JP2016079309A - Production method of polymer, production method of resist composition and method for manufacturing patterned substrate - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method of a polymer in which amounts of a residual monomer and a residual solvent are more stabilized.SOLUTION: The production method of a polymer includes: a polymerization step of radically polymerizing a monomer by using a polymerization initiator in the presence of a polymerization solvent to obtain a polymerization reaction solution; and a purification step of mixing the polymerization reaction solution with a poor solvent of the polymer to precipitate the polymer, heating the slurry of the precipitated polymer and the solvent, and then cooling to a temperature lower by 5°C or more within 120 minutes and collecting the precipitate. By the method, 10 kg or more of the polymer per one batch is produced.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は重合体の製造方法、該製造方法で得られる重合体を用いてレジスト組成物を製造する方法、および該レジスト組成物を用いて、パターンが形成された基板を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a polymer, a method for producing a resist composition using a polymer obtained by the production method, and a method for producing a substrate on which a pattern is formed using the resist composition.

近年、半導体素子、液晶素子等の製造工程において形成されるレジストパターンは、リソグラフィー技術の進歩により急速に微細化が進んでいる。微細化の手法としては、照射光の短波長化がある。具体的には、従来のg線(波長:438nm)、i線(波長:365nm)に代表される紫外線から、より短波長のDUV(Deep Ultra Violet)へと照射光が短波長化してきている。   In recent years, a resist pattern formed in a manufacturing process of a semiconductor element, a liquid crystal element, or the like has been rapidly miniaturized due to progress in lithography technology. As a technique for miniaturization, there is a reduction in wavelength of irradiation light. Specifically, the irradiation light has become shorter from conventional ultraviolet rays typified by g-line (wavelength: 438 nm) and i-line (wavelength: 365 nm) to shorter wavelength DUV (Deep Ultra Violet). .

最近では、KrFエキシマレーザー(波長:248nm)リソグラフィー技術が導入され、さらなる短波長化を図ったArFエキシマレーザー(波長:193nm)リソグラフィー技術およびEUV(波長:13.5nm)リソグラフィー技術が研究されている。さらに、これらの液浸リソグラフィー技術も研究されている。また、これらとは異なるタイプのリソグラフィー技術として、電子線リソグラフィー技術についても精力的に研究されている。   Recently, KrF excimer laser (wavelength: 248 nm) lithography technology has been introduced, and ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) lithography technology and EUV (wavelength: 13.5 nm) lithography technology for further shortening the wavelength have been studied. . Furthermore, these immersion lithography techniques are also being studied. Also, as a different type of lithography technology, electron beam lithography technology has been energetically studied.

重合体は、通常、重合溶媒の存在下で単量体を重合反応させて目的の重合体を含む重合反応溶液を得る方法で製造される。得られる重合反応溶液にあっては、重合溶媒中に目的の重合体のほか、未反応の単量体等の不要な成分も溶解しており、これらを取り除くために、重合反応溶液を貧溶媒と混合して重合体を沈殿させた後に固液分離する再沈殿法を用いて精製する方法が知られている。
特許文献1には、重合反応溶液を貧溶媒に添加して重合体を析出させた後、スラリーを昇温してから固液分離する方法が記載されている。
また、特許文献2には、重合反応溶液を貧溶媒に添加して重合体を析出させた後、スラリーを冷却してから固液分離する方法が記載されている。
The polymer is usually produced by a method in which a monomer is polymerized in the presence of a polymerization solvent to obtain a polymerization reaction solution containing the target polymer. In the polymerization reaction solution obtained, in addition to the target polymer, unnecessary components such as unreacted monomers are dissolved in the polymerization solvent. To remove these, the polymerization reaction solution is used as a poor solvent. There is known a method of refining using a reprecipitation method in which a polymer is precipitated by mixing with a liquid and then solid-liquid separated.
Patent Document 1 describes a method of solid-liquid separation after adding a polymerization reaction solution to a poor solvent to precipitate a polymer and then heating the slurry.
Patent Document 2 describes a method of solid-liquid separation after adding a polymerization reaction solution to a poor solvent to precipitate a polymer and then cooling the slurry.

特開2002−201210号公報JP 2002-201210 A 特開2009−138083号公報JP 2009-138083 A

しかしながら、従来の方法ではレジストパターンの微細化に伴って要求される重合体のロット間性能の安定化という点で必ずしも十分とは言えず、重合体に残存する貧溶媒や単量体量を安定した値に保ち、同じ性能を発揮する重合体を製造することが望まれる。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、未反応の単量体や精製工程で用いた貧溶媒の残存量が安定された重合体を製造する方法、該製造方法で得られる重合体を用いてレジスト組成物を製造する方法、および該レジスト組成物を用いて、パターンが形成された基板を製造する方法を提供することを目的とする。
However, the conventional method is not necessarily sufficient in terms of stabilizing the lot-to-lot performance of the polymer required as the resist pattern becomes finer, and the amount of poor solvent and monomer remaining in the polymer is stabilized. It is desirable to produce a polymer that maintains the same value and exhibits the same performance.
The present invention has been made in view of the above circumstances. A method for producing a polymer in which the residual amount of an unreacted monomer or a poor solvent used in a purification process is stabilized, and a polymer obtained by the production method are as follows. An object of the present invention is to provide a method for producing a resist composition using the resist composition, and a method for producing a substrate on which a pattern is formed using the resist composition.

上記課題は下記[1]〜[4]の本発明で解決される。
[1]重合溶媒の存在下に、重合開始剤を使用して、単量体をラジカル重合させて重合反応溶液を得る重合工程と、前記重合反応溶液を重合体に対する貧溶媒と混合し重合体を析出させ、析出した重合体と溶媒のスラリーを加熱した後、120分以内に5℃以上冷却して析出物を回収する精製工程を有し、1バッチ当たり10kg以上の重合体を製造する重合体の製造方法。
The above problems are solved by the present inventions [1] to [4] below.
[1] A polymerization step in which a polymerization initiator is used to radically polymerize a monomer in the presence of a polymerization solvent to obtain a polymerization reaction solution, and the polymerization reaction solution is mixed with a poor solvent for the polymer. And heating the precipitated polymer and solvent slurry, followed by a purification step in which the precipitate is recovered by cooling at 5 ° C. or higher within 120 minutes to produce 10 kg or more of polymer per batch. Manufacturing method of coalescence.

[2]前記重合体を析出させる工程を熱交換設備を備えた1000L以上の容器を用いて行う上記重合体の製造方法。
[3]上記重合体の製造方法により得られる重合体と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物を混合するレジスト組成物の製造方法。
[2] The method for producing the polymer, wherein the step of precipitating the polymer is performed using a 1000 L or more container equipped with heat exchange equipment.
[3] A method for producing a resist composition, comprising mixing a polymer obtained by the method for producing a polymer and a compound capable of generating an acid upon irradiation with actinic rays or radiation.

[4]上記レジスト組成物の製造方法により得られるレジスト組成物を、基板の被加工面上に塗布してレジスト膜を形成する工程と、該レジスト膜に対して、露光する工程と、露光されたレジスト膜を、現像液を用いて現像する工程とを含む、パターンが形成された基板の製造方法。 [4] A step of applying a resist composition obtained by the above-described method for producing a resist composition on a processed surface of a substrate to form a resist film, a step of exposing the resist film, and an exposure step And a step of developing the resist film using a developing solution.

本発明によれば、残存単量体および残存溶媒量がより安定した重合体が得られる。このような重合体はより性能が安定化されており、これを用いてレジスト組成物を調製することにより、感度等のレジスト性能を安定化させることができる。また該レジスト組成物を用いて、パターンが形成された基板を製造することにより高精度の微細レジストパターンをより安定して形成できる。   According to the present invention, a polymer having a more stable residual monomer and residual solvent amount can be obtained. The performance of such a polymer is further stabilized, and resist performance such as sensitivity can be stabilized by preparing a resist composition using the polymer. Moreover, a highly accurate fine resist pattern can be formed more stably by producing a substrate on which a pattern is formed using the resist composition.

本明細書において、「構成単位」は、単量体1分子から形成される最大の分子鎖を意味する。
本明細書において、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸またはメタクリル酸を意味し、「(メタ)アクリロイルオキシ」は、アクリロイルオキシまたはメタクリロイルオキシを意味する。
In the present specification, the “structural unit” means the largest molecular chain formed from one monomer molecule.
In the present specification, “(meth) acrylic acid” means acrylic acid or methacrylic acid, and “(meth) acryloyloxy” means acryloyloxy or methacryloyloxy.

<重合体の製造方法>
本発明の重合体の製造方法は、重合溶媒の存在下に、重合開始剤を使用して、単量体をラジカル重合させて重合反応溶液を得る重合工程と、前記重合反応溶液を重合体に対する貧溶媒と混合し重合体を析出させ、析出した重合体と溶媒のスラリーを加熱した後、120分以内に5℃以上冷却して析出物を回収する精製工程を有し、1バッチ当たり10kg以上の重合体を製造する。
<Method for producing polymer>
The method for producing a polymer of the present invention comprises a polymerization step in which a polymerization initiator is used to radically polymerize a monomer in the presence of a polymerization solvent to obtain a polymerization reaction solution, and the polymerization reaction solution is applied to the polymer. A polymer is precipitated by mixing with a poor solvent, and after the precipitated polymer and solvent slurry is heated, it has a purification step in which the precipitate is recovered by cooling at 5 ° C. or more within 120 minutes, and 10 kg or more per batch To produce a polymer.

<重合工程>
重合方法としては溶液重合法を用いる。すなわち、重合溶媒の存在下に単量体を重合させて重合反応溶液を得る。溶液重合法は公知の手法を用いて行うことができる。
好ましくは重合溶媒の存在下に重合開始剤を使用して単量体をラジカル重合させて重合反応溶液を得る。単量体および重合開始剤の重合容器への供給は、連続供給であってもよく、滴下供給であってもよい。製造ロットの違いによる平均分子量、分子量分布等のばらつきが小さく、再現性のある重合体が簡便に得られる点から、単量体および重合開始剤を重合容器内に滴下する滴下重合法が好ましい。
<Polymerization process>
A solution polymerization method is used as the polymerization method. That is, a monomer is polymerized in the presence of a polymerization solvent to obtain a polymerization reaction solution. The solution polymerization method can be performed using a known method.
Preferably, a monomer is radically polymerized using a polymerization initiator in the presence of a polymerization solvent to obtain a polymerization reaction solution. The supply of the monomer and the polymerization initiator to the polymerization vessel may be a continuous supply or a drop supply. A drop polymerization method in which a monomer and a polymerization initiator are dropped into a polymerization vessel is preferred because variations in average molecular weight and molecular weight distribution due to differences in production lots are small and a reproducible polymer can be easily obtained.

滴下重合法においては、重合容器内を所定の重合温度まで加熱した後、単量体および重合開始剤を、それぞれ独立に、または任意の組み合わせで、重合容器内に滴下する。
単量体は、単量体のみで滴下してもよく、単量体を重合溶媒に溶解させた単量体溶液として滴下してもよい。
重合溶媒及び/又は単量体をあらかじめ重合容器に仕込んでもよい。
重合開始剤は、単量体に直接に溶解させてもよく、単量体溶液に溶解させてもよく、重合溶媒のみに溶解させてもよい。
単量体および重合開始剤は、同じ貯槽内で混合した後、重合容器中に滴下してもよく;それぞれ独立した貯槽から重合容器中に滴下してもよく;それぞれ独立した貯槽から重合容器に供給する直前で混合し、重合容器中に滴下してもよい。
単量体および重合開始剤は、一方を先に滴下した後、遅れて他方を滴下してもよく、両方を同じタイミングで滴下してもよい。
滴下速度は、滴下終了まで一定であってもよく、単量体の共重合反応性や単量体または重合開始剤の消費速度に応じて、多段階に変化させてもよい。
滴下は、連続的に行ってもよく、間欠的に行ってもよい。
重合温度は、50〜150℃が好ましい。
所定の重合温度で所定時間、重合反応させた後、重合反応を停止させ、重合反応溶液を得る。重合反応を停止させる手法は反応液を冷却させる工程が一般的に用いられるが、ラジカル捕捉剤を投入することによって停止させることもできる。
In the dropping polymerization method, the inside of the polymerization vessel is heated to a predetermined polymerization temperature, and then the monomer and the polymerization initiator are dropped into the polymerization vessel independently or in any combination.
A monomer may be dripped only with a monomer, and may be dripped as a monomer solution which melt | dissolved the monomer in the polymerization solvent.
A polymerization solvent and / or monomer may be charged into the polymerization vessel in advance.
The polymerization initiator may be dissolved directly in the monomer, may be dissolved in the monomer solution, or may be dissolved only in the polymerization solvent.
The monomer and the polymerization initiator may be dropped into the polymerization vessel after mixing in the same storage tank; they may be dropped into the polymerization container from each independent storage tank; They may be mixed immediately before the supply and dropped into the polymerization vessel.
One of the monomer and the polymerization initiator may be dropped first, and then the other may be dropped with a delay, or both may be dropped at the same timing.
The dropping speed may be constant until the dropping is completed, and may be changed in multiple stages depending on the copolymerization reactivity of the monomer and the consumption speed of the monomer or the polymerization initiator.
The dripping may be performed continuously or intermittently.
The polymerization temperature is preferably 50 to 150 ° C.
After a polymerization reaction at a predetermined polymerization temperature for a predetermined time, the polymerization reaction is stopped to obtain a polymerization reaction solution. As a method for stopping the polymerization reaction, a process of cooling the reaction solution is generally used, but it can also be stopped by adding a radical scavenger.

