ppb, Al 80 wt ppb, Cr 70 Weight ppb, Mn 40 weight ppb, Ni 40 weight ppb, Cu 40 weight ppb.

実施例6
下記構造のフォトレジスト用高分子化合物の製造

Figure 2006037117
攪拌機、温度計、還流冷却管、滴下ロート及び窒素導入管を備えたセパラブルフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)23.6g及びプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)10.1gを導入し、100℃に昇温後、1,3−ジヒドロキシ−5−メタクリロイルオキシアダマンタン(DHMA)2.72g、5−アクリロイルオキシ−2,6−ノルボルナンカルボラクトン(ANBL)6.74g、1−(1−メタクリロイルオキシ−1−メチルエチル)アダマンタン(IAM)7.54gと、ジメチル−2,2′−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(開始剤;和光純薬工業製、V−601)0.15g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)43.8g及びプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)18.8gの混合溶液を6時間かけて滴下した。滴下後、2時間熟成した。得られた反応液(ポリマードープ)(35℃)を孔径0.5μmのフィルターに通した後、これにメチルイソブチルケトン(MIBK)(35℃)56.7g添加し、得られたポリマー溶液に1/2重量の水を添加した。この混合物を35℃で30分間攪拌した後、30分間静置して分液させた。下層(水層)を除去した後、上層(有機層)に新たに上層の1/2重量の水を加え、再び35℃で30分間攪拌し、30分間静置し、下層(水層)を除去した。上層(有機層)(35℃)を孔径0.1μmのフィルターに通した後、913.5gのヘプタンと136.5gの酢酸エチルの混合液(35℃)中に滴下し、滴下終了後、30分間攪拌することにより沈殿精製を行った。
これを遠心分離機に移液し、600Gの遠心力により脱液を行い、湿ポリマーを得た。この湿ポリマーに210gのヘプタンを加え、600Gの遠心力によりリンスを行い、リンス液を除去した。次いで、210gの超純水(Na分0.8重量ppb)を加えて、600Gの遠心力によりリンスを行い、リンス液を除去した。
得られた湿ポリマーを取り出し、棚段乾燥機に入れ、20mmHg(2.66kPa)、45℃で40時間乾燥することにより、フォトレジスト用ポリマー(ArFレジスト樹脂)14gが得られた。このフォトレジスト用ポリマーをPGMEA29g及びPGME13gの混合溶媒に溶解させてフォトレジスト用ポリマー溶液を得た。
なお、得られたフォトレジスト用ポリマーの重量平均分子量は9700、分子量分布は2.14であり、Na含量(ポリマー重量基準)は50重量ppbであった。また、フォトレジスト用ポリマーのPGMEA/PGME[=7/3(重量比)]混合溶媒に対する溶解性も良好であった。 Example 6
Manufacture of polymer compounds for photoresists with the following structure
Figure 2006037117
Into a separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a dropping funnel and a nitrogen introducing tube, 23.6 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and 10.1 g of propylene glycol monomethyl ether (PGME) were introduced, and 100 After raising the temperature to ° C., 1,3-dihydroxy-5-methacryloyloxyadamantane (DHMA) 2.72 g, 5-acryloyloxy-2,6-norbornanecarbolactone (ANBL) 6.74 g, 1- (1-methacryloyloxy -1-methylethyl) adamantane (IAM) 7.54 g, dimethyl-2,2'-azobis (2-methylpropionate) (initiator; W-601, V-601) 0.15 g, Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) The 3.8g and propylene glycol monomethyl ether (PGME) mixed solution of 18.8g was added dropwise over 6 hours. After dropping, the mixture was aged for 2 hours. The obtained reaction solution (polymer dope) (35 ° C.) was passed through a filter having a pore size of 0.5 μm, and then 56.7 g of methyl isobutyl ketone (MIBK) (35 ° C.) was added thereto. / 2 weight of water was added. The mixture was stirred at 35 ° C. for 30 minutes and then allowed to stand for 30 minutes for liquid separation. After removing the lower layer (aqueous layer), ½ weight of water of the upper layer was newly added to the upper layer (organic layer), stirred again at 35 ° C. for 30 minutes, allowed to stand for 30 minutes, and the lower layer (aqueous layer) was Removed. The upper layer (organic layer) (35 ° C.) was passed through a filter having a pore size of 0.1 μm, and then dropped into a mixed solution (35 ° C.) of 913.5 g of heptane and 136.5 g of ethyl acetate. Precipitation purification was performed by stirring for minutes.
This was transferred to a centrifuge and drained by a centrifugal force of 600 G to obtain a wet polymer. 210 g of heptane was added to the wet polymer, and rinsing was performed with a centrifugal force of 600 G to remove the rinse solution. Next, 210 g of ultrapure water (Na content: 0.8 wt ppb) was added and rinsed by a centrifugal force of 600 G to remove the rinse solution.
The obtained wet polymer was taken out, put into a shelf dryer, and dried at 20 mmHg (2.66 kPa) and 45 ° C. for 40 hours to obtain 14 g of a photoresist polymer (ArF resist resin). This photoresist polymer was dissolved in a mixed solvent of 29 g of PGMEA and 13 g of PGME to obtain a photoresist polymer solution.
The obtained photoresist polymer had a weight average molecular weight of 9700, a molecular weight distribution of 2.14, and an Na content (based on polymer weight) of 50 wt ppb. Moreover, the solubility with respect to the PGMEA / PGME [= 7/3 (weight ratio)] mixed solvent of the polymer for photoresists was also favorable.

実施例7
実施例6と同様にして、反応(重合)、水洗(抽出)、濾過、沈殿精製及びリンス操作を行った。得られた湿ポリマー(42g)をPGMEA/PGME混合溶媒[=7/3(重量比)]98gに溶解した。この溶液を濃縮することにより(常圧〜8kPa;常温〜70℃)、25重量%のフォトレジスト用ポリマー溶液56gを得た。
なお、得られたフォトレジスト用ポリマーの重量平均分子量は9750、分子量分布は2.12であり、Na含有量(ポリマー重量基準)は48重量ppbであった。
Example 7
In the same manner as in Example 6, reaction (polymerization), water washing (extraction), filtration, precipitation purification, and rinsing operation were performed. The obtained wet polymer (42 g) was dissolved in 98 g of a PGMEA / PGME mixed solvent [= 7/3 (weight ratio)]. By concentrating this solution (normal pressure to 8 kPa; room temperature to 70 ° C.), 56 g of a 25 wt% photoresist polymer solution was obtained.
The resulting photoresist polymer had a weight average molecular weight of 9750, a molecular weight distribution of 2.12, and an Na content (based on polymer weight) of 48 weight ppb.

