JP2010039148A - Production method for composition for forming liquid immersion upper layer film - Google Patents

Production method for composition for forming liquid immersion upper layer film Download PDF

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芳雄 前田
Tetsunori Sugawara
哲徳 菅原
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愛 山▲崎▼
Atsushi Takiya
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method for a composition for forming a liquid immersion upper layer film can reduce an impurity such as metal. <P>SOLUTION: This production method for the composition for forming the liquid immersion upper layer film includes a process for bringing a monomer for a liquid immersion upper layer polymer or a polymerization solution obtained by polymerizing the monomer, into contact with an ion exchange resin having a cation exchange group. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は液浸上層膜形成用組成物の製造方法に関し、詳しくは、金属等不純物の少ない液浸上層膜形成用組成物を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a composition for forming a liquid immersion upper layer film, and particularly relates to a method for producing a composition for forming a liquid immersion upper layer film with less impurities such as metals.

半導体製造工程において、近年、液浸リソグラフィーという手法が提案されている。これは、対物レンズとリソグラフィー薄膜との間に、空気より屈折率が高い水などの液体を浸して露光する技術である。この技術は、従来の対物レンズと薄膜の間に空気層が存在するリソグラフィー(以下、「ドライリソグラフィー」ということがある。)と比較して、光源の波長が同一でもレンズの開口数を大きくすることができ、又、開口数が同じでも焦点深度を深くできるため、同一波長の光源でもより微細なパターンを形成することが可能である。   In the semiconductor manufacturing process, in recent years, a technique called immersion lithography has been proposed. In this technique, exposure is performed by immersing a liquid such as water having a refractive index higher than that of air between the objective lens and the lithography thin film. This technique increases the numerical aperture of the lens even when the wavelength of the light source is the same, as compared with lithography in which an air layer exists between the objective lens and the thin film (hereinafter sometimes referred to as “dry lithography”). In addition, since the depth of focus can be increased even if the numerical aperture is the same, it is possible to form a finer pattern even with a light source having the same wavelength.

液浸露光を実施する際、ウェハ上に塗布・形成されたフォトレジスト膜と投影露光装置のレンズはそれぞれ媒体と接触する。たとえば、媒体として水を使用するとフォトレジスト膜に水が浸透し、フォトレジストの解像度が低下することがある。また、投影露光装置のレンズはフォトレジストを構成する成分が水へ溶出することによりレンズ表面が汚染されることもある。   When performing immersion exposure, the photoresist film applied and formed on the wafer and the lens of the projection exposure apparatus are in contact with the medium. For example, when water is used as a medium, water may penetrate into the photoresist film, and the resolution of the photoresist may be reduced. In addition, the lens surface of the projection exposure apparatus may be contaminated by elution of components constituting the photoresist into water.

このため、フォトレジスト膜と水などの媒体とを遮断する目的で、フォトレジスト膜上に上層膜を形成する方法がある。前記上層膜としては、放射線の波長に対して十分な透過性を有し、フォトレジスト膜と殆どインターミキシングを起こすことなくフォトレジスト膜上に保護膜を形成でき、更に液浸露光時に際して水等の媒体に溶出することなく安定な被膜を維持し、且つ現像液であるアルカリ液等に容易に溶解する上層膜が形成される必要がある(特許文献1)。
特開2006−47351号公報
For this reason, there is a method of forming an upper layer film on the photoresist film for the purpose of blocking the photoresist film from a medium such as water. As the upper layer film, it has sufficient permeability to the wavelength of radiation, can form a protective film on the photoresist film with little intermixing with the photoresist film, and further, water etc. at the time of immersion exposure It is necessary to form an upper layer film that maintains a stable film without eluting into the medium and easily dissolves in an alkaline solution or the like as a developer (Patent Document 1).
JP 2006-47351 A

上記上層膜形成用組成物は液浸上層膜用重合体成分と溶剤からなり、重合体成分は、通常、単量体を重合した後、分離操作により単離されている。しかし、こうして得られた液浸上層膜形成用組成物は、金属成分などの不純物を含有しているため所望の性能が得られないといった問題がある。特に、ナトリウム、鉄などを含む場合、半導体の電気特性が低下する。   The composition for forming an upper layer film comprises a polymer component for a liquid immersion upper layer film and a solvent, and the polymer component is usually isolated by a separation operation after polymerizing monomers. However, the composition for forming a liquid immersion upper layer film thus obtained has a problem that desired performance cannot be obtained because it contains impurities such as metal components. In particular, when sodium, iron, or the like is included, the electrical characteristics of the semiconductor deteriorate.

本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、金属等の不純物の少ない液浸上層膜形成用組成物の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and the object of the present invention is to provide a method for producing a composition for forming a liquid immersion upper layer film with less impurities such as metals. It is in.

本発明者らは上記の目的を達成する上で、鋭意検討した結果、液浸上層膜形成用組成物において、含有する金属の存在を低減できる製造方法を見出した。即ち、本発明によれば、以下に示す製造方法が提供される。   As a result of intensive investigations for achieving the above object, the present inventors have found a production method capable of reducing the presence of the contained metal in the composition for forming a liquid immersion upper layer film. That is, according to this invention, the manufacturing method shown below is provided.

[1] 液浸上層膜用重合体の単量体または前記単量体を重合して得られた重合溶液を、カチオン交換基を有するイオン交換樹脂に接触させる工程を含む液浸上層膜形成用組成物の製造方法。 [1] For forming a liquid immersion upper film comprising a step of contacting a monomer of a polymer for liquid immersion upper film or a polymerization solution obtained by polymerizing the monomer with an ion exchange resin having a cation exchange group A method for producing the composition.

[2] 前記イオン交換樹脂がイオン交換膜である上記[1]に記載の液浸上層膜形成用組成物の製造方法。 [2] The method for producing a composition for forming a liquid immersion upper film according to [1], wherein the ion exchange resin is an ion exchange membrane.

[3] 前記イオン交換膜がポリオレフィン、多糖類およびフッ素系ポリマーのいずれか一つの基質にカチオン交換基を有する上記[2]に記載の液浸上層膜形成用組成物の製造方法。 [3] The method for producing a composition for forming a liquid immersion upper layer according to the above [2], wherein the ion exchange membrane has a cation exchange group on any one of a polyolefin, a polysaccharide, and a fluoropolymer.

[4] イオン交換膜の基質がポリオレフィンである上記[3]に記載の液浸上層膜形成用組成物の製造方法。 [4] The method for producing a composition for forming a liquid immersion upper film according to the above [3], wherein the substrate of the ion exchange membrane is polyolefin.

[5] 液浸上層膜用重合体の単量体または前記単量体を重合して得られた重合溶液を10〜200L/hrmでカチオン交換基を有するイオン交換樹脂に接触させる上記[1]〜[4]のいずれかに記載の液浸上層膜形成用組成物の製造方法。 [5] The polymer monomer for immersion upper layer film or a polymerization solution obtained by polymerizing the monomer is brought into contact with an ion exchange resin having a cation exchange group at 10 to 200 L / hrm 2 [1] ] The manufacturing method of the composition for liquid immersion upper film formation in any one of [4].

[6] 液浸上層膜用重合体の単量体を、カチオン交換基を有するイオン交換樹脂に接触させる工程を含む上記[1]〜[5]のいずれかに記載の液浸上層膜形成用組成物の製造方法。 [6] For forming a liquid immersion upper layer film according to any one of the above [1] to [5], comprising a step of bringing a monomer of the polymer for liquid immersion upper layer film into contact with an ion exchange resin having a cation exchange group A method for producing the composition.

[7] 液浸上層膜用重合体の単量体を重合して得られた重合溶液を、カチオン交換基を有するイオン交換樹脂に接触させる工程を含む上記[1]〜[6]のいずれかに記載の液浸上層膜形成用組成物の製造方法。 [7] Any one of the above [1] to [6], comprising a step of contacting a polymer solution obtained by polymerizing the monomer of the polymer for immersion upper layer membrane with an ion exchange resin having a cation exchange group The manufacturing method of the composition for liquid immersion upper film formation as described in any one of.

[8] Na含有量が50ppb以下、Fe含有量が50ppb以下、Ni含有量が50ppb以下である液浸上層膜形成用組成物。 [8] A composition for forming a liquid immersion upper film, wherein the Na content is 50 ppb or less, the Fe content is 50 ppb or less, and the Ni content is 50 ppb or less.

本発明の製造方法で得られる液浸上層膜形成用組成物は金属分を十分除去された組成物であり、金属由来の欠陥、性能低下を起こさない、液浸用上層膜形成用組成物である。本発明の液浸上層膜形成用組成物の製造方法によれば、液浸上層膜形成用組成物中の金属成分を十分に除去することができる。   The composition for forming a liquid immersion upper layer film obtained by the production method of the present invention is a composition from which a metal component has been sufficiently removed, and is a composition for forming an upper film for immersion that does not cause a metal-derived defect or performance deterioration. is there. According to the method for producing a composition for forming a liquid immersion upper film of the present invention, the metal component in the composition for forming a liquid immersion upper film can be sufficiently removed.

以下、本発明の実施の最良の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。   BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode for carrying out the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following embodiment, and is based on the ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the gist of the present invention. It should be understood that modifications and improvements as appropriate to the following embodiments also fall within the scope of the present invention.

[1.イオン交換工程]
本発明の液浸上層膜形成用組成物の製造方法はイオン交換工程を含むものである。この工程は、液浸上層膜用重合体の単量体または前記単量体を重合して得られた重合溶液を、カチオン交換基を有するイオン交換樹脂に接触させる工程である。
[1. Ion exchange process]
The manufacturing method of the composition for forming a liquid immersion upper layer film of the present invention includes an ion exchange step. This step is a step of bringing a monomer of the polymer for an immersion upper layer film or a polymerization solution obtained by polymerizing the monomer into contact with an ion exchange resin having a cation exchange group.

金属除去方法として水洗により除去する方法もあるが、液浸上層膜用重合体の単量体または前記単量体を重合して得られた重合体は酸性の官能基を有するため、水洗では効率よく金属除去することができず、イオン交換樹脂での除去が好ましい。   Although there is a method of removing by metal washing as a metal removal method, since the polymer monomer obtained by polymerizing the liquid immersion upper layer film polymer or the monomer has an acidic functional group, it is efficient in water washing. Metal removal cannot be performed well, and removal with an ion exchange resin is preferable.

液浸上層膜用重合体の単量体または前記単量体を重合して得られた重合溶液を、イオン交換樹脂に接触させる方法としては、従来公知の各種方法を採用することができる。イオン交換樹脂がフィルター状、粒子状であってもカラムにイオン交換樹脂を充填し、その中を通液させる方法の場合には、イオン交換樹脂への通液方法は不活性ガスによる加圧、もしくはポンプによる送液が好ましく、デッドエンド方式でも、循環方式の通液でもよい。イオン交換樹脂が粒子状の場合には、液浸上層膜用重合体の単量体または前記単量体を重合して得られた重合溶液中に粒子状のイオン交換樹脂を直接投入し、接触させる方法を採用し得る。   Various conventionally known methods can be employed as a method for bringing the monomer of the polymer for the liquid immersion upper layer film or the polymerization solution obtained by polymerizing the monomer into contact with the ion exchange resin. Even if the ion exchange resin is in the form of a filter or particles, in the method of filling the column with the ion exchange resin and letting the liquid flow therethrough, the liquid passing method to the ion exchange resin is an inert gas pressurization, Alternatively, liquid feeding by a pump is preferable, and either a dead end system or a circulation system liquid may be used. When the ion exchange resin is in the form of particles, the particulate ion exchange resin is directly charged into the polymer monomer for the liquid immersion upper layer film or the polymerization solution obtained by polymerizing the monomer, and then contacted. Can be adopted.

イオン交換樹脂への通液速度は10〜200L/hrmが好ましく、20〜150L/hrmがより好ましい。10L/hrm以下では生産性が悪くなり、200L/hrm以上であるとイオン交換樹脂と液浸用上層膜用重合体の単量体または前記単量体を重合して得られた重合体との接触時間が短くなり、金属除去効率が悪くなる。 10-200 L / hrm < 2 > is preferable and the liquid flow rate to an ion exchange resin has more preferable 20-150 L / hrm < 2 >. Productivity deteriorates at 10 L / hrm 2 or less, and when it is 200 L / hrm 2 or more, a polymer obtained by polymerizing an ion exchange resin and a monomer for an upper layer film for immersion, or the aforementioned monomer. The contact time with the metal becomes shorter and the metal removal efficiency becomes worse.