重合溶媒としては、例えば、下記のものが挙げられる。
エーテル類:鎖状エーテル(ジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等。)、環状エーテル(テトラヒドロフラン(以下、「THF」と記す。)、1,4−ジオキサン等。)等。
エステル類:酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(以下、「PGMEA」と記す。)、γ−ブチロラクトン等。
ケトン類:アセトン、メチルエチルケトン(以下、「MEK」と記す。)、メチルイソブチルケトン(以下、「MIBK」と記す。)、シクロヘキサノン等。
アミド類:N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等。
スルホキシド類:ジメチルスルホキシド等。
芳香族炭化水素:ベンゼン、トルエン、キシレン等。
脂肪族炭化水素:ヘキサン等。
脂環式炭化水素:シクロヘキサン等。
重合溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Examples of the polymerization solvent include the following.
Ethers: chain ether (diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, etc.), cyclic ether (tetrahydrofuran (hereinafter referred to as “THF”), 1,4-dioxane, etc.) and the like.
Esters: methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, butyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate (hereinafter referred to as “PGMEA”), γ-butyrolactone, and the like.
Ketones: acetone, methyl ethyl ketone (hereinafter referred to as “MEK”), methyl isobutyl ketone (hereinafter referred to as “MIBK”), cyclohexanone, and the like.
Amides: N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide and the like.
Sulfoxides: dimethyl sulfoxide and the like.
Aromatic hydrocarbons: benzene, toluene, xylene and the like.
Aliphatic hydrocarbon: hexane and the like.
Alicyclic hydrocarbons: cyclohexane and the like.
A polymerization solvent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

重合開始剤としては、熱により効率的にラジカルを発生するものが好ましい。例えば、アゾ化合物(2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]等。)、有機過酸化物(2,5−ジメチル−2,5−ビス(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジ(4−tert−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート等。)等が挙げられる。   As the polymerization initiator, those that generate radicals efficiently by heat are preferable. For example, an azo compound (2,2′-azobisisobutyronitrile, dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate, 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] Etc.), organic peroxides (2,5-dimethyl-2,5-bis (tert-butylperoxy) hexane, di (4-tert-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate, etc.) and the like.

<精製工程>
本発明の精製工程は、上記重合工程で得られた重合反応溶液を、重合体に対する貧溶媒と混合し重合体を析出させ、析出した重合体と溶媒のスラリーを加熱した後、120分以内に5℃以上冷却して析出物を回収する工程を含む。
具体的には、重合工程で得られた重合反応溶液中の重合体を、再沈殿法を用いて精製し、精製重合体の湿粉を得る工程である。
再沈殿法は、目的の重合体に対する貧溶媒と、重合反応溶液とを混合することによって重合体を析出させた後、固液分離を行うことによって析出物を湿粉として得る方法である。この方法は重合反応溶液中の重合溶媒とともに未反応の単量体および重合開始剤等を取り除く方法として有効である。精製重合体の湿粉中に未反応単量体が残存していると、該湿粉を用いて調製したレジスト組成物における感度が低下しやすいため、初期の設計段階ではできるだけ取り除くことが好ましい。
精製工程は、少なくとも、重合反応溶液を貧溶媒と混合して目的のリソグラフィー用重合体を析出させて固液分離により湿粉を得る再沈殿工程を有する。
さらに、固液分離後の湿粉を貧溶媒からなるリンス溶媒に接触させた後、該リンス溶媒を脱液することにより湿粉を得るリンス工程、および固液分離後の湿粉またはリンス後の湿粉を、目的の重合体に対する貧溶媒と混合した後、固液分離により湿粉を得るリスラリ工程の、いずれか一方または両方の工程を1回以上行うことが好ましい。
<Purification process>
In the purification step of the present invention, the polymerization reaction solution obtained in the above polymerization step is mixed with a poor solvent for the polymer to precipitate the polymer, and the precipitated polymer and solvent slurry is heated within 120 minutes. It includes a step of recovering precipitates by cooling at 5 ° C. or higher.
Specifically, the polymer in the polymerization reaction solution obtained in the polymerization step is purified using a reprecipitation method to obtain a purified polymer wet powder.
The reprecipitation method is a method in which a polymer is precipitated by mixing a poor solvent for a target polymer and a polymerization reaction solution, and then solid-liquid separation is performed to obtain a precipitate as a wet powder. This method is effective as a method for removing unreacted monomers, polymerization initiators and the like together with the polymerization solvent in the polymerization reaction solution. If unreacted monomer remains in the wet powder of the purified polymer, the sensitivity of the resist composition prepared using the wet powder tends to decrease. Therefore, it is preferable to remove as much as possible in the initial design stage.
The purification step includes at least a reprecipitation step in which a polymerization reaction solution is mixed with a poor solvent to precipitate a target lithography polymer and a wet powder is obtained by solid-liquid separation.
Further, after the solid-liquid separated wet powder is brought into contact with a rinsing solvent comprising a poor solvent, the rinsing step is performed to remove the rinse solvent to obtain the wet powder, and the solid-liquid separated wet powder or post-rinse It is preferable to carry out one or both of the steps of the slurrying step of obtaining the wet powder by solid-liquid separation after the wet powder is mixed with the poor solvent for the target polymer.

[再沈殿工程]
再沈殿工程では、まず重合工程で得られた重合反応溶液を貧溶媒と混合し、得ようとする重合体を析出させる。
貧溶媒は、目的のリソグラフィー重合体を溶解させる能力が小さくて、該重合体が析出し得る溶媒である。重合体の組成に応じて、公知のものを適宜選択して使用できる。リソグラフィー用重合体の合成に用いられる未反応の単量体、重合開始剤等を効率的に取り除くことができる点で、好ましい貧溶媒としてメタノール、イソプロピルアルコール、ジイソプロピルエーテル、ヘプタン、または水が挙げられる。貧溶媒として、1種の貧溶媒を用いてもよく、2種以上の溶媒を混合して用いてもよい。2種以上の溶媒の混合物を貧溶媒として用いる場合、該混合物が重合体に対して貧溶媒となっていればよく、該混合物が、重合体を溶解する良溶媒を含んでいてもよい。
[Reprecipitation process]
In the reprecipitation step, the polymerization reaction solution obtained in the polymerization step is first mixed with a poor solvent to precipitate the polymer to be obtained.
The poor solvent is a solvent that has a small ability to dissolve the target lithography polymer and from which the polymer can precipitate. According to the composition of the polymer, known ones can be appropriately selected and used. Preferred poor solvents include methanol, isopropyl alcohol, diisopropyl ether, heptane, or water in that unreacted monomers, polymerization initiators, and the like used in the synthesis of the lithography polymer can be efficiently removed. . As the poor solvent, one kind of poor solvent may be used, or two or more kinds of solvents may be mixed and used. When a mixture of two or more solvents is used as a poor solvent, the mixture may be a poor solvent for the polymer, and the mixture may contain a good solvent that dissolves the polymer.

再沈殿工程において重合反応溶液を貧溶媒と混合する際、好ましくは重合反応溶液を貧溶媒中に滴下して、重合反応溶液中の重合体を析出させる。混合は、均一なスラリーを形成できる点で撹拌しながら行うことが好ましい。貧溶媒の使用量は、特に限定されないが、未反応単量体をより低減しやすい点で、重合反応溶液と同質量以上が好ましく、質量基準で3倍以上が好ましく、4倍以上がより好ましく、5倍以上がさらに好ましく、6倍以上が特に好ましい。上限は特に限定されないが、多すぎると後の固液分離工程における作業効率が悪くなる。例えば質量基準で10倍以下が好ましい。   When the polymerization reaction solution is mixed with the poor solvent in the reprecipitation step, the polymerization reaction solution is preferably dropped into the poor solvent to precipitate the polymer in the polymerization reaction solution. The mixing is preferably performed with stirring from the viewpoint that a uniform slurry can be formed. The amount of the poor solvent used is not particularly limited, but is preferably the same mass or more as the polymerization reaction solution, more preferably 3 times or more, and more preferably 4 times or more, in terms of easier reduction of unreacted monomers. 5 times or more is more preferable, and 6 times or more is particularly preferable. The upper limit is not particularly limited, but if it is too much, the working efficiency in the subsequent solid-liquid separation step is deteriorated. For example, 10 times or less is preferable on a mass basis.

重合反応溶液を貧溶媒と混合する前に、必要に応じて重合反応溶液を希釈溶媒で適当な溶液粘度に希釈してもよい。希釈溶媒としては、1,4−ジオキサン、アセトン、THF、MEK、MIBK、γ−ブチロラクトン、PGMEA、PGME、乳酸エチル、酢酸エチル等が挙げられる。これらは1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
希釈を行う場合、希釈後の重合反応溶液中の溶媒(重合溶媒と希釈溶媒の混合物)の溶解度パラメーター(以下、SP値とも記す。)と、再沈殿に用いられる貧溶媒のSP値の差は、重合体の良好な分散性が得られ、効率的に単量体を除去できる点で、小さい方が好ましい。
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頁に記載の方法により求めることができ、具体的には、表1(VII−683頁)、表7〜8(VII−688頁〜VII−711頁)に記載されている。また、複数の溶媒の混合溶媒におけるSP値は、公知の方法により求めることができる。例えば、混合溶媒のSP値は、加成性が成立するとして、各溶媒のSP値と体積分率との積の総和として求めることができる。
Before mixing the polymerization reaction solution with the poor solvent, the polymerization reaction solution may be diluted to an appropriate solution viscosity with a diluent solvent, if necessary. Examples of the diluent solvent include 1,4-dioxane, acetone, THF, MEK, MIBK, γ-butyrolactone, PGMEA, PGME, ethyl lactate, and ethyl acetate. These may use 1 type and may use 2 or more types together.
When performing dilution, the difference between the solubility parameter (hereinafter also referred to as SP value) of the solvent (mixture of polymerization solvent and dilution solvent) in the diluted polymerization reaction solution and the SP value of the poor solvent used for reprecipitation is The smaller one is preferable in that good dispersibility of the polymer can be obtained and the monomer can be efficiently removed.
The SP value of the solvent can be determined, for example, by the method described in “Polymer Handbook”, 4th edition, pages VII-675 to VII-711. Specifically, Table 1 (VII- 683), Tables 7 to 8 (VII-688 to VII-711). Further, the SP value in a mixed solvent of a plurality of solvents can be determined by a known method. For example, the SP value of the mixed solvent can be obtained as the sum of products of the SP value of each solvent and the volume fraction, assuming that additivity is established.

再沈殿工程において重合反応溶液を貧溶媒と混合する際、重合反応溶液を一定の温度に保つことがロット間の性能安定化の点で好ましく、設定温度から10℃以内に制御することがより好ましい。また、貧溶媒の温度も同様に一定の温度に保つことが好ましく、設定温度から10℃以内に制御することがより好ましい。温度制御性が良く、ロット間の性能安定化が図れる点で、重合反応溶液と貧溶媒の温度差を15℃以内とすることが好ましく、10℃以内とすることがより好ましく、5℃以内とすることがさらに好ましい。   When mixing the polymerization reaction solution with a poor solvent in the reprecipitation step, it is preferable to maintain the polymerization reaction solution at a constant temperature in terms of stabilizing the performance between lots, and it is more preferable to control it within 10 ° C. from the set temperature. . Similarly, the temperature of the poor solvent is preferably maintained at a constant temperature, and more preferably controlled within 10 ° C. from the set temperature. It is preferable that the temperature difference between the polymerization reaction solution and the poor solvent is within 15 ° C, more preferably within 10 ° C, more preferably within 5 ° C, in terms of good temperature controllability and stabilization of performance between lots. More preferably.

重合反応溶液と貧溶媒を混合して得られるスラリーは加熱される。未反応単量体をより低減しやすく、また後の固液分離工程での脱液効率が良い点で5℃以上加熱することが好ましく、10℃以上加熱することがより好ましく、15℃以上加熱することがさらに好ましい。加熱温度の上限は特に限定されないが、安定したスラリー状態を維持できる点で貧溶媒の沸点以下が好ましい。また、重合体が融着することなくスラリー状態を維持できる点で65℃以下が好ましく、60℃以下がより好ましく、55℃以下がさらに好ましい。
加熱は均一なスラリー状態を維持できる点で撹拌しながら行うことが好ましい。
加熱したスラリーは一定時間その温度で保持することができる。保持時間が長いほど未反応単量体をより低減しやすい点で5分以上保持することが好ましく、10分以上がより好ましく、15分以上がさらに好ましく、20分以上が特に好ましい。工程時間が長くなり過ぎず、生産効率に優れる点で保持時間は120分以下が好ましい。
The slurry obtained by mixing the polymerization reaction solution and the poor solvent is heated. It is preferable to heat at 5 ° C. or higher, more preferably 10 ° C. or higher, and more preferably 15 ° C. or higher in terms of easier reduction of unreacted monomers and good liquid removal efficiency in the subsequent solid-liquid separation step. More preferably. The upper limit of the heating temperature is not particularly limited, but is preferably not higher than the boiling point of the poor solvent in that a stable slurry state can be maintained. Moreover, 65 degrees C or less is preferable at the point which can maintain a slurry state, without a polymer fuse | melting, 60 degrees C or less is more preferable, and 55 degrees C or less is further more preferable.
Heating is preferably performed with stirring from the viewpoint that a uniform slurry state can be maintained.
The heated slurry can be held at that temperature for a certain time. The longer the holding time is, the easier it is to reduce the unreacted monomer for 5 minutes or more, 10 minutes or more is more preferable, 15 minutes or more is more preferable, and 20 minutes or more is particularly preferable. The holding time is preferably 120 minutes or less from the viewpoint that the process time does not become too long and the production efficiency is excellent.

