JP4319056B2 - レジスト用粗樹脂の精製方法 - Google Patents

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Description

本発明は、レジスト用粗樹脂の精製方法、該精製方法により得られるレジスト用樹脂、該レジスト用樹脂を用いるホトレジスト組成物の製造方法および該レジスト用樹脂を用いたホトレジスト組成物に関するものである。
一般に、例えば半導体素子、液晶素子、磁気ヘッドなどの電子デバイスを作成する際に用いられるレジスト用樹脂としては、KrF用レジストの樹脂では、ポリヒドロキシスチレン系のもの(例えば、その水酸基の一部を酸解離性溶解抑制基で保護したもの、ヒドロキシスチレン単位とスチレン単位の共重合体、ヒドロキシスチレン単位と(メタ)アクリル酸エステルの共重合体など)が知られ、ArF用レジストの樹脂では、(メタ)アクリル酸エステルの共重合体系のものが知られている。
そして、そのようなレジスト樹脂の精製法として、前者のポリヒドロキシスチレン系のものでは下記特許文献1が、後者の(メタ)アクリル酸エステルの共重合体系のものでは、下記特許文献2が知られている。
特許文献1には、N−メチルピロリドンのような極性溶媒と脂肪族炭化系溶媒に溶解し分層した後、極性溶媒層から樹脂を得る方法と低級アルコールに溶解した後、水などの貧溶媒に投じてポリマーを析出させる方法が開示されている。
特許文献2には、n−ヘキサンのような脂肪族炭化水素又はこれと酢酸エチルの混合溶媒を用いて精製する方法が開示されている。
特開平6−289614号公報 特開2002-201232号公報
しかしながら、このような方法でレジスト用粗樹脂を精製すると、未反応のモノマーをある程度除去することはできても、副生したオリゴマーや低分子量のポリマー、或いは目的とする質量平均分子量よりも高分子量のポリマー等を除去することが困難である。従って、このように除去困難な副生物を含有した状態の樹脂をレジスト用樹脂の一成分に用いることを余儀なくされている。
例えば、上記副生したオリゴマーや低分子量のポリマー、或いは目的とする質量平均分子量よりも高分子量のポリマー等の副生物を含有する樹脂を用いてArF化学増幅型ホトレジスト組成物を精製した場合、感度、解像度、レジストパターン形状等の諸特性は満足いくものとなるが、現像後のレジストパターンのディフェクトが問題となることがあった。このディフェクトとは、例えば、KLAテンコール社の表面欠陥観察装置(商品名「KLA」)により、現像後のレジストパターンを真上から観察した際に検知されるスカムや、レジストパターン、レジストパターン間のブリッジ等の不具合全般を言う。
また、レジスト溶液(溶液状のホトレジスト組成物)保管中に、微細な粒子が発生するレジスト溶液の異物経時特性(保存安定性)が問題となることもあった。さらには、この微細な微粒子が発生すると上記ディフェクトの原因になることもあり、ディフェクトの改善のためにも異物経時特性の改善が強く望まれている。
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、レジスト用樹脂中に含まれる副生したオリゴマーや低分子量のポリマー、或いは目的とする質量平均分子量よりも高分子量のポリマー等の副生物を効果的に除去でき、解像度、レジストパターン形状、感度などの諸特性を損なうことなくディフェクトや異物経時安定性の改善が可能なレジスト用粗樹脂の精製方法、該精製方法により得られるレジスト用樹脂、該レジスト用樹脂を用いるホトレジスト組成物の製造方法および該レジスト用樹脂を用いたホトレジスト組成物を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下のような手段により、上記課題を解決することを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の第一の発明は、少なくとも(A)レジスト用樹脂及び(B)酸発生剤を(C1)有機溶剤に溶解してなるホトレジスト組成物に用いる前記(A)成分の粗樹脂を精製する方法であって、前記ホトレジスト組成物における前記(A)成分の濃度をXとし、また前記(A)成分の粗樹脂を(C2)有機溶剤に溶解してなる粗樹脂溶液における前記(A)成分の粗樹脂濃度をYとしたとき、前記(A)成分の粗樹脂の重合反応で副生する副生物を析出させるために(イ)YはXより小さくなるよう前記粗樹脂溶液を調製し、次いで前記副生物の除去を行うために(ロ)前記粗樹脂溶液を濾過し、前記(ロ)濾過後、さらに(ハ)前記濾過後の樹脂溶液を濃縮することを特徴とするレジスト用粗樹脂の精製方法である。
本発明の第二の発明は、前記精製方法により得られるレジスト用樹脂である。
本発明の第三の発明は、前記レジスト用樹脂を用いることを特徴とするホトレジスト組成物の製造方法である。
また、本発明の第四の発明は、前記レジスト用樹脂を用いたことを特徴とするホトレジスト組成物である。
なお、「(メタ)アクリル酸」とは、メタクリル酸、アクリル酸の一方または両方を示す。「構成単位」とは、重合体を構成するモノマー単位を示す。また、「ラクトン単位」とは、単環式または多環式のラクトンから1個の水素原子を除いた基である。また、「粗樹脂」とは、樹脂の重合反応終了後のもので未精製のものであり、後述する洗浄したものでも、していないものでも良い。
本発明によれば、レジスト用樹脂中に含まれるポリマーやオリゴマー等の副生物を効果的に除去してレジスト用粗樹脂を精製する方法、該精製方法により得られるレジスト用樹脂、および該レジスト用樹脂を用いた化学増幅型ホトレジスト組成物の製造方法を提供することができる。
以下、本発明のレジスト用粗樹脂の精製方法の一例について、手順を追って説明する。
まず、常法にしたがって、重合反応により粗樹脂を調製する。すなわち、まず、調製する樹脂の構成単位となるモノマー1種以上を、公知の重合溶媒に溶解させる。公知の重合溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン、メチルエチルケトン等を用いることができる。次にこの溶液に、例えばアゾビスイソブチロニトリルのような公知の重合開始剤を添加して、好ましくは50〜80℃で、2〜6時間加熱することにより重合反応を行う。
次に、重合反応終了後、生成した樹脂が溶解している反応液を洗浄溶媒に注ぎ落とす。該洗浄溶媒としては、例えば、極性溶媒または疎水性溶媒を用いることができる。
極性溶媒とは、例えば、水酸基のような極性基を有し、比較的親水性の高い溶媒を示す。該極性溶媒としては、例えば、炭素数1〜4のアルコールが挙げられ、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、tert−ブタノール等を挙げることができる。これらのうち、特にメタノール、エタノールおよびiso−プロパノールが好ましい。
疎水性溶媒とは、水酸基のような極性基を有さず、比較的疎水性の高い溶媒を示す。該疎水性溶媒としては、例えば、脂肪族炭化水素を挙げることができる。炭化水素としては、炭素数5〜11の炭化水素が好ましく、具体的にはペンタン、2-メチルブタン、n−ヘキサン、2-メチルペンタン、2,2−ジブチルブタン、2,3−ジブチルブタン、n−ヘプタン、n−オクタン、イソオクタン、2,2,3-トリメチルペンタン、n−ノナン、2,2,5−トリメチルヘキサン、n−デカン、n−ドデカン等が挙げられ、その中でも、n−ヘキサン、n−ヘプタンが好ましい。
添加する洗浄溶媒の量は、重合溶媒に対して、2質量倍以上、さらに4〜5質量倍であることが、未反応モノマーなどの不純物除去の観点から好ましい。洗浄溶媒を添加後、好ましくは10〜40℃、好ましくは20〜30℃で、10〜60分間、好ましくは25〜35分間撹拌、振とう等を行うと、粗樹脂が固体となって析出してくる。この析出した固体を濾過することにより粗樹脂を得る。
なお、上記の洗浄溶媒による洗浄は、必要に応じて繰り返し行うことができる。すなわち、上述の洗浄後に得られた樹脂を、再度テトラヒドロフラン等の重合溶媒に溶解させ、洗浄溶媒に注ぎ落とし、析出した樹脂を濾過する操作を繰り返し行うことができる。この洗浄は本発明において、行っても行わなくともよいが、好ましくは行った方がよい。
上述のように、重合反応後の粗樹脂を、洗浄溶媒を用いて洗浄することにより、重合反応において未反応であったモノマーの大部分を洗浄溶媒に溶解させて除去することができる。しかしながら、重合反応で副生するオリゴマーや低分子量のポリマー、或いは目的とする質量平均分子量よりも高分子量のポリマー、中でも特定の構成単位の含有比率が高い、組成の偏ったポリマー、オリゴマー等を除去することは困難である。
本発明の精製方法は、特に発明の特徴部分である、ホトレジスト組成物における(A)成分の濃度をXとし、また前記(A)成分の粗樹脂を(C2)有機溶剤に溶解してなる粗樹脂溶液における前記(A)成分の粗樹脂濃度をYとしたとき、(イ)YはXより小さくなるよう前記粗樹脂溶液を調製し、次いで(ロ)前記粗樹脂溶液を濾過することにより、このような副生物の除去を効果的に行なうことができる。
本発明における(C1)及び(C2)有機溶剤としては、レジスト用樹脂を溶解させることができる溶剤であれば特に限定されず用いることができ、従来公知のレジスト溶剤や炭化水素系溶剤の中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。
レジスト溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類や、エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコール、又はジプロピレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル又はモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類及びその誘導体や、ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類などを挙げることができる。
炭化水素系溶剤としては、ペンタン、2-メチルブタン、n−ヘキサン、2-メチルペンタン、2,2−ジブチルブタン、2,3−ジブチルブタン、n−ヘプタン、n−オクタン、イソオクタン、2,2,3-トリメチルペンタン、n−ノナン、2,2,5−トリメチルヘキサン、n−デカン、n−ドデカン等の炭素数5〜11の脂肪族炭化水素系溶剤を挙げることができる。炭化水素系溶剤としては、n−ヘキサン、n−ヘプタンが好ましい。
これらの溶剤は単独で用いてもよく、2種以上の混合溶剤として用いてもよい。