イオン交換樹脂と接触させる際の温度は、通常0〜80℃、好ましくは10〜50℃程度である。温度が高すぎるとイオン交換樹脂の劣化、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 temperature at the time of contacting with the ion exchange resin is usually 0 to 80 ° C., preferably about 10 to 50 ° C. If the temperature is too high, the ion exchange resin may be deteriorated and the solvent may be decomposed. If the temperature is too low, the solution viscosity becomes high and liquid passing tends to be difficult.

イオン交換工程は単量体の状態、および前記単量体を重合して得られた重合溶液の状態の一方または両方で実施可能である。   The ion exchange step can be performed in one or both of a monomer state and a polymerization solution obtained by polymerizing the monomer.

液浸上層膜用重合体の単量体または前記単量体を重合して得られた重合溶液をイオン交換樹脂と接触させることにより、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(重合体基準)が例えば50ppb以下、好ましくは20ppb以下の重合溶液を得ることができる。そのため、本方法で得られた液浸用上層膜形成用組成物を用いた場合、半導体等の電気特性に悪影響を及ぼすことが無くなる。
[1−1.イオン交換樹脂]
本発明において使用するイオン交換樹脂としては、カチオン交換基を有するイオン交換樹脂が好ましい。ここで、イオン交換樹脂は重合体、例えばスチレン系重合体、アクリル系重合体、ポリエステル系重合体、セルロース、テトラフルオロエチレンなどの重合体にカチオン交換基が導入されたものである。また、液浸上層膜用重合体の単量体または前記単量体を重合して得られた重合体は酸性の官能基を有するため、酸性官能基は、液浸上層膜用重合体の単量体または前記単量体を重合して得られた重合体の官能基よりも強酸か同等であることが好ましい。
By contacting the monomer of the polymer for the liquid immersion upper layer film or the polymerization solution obtained by polymerizing the monomer with an ion exchange resin, metal ions such as sodium ions and iron ions contained in the solution can be obtained. A polymer solution having a metal content (on a polymer basis) of, for example, 50 ppb or less, preferably 20 ppb or less, can be obtained efficiently. For this reason, when the composition for forming an upper layer film for immersion obtained by this method is used, the electrical characteristics of the semiconductor and the like are not adversely affected.
[1-1. Ion exchange resin]
The ion exchange resin used in the present invention is preferably an ion exchange resin having a cation exchange group. Here, the ion exchange resin is a polymer in which a cation exchange group is introduced into a polymer such as a styrene polymer, an acrylic polymer, a polyester polymer, cellulose, or tetrafluoroethylene. Further, since the monomer for the liquid immersion upper layer polymer or the polymer obtained by polymerizing the monomer has an acidic functional group, the acidic functional group is a simple substance for the polymer for the liquid immersion upper layer film. It is preferable that the acid is stronger or equivalent to the functional group of the polymer obtained by polymerizing the monomer or the monomer.

イオン交換樹脂の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、および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。イオン交換樹脂の有するカチオン交換基としてはスルホン酸基などの強酸性カチオン交換基が好ましい。ここで強酸性カチオン交換基を持つイオン交換樹脂としてジビニルベンゼンで架橋したスチレン重合体をスルホン化したもの、弱酸性カチオン交換基を持つイオン交換樹脂としてジビニルベンゼンで架橋したアクリル酸、メタクリル系重合体をカルボン化したものが例示される。   The cation exchange groups of the ion exchange resin include strongly acidic cation exchange groups such as sulfonic acid groups and weak acid cation exchange groups such as carboxyl groups. The cation exchange group possessed by the ion exchange resin is preferably a strongly acidic cation exchange group such as a sulfonic acid group. Here, a styrene polymer crosslinked with divinylbenzene as an ion exchange resin having a strongly acidic cation exchange group is sulfonated, and an acrylic acid or methacrylic polymer crosslinked with divinylbenzene as an ion exchange resin having a weak acid cation exchange group. Examples are those obtained by carboxylation.

イオン交換樹脂の基質は、液浸上層膜用重合体の単量体または前記単量体を重合して得られた重合体の酸性度により、基質を腐食するおそれがあるため、酸性に耐性がある基質が好ましい。ポリオレフィン、多糖類、フッ素系ポリマーが好ましく、さらに好ましくはポリオレフィン、フッ素系ポリマーが好ましい。ポリオレフィン基質としてはポリエチレン、ポリプロピレンが、多糖類としてはセルロースが、フッ素系ポリマー基質としてテトラフルオロエチレンなどが好ましい。   Since the substrate of the ion exchange resin may corrode the substrate due to the acidity of the polymer monomer for immersion upper layer polymer or the polymer obtained by polymerizing the monomer, it is resistant to acidity. Certain substrates are preferred. Polyolefins, polysaccharides, and fluorine-based polymers are preferable, and polyolefins and fluorine-based polymers are more preferable. Polyethylene and polypropylene are preferable as the polyolefin substrate, cellulose is preferable as the polysaccharide, and tetrafluoroethylene is preferable as the fluoropolymer substrate.

イオン交換樹脂の形態は、特に限定されず、強酸性カチオン交換基、弱酸性カチオン交換基からなる粒子状、繊維状、多孔質のフィルム状、多孔質の膜状などいかなる形状であってもよい。粒子状の形態としては、ジビニルベンゼンで架橋したスチレン重合体等の形態を例示することができ、粒径0.05mm〜50mm程度のものを例示することができる。粒子状のものよりもフィルター構成になっているものが好ましい。これは、粒子状のものはイオンが樹脂内部に拡散し、イオン交換基に接触するのに対し、膜型のものはイオン交換基が孔内にも存在し、孔内を通液する間に液中のイオンがイオン交換基に接触するからである。孔内を通液するイオンは必ずイオン交換基に接触するため、効率がよく、好ましい。   The form of the ion exchange resin is not particularly limited, and may be any shape such as a particulate form, a fibrous form, a porous film form, or a porous film form composed of a strong acid cation exchange group, a weak acid cation exchange group. . Examples of the particulate form include forms such as a styrene polymer crosslinked with divinylbenzene, and those having a particle size of about 0.05 mm to 50 mm can be exemplified. Those having a filter configuration are more preferable than particles. This is because particles in the particulate form diffuse into the resin and come into contact with the ion exchange groups, whereas in the membrane type, the ion exchange groups are also present in the pores, while the liquid passes through the pores. This is because ions in the liquid come into contact with the ion exchange group. Since the ions flowing through the pores always come into contact with the ion exchange group, the efficiency is preferable.

カチオン交換基を有するイオン交換樹脂からなるフィルターとしては、親水性のものが好ましく、例えば、キュノ社製の商品名「ゼータプラスEC(SH)」、日本インテグリス社製の商品名「プロテゴ」、日本ポール社製の商品名「イオンクリーン」などが好適に使用できる。   The filter made of an ion exchange resin having a cation exchange group is preferably a hydrophilic filter. For example, trade name “Zeta Plus EC (SH)” manufactured by Cuno Co., Ltd., trade name “Protego” manufactured by Nihon Entegris, Japan The product name “AEON CLEAN” manufactured by Pole Corporation can be suitably used.

[2.その他の工程]
液浸上層膜用重合体の製造:
本発明の液浸上層膜形成用組成物の製造方法においては、上述のイオン交換工程に加えて、液浸上層膜用重合体の製造工程を含むものである。液浸上層膜用重合体の製造工程の一実施形態は、重合可能な温度に昇温した溶媒に、下記一般式(1)で表される単量体(A)(以下、単に「単量体(A)」と記す場合がある。)を含有する第一の単量体溶液とラジカル重合開始剤とを、それぞれ滴下しながら重合反応を行い、重合体溶液を得る工程(以下、「第一の重合工程」と記す場合がある。)と、得られた前記重合体溶液に、酸性の官能基を有する単量体(B)を含有する第二の単量体溶液を滴下して、液浸露光用の上層膜を形成するための材料として使用される共重合体を含有する共重合体溶液を得る工程(以下、「第二の重合工程」と記す場合がある。)と、を有するものである。このような共重合体の製造方法は、ウォーターマーク欠陥、及び、溶け残り欠陥が発生し難い液浸露光用の上層膜を形成するための材料である共重合体を得ることができる。
[2. Other processes]
Manufacture of polymer for immersion film:
In the manufacturing method of the composition for liquid immersion upper film | membrane formation of this invention, in addition to the above-mentioned ion exchange process, the manufacturing process of the polymer for liquid immersion upper film | membranes is included. In one embodiment of the production process of the polymer for the liquid immersion upper layer film, the monomer (A) represented by the following general formula (1) (hereinafter simply referred to as “single amount”) is added to the solvent heated to a polymerizable temperature. The first monomer solution containing the polymer (A) ”and the radical polymerization initiator are respectively added dropwise to perform a polymerization reaction to obtain a polymer solution (hereinafter referred to as“ the first product ”). And a second monomer solution containing the monomer (B) having an acidic functional group is added dropwise to the obtained polymer solution, A step of obtaining a copolymer solution containing a copolymer used as a material for forming an upper layer film for immersion exposure (hereinafter sometimes referred to as “second polymerization step”). I have it. Such a method for producing a copolymer can provide a copolymer that is a material for forming an upper layer film for immersion exposure in which watermark defects and undissolved defects are unlikely to occur.

Figure 2010039148
Figure 2010039148

(但し、前記一般式(1)において、R、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル基、またはフェニル基を表し、Aは、単結合、酸素原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基、またはオキシカルボニル基を表し、Bは、単結合、または炭素数1〜20の2価の有機基を表し、Rは、炭素数1〜20の1価の有機基を表し、Rは、パーフルオロアルキル基を表す。) (However, in the general formula (1), R 1, R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxymethyl group, a trifluoromethyl group or a phenyl group, A represents a single bond, an oxygen atom, a carbonyl group, a carbonyloxy group, or an oxycarbonyl group, B represents a single bond or a divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, and R 4 represents Represents a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms, and R 5 represents a perfluoroalkyl group.)

[2−1]第一の重合工程:
本実施形態の液浸上層膜用重合体の製造においては、まず、重合可能な温度に昇温した溶媒に、上記一般式(1)で表される単量体(A)を含有する第一の単量体溶液とラジカル重合開始剤とを、それぞれ滴下しながら重合反応を行い、重合体溶液を得る工程を行う。本工程は、第一の単量体溶液とラジカル重合開始剤(ラジカル重合開始剤溶液)とをそれぞれ別個に滴下するものであるため、単量体(A)とラジカル重合開始剤とを混合溶液にした後、反応系内(溶媒内)に滴下する場合と比較して、例えば、低分子オリゴマー、残留モノマー、超高分子量体重合体などの、欠陥を誘発する有機物(副産物)の生成が少ないという利点がある。
[2-1] First polymerization step:
In the production of the polymer for a liquid immersion upper layer film according to the present embodiment, first, the first solvent containing the monomer (A) represented by the general formula (1) is contained in the solvent heated to a polymerizable temperature. The monomer solution and the radical polymerization initiator are added dropwise to perform a polymerization reaction to obtain a polymer solution. In this step, the first monomer solution and the radical polymerization initiator (radical polymerization initiator solution) are dropped separately, so the monomer (A) and the radical polymerization initiator are mixed solution. After that, compared to the case where it is dropped into the reaction system (in the solvent), for example, there is less generation of organic substances (by-products) that induce defects such as low molecular weight oligomers, residual monomers, and ultrahigh molecular weight polymers. There are advantages.

即ち、単量体(A)とラジカル重合開始剤とを混合すると、この混合溶液が滴下されるまでの間または滴下されている間に、単量体(A)がラジカル重合開始剤によって重合反応を開始してしまうため、欠陥を誘発する有機物が生成するという問題がある。そして、この有機物は、液浸リソグラフィ工程において、形成されるレジストパターン表面に欠陥(例えば、ウォーターマーク欠陥や溶け残り欠陥)を生じる原因になっている。本実施形態の共重合体の製造方法は、このような有機物の生成を防止することができる。   That is, when the monomer (A) and the radical polymerization initiator are mixed, the monomer (A) is polymerized by the radical polymerization initiator until the mixed solution is dropped or is dropped. Therefore, there is a problem that organic substances that induce defects are generated. And this organic substance becomes a cause which produces a defect (for example, watermark defect and undissolved defect) in the resist pattern surface formed in the immersion lithography process. The production method of the copolymer of the present embodiment can prevent the formation of such organic substances.