本発明の重合体の製造方法では、加熱されたスラリーは120分以内に5℃以上冷却してから後の回収工程により析出した重合体を得る。スラリーが加熱されたままの状態ではその状態が維持される時間に応じて未反応単量体の残存量が変化してしまう。従って、一定の冷却速度以上でスラリーを強制的に冷却することで得られる重合体のロット間の性能が安定化する。冷却速度は120分以内に5℃以上冷却されれば良く、効率的に製造できる点で90分以内に5℃以上冷却されることが好ましく、60分以内に5℃以上冷却されることがより好ましく、30分以内に5℃以上冷却されることがさらに好ましい。
なお、本明細書において、「加熱されたスラリーを120分以内に5℃以上冷却する」とは、スラリーを加熱及び/又は保持した後、冷却操作を開始した時点から120分以内に5℃以上冷却することを意味する。
In the method for producing a polymer of the present invention, the heated slurry is cooled to 5 ° C. or more within 120 minutes, and then a polymer precipitated in a subsequent recovery step is obtained. In the state where the slurry is heated, the remaining amount of the unreacted monomer changes depending on the time during which the state is maintained. Accordingly, the performance between lots of polymers obtained by forcibly cooling the slurry at a certain cooling rate or more is stabilized. The cooling rate may be 5 ° C. or more within 120 minutes, preferably 5 ° C. or more within 90 minutes, and more preferably 5 ° C. or more within 60 minutes in terms of efficient production. Preferably, it is more preferably cooled at 5 ° C. or more within 30 minutes.
In the present specification, “cooling the heated slurry at 5 ° C. or more within 120 minutes” means that the slurry is heated and / or held and then at 5 ° C. or more within 120 minutes from the start of the cooling operation. Means cooling.

本発明の重合体の製造方法は、1バッチあたり10kg以上の重合体を製造するスケールアップされたバッチ式の製造方法であり、重合体を析出させスラリーを形成させる操作を1000L以上の容器を用いて行う場合に好適に用いることができる。
スケールが大きくなると温度制御の応答性が悪くなるが、効率良くスラリーの温度制御ができる点でスラリーの形成は熱交換設備を備えた容器で行うことが好ましい。熱交換設備は、管形式であればコイル形の単管式、二重管式、多管式(固定管板式、遊動頭式、U字管式)等を挙げることができ、板形式であればプレート式、スパイラス形、ジャケット形を挙げることができる。熱交換設備を備えた容器を用いることで、よりスケールが大きくなる1バッチあたり20kg以上の重合体を製造する場合にも本発明の効果を奏することができ、さらに1バッチあたり30kg以上の重合体を製造する場合にもより効果を奏することができる。
1000L以上の容器内のスラリーを120分以内に5℃以上冷却するには熱交換設備に液体を冷却した冷媒を用いることが好ましい。冷媒の温度は効率的に製造できる点で30℃以下が好ましく、25℃以下がより好ましく、20℃以下が更に好ましく、15℃以下が特に好ましい。冷媒の温度は一定の温度に保つことがロット間の性能安定化の点で好ましく、設定温度から10℃以内に制御することがより好ましい。
スラリーを形成する容器は熱伝導性に優れ温度制御が容易になる点で、金属容器を用いることが好ましい。金属としては耐食性が高く、重合体への金属不純物の混入が低減しやすい点でステンレス鋼(以下SUSとも言う)が好ましい。容器の内面のうち、少なくともスラリーが接触する部分が、ステンレス鋼からなることが好ましい。
The polymer production method of the present invention is a scaled-up batch production method for producing a polymer of 10 kg or more per batch, and the operation of depositing the polymer to form a slurry is performed using a 1000 L or more container. Can be suitably used.
As the scale becomes larger, the responsiveness of the temperature control becomes worse. However, it is preferable to form the slurry in a vessel equipped with a heat exchange facility in that the temperature of the slurry can be controlled efficiently. As long as the heat exchange equipment is a tube format, it can be a coil type single tube type, double tube type, multi-tube type (fixed tube plate type, floating head type, U-tube type), etc. For example, a plate type, a spiral type, and a jacket type can be mentioned. By using a container equipped with a heat exchange facility, the effects of the present invention can be achieved even when producing a polymer of 20 kg or more per batch, which has a larger scale, and more than 30 kg of polymer per batch. Even in the case of manufacturing, it is possible to obtain more effects.
In order to cool the slurry in a vessel of 1000 L or more within 5 minutes at 120 ° C., it is preferable to use a refrigerant that has cooled the liquid in the heat exchange facility. The temperature of the refrigerant is preferably 30 ° C. or less, more preferably 25 ° C. or less, still more preferably 20 ° C. or less, and particularly preferably 15 ° C. or less in terms of efficient production. The temperature of the refrigerant is preferably maintained at a constant temperature from the viewpoint of stabilizing the performance between lots, and more preferably controlled within 10 ° C. from the set temperature.
The container for forming the slurry is preferably a metal container in terms of excellent thermal conductivity and easy temperature control. As the metal, stainless steel (hereinafter also referred to as SUS) is preferable because it has high corrosion resistance and can easily reduce the mixing of metal impurities into the polymer. Of the inner surface of the container, it is preferable that at least a portion in contact with the slurry is made of stainless steel.

[回収工程]
貧溶媒中の析出物は固液分離操作をすることにより、目的の重合体が湿粉の状態で得られる。初期の設計段階では重合体中の単量体含有量は少ないほど好ましい。2ロット目以降の製造ではロット間の性能安定化のため、初期ロットと同等の単量体含有量となることが好ましい。
固液分離操作は加圧ろ過器、減圧ろ過器、自然ろ過器、遠心分離機等の固液分離器を用いた公知の方法で行うことができる。
再沈殿工程で得られる湿粉の固形分含有量を増大させる方法としては、加圧ろ過器、減圧ろ過器、または遠心分離機を用いて固液分離を行い、脱液量が多くなるように、圧力、遠心力、操作時間等の操作条件を調整する方法が好ましい。
例えば遠心分離機を使用する場合は重合体にかかる遠心力を強くし、減圧ろ過器を用いる場合は吸引の減圧度を上げ、加圧ろ過器を用いる場合は加圧の圧力を上げることにより脱液量を増加させることができる。
特に、大気圧以上の差圧を得ることができる点で加圧ろ過器を用いることが好ましい。加圧ろ過器でのろ過差圧は50kPa以上が好ましく、100kPa以上がより好ましく、150kPa以上がさらに好ましい。ろ過時のろ材としてはろ紙、ろ布、セラミックフィルター、ガラス繊維フィルター、メンブランフィルター等を挙げることができる。ろ過時の差圧に耐えることができ、取り扱い性に優れる点でろ布を用いることが好ましい。
[Recovery process]
By subjecting the precipitate in the poor solvent to solid-liquid separation, the target polymer is obtained in the form of a wet powder. In the initial design stage, the lower the monomer content in the polymer, the better. In the production after the second lot, it is preferable that the monomer content is equal to that of the initial lot in order to stabilize the performance between lots.
The solid-liquid separation operation can be performed by a known method using a solid-liquid separator such as a pressure filter, a vacuum filter, a natural filter, or a centrifuge.
As a method of increasing the solid content of the wet powder obtained in the reprecipitation step, perform solid-liquid separation using a pressure filter, vacuum filter, or centrifuge so that the amount of liquid removal increases. A method of adjusting operating conditions such as pressure, centrifugal force and operating time is preferred.
For example, if a centrifugal separator is used, the centrifugal force applied to the polymer is increased, if a vacuum filter is used, the suction pressure is increased, and if a pressure filter is used, the pressure is increased. The amount of liquid can be increased.
In particular, it is preferable to use a pressure filter in that a differential pressure equal to or higher than atmospheric pressure can be obtained. The filtration differential pressure in the pressure filter is preferably 50 kPa or more, more preferably 100 kPa or more, and further preferably 150 kPa or more. Examples of the filter medium at the time of filtration include filter paper, filter cloth, ceramic filter, glass fiber filter, and membrane filter. It is preferable to use a filter cloth because it can withstand the differential pressure during filtration and is excellent in handleability.

[リンス工程]
リンス工程では、固液分離後の湿粉にリンス溶媒を接触させ、該リンス溶媒を脱液して湿粉を得る。リンス工程は再沈殿工程において固液分離した後の湿粉に対して行ってもよく、リスラリ工程において固液分離した後の湿粉に対して行ってもよく、両方に対して行ってもよい。
リンス溶媒としては、再沈殿工程で使用できる貧溶媒と同様のものを使用できる。重合工程に用いた単量体を溶解し、重合溶媒と均一に混合することのできる溶媒を選択することが好ましい。精製工程で使用する貧溶媒の種類が多くならず、残存溶媒の管理が容易な点で、再沈殿工程で用いた貧溶媒と同じ種類の溶媒からなる貧溶媒を用いることが好ましい。また生産効率の点で、再沈殿工程で用いた貧溶媒と同じ貧溶媒を用いることがより好ましい。
[Rinse process]
In the rinsing step, a rinsing solvent is brought into contact with the wet powder after solid-liquid separation, and the rinsing solvent is removed to obtain a wet powder. The rinsing step may be performed on the wet powder after solid-liquid separation in the reprecipitation step, may be performed on the wet powder after solid-liquid separation in the restructuring step, or may be performed on both .
As a rinse solvent, the thing similar to the poor solvent which can be used at a reprecipitation process can be used. It is preferable to select a solvent capable of dissolving the monomer used in the polymerization step and uniformly mixing with the polymerization solvent. It is preferable to use a poor solvent composed of the same type of solvent as the poor solvent used in the reprecipitation step in that the number of types of the poor solvent used in the purification step does not increase and management of the residual solvent is easy. From the viewpoint of production efficiency, it is more preferable to use the same poor solvent as the poor solvent used in the reprecipitation step.

リンス溶媒は湿粉に対して2点以上の複数点から供給されることが好ましい。湿粉に対して均一にリンス溶媒を供給でき、湿粉中の不純物を除去する効果が良好に得られやすい点で3点以上から供給することが好ましく、5点以上がより好ましく、10点以上がさらに好ましく、20点以上が特に好ましい。複数点からのリンス溶媒の供給はノズルを複数用いることや、シャワーノズルを用いることで実施できる。リンス溶媒の液滴粒径を小さくし、均一に供給しやすい点でノズル径は15mmφ以下が好ましい。また、シャワーノズルを用いることも好ましい。リンス溶媒の液滴の平均粒子径は10mm以下が好ましく、5mm以下がより好ましく、1mm以下がさらに好ましい。   It is preferable that the rinse solvent is supplied from two or more points with respect to the wet powder. It is preferable to supply from 3 points or more, more preferably 5 points or more, more preferably 10 points or more in terms of being able to supply the rinse solvent uniformly to the wet powder and easily obtaining the effect of removing impurities in the dry powder. Is more preferable, and 20 points or more are particularly preferable. The rinse solvent can be supplied from a plurality of points by using a plurality of nozzles or a shower nozzle. The nozzle diameter is preferably 15 mmφ or less from the viewpoint that the droplet diameter of the rinsing solvent is reduced and it is easy to supply uniformly. It is also preferable to use a shower nozzle. The average particle size of the rinse solvent droplets is preferably 10 mm or less, more preferably 5 mm or less, and even more preferably 1 mm or less.

[リスラリ工程]
リスラリ工程では、固液分離後の湿粉またはリンス後の湿粉を、再び貧溶媒と混合した後に固液分離して湿粉を得る。この工程は湿粉中に残存する未反応の単量体、重合開始剤等の不純物をより低減させるために有効な精製手法である。
リスラリ工程は再沈殿工程において固液分離した後の湿粉に対して行ってもよく、リスラリ工程において固液分離した後の湿粉に対してリスラリ工程を繰り返し行ってもよい。
また、再沈殿工程またはリスラリ工程において固液分離した後の湿粉に対してリスラリ工程を行う前に、リンス工程を行ってもよい。すなわちリスラリ工程はリンス後の湿粉に対して行ってもよい。
精製工程において不純物をより低減させるために、リスラリ工程を2回以上行うことが好ましく、3回以上行うことがより好ましい。工程時間が長くなり過ぎない点で、精製工程におけるリスラリ工程の回数は6回以下が好ましく、5回以下がより好ましい。
[Resurrection process]
In the slurry process, the wet powder after solid-liquid separation or the wet powder after rinsing is mixed again with a poor solvent, and then solid-liquid separated to obtain a wet powder. This step is an effective purification technique for further reducing impurities such as unreacted monomers and polymerization initiator remaining in the wet powder.
The re-slurry step may be performed on the wet powder after solid-liquid separation in the re-precipitation step, or the re-slurry step may be repeated on the wet powder after solid-liquid separation in the re-slipping step.
Moreover, you may perform a rinse process, before performing a reflow process with respect to the wet powder after solid-liquid separation in the reprecipitation process or the recycle process. That is, you may perform a recycle process with respect to the wet powder after a rinse.
In order to further reduce impurities in the purification step, it is preferable to perform the recycle step twice or more, more preferably three times or more. The number of restructuring steps in the purification step is preferably 6 times or less, more preferably 5 times or less, in that the process time does not become too long.