なお、(C1)及び(C2)としては、同一のものを用いても良いし、異なるものを用いてもよいが、レジスト組成物を調製する工程の効率を考慮すると同一の溶剤を用いることが好ましい。
これらのうち、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という。)、乳酸エチル(以下、ELという。)がレジスト溶剤の安全性から汎用的に用いられているので、特に好ましい。
また、少なくとも(C2)として、レジスト溶剤と上記炭化水素系溶剤との混合溶剤を用いると、ディフェクトの低減効果に優れることから、いっそう好ましい。このとき、レジスト溶剤としては、PGMEA、ELから選ばれる1種以上が好ましい。また、(C1)、(C2)ともこれらの混合溶剤を用いることができる。
また、このとき、該炭化水素系溶剤としては、n−ヘキサン、n−ヘプタンが特に好ましい。
これらの混合溶剤とする際の混合割合は、粗樹脂に対し後者の炭化水素系溶剤を50〜200質量%、好ましくは80〜150質量%加え、これに前者のレジスト溶剤を加え、後述するYの範囲、好ましくは2〜10質量%の粗樹脂溶液とする範囲が好ましい。
混合溶剤において、炭化水素系溶剤が多くなるほどディフェクト低減効果は向上するが、上記範囲を越えると、ホトレジスト組成物の(C1)有機溶剤として用いた場合に、解像性、レジストパターン形状等のリソグラフィー特性が悪化する傾向がある。
また、本発明においては、前記(イ)及び(ロ)工程と組み合わせて、即ち、その前又は後、好ましくは後に、水と、水と組み合わせて用いて2層に分離可能な有機溶媒(C3)とを用いた精製(2層分離精製というときがある)を行うとディフェクト低減効果にいっそう優れ好ましい。
特に、前記(イ)の工程において、前記したレジスト溶剤と上記炭化水素系溶剤との混合溶剤をもちいたときに、該2層分離精製を組み合わせて用いると不純物である親水性部位の多いオリゴマーの除去効率が高くなるとともに、該2層分離精製工程の時間を短縮することができ好ましい。
該2層分離精製とは、まず、粗樹脂を溶解可能であり、かつ水と2層に分離可能な有機溶媒(C3)に、当該粗樹脂を溶解させる。このようにして調製した粗樹脂の有機溶媒溶液の濃度は、5〜10質量%であることが好ましく、さらに6〜8質量%であることが好ましい。上記の範囲とすることにより水層との分離性、及びオリゴマーのような不純物除去性が高く好ましい。次に、上記有機溶媒溶液に水を注ぎ込む。有機溶媒(C3)及び水の使用比率(質量比)は、2層に分離可能な範囲であれば、特に限定されないが、有機溶媒(C3):水として表すと、1:1〜4:1、さらに、2:1〜3:1であることが好ましい。水の使用比率が4:1よりも少ないと十分な洗浄効果を得ることができず、1:1より多いと有機溶媒(C3)が水に溶解する量が多くなり目的物である樹脂が水層に除去される量が多くなり、収率が落ちるし、生産性低下やコスト高となるため好ましくない。
そして、上述のように粗樹脂の有機溶媒溶液に水を注ぎ込んだ後、10〜40℃で好ましくは20〜30℃で、10〜60分間、好ましくは25〜35分間、撹拌、振とう等により洗浄を行う。
次に、撹拌等を終了して液を静置すると、有機溶媒層が上層であり水層が下層である2層の状態となる。この2層に分かれた液から下層の水層を除去することにより、目的とするレジスト用樹脂が溶解した有機溶媒溶液を得ることができる。なお、さらに水を注いで洗浄する操作を繰り返し行ってもよく、2回以上繰り返し洗浄することがより好ましい。
このような有機溶媒(C3)としては、グリコールエーテルエステル類、エステル類、ケトン類などが挙げられる。さらに、前記グリコールエーテルエステル類としては、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテートが、エステル類としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソアミルが、ケトン類としては、2−ヘプタノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等を挙げることができる。これらは任意に2種以上混合してもよい。
中でも、粗樹脂のオリゴマーや低分子量のポリマー、特に比較的極性の高いオリゴマーや低分子量ポリマーの除去効果が高いことから、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテートがこのましく、さらに化学増幅型ホトレジスト組成物として用いた場合、該レジスト用溶媒の安全性、解像性、パターン形状等レジスト特性に優れること、さらには、該レジスト調製工程の効率化から、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)が特に好ましい。なお、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテートにおけるアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の低級アルキル基が挙げられる。
ホトレジスト用組成物中の(A)レジスト用樹脂及び(B)酸発生剤は、特に限定されるものではなく、従来公知のものであればよい。また、「少なくとも」とは、ホトレジスト組成物には、上記(A)成分と(B)成分以外に慣用的に任意他の成分を含む場合があるが、そのような任意の成分を含んでも良いとの意である。
前記ホトレジスト組成物における前記(A)成分の濃度Xとは、精製後の前記(A)成分及び(B)成分を(C1)成分に溶解してなる溶液状態のホトレジスト組成物における該(A)レジスト用樹脂の濃度である。
一般的に、露光光源の波長が248nm以下(例えば、KrF、ArF、またはFエキシマレーザ光、あるいはExtreme UV(極端紫外光)、EB(電子線)またはX線等)の波長に対応するホトレジスト用組成物中のレジスト用樹脂濃度としては、特に限定されないが、好ましくは5〜25質量%、より好ましくは7〜20質量%に調製されている。上記の範囲を逸脱すると、露光光源に対する適正な膜厚を設けることが出来なくなってしまうことがある。
次に、前記(A)成分の粗樹脂を(C2)有機溶剤に溶解してなる粗樹脂溶液における前記(A)成分の粗樹脂濃度をYとは、文字どおり、未精製の粗樹脂である前記(A)成分を(C2)に溶解した粗樹脂溶液における該(A)成分の濃度である。
そして、本発明の精製方法は、(イ)YはXより小さくなるよう前記粗樹脂溶液を調製し、次いで(ロ)前記粗樹脂溶液を濾過することが必要である。
Yは、前記したようにXより小さくなるように調製すればよく、その数値は限定されるものではない。好ましくは、Yは前記Xの数値5〜25質量%、より好ましくは7〜20質量%の範囲から選択されるXの数値未満であればよい。より好ましくは、Yは2〜10質量%であり、よりいっそう好ましく6〜10質量%の範囲である。このように一旦、ホトレジスト組成物におけるレジスト用樹脂の濃度よりも希薄なレジスト用粗樹脂の溶液を調製することにより、該希薄な樹脂溶液中に副生物が析出する。
次いで、前記粗樹脂溶液を濾過すればよい。
該粗樹脂溶液の濾過は、従来公知の方法で行うことができるが、濾過膜を有するフィルタを通過させて行うことが好ましい。濾過膜としては、従来、ホトレジスト組成物の濾過用途等に用いられているものであれば特に限定されず、例えば、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素樹脂;ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂;ナイロン6、ナイロン66等のポリアミド樹脂等が挙げられる。これらのうち、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン(ナイロン66、ナイロン6)が、重合反応で副生するオリゴマーや低分子量のポリマー、或いは目的とする質量平均分子量よりも高分子量のポリマーの除去性に優れ、結果、ディフェクトの低減効果および異物経時特性に優れるため好ましい。
上記フィルタの孔径は、好ましくは、0.02〜0.1μm、さらに好ましくは、0.02〜0.05μmであると、上記副生物を効果的に除去できるため好ましい。フィルタの孔径が、0.02μmより小さくなると、濾過速度が遅くなり、良好な生産性が保たれなくなる恐れがある。0.1μmより大きくなると、重合反応で副生するオリゴマーや低分子量のポリマー、或いは目的とする質量平均分子量よりも高分子量のポリマーを効果的に除去することができなくなる恐れがある。
また、上記のレジスト用粗樹脂溶液の濾過は2段階に分けて濾過膜を有するフィルタを通過させることで、ポリマーやオリゴマー等の副生物を効果的に除去でき、ディフェクトの低減効果および異物経時特性にさらに優れるため最も好ましい。具体的な濾過工程の一例として、第一濾過工程として、ナイロン製のフィルタを用いて希粗樹脂溶液を濾過した後、第二濾過工程としてその濾液をさらにポリプロピレン製のフィルタを用いて濾過を行うことができる。なお、第二濾過工程において、ポロエチレン製のフィルタを用いてもよい
目的とする精製された樹脂を含む濾液は、一定量の溶媒を濃縮して、所望のホトレジスト組成物中のレジスト用樹脂濃度に調整することにより、ホトレジストのレジスト用樹脂溶液として、そのまま用いることができ、好ましい。該樹脂溶液に酸発生剤成分やその他任意成分を調合すれば、効率よくホトレジスト組成物を製造できる。または溶媒を完全に飛散させ、固体状の樹脂として、次のホトレジスト組成物の製造に使用できる。
なお、本発明のレジスト用粗樹脂の精製方法においては、上記の洗浄溶媒による洗浄と、前記(イ)及び(ロ)の工程との順序が逆であってもよい。
好ましくは、上記説明したように洗浄溶媒による洗浄を行ってモノマー等を除去した粗樹脂をいったん固体として得た後に、前記(イ)及び(ロ)の工程を行なう方が、ポリマーやオリゴマー等の副生成物をより効果的に除去できるためより好ましい。
本発明のレジスト用粗樹脂の精製方法は、ホトレジスト組成物に用いられる樹脂の精製に用いられる。かかるレジスト用樹脂としては、特に限定するものではないが、ヒドロキシスチレン系樹脂、(メタ)アクリレート系樹脂等が挙げられ、好ましくは、ラジカル重合反応により製造される樹脂が挙げられる。さらに、化学増幅型ホトレジスト組成物に用いられる樹脂、特に、(メタ)アクリル酸エステルから誘導される構成単位を有する樹脂の製造に適している。(メタ)アクリル酸エステルから誘導される構成単位を有する樹脂としては、例えばArFエキシマレーザ用として好適なホトレジスト組成物の樹脂成分が挙げられる。
具体的には、例えば以下の構成単位(a1)を有する樹脂の製造に用いることが好ましい。
(a1)親水性部位を有する(メタ)アクリル酸エステルから誘導される構成単位(以下、(a1)単位という。)。