本工程に用いる溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等のアルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル類;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エチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールのアルキルエーテル類;   Examples of the solvent used in this step include alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, ethylene glycol, diethylene glycol, and propylene glycol; cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane. Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol Alkyl ethers of polyhydric alcohols such as ethyl ether;

エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の多価アルコールのアルキルエーテルアセテート類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、ジアセトンアルコール等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル等のエステル類などを挙げることができる。   Alkyl ether acetates of polyhydric alcohols such as ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl Ketones such as ketone, cyclohexanone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, diacetone alcohol; ethyl acetate, butyl acetate, methyl 2-hydroxypropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, 2- Ethyl hydroxy-2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate, ethyl hydroxyacetate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutanoate, 3-metho Methyl Shipuropion acid, 3-methoxy ethyl propionate, ethyl 3-ethoxypropionate, and the like esters such as 3-ethoxymethyl propionate.

これらの中でも、環状エーテル類、多価アルコールのアルキルエーテル類、多価アルコールのアルキルエーテルアセテート類、ケトン類、エステル類が好ましい。なお、これらの溶剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Among these, cyclic ethers, polyhydric alcohol alkyl ethers, polyhydric alcohol alkyl ether acetates, ketones, and esters are preferable. In addition, these solvents may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

溶媒の温度は、適宜設定することができるが、50〜150℃であることが好ましく、55〜140℃であることが更に好ましく、60〜120℃であることが特に好ましい。   Although the temperature of a solvent can be set suitably, it is preferable that it is 50-150 degreeC, it is still more preferable that it is 55-140 degreeC, and it is especially preferable that it is 60-120 degreeC.

一般式(1)で表される単量体(A)における、R、R、またはRの炭素数1〜10のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基などを挙げることができる。これらの中でも、Rは、水素原子またはメチル基であることが好ましく、R、Rは、それぞれ水素原子であることが好ましい。 Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms of R 1 , R 2 , or R 3 in the monomer (A) represented by the general formula (1) include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and butyl. Group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group and the like. Among these, R 1 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 and R 3 are each preferably a hydrogen atom.

一般式(1)で表される単量体(A)における、Bの炭素数1〜20の2価の有機基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、1,3−プロピレン基若しくは1,2−プロピレン基などのプロピレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基、トリデカメチレン基、テトラデカメチレン基、ペンタデカメチレン基、ヘキサデカメチレン基、ヘプタデカメチレン基、オクタデカメチレン基、ノナデカメチレン基、イコサレン基、1−メチル−1,3−プロピレン基、2−メチル−1,3−プロピレン基、2−メチル−1,2−プロピレン基、1−メチル−1,4−ブチレン基、2−メチル−1,4−ブチレン基、メチリデン基、エチリデン基、プロピリデン基、または、2−プロピリデン基等の飽和鎖状炭化水素基、   Examples of the divalent organic group having 1 to 20 carbon atoms of B in the monomer (A) represented by the general formula (1) include, for example, a methylene group, an ethylene group, a 1,3-propylene group, or 1, Propylene groups such as 2-propylene group, tetramethylene group, pentamethylene group, hexamethylene group, heptamethylene group, octamethylene group, nonamethylene group, decamethylene group, undecamethylene group, dodecamethylene group, tridecamethylene group, tetra Decamemethylene group, pentadecamethylene group, hexadecamethylene group, heptadecamethylene group, octadecamethylene group, nonadecamethylene group, icosalen group, 1-methyl-1,3-propylene group, 2-methyl-1,3 -Propylene group, 2-methyl-1,2-propylene group, 1-methyl-1,4-butylene group, 2-methyl-1,4-butyl Ren group, methylidene group, ethylidene group, propylidene group, or 2-propylidene saturated chain hydrocarbon groups such as,

1,3−シクロブチレン基などのシクロブチレン基、1,3−シクロペンチレン基などのシクロペンチレン基、1,4−シクロヘキシレン基などのシクロヘキシレン基、1,5−シクロオクチレン基などのシクロオクチレン基等の炭素数3〜10のシクロアルキレン基などの単環式炭化水素環基、1,4−ノルボルニレン基若しくは2,5−ノルボルニレン基などのノルボルニレン基、1,5−アダマンチレン基、2,6−アダマンチレン基などのアダマンチレン基等の2〜4環式炭素数4〜20の炭化水素環基などの架橋環式炭化水素環基等が挙げられる。   Cyclobutylene groups such as 1,3-cyclobutylene groups, cyclopentylene groups such as 1,3-cyclopentylene groups, cyclohexylene groups such as 1,4-cyclohexylene groups, 1,5-cyclooctylene groups, etc. A monocyclic hydrocarbon ring group such as a cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms such as a cyclooctylene group, a norbornylene group such as a 1,4-norbornylene group or a 2,5-norbornylene group, and 1,5-adamantylene And a bridged cyclic hydrocarbon ring group such as a 2-4 cyclic hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms such as an adamantylene group such as a 2,6-adamantylene group.

なお、Bが2価の脂肪族環状炭化水素基であるときは、ビスパーフルオロアルキル−ヒドロキシ−メチル基とこの脂肪族環状炭化水素基との間にスペーサーとして炭素数1〜4のアルキレン基を挿入することが好ましい。   When B is a divalent aliphatic cyclic hydrocarbon group, an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms is used as a spacer between the bisperfluoroalkyl-hydroxy-methyl group and the aliphatic cyclic hydrocarbon group. It is preferable to insert.

一般式(1)中の、Aはカルボニルオキシ基であることが好ましく、Bは2,5−ノルボルニレン基、2,6−ノルボルニレン基を含む炭化水素基、または1,2−プロピレン基であることが好ましい。   In the general formula (1), A is preferably a carbonyloxy group, and B is a 2,5-norbornylene group, a hydrocarbon group containing a 2,6-norbornylene group, or a 1,2-propylene group. Is preferred.

一般式(1)中のRは、炭素数1〜20の1価の有機基を表し、炭素数1〜20の1価の有機基としては、例えば、炭素数1〜20の1価の炭化水素基、炭素数1〜20のフルオロアルキル基などを挙げることができる。 R 4 in the general formula (1) represents a monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms. Examples of the monovalent organic group having 1 to 20 carbon atoms include monovalent organic groups having 1 to 20 carbon atoms. A hydrocarbon group, a C1-C20 fluoroalkyl group, etc. can be mentioned.

炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、1,3−プロピル基若しくは1,2−プロピル基などのプロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、インサル基、1−メチル−1,3−プロピル基、2−メチル−1,3−プロピル基、2−メチル−1,2−プロピル基、1−メチル−1,4−ブチル基、2−メチル−1,4−ブチル基、メチリデン基、エチリデン基、プロピリデン基、または、2−プロピリデン基等の飽和鎖状炭化水素基;フェニル基、トリル基等のアリル基;   Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms include a propyl group such as a methyl group, an ethyl group, a 1,3-propyl group or a 1,2-propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, Heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl, insal, 1-methyl-1,3- Propyl group, 2-methyl-1,3-propyl group, 2-methyl-1,2-propyl group, 1-methyl-1,4-butyl group, 2-methyl-1,4-butyl group, methylidene group, Saturated chain hydrocarbon groups such as ethylidene group, propylidene group or 2-propylidene group; allyl groups such as phenyl group and tolyl group;

1,3−シクロブチル基などのシクロブチル基、1,3−シクロペンチル基などのシクロペンチル基、1,4−シクロヘキシル基などのシクロヘキシル基、1,5−シクロオクチル基などのシクロオクチル基等の炭素数3〜10のシクロアルキル基などの単環式炭化水素環基;1,4−ノルボルニル基若しくは2,5−ノルボルニル基などのノルボルニル基、1,5−アダマンチル基、2,6−アダマンチル基などのアダマンチル基等の2〜4環式炭素数4〜20の炭化水素環基などの架橋環式炭化水素環基;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどの炭素数1〜10のポリアルキレングリコールより誘導される1価の基等を挙げることができる。   3 carbon atoms such as cyclobutyl group such as 1,3-cyclobutyl group, cyclopentyl group such as 1,3-cyclopentyl group, cyclohexyl group such as 1,4-cyclohexyl group, cyclooctyl group such as 1,5-cyclooctyl group, etc. Monocyclic hydrocarbon ring groups such as 10 to 10 cycloalkyl groups; norbornyl groups such as 1,4-norbornyl groups or 2,5-norbornyl groups, adamantyl groups such as 1,5-adamantyl groups and 2,6-adamantyl groups A monovalent chain derived from a polyalkylene glycol having 1 to 10 carbon atoms such as polyethylene glycol and polypropylene glycol; a bridged cyclic hydrocarbon ring group such as a hydrocarbon ring group having 2 to 4 cyclic carbon atoms and 4 to 20 carbon atoms such as a group; And the like.

炭素数1〜20のフルオロアルキル基としては、例えば、ジフルオロメチル基、パーフルオロメチル基、1,1−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、パーフルオロエチル基、1,1,2,2−テトラフルオロプロピル基、パーフルオロエチルメチル基、パーフルオロプロピル基、1−トリフルオロメチル−1,2,2,2−テトラフルオロエチル基、1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロブチル基、パーフルオロブチル基、1,1−ビス(トリフルオロメチル)−2,2,2−トリフルオロエチル基、1,1−ジメチル−2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、1,1−ジメチル−2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基、2−(パーフルオロプロピル)エチル基、1,1,2,2,3,3,4,4−オクタフルオロペンチル基、パーフルオロペンチル基、1,1−ジメチル−2,2,3,3,4,4−ヘキサフルオロブチル基、1,1−ジメチル−2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチル基、2−(パーフルオロブチル)エチル基、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5−デカフルオロヘキシル基、パーフルオロペンチルメチル基、パーフルオロヘキシル基、   Examples of the fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms include difluoromethyl group, perfluoromethyl group, 1,1-difluoroethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, perfluoroethyl group, 1,1 , 2,2-tetrafluoropropyl group, perfluoroethylmethyl group, perfluoropropyl group, 1-trifluoromethyl-1,2,2,2-tetrafluoroethyl group, 1,1,2,2,3 3-hexafluorobutyl group, perfluorobutyl group, 1,1-bis (trifluoromethyl) -2,2,2-trifluoroethyl group, 1,1-dimethyl-2,2,3,3-tetrafluoro Propyl group, 1,1-dimethyl-2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group, 2- (perfluoropropyl) ethyl group, 1,1,2,2,3,3,4, -Octafluoropentyl group, perfluoropentyl group, 1,1-dimethyl-2,2,3,3,4,4-hexafluorobutyl group, 1,1-dimethyl-2,2,3,3,4, 4,4-heptafluorobutyl group, 2- (perfluorobutyl) ethyl group, 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5-decafluorohexyl group, perfluoropentylmethyl group, Perfluorohexyl group,

1,1−ジメチル−2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロペンチル基、1,1−ジメチル−2,2,3,3,4,4,5,5,5−ノナフルオロペンチル基、2−(パーフルオロペンチル)エチル基、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6−ドデカフルオロヘプチル基、パーフルオロヘキシルメチル基、パーフルオロヘプチル基、2−(パーフルオロヘキシル)エチル基、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7−テトラデカフルオロオクチル基、パーフルオロヘプチルメチル基、パーフルオロオクチル基、2−(パーフルオロヘプチル)エチル基、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8−ヘキサデカフルオロノニル基、パーフルオロオクチルメチル基、パーフルオロノニル基、2−(パーフルオロオクチル)エチル基、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9−オクタデカフルオロデシル基、パーフルオロノニルメチル基、パーフルオロデシル基、2,2,3,3,4,4−ヘキサフルオロブチル基、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチル基、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル基、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリドデカフルオロオクチル基などを挙げることができる。   1,1-dimethyl-2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl group, 1,1-dimethyl-2,2,3,3,4,4,5,5,5 -Nonafluoropentyl group, 2- (perfluoropentyl) ethyl group, 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-dodecafluoroheptyl group, perfluorohexylmethyl group Perfluoroheptyl group, 2- (perfluorohexyl) ethyl group, 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-tetradecafluorooctyl group, Perfluoroheptylmethyl group, perfluorooctyl group, 2- (perfluoroheptyl) ethyl group, 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8 , 8-Hexadecafluorononyl group, perfluorooctylmethyl group, perful Rononyl group, 2- (perfluorooctyl) ethyl group, 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9-octa Decafluorodecyl group, perfluorononylmethyl group, perfluorodecyl group, 2,2,3,3,4,4-hexafluorobutyl group, 2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutyl Group, 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluorohexyl group, 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8 -A tridodecafluorooctyl group etc. can be mentioned.