比較例3
水洗(抽出)操作を行わなかった点以外は実施例7と同様の操作を行い、フォトレジスト用ポリマー溶液を得た。得られたフォトレジスト用ポリマー中の金属成分の含有量(ポリマー重量基準)は、Na800重量ppb、Mg70重量ppb、K140重量ppb、Ca150重量ppb、Zn190重量ppb、Fe140重量ppb、Al90重量ppb、Cr70重量ppb、Mn30重量ppb、Ni30重量ppb、Cu30重量ppbであった。
Comparative Example 3
Except that the washing (extraction) operation was not performed, the same operation as in Example 7 was performed to obtain a polymer solution for photoresist. The content of the metal component (polymer weight basis) in the obtained photoresist polymer is Na 800 wt ppb, Mg 70 wt ppb, K 140 wt ppb, Ca 150 wt ppb, Zn 190 wt ppb, Fe 140 wt ppb, Al 90 wt ppb, Cr 70 Weight ppb, Mn 30 weight ppb, Ni 30 weight ppb, Cu 30 weight ppb.

実施例8
実施例1において、重合開始剤であるジメチル−2,2′−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(開始剤;和光純薬工業製、V−601)0.93gに代えて2,2′−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド](開始剤;和光純薬工業製、VA−086)1.16g、最初にフラスコに張り込む溶媒である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)33gに代えて乳酸エチル41g、滴下する混合溶液の溶媒である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)41gに代えて乳酸エチル41gを使用した以外は実施例1と同様の操作を行い、フォトレジスト用ポリマー(ArFレジスト樹脂)10.2gを得た。また、このポリマーを用い、実施例1と同様にしてフォトレジスト用ポリマー溶液を得た。
なお、得られたフォトレジスト用ポリマーの重量平均分子量は8350、分子量分布は1.80であり、金属成分等の含有量(ポリマー重量基準)は、Na85重量ppb、Mg43重量ppb、K30重量ppb、Ca50重量ppb、Zn44重量ppb、Fe30重量ppb、Al15重量ppb、Cr20重量ppb、Mn30重量ppb、Ni25重量ppb、Cu20重量ppb、残存モノマーMNBL0.05重量%、HMA0.05重量%、2−MMA0.06重量%、残存溶媒2.5重量%、水分0.5重量%であった。また、フォトレジスト用ポリマーのPGMEAに対する溶解性も良好であった。
Example 8
In Example 1, 2,2 ′ instead of 0.93 g of dimethyl-2,2′-azobis (2-methylpropionate) (initiator; manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., V-601) as a polymerization initiator -1.16 g of azobis [2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) propionamide] (initiator; manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., VA-086), propylene glycol monomethyl ether acetate which is a solvent which is initially put into a flask (PGMEA) 41 g of ethyl lactate instead of 33 g, and the same operation as in Example 1 except that 41 g of ethyl lactate was used instead of 41 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) as the solvent of the mixed solution to be dropped. 10.2 g of resist polymer (ArF resist resin) was obtained. Further, using this polymer, a polymer solution for photoresist was obtained in the same manner as in Example 1.
The weight average molecular weight of the obtained photoresist polymer was 8350, the molecular weight distribution was 1.80, and the content of metal components and the like (polymer weight basis) was Na 85 wt ppb, Mg 43 wt ppb, K 30 wt ppb, Ca 50 wt ppb, Zn 44 wt ppb, Fe 30 wt ppb, Al 15 wt ppb, Cr 20 wt ppb, Mn 30 wt ppb, Ni 25 wt ppb, Cu 20 wt ppb, residual monomer MNBL 0.05 wt%, HMA 0.05 wt%, 2-MMA 0. The remaining solvent was 2.5% by weight, and the water content was 0.5% by weight. The solubility of the photoresist polymer in PGMEA was also good.

実施例9
実施例4において、重合開始剤であるジメチル−2,2′−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(開始剤;和光純薬工業製、V−601)0.85gに代えて2,2′−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド](開始剤;和光純薬工業製、VA−086)1.16g、最初にフラスコに張り込む溶媒である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)12.0gに代えて乳酸エチル12.0g、滴下する混合溶液の溶媒である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)48gに代えて乳酸エチル48gを使用した以外は実施例4と同様の操作を行い、フォトレジスト用ポリマー(ArFレジスト樹脂)11.5gを得た。また、このポリマーを用い、実施例4と同様にしてフォトレジスト用ポリマー溶液を得た。
なお、得られたフォトレジスト用ポリマーの重量平均分子量は14500、分子量分布は2.35であり、Na含量(ポリマー重量基準)は60重量ppbであった。また、フォトレジスト用ポリマーのPGMEAに対する溶解性も良好であった。
Example 9
In Example 4, 2,2 ′ instead of 0.85 g of dimethyl-2,2′-azobis (2-methylpropionate) (initiator; W-601 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), which is a polymerization initiator, was used. -1.16 g of azobis [2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) propionamide] (initiator; manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., VA-086), propylene glycol monomethyl ether acetate which is a solvent which is initially put into a flask (PGMEA) The same operation as in Example 4 except that 12.0 g of ethyl lactate was used and 12.0 g of ethyl lactate was used, and 48 g of ethyl lactate was used instead of 48 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) as a solvent of the mixed solution to be dropped. 11.5 g of a polymer for photoresist (ArF resist resin) was obtained. Further, using this polymer, a polymer solution for photoresist was obtained in the same manner as in Example 4.
The resulting photoresist polymer had a weight average molecular weight of 14,500, a molecular weight distribution of 2.35, and an Na content (based on polymer weight) of 60 wt ppb. The solubility of the photoresist polymer in PGMEA was also good.