(a1)単位:
(a1)単位は、(メタ)アクリル酸エステルのエステル側鎖部に親水性部位を有する構成単位である。親水性部位は、特に限定されないが、特にラクトン単位であることが好ましい。このときラクトン単位において、−O−C(O)−構造を含む環をひとつ目の環として数える。したがって、ここでは環構造が−O−C(O)−構造を含む環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。
そして、(a1)単位としては、具体的には例えば、γ−ブチロラクトンから水素原子1つを除いた単環式基や、ラクトン含有ビシクロアルカンから水素原子1つを除いた多環式基などが挙げられる。
具体的には、例えば以下の構造式(I)〜(IV)で表される構成単位が好ましい。
Figure 0004319056
(式中、Rは水素原子またはメチル基、mは0または1である。)
Figure 0004319056
(式中、Rは水素原子またはメチル基である。)
Figure 0004319056
(式中、Rは水素原子またはメチル基である。)
Figure 0004319056
(式中、Rは水素原子またはメチル基である。)
上記(a1)単位は、樹脂を構成する全構成単位の合計に対して、好ましくは20〜60モル%、さらに30〜50モル%含有されていることが、解像性に優れ好ましい。
本発明の精製方法を適用するレジスト用樹脂が、上述の(a1)単位を有する樹脂である場合、原料のモノマーとして比較的親水性の高いラクトン単位を有するモノマーを使用する。このようなモノマーを用いて樹脂の製造を行う場合、ラクトン単位を有する構成単位の含有比率が高いオリゴマーや低分子量のポリマーや或いはラクトン単位を有する構成単位の含有比率が高い目的とする質量平均分子量よりも高分子量のポリマーが副生する。これらの親水性の高いオリゴマーやポリマー等はレジスト溶媒に対する溶解性が低いことが多いため、本発明の製造方法を適用することが特に好ましい。希樹脂溶液を濾過することにより、親水性の高いオリゴマーやポリマー等を効果的に除去することができる。これにより化学増幅型ホトレジストで問題となるディフェクトの低減や保存安定性を向上させることができる。
また、本発明の精製方法を適用するレジスト用樹脂は、下記構成単位(a2)を有することが好ましい。
(a2)疎水性基を有する(メタ)アクリル酸エステルから誘導される構成単位(以下、(a2)単位という。)。
(a2)単位:
(a2)単位に含まれる疎水性基とは、(メタ)アクリル酸エステルのエステル部分に含有される炭素数6以上、好ましくは10以上の疎水性の高い炭化水素基を表す。炭化水素基としては鎖状または環状の炭化水素基が挙げられ、具体的には第3級アルキル基、単環式基、多環式基を有する疎水性基などが挙げられる。これらの中でも脂肪族環状単環式又は多環式炭化水素基が好ましく、中でも多環式炭化水素基は、解像性や対ドライエッチング耐性が高く好ましい。
(a2)単位としては、例えば、以下に示す(a2−1)及び(a2−2)のような構成単位が挙げられる。
(a2−1)疎水性脂肪族単環式基又は多環式基含有酸解離性溶解抑制基を有する(メタ)アクリル酸エステルから誘導される構成単位(以下、(a2−1)単位という。)。
(a2−2)疎水性脂肪族多環式基含有酸不解離性基を有する(メタ)アクリル酸エステルから誘導される構成単位(以下、(a2−2)単位という。)。
なお(a2−2)単位における「酸不解離性」とは、化学的に完全に不解離ということではなく、(a2−1)単位に比べてレジストパターニングできない程度に酸解離性が相当に低いという意である。
(a2−1)単位:
(a2−1)単位において疎水性基として用いられる単環又は多環式基含有酸解離性溶解抑制基において、脂肪族単環式基としてはシクロアルカンから1個の水素原子を除いた基、脂肪族多環式基としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テロラシクロアルカンなどから1個の水素原子を除いた基などを例示できる。
具体的には、脂肪族単環式基としては、シクロペンタン、シクロヘキサン等から1個の水素原子を除いたシクロペンチル基、シクロヘキシル基など挙げられる。脂肪族多環式基としては、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個の水素原子を除いた基などが挙げられる。
この様な多環式基は、例えばArFエキシマレーザのホトレジスト組成物用樹脂において酸解離性溶解抑制基として、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。
これらの中でもシクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、テトラシクロドデカニル基が工業上入手しやすく、好ましい。
また、前記酸解離性溶解抑制基は、ポジ型の化学増幅型ホトレジスト組成物用の樹脂に用いられる基であって、酸の作用により解離することによって樹脂をアルカリ不溶性からアルカリ溶解性へと変化させるものであれば特に限定せずに用いることができる。
一般的には、(メタ)アクリル酸のカルボキシル基と環状又は鎖状の第3級アルキルエステルを形成するものが広く知られている。
より具体的には、構成単位(a2−1)が、下記一般式(V)〜(VII)から選択される少なくとも1種であると好ましい。
Figure 0004319056
(式中、Rは水素原子又はメチル基、Rは低級アルキル基である。)
Figure 0004319056
(式中、Rは水素原子又はメチル基、R及びRはそれぞれ独立に低級アルキル基である。)
Figure 0004319056
(式中、Rは水素原子又はメチル基、Rは第3級アルキル基である。)
式中、Rとしては、炭素数1〜5の低級の直鎖又は分岐状のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基などが挙げられる。中でも、炭素数2以上、好ましくは2〜5のアルキル基はメチル基の場合に比べて酸解離性が高くなり、高感度化できる点で好ましい。なお、工業的にはメチル基やエチル基が好ましい。
前記R及びRは、それぞれ独立に、好ましくは炭素数1〜5の低級アルキル基であると好ましい。このような基は、2−メチル−2−アダマンチル基より酸解離性が高くなる傾向がある。
より具体的には、R、Rは、それぞれ独立して、上記Rと同様の低級の直鎖状又は分岐状のアルキル基であることが好ましい。中でも、R、Rが共にメチル基である場合が工業的に好ましく、具体的には、2−(1−アダマンチル)−2−プロピル(メタ)アクリレートから誘導される構成単位を挙げることができる。
前記Rは、tert−ブチル基やtert-アミル基のような第3級アルキル基であり、tert−ブチル基である場合が工業的に好ましい。
また、基−COORは、式中に示したテトラシクロドデカニル基の3または4の位置に結合していてよいが、これらは異性体が混合していることから結合位置を特定できない。また、(メタ)アクリレート構成単位のカルボキシル基残基も同様に8又は9に結合するが特定できない。
上記(a2−1)単位は、樹脂を構成する全構成単位の合計に対して、好ましくは20〜60モル%、さらに30〜50モル%含有されていると、解像性に優れ好ましい。
(a2−2)単位:
(a2−2)単位は、疎水性脂肪族多環式基含有酸不解離性基を含有している。
かかる脂肪族多環式基としては、前記(a2−1)単位の場合に例示したものと同様のものを例示することができ、例えばArFエキシマレーザー用等のホトレジスト組成物の樹脂に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。
特にトリシクロデカニル基、アダマンチル基、テトラシクロドデカニル基から選ばれる少なくとも1種以上であると工業的入手容易性の観点から好ましい。
(a2−2)単位として、具体的には、下記(VIII)〜(X)の構造のものを例示することができる。
Figure 0004319056
(式中、Rは水素原子またはメチル基である。)
Figure 0004319056
(式中、Rは水素原子またはメチル基である。)
Figure 0004319056
(式中、Rは水素原子またはメチル基である。)
上記(a2−2)単位は、樹脂を構成する全構成単位の合計に対して、好ましくはは1〜30モル%、さらに5〜20モル%含有されていると、孤立パターンからセミデンスパターンの解像性に優れ好ましい。
本発明の精製方法を適用する樹脂が、(a2)単位を有する樹脂である場合、原料のモノマーとして疎水性基を有するモノマーを使用する。これらのモノマーを用いて樹脂の製造を行う場合、疎水性基を有する構成単位の含有比率が高く疎水性が高いオリゴマーや低分子量のポリマーが副生する。さらに、疎水性基を有する構成単位の含有比率が高く疎水性が高いポリマーも副生する。これらの疎水性の高いオリゴマーやポリマー等はレジスト溶媒に対する溶解性が低いことが多いため、本発明の精製方法、すなわち希樹脂溶液を濾過することにより、疎水性の高いオリゴマーやポリマー等を効果的に除去することができ、ディフェクト低減効果をいっそう高めることができることから好ましく用いることができる。
本発明の精製方法を好適に用いることができる粗樹脂としては、上記(a1)単位および(a2)単位を含むものであることがより好ましい。
また、上記(a1)単位、(a2)単位以外の他の構成単位(a3)単位をさらに含むものであってもよい。
かかる(a3)単位は、上述の(a1)、(a2)単位に分類されない他の構成単位であれば特に限定されるものではない。例えば、水酸基又はシアノ基含有脂肪族多環式基を有する(メタ)アクリル酸エステルから誘導される構成単位等が好ましい。
脂肪族多環式基としては、前記構成単位(a1)の説明において例示したものと同様の多数の多環式基から適宜選択して用いることができる。
具体的に、構成単位(a3)としては、水酸基含有アダマンチル基、シアノ基含有アダマンチル基やカルボキシル基含有テトラシクロドデカニル基を有するものが好ましく用いられる。
さらに具体的には、下記一般式(XI)で表される構成単位を挙げることができる。好ましくは5〜50モル%、好ましくは10〜40モル%含有されていると、化学増幅型ホトレジストの樹脂として用いた場合、レジストパターン形状に優れ好ましい。
Figure 0004319056
(式中、Rは水素原子又はメチル基であり、nは1〜3の整数である)
さらに、本発明精製方法を適用するレジスト用粗樹脂は、アクリル酸エステル単位とメタクリル酸エステル単位を2種類の単位があり、その組み合わせによって、アクリル酸エステル単位のみの樹脂、メタクリル酸エステル単位のみの樹脂、或いは、これらの両方の単位を含む樹脂の3種類がある。
