JP5437165B2 - Copolymer composition analysis method and program thereof - Google Patents
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Description
本発明は、異なる複数のモノマーを合成して生成される共重合体の特性を解析する重合体組成解析方法及びそのプログラムに関するものである。 The present invention relates to a polymer composition analysis method for analyzing characteristics of a copolymer produced by synthesizing a plurality of different monomers and a program thereof.
一般的に、重合反応器系においてオンラインでポリマー(重合体)、特に共重合体の性質を測定し、重合反応を制御するために、それらの測定された性質を解析する必要がある。
例えば、共重合体の一種として、半導体素子の製造過程に用いられるリソグラフィー用の組成物であるレジスト(レジスト用組成物)の特性評価などが考えられる。
半導体素子、液晶素子等の製造工程においては、近年、リソグラフィーによるパターン形成の微細化が急速に進んでいる。この半導体素子等の微細化を実現するため、配線等のパターン形成に用いるレジストに対する照射光の短波長化が必要となり、後述するレジストの光に対する反応及び可溶性等のリソグラフィー特性が重要となる。
In general, in order to measure the properties of polymers (polymers), especially copolymers, online in a polymerization reactor system and control the polymerization reaction, it is necessary to analyze those measured properties.
For example, as one type of copolymer, it is conceivable to evaluate characteristics of a resist (resist composition) which is a lithography composition used in the process of manufacturing a semiconductor element.
In the manufacturing process of semiconductor elements, liquid crystal elements, etc., in recent years, pattern formation by lithography has been rapidly miniaturized. In order to realize the miniaturization of the semiconductor element and the like, it is necessary to shorten the wavelength of the irradiation light to the resist used for forming a pattern such as a wiring, and lithography characteristics such as the reaction of the resist to light and the solubility described later are important.
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及びEUV(Extreme Ultraviolet:極端紫外)光のエキシマレーザー(波長:13nm)リソグラフィー技術が研究されている。
このため、照射光の短波長化およびパターンの微細化に好適に対応できるレジスト組成物として、酸の作用により酸脱離性基が脱離してアルカリ可溶性となる重合体と、光酸発生剤とを含有する、いわゆる化学増幅型レジスト組成物が提唱され、その開発および改良が進められている。
Recently, KrF excimer laser (wavelength: 248 nm) lithography technology has been introduced, and ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) lithography technology and EUV (Extreme Ultraviolet) excimer laser (wavelength: 13 nm) lithography technology is being studied.
For this reason, as a resist composition that can suitably cope with the shortening of the wavelength of irradiation light and the miniaturization of patterns, a polymer in which an acid-eliminable group is eliminated by the action of an acid and becomes alkali-soluble, a photoacid generator, A so-called chemically amplified resist composition containing benzene has been proposed, and its development and improvement are underway.
ArFエキシマレーザーリソグラフィーにおいて用いられる化学増幅型レジスト用重合体としては、波長193nmの光に対して透明なアクリル系重合体が注目されている。
例えば、特許文献1には、単量体(モノマー)として、(A)ラクトン環を有する脂環式炭化水素基がエステル結合している(メタ)アクリル酸エステル、(B)酸の作用により脱離可能な基がエステル結合している(メタ)アクリル酸エステル、および(C)極性の置換基を有する炭化水素基または酸素原子含有複素環基がエステル結合している(メタ)アクリル酸エステルを用いてなるレジスト用の共重合体が記載されている。
As a chemically amplified resist polymer used in ArF excimer laser lithography, an acrylic polymer that is transparent to light having a wavelength of 193 nm has attracted attention.
For example,
ところで、(メタ)アクリル酸エステルの重合体はラジカル重合法で重合されるのが一般的である。一般に、単量体が2種以上ある多元系重合体では、各単量体間の共重合反応性比に応じて連鎖の規則性が異なる。このとき、生成された重合体において、各モノマー単位が連続して並んだ、すなわち同一のモノマーが連続して配列してブロック化した連鎖を多くを有する共重合体は、レジスト用組成物の光に対する反応や溶媒への溶解性と言ったレジスト性能(リソグラフィー特性)を低下させやすい。このため、レジスト用組成物を作成するためのレジスト用共重合体における連鎖構造を評価する検討がなされてきた。
一般的に、レジスト用共重合体の連鎖構造は、核磁気共鳴(NMR)法、赤外吸収(IR)法などの分光化学分析法、熱分解ガスクロマトグラフィー(PyGC)法などの分離分析法、あるいは質量分析(MS)法で得られた信号の中で、それぞれの因子に特徴的な信号を探し出し、その信号強度から算出する方法が非特許文献1などに記載されている。
By the way, a polymer of (meth) acrylic acid ester is generally polymerized by a radical polymerization method. In general, in a multi-component polymer having two or more monomers, the regularity of the chain varies depending on the copolymerization reactivity ratio between the monomers. At this time, in the produced polymer, each monomer unit is continuously arranged, that is, a copolymer having many chains in which the same monomers are continuously arranged to form a block is a light of the resist composition. The resist performance (lithographic properties) such as the reaction to the solvent and solubility in the solvent is likely to be lowered. For this reason, examination which evaluates the chain structure in the copolymer for resists for creating the composition for resists has been made.
In general, the chain structure of a copolymer for a resist is divided into a spectrochemical analysis method such as a nuclear magnetic resonance (NMR) method and an infrared absorption (IR) method, and a separation analysis method such as a pyrolysis gas chromatography (PyGC) method. Alternatively,
しかし、非特許文献1に記載された方法においては、共重合体の構成単位の数が多くなるにしたがい、あるいは構成単位の数が少なくても、各成分の特徴的な信号がオーバーラップするなどで、測定結果から得られた信号を明確に分離できない場合がある。
また、非特許文献1に記載された方法においては、測定で得られたデータの解析に時間を要したり、解析結果から得られた定量値の確からしさの点で精度が低く、共重合体の品質管理を行う際などに、得られた結果を有効に使用できない場合がある。
However, in the method described in
In addition, in the method described in
一方、近年、多変量解析あるいはケモメトリクスと言われる、数学的あるいは統計学的手法を適用し、赤外吸収及び質量分析の各種測定で得られたスペクトルや熱分解ガスクロマトグラムなどの化学データから得られる化学情報量の最大化を目的とする方法を用いた解析が活用されている。この解析を行う方法として、例えば、近赤外スペクトルから高分子材料を識別する方法や、密度を測定する方法などが特許文献2および特許文献3などに記載されている。
On the other hand, in recent years, mathematical or statistical methods called multivariate analysis or chemometrics have been applied, and obtained from chemical data such as spectra and pyrolysis gas chromatograms obtained by various measurements of infrared absorption and mass spectrometry. Analyzes using methods aimed at maximizing the amount of chemical information available are being used. As a method for performing this analysis, for example,
上述した特許文献2及び特許文献3の解析の方法を用いることにより、生成したレジスト用重合体と他の添加物とを実際に調整して、レジスト用組成物を作成し、このレジスト用組成物(実際に用いるレジスト)に光を照射して現像を行い、レジストの特性を行う必要が無くなる。
このように、特許文献2及び特許文献3の各々における解析方法は、作成されたレジスト用組成物の性能を評価することができ、簡便であるうえに、レジスト用共重合体以外の成分の影響を排除することができるため、レジスト用共重合体のみのレジスト組成物としての特性(露光における光の感度及び現像における溶媒に対する溶解度などを含むリソグラフィー特性)を評価するために有効である。
By using the method of analysis of
Thus, the analysis method in each of
また、集積回路の製造におけるリソグラフィー工程において、半導体材料上に塗布されたレジスト用組成物の上層または下層に形成される反射防止膜、ギャップフィル膜、トップコート膜などの薄膜形成として用いられる、レジスト用組成物以外のリソグラフィー用組成物の評価も、レジスト用組成物に対してと同様に重要である。
すなわち、リソグラフィー用共重合体を含有するリソグラフィー用組成物においても、高精度の微細加工を行うための特性(リソグラフィー特性)を有しているか否かが重要である。
このリソグラフィー用組成物も、レジスト用組成物を評価する場合と同様に、実際にリソグラフィー用共重合体を調整して、リソグラフィー用組成物を生成し、このリソグラフィー用組成物によるリソグラフィー工程を行わなくとも、リソグラフィー用共重合体を用いたリソグラフィー用組成物のリソグラフィー特性を評価できることが必要である。
In addition, a resist used as a thin film formation such as an antireflection film, a gap fill film, and a top coat film formed on an upper layer or a lower layer of a resist composition applied on a semiconductor material in a lithography process in manufacturing an integrated circuit Evaluation of lithographic compositions other than the resist composition is as important as for the resist composition.