実施例10
実施例6において、重合開始剤であるジメチル−2,2′−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(開始剤;和光純薬工業製、V−601)0.15gに代えて2,2′−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド](開始剤;和光純薬工業製、VA−086)0.19g、最初にフラスコに張り込む溶媒である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)23.6g及びプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)10.1gに代えて乳酸エチル33.7g、滴下する混合溶液の溶媒である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)43.8g及びプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)18.8gに代えて乳酸エチル62.6gを使用した以外は実施例6と同様の操作を行い、フォトレジスト用ポリマー(ArFレジスト樹脂)12.8gを得た。また、このポリマーを用い、実施例6と同様にしてフォトレジスト用ポリマー溶液を得た。
なお、得られたフォトレジスト用ポリマーの重量平均分子量は10500、分子量分布は2.20であり、Na含量(ポリマー重量基準)は55重量ppbであった。また、フォトレジスト用ポリマーのPGMEA/PGME[=7/3(重量比)]混合溶媒に対する溶解性も良好であった。
Example 10
In Example 6, 2,2 ′ instead of 0.15 g of dimethyl-2,2′-azobis (2-methylpropionate) (initiator; manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., V-601) as a polymerization initiator -0.19 g of azobis [2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) propionamide] (initiator; VA-086 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), propylene glycol monomethyl ether acetate which is a solvent which is initially put into the flask (PGMEA) 23.6 g and propylene glycol monomethyl ether (PGME) 10.1 g instead of ethyl lactate 33.7 g, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) 43.8 g and propylene glycol monomethyl ether as a solvent of the mixed solution to be dropped (PGME) Instead of 18.8 g, ethyl lactate 62.6 Except for using the following the procedure of Example 6, to obtain a photoresist polymer (ArF resist resin) 12.8 g. Further, using this polymer, a polymer solution for photoresist was obtained in the same manner as in Example 6.
The resulting photoresist polymer had a weight average molecular weight of 10,500, a molecular weight distribution of 2.20, and an Na content (based on polymer weight) of 55 weight ppb. Moreover, the solubility with respect to the PGMEA / PGME [= 7/3 (weight ratio)] mixed solvent of the polymer for photoresists was also favorable.

実施例11
下記構造のフォトレジスト用高分子化合物の製造

Figure 2006037117
攪拌機、温度計、還流冷却管、滴下管及び窒素導入管を備えた反応器に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を70g導入し、100℃に昇温後、5−メタクリロイルオキシ−2,6−ノルボルナンカルボラクトン(MNBL)(金属含有量100ppb以下)73.0g、2−メタクリロイルオキシ−2−メチルアダマンタン(2−MMA)77.0g、アゾビスイソブチロニトリル1.8g及びPGMEA530gの混合溶液を6時間かけて滴下した。滴下後2時間熟成し、上記式で表される高分子化合物を20重量%含有するポリマー溶液を得た。このポリマー溶液を孔径0.5μmのメンブランフィルターに通した後、メチルイソブチルケトン(MIBK)750gを添加した。この時のポリマー溶液中の金属含有量は450ppbであった。
このポリマー溶液を、カチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成された「イオンクリーン」(商品名)(日本ポール(株)製、材質:化学修飾タイプ超高分子量ポリエチレン、濾過面積:0.11m2)に、室温で100g/minの流速で通液した。
得られた溶液を、ヘキサン6750gと酢酸エチル2250gの混合溶媒中に落とし、生じた沈殿物をヘキサン6500gでリパルプした。上澄み液を除去し、残渣を遠心分離機に移液し、脱液して湿ポリマーを得た。得られた湿ポリマーを取り出し、20mmHg(2.66kPa)、70℃で30時間乾燥することにより、製品ポリマーを108g得た。製品ポリマー中の金属含有量は50ppbであった。 Example 11
Manufacture of polymer compounds for photoresists with the following structure
Figure 2006037117
70 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) was introduced into a reactor equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a dropping pipe and a nitrogen introduction pipe, heated to 100 ° C., and then 5-methacryloyloxy-2,6 -A mixed solution of 73.0 g of norbornanecarbolactone (MNBL) (metal content of 100 ppb or less), 77.0 g of 2-methacryloyloxy-2-methyladamantane (2-MMA), 1.8 g of azobisisobutyronitrile and 530 g of PGMEA Was added dropwise over 6 hours. After dropping, the mixture was aged for 2 hours to obtain a polymer solution containing 20% by weight of the polymer compound represented by the above formula. This polymer solution was passed through a membrane filter having a pore size of 0.5 μm, and then 750 g of methyl isobutyl ketone (MIBK) was added. The metal content in the polymer solution at this time was 450 ppb.
“Ion Clean” (trade name) (made by Nippon Pole Co., Ltd., material: chemically modified type ultrahigh molecular weight polyethylene, filtration area: 0.11 m, made of this polymer solution with a porous polyolefin membrane having a cation exchange group 2 ) was passed at a flow rate of 100 g / min at room temperature.
The obtained solution was dropped into a mixed solvent of 6750 g of hexane and 2250 g of ethyl acetate, and the resulting precipitate was repulped with 6500 g of hexane. The supernatant was removed and the residue was transferred to a centrifuge and drained to obtain a wet polymer. The obtained wet polymer was taken out and dried at 20 mmHg (2.66 kPa) and 70 ° C. for 30 hours to obtain 108 g of a product polymer. The metal content in the product polymer was 50 ppb.

比較例4
PGMEAとして市販品をそのまま用いた点以外は実施例11と同様にして重合を行い、ポリマー溶液を得た。このポリマー溶液を孔径0.5μmのメンブランフィルターに通した後、市販のメチルイソブチルケトン(MIBK)750gを添加した。この時のポリマー溶液中の金属含有量は1200ppbであった。
このポリマー溶液を、カチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成された「イオンクリーン」(商品名)(日本ポール(株)製、材質:化学修飾タイプ超高分子量ポリエチレン、濾過面積:0.11m2)に、室温で100g/minの流速で通液した。
得られた溶液を、ヘキサン6750gと酢酸エチル2250gの混合溶媒中に落とし、生じた沈殿物をヘキサン6500gでリパルプした。上澄み液を除去し、残渣を遠心分離機に移液し、脱液して湿ポリマーを得た。得られた湿ポリマーを取り出し、20mmHg(2.66kPa)、70℃で30時間乾燥することにより、製品ポリマーを105g得た。製品ポリマー中の金属含有量は70ppbであった。
Comparative Example 4
Polymerization was performed in the same manner as in Example 11 except that a commercially available product was used as PGMEA as it was to obtain a polymer solution. This polymer solution was passed through a membrane filter having a pore size of 0.5 μm, and then 750 g of commercially available methyl isobutyl ketone (MIBK) was added. The metal content in the polymer solution at this time was 1200 ppb.
“Ion Clean” (trade name) (made by Nippon Pole Co., Ltd., material: chemically modified type ultrahigh molecular weight polyethylene, filtration area: 0.11 m, made of this polymer solution with a porous polyolefin membrane having a cation exchange group 2 ) was passed at a flow rate of 100 g / min at room temperature.
The obtained solution was dropped into a mixed solvent of 6750 g of hexane and 2250 g of ethyl acetate, and the resulting precipitate was repulped with 6500 g of hexane. The supernatant was removed and the residue was transferred to a centrifuge and drained to obtain a wet polymer. The obtained wet polymer was taken out and dried at 20 mmHg (2.66 kPa) and 70 ° C. for 30 hours to obtain 105 g of a product polymer. The metal content in the product polymer was 70 ppb.