そして、本発明の精製方法は、特にメタクリル酸エステルから誘導される構成単位のみからなる樹脂、アクリル酸エステルから誘導される構成単位を20〜70モル%の範囲で含有し、かつメタクリル酸エステルから誘導される構成単位を30〜80モル%の範囲で含有する樹脂に対して、好適である。
さらに、後者のアクリル酸エステルから誘導される構成単位とメタクリル酸エステルから誘導される構成単位を特定の割合で有する樹脂は、そのアクリル酸エステルから誘導される構成単位とメタクリル酸エステルから誘導される構成単位の極性の差異により、極性の異なるオリゴマーや低分子量のポリマーの副性物が生じやすいが、そのような副生物をも本発明精製方法は好適に除去できることから好ましい。
次に、上述のように本発明の精製方法により得られたレジスト用樹脂を用いて製造するのに適した化学増幅型ホトレジスト組成物について説明する。
かかる化学増幅型ホトレジスト組成物は、(A)樹脂成分(以下、(A)成分という。)と、(B)露光により酸を発生する酸発生剤成分(以下、(B)成分という。)と(C1)有機溶剤(以下、(C1)成分という。)とを含むものである。本発明のレジスト用樹脂がホトレジスト組成物用として用いられる場合は、前記(A)成分として用いられるアルカリ可溶性樹脂またはアルカリ可溶性となり得る樹脂である。前者の場合はいわゆるネガ型、後者の場合はいわゆるポジ型のホトレジスト組成物となる。
ネガ型の場合、ホトレジスト組成物には、(B)成分とともに架橋剤が配合される。そして、レジストパターン形成時に、露光により(B)成分から酸が発生すると、かかる酸が架橋剤に作用し、前記(A)成分と架橋剤が架橋し、アルカリ不溶性となる。前記架橋剤としては、例えば、通常は、メラミン樹脂、尿素樹脂、グリコールウリル樹脂等のアミノ樹脂のような、メチロール基を有する化合物又はそのアルキルエーテル体などが用いられる。ポジ型の場合は、(A)成分はいわゆる酸解離性溶解抑制基を有するアルカリ不溶性のものであり、露光により(B)成分から酸が発生すると、かかる酸が前記酸解離性溶解抑制基を解離させることにより、前記(A)成分がアルカリ可溶性となる。この場合、(a1)単位と(a2−1)単位とを含むことが必要となる。
(A)成分:
上述のような本発明のレジスト用樹脂の精製方法により得られるレジスト用樹脂を使用する。
なお、(A)成分の樹脂のGPCによるポリスチレン換算質量平均分子量は、特に限定するものではないが5000〜30000、さらに好ましくは8000〜20000とされる。
また、(A)成分は、1種または2種以上の樹脂から構成することができ、例えば上述の様な(メタ)アクリルエステルから誘導される単位を主成分とする樹脂を1種または2種以上用いてもよいし、さらに、他に従来公知のホトレジスト組成物用樹脂を混合して用いることもできる。
(B)成分:
(B)成分としては、ポジ型、ネガ型共に従来化学増幅型レジストにおける酸発生剤として公知のものの中から任意のものを適宜選択して用いることができる。
例えば、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、(4−メトキシフェニル)フェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(p−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、(4−メトキシフェニル)ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、(4−メチルフェニル)ジフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート、(p−tert−ブチルフェニル)ジフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロブタンスルホネート、ビス(p−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムノナフルオロブタンスルホネート、トリフェニルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネートなどのオニウム塩などを挙げることができる。これらのなかでもフッ素化アルキルスルホン酸イオンをアニオンとするオニウム塩が好ましい。
この(B)成分は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。その配合量は、例えば(A)成分100質量部に対し、0.5〜30質量部とされる。
(C1)成分:
(C1)成分としては、前記(A)成分と前記(B)成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを1種又は2種以上適宜選択して用いることができる。
具体的には、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソアミルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類;エチレングリコール、エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアセテート、ジプロピレングリコール、又はジプロピレングリコールモノアセテートのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル又はモノフェニルエーテルなどの多価アルコール類及びその誘導体;ジオキサンのような環式エーテル類;乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類などを挙げることができる。これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上の混合溶剤として用いてもよい。
中でもプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、乳酸エチル(EL)などが好ましい。
(C1)成分の量はホトレジスト組成物として用いるのに適した、基板等に塗布可能な濃度とされる。
その他の成分:
ホトレジスト組成物には、さらに所望により他の成分を配合することができる。
例えば、レジストパターン形状、引き置き安定性等の向上のために、さらに任意の(D)成分としてアミン、特に第2級低級脂肪族アミンや第3級低級脂肪族アミンを含有させることができる。
ここで低級脂肪族アミンとは炭素数5以下のアルキルまたはアルキルアルコールのアミンを言い、この第2級や第3級アミンの例としては、トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリぺンチルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどが挙げられるが、特にトリエタノールアミンのようなアルカノールアミンが好ましい。
これらは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。
これらのアミンは、(A)成分100質量部に対して通常0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。
また、前記(D)成分の添加による感度劣化防止とレジストパターン形状、引き置き安定性等の向上の目的で、さらに任意の(E)成分として、有機カルボン酸又はリンのオキソ酸若しくはその誘導体を含有させることができる。なお、(D)成分と(E)成分は併用することもできるし、いずれか1種を用いることもできる。
有機カルボン酸としては、例えば、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。
リンのオキソ酸若しくはその誘導体としては、リン酸、リン酸ジ‐n‐ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステルなどのリン酸又はそれらのエステルのような誘導体、ホスホン酸、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸‐ジ‐n‐ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステルなどのホスホン酸及びそれらのエステルのような誘導体、ホスフィン酸、フェニルホスフィン酸などのホスフィン酸及びそれらのエステルのような誘導体が挙げられ、これらの中で特にホスホン酸が好ましい。
(E)成分は、(A)成分100質量部当り0.01〜5.0質量部の割合で用いられる。
また、ホトレジスト組成物には、さらに所望により混和性のある添加剤、例えばレジスト膜の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤などを添加含有させることができる。
化学増幅型ホトレジスト組成物の製造は、例えば、上記各成分を通常の方法で混合、攪拌するだけでよく、必要に応じディゾルバー、ホモジナイザー、3本ロールミルなどの分散機を用い分散、混合させてもよい。また、混合した後で、さらにメッシュ、メンブレンフィルターなどを用いてろ過してもよい。
ArF用のポジ型ホトレジスト組成物においては、特に、前記(a1)単位及び(a2−1)単位を両方含む樹脂を用いることが必要であり、感度、解像性、レジストパターン形状の所特性に優れることから、さらに(a3)単位を、場合によりさらに(a2−2)単位を含んでいると好ましい。このように極性の異なるモノマーを重合させた樹脂を用いた場合、樹脂中に含まれる種々のモノマー、オリゴマー、ポリマー、その他の副生成物が、ホトレジスト組成物の経時安定性に悪影響を及ぼすと考えられる。従って、このようにして本発明のレジスト用樹脂を用いて製造した化学増幅型ホトレジスト組成物は、異物経時特性が良好であり、またレジストパターン形成時にディフェクトが生じにくいものである。
また、近年、シリコンウェーハの大口径化が進み、300mmウェーハが実用化されようとしているが、このような大口径基板では、レジスト組成物の無駄な使用を防ぐため、『プリウェット工程』と呼ばれる、基板上に公知のレジスト溶剤を予め滴下した後、レジスト組成物を塗布する工程が用いられる。
そして、これまでこのようなレジストのプリウェット工程時にディフェクトが発生し、問題となることがあったが、本発明のレジスト組成物は、このようなプリウェット工程を施す場合でも、ディフェクト低減効果に優れている。
異物経時特性としては、例えば液中パーティクルカウンター(Rion社製、製品名:パーティクルセンサー KS−41)を用いて、製造後室温で保存した後のホトレジスト組成物の異物経時特性を評価する。かかる装置は、1cm当たりの粒径0.2μm以上の粒子の数を数えるものである。測定限界は通常2万個/cm位以上である。