That is, it is important whether or not a lithographic composition containing a lithographic copolymer has characteristics (lithographic characteristics) for performing high-precision fine processing.
As in the case of evaluating the resist composition, this lithographic composition is also prepared by actually adjusting the lithographic copolymer to produce a lithographic composition, and without performing the lithography step with this lithographic composition. In any case, it is necessary to be able to evaluate the lithographic properties of the lithographic composition using the lithographic copolymer.
この反射防止膜は、レジスト用組成物の膜の下層に形成され、半導体材料からの光の反射を抑制してレジスト用組成物の露光の精度を向上させるために用いられるリソグラフィー組成物である。また、ギャップフィル膜は、レジスト用組成物の膜の下層に形成され、半導体材料の凹凸を平坦化し、レジスト用組成物の露光精度を向上させるために用いられるリソグラフィー組成物である。また、トップコート膜は、レジスト用組成物の膜の上層に形成され、レジスト用組成物の表面を保護するために用いられる共重合体である。これら反射防止膜、ギャップフィル膜、トップコート膜は、集積回路の製造におけるリソグラフィー構成の露光の精度を向上させるために必要なリソグラフィー組成物であり、集積回路の微細化に無くてはならないものである。 This antireflection film is a lithographic composition that is formed under the resist composition film and used to suppress the reflection of light from the semiconductor material and improve the exposure accuracy of the resist composition. The gap fill film is a lithographic composition that is formed in the lower layer of the resist composition film and is used to flatten the unevenness of the semiconductor material and improve the exposure accuracy of the resist composition. The topcoat film is a copolymer formed on the resist composition film and used to protect the surface of the resist composition. These antireflection films, gap fill films, and topcoat films are lithographic compositions necessary for improving the exposure accuracy of lithography structures in the production of integrated circuits, and are indispensable for miniaturization of integrated circuits. is there.
しかしながら、特許文献2及び特許文献3に記載された解析方法は、組成物を調整するために用いる共重合体の組成の定量あるいは連鎖分布の推定の際に、共重合体に含まれる構成単位の種類によって、解析を行う際に与えられる熱処理による熱分解効率が異なったり、構成単位を反映する熱分解生成物が定量的に得られない。
このため、特許文献2及び特許文献3に記載された解析方法は、評価結果の解析に対して、補正係数や三次元プロット図を用いる必要があるだけでなく、得られた結果の定量あるいは推定において、得られた結果と比較するデータを取得するために膨大なサンプル数を要し、実用面で問題が生じる場合がある。
However, in the analysis methods described in
For this reason, the analysis methods described in
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、共重合体の連鎖構造のランダム性を簡便に推定することで、実際に組成物を生成することなく、該共重合体を組成物としたときの特性を、評価できる方法を提供することである。
すなわち、本発明は、NMR測定により得られたNMRスペクトルを用いて、主成分空間において、使用されている全ての単量体の単独重合体の座標点を含む比較空間と、評価対象の共重合体の座標点との距離である比較距離を求め、この比較距離により共重合体の連鎖構造における単量体の配置のランダム性を判定し、このランダム性により共重合体を用いて調整した組成物の特性評価を行うため、従来に比較して簡易に組成物の評価が行える。
また、本発明は、重合体における単量体の定量あるいは連鎖分布の推定の際に、測定試料の調整で高温を与えないため、従来のように、熱処理の温度による試料の熱分解効率の違い、あるいは構成単位を反映する熱分解生成物が定量的に得られないなどの測定誤差がないため、補正処理などのために多大のサンプル数を用意する必要がなく、容易に重合体を調整して得られる組成物の評価が行える。
ここでランダム性とは、隣接する単量体の種類が異なる、すなわち連鎖構造において同一の単量体が複数隣接して結合しているブロックが少ない連鎖状態の特性を示す。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and by simply estimating the randomness of the chain structure of the copolymer, the copolymer can be composed without actually producing the composition. It is to provide a method for evaluating the properties of a product.
That is, the present invention uses the NMR spectrum obtained by NMR measurement to compare the comparison space including the coordinate points of homopolymers of all the monomers used in the principal component space, A comparison distance, which is a distance from the coordinate point of the coalescence, is determined, and the randomness of the arrangement of the monomers in the copolymer chain structure is determined by this comparison distance, and the composition adjusted using the copolymer by this randomness Since the characteristics of the product are evaluated, the composition can be evaluated more easily than in the past.
In addition, the present invention does not give a high temperature by adjusting the measurement sample when quantifying the monomer in the polymer or estimating the chain distribution. In addition, there is no measurement error, such as a thermal decomposition product that reflects the structural unit cannot be obtained quantitatively, so there is no need to prepare a large number of samples for correction processing, etc. The composition obtained can be evaluated.
Here, the randomness indicates a property of a chain state in which the types of adjacent monomers are different, that is, there are few blocks in which a plurality of the same monomers are adjacently bonded in a chain structure.