実施例12
PGMEAとして市販品をそのまま用いた点以外は実施例11と同様にして重合を行い、ポリマー溶液を得た。このポリマー溶液を孔径0.5μmのメンブランフィルターに通した後、市販のメチルイソブチルケトン(MIBK)750gを添加した。この時のポリマー溶液中の金属含有量は1200ppbであった。
このポリマー溶液に水(超純水)1500gを加えて攪拌、分液することにより水洗操作を行った。得られた有機層中の金属含有量は250ppbであった。この有機層を、カチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成された「イオンクリーン」(商品名)(日本ポール(株)製、材質:化学修飾タイプ超高分子量ポリエチレン、濾過面積:0.11m2)に、室温で100g/minの流速で通液した。
得られた溶液を、ヘキサン6750gと酢酸エチル2250gの混合溶媒中に落とし、生じた沈殿物をヘキサン6500gでリパルプした。上澄み液を除去し、残渣を遠心分離機に移液し、脱液して湿ポリマーを得た。得られた湿ポリマーを取り出し、20mmHg(2.66kPa)、70℃で30時間乾燥することにより、製品ポリマーを105g得た。製品ポリマー中の金属含有量は60ppbであった。
Example 12
Polymerization was performed in the same manner as in Example 11 except that a commercially available product was used as PGMEA as it was to obtain a polymer solution. This polymer solution was passed through a membrane filter having a pore size of 0.5 μm, and then 750 g of commercially available methyl isobutyl ketone (MIBK) was added. The metal content in the polymer solution at this time was 1200 ppb.
Water washing operation was performed by adding 1500 g of water (ultra pure water) to the polymer solution, stirring and separating the solution. The metal content in the obtained organic layer was 250 ppb. This organic layer is made of a porous polyolefin membrane having a cation exchange group, “Ion Clean” (trade name) (manufactured by Nippon Pole Co., Ltd., material: chemically modified ultra-high molecular weight polyethylene, filtration area: 0.11 m 2 ) was passed at a flow rate of 100 g / min at room temperature.
The obtained solution was dropped into a mixed solvent of 6750 g of hexane and 2250 g of ethyl acetate, and the resulting precipitate was repulped with 6500 g of hexane. The supernatant was removed and the residue was transferred to a centrifuge and drained to obtain a wet polymer. The obtained wet polymer was taken out and dried at 20 mmHg (2.66 kPa) and 70 ° C. for 30 hours to obtain 105 g of a product polymer. The metal content in the product polymer was 60 ppb.

比較例5
PGMEAとして市販品をそのまま用いた点以外は実施例11と同様にして重合を行い、ポリマー溶液を得た。このポリマー溶液を孔径0.5μmのメンブランフィルターに通した後、市販のメチルイソブチルケトン(MIBK)750gを添加した。この時のポリマー溶液中の金属含有量は1200ppbであった。
このポリマー溶液に水(超純水)1500gを加えて攪拌、分液することにより水洗操作を行った。得られた有機層中の金属含有量は250ppbであった。
この有機層(ポリマー溶液)を、多孔質ポリオレフィン膜に通液することなく、ヘキサン6750gと酢酸エチル2250gの混合溶媒中に落とし、生じた沈殿物をヘキサン6500gでリパルプした。上澄み液を除去し、残渣を遠心分離機に移液し、脱液して湿ポリマーを得た。得られた湿ポリマーを取り出し、20mmHg(2.66kPa)、70℃で30時間乾燥することにより、製品ポリマーを103g得た。製品ポリマー中の金属含有量は250ppbであった。
Comparative Example 5
Polymerization was performed in the same manner as in Example 11 except that a commercially available product was used as PGMEA as it was to obtain a polymer solution. This polymer solution was passed through a membrane filter having a pore size of 0.5 μm, and then 750 g of commercially available methyl isobutyl ketone (MIBK) was added. The metal content in the polymer solution at this time was 1200 ppb.
Water washing operation was performed by adding 1500 g of water (ultra pure water) to the polymer solution, stirring and separating the solution. The metal content in the obtained organic layer was 250 ppb.
This organic layer (polymer solution) was dropped into a mixed solvent of 6750 g of hexane and 2250 g of ethyl acetate without passing through the porous polyolefin membrane, and the resulting precipitate was repulped with 6500 g of hexane. The supernatant was removed and the residue was transferred to a centrifuge and drained to obtain a wet polymer. The obtained wet polymer was taken out and dried at 20 mmHg (2.66 kPa) and 70 ° C. for 30 hours to obtain 103 g of a product polymer. The metal content in the product polymer was 250 ppb.

実施例13
下記構造のフォトレジスト用高分子化合物の製造

Figure 2006037117
攪拌機、温度計、還流冷却管、滴下管及び窒素導入管を備えた反応器に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を70g導入し、100℃に昇温後、5−メタクリロイルオキシ−2,6−ノルボルナンカルボラクトン(MNBL)(金属含有量100ppb以下)50g、2−メタクリロイルオキシ−2−メチルアダマンタン(2−MMA)50g、1−ヒドロキシ−3−メタクリロイルオキシアダマンタン(HMA)50g、ジメチル−2,2′−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(開始剤;和光純薬工業製、V−601)1.8g及びPGMEA530gの混合溶液を6時間かけて滴下した。滴下後2時間熟成し、上記式で表される高分子化合物を20重量%含有するポリマー溶液を得た。このポリマー溶液を孔径0.5μmのメンブランフィルターに通した後、メチルイソブチルケトン(MIBK)750gを添加した。この時のポリマー溶液中の金属含有量は1200ppbであった。
このポリマー溶液に水(超純水)1500gを加えて攪拌、分液することにより水洗操作を行った。得られた有機層中の金属含有量は250ppbであった。この有機層を、カチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成された「イオンクリーン」(商品名)(日本ポール(株)製、材質:化学修飾タイプ超高分子量ポリエチレン、濾過面積:0.11m2)に、室温で100g/minの流速で通液した。
得られた溶液を、ヘキサン6750gと酢酸エチル2250gの混合溶媒中に落とし、生じた沈殿物をヘキサン6500gでリパルプした。上澄み液を除去し、残渣を遠心分離機に移液し、脱液して湿ポリマーを得た。得られた湿ポリマーを取り出し、20mmHg(2.66kPa)、70℃で30時間乾燥することにより、製品ポリマーを105g得た。製品ポリマー中の金属含有量は50ppbであった。 Example 13
Manufacture of polymer compounds for photoresists with the following structure
Figure 2006037117
70 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) was introduced into a reactor equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a dropping pipe and a nitrogen introduction pipe, heated to 100 ° C., and then 5-methacryloyloxy-2,6 -50 g of norbornane carbolactone (MNBL) (metal content of 100 ppb or less), 50 g of 2-methacryloyloxy-2-methyladamantane (2-MMA), 50 g of 1-hydroxy-3-methacryloyloxyadamantane (HMA), dimethyl-2, A mixed solution of 1.8 g of 2′-azobis (2-methylpropionate) (initiator: Wako Pure Chemical Industries, V-601) and 530 g of PGMEA was added dropwise over 6 hours. After dropping, the mixture was aged for 2 hours to obtain a polymer solution containing 20% by weight of the polymer compound represented by the above formula. This polymer solution was passed through a membrane filter having a pore size of 0.5 μm, and then 750 g of methyl isobutyl ketone (MIBK) was added. The metal content in the polymer solution at this time was 1200 ppb.
Water washing operation was performed by adding 1500 g of water (ultra pure water) to the polymer solution, stirring and separating the solution. The metal content in the obtained organic layer was 250 ppb. This organic layer is made of a porous polyolefin membrane having a cation exchange group, “Ion Clean” (trade name) (manufactured by Nippon Pole Co., Ltd., material: chemically modified ultra-high molecular weight polyethylene, filtration area: 0.11 m 2 ) was passed at a flow rate of 100 g / min at room temperature.
The obtained solution was dropped into a mixed solvent of 6750 g of hexane and 2250 g of ethyl acetate, and the resulting precipitate was repulped with 6500 g of hexane. The supernatant was removed and the residue was transferred to a centrifuge and drained to obtain a wet polymer. The obtained wet polymer was taken out and dried at 20 mmHg (2.66 kPa) and 70 ° C. for 30 hours to obtain 105 g of a product polymer. The metal content in the product polymer was 50 ppb.