リスラリ工程に用いる貧溶媒は、再沈殿工程で使用できる貧溶媒と同様のものを使用できる。精製工程で使用する貧溶媒の種類が多くならず、残存溶媒の管理が容易な点で、再沈殿工程で用いた貧溶媒と同じ種類の溶媒からなる貧溶媒を用いることが好ましい。また、再沈殿工程で用いた貧溶媒とは、SP値が異なる貧溶媒をリスラリ工程で用いると、再沈殿工程において除去されやすい不純物とは異なる種類の不純物を、リスラリ工程において除去されやすくすることが可能であり、重合反応溶液中に存在する不純物が効率的に低減されやすい点で好ましい。   The poor solvent used in the re-slurry process can be the same as the poor solvent that can be used in the reprecipitation process. It is preferable to use a poor solvent composed of the same type of solvent as the poor solvent used in the reprecipitation step in that the number of types of the poor solvent used in the purification step does not increase and management of the residual solvent is easy. In addition, when a poor solvent having a different SP value is used in the re-precipitation process, the poor solvent used in the re-precipitation process makes it easy to remove impurities of a different type from the re-precipitation process in the re-precipitation process. This is preferable in that the impurities present in the polymerization reaction solution are easily reduced efficiently.

リスラリ工程のスラリーに対しても再沈殿工程と同様の温度条件での操作を行うことが好ましい。   It is preferable to perform the operation under the same temperature conditions as in the reprecipitation step for the slurry in the re-slurry step.

リスラリ工程における固液分離の方法としては、再沈殿工程における固液分離と同様の方法を用いることができる。
本発明において、精製工程で最後に行われる工程がリスラリ工程である場合、該リスラリ工程で得られる湿粉の固形分含有量が40質量%以上となるように固液分離を行う。該湿粉の固形分含有量を増大させる方法としては、加圧ろ過器、減圧ろ過器、または遠心分離機を用いて固液分離を行い、前記再沈殿工程において述べたのと同様の方法で、脱液量が多くなるように、圧力、遠心力、操作時間等の操作条件を調整する方法が好ましい。
As the solid-liquid separation method in the slurry process, the same method as the solid-liquid separation in the reprecipitation step can be used.
In this invention, when the process performed at the end in a refinement | purification process is a recycle process, solid-liquid separation is performed so that the solid content of the wet powder obtained by this recycle process may be 40 mass% or more. As a method for increasing the solid content of the wet powder, solid-liquid separation is performed using a pressure filter, a vacuum filter, or a centrifuge, and the same method as described in the reprecipitation step is used. A method of adjusting operation conditions such as pressure, centrifugal force, and operation time so that the amount of liquid removal is increased is preferable.

[後工程]
貧溶媒中の析出物をろ別して得られる湿粉を乾燥させることにより、目的の重合体の乾燥粉末が得られる。
[Post-process]
By drying the wet powder obtained by filtering the precipitate in the poor solvent, a dry powder of the target polymer can be obtained.

また、湿粉は、乾燥せずに湿粉のまま適当な溶媒に溶解させてリソグラフィー用組成物として用いてもよく、濃縮して低沸点化合物を除去してからリソグラフィー用組成物として用いてもよい。その際、保存安定剤等の添加剤を適宜添加してもよい。
または、湿粉を乾燥させた後に適当な溶媒に溶解させ、さらに濃縮して低沸点化合物を除去してからリソグラフィー用組成物として用いてもよい。その際も、保存安定剤等の添加剤を適宜添加してもよい。
<重合体>
本発明におけるリソグラフィー用重合体(以下、単に重合体ということもある。)は、リソグラフィー工程に用いられる重合体であれば、特に限定されずに適用することができる。例えば、レジスト膜の形成に用いられるレジスト用重合体、レジスト膜の上層に形成される反射防止膜(TARC)、またはレジスト膜の下層に形成される反射防止膜(BARC)の形成に用いられる反射防止膜用重合体、ギャップフィル膜の形成に用いられるギャップフィル膜重合体、トップコート膜の形成に用いられるトップコート膜用重合体が挙げられる。
本発明のリソグラフィー用重合体は、極性基を有する構成単位を含有する共重合体であることが親水性表面への重合体の密着性や極性溶媒への親和性の点で好ましい。極性基を有する構成単位については後述する。極性基を有する構成単位以外の構成単位は、リソグラフィー用重合体において公知の構成単位から、用途等に応じて適宜選択して含有させることができる。
Further, the wet powder may be used as a lithography composition by dissolving it in a suitable solvent without drying and may be used as a lithography composition after concentration to remove low boiling point compounds. Good. At that time, additives such as a storage stabilizer may be appropriately added.
Alternatively, the moist powder may be dried and then dissolved in an appropriate solvent, and further concentrated to remove the low boiling point compound, and then used as a lithography composition. At that time, additives such as a storage stabilizer may be added as appropriate.
<Polymer>
The polymer for lithography in the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as polymer) is not particularly limited as long as it is a polymer used in the lithography process. For example, a resist polymer used for forming a resist film, an antireflection film (TARC) formed on the upper layer of the resist film, or a reflection used for forming an antireflection film (BARC) formed on the lower layer of the resist film. Examples thereof include a polymer for prevention film, a gap fill film polymer used for forming a gap fill film, and a polymer for top coat film used for forming a top coat film.
The polymer for lithography of the present invention is preferably a copolymer containing a constitutional unit having a polar group from the viewpoint of adhesion of the polymer to a hydrophilic surface and affinity for a polar solvent. The structural unit having a polar group will be described later. Constitutional units other than the constitutional unit having a polar group can be appropriately selected and contained from known constitutional units in the polymer for lithography according to the use and the like.

反射防止膜用重合体の例としては、吸光性基を有する構成単位と、レジスト膜と混合を避けるため、硬化剤などと反応して硬化可能なアミノ基、アミド基、ヒドロキシ基、エポキシ基等の反応性官能基を有する構成単位とを含む共重合体が挙げられる。吸光性基とは、レジスト組成物中の感光成分が感度を有する波長領域の光に対して、高い吸収性能を有する基であり、具体例としては、アントラセン環、ナフタレン環、ベンゼン環、キノリン環、キノキサリン環、チアゾール環等の環構造(任意の置換基を有していてもよい。)を有する基が挙げられる。特に、リソグラフィー工程における照射光として、KrFレーザ光が用いられる場合には、アントラセン環又は任意の置換基を有するアントラセン環が好ましく、ArFレーザ光が用いられる場合には、ベンゼン環又は任意の置換基を有するベンゼン環が好ましい。
上記アントラセン環の任意の置換基としては、フェノール性水酸基、アルコール性水酸基、カルボキシ基、カルボニル基、エステル基、アミノ基、又はアミド基等が挙げられる。これらのうち、吸光性基として、保護された又は保護されていないフェノール性水酸基を有するものが、良好な現像性・高解像性の観点から好ましい。上記吸光性基を有する構成単位・単量体として、例えば、ベンジル(メタ)アクリレート、p−ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
Examples of the polymer for the antireflection film include a structural unit having a light-absorbing group and an amino group, an amide group, a hydroxy group, an epoxy group, etc. that can be cured by reacting with a curing agent to avoid mixing with the resist film And a copolymer containing a structural unit having a reactive functional group. The light-absorbing group is a group having high absorption performance with respect to light in a wavelength region where the photosensitive component in the resist composition is sensitive. Specific examples include an anthracene ring, naphthalene ring, benzene ring, quinoline ring. , A group having a ring structure (optionally substituted) such as a quinoxaline ring and a thiazole ring. In particular, when KrF laser light is used as irradiation light in the lithography process, an anthracene ring or an anthracene ring having an arbitrary substituent is preferable, and when ArF laser light is used, a benzene ring or an arbitrary substituent A benzene ring having is preferred.
Examples of the optional substituent on the anthracene ring include a phenolic hydroxyl group, an alcoholic hydroxyl group, a carboxy group, a carbonyl group, an ester group, an amino group, and an amide group. Among these, those having a protected or unprotected phenolic hydroxyl group as the light absorbing group are preferable from the viewpoint of good developability and high resolution. Examples of the structural unit / monomer having the light-absorbing group include benzyl (meth) acrylate and p-hydroxyphenyl (meth) acrylate.

ギャップフィル膜用重合体の例としては、狭いギャップに流れ込むための適度な粘度を有し、レジスト膜や反射防止膜との混合を避けるため、硬化剤などと反応して硬化可能な反応性官能基を有する構成単位を含む共重合体が挙げられる。具体的にはヒドロキシスチレンと、スチレン、アルキル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート等の単量体との共重合体が挙げられる。
液浸リソグラフィーに用いられるトップコート膜用重合体の例としては、カルボキシル基を有する構成単位を含む共重合体、水酸基が置換したフッ素含有基を有する構成単位を含む共重合体等が挙げられる。
Examples of polymers for gap fill films are reactive functionalities that have a suitable viscosity for flowing into narrow gaps and can be cured by reacting with curing agents to avoid mixing with resist films and antireflection films. Examples thereof include a copolymer containing a structural unit having a group. Specific examples include copolymers of hydroxystyrene and monomers such as styrene, alkyl (meth) acrylate, and hydroxyalkyl (meth) acrylate.
Examples of the polymer for the topcoat film used in immersion lithography include a copolymer containing a structural unit having a carboxyl group, a copolymer containing a structural unit having a fluorine-containing group substituted with a hydroxyl group, and the like.

レジスト用重合体は、酸脱離性基を有する構成単位の1種以上を含むものが好ましく、酸脱離性基を有する構成単位の1種以上と、極性基を有する構成単位の1種以上とを含む共重合体がより好ましい。   The resist polymer preferably includes one or more structural units having an acid leaving group, and one or more structural units having an acid leaving group and one or more structural units having a polar group. The copolymer containing is more preferable.

[極性基を有する構成単位]
「極性基」とは、極性を持つ官能基または極性を持つ原子団を有する基であり、具体例としては、ヒドロキシ基、シアノ基、アルコキシ基、カルボキシ基、アミノ基、カルボニル基、フッ素原子を含む基、硫黄原子を含む基、ラクトン骨格を含む基、アセタール構造を含む基、エーテル結合を含む基などが挙げられる。
これらのうちで、波長250nm以下の光で露光するパターン形成方法に適用されるレジスト用重合体は、極性基を有する構成単位として、ラクトン骨格を有する構成単位を有することが好ましく、さらに後述の親水性基を有する構成単位を有することが好ましい。
[Structural unit having a polar group]
The “polar group” is a group having a polar functional group or a polar atomic group. Specific examples include a hydroxy group, a cyano group, an alkoxy group, a carboxy group, an amino group, a carbonyl group, and a fluorine atom. A group containing a sulfur atom, a group containing a lactone skeleton, a group containing an acetal structure, a group containing an ether bond, and the like.
Among these, the resist polymer applied to the pattern forming method that is exposed to light having a wavelength of 250 nm or less preferably has a structural unit having a lactone skeleton as the structural unit having a polar group, It is preferable to have a structural unit having a functional group.

(ラクトン骨格を有する構成単位・単量体)
ラクトン骨格としては、例えば、4〜20員環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、ラクトン環に脂肪族または芳香族の炭素環または複素環が縮合していてもよい。
重合体がラクトン骨格を有する構成単位を含む場合、その含有量は、基板等への密着性の点から、全構成単位(100モル%)のうち、20モル%以上が好ましく、25モル%以上がより好ましい。また、感度および解像度の点から、60モル%以下が好ましく、55モル%以下がより好ましく、50モル%以下がさらに好ましい。
(Constitutional unit / monomer having a lactone skeleton)
Examples of the lactone skeleton include a lactone skeleton having about 4 to 20 members. The lactone skeleton may be a monocycle having only a lactone ring, or an aliphatic or aromatic carbocyclic or heterocyclic ring may be condensed with the lactone ring.
In the case where the polymer contains a structural unit having a lactone skeleton, the content thereof is preferably 20 mol% or more, more preferably 25 mol% or more of all structural units (100 mol%) from the viewpoint of adhesion to a substrate or the like. Is more preferable. Moreover, from the point of a sensitivity and resolution, 60 mol% or less is preferable, 55 mol% or less is more preferable, and 50 mol% or less is further more preferable.

ラクトン骨格を有する単量体としては、基板等への密着性に優れる点から、置換あるいは無置換のδ−バレロラクトン環を有する(メタ)アクリル酸エステル、置換あるいは無置換のγ−ブチロラクトン環を有する単量体からなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、無置換のγ−ブチロラクトン環を有する単量体が特に好ましい。   As a monomer having a lactone skeleton, a (meth) acrylic acid ester having a substituted or unsubstituted δ-valerolactone ring, a substituted or unsubstituted γ-butyrolactone ring is used because of its excellent adhesion to a substrate or the like. Preferably, at least one selected from the group consisting of monomers having it is preferred, and monomers having an unsubstituted γ-butyrolactone ring are particularly preferred.