本発明の共重合体組成解析方法は、共重合体における単量体単位の配列状態の共重合体組成解析方法であり、測定データ抽出部が、前記共重合体のNMRスペクトルから、前記共重合体を構成する前記単量体各々の波長が含まれる範囲のNMRスペクトルを共重合体測定データとして抽出する測定データ抽出過程と、主成分分析部が、前記共重合体測定データと、前記単量体の各々のNMRスペクトルの単量体測定データとの化学シフト及びスペクトル強度に対する主成分分析を、前記単量体の数n(nは2以上の整数)に対応する第n主成分まで行う主成分分析過程と、数値変換部が、前記第1主成分から第n主成分の主成分軸が構成するn次元の主成分空間において、前記主成分軸における前記単量体の主成分得点が表す座標点が全て含まれるn−1次元の比較空間から、前記共重合体の主成分得点が表す対象座標点までの評価距離を求める距離算出過程と、特性評価部が、前記評価距離により、前記共重合体の組成を評価する特性評価過程とを有する方法である。 The copolymer composition analysis method of the present invention is a copolymer composition analysis method of the arrangement state of the monomer units in the copolymer, and the measurement data extraction unit uses the copolymer weight from the NMR spectrum of the copolymer. A measurement data extraction process for extracting an NMR spectrum in a range including the wavelength of each of the monomers constituting the union as copolymer measurement data, and a principal component analysis unit comprising the copolymer measurement data and the single monomer The principal component analysis for chemical shifts and spectral intensities of each NMR spectrum of the body with respect to the monomer measurement data is performed up to the n-th principal component corresponding to the number n of the monomers (n is an integer of 2 or more). The component analysis process and the numerical value conversion unit represent the principal component score of the monomer on the principal component axis in the n-dimensional principal component space formed by the principal component axes from the first principal component to the n-th principal component. Includes all coordinate points A distance calculation process for obtaining an evaluation distance from an n-1 dimensional comparison space to a target coordinate point represented by the main component score of the copolymer, and a characteristic evaluation unit determines the composition of the copolymer according to the evaluation distance. And a characteristic evaluation process for evaluating.
本発明の共重合体組成解析方法は、前記特性評価部が、前記評価距離により、前記共重合体の組成において、同一種類の前記単量体が連続して配置される長さを評価する方法である。 The copolymer composition analysis method according to the present invention is a method in which the characteristic evaluation unit evaluates the length in which the monomers of the same type are continuously arranged in the composition of the copolymer based on the evaluation distance. It is.
本発明の共重合体組成解析方法は、前記特性評価部が、前記評価距離を判定するための閾値を有し、前記評価距離と前記閾値との比較により、前記共重合体を用いて調整される組成物の特性を評価する方法である。 In the copolymer composition analysis method of the present invention, the characteristic evaluation unit has a threshold for determining the evaluation distance, and is adjusted using the copolymer by comparing the evaluation distance with the threshold. It is a method for evaluating the characteristics of the composition.
本発明の共重合体組成解析方法は、前記共重合体がレジスト用共重合体であり、前記特性評価部が、溶媒に対する溶解性及び露光における感度を含むリソグラフィー特性を、前記評価距離と、前記閾値とを比較することにより評価する方法である。 In the copolymer composition analysis method of the present invention, the copolymer is a copolymer for resist, and the characteristic evaluation unit includes lithography characteristics including solubility in a solvent and sensitivity in exposure, the evaluation distance, and the This is a method of evaluating by comparing with a threshold value.
本発明のプログラムは、共重合体における単量体単位の配列状態の共重合体組成解析方法において使用されるコンピュータに実行させるためのプログラムであり、測定データ抽出部が、前記共重合体のNMRスペクトルから、前記共重合体を構成する前記単量体各々の波長が含まれる範囲のNMRスペクトルを共重合体測定データとして抽出する測定データ抽出の処理と、主成分分析部が、前記共重合体測定データと、前記単量体の各々のNMRスペクトルの単量体測定データとの化学シフト及びスペクトル強度に対する主成分分析を、前記単量体の数n(nは2以上の整数)に対応する第n主成分まで行う主成分分析の処理と、数値変換部が、前記第1主成分から第n主成分の主成分軸が構成するn次元の主成分空間において、前記主成分軸における前記単量体の主成分得点が表す座標点が全て含まれるn−1次元の比較空間から、前記共重合体の主成分得点が表す対象座標点までの評価距離を求める距離算出の処理と、特性評価部が、前記評価距離により、前記共重合体の組成を評価する特性評価の処理とをコンピュータに実行させるためのプログラムである。 The program of the present invention is a program for causing a computer used in the copolymer composition analysis method of the arrangement state of the monomer units in the copolymer to execute the measurement data extraction unit, the NMR of the copolymer A measurement data extraction process for extracting, from the spectrum, an NMR spectrum in a range including the wavelength of each of the monomers constituting the copolymer as copolymer measurement data, and a principal component analysis unit comprising the copolymer The principal component analysis with respect to the chemical shift and the spectral intensity of the measurement data and the monomer measurement data of each NMR spectrum of the monomer corresponds to the number n of the monomers (n is an integer of 2 or more). The principal component analysis processing up to the n-th principal component and the numerical value conversion unit in the n-dimensional principal component space formed by the principal component axes from the first principal component to the n-th principal component are the principal components. A distance calculation process for obtaining an evaluation distance from an n-1 dimensional comparison space including all the coordinate points represented by the principal component scores of the monomer to an object coordinate point represented by the principal component scores of the copolymer; The characteristic evaluation unit is a program for causing a computer to execute a characteristic evaluation process for evaluating the composition of the copolymer based on the evaluation distance.
この発明によれば、共重合体(レジスト用共重合体、リソグラフィー用共重合体)の組成において、共重合体における単量体の連鎖のランダム性を簡便に評価し、この共重合体を含む組成物(レジスト用組成物、リソグラフィー用組成物)の特性を、共重合体を用いて、実際に組成物を調整することなく評価することができる。 According to this invention, in the composition of the copolymer (copolymer for resist, copolymer for lithography), randomness of the monomer chain in the copolymer is simply evaluated, and this copolymer is included. The properties of the composition (resist composition, lithography composition) can be evaluated using the copolymer without actually adjusting the composition.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図1は、この発明の一実施形態による共重合体における単量体単位の配列状態の解析を行う共重合体組成解析装置の構成例を示す概略ブロック図である。
本実施形態による共重合体組成解析装置1は、波形処理部11、主成分分析部12、数値変換部13、特性評価部14、NMRデータ記憶部15及び主成分データ記憶部16を具備している。
波形処理部11は、NMR測定部50から入力される共重合体あるいは重合体のFID(Free Induction Decay)信号のフーリエ変換及びデータ処理を行い、化学シフト量(周波数成分)及び化学シフト量毎のスペクトル強度からなるNMRスペクトルデータを、各サンプル毎にサンプル識別情報を付与し、サンプル識別情報とともにNMRスペクトルデータをNMRデータ記憶部15に書き込み、記憶させる。
また、NMRデータ記憶部15には、評価対象の共重合体あるいは重合体を構成する、各単量体のみからなる単独重合体の化学シフト量及び化学シフト量毎のスペクトル強度からなるNMRスペクトルデータが、あらかじめそれぞれの単量体識別情報とともに記憶されている。また、評価対象の共重合体と同様に、波形処理部11は、NMR測定部50が測定した単独重合体のNMRスペクトルからNMRスペクトルデータを生成し、それぞれの単量体識別情報とともに記憶させても良い。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing a configuration example of a copolymer composition analyzer for analyzing the arrangement state of monomer units in a copolymer according to an embodiment of the present invention.