比較例6
実施例13と同様にして重合を行い、ポリマー溶液を得た。このポリマー溶液を孔径0.5μmのメンブランフィルターに通した後、市販のメチルイソブチルケトン(MIBK)750gを添加した。この時のポリマー溶液中の金属含有量は1200ppbであった。
このポリマー溶液を、カチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成された「イオンクリーン」(商品名)(日本ポール(株)製、材質:化学修飾タイプ超高分子量ポリエチレン、濾過面積:0.11m2)に、室温で100g/minの流速で通液した。
得られた溶液を、ヘキサン6750gと酢酸エチル2250gの混合溶媒中に落とし、生じた沈殿物をヘキサン6500gでリパルプした。上澄み液を除去し、残渣を遠心分離機に移液し、脱液して湿ポリマーを得た。得られた湿ポリマーを取り出し、20mmHg(2.66kPa)、70℃で30時間乾燥することにより、製品ポリマーを108g得た。製品ポリマー中の金属含有量は70ppbであった。
Comparative Example 6
Polymerization was performed in the same manner as in Example 13 to obtain a polymer solution. This polymer solution was passed through a membrane filter having a pore size of 0.5 μm, and then 750 g of commercially available methyl isobutyl ketone (MIBK) was added. The metal content in the polymer solution at this time was 1200 ppb.
“Ion Clean” (trade name) (made by Nippon Pole Co., Ltd., material: chemically modified type ultrahigh molecular weight polyethylene, filtration area: 0.11 m, made of this polymer solution with a porous polyolefin membrane having a cation exchange group 2 ) was passed at a flow rate of 100 g / min at room temperature.
The obtained solution was dropped into a mixed solvent of 6750 g of hexane and 2250 g of ethyl acetate, and the resulting precipitate was repulped with 6500 g of hexane. The supernatant was removed and the residue was transferred to a centrifuge and drained to obtain a wet polymer. The obtained wet polymer was taken out and dried at 20 mmHg (2.66 kPa) and 70 ° C. for 30 hours to obtain 108 g of a product polymer. The metal content in the product polymer was 70 ppb.

実施例14
下記構造のフォトレジスト用高分子化合物の製造

Figure 2006037117
攪拌機、温度計、還流冷却管、滴下管及び窒素導入管を備えた反応器に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を70g導入し、100℃に昇温後、5−メタクリロイルオキシ−2,6−ノルボルナンカルボラクトン(MNBL)(金属含有量100ppb以下)50g、2−メタクリロイルオキシ−2−メチルアダマンタン(2−MMA)50g、1,3−ジヒドロキシ−5−メタクリロイルオキシアダマンタン(DHMA)50g、ジメチル−2,2′−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(開始剤;和光純薬工業製、V−601)1.8g及びPGMEA530gの混合溶液を6時間かけて滴下した。滴下後2時間熟成し、上記式で表される高分子化合物を20重量%含有するポリマー溶液を得た。このポリマー溶液を孔径0.5μmのメンブランフィルターに通した後、メチルイソブチルケトン(MIBK)750gを添加した。この時のポリマー溶液中の金属含有量は1200ppbであった。
このポリマー溶液に水(超純水)1500gを加えて攪拌、分液することにより水洗操作を行った。得られた有機層中の金属含有量は250ppbであった。この有機層を、カチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成された「イオンクリーン」(商品名)(日本ポール(株)製、材質:化学修飾タイプ超高分子量ポリエチレン、濾過面積:0.11m2)に、室温で100g/minの流速で通液した。
得られた溶液を、ヘキサン6750gと酢酸エチル2250gの混合溶媒中に落とし、生じた沈殿物をヘキサン6500gでリパルプした。上澄み液を除去し、残渣を遠心分離機に移液し、脱液して湿ポリマーを得た。得られた湿ポリマーを取り出し、20mmHg(2.66kPa)、70℃で30時間乾燥することにより、製品ポリマーを105g得た。製品ポリマー中の金属含有量は50ppbであった。 Example 14
Manufacture of polymer compounds for photoresists with the following structure
Figure 2006037117
70 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) was introduced into a reactor equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a dropping pipe and a nitrogen introduction pipe, heated to 100 ° C., and then 5-methacryloyloxy-2,6 -50 g of norbornanecarbolactone (MNBL) (metal content of 100 ppb or less), 50 g of 2-methacryloyloxy-2-methyladamantane (2-MMA), 50 g of 1,3-dihydroxy-5-methacryloyloxyadamantane (DHMA), dimethyl- A mixed solution of 1.8 g of 2,2′-azobis (2-methylpropionate) (initiator; manufactured by Wako Pure Chemical Industries, V-601) and 530 g of PGMEA was added dropwise over 6 hours. After dropping, the mixture was aged for 2 hours to obtain a polymer solution containing 20% by weight of the polymer compound represented by the above formula. This polymer solution was passed through a membrane filter having a pore size of 0.5 μm, and then 750 g of methyl isobutyl ketone (MIBK) was added. The metal content in the polymer solution at this time was 1200 ppb.
Water washing operation was performed by adding 1500 g of water (ultra pure water) to the polymer solution, stirring and separating the solution. The metal content in the obtained organic layer was 250 ppb. This organic layer is made of a porous polyolefin membrane having a cation exchange group, “Ion Clean” (trade name) (manufactured by Nippon Pole Co., Ltd., material: chemically modified ultra-high molecular weight polyethylene, filtration area: 0.11 m 2 ) was passed at a flow rate of 100 g / min at room temperature.
The obtained solution was dropped into a mixed solvent of 6750 g of hexane and 2250 g of ethyl acetate, and the resulting precipitate was repulped with 6500 g of hexane. The supernatant was removed and the residue was transferred to a centrifuge and drained to obtain a wet polymer. The obtained wet polymer was taken out and dried at 20 mmHg (2.66 kPa) and 70 ° C. for 30 hours to obtain 105 g of a product polymer. The metal content in the product polymer was 50 ppb.