ラクトン骨格を有する単量体の具体例としては、β−(メタ)アクリロイルオキシ−β−メチル−δ−バレロラクトン、4,4−ジメチル−2−メチレン−γ−ブチロラクトン、β−(メタ)アクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン、β−(メタ)アクリロイルオキシ−β−メチル−γ−ブチロラクトン、α−(メタ)アクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン、2−(1−(メタ)アクリロイルオキシ)エチル−4−ブタノリド、(メタ)アクリル酸パントイルラクトン、5−(メタ)アクリロイルオキシ−2,6−ノルボルナンカルボラクトン、8−メタクリロキシ−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オン、9−メタクリロキシ−4−オキサトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン−3−オン等が挙げられる。また、類似構造を持つ単量体として、メタクリロイルオキシこはく酸無水物等も挙げられる。
ラクトン骨格を有する単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Specific examples of the monomer having a lactone skeleton include β- (meth) acryloyloxy-β-methyl-δ-valerolactone, 4,4-dimethyl-2-methylene-γ-butyrolactone, β- (meth) acryloyl. Oxy-γ-butyrolactone, β- (meth) acryloyloxy-β-methyl-γ-butyrolactone, α- (meth) acryloyloxy-γ-butyrolactone, 2- (1- (meth) acryloyloxy) ethyl-4-butanolide , (Meth) acrylic acid pantoyl lactone, 5- (meth) acryloyloxy-2,6-norbornanecarbolactone, 8-methacryloxy-4-oxatricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decane-3 - one, 9-methacryloxy-4-oxatricyclo [5.2.1.0 2, 6] cited decan-3-one and the like . Examples of the monomer having a similar structure include methacryloyloxysuccinic anhydride.
Monomers having a lactone skeleton may be used alone or in combination of two or more.

(親水性基を有する構成単位・単量体)
本明細書における「親水性基」とは、−C(CF−OH、ヒドロキシ基、シアノ基、メトキシ基、カルボキシ基およびアミノ基の少なくとも1種である。
これらのうちで、波長250nm以下の光で露光するパターン形成方法に適用されるレジスト用重合体は、親水性基としてヒドロキシ基またはシアノ基を有することが好ましい。
重合体における親水性基を有する構成単位の含有量は、レジストパターン矩形性の点から、全構成単位(100モル%)のうち、5〜30モル%が好ましく、10〜25モル%がより好ましい。
(Structural unit / monomer having a hydrophilic group)
The “hydrophilic group” in the present specification is at least one of —C (CF 3 ) 2 —OH, a hydroxy group, a cyano group, a methoxy group, a carboxy group, and an amino group.
Among these, it is preferable that the resist polymer applied to the pattern forming method exposed to light having a wavelength of 250 nm or less has a hydroxy group or a cyano group as a hydrophilic group.
The content of the structural unit having a hydrophilic group in the polymer is preferably from 5 to 30 mol%, more preferably from 10 to 25 mol%, of the total structural units (100 mol%) from the viewpoint of the resist pattern rectangularity. .

親水性基を有する単量体としては、例えば、末端ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリ酸エステル;単量体の親水性基上にアルキル基、ヒドロキシ基、カルボキシ基等の置換基を有する誘導体;環式炭化水素基を有する単量体(例えば(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸1−イソボルニル、(メタ)アクリル酸アダマンチル、(メタ)アクリル酸トリシクロデカニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンチル、(メタ)アクリル酸2−メチル−2−アダマンチル、(メタ)アクリル酸2−エチル−2−アダマンチル等。)が置換基としてヒドロキシ基、カルボキシ基等の親水性基を有するもの;が挙げられる。   Examples of the monomer having a hydrophilic group include a (meth) acrylic acid ester having a terminal hydroxy group; a derivative having a substituent such as an alkyl group, a hydroxy group, or a carboxy group on the hydrophilic group of the monomer; Monomers having a cyclic hydrocarbon group (for example, cyclohexyl (meth) acrylate, 1-isobornyl (meth) acrylate, adamantyl (meth) acrylate, tricyclodecanyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid) Dicyclopentyl, 2-methyl-2-adamantyl (meth) acrylate, 2-ethyl-2-adamantyl (meth) acrylate, etc.) having a hydrophilic group such as a hydroxy group or a carboxy group as a substituent; Can be mentioned.

親水性基を有する単量体の具体例としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシ−n−プロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシアダマンチル、2−または3−シアノ−5−ノルボルニル(メタ)アクリレート、2−シアノメチル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。基板等に対する密着性の点から、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシアダマンチル、(メタ)アクリル酸3,5−ジヒドロキシアダマンチル、2−または3−シアノ−5−ノルボルニル(メタ)アクリレート、2−シアノメチル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート等が好ましい。
親水性基を有する単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Specific examples of the monomer having a hydrophilic group include (meth) acrylic acid, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, and 2-hydroxy- (meth) acrylate. -Propyl, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, 3-hydroxyadamantyl (meth) acrylate, 2- or 3-cyano-5-norbornyl (meth) acrylate, 2-cyanomethyl-2-adamantyl (meth) acrylate, etc. Is mentioned. From the point of adhesion to a substrate or the like, 3-hydroxyadamantyl (meth) acrylate, 3,5-dihydroxyadamantyl (meth) acrylate, 2- or 3-cyano-5-norbornyl (meth) acrylate, 2-cyanomethyl- 2-adamantyl (meth) acrylate and the like are preferable.
The monomer which has a hydrophilic group may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

[酸脱離性基を有する構成単位]
本発明のリソグラフィー用重合体がレジスト用途に用いられる場合、上述した極性基を有する構成単位の他に、酸脱離性基を有する構成単位を有することが好ましく、その他に、必要に応じて公知の構成単位をさらに有していてもよい。
「酸脱離性基」とは、酸により開裂する結合を有する基であり、該結合の開裂により酸脱離性基の一部または全部が重合体の主鎖から脱離する基である。
レジスト用組成物において、酸脱離性基を有する構成単位を有する重合体は、酸成分と反応してアルカリ性溶液に可溶となり、レジストパターン形成を可能とする作用を奏する。
酸脱離性基を有する構成単位の割合は、感度および解像度の点から、重合体を構成する全構成単位(100モル%)のうち、20モル%以上が好ましく、25モル%以上がより好ましい。また、基板等への密着性の点から、60モル%以下が好ましく、55モル%以下がより好ましく、50モル%以下がさらに好ましい。
[Constitutional unit having acid leaving group]
When the polymer for lithography of the present invention is used for resist applications, it is preferable to have a structural unit having an acid-eliminable group in addition to the above-mentioned structural unit having a polar group. The structural unit may be further included.
The “acid leaving group” is a group having a bond that is cleaved by an acid, and a part or all of the acid leaving group is removed from the main chain of the polymer by cleavage of the bond.
In the resist composition, a polymer having a structural unit having an acid-eliminable group reacts with an acid component to become soluble in an alkaline solution, and has an effect of enabling resist pattern formation.
The proportion of the structural unit having an acid leaving group is preferably 20 mol% or more, more preferably 25 mol% or more, out of all the structural units (100 mol%) constituting the polymer from the viewpoint of sensitivity and resolution. . Moreover, 60 mol% or less is preferable from the point of the adhesiveness to a board | substrate etc., 55 mol% or less is more preferable, and 50 mol% or less is further more preferable.

酸脱離性基を有する単量体は、酸脱離性基および重合性多重結合を有する化合物であればよく、公知のものを使用できる。重合性多重結合とは重合反応時に開裂して共重合鎖を形成する多重結合であり、エチレン性二重結合が好ましい。
酸脱離性基を有する単量体の具体例として、炭素数6〜20の脂環式炭化水素基を有し、かつ酸脱離性基を有している(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。該脂環式炭化水素基は、(メタ)アクリル酸エステルのエステル結合を構成する酸素原子と直接結合していてもよく、アルキレン基等の連結基を介して結合していてもよい。
該(メタ)アクリル酸エステルには、炭素数6〜20の脂環式炭化水素基を有するとともに、(メタ)アクリル酸エステルのエステル結合を構成する酸素原子との結合部位に第3級炭素原子を有する(メタ)アクリル酸エステル、または、炭素数6〜20の脂環式炭化水素基を有するとともに、該脂環式炭化水素基に−COOR基(Rは置換基を有していてもよい第3級炭化水素基、テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロピラニル基、またはオキセパニル基を表す。)が直接または連結基を介して結合している(メタ)アクリル酸エステルが含まれる。
The monomer having an acid leaving group may be any compound having an acid leaving group and a polymerizable multiple bond, and known ones can be used. The polymerizable multiple bond is a multiple bond that is cleaved during the polymerization reaction to form a copolymer chain, and an ethylenic double bond is preferable.
Specific examples of the monomer having an acid leaving group include (meth) acrylic acid esters having an alicyclic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms and having an acid leaving group. It is done. The alicyclic hydrocarbon group may be directly bonded to an oxygen atom constituting an ester bond of (meth) acrylic acid ester, or may be bonded via a linking group such as an alkylene group.
The (meth) acrylic acid ester has an alicyclic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, and a tertiary carbon atom at the bonding site with the oxygen atom constituting the ester bond of the (meth) acrylic acid ester. A (meth) acrylic acid ester having an alicyclic group or an alicyclic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms and a -COOR group (R may have a substituent) on the alicyclic hydrocarbon group. (Meth) acrylic acid ester in which a tertiary hydrocarbon group, a tetrahydrofuranyl group, a tetrahydropyranyl group, or an oxepanyl group is bonded directly or via a linking group is included.

特に、波長250nm以下の光で露光するパターン形成方法に適用されるレジスト組成物を製造する場合には、酸脱離性基を有する単量体の好ましい例として、例えば、2−メチル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート、2−エチル−2−アダマンチル(メタ)アクリレート、1−(1’−アダマンチル)−1−メチルエチル(メタ)アクリレート、1−メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、1−エチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、1−メチルシクロペンチル(メタ)アクリレート、1−エチルシクロペンチル(メタ)アクリレート、イソプロピルアダマンチル(メタ)アクリレート、1−エチルシクロオクチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
酸脱離性基を有する単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
In particular, in the case of producing a resist composition that is applied to a pattern forming method that is exposed to light having a wavelength of 250 nm or less, as a preferred example of a monomer having an acid leaving group, for example, 2-methyl-2- Adamantyl (meth) acrylate, 2-ethyl-2-adamantyl (meth) acrylate, 1- (1′-adamantyl) -1-methylethyl (meth) acrylate, 1-methylcyclohexyl (meth) acrylate, 1-ethylcyclohexyl ( Examples include meth) acrylate, 1-methylcyclopentyl (meth) acrylate, 1-ethylcyclopentyl (meth) acrylate, isopropyl adamantyl (meth) acrylate, 1-ethylcyclooctyl (meth) acrylate, and the like.
As the monomer having an acid leaving group, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.

<レジスト組成物の製造方法>
こうして得られる重合体と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物を混合してレジスト組成物を製造する。該レジスト組成物は化学増幅型のレジスト組成物である。好ましくはレジスト溶媒に、該重合体と活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物を溶解する。
<Method for producing resist composition>
The polymer thus obtained and a compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation are mixed to produce a resist composition. The resist composition is a chemically amplified resist composition. Preferably, the polymer and a compound capable of generating an acid upon irradiation with actinic rays or radiation are dissolved in a resist solvent.

[レジスト溶媒]
レジスト溶媒としては、上記に重合溶媒として挙げた溶媒を用いることができる。
[活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物]
活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物は、化学増幅型レジスト組成物の光酸発生剤として使用可能なものの中から任意に選択できる。光酸発生剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
光酸発生剤としては、例えば、オニウム塩化合物、スルホンイミド化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、キノンジアジド化合物、ジアゾメタン化合物等が挙げられる。
光酸発生剤の使用量は、重合体100質量部に対して、0.1〜20質量部が好ましく、0.5〜10質量部がより好ましい。
[Resist solvent]
As the resist solvent, the solvents listed above as the polymerization solvent can be used.
[Compound that generates acid upon irradiation with actinic ray or radiation]
The compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation can be arbitrarily selected from those that can be used as a photoacid generator for a chemically amplified resist composition. A photo-acid generator may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
Examples of the photoacid generator include onium salt compounds, sulfonimide compounds, sulfone compounds, sulfonic acid ester compounds, quinone diazide compounds, diazomethane compounds, and the like.
0.1-20 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of polymers, and, as for the usage-amount of a photo-acid generator, 0.5-10 mass parts is more preferable.

[含窒素化合物]
化学増幅型レジスト組成物は、含窒素化合物を含んでいてもよい。含窒素化合物を含むことにより、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等がさらに向上する。つまり、レジストパターンの断面形状が矩形により近くなり、また、レジスト膜に光を照射し、ついでベーク(PEB)した後、次の現像処理までの間に数時間放置されることが半導体素子の量産ラインではあるが、そのような放置(経時)したときにレジストパターンの断面形状の劣化の発生がより抑制される。
含窒素化合物としては、アミンが好ましく、第2級低級脂肪族アミン、第3級低級脂肪族アミンがより好ましい。
含窒素化合物の量は、重合体100質量部に対して、0.01〜2質量部が好ましい。
[Nitrogen-containing compounds]
The chemically amplified resist composition may contain a nitrogen-containing compound. By including the nitrogen-containing compound, the resist pattern shape, the stability over time, and the like are further improved. That is, the cross-sectional shape of the resist pattern becomes closer to a rectangle, and the resist film is irradiated with light, then baked (PEB), and then left for several hours before the next development process. Although it is a line, the occurrence of the deterioration of the cross-sectional shape of the resist pattern is further suppressed when left as such (timed).
The nitrogen-containing compound is preferably an amine, more preferably a secondary lower aliphatic amine or a tertiary lower aliphatic amine.
As for the quantity of a nitrogen-containing compound, 0.01-2 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of polymers.