なお、通常、製造直後のホトレジスト組成物中の異物は約10〜30個/cm以下に精製されている。そして、本発明を適用することにより、好ましくは半年経過後にも異物経時特性は製造直後と殆ど変わらない特性が得られる。
また、かかるホトレジスト組成物を用いたレジストパターンは、常法によって形成することができる。
例えば、まずシリコンウェーハのような基板上に、上記ホトレジスト組成物をスピンナーなどで塗布し、80〜150℃の温度条件下、プレベーク(露光前加熱処理)を40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施し、これに例えば露光装置などにより、KrF、ArF、またはFエキシマレーザ光、あるいはExtreme UV(極端紫外光)、EB(電子線)またはX線等を所望のマスクパターンを介して選択的に露光または描画した後、80〜150℃の温度条件下、PEB(露光後加熱)処理を40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施す。次いでこれをアルカリ現像液、例えば0.1〜10質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて現像処理する。このようにして、マスクパターンに忠実なレジストパターンを得ることができる。
なお、基板とレジスト組成物の塗布層との間には、有機系または無機系の反射防止膜を設けることもできる。
レジストパターンのディフェクトは、例えばKLAテンコール社製の表面欠陥観察装置 KLA2132(製品名)によって、いわゆる表面欠陥の数として評価することができる。
以下、本発明を実施例を示して詳しく説明する。
後述する実施例または比較例のホトレジスト組成物の諸物性は次のようにして求めた。(1)異物経時特性
液中パーティクルカウンター(Rion社製、製品名:KS−41)を用いて、製造後室温で保存した後(3ヶ月)のホトレジスト組成物の異物経時特性を評価した。
測定限界は2万個/cm位以上である。
また、製造直後のホトレジスト組成物中の異物は10個/cm以下に精製した。
(2)ディフェクト
精製したホトレジスト組成物(ポジ型)を、スピンナーを用いてシリコンウェーハ(直径200mm)上に塗布し、ホットプレート上で130℃、90秒間プレベーク(露光前加熱処理)し、乾燥することにより、膜厚350nmのレジスト層を形成した。
ついで、ArF露光装置NSR−S302(ニコン社製NA(開口数)=0.60,σ=0.75)により、ArFエキシマレーザ(193nm)を、マスクパターンを介して選択的に照射した。
そして、120℃、90秒間の条件でPEB処理し、さらに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、60秒間パドル現像し、その後20秒間水洗して乾燥し、250nmのラインアンドスペースパターンを形成した。
そして、ディフェクトを、KLAテンコール社製の表面欠陥観察装置 KLA2132(製品名)を用いて測定し、ウェーハ内の欠陥数を評価した。実施例、比較例において試験に用いたウェーハはそれぞれ3枚であり、その平均値を求めた。
[実施例1]
以下のモノマー(1)〜(3):
(1)α―ガンマブチロラクトンメタクリレート 40モル% 13.6g(構成単位(a1)に相当し、上記一般式(IV)においてRがメチル基のモノマー)、
(2)2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート 40モル% 18.7g(構成単位(a2−1)に相当し、上記一般式(V)においてR、Rがメチル基のモノマー)、
(3)3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート 20モル% 9.44g(構成単位(a3)に相当し、上記一般式(XI)においてRがメチル基、n=1でアダマンチル基の3位に水酸基が結合しているモノマー)
を、テトラヒドロフラン400mlに溶解し、反応開始剤としてアゾビスイソブチロニトニル1.64gを加えて70℃で3時間重合反応を行った。
重合反応終了後、反応液をメタノール2500mlに注加し、25℃で 30分間撹拌して析出した固体をろ取した。この固体を再度テトラヒドロフラン400mlに溶解した後メタノール2500mlに注加し、25℃で30分間撹拌して析出した粗樹脂をろ取した(洗浄工程)。
上記で得られた粗樹脂30gをPGMEA345mlに溶解して、8質量%(Yに相当)の希レジスト樹脂溶液を調製した。この希樹脂溶液を、孔径0.04μmのナイロン製フィルタ(製品名:ウルポチアN66、ポール株式会社製)を用いて濾過した。次いで、得られた濾液を、孔径0.02μmのポリプロピレン製フィルタ(製品名:ユニポア・ポリフィックス、キッツ社製)を用いて濾過した(精製工程)。得られた濾液を濃縮して、レジスト用樹脂(A−1)を得た。(A−1)の質量平均分子量は、10000であった。なお、上記洗浄工程から分取した成分を分析したところ、上記(1)と(2)と(3)のモノマーがそれぞれ検出された。また、上記精製工程から分取した成分を分析したところ、上記(1)と(2)と(3)の割合が、仕込みの比より偏ったオリゴマーやポリマーが検出された。
以下の(A)乃至(D)成分を混合、溶解して化学増幅型ホトレジスト組成物(ArFエキシマレーザ用、ポジ型)を製造した。なお、濾過前のレジスト用樹脂の濃度(Y)が8質量%であるのに対して、レジスト組成物中のレジスト樹脂の濃度(X)は約11質量%であり、YはXより小さくなるよう調製した。(A)成分:上記で得られた(A−1) 100質量部(B)成分:トリフェニルスルホニルノナフルオロブタンスルホネート 3.0質量部(C)成分:PGMEAと乳酸エチルとの混合溶剤(質量比6:4) 800質量部(D)成分:トリエタノールアミン 0.1質量部
室温、3ヶ月後保存後のホトレジスト組成物の異物経時特性は、製造直後とほとんど変化がなかった。
パターン欠陥は、ウェーハ1枚につき平均約5個以下であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが側長SEM S−9220(日立製作所社製)により確認された。
[実施例2]
以下のモノマー(1)〜(4)を用いた以外は、実施例1と同様にしてホトレジスト用樹脂(A−2)を重合、洗浄及び精製したのち、実施例1と同様にしてホトレジスト組成物を製造した。次いで、異物経時安定性とディフェクトを評価した。なお、精製後のレジスト用樹脂の質量平均分子量は10000であった。
(1)ノルボルナンラクトンアクリレート 40モル%(構成単位(a1)に相当し、上記[化2]に相当するモノマー単位に相当し、Rは水素原子のモノマー)、
(2)2−エチル−2−アダマンチルメタクリレート 35モル%(構成単位(a2−1)に相当し、前記一般式(V)においてRがメチル基、Rがエチル基であるモノマー)、
(3)3−ヒドロキシ−1−アダマンチルアクリレート 15モル%(構成単位(a3)に相当し、前記一般式(XI)においてRが水素原子、n=1でアダマンチル基の3位に水酸基が結合しているモノマー)、(4)テトラシクロドデカンメタクリレート 10モル%(構成単位(a2−2)に相当し、前記一般式(X)においてRがメチル基であるモノマー)
なお、上記洗浄工程から分取した成分を分析したところ、上記(1)と(2)と(3)と(4)のモノマーがそれぞれ検出された。また、上記精製工程から分取した成分を分析したところ、上記(1)と(2)と(3)と(4)の割合が仕込みの比より、偏ったオリゴマーやポリマーが検出された。
室温、3ヶ月後保存後のホトレジスト組成物の異物経時特性は、製造直後とほとんど変化がなかった。
パターン欠陥は、ウェーハ1枚につき平均約5個以下であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが側長SEM S−9220(日立製作所社製)により確認された。
[実施例3]
以下のモノマー(1)〜(4)を用いた以外は、実施例1と同様にしてホトレジスト用樹脂(A−3)を重合、洗浄及び精製したのち、実施例1と同様にしてホトレジスト組成物を製造した。次いで、異物経時安定性とディフェクトを評価した。なお、精製後のレジスト用樹脂の質量平均分子量は10000であった。
(1)α−ガンマブチロラクトンメタクリレート 35モル%(構成単位(a1)に相当)、
(2)2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート 35モル%(構成単位(a2−1)に相当)、(3)3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート 15モル%(構成単位(a3)に相当)、(4)テトラシクロドデカンメタクリレート 15モル%(構成単位(a2−2)に相当)
なお、上記洗浄工程から分取した成分を分析したところ、上記(1)と(2)と(3)と(4)のモノマーがそれぞれ検出された。また、上記精製工程から分取した成分を分析したところ、上記(1)と(2)と(3)と(4)の割合が仕込みの比より、偏ったオリゴマーやポリマーが検出された。
室温、3ヶ月後保存後のホトレジスト組成物の異物経時特性は、製造直後とほとんど変化がなかった。
パターン欠陥は、ウェーハ1枚につき平均約5個以下であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが側長SEM S−9220(日立製作所社製)により確認された。
[実施例4]
以下のモノマー(1)〜(4)を用いた以外は、実施例1と同様にしてホトレジスト用樹脂(A−4)を重合、洗浄及び精製したのち、実施例1と同様にしてホトレジスト組成物を製造した。次いで、異物経時安定性とディフェクトを評価した。なお、精製後のレジスト用樹脂の質量平均分子量は10000であった。
(1)α−ガンマブチロラクトンメタクリレート 40モル%(構成単位(a1)に相当)、
(2)2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート 40モル%(構成単位(a2−1)に相当)、(3)3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート 15モル%(構成単位(a3)に相当)、(4)テトラシクロドデカンメタクリレート 5モル%(構成単位(a2−2)に相当)
なお、上記洗浄工程から分取した成分を分析したところ、上記(1)と(2)と(3)と(4)のモノマーがそれぞれ検出された。また、上記精製工程から分取した成分を分析したところ、上記(1)と(2)と(3)と(4)の割合が仕込みの比より、偏ったオリゴマーやポリマーが検出された。