これらの中でも、溶け残り欠陥が発生し難い液浸露光用の上層膜を良好に形成することができるため、メチル基、エチル基、イソプロピル基、パーフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、1,1−ジフルオロエチル基が好ましい。   Among these, since an upper layer film for immersion exposure that hardly causes undissolved defects can be formed well, a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, a perfluoromethyl group, a perfluoroethyl group, a perfluoropropyl group The group 1,1-difluoroethyl group is preferred.

一般式(1)中のRは、パーフルオロアルキル基を表し、パーフルオロアルキル基としては、例えば、パーフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロエチルメチル基、パーフルオロプロピル基、1−トリフルオロメチル−1,2,2,2−テトラフルオロエチル基、パーフルオロブチル基、1,1−ビストリフルオロメチル−2,2,2−トリフルオロエチル基、パーフルオロペンチル基、パーフルオロペンチルメチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロヘキシルメチル基、パーフルオロヘプチル基、パー
フルオロヘプチルメチル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロオクチルメチル基、パーフルオロノニル基、パーフルオロデシル基などを挙げることができる。
R 5 in the general formula (1) represents a perfluoroalkyl group. Examples of the perfluoroalkyl group include a perfluoromethyl group, a perfluoroethyl group, a perfluoroethylmethyl group, a perfluoropropyl group, 1- Trifluoromethyl-1,2,2,2-tetrafluoroethyl group, perfluorobutyl group, 1,1-bistrifluoromethyl-2,2,2-trifluoroethyl group, perfluoropentyl group, perfluoropentylmethyl Group, perfluorohexyl group, perfluorohexylmethyl group, perfluoroheptyl group, perfluoroheptylmethyl group, perfluorooctyl group, perfluorooctylmethyl group, perfluorononyl group, perfluorodecyl group and the like. .

これらの中でも、液浸露光用上層膜に要求される水などの液浸溶媒に対する撥水性を良好に確保することができるため、パーフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、1−トリフルオロメチル−1,2,2,2−テトラフルオロエチル基が好ましい。   Among these, since it is possible to satisfactorily ensure water repellency against an immersion solvent such as water required for the upper layer film for immersion exposure, a perfluoromethyl group, a perfluoroethyl group, a perfluoropropyl group, 1- A trifluoromethyl-1,2,2,2-tetrafluoroethyl group is preferred.

単量体(A)に由来する繰り返し単位の含有割合は、共重合体の全繰り返し単位に対して、30〜99.7モル%であることが好ましく、40〜99.5モル%であることが更に好ましい。上記含有割合が30モル%未満であると、側鎖のフッ素基に由来する撥水性が低下して、樹脂組成物中の一部が液浸露光用溶媒へ溶出して、投影露光装置のレンズ表面を汚染するおそれがある。一方、99.7モル%超であると、得られる共重合体の、アルカリ現像液に対する溶解性が低くなり、現像ができなくなるおそれがある。   The content ratio of the repeating unit derived from the monomer (A) is preferably 30 to 99.7 mol%, and preferably 40 to 99.5 mol%, based on all repeating units of the copolymer. Is more preferable. When the content is less than 30 mol%, the water repellency derived from the fluorine group in the side chain is lowered, and a part of the resin composition is eluted into the immersion exposure solvent. May contaminate the surface. On the other hand, if it exceeds 99.7 mol%, the solubility of the resulting copolymer in an alkaline developer may be low, and development may not be possible.

なお、単量体(A)を滴下する条件は、適宜設定することができる。   In addition, the conditions for dropping the monomer (A) can be appropriately set.

第一の単量体溶液は、一般式(1)で表される単量体(A)以外に、その他の単量体を含有することができる。   The first monomer solution can contain other monomers in addition to the monomer (A) represented by the general formula (1).

その他の単量体としては、ラジカル重合性を有する単量体であれば特に制限はなく、適宜選択して用いることができる。これらの中でも、ウォーターマーク欠陥、及び、溶け残り欠陥が発生し難い液浸露光用の上層膜を良好に形成することができるという観点、即ち、これらの欠陥の原因となる有機物を更に発生し難いという観点から、アクリル酸、メタアクリル酸やこれらのエステルモノマー、一般的なビニルモノマーを用いることができる。第一の単量体溶液中のその他の単量体の含有割合は、単量体(A)100質量部に対して、0〜50質量部であることが好ましく、0〜40質量部であることが更に好ましく、0〜30質量部であることが特に好ましい。   Other monomers are not particularly limited as long as they are radically polymerizable monomers, and can be appropriately selected and used. Among these, from the viewpoint that it is possible to satisfactorily form an upper layer film for immersion exposure in which watermark defects and undissolved defects are unlikely to occur, that is, it is further difficult to generate organic substances that cause these defects. In view of the above, acrylic acid, methacrylic acid, ester monomers thereof, and general vinyl monomers can be used. The content ratio of the other monomers in the first monomer solution is preferably 0 to 50 parts by mass, and 0 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer (A). It is further more preferable and it is especially preferable that it is 0-30 mass parts.

ラジカル重合開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビスイソ酪酸ジメチル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)等のアゾ化合物;デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ビス(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキサイド、コハク酸パーオキサイド、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルへキサノエート等の有機過酸化物等を挙げることができる。なお、これらは1種単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。   Examples of the radical polymerization initiator include 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), dimethyl 2,2′-azobisisobutyrate, 1,1′- Azo compounds such as azobis (cyclohexane-1-carbonitrile) and 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid); decanoyl peroxide, lauroyl peroxide, benzoyl peroxide, bis (3,5,5-trimethyl) And organic peroxides such as hexanoyl peroxide, succinic acid peroxide, and tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate. In addition, these may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.

また、本工程においては、適宜、連鎖移動剤を用いても良い。連鎖移動剤としては、例えば、ドデシルメルカプタン、メルカプトエタノール、メルカプトプロパノール、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、4,4−ビス(トリフルオロメチル)−4−ヒドロキシ−1−メルカプトブタン等のチオール化合物などを挙げることができる。なお、これらは1種単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。   Moreover, in this process, you may use a chain transfer agent suitably. Examples of the chain transfer agent include thiol compounds such as dodecyl mercaptan, mercaptoethanol, mercaptopropanol, mercaptoacetic acid, mercaptopropionic acid, and 4,4-bis (trifluoromethyl) -4-hydroxy-1-mercaptobutane. be able to. In addition, these may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.

ラジカル重合開始剤及び連鎖移動剤の使用量は、重合反応に用いるモノマーや重合開始剤、連鎖移動剤の種類、重合温度、重合反応溶媒、重合方法、精製条件等の製造条件により適宜設定することができる。   The amount of radical polymerization initiator and chain transfer agent used should be set as appropriate according to the production conditions such as monomers used in the polymerization reaction, polymerization initiator, type of chain transfer agent, polymerization temperature, polymerization reaction solvent, polymerization method, and purification conditions. Can do.

ラジカル重合開始剤を滴下する条件は、適宜設定することができるが、10分〜8時間かけて任意の量を滴下することが好ましい。   The conditions for dropping the radical polymerization initiator can be set as appropriate, but it is preferable to drop any amount over 10 minutes to 8 hours.

本実施形態の液浸上層膜用重合体の製造工程は、第一の単量体溶液とラジカル重合開始剤を、それぞれ滴下しながら重合反応を行うものである。具体的には、第一の単量体溶液とラジカル重合開始剤溶液は、個別のタンク内にそれぞれ貯留し、重合反応に際し、各タンクから適宜滴下させる。このように個別のタンク内に貯留すること、即ち、第一の単量体溶液とラジカル重合開始剤とを予め混合させておかないことによって、重合反応前に副産物が生成してしまうことを防止することができる。   The manufacturing process of the polymer for immersion upper layer film of this embodiment performs a polymerization reaction, dripping the 1st monomer solution and the radical polymerization initiator, respectively. Specifically, the first monomer solution and the radical polymerization initiator solution are respectively stored in separate tanks and appropriately dropped from each tank during the polymerization reaction. By storing in a separate tank in this way, that is, by not mixing the first monomer solution and the radical polymerization initiator in advance, by-products are prevented from being generated before the polymerization reaction. can do.

本工程の重合反応を行うための装置としては、例えば、第一の単量体溶液を貯留し、排出口を有する単量体用タンクと、ラジカル重合開始剤を貯留し、排出口を有する開始剤用タンクと、予め溶媒が投入され、投入口を有する重合反応タンクと、を備えるものを挙げることができる。そして、上記装置は、単量体用タンクの排出口に接続され、その先端が重合反応タンクの投入口の上方に位置するように配置された第一配管と、開始剤用タンクの排出口に接続され、その先端が重合反応タンクの投入口の上方に位置するように配置された第二配管と、を更に備え、第一配管及び第二配管の途中には、それぞれ、送液ポンプ、開閉バルブが配設されているものである。また、重合反応タンクは、その内部の溶媒を昇温し、反応温度を制御することが可能なヒーターを有する調温器を備えているものである。   As an apparatus for performing the polymerization reaction in this step, for example, the first monomer solution is stored and a monomer tank having a discharge port, a radical polymerization initiator is stored, and a start having a discharge port is stored. An agent tank and a polymerization reaction tank that has been previously charged with a solvent and that has a charging port can be exemplified. The apparatus is connected to a discharge port of the monomer tank, and is connected to a first pipe disposed so that a tip thereof is located above the input port of the polymerization reaction tank, and a discharge port of the initiator tank. And a second pipe arranged so that its tip is positioned above the inlet of the polymerization reaction tank, and a liquid feed pump and an opening and closing respectively in the middle of the first pipe and the second pipe A valve is provided. Further, the polymerization reaction tank is provided with a temperature controller having a heater capable of controlling the reaction temperature by raising the temperature of the solvent therein.

本工程の重合反応の条件は、従来公知の条件を採用することができるが、50〜110℃で1〜10時間重合させることが好ましく、55〜110℃で1〜8時間であることが更に好ましく、60〜110℃で1〜6時間であることが特に好ましい。   Although conventionally known conditions can be adopted as the conditions for the polymerization reaction in this step, polymerization is preferably performed at 50 to 110 ° C. for 1 to 10 hours, and further preferably at 55 to 110 ° C. for 1 to 8 hours. Preferably, it is 1 to 6 hours at 60 to 110 ° C., particularly preferably.

[2−2]第二の重合工程:
次に、本実施形態の液浸上層膜用重合体の製造においては、得られた重合体溶液に、酸性の官能基を有する単量体(B)を含有する第二の単量体溶液を滴下して、液浸露光用の上層膜を形成するための材料として使用される共重合体を含有する共重合体溶液を得る工程を行う。第一の重合工程の後に、本工程を行うことによって、単量体(B)を、第一の重合工程で得られた重合体溶液中の重合体の末端にのみ付加させることができるとともに、付加させる単量体(B)の分子数を、一定分子数に調節することができる。
[2-2] Second polymerization step:
Next, in the production of the polymer for an immersion upper layer film of the present embodiment, a second monomer solution containing the monomer (B) having an acidic functional group is added to the obtained polymer solution. A step of dropping to obtain a copolymer solution containing a copolymer used as a material for forming an upper layer film for immersion exposure is performed. By performing this step after the first polymerization step, the monomer (B) can be added only to the end of the polymer in the polymer solution obtained in the first polymerization step, The number of molecules of the monomer (B) to be added can be adjusted to a certain number.