[有機カルボン酸、リンのオキソ酸またはその誘導体]
化学増幅型レジスト組成物は、有機カルボン酸、リンのオキソ酸またはその誘導体(以下、これらをまとめて酸化合物と記す。)を含んでいてもよい。酸化合物を含むことにより、含窒素化合物の配合による感度劣化を抑えることができ、また、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等がさらに向上する。
有機カルボン酸としては、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸等が挙げられる。
リンのオキソ酸またはその誘導体としては、リン酸またはその誘導体、ホスホン酸またはその誘導体、ホスフィン酸またはその誘導体等が挙げられる。
酸化合物の量は、重合体100質量部に対して、0.01〜5質量部が好ましい。
[Organic carboxylic acid, phosphorus oxo acid or derivative thereof]
The chemically amplified resist composition may contain an organic carboxylic acid, an oxo acid of phosphorus, or a derivative thereof (hereinafter collectively referred to as an acid compound). By including an acid compound, it is possible to suppress deterioration in sensitivity due to the blending of the nitrogen-containing compound, and further improve the resist pattern shape, stability with time of leaving, and the like.
Examples of the organic carboxylic acid include malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, and salicylic acid.
Examples of phosphorus oxo acids or derivatives thereof include phosphoric acid or derivatives thereof, phosphonic acid or derivatives thereof, phosphinic acid or derivatives thereof, and the like.
The amount of the acid compound is preferably 0.01 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer.

[添加剤]
本発明のレジスト組成物は、必要に応じて、界面活性剤、その他のクエンチャー、増感剤、ハレーション防止剤、保存安定剤、消泡剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。該添加剤は、当該分野で公知のものであればいずれも使用可能である。また、これら添加剤の量は、特に限定されず、適宜決めればよい。
[Additive]
The resist composition of the present invention may contain various additives such as surfactants, other quenchers, sensitizers, antihalation agents, storage stabilizers, and antifoaming agents as necessary. Any additive can be used as long as it is known in the art. Further, the amount of these additives is not particularly limited, and may be determined as appropriate.

<微細パターンが形成された基板の製造方法>
本発明の、微細パターンが形成された基板の製造方法の一例について説明する。
まず、所望の微細パターンを形成しようとするシリコンウエハー等の被加工基板の表面に、本発明の製造方法で得られるレジスト組成物をスピンコート等により塗布する。そして、該レジスト組成物が塗布された被加工基板を、ベーキング処理(プリベーク)等で乾燥することにより、基板上にレジスト膜を形成する。
<Manufacturing method of substrate on which fine pattern is formed>
An example of the manufacturing method of the board | substrate with which the fine pattern was formed of this invention is demonstrated.
First, the resist composition obtained by the production method of the present invention is applied to the surface of a substrate to be processed such as a silicon wafer on which a desired fine pattern is to be formed by spin coating or the like. And the resist film is formed on a board | substrate by drying the to-be-processed board | substrate with which this resist composition was apply | coated by baking process (prebaking) etc.

ついで、レジスト膜に、フォトマスクを介して、250nm以下の波長の光を照射して潜像を形成する(露光)。照射光としては、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、Fエキシマレーザー、EUVエキシマレーザーが好ましく、ArFエキシマレーザーが特に好ましい。また、電子線を照射してもよい。
また、該レジスト膜と露光装置の最終レンズとの間に、純水、パーフルオロ−2−ブチルテトラヒドロフラン、パーフルオロトリアルキルアミン等の高屈折率液体を介在させた状態で光を照射する液浸露光を行ってもよい。
Next, the resist film is irradiated with light having a wavelength of 250 nm or less through a photomask to form a latent image (exposure). As irradiation light, a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, an F 2 excimer laser, and an EUV excimer laser are preferable, and an ArF excimer laser is particularly preferable. Moreover, you may irradiate an electron beam.
In addition, immersion in which light is irradiated with a high refractive index liquid such as pure water, perfluoro-2-butyltetrahydrofuran, or perfluorotrialkylamine interposed between the resist film and the final lens of the exposure apparatus. Exposure may be performed.

露光後、適宜熱処理(露光後ベーク、PEB)し、レジスト膜にアルカリ現像液を接触させ、露光部分を現像液に溶解させ、除去する(現像)。アルカリ現像液としては、公知のものが挙げられる。
現像後、基板を純水等で適宜リンス処理する。このようにして被加工基板上にレジストパターンが形成される。
After the exposure, heat treatment is appropriately performed (post-exposure baking, PEB), an alkali developer is brought into contact with the resist film, and the exposed portion is dissolved in the developer and removed (development). Examples of the alkaline developer include known ones.
After development, the substrate is appropriately rinsed with pure water or the like. In this way, a resist pattern is formed on the substrate to be processed.

レジストパターンが形成された基板は、適宜熱処理(ポストベーク)してレジストを強化し、レジストのない部分を選択的にエッチングする。
エッチング後、レジストを剥離剤によって除去することによって、微細パターンが形成された基板が得られる。
The substrate on which the resist pattern is formed is appropriately heat-treated (post-baked) to strengthen the resist and selectively etch the portion without the resist.
After etching, the resist is removed with a release agent to obtain a substrate on which a fine pattern is formed.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、各実施例、比較例中「部」とあるのは、特に断りのない限り「質量部」を示す。測定方法および評価方法は以下の方法を用いた。   Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, “part” in each example and comparative example means “part by mass” unless otherwise specified. The measurement method and evaluation method used the following methods.

<重量平均分子量の測定>
重合体の重量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)は、下記の条件(GPC条件)でゲル・パーミエーション・クロマトグラフィーにより、ポリスチレン換算で求めた。
[GPC条件]
装置:東ソー社製、東ソー高速GPC装置 HLC−8220GPC(商品名)、
分離カラム:昭和電工社製、Shodex GPC K−805L(商品名)を3本直列に連結したもの、
測定温度:40℃、
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)、
試料:重合体の約20mgを5mLのTHFに溶解し、0.5μmメンブレンフィルターで濾過した溶液、
流量:1mL/分、
注入量:0.1mL、
検出器:示差屈折計。
<Measurement of weight average molecular weight>
The weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of the polymer were determined in terms of polystyrene by gel permeation chromatography under the following conditions (GPC conditions).
[GPC conditions]
Equipment: Tosoh Corporation, Tosoh High Speed GPC Equipment HLC-8220GPC (trade name),
Separation column: manufactured by Showa Denko, Shodex GPC K-805L (trade name) connected in series,
Measurement temperature: 40 ° C.
Eluent: Tetrahydrofuran (THF)
Sample: A solution in which about 20 mg of a polymer is dissolved in 5 mL of THF and filtered through a 0.5 μm membrane filter.
Flow rate: 1 mL / min,
Injection volume: 0.1 mL,
Detector: differential refractometer.

検量線I:標準ポリスチレンの約20mgを5mLのTHFに溶解し、0.5μmメンブレンフィルターで濾過した溶液を用いて、上記の条件で分離カラムに注入し、溶出時間と分子量の関係を求めた。標準ポリスチレンは、下記の東ソー社製の標準ポリスチレン(いずれも商品名)を用いた。
F−80(Mw=706,000)、
F−20(Mw=190,000)、
F−4(Mw=37,900)、
F−1(Mw=10,200)、
A−2500(Mw=2,630)、
A−500(Mw=682、578、474、370、260の混合物)。
Calibration curve I: About 20 mg of standard polystyrene was dissolved in 5 mL of THF, and the solution was filtered through a 0.5 μm membrane filter and injected into a separation column under the above conditions, and the relationship between elution time and molecular weight was determined. As the standard polystyrene, the following standard polystyrene manufactured by Tosoh Corporation (both trade names) were used.
F-80 (Mw = 706,000),
F-20 (Mw = 190,000),
F-4 (Mw = 37,900),
F-1 (Mw = 10,200),
A-2500 (Mw = 2,630),
A-500 (mixture of Mw = 682, 578, 474, 370, 260).

測定時間0〜3分:A液/B液=90体積%/10体積%。
測定時間3〜24分:A液/B液=90体積%/10体積%から、50体積%/50体積%まで。
測定時間24〜36.5分:A液/B液=50体積%/50体積%から、0体積%/100体積%まで。
測定時間36.5〜44分:A液/B液=0体積%/100体積%。
Measurement time 0 to 3 minutes: A liquid / B liquid = 90 vol% / 10 vol%.
Measurement time: 3 to 24 minutes: A liquid / B liquid = 90 volume% / 10 volume% to 50 volume% / 50 volume%.
Measurement time: 24 to 36.5 minutes: A liquid / B liquid = 50 volume% / 50 volume% to 0 volume% / 100 volume%.
Measurement time: 36.5 to 44 minutes: Liquid A / liquid B = 0 volume% / 100 volume%.

<残存単量体の測定>
製品化工程で得られた乾燥粉末状または溶液状(濃縮液状を含む)のリソグラフィー用重合体中の残存単量体の量は、下記の方法で求める。
乾燥粉末状または溶液状のリソグラフィー用重合体を0.5g採取し、これをアセトニトリルで希釈し、メスフラスコを用いて全量を50mLとした。この希釈液を0.2μmのメンブレンフィルターで濾過し、東ソー社製、高速液体クロマトグラフHPLC−8020(製品名)を用いて、該希釈液中の未反応の単量体含有量を、単量体ごとに求めた。これらの合計単量体量の重合体における質量割合(質量%)を重合体中に残存する単量体の含有量とした。検出下限以下は残存単量体量を0質量%とした。
本方法で測定される残存単量体量(単位:質量%)は、製品化工程で得られた乾燥粉末状のリソグラフィー用重合体または溶液状のリソグラフィー用重合体の重合体の固形分の質量を100質量%とするときの割合である。
<Measurement of residual monomer>
The amount of residual monomer in the dry pulverized or solution (including concentrated liquid) lithographic polymer obtained in the commercialization step is determined by the following method.
0.5 g of a lithographic polymer in the form of a dry powder or solution was collected, diluted with acetonitrile, and made up to a total volume of 50 mL using a volumetric flask. The diluted solution was filtered through a 0.2 μm membrane filter, and the unreacted monomer content in the diluted solution was determined by using a high performance liquid chromatograph HPLC-8020 (product name) manufactured by Tosoh Corporation. Asked for each body. The mass ratio (% by mass) in the polymer of the total monomer amount was defined as the content of the monomer remaining in the polymer. Below the lower limit of detection, the residual monomer amount was 0% by mass.
The amount of residual monomer (unit: mass%) measured by this method is the mass of the solid content of the dry-powder-like lithographic polymer or solution-like lithographic polymer obtained in the commercialization process. Is the ratio when 100% by mass.

前記高速液体クロマトグラフによる測定において、分離カラムはジーエルサイエンス社製、Inertsil ODS−2(商品名)を1本使用し、移動相は水/アセトニトリルのグラジエント系、流量0.8mL/min、検出器は東ソー社製、紫外・可視吸光光度計UV−8020(商品名)、検出波長220nm、測定温度40℃、注入量4μLで測定した。なお、分離カラムであるInertsil ODS−2(商品名)は、シリカゲル粒径5μm、カラム内径4.6mm×カラム長さ450mmのものを使用した。また、移動相のグラジエント条件は、A液を水、B液をアセトニトリルとし、下記の通りとした。また、単量体の含有量を定量するために、濃度の異なる3種類の各単量体溶液を標準液として用いた。
測定時間0〜3分:A液/B液=90体積%/10体積%。
測定時間3〜24分:A液/B液=90体積%/10体積%から、50体積%/50体積%まで。
測定時間24〜36.5分:A液/B液=50体積%/50体積%から、0体積%/100体積%まで。
測定時間36.5〜44分:A液/B液=0体積%/100体積%。
In the measurement by the high performance liquid chromatograph, the separation column uses one Inertsil ODS-2 (trade name) manufactured by GL Sciences, the mobile phase is a water / acetonitrile gradient system, the flow rate is 0.8 mL / min, the detector. Was measured with an ultraviolet / visible absorptiometer UV-8020 (trade name) manufactured by Tosoh Corporation, a detection wavelength of 220 nm, a measurement temperature of 40 ° C., and an injection amount of 4 μL. The separation column Inertsil ODS-2 (trade name) used was a silica gel particle diameter of 5 μm, a column inner diameter of 4.6 mm × column length of 450 mm. The gradient conditions of the mobile phase were as follows, with the liquid A being water and the liquid B being acetonitrile. In order to quantify the monomer content, three types of monomer solutions having different concentrations were used as standard solutions.
Measurement time 0 to 3 minutes: A liquid / B liquid = 90 vol% / 10 vol%.
Measurement time: 3 to 24 minutes: A liquid / B liquid = 90 volume% / 10 volume% to 50 volume% / 50 volume%.
Measurement time: 24 to 36.5 minutes: A liquid / B liquid = 50 volume% / 50 volume% to 0 volume% / 100 volume%.
Measurement time: 36.5 to 44 minutes: Liquid A / liquid B = 0 volume% / 100 volume%.