The copolymer
The
Further, the NMR
主成分分析部12は、NMRデータ記憶部15に記憶されている複数サンプルの主成分分析を行い、サンプル毎に主成分それぞれの主成分得点を、主成分データ記憶部16において、対応するサンプル識別情報毎、単量体識別情報毎に書き込む。
ここで、主成分分析部12は、主成分分析において、主成分軸の数、すなわち主成分数を、共重合体及び重合体を生成するために用いた単量体の種類の数だけ、得られた主成分のなかから寄与率の高い主成分の順番に選択する。すなわち、主成分分析の結果から得られる主成分から選択する主成分の数は、評価対象の共重合体を構成する単量体の種類の数と同一であり、後述する主成分空間の次元数もこの単量体の種類の数と同一である。
例えば、主成分分析部12は、3種類の単量体から生成される共重合体の組成(連鎖構造)における各単量体の配列の解析を行う場合、主成分分析の結果として3つの主成分を、寄与率の高い方から選択することになる。
The principal
Here, in the principal component analysis, the principal
For example, when analyzing the sequence of each monomer in the composition (chain structure) of a copolymer generated from three types of monomers, the principal
数値変換部13は、各主成分の主成分軸から形成される主成分空間内において、評価対象の共重合体の各主成分軸における主成分得点の示す点、すなわち主成分空間における評価対象の共重合体の座標点から、1種類の単量体のみからなる単独重合体全てのサンプルの座標点が含まれる空間との距離を評価距離として求める。ここで、主成分空間とは、主成分分析により得られた主成分から選択されたn(2≦n)個の主成分に対応する互いに直行する主成分軸により構成される空間を示している。この主成分空間の座標点は、各主成分軸の主成分得点を座標値として、n個の主成分軸の座標値により示される、n次元空間における座標の点となる。
In the principal component space formed from the principal component axes of each principal component, the numerical
例えば、図2は、3種類の単量体を重合して生成した共重合体に対して行った主成分分析の結果を示す、3次元の主成分空間における各サンプルの座標点を示す図である。
単量体が3種用いられ、主成分数が3個の場合、主成分空間は3次元となり、この3次元空間において、3種の単量体の3つの座標点は比較空間として2次元平面(2次元空間)Qを形成する。すなわち、3種の単量体全ての座標点P(A−1)、P(A−2)、P(A−3)が含まれる空間として、この3個の座標点から比較空間として2次元空間Qが形成されることになる。
また、数値変換部13は、解析対象である共重合体の3次元空間における座標点P(S)と、各単量体の座標点が形成する2次元の比較空間Qとの評価距離L(S)を算出する。数値変換部13が行う評価距離L(S)の算出については後に詳述する。
For example, FIG. 2 is a diagram showing the coordinate points of each sample in a three-dimensional principal component space, showing the results of principal component analysis performed on a copolymer formed by polymerizing three types of monomers. is there.
When three types of monomers are used and the number of principal components is three, the principal component space is three-dimensional. In this three-dimensional space, the three coordinate points of the three monomers are two-dimensional planes as comparison spaces. (Two-dimensional space) Q is formed. That is, as a space including the coordinate points P (A-1), P (A-2), and P (A-3) of all three types of monomers, a two-dimensional comparison space is obtained from these three coordinate points. A space Q is formed.
In addition, the
特性評価部14は、単独重合体の座標点を全てを含む比較空間Qと、評価対象の共重合体の座標点との評価距離L(S)から、この共重合体の組成の連鎖構造における各単量体の配列のランダム性を判定し、この判定結果から評価対象の共重合体の組成物のリソグラフィー特性の評価を行い、結果を図示しない表示画面に出力する。
The
次に、本実施形態における評価対象としての共重合体の生成方法及び組成の評価方法についての説明を行う。
また、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。
Next, a method for producing a copolymer as an evaluation target and a method for evaluating a composition in the present embodiment will be described.
In the present specification, “(meth) acrylic acid” means acrylic acid or methacrylic acid, and “(meth) acryloyloxy” means acryloyloxy or methacryloyloxy.
<共重合体>
本発明の共重合体はn個(nは2以上の整数)の構成単位からなる。nの上限は、本発明による効果が得られやすい点で6以下が好ましい。特に共重合体が半導体の製造に用いるレジスト用共重合体またはリソグラフィー用共重合体である場合には、5以下がより好ましく、4以下がさらに好ましい。
評価対象としての共重合体の構成単位は、特に限定されないが、該共重合体がレジスト用共重合体である場合は、酸脱離性基を有する構成単位を有することが好ましく、この他に、必要に応じてラクトン骨格を有する構成単位、親水性基を有する構成単位等の公知の構成単位を有していてもよい。
<Copolymer>
The copolymer of the present invention is composed of n structural units (n is an integer of 2 or more). The upper limit of n is preferably 6 or less in that the effect of the present invention can be easily obtained. In particular, when the copolymer is a resist copolymer or a lithography copolymer used in the production of a semiconductor, it is preferably 5 or less, more preferably 4 or less.
The structural unit of the copolymer to be evaluated is not particularly limited, but when the copolymer is a resist copolymer, it preferably has a structural unit having an acid leaving group. If necessary, it may have a known structural unit such as a structural unit having a lactone skeleton or a structural unit having a hydrophilic group.
<構成単位・単量体>
単量体としては、得ようとする共重合体の各構成単位にそれぞれ対応する単量体が用いられる。このレジスト用共重合体に用いる単量体は、ビニル基を有する化合物が好ましく、ラジカル重合しやすいものが好ましい。特に(メタ)アクリル酸エステルは波長250nm以下の露光光に対する透明性が高い。
以下、共重合体がレジスト用共重合体である場合に、好適に用いられる構成単位およびそれに対応する単量体について説明する。
<Constitutional unit / monomer>
As the monomer, a monomer corresponding to each structural unit of the copolymer to be obtained is used. The monomer used in the resist copolymer is preferably a compound having a vinyl group, and is preferably a monomer that is easily radically polymerized. In particular, (meth) acrylic acid ester is highly transparent to exposure light having a wavelength of 250 nm or less.
Hereinafter, when a copolymer is a copolymer for resists, the structural unit and the monomer corresponding to it used suitably are demonstrated.
[酸脱離性基を有する構成単位・単量体]
レジスト用共重合体は、酸脱離性基を有することが好ましい。「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共重合体の主鎖から脱離する基である。
酸脱離性基を有する構成単位を有する共重合体は、レジスト用組成物として用いた場合、酸によってアルカリに可溶となり、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、共重合体を構成する全構成単位のうち、20モル%以上が好ましい。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。
[Structural Unit / Monomer Having Acid Leaving Group]
The resist copolymer preferably has an acid leaving group. 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 eliminated from the main chain of the copolymer by cleavage of the bond. .
When used as a resist composition, a copolymer having a structural unit having an acid-eliminable group is soluble in an alkali by an acid, and has an effect of enabling formation of a resist pattern.
The proportion of the structural unit having an acid leaving group is preferably 20 mol% or more of the total structural units constituting the copolymer 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構成単位としては、公知の酸脱離性基を有する単量体に由来する構成単位が挙げられる。
酸脱離性基を有する単量体としては、例えば、炭素数6〜20の脂環式炭化水素基を有し、かつ酸の作用により脱離可能な基を有している(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。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。
Examples of the structural unit having an acid leaving group include a structural unit derived from a monomer having a known acid leaving group.
As the monomer having an acid leaving group, for example, a (meth) acryl having an alicyclic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms and a group capable of leaving by the action of an acid. Acid ester etc. are mentioned. 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.
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 (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.