このような第二の重合工程を行わない場合、即ち、酸性の官能基を有するアクリル、(メタ)アクリル、またはビニル化合物の単量体などの単量体(B)を、単量体(A)の存在下で重合させた場合、得られる共重合体中の単量体組成比率を制御することは困難である。また、所望の分子量と分子量分布とを有する共重合体を得ることも困難である。このような理由により、上記第二の重合工程を行うことは有効である。   When such a second polymerization step is not performed, that is, a monomer (B) such as an acrylic, (meth) acrylic, or vinyl compound monomer having an acidic functional group is converted into a monomer (A ), It is difficult to control the monomer composition ratio in the resulting copolymer. It is also difficult to obtain a copolymer having a desired molecular weight and molecular weight distribution. For these reasons, it is effective to perform the second polymerization step.

このように第一の重合工程及び第二の重合工程を行うと、共重合体の一次構造の制御と単量体(B)の導入量の制御とが可能になる。別言すると、共重合体に導入する単量体(B)の量を良好に調整することができるため、共重合体中の単量体(A)に由来する繰り返し単位及び単量体(B)に由来する繰り返し単位の含有割合を適切に制御することができる。従って、分子量分布が狭く、重合度が均一化された共重合体を得ることができる。そして、この共重合体を材料に用いると、液浸露光時に液浸媒体に溶出し難く、安定であるとともに、現像液であるアルカリ溶液に容易に溶解可能な上層膜を形成することができる。従って、第一の重合工程によって副産物の生成を防止可能であること、及び、共重合体の分子量分布が狭く、重合度が均一化されたものであることが相俟って、ウォーターマーク欠陥等の液浸露光プロセス由来の欠陥の発生を効果的に抑制することができる。   When the first polymerization step and the second polymerization step are performed as described above, it is possible to control the primary structure of the copolymer and the amount of the monomer (B) introduced. In other words, since the amount of the monomer (B) introduced into the copolymer can be adjusted satisfactorily, the repeating unit derived from the monomer (A) and the monomer (B ) Can be appropriately controlled. Accordingly, a copolymer having a narrow molecular weight distribution and a uniform degree of polymerization can be obtained. When this copolymer is used as a material, it is possible to form an upper layer film that is not easily eluted in an immersion medium during immersion exposure, is stable, and can be easily dissolved in an alkaline solution as a developer. Therefore, in combination with the fact that by-product formation can be prevented by the first polymerization step and that the molecular weight distribution of the copolymer is narrow and the degree of polymerization is uniform, watermark defects, etc. Generation of defects derived from the immersion exposure process can be effectively suppressed.

第二の単量体溶液が含有する酸性の官能基を有する単量体(B)は、ラジカル重合が可能である限り特に制限がないが、下記一般式(2)、一般式(3)で表される化合物が好
ましい。これらの化合物を用いることによって、アルカリ現像液に対して良好な溶解性を発現するため、レジストパターン上に欠陥が発生し難くなるという利点がある。
The monomer (B) having an acidic functional group contained in the second monomer solution is not particularly limited as long as radical polymerization is possible, but the following general formula (2) and general formula (3) The compounds represented are preferred. By using these compounds, good solubility with respect to an alkaline developer is expressed, so that there is an advantage that defects are hardly generated on the resist pattern.

Figure 2010039148
Figure 2010039148

(但し、上記一般式(2)及び(3)中、R〜R11は、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表し、Xは単結合、メチレン基、または炭素数2〜6の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基を表し、Yは単結合、メチレン基、炭素数2〜6の直鎖状、分岐状、若しくは環状のアルキレン基、アミド結合を有する炭素数2〜6の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基、または芳香族炭化水素化合物を表す。) (However, in said general formula (2) and (3), R < 6 > -R < 11 > represents a hydrogen atom or a methyl group each independently, X is a single bond, a methylene group, or a C2-C6 straight. Represents a chain or branched alkylene group, and Y represents a single bond, a methylene group, a linear, branched or cyclic alkylene group having 2 to 6 carbon atoms, or a straight chain having 2 to 6 carbon atoms having an amide bond. Represents a linear or branched alkylene group or an aromatic hydrocarbon compound.)

単量体(B)は、具体的には、アクリル酸、(メタ)アクリル酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチル−1−プロパンスルホン酸、4−ビニル−1−ベンゼンスルホン酸が好ましい。これらの化合物を用いることによって、液浸溶媒に対する不溶解性の制御が可能であり、欠陥が発生し難くなるなどの利点がある。   Specifically, the monomer (B) is acrylic acid, (meth) acrylic acid, vinyl sulfonic acid, allyl sulfonic acid, 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid, 4-vinyl-1- Benzenesulfonic acid is preferred. By using these compounds, it is possible to control the insolubility in the immersion solvent, and there are advantages such that defects are less likely to occur.

単量体(B)に由来する繰り返し単位の含有割合は、共重合体の全繰り返し単位に対して、0.1〜50モル%であることが好ましく、0.5〜40モル%であることが更に好ましく、1〜35モル%であることが特に好ましい。上記含有割合が0.1モル%未満であると、アルカリ現像液に対する溶解性が低くなり、現像できなくなるおそれがある。一方、50モル%超であると、アルカリ現像液に対する溶解性が極端に高くなり、形成した上層膜の一部が液浸露光用の溶媒に溶出する場合があるため、投影露光装置のレンズ表面を汚染する等の不具合が発生するおそれがある。   The content of the repeating unit derived from the monomer (B) is preferably 0.1 to 50 mol%, and preferably 0.5 to 40 mol%, based on all repeating units of the copolymer. Is more preferable, and it is especially preferable that it is 1-35 mol%. When the content is less than 0.1 mol%, the solubility in an alkali developer is lowered, and there is a possibility that development cannot be performed. On the other hand, if it exceeds 50 mol%, the solubility in an alkali developer becomes extremely high, and a part of the formed upper layer film may be eluted in the solvent for immersion exposure. May cause problems such as contamination.

共重合体の重量平均分子量は、2,000〜100,000であることが好ましく、3,000〜80,000であることが更に好ましく、4,000〜7,000であることが特に好ましい。上記重量平均分子量が2,000未満であると、上層膜を形成した場合、形成される上層膜の耐水性及び機械的特性が著しく低くなるおそれがある。一方、100,000超であると、アルカリ現像液に対する溶解性が著しく悪くなるおそれがある。なお、本明細書において「重量平均分子量」は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)で測定したポリスチレン換算による値である。   The weight average molecular weight of the copolymer is preferably 2,000 to 100,000, more preferably 3,000 to 80,000, and particularly preferably 4,000 to 7,000. When the weight average molecular weight is less than 2,000, when the upper layer film is formed, the water resistance and mechanical properties of the formed upper layer film may be remarkably lowered. On the other hand, if it exceeds 100,000, the solubility in an alkali developer may be remarkably deteriorated. In the present specification, “weight average molecular weight” is a value in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC).

共重合体の分子量分布の値は、1.1〜2.5であることが好ましく、1.2〜2.3であることが更に好ましく、1.3〜2.3であることが特に好ましい。上記分子量分布の値が1.1未満とすることは、現在の技術では難しい。一方、2.5超であると、ウォーターマーク欠陥が発生する可能性が高くなるおそれがある。なお、未反応モノマー成分、オリゴマー成分、及び超高分子量体重合物などが存在すると分子量分布は広くなる(分子量分布の値は大きくなる)ため、分子量分布は狭い(分子量分布の値は1に近い)方が好ましいが、上述したように、通常のラジカル重合反応において1.1より小さくすることは技術的に困難である。   The value of the molecular weight distribution of the copolymer is preferably 1.1 to 2.5, more preferably 1.2 to 2.3, and particularly preferably 1.3 to 2.3. . It is difficult for the present technology to make the value of the molecular weight distribution less than 1.1. On the other hand, if it exceeds 2.5, there is a possibility that a watermark defect is likely to occur. In addition, the presence of unreacted monomer component, oligomer component, ultra-high molecular weight polymer, etc. broadens the molecular weight distribution (the molecular weight distribution value increases), so the molecular weight distribution is narrow (the molecular weight distribution value is close to 1). However, as described above, it is technically difficult to make it smaller than 1.1 in a normal radical polymerization reaction.

ここで、分子量分布の値は、重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)により算
出される値である。なお、本明細書において「数平均分子量」は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法によってポリスチレンを標準物質に用いて測定される値である。本発明の液浸上層膜形成用組成物の製造方法に用いる液浸上層膜用重合体は、少なくとも酸性の官能基を有する単量体とフッ素を含む基をその側鎖に有する単量体からなるのが好ましい。そして、この液浸上層膜用重合体は、例えば、各繰り返し単位を生成する単量体の混合物を、ラジカル重合開始剤を使用し、必要に応じて連鎖移動剤の存在下、適当な溶媒中で重合することにより製造することができる。
Here, the value of the molecular weight distribution is a value calculated by weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn). In the present specification, the “number average molecular weight” is a value measured using polystyrene as a standard substance by gel permeation chromatography. The polymer for a liquid immersion upper layer film used in the method for producing the composition for forming a liquid immersion upper layer film of the present invention comprises at least a monomer having an acidic functional group and a monomer having a fluorine-containing group in its side chain. Preferably it is. And this polymer for immersion upper layer film is, for example, a mixture of monomers that form each repeating unit using a radical polymerization initiator in an appropriate solvent in the presence of a chain transfer agent if necessary. Can be produced by polymerization.

上記重合における反応温度は、通常、40〜120℃、好ましくは50〜100℃であり、反応時間は、通常、1〜48時間、好ましくは1〜24時間である。   The reaction temperature in the above polymerization is usually 40 to 120 ° C., preferably 50 to 100 ° C., and the reaction time is usually 1 to 48 hours, preferably 1 to 24 hours.

本発明の液浸上層膜形成用組成物の製造方法には、ハロゲン等の不純物を除去して精製する精製工程や、重合体溶液を乾燥させて、乾燥した重合体を得る乾燥工程を含めることができる。   The manufacturing method of the composition for forming an immersion upper layer film of the present invention includes a purification step for removing impurities such as halogen and purification, and a drying step for drying the polymer solution to obtain a dried polymer. Can do.

精製工程としては、具体的には、水洗、液々抽出等の化学的精製法や、これらの化学的精製法と限外ろ過、遠心分離等の物理的精製法との組み合わせ等を挙げることができる。精製工程を行うことによって、ハロゲン等の不純物の含有量を低減することができる。不純物を少なくすることにより、塗布性及びアルカリ現像液に対する均一な溶解性を向上させることができる。   Specific examples of the purification step include chemical purification methods such as washing with water and liquid-liquid extraction, and combinations of these chemical purification methods with physical purification methods such as ultrafiltration and centrifugation. it can. By performing the purification step, the content of impurities such as halogen can be reduced. By reducing the impurities, the coatability and the uniform solubility in an alkali developer can be improved.

[3.液浸上層膜形成組成物]
[3−1.溶媒]
液浸上層膜形成組成物を構成する溶媒は、液浸上層膜用重合体を溶解させるとともに、フォトレジスト膜上に塗布するに際し、そのフォトレジスト膜とインターミキシングを起こすなどしてリソグラフィの性能を劣化させることがない溶媒が使用できる。
[3. Immersion upper layer film forming composition]
[3-1. solvent]
The solvent that constitutes the liquid immersion upper layer film-forming composition dissolves the polymer for the liquid immersion upper layer film and, when applied onto the photoresist film, causes intermixing with the photoresist film to improve the lithography performance. A solvent that does not deteriorate can be used.