室温、3ヶ月後保存後のホトレジスト組成物の異物経時特性は、製造直後とほとんど変化がなかった。
パターン欠陥は、ウェーハ1枚につき平均約5個以下であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが側長SEM S−9220(日立製作所社製)により確認された。
[実施例5]
以下のモノマー(1)〜(3)を用いた以外は、実施例1と同様にしてホトレジスト用樹脂(A−5)を重合、洗浄及び精製したのち、実施例1と同様にしてホトレジスト組成物を製造した。次いで、異物経時安定性とディフェクトを評価した。なお、精製後のレジスト用樹脂の質量平均分子量は10000であった。
(1)ノルボルナンラクトンアクリレート 50モル%(構成単位(a1)に相当し、上記[化2]に相当するモノマー単位に相当し、Rは水素原子のモノマー)、
(2)2−(1−アダマンチル)−2−プロピルアクリレート 30モル%(構成単位(a2−1)に相当し、前記一般式(VI)においてRが水素原子、R及びRがメチル基であるモノマー)、
(3)3−ヒドロキシ−1−アダマンチルアクリレート 20モル%(構成単位(a3)に相当)
なお、上記洗浄工程から分取した成分を分析したところ、上記(1)と(2)と(3)のモノマーがそれぞれ検出された。また、上記精製工程から分取した成分を分析したところ、上記(1)と(2)と(3)の割合が仕込みの比より、偏ったオリゴマーやポリマーが検出された。
室温、3ヶ月後保存後のホトレジスト組成物の異物経時特性は、製造直後とほとんど変化がなかった。
パターン欠陥は、ウェーハ1枚につき平均約5個以下であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが側長SEM S−9220(日立製作所社製)により確認された
[実施例6]
以下のモノマー(1)〜(3)を用いた以外は、実施例1と同様にしてホトレジスト用樹脂(A−6)を重合、洗浄及び精製したのち、実施例1と同様にしてホトレジスト組成物を製造した。次いで、異物経時安定性とディフェクトを評価した。なお、精製後のレジスト用樹脂の質量平均分子量は10000であった。
(1)α―ガンマブチロラクトンメタクリレート 50モル%(構成単位(a1)に相当)、
(2)2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート 30モル%(構成単位(a2−1)に相当)、
(3)3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート 20モル%(構成単位(a3)に相当)
室温、3ヶ月後保存後のホトレジスト組成物の異物経時特性は、製造直後とほとんど変化がなかった。
パターン欠陥は、ウェーハ1枚につき平均約5個以下であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが側長SEM S−9220(日立製作所社製)により確認された。
[実施例7]
以下のモノマー(1)〜(3)を用いた以外は、実施例1と同様にしてホトレジスト用樹脂(A−7)を重合、洗浄及び精製したのち、実施例1と同様にしてホトレジスト組成物を製造した。次いで、異物経時安定性とディフェクトを評価した。なお、精製後のレジスト用樹脂の質量平均分子量は10000であった。
(1)ノルボルナンラクトンメタクリレート 40モル%(構成単位(a1)に相当し、前記一般式(III)におけるRがメチル基であるモノマー)、
(2)2−エチル−2−アダマンチルメタクリレート 40モル%(構成単位(a2−1)に相当)、
(3)3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート 20モル%(構成単位(a3)に相当)
室温、3ヶ月後保存後のホトレジスト組成物の異物経時特性は、製造直後とほとんど変化がなかった。
パターン欠陥は、ウェーハ1枚につき平均約5個以下であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが側長SEM S−9220(日立製作所社製)により確認された。
[実施例8]
以下のモノマー(1)〜(3)を用いた以外は、実施例1と同様にしてホトレジスト用樹脂(A−8)を重合、洗浄及び精製したのち、実施例1と同様にしてホトレジスト組成物を製造した。次いで、異物経時安定性とディフェクトを評価した。なお、精製後のレジスト用樹脂の質量平均分子量は10000であった。
(1)α―ガンマブチロラクトンメタクリレート 40モル%(構成単位(a1)に相当)、
(2)1−エチル−1−シクロヘキシルメタクリレート 40モル%(構成単位(a2−1)に相当)、
(3)3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート 20モル%(構成単位(a3)に相当)
室温、3ヶ月後保存後のホトレジスト組成物の異物経時特性は、製造直後とほとんど変化がなかった。
パターン欠陥は、ウェーハ1枚につき平均約5個以下であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが側長SEM S−9220(日立製作所社製)により確認された。
[実施例9]
以下のモノマー(1)〜(3)を用いた以外は、実施例1と同様にしてホトレジスト用樹脂(A−9)を重合、洗浄及び精製したのち、実施例1と同様にしてホトレジスト組成物を製造した。次いで、異物経時安定性とディフェクトを評価した。なお、精製後のレジスト用樹脂の質量平均分子量は10000であった。
(1)α―ガンマブチロラクトンメタクリレート 40モル%(構成単位(a1)に相当)、
(2)2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート 40モル%(構成単位(a2−1)に相当)、
(3)3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート 20モル%(構成単位(a3)に相当)
室温、3ヶ月後保存後のホトレジスト組成物の異物経時特性は、製造直後とほとんど変化がなかった。
パターン欠陥は、ウェーハ1枚につき平均約5個以下であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが側長SEM S−9220(日立製作所社製)により確認された。
[実施例10]
以下のモノマー(1)〜(3)を用いた以外は、実施例1と同様にしてホトレジスト用樹脂(A−10)を重合、洗浄及び精製したのち、実施例1と同様にしてホトレジスト組成物を製造した。次いで、異物経時安定性とディフェクトを評価した。なお、精製後のレジスト用樹脂の質量平均分子量は10000であった。
(1)α―ガンマブチロラクトンアクリレート 40モル%(構成単位(a1)に相当し、前記一般式(IV)のRが水素原子であるモノマー)、
(2)2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート 40モル%(構成単位(a2−1)に相当)、
(3)3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート 20モル%(構成単位(a3)に相当)
室温、3ヶ月後保存後のホトレジスト組成物の異物経時特性は、製造直後とほとんど変化がなかった。
パターン欠陥は、ウェーハ1枚につき平均約5個以下であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが側長SEM S−9220(日立製作所社製)により確認された。
[実施例11]
以下のモノマー(1)〜(3)
(1)ノルボルナンラクトンメタクリレート 40モル%(構成単位(a1)に相当し、前記一般式(III)におけるRがメチル基であるモノマー)、
(2)2−エチル−2−アダマンチルメタクリレート 40モル%(構成単位(a2−1)に相当)、
(3)3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート 20モル%(構成単位(a3)に相当)組成のモノマー0.1molをTHF(テトラヒドロフラン)150mlに溶解させ、AIBN(前記モノマー100モル%に対して4モル%)を用いて70℃でラジカル重合を開始し、重合の連鎖移動剤として下記化学式
Figure 0004319056
で表される化合物(末端構造のpKaは約7)を、前記仕込みのモノマーと、AIBNの合計100モル%に対して、3モル%添加して重合反応を行った。重合反応終了後、反応液をメタノール2500mlに注加し、25℃で 30分間撹拌して析出した固体をろ取した。この固体を再度テトラヒドロフラン400mlに溶解した後メタノール2500mlに注加し、25℃で30分間撹拌して析出した粗樹脂をろ取した(洗浄工程)。
上記で得られた粗樹脂30gをPGMEA345mlに溶解して、8質量%(Yに相当)の希レジスト樹脂溶液を調製した。この希樹脂溶液を、孔径0.04μmのナイロン製フィルタ(製品名:ウルポチアN66、ポール株式会社製)を用いて濾過した。次いで、得られた濾液を、孔径0.02μmのポリプロピレン製フィルタ(製品名:ユニポア・ポリフィックス、キッツ社製)を用いて濾過した(精製工程)。得られた濾液を濃縮して、レジスト用樹脂(A−11)を得た。(A−11)の質量平均分子量は、10000であった。なお、上記洗浄工程から分取した成分を分析したところ、上記(1)と(2)と(3)のモノマーがそれぞれ検出された。また、上記精製工程から分取した成分を分析したところ、上記(1)と(2)と(3)の割合が、仕込みの比より偏ったオリゴマーやポリマーが検出された。
室温、3ヶ月後保存後のホトレジスト組成物の異物経時特性は、製造直後とほとんど変化がなかった。
パターン欠陥は、ウェーハ1枚につき平均約5個以下であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが側長SEM S−9220(日立製作所社製)により確認された。なお、精製後のレジスト用樹脂の質量平均分子量は10000であった。
[実施例12]
(1)α−ガンマブチロラクトンメタクリレート単位35モル%(構成単位(a1)に相当)、
(2)2−メチル−2−アダマンチルメタクリレート単位35モル%(構成単位(a2−1)に相当)、
(3)3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート15モル%(構成単位(a3)に相当)、及び
(4)トリシクロデカンメタクリレート15モル%(構成単位(a2−2)に相当し、前記一般式(VIII)において、Rがメチル基である)単位を有する粗樹脂30gを準備した。