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、2−イソプロピル−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 the case of producing a resist composition applied to a pattern forming method in which exposure is performed with light having a wavelength of 250 nm or less, preferred examples of the monomer having an acid leaving group include, for example, 2-methyl-2-adamantyl ( (Meth) acrylate, 2-ethyl-2-adamantyl (meth) acrylate, 2-isopropyl-2-adamantyl (meth) acrylate, 1- (1′-adamantyl) -1-methylethyl (meth) acrylate, 1-methylcyclohexyl (Meth) acrylate, 1-ethylcyclohexyl (meth) acrylate, 1-methylcyclopentyl (meth) acrylate, 1-ethylcyclopentyl (meth) acrylate and the like can be mentioned.
As the monomer having an acid leaving group, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
[ラクトン骨格を有する構成単位・単量体]
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場合には、レジスト用共重合体は、さらに、ラクトン骨格を有する構成単位を有することが好ましい。
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。
ラクトン骨格を有する構成単位の割合は、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、35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%以下がより好ましい。
[Constitutional unit / monomer having a lactone skeleton]
When applied to a pattern forming method in which exposure is performed with light having a wavelength of 250 nm or less, the resist copolymer preferably further includes a structural unit 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.
The proportion of the structural unit having a lactone skeleton is preferably 20% by mole or more, more preferably 35% by mole or more, of all the structural units (100% by mole) from the viewpoint of adhesion to a substrate or the like. Moreover, 60 mol% or less is preferable from the point of sensitivity and resolution, and 55 mol% or less is more preferable.
ラクトン骨格を有する構成単位としては、ラクトン骨格を有する単量体に由来する構成単位が挙げられる。
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。
Examples of the structural unit having a lactone skeleton include structural units derived from a monomer having a lactone skeleton.
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 ] 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]
レジスト用共重合体は、さらに、親水性基を有する構成単位を有していてもよい。「親水性基」とは、−C(CF3)2−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。
親水性基を有する構成単位の割合は、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、5〜40モル%が好ましく、10〜35モル%がより好ましい。
[Structural unit having hydrophilic group]
The resist copolymer may further have a structural unit having a hydrophilic group. The “hydrophilic group” 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.
The proportion of the structural unit having a hydrophilic group is preferably 5 to 40 mol% and more preferably 10 to 35 mol% in the total structural units (100 mol%) from the viewpoint of the resist pattern rectangularity.
親水性基を有する構成単位としては、親水性基を有する単量体に由来する構成単位が挙げられる。
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((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単量体が挙げられる。
Examples of the structural unit having a hydrophilic group include a structural unit derived from a monomer having a hydrophilic group.
As the monomer having a hydrophilic group, for example, 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 (cyclohexyl (meth) acrylate, 1-isobornyl (meth) acrylate, adamantyl (meth) acrylate), tricyclodecanyl (meth) acrylate, dimethacrylate (meth) acrylate Cyclopentyl, 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、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 viewpoint of adhesion to a substrate or the like, 3-hydroxyadamantyl (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.
[放射線を吸収する構造を有する構成単位]
本発明の共重合体が、反射防止膜用の共重合体である場合は、半導体リソグラフィー工程において照射される放射線を吸収する分子構造を含む必要がある。
放射線を吸収する構造は、使用する放射線の波長により異なるが、例えばKrFエキシマレーザー光に対してはナフタレン骨格やアントラセン骨格が好ましく、ArFエキシマレーザーに対してはベンゼン骨格が好ましい。
これらの分子構造を有する構成単位を与える単量体の例として、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレンなどのスチレン類及びその誘導体、置換又は非置換のフェニル(メタ)アクリレート、置換又は非置換のナフタレン(メタ)アクリレート、置換又は非置換のアントラセンメチル(メタ)アクリレート等のエチレン性二重結合を有する芳香族含有エステル類等などを挙げることができる。
放射線を吸収する分子構造を有する構成単位の割合は、共重合体の全構成単位(100モル%)のうち、10〜100モル%が好ましい。
[Structural unit having a structure that absorbs radiation]
When the copolymer of the present invention is a copolymer for an antireflection film, it needs to include a molecular structure that absorbs radiation irradiated in the semiconductor lithography process.
The structure that absorbs radiation differs depending on the wavelength of the radiation used. For example, a naphthalene skeleton or an anthracene skeleton is preferable for KrF excimer laser light, and a benzene skeleton is preferable for ArF excimer laser.
Examples of monomers that give structural units having these molecular structures include styrenes such as styrene, α-methylstyrene, p-methylstyrene, p-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene, and derivatives thereof, substituted or unsubstituted Aromatic-containing esters having an ethylenic double bond such as phenyl (meth) acrylate, substituted or unsubstituted naphthalene (meth) acrylate, substituted or unsubstituted anthracenemethyl (meth) acrylate, etc. .
As for the ratio of the structural unit which has the molecular structure which absorbs a radiation, 10-100 mol% is preferable among all the structural units (100 mol%) of a copolymer.
<重合方法>
半導体リソグラフィー用共重合体を製造するための重合方法としては、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法等の公知の重合方法が挙げられる。これらのうち、光線透過率を低下させないために、重合反応終了後に残存する単量体を除去する工程を容易に行える点、共重合体の分子量を比較的低くできる点から、溶液重合法が好ましい。
溶液重合法は、例えば、反応器内に溶媒及び全ての単量体を仕込んで反応させる方法(以下、バッチ方式という。)、また重合体を合成するために使用する全ての単量体を滴下により反応器内の溶媒に供給する方法(以下、全滴下方式という。)、さらに下記の一部滴下方式により共重合体の合成を行うことができる。特に、経時的に均一な共重合体が生成され易い点で、以下の一部滴下方式が好ましい。
上述したバッチ方式及び全滴下方式は、公知の方法を用いて行うことができる。
<Polymerization method>
Examples of the polymerization method for producing a copolymer for semiconductor lithography include known polymerization methods such as a bulk polymerization method, a solution polymerization method, a suspension polymerization method, and an emulsion polymerization method. Among these, the solution polymerization method is preferable in order not to decrease the light transmittance, because the step of removing the monomer remaining after the completion of the polymerization reaction can be easily performed, and the molecular weight of the copolymer can be relatively lowered. .
The solution polymerization method is, for example, a method in which a solvent and all monomers are charged into a reactor and reacted (hereinafter referred to as a batch method), and all monomers used for synthesizing a polymer are dropped. The copolymer can be synthesized by a method of supplying to the solvent in the reactor (hereinafter referred to as a total dropping method) and a partial dropping method described below. In particular, the following partial dropping method is preferable in that a uniform copolymer is easily formed over time.
The batch method and the total dropping method described above can be performed using known methods.
<一部滴下方式>
本方式では、予め反応器内に、単量体を第1の組成で含有する第1の溶液を仕込んでおき、反応器内を所定の重合温度まで加熱した後、反応器内に、単量体を含有する、1種以上の滴下溶液を滴下する。
仮に、反応器内に予め単量体を仕込むことなく、滴下溶液と同じ単量体組成の溶液を一定時間かけて均一に滴下すると、共重合反応における単量体消費速度が遅い単量体は、重合後期に所望の組成比よりも多い割合で共重合体中に組み込まれ、単量体組成及び連鎖構造のばらつきを招く。
したがって、本方法では、溶液を2種類以上調製し、予め反応器内に仕込んでおく第1の溶液においては、単量体消費速度が遅い単量体の組成比(含有比率)を、重合反応に使用する全ての溶液の総量における該単量体の組成比よりも大きくすることが好ましい。
<Partial dripping method>
In this method, a first solution containing a monomer with a first composition is charged in a reactor in advance, and after heating the reactor to a predetermined polymerization temperature, One or more dropping solutions containing the body are dropped.