実施例15
下記構造のフォトレジスト用高分子化合物の製造

Figure 2006037117
攪拌機、温度計、還流冷却管、滴下管及び窒素導入管を備えた反応器に、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を70g導入し、100℃に昇温後、5−メタクリロイルオキシ−2,6−ノルボルナンカルボラクトン(MNBL)(金属含有量100ppb以下)50g、1−(1−メタクリロイルオキシ−1−メチルエチル)アダマンタン(IAM)50g、1−ヒドロキシ−3−メタクリロイルオキシアダマンタン(HMA)50g、ジメチル−2,2′−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(開始剤;和光純薬工業製、V−601)1.8g及びPGMEA530gの混合溶液を6時間かけて滴下した。滴下後2時間熟成し、上記式で表される高分子化合物を20重量%含有するポリマー溶液を得た。このポリマー溶液を孔径0.5μmのメンブランフィルターに通した後、メチルイソブチルケトン(MIBK)750gを添加した。この時のポリマー溶液中の金属含有量は1200ppbであった。
このポリマー溶液に水(超純水)1500gを加えて攪拌、分液することにより水洗操作を行った。得られた有機層中の金属含有量は250ppbであった。この有機層を、カチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成された「イオンクリーン」(商品名)(日本ポール(株)製、材質:化学修飾タイプ超高分子量ポリエチレン、濾過面積:0.11m2)に、室温で100g/minの流速で通液した。
得られた溶液を、ヘキサン6750gと酢酸エチル2250gの混合溶媒中に落とし、生じた沈殿物をヘキサン6500gでリパルプした。上澄み液を除去し、残渣を遠心分離機に移液し、脱液して湿ポリマーを得た。得られた湿ポリマーを取り出し、20mmHg(2.66kPa)、70℃で30時間乾燥することにより、製品ポリマーを105g得た。製品ポリマー中の金属含有量は50ppbであった。 Example 15
Manufacture of polymer compounds for photoresists with the following structure
Figure 2006037117
70 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) was introduced into a reactor equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a dropping pipe and a nitrogen introduction pipe, heated to 100 ° C., and then 5-methacryloyloxy-2,6 -50 g of norbornanecarbolactone (MNBL) (metal content of 100 ppb or less), 50 g of 1- (1-methacryloyloxy-1-methylethyl) adamantane (IAM), 50 g of 1-hydroxy-3-methacryloyloxyadamantane (HMA), dimethyl A mixed solution of 1.8 g of -2,2'-azobis (2-methylpropionate) (initiator; manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., V-601) and 530 g of PGMEA was added dropwise over 6 hours. After dropping, the mixture was aged for 2 hours to obtain a polymer solution containing 20% by weight of the polymer compound represented by the above formula. This polymer solution was passed through a membrane filter having a pore size of 0.5 μm, and then 750 g of methyl isobutyl ketone (MIBK) was added. The metal content in the polymer solution at this time was 1200 ppb.
Water washing operation was performed by adding 1500 g of water (ultra pure water) to the polymer solution, stirring and separating the solution. The metal content in the obtained organic layer was 250 ppb. This organic layer is made of a porous polyolefin membrane having a cation exchange group, “Ion Clean” (trade name) (manufactured by Nippon Pole Co., Ltd., material: chemically modified ultra-high molecular weight polyethylene, filtration area: 0.11 m 2 ) was passed at a flow rate of 100 g / min at room temperature.
The obtained solution was dropped into a mixed solvent of 6750 g of hexane and 2250 g of ethyl acetate, and the resulting precipitate was repulped with 6500 g of hexane. The supernatant was removed and the residue was transferred to a centrifuge and drained to obtain a wet polymer. The obtained wet polymer was taken out and dried at 20 mmHg (2.66 kPa) and 70 ° C. for 30 hours to obtain 105 g of a product polymer. The metal content in the product polymer was 50 ppb.

評価試験
実施例11〜15及び比較例4〜6で得られた各ポリマー100重量部とトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート10重量部とを乳酸エチルに溶解し、ポリマー濃度20重量%のフォトレジスト用樹脂組成物を調製した。このフォトレジスト用樹脂組成物をシリコンウェハーにスピンコーティング法により塗布し、厚み1.0μmの感光層を形成した。ホットプレート上で温度110℃で120秒間プリベークした後、波長247nmのKrFエキシマレーザーを用い、マスクを介して、照射量30mJ/cm2で露光した後、120℃の温度で60秒間ポストベークした。次いで、0.3Mのテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液により60秒間現像し、次いで純水でリンスした。
その結果、実施例11〜15のポリマーを用いた場合には0.30μmのライン・アンド・スペースが得られた。一方、比較例4及び6のポリマーを用いた場合には、「イオンクリーン」通液時に発生した水素イオン(酸)の影響により、崩れたパターンしか得られなかった。また、比較例5のポリマーを用いた場合には、実施例と同等のライン・アンド・スペースが得られたが、金属含有量が多いため半導体の電気特性が悪い。
Evaluation Test 100 parts by weight of each polymer obtained in Examples 11 to 15 and Comparative Examples 4 to 6 and 10 parts by weight of triphenylsulfonium hexafluoroantimonate were dissolved in ethyl lactate, and used for a photoresist having a polymer concentration of 20% by weight. A resin composition was prepared. This photoresist resin composition was applied to a silicon wafer by spin coating to form a photosensitive layer having a thickness of 1.0 μm. After pre-baking on a hot plate at a temperature of 110 ° C. for 120 seconds, using a KrF excimer laser with a wavelength of 247 nm, exposure was performed at a dose of 30 mJ / cm 2 through a mask, and then post-baking was performed at a temperature of 120 ° C. for 60 seconds. Next, development was carried out with a 0.3 M aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide for 60 seconds, followed by rinsing with pure water.
As a result, when the polymers of Examples 11 to 15 were used, a 0.30 μm line and space was obtained. On the other hand, when the polymers of Comparative Examples 4 and 6 were used, only a collapsed pattern was obtained due to the influence of hydrogen ions (acid) generated during the passage of “ion clean”. In addition, when the polymer of Comparative Example 5 was used, a line and space equivalent to that of the Example was obtained, but the electrical characteristics of the semiconductor were poor because of the high metal content.