<レジスト組成物の評価>
[感度、現像コントラスト測定]
レジスト組成物を、6インチシリコンウエハー上に回転塗布し、ホットプレート上で120℃、60秒間プリベーク(PAB)して、厚さ300nmの薄膜を形成した。ArFエキシマレーザー露光装置(リソテックジャパン製、商品名:VUVES−4500)を用い、露光量を変えて10mm×10mmの18ショットを露光した。次いで110℃、60秒間のポストベーク(PEB)を行った後、レジスト現像アナライザー(リソテックジャパン製。商品名:RDA−800)を用い、23℃にて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液で65秒間現像し、各露光量における現像中のレジスト膜厚の経時変化を測定した。
<Evaluation of resist composition>
[Sensitivity and development contrast measurement]
The resist composition was spin-coated on a 6-inch silicon wafer and prebaked (PAB) at 120 ° C. for 60 seconds on a hot plate to form a thin film having a thickness of 300 nm. Using an ArF excimer laser exposure apparatus (product name: VUVES-4500, manufactured by RISOTEC Japan), 18 shots of 10 mm × 10 mm 2 were exposed while changing the exposure amount. Then, after post-baking (PEB) at 110 ° C. for 60 seconds, 2.38 mass% tetramethylammonium hydroxide at 23 ° C. using a resist development analyzer (product name: RDA-800). Development was performed with an aqueous solution for 65 seconds, and the change with time in the resist film thickness during development at each exposure amount was measured.

[解析]
得られたデータを基に、露光量(mJ/cm)の対数と、初期膜厚に対する60秒間現像した時点での残存膜厚率(以下、残膜率という)(%)をプロットした曲線(以下、露光量−残膜率曲線という)を作成し、Eth感度(残膜率0%とするための必要露光量であり、感度を表す。)を以下の通り求めた。Eth感度の値が小さいほどレジスト組成物の感度が高いことを示す。
Eth感度:露光量−残膜率曲線が残膜率0%と交わる露光量(mJ/cm)。
[analysis]
A curve plotting the logarithm of the exposure amount (mJ / cm 2 ) and the residual film thickness ratio (hereinafter referred to as the residual film ratio) (%) when developed for 60 seconds with respect to the initial film thickness, based on the obtained data (Hereinafter, exposure amount-residual film rate curve) was prepared, and Eth sensitivity (required exposure amount for setting the residual film rate to 0%, which represents sensitivity) was determined as follows. It shows that the sensitivity of a resist composition is so high that the value of Eth sensitivity is small.
Eth sensitivity: exposure amount (mJ / cm 2 ) at which the exposure amount-residual film rate curve intersects with a residual film rate of 0%.

<実施例1>
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー、滴下漏斗1個、及び温度計を備えた容量100LのSUS製のフラスコ(重合容器)に、乳酸エチル24.20kgを入れた。フラスコ内を窒素で置換し、窒素雰囲気を保ったままフラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を攪拌しながらフラスコ内の乳酸エチルの温度を80℃に上げた。
その後、下記混合物1を滴下漏斗より、4時間かけてフラスコ内に滴下し、さらに80℃の温度を3時間保持した。
その後、25℃までフラスコ内の反応液を冷却して重合反応を停止させ、重合反応溶液を得た[重合工程]。
[混合物1]
下記式(m1)の単量体を10.20kg、
下記式(m2)の単量体を11.76kg、
下記式(m3)の単量体を7.08kg、
乳酸エチル43.56kg、
ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート(和光純薬工業社製、V601(商品名))0.828kg。
各単量体の仕込み割合(モル%)は、(m1)/(m2)/(m3)=40/40/20である。
<Example 1>
24.20 kg of ethyl lactate was placed in a 100 L SUS flask (polymerization vessel) equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, a dropping funnel, and a thermometer. The inside of the flask was replaced with nitrogen, the flask was placed in a hot water bath while maintaining the nitrogen atmosphere, and the temperature of ethyl lactate in the flask was raised to 80 ° C. while stirring the inside of the flask.
Thereafter, the following mixture 1 was dropped into the flask over 4 hours from the dropping funnel, and the temperature of 80 ° C. was further maintained for 3 hours.
Then, the reaction liquid in a flask was cooled to 25 degreeC, the polymerization reaction was stopped, and the polymerization reaction solution was obtained [polymerization process].
[Mixture 1]
10.20 kg of a monomer of the following formula (m1),
11.76 kg of a monomer of the following formula (m2),
7.08 kg of a monomer of the following formula (m3),
43.56 kg of ethyl lactate,
Dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (Wako Pure Chemical Industries, V601 (trade name)) 0.828 kg.
The charging ratio (mol%) of each monomer is (m1) / (m2) / (m3) = 40/40/20.

得られた重合反応溶液を25℃に保持したまま、ジャケットと撹拌機を備えた容量1000LのSUS製の容器の中の25℃に温調された750Lの貧溶媒中に、該貧溶媒を攪拌しながら滴下し、重合体(白色の析出物)を沈殿させた。貧溶媒としてはメタノールと水の混合溶媒(メタノール/水=80/20容量比)を用いた。
該析出物を含む液を攪拌しながら40℃に加熱し、30分間保持した後、ジャケットに温調された冷媒を流すことで25℃まで冷却した。流した冷媒の温度、40℃から35℃までの冷却時間を表1に示す。
沈殿を加圧ろ過器で濾別する方法で、固液分離を開始した。加圧ろ過器内は0.1μmのフィルターを通過させた乾燥窒素で150kPaに加圧し、ろ材にはポリエステル製のろ布を用いて湿粉を得た[再沈殿工程]。
While maintaining the obtained polymerization reaction solution at 25 ° C., the poor solvent was stirred in 750 L of a poor solvent temperature-controlled at 25 ° C. in a 1000 L SUS container equipped with a jacket and a stirrer. While dropping, a polymer (white precipitate) was precipitated. As a poor solvent, a mixed solvent of methanol and water (methanol / water = 80/20 volume ratio) was used.
The liquid containing the precipitate was heated to 40 ° C. with stirring and held for 30 minutes, and then cooled to 25 ° C. by flowing a temperature-controlled refrigerant through the jacket. Table 1 shows the temperature of the flowed refrigerant and the cooling time from 40 ° C to 35 ° C.
Solid-liquid separation was started by a method of separating the precipitate with a pressure filter. The inside of the pressure filter was pressurized to 150 kPa with dry nitrogen that was passed through a 0.1 μm filter, and wet powder was obtained using a polyester filter cloth as the filter medium [reprecipitation step].

その後、加圧ろ過器内の湿粉に対して供給液(リンス溶媒)の平均粒子径が590μmとなるスプレーノズルからリンス溶媒(メタノール/水=80/20容量比)を噴霧して、湿粉と接触させ、洗浄した。リンス溶媒は20℃に温度制御し、90Lのリンス溶媒を噴霧した。
その後、0.1μmのフィルターを通過させた乾燥窒素を用いて、加圧ろ過器内を150kPaに加圧し、リンス溶媒の脱液を行い湿粉(リンス後の湿粉)を得た[再沈殿工程後のリンス工程]。
Thereafter, the rinsing solvent (methanol / water = 80/20 volume ratio) is sprayed from the spray nozzle in which the average particle diameter of the supply liquid (rinsing solvent) is 590 μm to the moist powder in the pressure filter to form the moist powder. And then washed. The temperature of the rinse solvent was controlled at 20 ° C., and 90 L of rinse solvent was sprayed.
Then, the inside of the pressure filter was pressurized to 150 kPa using dry nitrogen that was passed through a 0.1 μm filter, and the rinse solvent was removed to obtain a wet powder (wet powder after rinse). Rinse process after the process].

次に、リンス後の湿粉を再沈殿工程に用いた貧溶媒と同量の貧溶媒と再び混合し、リスラリ操作を行った。貧溶媒としてはメタノールと水の混合溶媒(メタノール/水=85/15容量比)を用いた。
該湿粉を含む液を攪拌しながら40℃に加熱し、30分間保持した後、ジャケットに温調された冷媒を流すことで25℃まで冷却した。流した冷媒の温度、40℃から35℃までの冷却時間を表1に示す。
沈殿を加圧ろ過器で濾別する方法で、固液分離を開始した。加圧ろ過器内は0.1μmのフィルターを通過させた乾燥窒素で150kPaに加圧し、ろ材にはポリエステル製のろ布を用いて湿粉を得た[リスラリ工程]。
Next, the wet powder after the rinsing was mixed again with the same amount of the poor solvent used in the reprecipitation step, and a recycle operation was performed. As a poor solvent, a mixed solvent of methanol and water (methanol / water = 85/15 volume ratio) was used.
The liquid containing the wet powder was heated to 40 ° C. with stirring and held for 30 minutes, and then cooled to 25 ° C. by flowing a temperature-controlled refrigerant through the jacket. Table 1 shows the temperature of the flowed refrigerant and the cooling time from 40 ° C to 35 ° C.
Solid-liquid separation was started by a method of separating the precipitate with a pressure filter. The inside of the pressure filter was pressurized to 150 kPa with dry nitrogen that was passed through a 0.1 μm filter, and a wet powder was obtained using a polyester filter cloth as a filter medium [lithographic step].

その後、前記再沈殿工程後のリンス工程において、リンス溶媒をメタノール/水=85/15容量比の混合液に変えた以外は同様にして、加圧ろ過器内の湿粉に対して、再度リンス工程を行った[リスラリ工程後のリンス工程]。   Thereafter, in the rinsing step after the reprecipitation step, the rinsing solvent is changed to a mixed solution of methanol / water = 85/15 volume ratio. The process was performed [the rinsing process after the restructuring process].

リスラリ工程後のリンス工程で得られた湿粉を精製重合体の湿粉として用い、後工程を行った。
すなわち、25℃の雰囲気中で、精製重合体の湿粉(室温)200gを、2000gのPGMEAに溶解させた。次いで、得られた溶液をナイロン製の孔径0.04μmのカートリッジフィルターで濾過した。得られた濾液を圧力20kPa、温度50℃の条件で濃縮し、留出液が出なくなった時点で圧力3kPa、温度65℃の条件に変更して、固形分含有量が25質量%になるまで濃縮を行い、濃縮液状のリソグラフィー用重合体を得た[後工程]。
得られた濃縮液(PGMEA溶液)中の重合体について、上記の方法で重量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)を測定した。結果を表1に示す(以下、同様。)。
また得られた濃縮液(PGMEA溶液)中の残存単量体量を、上記の方法で測定した。その結果を表1に示す(以下、同様。)。
The post-process was performed using the wet powder obtained in the rinse process after the reslurry process as the dry powder of the purified polymer.
That is, 200 g of purified polymer wet powder (room temperature) was dissolved in 2000 g of PGMEA in an atmosphere at 25 ° C. Next, the obtained solution was filtered through a cartridge filter made of nylon having a pore size of 0.04 μm. The obtained filtrate is concentrated under the conditions of a pressure of 20 kPa and a temperature of 50 ° C., and when the distillate no longer comes out, the condition is changed to a pressure of 3 kPa and a temperature of 65 ° C. until the solid content reaches 25% by mass. Concentration was performed to obtain a concentrated liquid polymer for lithography [post-process].
About the polymer in the obtained concentrate (PGMEA solution), the weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw / Mn) were measured by said method. The results are shown in Table 1 (the same applies hereinafter).
Moreover, the amount of residual monomers in the obtained concentrated liquid (PGMEA solution) was measured by the above method. The results are shown in Table 1 (the same applies hereinafter).

[レジスト組成物の評価]
得られた濃縮液を用いてレジスト組成物を調製した。すなわち、該濃縮液の400部に、光酸発生剤であるトリフェニルスルホニウムトリフレートの2部を添加し、さらに溶媒であるPGMEAを、固形分含有量が12.5質量%になるように加え、混合して均一溶液とした後、孔径0.1μmのメンブレンフィルターで濾過し、レジスト組成物を得た。得られたレジスト組成物について上記の方法でEth感度を測定した。結果を表1に示す。
[Evaluation of resist composition]
A resist composition was prepared using the obtained concentrated liquid. That is, to 400 parts of the concentrated solution, 2 parts of triphenylsulfonium triflate as a photoacid generator was added, and further PGMEA as a solvent was added so that the solid content was 12.5% by mass. After mixing to obtain a uniform solution, the mixture was filtered through a membrane filter having a pore size of 0.1 μm to obtain a resist composition. Eth sensitivity of the obtained resist composition was measured by the above method. The results are shown in Table 1.

同一の条件で重合体の製造をさらに2回(製造2、3)行った。各回のジャケットへ流した冷媒の温度と各回で得られた濃縮液(PGMEA溶液)中の重合体の重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)、残存単量体量を測定した。製造1〜3の残存単量体量の標準偏差を求め、残存単量体量のロット間差とした。結果を表1に示す(以下、同様)。
各回で得られた重合体をそれぞれ用い、同一の条件でレジスト組成物を調製し、感度(Eth)を評価した。結果を表1に示す(以下、同様)。
Under the same conditions, the polymer was further produced twice (Production 2, 3). The temperature of the refrigerant passed through the jacket each time and the weight average molecular weight (Mw), molecular weight distribution (Mw / Mn), and residual monomer amount of the polymer in the concentrated liquid (PGMEA solution) obtained each time were measured. The standard deviation of the amount of residual monomers in Production 1 to 3 was obtained and used as the difference between lots of the amount of residual monomers. The results are shown in Table 1 (hereinafter the same).
A resist composition was prepared under the same conditions using the polymers obtained each time, and the sensitivity (Eth) was evaluated. The results are shown in Table 1 (hereinafter the same).