If a monomer having the same monomer composition as the dropping solution is dropped uniformly over a certain period of time without previously charging the monomer into the reactor, the monomer having a slow monomer consumption rate in the copolymerization reaction is In the latter stage of polymerization, it is incorporated into the copolymer at a ratio higher than the desired composition ratio, resulting in variations in monomer composition and chain structure.
Therefore, in this method, two or more types of solutions are prepared, and in the first solution prepared in advance in the reactor, the composition ratio (content ratio) of the monomer with a slow monomer consumption rate is set to the polymerization reaction. It is preferable to make it larger than the composition ratio of the monomer in the total amount of all the solutions used in the above.
一方、共重合反応における単量体消費速度(すなわち、重合速度)の速い単量体は、重合前期に所望の組成比よりも多い割合で共重合体中に組み込まれ、単量体組成及び連鎖構造のばらつきを招く。
したがって、本方法では、溶液を2種類以上調製し、最初に滴下される滴下溶液においては、単量体消費速度が速い単量体の単量体の組成比を、重合反応に使用する全ての溶液の総量における該単量体の組成比よりも小さくすることが好ましい。
重合開始剤は単量体を含有する滴下溶液に含有させてもよく、単量体とは別に反応器内に滴下してもよい。
滴下速度は、滴下終了まで一定であってもよく、単量体消費に合わせ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。
On the other hand, a monomer having a high monomer consumption rate (that is, polymerization rate) in the copolymerization reaction is incorporated into the copolymer in a proportion higher than the desired composition ratio in the first stage of polymerization, and the monomer composition and chain This causes structural variations.
Therefore, in this method, two or more types of solutions are prepared, and in the dropping solution that is dropped first, the monomer composition ratio of the monomer having a high monomer consumption rate is used for all polymerization reactions. It is preferable to make it smaller than the composition ratio of the monomer in the total amount of the solution.
The polymerization initiator may be contained in a dropping solution containing a monomer, or may be dropped into the reactor separately from the monomer.
The dropping speed may be constant until the dropping is completed, or may be changed in multiple stages according to the monomer consumption. The dripping may be performed continuously or intermittently.
The polymerization temperature is preferably 50 to 150 ° C.
第1の溶液および滴下溶液の溶媒としては、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(例えばジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(以下、「PGME」と記す)等。)、環状エーテル(例えば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(以下、DMFと記す。)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。
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 solvent for the first solution and the dropping solution include the following.
Ethers: chain ethers (eg, diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether (hereinafter referred to as “PGME”), etc.), cyclic ethers (eg, tetrahydrofuran (hereinafter referred to as “THF”), 1,4-dioxane, etc. .)etc.
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 (hereinafter referred to as DMF) 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 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.
<精製方法>
溶液重合によって製造された共重合体溶液は、必要に応じて、1,4−ジオキサン、アセトン、THF、MEK、MIBK、γ−ブチロラクトン、PGMEA、PGME、DMF等の良溶媒で適当な溶液粘度に希釈した後、メタノール、水、ヘキサン、ヘプタン等の多量の貧溶媒中に滴下して共重合体を析出させる。この工程は一般に再沈殿と呼ばれ、重合溶液中に残存する未反応の単量体や重合開始剤等を取り除くために非常に有効である。これらの未反応物は、そのまま残存しているとレジスト性能に悪影響を及ぼす可能性があるので、できるだけ取り除くことが好ましい。再沈殿工程は、場合により不要となることもある。その後、その析出物を濾別し、十分に乾燥して本発明の共重合体を得る。また、濾別した後、乾燥せずに湿粉のまま使用することもできる。
また、製造された共重合体溶液はそのまま、または適当な溶媒で希釈してレジスト組成物として使うこともできる。その際、保存安定剤などの添加剤を適宜添加してもよい。
<Purification method>
The copolymer solution produced by solution polymerization is adjusted to an appropriate solution viscosity with a good solvent such as 1,4-dioxane, acetone, THF, MEK, MIBK, γ-butyrolactone, PGMEA, PGME, and DMF, if necessary. After dilution, the copolymer is precipitated by dropping into a large amount of poor solvent such as methanol, water, hexane, heptane or the like. This process is generally called reprecipitation and is very effective for removing unreacted monomers, polymerization initiators, and the like remaining in the polymerization solution. If these unreacted substances remain as they are, there is a possibility of adversely affecting the resist performance. Therefore, it is preferable to remove them as much as possible. The reprecipitation process may be unnecessary depending on circumstances. Thereafter, the precipitate is filtered off and sufficiently dried to obtain the copolymer of the present invention. Moreover, after filtering off, it can also be used with a wet powder, without drying.
Further, the produced copolymer solution can be used as a resist composition as it is or after being diluted with an appropriate solvent. At that time, additives such as a storage stabilizer may be appropriately added.
<評価方法>
本実施形態における共重合体組成解析装置を用いた共重合体の評価方法は、下記の各工程を含んでいる。
(1)リソグラフィー用共重合体を溶媒に溶解させ、共重合体のNMR測定を行う測定工程(NMR測定部50において行われる);
(2)測定工程(1)により得られた共重合体のFID信号のフーリエ変換及びデータ処理を行う波形処理工程(波形処理部11において行われる);
(3)波形処理工程(2)から出力されるNMRスペクトルデータの定量使用情報の主成分分析を、各サンプルに対して行い、選択した主成分それぞれのサンプルの主成分得点を算出する主成分分析工程(主成分分析部12において行われる);
(4)単量体の種類の数の主成分軸から構成される、すなわち単量体の種類数を次元数とする主成分空間において、前記工程(3)から出力される各主成分の主成分得点を直行する相異なる座標軸(主成分軸)上の位置を座標値として表し、また各サンプルの主成分空間における位置である座標点を各座標軸(主成分軸)の座標値(主成分得点)により示し、単独重合体の主成分得点が表す座標点全てを通る比較空間と、各サンプルが表す座標点との距離である評価距離を算出する数値変換工程(数値変換部13において行われる);
(5)前記(1)〜(4)工程において算出される、単独重合体の主成分得点が表す座標点全てを通る比較空間と、各サンプルが表す点との評価距離により、前記リソグラフィー用共重合体を含む組成物のリソグラフィー特性を評価する特性評価工程(特性評価部14において行われる)
<Evaluation method>
The copolymer evaluation method using the copolymer composition analyzer in the present embodiment includes the following steps.