Claims (25)

ラクトン骨格を含む単量体(a)、酸により脱離してアルカリ可溶性となる基を含む単量体(b)、及びヒドロキシル基を有する脂環式骨格を含む単量体(c)から選択された少なくとも1種の単量体を含む単量体混合物を滴下重合に付して得られるフォトレジスト用高分子化合物であって、(i)前記滴下重合により生成したポリマーを、有機溶媒と水とを用いた抽出操作に付し、生成したポリマーを有機溶媒層に、不純物としての金属成分を水層に分配する抽出工程(B)、又は(ii)前記滴下重合により生成したポリマーを含有し、且つ金属含有量が前記ポリマーに対して1000重量ppb以下であるポリマー溶液を、カチオン交換基を有する多孔質ポリオレフィン膜で構成されたフィルターに通液させる工程(I)を経ることにより、ナトリウム含有量(ポリマー重量基準)が95重量ppb以下に低減されたフォトレジスト用高分子化合物。   Selected from a monomer (a) containing a lactone skeleton, a monomer (b) containing a group which becomes alkali-soluble upon removal by an acid, and a monomer (c) containing an alicyclic skeleton having a hydroxyl group A photoresist polymer compound obtained by subjecting a monomer mixture containing at least one monomer to drop polymerization, wherein (i) the polymer produced by the drop polymerization is an organic solvent and water The extraction step (B) in which the produced polymer is distributed to the organic solvent layer, and the metal component as an impurity is distributed to the aqueous layer, or (ii) the polymer produced by the dropping polymerization, And passing through a step (I) of passing a polymer solution having a metal content of 1000 ppb or less with respect to the polymer through a filter composed of a porous polyolefin membrane having a cation exchange group. , Photoresist polymeric compound sodium content (polymer weight) is reduced to less than 95 weight ppb. 分子量分布が1.74〜2.50の範囲である請求項1記載のフォトレジスト用高分子化合物。   2. The high molecular weight compound for photoresists according to claim 1, wherein the molecular weight distribution is in the range of 1.74 to 2.50. ラクトン骨格を含む単量体(a)が、下記式(1a)、(1b)又は(1c)
Figure 2006037117
(式中、R1は(メタ)アクリロイルオキシ基を含む基を示し、R2、R3、R4はそれぞれ低級アルキル基、nは0〜3の整数、mは0〜5の整数を示す)
で表される(メタ)アクリル酸エステルモノマーである請求項1記載のフォトレジスト用高分子化合物。
The monomer (a) containing a lactone skeleton is represented by the following formula (1a), (1b) or (1c)
Figure 2006037117
(In the formula, R 1 represents a group containing a (meth) acryloyloxy group, R 2 , R 3 and R 4 are each a lower alkyl group, n is an integer of 0 to 3, and m is an integer of 0 to 5. )
The high molecular compound for photoresists of Claim 1 which is a (meth) acrylic acid ester monomer represented by these.
酸により脱離してアルカリ可溶性となる基を含む単量体(b)が、下記式(2a)又は(2b)
Figure 2006037117
(式中、Rは水素原子又はメチル基、R5は水素原子又は低級アルキル基、R6、R7、R8、R9はそれぞれ低級アルキル基、nは0〜3の整数を示す)
で表される(メタ)アクリル酸エステルモノマーである請求項1記載のフォトレジスト用高分子化合物。
The monomer (b) containing a group that is eliminated by an acid and becomes alkali-soluble is represented by the following formula (2a) or (2b):
Figure 2006037117
(Wherein R is a hydrogen atom or a methyl group, R 5 is a hydrogen atom or a lower alkyl group, R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are each a lower alkyl group, and n is an integer of 0 to 3)
The high molecular compound for photoresists of Claim 1 which is a (meth) acrylic acid ester monomer represented by these.
ヒドロキシル基を有する脂環式骨格を含む単量体(c)が、下記式(3a)
Figure 2006037117
(式中、Rは水素原子又はメチル基を示し、R10はメチル基、ヒドロキシル基、オキソ基又はカルボキシル基を示す。kは1〜3の整数を示す。k個のR10のうち少なくとも1つはヒドロキシル基である)
で表される(メタ)アクリル酸エステルモノマーである請求項1記載のフォトレジスト用高分子化合物。
The monomer (c) containing an alicyclic skeleton having a hydroxyl group is represented by the following formula (3a)
Figure 2006037117
(In the formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group, R 10 represents a methyl group, a hydroxyl group, an oxo group or a carboxyl group. K represents an integer of 1 to 3. At least one of k R 10 s ) One is a hydroxyl group)
The high molecular compound for photoresists of Claim 1 which is a (meth) acrylic acid ester monomer represented by these.
滴下重合における重合溶媒がグリコール系又はエステル系溶媒である請求項1〜5の何れかの項に記載のフォトレジスト用高分子化合物。   The polymer compound for photoresists according to any one of claims 1 to 5, wherein the polymerization solvent in the drop polymerization is a glycol-based or ester-based solvent. 滴下重合における重合温度が40〜150℃である請求項1〜6の何れかの項に記載のフォトレジスト用高分子化合物。   The polymer compound for photoresists according to any one of claims 1 to 6, wherein the polymerization temperature in the drop polymerization is 40 to 150 ° C. 抽出工程(B)において、単量体混合物を滴下重合に付す重合工程(A)で得られた重合溶液に、比重が0.95以下の有機溶媒と水とを加えて抽出し、生成したポリマーを有機溶媒層に、不純物としての金属成分を水層に分配する請求項1〜7の何れかの項に記載のフォトレジスト用高分子化合物。   In the extraction step (B), a polymer produced by adding an organic solvent having a specific gravity of 0.95 or less and water to the polymerization solution obtained in the polymerization step (A) in which the monomer mixture is subjected to drop polymerization is extracted. The polymer compound for photoresists according to claim 1, wherein the organic component is distributed in the organic solvent layer and the metal component as an impurity is distributed in the aqueous layer. 抽出工程(B)において、滴下重合により生成したポリマーのグリコール系又はエステル系溶媒溶液に、比重が0.95以下で且つ溶解度パラメーター(SP値)が20MPa1/2以下の有機溶媒と水とを加えて抽出し、生成したポリマーを有機溶媒層に、不純物としての金属成分を水層に分配する請求項1〜8の何れかの項に記載のフォトレジスト用高分子化合物。 