上記粗樹脂をPGMEA317mlとn−ヘプタン28mlの混合溶媒(質量比92:8)に溶解して、8質量%(Yに相当)の希レジスト樹脂溶液を調製した。この希樹脂溶液に、孔径0.04μmのナイロン製フィルタ(製品名:ウルチプリーツP−Nylon FILTER、ポール株式会社製)を用いて濾過した。
なお、この工程から分取した成分を分析したところ、上記(1)と(2)と(3)と(4)の割合が仕込みの比より、上記(1)と(3)の親水性部位が多いオリゴマーやポリマーが検出された。
次いで、得られた濾液を水150mlを添加し、25℃で5分間撹拌してから静置して分液し、水層を除去した。再度水150mlを添加し、25℃で10分間撹拌してから静置して分液し、水層を除去した。得られたPGMEA層を、濃縮し、さらに蒸発により水を除去してレジスト用樹脂(A−P2)を得た。(A−P2)の質量平均分子量は、10000であった(2層分離精製)。
なお、水層から分取した成分を分析したところ、上記(1)と(2)と(3)と(4)の割合が仕込みの比より、上記(1)と(3)の親水性部位が多いオリゴマーやポリマーが検出された。
以下の(A)乃至(D)成分を混合、溶解して化学増幅型ホトレジスト組成物(ArFエキシマレーザ用、ポジ型)を製造した。なお、濾過前のレジスト用樹脂の濃度(Y)が8質量%であるのに対して、レジスト組成物中のレジスト樹脂の濃度(X)は約11質量%であり、YはXより小さくなるよう調製した。
(A)成分:上記で得られた(A−P2) 100質量部
(B)成分:トリフェニルスルホニルノナフルオロブタンスルホネート 3.0質量部
(C)成分:PGMEAと乳酸エチルとの混合溶剤(質量比6:4) 800質量部
(D)成分:トリエタノールアミン 0.1質量部
このレジスト組成物について、上記(1)異物経時特性と(2)ディフェクトを評価した。
室温、3ヶ月後保存後のホトレジスト組成物の異物経時特性は、製造直後とほとんど変化がなかった。
パターン欠陥は、ウェーハ1枚につき平均約5 個以下であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが側長SEM S−9220(日立製作所社製)により確認された。
なお、本実施例12において、用いた粗樹脂は実施例1〜11において用いた粗樹脂より、親水性部位が多いオリゴマーやポリマーが比較的多く含まれ、ディフェクトリスクがやや高い樹脂であるが、そのような樹脂においても、5個以下であり、ディククト低減効果が非常に高いことがわかった。
[実施例13]
上記実施例12において、2層分離精製を省いた以外は、同様にして、実施例12と同様にして、上記(1)異物経時特性と(2)ディフェクトを評価した。
その結果は、室温、3ヶ月後保存後のホトレジスト組成物の異物経時特性は、製造直後とほとんど変化がなかった。
パターン欠陥は、ウェーハ1枚につき平均約5個以下であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが側長SEM S−9220(日立製作所社製)により確認された。
なお、本実施例13において、実施例12で用いた粗樹脂と同様であり、そのような樹脂においても、5個以下であり、ディククト低減効果が非常に高いことがわかった。
[比較例1]
実施例1において、洗浄溶媒による洗浄後、得られた樹脂に対してPGMEA希釈および濾過する工程(精製工程)を行わず、実施例1と同様にしてホトレジスト用樹脂(A’−1)を製造した。次いで、この(A’−1)を(A−1)の代わりに使用したこと以外は、実施例1と同様にしてホトレジスト組成物を製造した。
その結果、室温、1週間後の異物経時特性は、測定限界を超えており、測定できなかった。
ディフェクトは、ウェーハ1枚につき平均約60000個であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが、前記測長SEM装置により確認された。
[比較例2]
実施例2において、洗浄溶媒による洗浄後、得られた樹脂に対してPGMEA希釈および濾過する工程(精製工程)を行わず、実施例2と同様にしてホトレジスト用樹脂(A’−2)を製造した。次いで、この(A’−2)を(A−2)の代わりに使用したこと以外は、実施例2と同様にしてホトレジスト組成物を製造した。
その結果、室温、1週間後の異物経時特性は、測定限界を超えており、測定できなかった。
ディフェクトは、ウェーハ1枚につき平均約60000個であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが、前記測長SEM装置により確認された。
[比較例3]
実施例3において、洗浄溶媒による洗浄後、得られた樹脂に対してPGMEA希釈および濾過する工程(精製工程)を行わず、実施例3と同様にしてホトレジスト用樹脂(A’−3)を製造した。次いで、この(A’−3)を(A−3)の代わりに使用したこと以外は、実施例3と同様にしてホトレジスト組成物を製造した。
その結果、室温、1週間後の異物経時特性は、測定限界を超えており、測定できなかった。
ディフェクトは、ウェーハ1枚につき平均約60000個であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが、前記測長SEM装置により確認された。
[比較例4]
実施例4において、洗浄溶媒による洗浄後、得られた樹脂に対してPGMEA希釈および濾過する工程(精製工程)を行わず、実施例4と同様にしてホトレジスト用樹脂(A’−4)を製造した。次いで、この(A’−4)を(A−4)の代わりに使用したこと以外は、実施例4と同様にしてホトレジスト組成物を製造した。
その結果、室温、1週間後の異物経時特性は、測定限界を超えており、測定できなかった。
ディフェクトは、ウェーハ1枚につき平均約60000個であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが、前記測長SEM装置により確認された。
[比較例5]
実施例5において、洗浄溶媒による洗浄後、得られた樹脂に対してPGMEA希釈および濾過する工程(精製工程)を行わず、実施例5と同様にしてホトレジスト用樹脂(A’−5)を製造した。次いで、この(A’−5)を(A−5)の代わりに使用したこと以外は、実施例5と同様にしてホトレジスト組成物を製造した。
その結果、室温、1週間後の異物経時特性は、測定限界を超えており、測定できなかった。
ディフェクトは、ウェーハ1枚につき平均約60000個であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが、前記測長SEM装置により確認された。
[比較例6]
実施例6において、洗浄溶媒による洗浄後、得られた樹脂に対してPGMEA希釈および濾過する工程(精製工程)を行わず、実施例6と同様にしてホトレジスト用樹脂(A’−6)を製造した。次いで、この(A’−6)を(A−6)の代わりに使用したこと以外は、実施例6と同様にしてホトレジスト組成物を製造した。
その結果、室温、1週間後の異物経時特性は、測定限界を超えており、測定できなかった。
ディフェクトは、ウェーハ1枚につき平均約60000個であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが、前記測長SEM装置により確認された。
[比較例7]
実施例7において、洗浄溶媒による洗浄後、得られた樹脂に対してPGMEA希釈および濾過する工程(精製工程)を行わず、実施例7と同様にしてホトレジスト用樹脂(A’−7)を製造した。次いで、この(A’−7)を(A−7)の代わりに使用したこと以外は、実施例7と同様にしてホトレジスト組成物を製造した。
その結果、室温、1週間後の異物経時特性は、測定限界を超えており、測定できなかった。
ディフェクトは、ウェーハ1枚につき平均約60000個であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが、前記測長SEM装置により確認された。
[比較例8]
実施例8において、洗浄溶媒による洗浄後、得られた樹脂に対してPGMEA希釈および濾過する工程(精製工程)を行わず、実施例8と同様にしてホトレジスト用樹脂(A’−8)を製造した。次いで、この(A’−8)を(A−8)の代わりに使用したこと以外は、実施例8と同様にしてホトレジスト組成物を製造した。
その結果、室温、1週間後の異物経時特性は、測定限界を超えており、測定できなかった。
ディフェクトは、ウェーハ1枚につき平均約60000個であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが、前記測長SEM装置により確認された。
[比較例9]
実施例9において、洗浄溶媒による洗浄後、得られた樹脂に対してPGMEA希釈および濾過する工程(精製工程)を行わず、実施例9と同様にしてホトレジスト用樹脂(A’−9)を製造した。次いで、この(A’−9)を(A−9)の代わりに使用したこと以外は、実施例9と同様にしてホトレジスト組成物を製造した。
その結果、室温、1週間後の異物経時特性は、測定限界を超えており、測定できなかった。
ディフェクトは、ウェーハ1枚につき平均約60000個であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが、前記測長SEM装置により確認された。
[比較例10]
実施例10において、洗浄溶媒による洗浄後、得られた樹脂に対してPGMEA希釈および濾過する工程(精製工程)を行わず、実施例10と同様にしてホトレジスト用樹脂(A’−10)を製造した。次いで、この(A’−10)を(A−10)の代わりに使用したこと以外は、実施例10と同様にしてホトレジスト組成物を製造した。
その結果、室温、1週間後の異物経時特性は、測定限界を超えており、測定できなかった。
ディフェクトは、ウェーハ1枚につき平均約60000個であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが、前記測長SEM装置により確認された。
[比較例11]
実施例11において、洗浄溶媒による洗浄後、得られた樹脂に対してPGMEA希釈および濾過する工程(精製工程)を行わず、実施例11と同様にしてホトレジスト用樹脂(A’−11)を製造した。次いで、この(A’−11)を(A−11)の代わりに使用したこと以外は、実施例11と同様にしてホトレジスト組成物を製造した。
その結果、室温、1週間後の異物経時特性は、測定限界を超えており、測定できなかった。
ディフェクトは、ウェーハ1枚につき平均約60000個であった。なお、ディフェクトはラインパターンの間が橋掛け状態になる、いわゆるブリッジタイプであることが、前記測長SEM装置により確認された。