<実施例2>
実施例1の重合工程において重合容器を容量200LのSUS製のフラスコ(重合容器)に変更し、重合溶媒をPGMEA52.20kgに変更し、単量体混合物を下記混合物2に変更したほかは、実施例1と同様にして重合工程を行った[重合工程]。
[混合物2]
前記式(m1)の単量体を20.40kg、
下記式(m4)の単量体を28.08kg、
前記式(m3)の単量体を14.16kg、
PGMEA93.96kg、
ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート(和光純薬工業社製、V601(商品名))4.486kg。
各単量体の仕込み割合(モル%)は、(m1)/(m4)/(m3)=40/40/20である。
<Example 2>
In the polymerization step of Example 1, the polymerization vessel was changed to a 200 L capacity SUS flask (polymerization vessel), the polymerization solvent was changed to 52.20 kg of PGMEA, and the monomer mixture was changed to the mixture 2 below. The polymerization step was carried out in the same manner as in Example 1 [Polymerization step].
[Mixture 2]
20.40 kg of the monomer of the formula (m1),
28.08 kg of a monomer of the following formula (m4),
14.16 kg of the monomer of the formula (m3),
PGMEA 93.96 kg,
4.486 kg of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., V601 (trade name)).
The charging ratio (mol%) of each monomer is (m1) / (m4) / (m3) = 40/40/20.

得られた重合反応溶液を20℃に保持したまま、ジャケットと撹拌機を備えた容量2000LのSUS製の容器の中の20℃に温調された1500Lの貧溶媒中に、該貧溶媒を攪拌しながら滴下し、重合体(白色の析出物)を沈殿させた。貧溶媒としてはメタノールと水の混合溶媒(メタノール/水=80/20容量比)を用いた。
該析出物を含む液を攪拌しながら40℃に加熱し、30分間保持した後、ジャケットに温調された冷媒を流すことで25℃まで冷却した。流した冷媒の温度、40℃から35℃までの冷却時間を表1に示す。
沈殿を加圧ろ過器で濾別する方法で、固液分離を開始した。加圧ろ過器内は0.1μmのフィルターを通過させた乾燥窒素で150kPaに加圧し、ろ材にはポリエステル製のろ布を用いて湿粉を得た[再沈殿工程]。
While maintaining the resulting polymerization reaction solution at 20 ° C., the poor solvent was stirred into 1500 L of a poor solvent temperature-controlled at 20 ° C. in a 2000 L SUS container equipped with a jacket and a stirrer. While dropping, a polymer (white precipitate) was precipitated. As a poor solvent, a mixed solvent of methanol and water (methanol / water = 80/20 volume ratio) was used.
The liquid containing the precipitate was heated to 40 ° C. with stirring and held for 30 minutes, and then cooled to 25 ° C. by flowing a temperature-controlled refrigerant through the jacket. Table 1 shows the temperature of the flowed refrigerant and the cooling time from 40 ° C to 35 ° C.
Solid-liquid separation was started by a method of separating the precipitate with a pressure filter. The inside of the pressure filter was pressurized to 150 kPa with dry nitrogen that was passed through a 0.1 μm filter, and wet powder was obtained using a polyester filter cloth as the filter medium [reprecipitation step].

その後、加圧ろ過器内の湿粉に対して供給液(リンス溶媒)の平均粒子径が590μmとなるスプレーノズルからリンス溶媒(メタノール/水=80/20容量比)を噴霧して、湿粉と接触させ、洗浄した。リンス溶媒は20℃に温度制御し、180Lのリンス溶媒を噴霧した。
その後、0.1μmのフィルターを通過させた乾燥窒素を用いて、加圧ろ過器内を150kPaに加圧し、リンス溶媒の脱液を行い湿粉(リンス後の湿粉)を得た[再沈殿工程後のリンス工程]。
Thereafter, the rinsing solvent (methanol / water = 80/20 volume ratio) is sprayed from the spray nozzle in which the average particle diameter of the supply liquid (rinsing solvent) is 590 μm to the moist powder in the pressure filter to form the moist powder. And then washed. The temperature of the rinse solvent was controlled at 20 ° C., and 180 L of rinse solvent was sprayed.
Then, the inside of the pressure filter was pressurized to 150 kPa using dry nitrogen that was passed through a 0.1 μm filter, and the rinse solvent was removed to obtain a wet powder (wet powder after rinse). Rinse process after the process].

次に、リンス後の湿粉を再沈殿工程に用いた貧溶媒と同量の貧溶媒と再び混合し、リスラリ操作を行った。貧溶媒としてはメタノールと水の混合溶媒(メタノール/水=85/15容量比)を用いた。
該湿粉を含む液を攪拌しながら40℃に加熱し、30分間保持した後、ジャケットに温調された冷媒を流すことで25℃まで冷却した。流した冷媒の温度、40℃から35℃までの冷却時間を表1に示す。
沈殿を加圧ろ過器で濾別する方法で、固液分離を開始した。加圧ろ過器内は0.1μmのフィルターを通過させた乾燥窒素で150kPaに加圧し、ろ材にはポリエステル製のろ布を用いて湿粉を得た[リスラリ工程]。
Next, the wet powder after the rinsing was mixed again with the same amount of the poor solvent used in the reprecipitation step, and a recycle operation was performed. As a poor solvent, a mixed solvent of methanol and water (methanol / water = 85/15 volume ratio) was used.
The liquid containing the wet powder was heated to 40 ° C. with stirring and held for 30 minutes, and then cooled to 25 ° C. by flowing a temperature-controlled refrigerant through the jacket. Table 1 shows the temperature of the flowed refrigerant and the cooling time from 40 ° C to 35 ° C.
Solid-liquid separation was started by a method of separating the precipitate with a pressure filter. The inside of the pressure filter was pressurized to 150 kPa with dry nitrogen that was passed through a 0.1 μm filter, and a wet powder was obtained using a polyester filter cloth as a filter medium [lithographic step].

その後、前記再沈殿工程後のリンス工程において、リンス溶媒をメタノール/水=85/15容量比の混合液に変えた以外は同様にして、加圧ろ過器内の湿粉に対して、再度リンス工程を行った[リスラリ工程後のリンス工程]。   Thereafter, in the rinsing step after the reprecipitation step, the rinsing solvent is changed to a mixed solution of methanol / water = 85/15 volume ratio. The process was performed [the rinsing process after the restructuring process].

リスラリ工程後のリンス工程で得られた湿粉を実施例1と同様に後工程を行い濃縮液状のリソグラフィー用重合体を得た[後工程]。
得られた濃縮液(PGMEA溶液)中の重合体について、実施例1と同様に重量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)を測定した。結果を表1に示す(以下、同様。)。
また得られた濃縮液(PGMEA溶液)中の残存単量体量を、実施例1と同様に測定した。その結果を表1に示す(以下、同様。)。
The wet powder obtained in the rinsing step after the re-slurry step was subjected to a post step in the same manner as in Example 1 to obtain a concentrated liquid polymer for lithography [post step].
About the polymer in the obtained concentrate (PGMEA solution), the weight average molecular weight (Mw) and the molecular weight distribution (Mw / Mn) were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1 (the same applies hereinafter).
Further, the amount of residual monomer in the obtained concentrated liquid (PGMEA solution) was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1 (the same applies hereinafter).

[レジスト組成物の評価]
得られた濃縮液を用いて実施例1と同様にレジスト組成物を調製し、得られたレジスト組成物についてEth感度を測定した。結果を表1に示す。
[Evaluation of resist composition]
Using the obtained concentrated solution, a resist composition was prepared in the same manner as in Example 1, and the Eth sensitivity of the obtained resist composition was measured. The results are shown in Table 1.

同一の条件で重合体の製造をさらに2回(製造2、3)行った。各回のジャケットへ流した冷媒の温度と各回で得られた濃縮液(PGMEA溶液)中の重合体の重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)、残存単量体量を測定した。製造1〜3の残存単量体量の標準偏差を求め、残存単量体量のロット間差とした。結果を表1に示す(以下、同様)。
各回で得られた重合体をそれぞれ用い、同一の条件でレジスト組成物を調製し、感度(Eth)を評価した。結果を表1に示す(以下、同様)。
Under the same conditions, the polymer was further produced twice (Production 2, 3). The temperature of the refrigerant passed through the jacket each time and the weight average molecular weight (Mw), molecular weight distribution (Mw / Mn), and residual monomer amount of the polymer in the concentrated liquid (PGMEA solution) obtained each time were measured. The standard deviation of the amount of residual monomers in Production 1 to 3 was obtained and used as the difference between lots of the amount of residual monomers. The results are shown in Table 1 (hereinafter the same).
A resist composition was prepared under the same conditions using the polymers obtained each time, and the sensitivity (Eth) was evaluated. The results are shown in Table 1 (hereinafter the same).

<比較例1>
再沈殿工程において加熱後の冷却時にジャケットへ温調されていない水を流して冷却した以外は実施例1と同様に重合体の製造を行い、評価した。ジャケットへ流した水の温度、評価結果を表1に示す。
<Comparative Example 1>
In the reprecipitation step, a polymer was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the jacket was cooled by flowing non-temperature-controlled water during cooling after heating. Table 1 shows the temperature and evaluation results of the water flowing into the jacket.

同一の条件で重合体の製造をさらに2回(製造2、3)行った。各回のジャケットへ流した水の温度と得られた重合体の評価結果を表1に示す。
<比較例2>
再沈殿工程において加熱後の冷却時にジャケットへ温調されていない水を流して冷却した以外は実施例2と同様に重合体の製造を行い、評価した。ジャケットへ流した水の温度、評価結果を表1に示す。
Under the same conditions, the polymer was further produced twice (Production 2, 3). Table 1 shows the temperature of the water passed through the jacket and the evaluation results of the obtained polymer.
<Comparative Example 2>
In the reprecipitation step, a polymer was produced and evaluated in the same manner as in Example 2 except that the jacket was cooled by flowing non-temperature-controlled water during cooling after heating. Table 1 shows the temperature and evaluation results of the water flowing into the jacket.

同一の条件で重合体の製造をさらに2回(製造2、3)行った。各回のジャケットへ流した水の温度と得られた重合体の評価結果を表1に示す。   Under the same conditions, the polymer was further produced twice (Production 2, 3). Table 1 shows the temperature of the water passed through the jacket and the evaluation results of the obtained polymer.

表1の結果に示されるように、本願発明に係る実施例1、2は、精製工程において加熱後の冷却時にジャケットへ温調されていない水を流して冷却を行ったため、加熱後5℃冷却にかかる時間が120分を越えた比較例1、2とそれぞれ比べて、残存単量体量がロット間で安定しており、良好な製造再現性を示している。
また実施例1、2で得られた重合体は、レジスト組成物に用いたときの感度も安定しており均一な性能を発揮することができる。
As shown in the results of Table 1, in Examples 1 and 2 according to the present invention, cooling was performed by flowing unheated water to the jacket during cooling after heating in the refining process. Compared with Comparative Examples 1 and 2 in which the time required for exceeds 120 minutes, the amount of residual monomer is stable between lots, indicating good production reproducibility.
Further, the polymers obtained in Examples 1 and 2 have stable sensitivity when used in resist compositions and can exhibit uniform performance.

Claims (4)

重合溶媒の存在下に、重合開始剤を使用して、単量体をラジカル重合させて重合反応溶液を得る重合工程と、
前記重合反応溶液を重合体に対する貧溶媒と混合し重合体を析出させ、析出した重合体と溶媒のスラリーを加熱した後、120分以内に5℃以上冷却して析出物を回収する精製工程を有し、1バッチ当たり10kg以上の重合体を製造する重合体の製造方法。
A polymerization step in which a monomer is radically polymerized using a polymerization initiator in the presence of a polymerization solvent to obtain a polymerization reaction solution;
A purification step of mixing the polymerization reaction solution with a poor solvent for the polymer to precipitate the polymer, heating the precipitated polymer and solvent slurry, and cooling the precipitate within 5 minutes by cooling at 5 ° C or higher. A method for producing a polymer, comprising 10 kg or more of polymer per batch.
前記精製工程を、熱交換設備を備えた1000L以上の容器を用いて行う、請求項1記載の重合体の製造方法。   The manufacturing method of the polymer of Claim 1 which performs the said refinement | purification process using a 1000L or more container provided with the heat exchange equipment. 請求項1または2記載の重合体の製造方法により得られる重合体と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する化合物を混合するレジスト組成物の製造方法。   A method for producing a resist composition, comprising mixing a polymer obtained by the method for producing a polymer according to claim 1 or 2 and a compound capable of generating an acid upon irradiation with actinic rays or radiation. 請求項3に記載のレジスト組成物の製造方法により得られるレジスト組成物を、基板の被加工面上に塗布してレジスト膜を形成する工程と、該レジスト膜に対して、露光する工程と、露光されたレジスト膜を、現像液を用いて現像する工程とを含む、パターンが形成された基板の製造方法。
Applying a resist composition obtained by the method for producing a resist composition according to claim 3 on a work surface of a substrate to form a resist film; and exposing the resist film; A method for producing a substrate on which a pattern is formed, comprising: developing the exposed resist film using a developer.
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