In the extraction step (B), an organic solvent having a specific gravity of 0.95 or less and a solubility parameter (SP value) of 20 MPa 1/2 or less and water are added to the glycol-based or ester-based solvent solution of the polymer produced by the drop polymerization. The polymer compound for photoresists according to any one of claims 1 to 8, wherein the polymer extracted and distributed is distributed in an organic solvent layer and a metal component as an impurity is distributed in an aqueous layer. さらに、滴下重合により生成したポリマーを沈殿又再沈殿させる沈殿精製工程(C)を経て得られる請求項1〜9の何れかの項に記載のフォトレジスト用高分子化合物。   Furthermore, the polymer compound for photoresists in any one of Claims 1-9 obtained through the precipitation refinement | purification process (C) which precipitates or reprecipitates the polymer produced | generated by dripping polymerization. 沈殿精製工程(C)において、滴下重合により生成したポリマーとグリコール系又はエステル系溶媒を含む溶液を、少なくとも炭化水素を含む溶媒中に添加してポリマーを沈殿又は再沈殿させる請求項10記載のフォトレジスト用高分子化合物。   11. The photo according to claim 10, wherein in the precipitation purification step (C), a solution containing a polymer produced by the drop polymerization and a glycol-based or ester-based solvent is added to a solvent containing at least a hydrocarbon to precipitate or reprecipitate the polymer. High molecular compound for resist. さらに、滴下重合により生成したポリマーを溶媒でリパルプするリパルプ工程(D)を経て得られる請求項1〜11の何れかの項に記載のフォトレジスト用高分子化合物。   Furthermore, the high molecular compound for photoresists in any one of Claims 1-11 obtained through the repulping process (D) which repulps the polymer produced | generated by dripping polymerization with a solvent. リパルプ溶媒として炭化水素溶媒を用いる請求項12記載のフォトレジスト用高分子化合物。   The polymeric compound for photoresists of Claim 12 which uses a hydrocarbon solvent as a repulp solvent. さらに、滴下重合により生成したポリマーを溶媒でリンスするリンス工程(E)を経て得られる請求項1〜13の何れかの項に記載のフォトレジスト用高分子化合物。   Furthermore, the high molecular compound for photoresists of any one of Claims 1-13 obtained through the rinse process (E) which rinses the polymer produced | generated by dripping polymerization with a solvent. リンス溶媒として炭化水素溶媒を用いる請求項14記載のフォトレジスト用高分子化合物。   The polymeric compound for photoresists of Claim 14 which uses a hydrocarbon solvent as a rinse solvent. リンス溶媒として水を用いる請求項14記載のフォトレジスト用高分子化合物。   The high molecular compound for photoresists according to claim 14, wherein water is used as a rinse solvent. 水が超純水である請求項16記載のフォトレジスト用高分子化合物。   The photoresist polymer compound according to claim 16, wherein the water is ultrapure water. さらに、滴下重合により生成したポリマーを沈殿精製に付した後に、該ポリマーを有機溶媒に再溶解してポリマー溶液を調製する再溶解工程(G)を経て得られる請求項1〜17の何れかの項に記載のフォトレジスト用高分子化合物。   Furthermore, after subjecting the polymer produced | generated by dripping polymerization to precipitation refinement | purification, it is obtained through the re-dissolution process (G) which redissolves this polymer in an organic solvent, and prepares a polymer solution. The high molecular compound for photoresists as described in the item. 再溶解溶媒としてグリコール系溶媒、エステル系溶媒及びケトン系溶媒から選択された少なくとも1種の溶媒を用いる請求項18記載のフォトレジスト用高分子化合物。   19. The photoresist polymer compound according to claim 18, wherein at least one solvent selected from a glycol solvent, an ester solvent, and a ketone solvent is used as the redissolving solvent. さらに、有機溶媒に再溶解して得られたポリマー溶液を濃縮することにより低沸点溶媒を除去してフォトレジスト用ポリマー溶液を調製する蒸発工程(H)を経て得られる請求項18記載のフォトレジスト用高分子化合物。   19. The photoresist according to claim 18, which is obtained through an evaporation step (H) in which a polymer solution obtained by redissolving in an organic solvent is concentrated to remove a low boiling point solvent to prepare a polymer solution for photoresist. High molecular compound. 工程(I)の前に設けられた、単量体(a)、(b)及び(c)から選択された少なくとも1種の単量体に対応する繰り返し単位を有するポリマーを含有するポリマー溶液を濾過して不溶物を除去する濾過工程(J)を経て得られる請求項1記載のフォトレジスト用高分子化合物。   A polymer solution containing a polymer having a repeating unit corresponding to at least one monomer selected from the monomers (a), (b) and (c), which is provided before the step (I). The high molecular compound for photoresists according to claim 1, which is obtained through a filtration step (J) of removing insoluble matters by filtration. 工程(I)の前に設けられた、単量体(a)、(b)及び(c)から選択された少なくとも1種の単量体に対応する繰り返し単位を有するポリマーを含有するポリマー溶液を水洗してポリマー溶液中の金属含有量を低減する水洗処理工程(K)を経て得られる請求項1記載のフォトレジスト用高分子化合物。   A polymer solution containing a polymer having a repeating unit corresponding to at least one monomer selected from the monomers (a), (b) and (c), which is provided before the step (I). The high molecular compound for photoresists according to claim 1, which is obtained through a water washing treatment step (K) in which the metal content in the polymer solution is reduced by washing with water. 請求項1〜22の何れかの項に記載のフォトレジスト用高分子化合物を含有するフォトレジスト用ポリマー溶液。   A polymer solution for photoresist containing the polymer compound for photoresist according to any one of claims 1 to 22. 請求項1〜22の何れかの項に記載のフォトレジスト用高分子化合物と光酸発生剤とを少なくとも含むフォトレジスト用樹脂組成物。   A photoresist resin composition comprising at least the polymer compound for photoresist according to any one of claims 1 to 22 and a photoacid generator. 請求項24記載のフォトレジスト用樹脂組成物を用いて感光層を形成し、露光及び現像を経てパターンを形成する工程を含む半導体の製造方法。
A method for producing a semiconductor, comprising a step of forming a photosensitive layer using the resin composition for photoresists according to claim 24 and forming a pattern through exposure and development.
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