そのような溶媒としては、1価アルコールを含む溶媒が挙げられる。例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、イソプロパノール、n−プロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール、tert−ブタノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、n−ヘキサノール、シクロヘキサノール、2−メチルー2−ブタノール、3−メチルー2−ブタノール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2−メチル−3−ペンタノール、3−メチル−1−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノール、4−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、2,2−ジメチル−3−ペンタノール、2,3−ジメチル−3−ペンタノール、2,4−ジメチル−3−ペンタノール、4,4−ジメチル−2−ペンタノール、3−エチル−3−ペンタノール、1−ヘプタノール、2−ヘプタノール、3−ヘプタノール、2−メチル−2−ヘキサノール、2−メチル−3−ヘキサノール、5−メチル−1−ヘキサノール、5−メチル−2−ヘキサノール、2−エチル−1−ヘキサノール、4−メチル−3−ヘプタノール、6−メチル−2−ヘプタノール、1−オクタノール、2−オクタノール、3−オクタノール、2−プロピル−1−ペンタノール、2,4,4−トリメチル−1−ペンタノール、2,6−ジメチル−4−ヘプタノール、3−エチル−2,2−ジメチル−ペンタノール、1−ノナノール、2−ノナノール、3,5,5−トリメチル−1−ヘキサノール、1−デカノール、2−デカノール、4−デカノール、3,7−ジメチル−1−オクタノール、3,7−ジメチル−3−オクタノールが挙げられる。   Examples of such a solvent include a solvent containing a monohydric alcohol. For example, methanol, ethanol, 1-propanol, isopropanol, n-propanol, n-butanol, 2-butanol, tert-butanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, n-hexanol, cyclohexanol, 2-methyl-2-butanol, 3-methyl-2-butanol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol, 2-methyl-1-pentanol, 2-methyl-2-pentanol, 2- Methyl-3-pentanol, 3-methyl-1-pentanol, 3-methyl-2-pentanol, 3-methyl-3-pentanol, 4-methyl-1-pentanol, 4-methyl-2-pen Tanol, 2,2-dimethyl-3-pentanol, 2,3-dimethyl-3-pentanol, 2,4-di Tyl-3-pentanol, 4,4-dimethyl-2-pentanol, 3-ethyl-3-pentanol, 1-heptanol, 2-heptanol, 3-heptanol, 2-methyl-2-hexanol, 2-methyl -3-hexanol, 5-methyl-1-hexanol, 5-methyl-2-hexanol, 2-ethyl-1-hexanol, 4-methyl-3-heptanol, 6-methyl-2-heptanol, 1-octanol, 2 -Octanol, 3-octanol, 2-propyl-1-pentanol, 2,4,4-trimethyl-1-pentanol, 2,6-dimethyl-4-heptanol, 3-ethyl-2,2-dimethyl-pen Tanol, 1-nonanol, 2-nonanol, 3,5,5-trimethyl-1-hexanol, 1-decanol, 2-decano , 4-decanol, 3,7-dimethyl-1-octanol, 3,7-dimethyl-3-octanol and the like.

これらの1価アルコールのうち、炭素数4から8の1価アルコールが好ましく、n−ブタノール、2−ブタノール、4−メチル−2−ペンタノールがさらに好ましい。   Of these monohydric alcohols, monohydric alcohols having 4 to 8 carbon atoms are preferred, and n-butanol, 2-butanol, and 4-methyl-2-pentanol are more preferred.

また、該上層膜をフォトレジスト膜上に塗布するに際し、塗布性を調整する目的で、他の溶媒を混合することもできる。他の溶媒は、フォトレジスト膜を浸食せずに、かつ上層膜を均一に塗布する作用がある。   In addition, when the upper layer film is applied on the photoresist film, another solvent can be mixed for the purpose of adjusting the coating property. Other solvents have the effect of uniformly coating the upper layer film without eroding the photoresist film.

他の溶媒としては、エチレングリコール、プロピレングリコール等の多価アルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル類;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エチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルなどの多価アルコールのアルキルエーテル類;エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、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多価アルコールのアルキルエーテルアセテート類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、ジアセトンアルコールなどのケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−3−メチルブタン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチルなどのエステル類、水が挙げられる。これらのうち、環状エーテル類、多価アルコールのアルキルエーテル類、多価アルコールのアルキルエーテルアセテート類、ケトン類、エステル類、水が好ましい。   Other solvents include polyhydric alcohols such as ethylene glycol and propylene glycol; cyclic ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether Alkyl ethers of polyhydric alcohols such as diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether; ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol ethyl Alkyl ether acetates of polyhydric alcohols such as ether acetate, propylene glycol ethyl ether acetate and propylene glycol monomethyl ether acetate; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, 4-hydroxy- Ketones such as 4-methyl-2-pentanone and diacetone alcohol; ethyl acetate, butyl acetate, ethyl 2-hydroxypropionate, methyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate , Ethyl ethoxyacetate, ethyl hydroxyacetate, methyl 2-hydroxy-3-methylbutanoate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, 3- Kishipuropion acid ethyl esters such as methyl 3-ethoxypropionate, and water. Among these, cyclic ethers, polyhydric alcohol alkyl ethers, polyhydric alcohol alkyl ether acetates, ketones, esters, and water are preferable.

上記、他の溶媒の配合割合は、溶媒成分中の30質量%以下であり、好ましくは20質量%以下である。30質量%をこえると、フォトレジスト膜を浸食し、上層膜との間にインターミキシングを起こすなどの不具合を発生し、フォトレジストの解像性能を著しく劣化させる。   The blending ratio of the other solvent is 30% by mass or less, preferably 20% by mass or less in the solvent component. If it exceeds 30% by mass, the photoresist film is eroded, causing problems such as intermixing with the upper film, and the resolution performance of the photoresist is significantly deteriorated.

[3−2.その他の成分]
液浸上層膜形成組成物には、塗布性、消泡性、レベリング性などを向上させる目的で界面活性剤を配合することもできる。
[3-2. Other ingredients]
In the composition for forming a liquid immersion upper layer film, a surfactant may be blended for the purpose of improving applicability, antifoaming property, leveling property and the like.

界面活性剤としては、例えばBM−1000、BM−1100(以上、BMケミー社製)、メガファックF142D、同F172、同F173、同F183(以上、大日本インキ化学工業社製)、フロラードFC−135、同FC−170C、同FC−430、同FC−431(以上、住友スリーエム社製)、サーフロンS−112、同S−113、同S−131、同S−141、同S−145(以上、旭硝子社製)、SH−28PA、同−190、同−193、SZ−6032、SF−8428(以上、東レダウコーニングシリコーン社製)などの商品名で市販されているフッ素系界面活性剤を使用することができる。   Examples of the surfactant include BM-1000, BM-1100 (manufactured by BM Chemie), MegaFuck F142D, F172, F173, F183 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), Florard FC- 135, FC-170C, FC-430, FC-431 (supplied by Sumitomo 3M), Surflon S-112, S-113, S-131, S-141, S-145 ( Fluorosurfactants marketed under trade names such as Asahi Glass Co., Ltd., SH-28PA, -190, -193, SZ-6032, SF-8428 (above, Toray Dow Corning Silicone). Can be used.

これらの界面活性剤の配合量は、上記アルカリ可溶性樹脂100質量部に対して好ましくは5質量部以下である。   The blending amount of these surfactants is preferably 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the alkali-soluble resin.

[4.フォトレジストパターン形成方法]
本発明の液浸上層膜形成用組成物の製造方法により得られる液浸上層膜形成用組成物は、液浸露光用の上層膜を形成するための材料として使用されるものである。液浸露光用の上層膜とは、半導体素子等の製造に際して用いられるものであって、フォトレジストパターンが形成されるフォトレジスト膜上に配置され、液浸媒体からフォトレジスト膜を保護するための膜のことである。
[4. Photoresist pattern forming method]
The composition for forming a liquid immersion upper film obtained by the method for producing a composition for forming a liquid immersion upper film of the present invention is used as a material for forming an upper film for liquid immersion exposure. The upper layer film for immersion exposure is used in the manufacture of semiconductor elements and the like, and is disposed on the photoresist film on which the photoresist pattern is formed, and is used for protecting the photoresist film from the immersion medium. It is a membrane.

上述の液浸上層膜形成用組成物を使用して、フォトレジストパターンを形成するための方法は、特に制限はなく、従来公知の方法を採用することができるが、上記共重合体を含有する上層膜形成用組成物の効果を最大限に発揮するためには、以下に示す方法を採用することが好ましい。   The method for forming a photoresist pattern using the above-mentioned composition for forming an immersion upper layer film is not particularly limited, and a conventionally known method can be adopted, but the above copolymer is contained. In order to maximize the effects of the composition for forming an upper layer film, it is preferable to employ the following method.

上述の液浸上層膜形成用組成物の効果を最大限に発揮するためのフォトレジストパターンの形成方法としては、(1)基板上にフォトレジスト組成物を塗布してフォトレジスト膜を形成する工程(以下、「工程(1)」と記す場合がある。)と、(2)このフォトレジスト膜の表面上に、本発明の製造方法によって得られた液浸上層膜形成用組成物を塗布して上層膜を形成する工程(以下、「工程(2)」と記す場合がある。)と、(3)この上層膜と投影露光装置のレンズとの間に液浸媒体を配置し、上記液浸媒体と所定のパターンを有するマスクとを介して上記上層膜及びフォトレジスト膜に露光光を照射した後、現像することによってフォトレジスト膜にフォトレジストパターンを形成する工程(以下、「工程(3)」と記す場合がある。)と、を有する方法が好ましい。   As a method for forming a photoresist pattern for maximizing the effect of the composition for forming a liquid immersion upper layer film described above, (1) a step of forming a photoresist film by applying a photoresist composition on a substrate (Hereinafter, it may be referred to as “Step (1).”) And (2) The liquid immersion upper layer film-forming composition obtained by the production method of the present invention is applied onto the surface of the photoresist film. A step of forming an upper layer film (hereinafter sometimes referred to as “step (2)”), and (3) an immersion medium is disposed between the upper layer film and the lens of the projection exposure apparatus, A process of forming a photoresist pattern on the photoresist film by irradiating the upper layer film and the photoresist film with exposure light through an immersion medium and a mask having a predetermined pattern, followed by development (hereinafter referred to as “process (3)”. ) " . A), a method with is preferred.

このような方法によれば、短い露光波長、特に248nm(KrF)及び193nm(ArF)に対する十分な透過性を有し、フォトレジスト膜と殆どインターミキシングを起こすことのない上層膜をフォトレジスト膜上に形成することができるとともに、液浸露光の際に、水等の液浸媒体に極めて溶出し難く安定な被膜を維持することができるため、高解像度のレジストパターンを形成することができる。   According to such a method, an upper film having sufficient transparency for a short exposure wavelength, particularly 248 nm (KrF) and 193 nm (ArF) and hardly causing intermixing with the photoresist film is formed on the photoresist film. In addition, it is possible to form a high-resolution resist pattern because it is difficult to dissolve in an immersion medium such as water and a stable film can be maintained during immersion exposure.

[4−1.工程(1)]
まず、工程(1)は、基板上にフォトレジスト組成物を塗布してフォトレジスト膜を形成する工程である。基板としては、通常、シリコンウェハ、アルミニウムで被覆したシリコンウェハ等が用いられる。この基板の表面には、フォトレジスト膜の特性を最大限に引き出すため、予め、有機系または無機系の反射防止膜を形成してもよい(例えば、特公平6−12452号公報等を参照)。
[4-1. Step (1)]
First, step (1) is a step of forming a photoresist film by applying a photoresist composition on a substrate. As the substrate, a silicon wafer, a silicon wafer coated with aluminum, or the like is usually used. In order to maximize the characteristics of the photoresist film, an organic or inorganic antireflection film may be formed on the surface of the substrate in advance (for example, see Japanese Patent Publication No. 6-12458). .

フォトレジスト組成物としては、従来公知のものを適宜選択することができるが、例えば、酸発生剤を含有する化学増幅型のレジスト材料、特に、ポジ型レジスト材料を用いることが好ましい。   Conventionally known photoresist compositions can be appropriately selected as the photoresist composition. For example, it is preferable to use a chemically amplified resist material containing an acid generator, particularly a positive resist material.

化学増幅型のポジ型レジスト材料としては、例えば、酸解離性基修飾アルカリ可溶性樹脂と、感放射線性酸発生剤とを必須成分として含有する感放射線性の樹脂組成物等を挙げることができる。このような樹脂組成物は、放射線照射(即ち、露光)により酸発生剤から酸が発生し、その発生した酸の作用によって、樹脂の酸性基(例えば、カルボキシル基)を保護していた酸解離性基が解離して、酸性基が露出するものである。そして、酸性基が露出することにより、レジストの露光部のアルカリ溶解性が高くなり、その露光部がアルカリ現像液によって溶解、除去すると、ポジ型のレジストパターンを得ることができる。   Examples of the chemically amplified positive resist material include a radiation sensitive resin composition containing an acid dissociable group-modified alkali-soluble resin and a radiation sensitive acid generator as essential components. In such a resin composition, an acid is generated from an acid generator upon irradiation (that is, exposure), and the acid dissociation in which the acid group (for example, carboxyl group) of the resin is protected by the action of the generated acid. The acidic group is dissociated and the acidic group is exposed. When the acidic group is exposed, the alkali solubility of the exposed portion of the resist is increased. When the exposed portion is dissolved and removed by an alkali developer, a positive resist pattern can be obtained.