上記実施例および比較例の結果より、本発明にかかる実施例においては、本発明のレジスト用樹脂の精製方法を採用することにより、粗樹脂中の副生物を効果的に除去することができ、その結果、該精製した樹脂を用いたホトレジスト組成物の異物経時特性が著しく向上することが明らかとなった。そして、レジストパターン形成時のディフェクトも著しく低減できることが確認できた。

Claims (19)

  1. 少なくとも(A)レジスト用樹脂及び(B)酸発生剤を(C1)有機溶剤に溶解してなるホトレジスト組成物に用いる前記(A)成分の粗樹脂を精製する方法であって、
    前記ホトレジスト組成物における前記(A)成分の濃度をXとし、
    また前記(A)成分の粗樹脂を(C2)有機溶剤に溶解してなる粗樹脂溶液における前記(A)成分の粗樹脂濃度をYとしたとき、
    前記(A)成分の粗樹脂の重合反応で副生する副生物を析出させるために(イ)YはXより小さくなるよう前記粗樹脂溶液を調製し、
    次いで前記副生物の除去を行うために(ロ)前記粗樹脂溶液を濾過し、
    前記(ロ)濾過後、さらに(ハ)前記濾過後の樹脂溶液を濃縮することを特徴とするレジスト用粗樹脂の精製方法。
  2. 前記Xは5〜25質量%であり、Yは当該数値範囲から選択されるXの数値未満であることを特徴とする請求項1に記載のレジスト用粗樹脂の精製方法。
  3. 前記Xは7〜20質量%であり、Yは2〜10質量%であることを特徴とする請求項2に記載のレジスト用粗樹脂の精製方法。
  4. 前記(ロ)濾過において、濾過膜を有するフィルタを通過させることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のレジスト用粗樹脂の精製方法。
  5. 前記フィルタは、ナイロン製、ポリエチレン製及びポリプロピレン製の濾過膜を備えたフィルタ3種の中から選ばれる少なくとも1種を用いることを特徴とする請求項4に記載のレジスト用粗樹脂の精製方法。
  6. 前記(ロ)濾過において、ナイロン製の膜を備えたフィルタを通過させた後、さらにポリエチレン製またはポリプロピレン製の膜を備えたフィルタを通過させることを特徴とする請求項5に記載のレジスト用粗樹脂の精製方法。
  7. 請求項1〜のいずれかに記載のレジスト用粗樹脂の精製方法において、前記(A)成分の粗樹脂を合成後、前記(イ)の粗樹脂溶液を調製することを特徴とするレジスト用粗樹脂の精製方法。
  8. 請求項に記載のレジスト用粗樹脂の精製方法において、前記(A)成分の粗樹脂を合成後、洗浄溶媒で精製し、次いで、前記(イ)粗樹脂溶液の調整と(ロ)濾過を施すことを特徴とするレジスト用粗樹脂の精製方法。
  9. 前記(A)成分の粗樹脂として、(a1)親水性部位を有する(メタ)アクリル酸エステルから誘導される構成単位を含有するレジスト用粗樹脂を用いることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のレジスト用粗樹脂の精製方法。
  10. 前記(A)成分は前記(a1)単位を20モル%以上含有することを特徴とする請求項に記載のレジスト用粗樹脂の精製方法。
  11. 前記親水性部位はラクトン単位であることを特徴とする、請求項又は10に記載のレジスト用粗樹脂の精製方法。
  12. 前記(A)成分は、前記(a1)単位と、(a2)疎水性基を有する(メタ)アクリル酸エステルから誘導される構成単位とを有する粗樹脂であることを特徴とする請求項11のいずれかに記載のレジスト用粗樹脂の精製方法。
  13. 前記(a2)単位における疎水性基は、脂肪族環状多環式炭化水素基であることを特徴とする請求項12記載のレジスト用粗樹脂の精製方法。
  14. 前記(A)成分は、前記(a1)単位20〜60モル%と、前記(a2)単位5〜50モル%とを有する粗樹脂であることを特徴とする請求項12又は13に記載のレジスト用粗樹脂の精製方法。
  15. 前記(A)成分は、メタクリル酸エステルから誘導される構成単位のみからなる粗樹脂であることを特徴とする請求項14のいずれかに記載のレジスト用粗樹脂の精製方法。
  16. 前記(A)成分は、アクリル酸エステルから誘導される構成単位を20〜70モル%の範囲で含有し、かつメタクリル酸エステルから誘導される構成単位を30〜80モル%の範囲で含有する粗樹脂であることを特徴とする請求項14のいずれかに記載のレジスト用粗樹脂の精製方法。
  17. 請求項1〜16のいずれかに記載の精製方法により得られるレジスト用樹脂。
  18. 請求項17に記載のレジスト用樹脂を用いることを特徴とするホトレジスト組成物の製造方法。
  19. 請求項17に記載のレジスト用樹脂を用いたことを特徴とするホトレジスト組成物。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4637476B2 (ja) 2002-12-19 2011-02-23 東京応化工業株式会社 ホトレジスト組成物の製造方法
JP4749664B2 (ja) * 2003-01-29 2011-08-17 東京応化工業株式会社 電子材料用粗樹脂の精製方法、化学増幅型ホトレジスト組成物及びその製造方法
EP1590709B1 (en) 2003-02-06 2013-04-03 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Process for refining crude resin for resist
US7029821B2 (en) * 2003-02-11 2006-04-18 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Photoresist and organic antireflective coating compositions
JP4393910B2 (ja) * 2004-04-08 2010-01-06 東京応化工業株式会社 ホトレジスト組成物の製造方法、ろ過装置、塗布装置及びホトレジスト組成物
JP5192120B2 (ja) * 2004-09-14 2013-05-08 丸善石油化学株式会社 半導体レジスト用共重合体におけるパーティクルの増加防止方法
WO2006121162A1 (ja) * 2005-05-13 2006-11-16 Jsr Corporation 感放射線性樹脂組成物の製造方法
JP4684740B2 (ja) * 2005-05-19 2011-05-18 東京応化工業株式会社 ポジ型レジスト組成物およびレジストパターン形成方法
JP4786238B2 (ja) * 2005-07-19 2011-10-05 東京応化工業株式会社 レジスト組成物の製造方法、ろ過装置、レジスト組成物の塗布装置
JP4679990B2 (ja) * 2005-07-22 2011-05-11 東京応化工業株式会社 ポジ型レジスト組成物の製造方法、ポジ型レジスト組成物およびレジストパターン形成方法
JP5138234B2 (ja) * 2006-03-30 2013-02-06 東京応化工業株式会社 半導体リソグラフィー用樹脂の製造方法
JP2007298833A (ja) * 2006-05-01 2007-11-15 Fujifilm Corp 感光性樹脂組成物の製造方法、及びそれを用いたレリーフパターン
JP4976229B2 (ja) * 2007-08-03 2012-07-18 株式会社ダイセル フォトレジスト用樹脂溶液の製造方法、フォトレジスト組成物およびパターン形成方法
JP5331358B2 (ja) * 2008-03-28 2013-10-30 富士フイルム株式会社 ポジ型レジスト組成物の製造方法、ポジ型レジスト組成物、およびパターン形成方法
JP5217627B2 (ja) * 2008-05-22 2013-06-19 Jsr株式会社 レジスト用樹脂含有溶液の製造方法
JP5286128B2 (ja) * 2009-03-26 2013-09-11 株式会社カネカ アクリル系樹脂の製造方法
JP5509660B2 (ja) * 2009-04-08 2014-06-04 Jsr株式会社 感放射線性樹脂組成物の製造方法
JP5671004B2 (ja) 2009-04-13 2015-02-18 インテグリス・インコーポレーテッド 多孔性複合膜
JP6088813B2 (ja) * 2012-12-14 2017-03-01 東京応化工業株式会社 粗樹脂の精製方法、レジスト用樹脂の製造方法、レジスト組成物の製造方法及びレジストパターン形成方法
JP2015189839A (ja) * 2014-03-27 2015-11-02 Jsr株式会社 レジスト用重合体の製造方法及び重合体
JP2022175368A (ja) 2021-05-13 2022-11-25 信越化学工業株式会社 化学増幅型レジスト組成物、フォトマスクブランク、レジストパターンの形成方法、及び高分子化合物の製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0737486B2 (ja) * 1986-11-18 1995-04-26 日本ゼオン株式会社 半導体基板塗布材料用ポリマ−の精製方法
JPH06289614A (ja) 1993-04-06 1994-10-18 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd ネガ型感放射線レジスト組成物
WO2000001684A1 (fr) * 1998-07-03 2000-01-13 Nec Corporation Derives de (meth)acrylate porteurs d'une structure lactone, compositions polymeres et photoresists et procede de formation de modeles a l'aide de ceux-ci
KR100571453B1 (ko) * 1999-12-15 2006-04-17 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 고분자 화합물, 화학 증폭 레지스트 재료 및 패턴 형성 방법
JP2002201232A (ja) * 2000-10-27 2002-07-19 Daicel Chem Ind Ltd フォトレジスト用高分子化合物及びフォトレジスト用樹脂組成物
JP4749664B2 (ja) * 2003-01-29 2011-08-17 東京応化工業株式会社 電子材料用粗樹脂の精製方法、化学増幅型ホトレジスト組成物及びその製造方法
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