(1) A measurement process (performed in the NMR measurement unit 50) in which a copolymer for lithography is dissolved in a solvent and NMR measurement of the copolymer is performed;
(2) Waveform processing step (performed in the waveform processing unit 11) for performing Fourier transform and data processing of the FID signal of the copolymer obtained in the measurement step (1);
(3) Principal component analysis that performs principal component analysis of quantitative use information of NMR spectrum data output from the waveform processing step (2) for each sample and calculates a principal component score of each selected principal component Step (performed in the principal component analysis unit 12);
(4) The principal component of each principal component output from the step (3) in the principal component space composed of the principal component axes of the number of types of monomers, that is, the number of types of monomers as the number of dimensions. The position on the different coordinate axis (principal component axis) that goes directly to the component score is expressed as a coordinate value, and the coordinate point that is the position in the principal component space of each sample is the coordinate value (principal component score) of each coordinate axis (principal component axis) ), And a numerical value conversion step (performed in the numerical value conversion unit 13) that calculates an evaluation distance that is a distance between the comparison space that passes through all the coordinate points represented by the main component score of the homopolymer and the coordinate points represented by each sample. ;
(5) Based on the evaluation distance between the comparison space calculated through the steps (1) to (4) and passing through all the coordinate points represented by the main component scores of the homopolymer and the points represented by each sample, A characteristic evaluation step for evaluating the lithography characteristics of the composition containing the polymer (performed in the characteristic evaluation unit 14)
NMR測定に用いるNMR測定部50としての装置は、市販品を用いればよく、特に限定されることはない。しかしながら、化学シフトの分解能が高い点から、磁場強度が7テスラ(1H核の周波数として300MHz)以上のNMR装置を用いることが好ましい。
NMR測定での観測核は、共重合体(P)の種類に応じて適宜選択すればよいが、天然存在比や感度が高い点から、1H、13C、19F、29Siが好ましい。
NMR測定に用いるサンプル管の直径は、共重合体(P)の種類に応じて適宜選択すればよいが、観測核として1H、19Fを選択した場合は、天然存在比が高い点から、3mmφ以上が好ましく、5mmφ以上がより好ましい。また、観測核として13C、29Siを選択した場合は、より高感度な信号強度を得ることができる点から、5mmφ以上が好ましく、10mmφ以上がより好ましい。
The apparatus as the
The observation nucleus in the NMR measurement may be appropriately selected according to the type of the copolymer (P), but 1 H, 13 C, 19 F, and 29 Si are preferable from the viewpoint of high natural abundance ratio and sensitivity.
The diameter of the sample tube used for the NMR measurement may be appropriately selected according to the type of the copolymer (P). However, when 1 H or 19 F is selected as the observation nucleus, the natural abundance ratio is high. 3 mmφ or more is preferable, and 5 mmφ or more is more preferable. Further, when 13 C or 29 Si is selected as the observation nucleus, it is preferably 5 mmφ or more, more preferably 10 mmφ or more from the viewpoint that a higher sensitivity signal intensity can be obtained.
NMR測定に用いる共重合体の重水素化溶媒における試料濃度は、特に限定されないが、より高感度な信号強度を得ることができる点から、1質量%以上が好ましく、また、5質量%以上がより好ましく、10質量%以上がさらに好ましい。
また、試料溶液の粘度による緩和時間の影響を抑制する点から、50質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、20質量%以下がさらに好ましい。
The concentration of the sample in the deuterated solvent of the copolymer used for NMR measurement is not particularly limited, but is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more from the viewpoint of obtaining a more sensitive signal intensity. More preferred is 10% by mass or more.
Moreover, from the point which suppresses the influence of the relaxation time by the viscosity of a sample solution, 50 mass% or less is preferable, 30 mass% or less is more preferable, and 20 mass% or less is further more preferable.
NMR測定に用いる重水素化溶媒は、共重合体を溶解させることができれば、特に限定されないが、例えば、重水素化クロロホルム(CDCl3)、重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO−d6)、重水(D2O)、重水素化メタノール(CH3ODあるいはCD3OD)、重水素化ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP−d2)などが挙げられる。また、化学シフトの基準物質として、テトラメチルシラン(TMS)やCFCl3を添加してもよい。 The deuterated solvent used in the NMR measurement is not particularly limited as long as the copolymer can be dissolved. For example, deuterated chloroform (CDCl 3 ), deuterated dimethyl sulfoxide (DMSO-d 6 ), deuterated water ( D 2 O), deuterated methanol (CH 3 OD or CD 3 OD), deuterated hexafluoroisopropanol (HFIP-d 2 ), and the like. Further, tetramethylsilane (TMS) or CFCl 3 may be added as a reference substance for chemical shift.
NMR測定時の試料温度は、試料溶媒の沸点以下であるか、共重合体の分解や変質が発生しない温度であれば、特に限定されないが、より高感度な信号強度を得ることができる点から、可能な限り高温であることが好ましい。
NMR測定時のデータ積算回数は、特に限定されず、測定する観測核の種類に応じて適宜選択すればよいが、観測核として1H、19Fを選択した場合は、天然存在比が高い点から、4回以上が好ましく、16回以上がより好ましい。また、観測核として13C、29Siを選択した場合は、より高感度な信号強度を得ることができる点から、1500回以上が好ましく、3000回以上がより好ましい。ここで、NMR測定時の積算とは、NMR信号を複数回取り、この複数回の信号を重畳(または積算あるいは加算)し、該重畳した信号を最終的な試料の観察結果のFID信号とすることを意味している。
The sample temperature at the time of NMR measurement is not particularly limited as long as it is not higher than the boiling point of the sample solvent or does not cause decomposition or alteration of the copolymer. It is preferable that the temperature is as high as possible.
The number of data integration at the time of NMR measurement is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the type of observation nucleus to be measured. However, when 1 H or 19 F is selected as the observation nucleus, the natural abundance ratio is high. Therefore, 4 times or more is preferable, and 16 times or more is more preferable. Further, when 13 C or 29 Si is selected as the observation nucleus, it is preferably 1500 times or more and more preferably 3000 times or more from the viewpoint that a higher sensitivity signal intensity can be obtained. Here, the integration at the time of NMR measurement means that an NMR signal is taken a plurality of times, and the plurality of signals are superimposed (or integrated or added), and the superimposed signal is used as a final FID signal of the observation result of the sample. It means that.
波形処理部11は、波形処理工程において、すでに説明したように、NMR測定により得られたFID信号のフーリエ変換を行い、化学シフト(周波数成分)及び信号強度(スペクトル強度)の情報を有するNMRスペクトルデータを生成する。
このとき、測定する観測核の種類に対応して、BF(ブロードニングファクター)を設定することにより(予め実験において測定して、それぞれの観測核に対応するブロードニングファクターを設定する)、対応した観測核のスペクトル分解能を向上させることができるので、測定精度を向上させることが可能となる。
また、波形処理部11は、フーリエ変換された化学シフトとその波形からなるNMRスペクトル信号の位相合わせ(各々のNMRスペクトル信号を左右対称とする補正処理)と、ベースライン処理(NMRスペクトル信号のベースラインを周波数軸に平行となるように補正する)、及び基準となる化学シフト値の設定を行い、化学シフトを所定の範囲にて分割した周波数範囲と、この周波数範囲毎に信号強度を積分した値とからなるNMRスペクトルデータの定量使用情報G(行列式)を出力する。ここで、NMRスペクトル信号を生成するために用いる化学シフトの範囲は、評価対象の共重合体を構成するそれぞれの構成単位の観測核が含まれる範囲を用いる。すなわち、波形処理部11は、NMR測定部50から入力されるNMRスペクトルから、評価対象の共重合体を構成する単量体全てにおける観測核の波長が含まれる周波数範囲のみのNMRスペクトルを抽出して、NMRスペクトル信号の生成を行う。
In the waveform processing step, the
At this time, by setting the BF (Broadening factor) corresponding to the type of observation nucleus to be measured (measured in advance in an experiment, the broadening factor corresponding to each observation nucleus is set). Since the spectral resolution of the observation nucleus can be improved, the measurement accuracy can be improved.