また、フォトレジスト組成物が、酸解離性基を含有する樹脂と酸発生剤とを含むものである場合、上記樹脂は、酸解離性基を含む繰り返し単位を含有し、この繰り返し単位が、樹脂の全繰り返し単位に対して、40〜60モル%含まれるものであることが好ましい。この繰り返し単位が40モル%未満であると、レジストとしての解像度が劣化するおそれがある。一方、この繰り返し単位が60モル%超であると、上層膜剥離後のレジスト膜厚が極度に減少するおそれがある。   In the case where the photoresist composition contains a resin containing an acid dissociable group and an acid generator, the resin contains a repeating unit containing an acid dissociable group, and this repeating unit is the total amount of the resin. It is preferable that 40-60 mol% is contained with respect to a repeating unit. If this repeating unit is less than 40 mol%, the resolution as a resist may deteriorate. On the other hand, if this repeating unit is more than 60 mol%, the resist film thickness after peeling off the upper layer film may be extremely reduced.

樹脂としては、例えば、下記一般式(M−1)で表される繰り返し単位(M−1)、下記一般式(M−2)で表される繰り返し単位(M−2)、及び下記一般式(M−3)で表される繰り返し単位(M−3)を含有する樹脂、下記一般式(M−1)で表される繰り返し単位(M−1)、下記一般式(M−2)で表される繰り返し単位(M−2)、及び下記一般式(M−4)で表される繰り返し単位(M−4)を含有する樹脂、下記一般式(M−1)で表される繰り返し単位(M−1)、下記一般式(M−3)で表される繰り返し単位(M−3)、及び下記一般式(M−5)で表される繰り返し単位(M−5)を含有する樹脂等を挙げることができる。   Examples of the resin include a repeating unit (M-1) represented by the following general formula (M-1), a repeating unit (M-2) represented by the following general formula (M-2), and the following general formula. Resin containing a repeating unit (M-3) represented by (M-3), a repeating unit (M-1) represented by the following general formula (M-1), and the following general formula (M-2) Resin containing the repeating unit (M-2) represented by the following, and the repeating unit (M-4) represented by the following general formula (M-4), The repeating unit represented by the following general formula (M-1) A resin containing (M-1), a repeating unit (M-3) represented by the following general formula (M-3), and a repeating unit (M-5) represented by the following general formula (M-5) Etc.

Figure 2010039148
Figure 2010039148

酸発生剤は、放射線照射(露光)により酸発生剤から酸が発生し、その発生した酸の作用によって、樹脂の酸性基(例えば、カルボキシル基)を保護していた酸解離性基が解離して、酸性基が露出するものである。   The acid generator generates an acid from the acid generator by irradiation (exposure), and the acid-dissociable group protecting the acidic group (for example, carboxyl group) of the resin is dissociated by the action of the generated acid. Thus, acidic groups are exposed.

このような酸発生剤としては、例えば、トリフェニルスルホニウム・ノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、4−シクロヘキシルフェニル・ジフェニルスルホニウム・ノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウム・ノナフルオロ−n−ブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2’−イル)−1,1,2,2−テトラフ
ルオロエタンスルホネート、1−(4−n−ブトキシナフチル)テトラヒドロチオフェニウム2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2’−イル)−1,1,2,2−テトラフルオロエタンスルホネート、トリフェニルスルホニウム2−(ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2’−イル)−1,1−ジフルオロエタンスルホネート等を挙げることができる。なお、これらの酸発生剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of such an acid generator include triphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, 4-cyclohexylphenyl diphenylsulfonium nonafluoro-n-butanesulfonate, and 1- (4-n-butoxynaphthalen-1-yl). ) Tetrahydrothiophenium nonafluoro-n-butanesulfonate, triphenylsulfonium 2- (bicyclo [2.2.1] hepta-2'-yl) -1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, 1- (4-n-Butoxynaphthyl) tetrahydrothiophenium 2- (bicyclo [2.2.1] hepta-2'-yl) -1,1,2,2-tetrafluoroethanesulfonate, triphenylsulfonium 2- ( Bicyclo [2.2.1] hepta-2'-yl) -1,1-diflu B ethanesulfonate and the like. In addition, these acid generators may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

フォトレジスト組成物は、溶剤を加えた後、その全固形分濃度が0.2〜20質量%となるように調整し、孔径30nm程度のフィルターでろ過することにより塗工液とすることができる。なお、この塗工液は、自ら調製してもよいし、市販のレジスト溶液を塗工液として使用してもよい。   After adding a solvent, the photoresist composition is adjusted so that the total solid content concentration is 0.2 to 20% by mass and filtered with a filter having a pore diameter of about 30 nm to obtain a coating solution. . This coating solution may be prepared by itself, or a commercially available resist solution may be used as the coating solution.

フォトレジスト膜は、塗工液を、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の従来公知の塗布方法を用いて基板上に塗布することによって形成することができる。なお、フォトレジスト膜を形成する際に、溶媒を揮発させるために予備焼成(以下、「PB」ともいう)を行ってもよい。   The photoresist film can be formed by applying a coating solution on a substrate using a conventionally known coating method such as spin coating, cast coating, roll coating or the like. Note that when the photoresist film is formed, preliminary baking (hereinafter also referred to as “PB”) may be performed in order to volatilize the solvent.

[4−2.工程(2)]
次に、工程(2)は、工程(1)で形成されたフォトレジスト膜の表面上に、本発明の製造方法によって得られた液浸上層膜形成用組成物を塗布して上層膜を形成する工程である。このように上層膜を形成することによって、液浸露光の際に液浸媒体がフォトレジスト膜と直接接触することを防止することができる。そのため、液浸媒体が浸透することに起因してフォトレジスト膜のリソグラフィ性能が低下したり、フォトレジスト膜から溶出する成分により投影露光装置のレンズが汚染されたりする事態を効果的に防止することができる。
[4-2. Step (2)]
Next, in the step (2), the upper film is formed by applying the immersion film forming composition obtained by the production method of the present invention on the surface of the photoresist film formed in the step (1). It is a process to do. By forming the upper layer film in this way, it is possible to prevent the immersion medium from coming into direct contact with the photoresist film during the immersion exposure. Therefore, it is possible to effectively prevent a situation in which the lithography performance of the photoresist film is deteriorated due to the penetration of the immersion medium or the lens of the projection exposure apparatus is contaminated by a component eluted from the photoresist film. Can do.

上層膜の厚さは、フォトレジスト膜の上側界面における反射抑制効果が大きくなるため、λ/4m(但し、λ:放射線の波長、m:保護膜の屈折率)の奇数倍にできる限り近づけることが好ましい。   The thickness of the upper layer film should be as close as possible to an odd multiple of λ / 4m (where λ is the wavelength of radiation and m is the refractive index of the protective film) because the reflection suppressing effect at the upper interface of the photoresist film is increased. Is preferred.

[4−3.工程(3)]
次に、工程(3)は、工程(2)で形成した上層膜と投影露光装置のレンズとの間に液浸媒体を配置し、液浸媒体と所定のパターンを有するマスクとを介して上層膜及びフォトレジスト膜に露光光を照射した後、現像することによってフォトレジスト膜にフォトレジストパターンを形成する工程である。
[4-3. Step (3)]
Next, in step (3), an immersion medium is disposed between the upper layer film formed in step (2) and the lens of the projection exposure apparatus, and the upper layer is interposed via the immersion medium and a mask having a predetermined pattern. This is a step of forming a photoresist pattern on the photoresist film by irradiating the film and the photoresist film with exposure light and then developing.

液浸媒体としては、通常、空気より屈折率の高い液体が使用される。具体的には、水を用いることが好ましく、純水を用いることが更に好ましい。なお、必要に応じて液浸媒体のpHを調整してもよい。   As the immersion medium, a liquid having a higher refractive index than air is usually used. Specifically, water is preferably used, and pure water is more preferably used. Note that the pH of the immersion medium may be adjusted as necessary.

液浸露光の際には、液浸媒体を介在させた状態で(即ち、露光装置のレンズとフォトレジスト膜との間に液浸媒体を満たした状態で)、所定のパターンを有するマスクを通して放射線を照射し、フォトレジスト膜を露光させる。   In immersion exposure, radiation is passed through a mask having a predetermined pattern in a state where the immersion medium is interposed (that is, in a state where the immersion medium is filled between the lens of the exposure apparatus and the photoresist film). To expose the photoresist film.

液浸露光の際に使用することができる放射線は、使用されるフォトレジスト膜や上層膜の種類に応じて適宜選択すればよく、例えば、可視光線;g線、i線等の紫外線;エキシマレーザ等の遠紫外線;シンクロトロン放射線等のX線;電子線等の荷電粒子線等の各種放射線を用いることができる。これらの中でも、ArFエキシマレーザ(波長193nm)またはKrFエキシマレーザ(波長248nm)を用いることが好ましい。放射線量等の露光条件は、フォトレジスト組成物の配合組成、添加剤の種類等に応じて適宜設定すればよい。   The radiation that can be used in the immersion exposure may be appropriately selected according to the type of the photoresist film and the upper layer film used, and examples thereof include visible light; ultraviolet light such as g-line and i-line; excimer laser. Various radiations such as deep ultraviolet rays such as X-rays, X-rays such as synchrotron radiation, and charged particle beams such as electron beams can be used. Among these, it is preferable to use an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) or a KrF excimer laser (wavelength 248 nm). What is necessary is just to set exposure conditions, such as a radiation dose, suitably according to the compounding composition of a photoresist composition, the kind of additive, etc.

フォトレジスト膜の解像度、パターン形状、及び現像性等を向上させるために、露光後に焼成(PEB)を行うことが好ましい。その焼成温度は、使用される感放射線性樹脂組成物の種類等によって適宜調節されるが、通常、30〜200℃、好ましくは50〜150℃である。   In order to improve the resolution, pattern shape, developability, and the like of the photoresist film, baking (PEB) is preferably performed after exposure. The firing temperature is appropriately adjusted depending on the type of the radiation-sensitive resin composition used, and is usually 30 to 200 ° C, preferably 50 to 150 ° C.

そして、露光後またはPEB後に現像を行い、必要に応じて洗浄すれば、所望のフォトレジストパターンを形成することができる。   Then, after development or after PEB, development is performed, and if necessary, a desired photoresist pattern can be formed.

現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、珪酸ナトリウム、メタ珪酸ナトリウム、アンモニア、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド等のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド類;ピロール、ピペリジン、コリン、1,8−ジアザビシクロ−[5.4.0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4.3.0]−5−ノナン等のアルカリ性化合物を少なくとも1種溶解したアルカリ性水溶液を使用することが好ましい。これらの中でも、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド類の水溶液が好ましい。   Examples of the developer include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, dimethylethanol. Amines, triethanolamine; tetraalkylammonium hydroxides such as tetramethylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide; pyrrole, piperidine, choline, 1,8-diazabicyclo- [5.4.0] -7-undecene, 1 It is preferable to use an alkaline aqueous solution in which at least one alkaline compound such as 1,5-diazabicyclo- [4.3.0] -5-nonane is dissolved. Among these, an aqueous solution of tetraalkylammonium hydroxides is preferable.

現像液には、例えば、メタノール、エタノール等のアルコール類をはじめとする水溶性有機溶媒や、界面活性剤を適量添加することもできる。なお、アルカリ性水溶液を用いて現像した場合には、通常、現像後に水洗する。また、現像または必要に応じた水洗後に適宜乾燥すれば、目的とするフォトレジストパターンを形成することができる。   For example, an appropriate amount of a water-soluble organic solvent including alcohols such as methanol and ethanol, and a surfactant can be added to the developer. In addition, when developing using alkaline aqueous solution, it wash | cleans with water after image development normally. Moreover, if it dries suitably after image development or the water washing as needed, the target photoresist pattern can be formed.

以下、実施例を挙げて、本発明の実施の形態を更に具体的に説明する。但し、本発明は、この実施例に何ら限定されるものではない。尚、実施例の記載における「部」及び「%」は、特記しない限り質量基準である。   Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to this embodiment. In the description of Examples, “part” and “%” are based on mass unless otherwise specified.

[実施例1]
前述の一般式(1)で表されるフッ素を含む基をその側鎖に有する繰り返し単位が下記式(1)で表される単量体(A)として[メタクリル酸(1,1,1−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシ−4−ペンチル)エステル]46.95g(85モル%)をイソプロパノール85gに溶解させた単量体(A)溶液、およびラジカル開始剤(2,2’−アゾビス−(2−メチルプロピオン酸メチル))6.91gをイソプロパノール15gに溶解させた開始剤溶液を準備した。
[Example 1]
The repeating unit having a fluorine-containing group represented by the general formula (1) in the side chain is represented by [methacrylic acid (1,1,1- 1) as the monomer (A) represented by the following formula (1). Trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy-4-pentyl) ester] a monomer (A) solution in which 46.95 g (85 mol%) is dissolved in 85 g of isopropanol, and a radical initiator (2,2 An initiator solution in which 6.91 g of '-azobis- (methyl methyl 2-methylpropionate)) was dissolved in 15 g of isopropanol was prepared.

一方、温度計及び滴下漏斗を備えた500mlの三つ口フラスコにイソプロパノール50gを投入し、30分間窒素パージした。窒素パージの後、フラスコ内をマグネティックスターラーで攪拌しながら、80℃になるように加熱した。   Meanwhile, 50 g of isopropanol was charged into a 500 ml three-necked flask equipped with a thermometer and a dropping funnel, and purged with nitrogen for 30 minutes. After purging with nitrogen, the inside of the flask was heated to 80 ° C. while stirring with a magnetic stirrer.

そして、滴下漏斗を用い、予め準備しておいた単量体(A)溶液と開始剤溶液をそれぞれ2時間かけて滴下した。滴下終了後、更に1時間反応を行った。   And the monomer (A) solution and initiator solution which were prepared beforehand were dripped over 2 hours using the dropping funnel. After completion of the dropwise addition, the reaction was further continued for 1 hour.

続いて前述の酸性の官能基を有する単量体(B)として、[ビニルスルホン酸]3.05g(15モル%)のイソプロパノール溶液10gを30分かけて滴下した。その後、更に1時間反応を行った後、30℃以下に冷却して、共重合液を得た。   Subsequently, 10 g of an isopropanol solution of 3.05 g (15 mol%) of [vinyl sulfonic acid] was added dropwise over 30 minutes as the monomer (B) having the acidic functional group described above. Thereafter, the reaction was further performed for 1 hour, and then cooled to 30 ° C. or lower to obtain a copolymer solution.

次いで、得られた共重合液を150gに濃縮した後、分液漏斗に移した。この分液漏斗にメタノール50gとn−ヘキサン600gを投入し、分離精製を実施した。分離後、下層液を回収した。この下層液をイソプロパノールで希釈して100gとし、再度、分液漏斗に移した。その後、メタノール50gとn−ヘキサン600gを前記分液漏斗に投入して、分離精製を実施し、分離後、下層液を回収した。回収した下層液を4−メチル−2−ペンタノールに置換し、全量を250gに調整した。調整後、水250gを加えて分離精製を実施し、分離後、上層液を回収した。次いで、回収した上層液は、4−メチル−2−ペンタノールに置換して樹脂溶液とした。   Subsequently, after concentrating the obtained copolymer liquid to 150 g, it moved to the separatory funnel. The separatory funnel was charged with 50 g of methanol and 600 g of n-hexane to carry out separation and purification. After separation, the lower layer solution was recovered. This lower layer solution was diluted with isopropanol to 100 g, and again transferred to a separatory funnel. Thereafter, 50 g of methanol and 600 g of n-hexane were added to the separatory funnel, separation and purification were performed, and the lower layer liquid was recovered after separation. The recovered lower layer solution was replaced with 4-methyl-2-pentanol, and the total amount was adjusted to 250 g. After the adjustment, 250 g of water was added for separation and purification. After separation, the upper layer liquid was recovered. Next, the recovered upper layer liquid was replaced with 4-methyl-2-pentanol to obtain a resin solution.

尚、前記4−メチル−2−ペンタノールに置換した後の試料(樹脂溶液)の固形分濃度は、前記樹脂溶液0.3gをアルミ皿に計量し、ホットプレート上で140℃×1時間加熱した後、前記樹脂溶液の加熱前の質量と残渣(加熱後)の質量により算出した。この固形分濃度は、上層膜形成用組成物溶液の調製と収率計算に利用した。   The solid concentration of the sample (resin solution) after the substitution with 4-methyl-2-pentanol was measured by weighing 0.3 g of the resin solution in an aluminum dish and heating on a hot plate at 140 ° C. for 1 hour. Then, it was calculated from the mass of the resin solution before heating and the mass of the residue (after heating). This solid content concentration was used for the preparation of the upper layer film-forming composition solution and the yield calculation.

得られた樹脂溶液に含有されている共重合体のMwは9760、Mw/Mnは1.51であり、収率は65%であった。この樹脂溶液をイオン交換樹脂フィルター(日本ポール社製:イオンクリーンSL)30L/hrmに通液させ、ICP−MSにより含有金属量の測定を実施したところ、Na:24ppb、Fe:15ppb、Ni:20ppbであった。 Mw of the copolymer contained in the obtained resin solution was 9760, Mw / Mn was 1.51, and the yield was 65%. When this resin solution was passed through an ion exchange resin filter (Nippon Pole Co., Ltd .: Ion Clean SL) 30 L / hrm 2 and the amount of contained metal was measured by ICP-MS, Na: 24 ppb, Fe: 15 ppb, Ni : 20 ppb.

[実施例2]
前述の一般式(1)で表されるフッ素を含む基をその側鎖に有する繰り返し単位が下記式(1)で表される単量体(A)として[メタクリル酸(1,1,1−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−2−ヒドロキシ−4−ペンチル)エステル]46.95g(85モル%)をイソプロパノール85gに溶解させた単量体(A)溶液、およびラジカル開始剤(2,2’−アゾビス−(2−メチルプロピオン酸メチル))6.91gをイソプロパノール15gに溶解させた開始剤溶液を準備した。また追添用の[ビニルスルホン酸]3.05g(15モル%)のイソプロパノール溶液(C)10gを調製した。
[Example 2]
The repeating unit having a fluorine-containing group represented by the general formula (1) in the side chain is represented by [methacrylic acid (1,1,1- 1) as the monomer (A) represented by the following formula (1). Trifluoro-2-trifluoromethyl-2-hydroxy-4-pentyl) ester] a monomer (A) solution in which 46.95 g (85 mol%) is dissolved in 85 g of isopropanol, and a radical initiator (2,2 An initiator solution in which 6.91 g of '-azobis- (methyl methyl 2-methylpropionate)) was dissolved in 15 g of isopropanol was prepared. Further, 10 g of an isopropanol solution (C) of 3.05 g (15 mol%) of [vinyl sulfonic acid] for addition was prepared.

単量体(B)溶液とビニルスルホン酸イソプロパノール溶液(C)をそれぞれ実施例1と同様なイオン交換樹脂フィルターに通液させた。   The monomer (B) solution and the vinyl sulfonic acid isopropanol solution (C) were each passed through the same ion exchange resin filter as in Example 1.

これらを用いて、実施例1と同様に液浸上層膜組成物を重合した。得られた樹脂溶液に含有されている共重合体のMwは9770、Mw/Mnは1.5であり、収率は64%であった。得られた樹脂溶液はICP−MSにより含有金属量の測定を実施したところ、Na:45ppb、Fe:43ppb、Ni:27ppbとなった。   Using these, the liquid immersion upper layer film composition was polymerized in the same manner as in Example 1. Mw of the copolymer contained in the obtained resin solution was 9770, Mw / Mn was 1.5, and the yield was 64%. The obtained resin solution was measured for the amount of metal contained by ICP-MS. As a result, Na: 45 ppb, Fe: 43 ppb, and Ni: 27 ppb were obtained.

[比較例1]
樹脂溶液をイオン交換樹脂フィルターに通液しなかった以外は実施例1と同様にして液浸上層膜組成物を合成し、含有金属量の測定を実施した。
Na:520ppb、Fe:288ppb、Ni:380ppbであった。
[Comparative Example 1]
A liquid immersion upper layer film composition was synthesized in the same manner as in Example 1 except that the resin solution was not passed through an ion exchange resin filter, and the amount of contained metal was measured.
Na: 520 ppb, Fe: 288 ppb, Ni: 380 ppb.

本発明の製造方法により得られた液浸上層膜形成用組成物は、半導体製造における液浸リソグラフィーに使用することができる。   The composition for forming an immersion upper layer film obtained by the production method of the present invention can be used for immersion lithography in semiconductor production.

Claims (8)

液浸上層膜用重合体の単量体または前記単量体を重合して得られた重合溶液を、カチオン交換基を有するイオン交換樹脂に接触させる工程を含む液浸上層膜形成用組成物の製造方法。   A composition for forming a liquid immersion upper film comprising a step of contacting a monomer of a polymer for liquid immersion upper film or a polymer solution obtained by polymerizing the monomer with an ion exchange resin having a cation exchange group Production method. 前記イオン交換樹脂がイオン交換膜である請求項1に記載の液浸上層膜形成用組成物の製造方法。   The method for producing a composition for forming a liquid immersion upper layer film according to claim 1, wherein the ion exchange resin is an ion exchange membrane. 前記イオン交換膜がポリオレフィン、多糖類およびフッ素系ポリマーのいずれか一つの基質にカチオン交換基を有する請求項2に記載の液浸上層膜形成用組成物の製造方法。   The manufacturing method of the composition for liquid immersion upper film | membrane formation of Claim 2 in which the said ion exchange membrane has a cation exchange group in any one substrate of polyolefin, a polysaccharide, and a fluorine-type polymer. イオン交換膜の基質がポリオレフィンである請求項3に記載の液浸上層膜形成用組成物の製造方法。   The method for producing a composition for forming a liquid immersion upper layer film according to claim 3, wherein the substrate of the ion exchange membrane is polyolefin. 液浸上層膜用重合体の単量体または前記単量体を重合して得られた重合溶液を10〜200L/hrmでカチオン交換基を有するイオン交換樹脂に接触させる請求項1〜4のいずれか一項に記載の液浸上層膜形成用組成物の製造方法。 The monomer of the polymer for liquid immersion upper layer film or the polymerization solution obtained by polymerizing the monomer is brought into contact with an ion exchange resin having a cation exchange group at 10 to 200 L / hrm 2 . The manufacturing method of the composition for liquid immersion upper film formation as described in any one of Claims. 液浸上層膜用重合体の単量体を、カチオン交換基を有するイオン交換樹脂に接触させる工程を含む請求項1〜5のいずれか一項に記載の液浸上層膜形成用組成物の製造方法。   The production of the composition for forming a liquid immersion upper film according to any one of claims 1 to 5, comprising a step of bringing the monomer of the polymer for liquid immersion upper film into contact with an ion exchange resin having a cation exchange group. Method. 液浸上層膜用重合体の単量体を重合して得られた重合溶液を、カチオン交換基を有するイオン交換樹脂に接触させる工程を含む請求項1〜6のいずれか一項に記載の液浸上層膜形成用組成物の製造方法。   The liquid as described in any one of Claims 1-6 including the process which the polymerization solution obtained by superposing | polymerizing the monomer of the polymer for liquid immersion upper film | membranes is made to contact the ion exchange resin which has a cation exchange group. A method for producing a composition for forming a submerged layer film. Na含有量が50ppb以下、Fe含有量が50ppb以下、Ni含有量が50ppb以下である液浸上層膜形成用組成物。   A composition for forming a liquid immersion upper layer film, wherein the Na content is 50 ppb or less, the Fe content is 50 ppb or less, and the Ni content is 50 ppb or less.
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