In addition, the
この波形処理部11の波形処理工程では、本実施形態のNMRスペクトルの分割と積分において、フーリエ変換を行った後の化学シフトのスペクトル強度の積分を行うための周波数範囲、つまり化学シフトを分割する周波数の間隔が重要となる。
すなわち、波形処理部11は、m種類の共重合体及び単独重合体のサンプルのNMRデータの各々をサンプル識別情報あるいは単量体識別情報により、NMRデータ記憶部15から順次読み出し、共重合体及び単独重合体のサンプルの各々のNMRスペクトルデータとして、化学シフトの周波数範囲毎のスペクトル強度の積分値を有するデータを求める。
例えば、波形処理部11は、m種類の共重合体及び単独重合体のサンプルのうち、k番目のサンプル(kは1〜mの整数)について、化学シフト(周波数範囲)を一定の間隔でp等分(pは整数)の周波数範囲に分割し、分割した周波数範囲のg番目の積分値をfkgとする。このように、波形処理部11は、m種類の共重合体及び単独重合体のサンプルのNMRスペクトルから、共重合体及び単独重合体のサンプルの各々のNMRスペクトルデータを生成する処理を行う。
ここで、単独重合体は、評価対象の共重合体を構成する単量体において、同一種類の単量体にて構成された重合体である。このため、評価対象の共重合体がn種類の単量体から構成されている場合、単独重合体でn種類となるため、m>nの関係となる。
また、波形処理部11は、共重合体及び単独重合体のサンプル毎に、化学シフトを分割した周波数範囲におけるスペクトル強度(信号強度)の積分値を、分割された周波数範囲全てで加算し、この加算値の合計を100として、以下の式に示すように各周波数範囲における積分値の規格化を行う。
fk1+fk2+・・・fkg+・・・+fkp=100
In the waveform processing step of the
That is, the
For example, the
Here, the homopolymer is a polymer composed of monomers of the same type among the monomers constituting the copolymer to be evaluated. For this reason, when the copolymer to be evaluated is composed of n types of monomers, the homopolymer has n types, so that m> n.
Further, the
f k1 + f k2 +... f kg +... + f kp = 100
次に、波形処理部11は、m種類全てのサンプルのg番目の周波数範囲の規格化された積分値を加算し、加算結果を種類数mで除算し、m種類全てのg番目の周波数範囲の積分値の平均値として平均値fg−aveを次式から求める。
fg−ave=(f1g+f2g+・・・fkg+・・・+fmg)/m
同様にして、波形処理部11は、p等分した周波数範囲(分割スペクトル)全てについて、m種類全てにおいて上述した平均値を求めた後、i番目のサンプルの積分値について、NMRスペクトルの周波数範囲毎に、規格化したスペクトル強度の積分値から、対応する化学シフトの分割範囲である周波数範囲の平均値fg−aveを差し引き、差し引いた結果を基準化した積分値bkgとして以下に示す式により求める。
bkg=fkg−fg−ave
Next, the
fg-ave = ( f1g + f2g + ... fkg + ... + fmg ) / m
Similarly, the
b kg = f kg -f g- ave
そして、波形処理部11は、k番目のサンプルの測定された周波数の分割領域毎のスペクトル強度を、次式のベクトルで表すNMRスペクトルデータとする。
xk=(bk1,bk2,・・・,bkg,・・・,bkp)
そして、波形処理部11は、 m種類のサンプル全てについてのスペクトル強度をまとめて、以下の(1)式の行列Gにて表す。この(1)式に示す行列G(m行p列)が説明変数を生成する基となる、化学シフト及び信号強度(積分後)となる。後述するように、行列Gを主成分分析し、説明変数の行列Tが作成される。
And the
x k = (b k1 , b k2 ,..., b kg ,..., b kp )
And the
主成分分析部12は、波形処理部11から行列Gが供給されると、この行列Gの転置行列GT(p行m列)を生成する。
そして、主成分分析部12は、行列Gに対し、求めた転置行列GTを左から乗算し、積和行列GTGを求める。
次に、主成分分析部12は、求めた積和行列GTGの固有ベクトルVを以下の関係式により求める。
GTGV=Δ2V
ここで、求められた固有ベクトルVは以下の(2)式で示し、固有値Δ2(すなわちλ)は以下の(3)で示す。
When the matrix G is supplied from the
The principal
Next, the principal
G T GV = Δ 2 V
Here, the obtained eigenvector V is represented by the following equation (2), and the eigenvalue Δ 2 (that is, λ) is represented by the following (3).
また、(2)式のVは以下の関係を有している。
{(a11)2+(a21)2+・・・+(ap1)2}1/2={(a12)2+(a22)2+・・・+(ap2)2}1/2=・・・={(a1p)2+(a2p)2+・・・+(app)2}1/2=1である。
また、(3)式のΔ2において、λ1,λ2,・・・,λpは積和行列GTGの固有値であり、 λ1>λ2>・・・>λpである。
そして、GTGV=Δ2Vの関係式から、例えば固有値λ1を求めるには、次式の固有値を求める定理を用いて、λについて解くと最大p個の解が得られる。その解の中で最も大きいλがλ1となる。
det(GTG−λI)=0
なお、det(GTG−λI)は(GTG−λI)の行列式であり、Iはp行p列の単位行列である。
Further, V in the formula (2) has the following relationship.
{(a 11 ) 2 + (a 21 ) 2 + ... + (a p1 ) 2 } 1/2 = {(a 12 ) 2 + (a 22 ) 2 + ... + (a p2 ) 2 } 1/2 = ... = {(a 1p ) 2 + (a 2p ) 2 +... + (A pp ) 2 } 1/2 = 1.
Further, in (3) of the Δ 2, λ 1, λ 2 , ···, λ p is the eigenvalues of the product sum matrix G T G, a λ 1> λ 2>···> λ p.
For example, in order to obtain the eigenvalue λ 1 from the relational expression of G T GV = Δ 2 V, when solving for λ using the theorem for obtaining the eigenvalue of the following equation, a maximum of p solutions are obtained. The largest λ in the solution is λ 1 .
det (G T G-λI) = 0
Note that det (G T G-λI) is a determinant of (G T G-λI), and I is a unit matrix of p rows and p columns.
ここで、固有値λ2は解λのうち2番目に大きいλであり、以下同様に最大でλpまで求めることができる。
そして、主成分分析部12は、それぞれの固有値λ1,λ2,・・・,λpを、GTGV=λVの関係式のλに代入し、式を解き、固有ベクトルVを求める。
次に、主成分分析部12は、求めた固有ベクトルVを、行列G(n種類のサンプル全てについてのスペクトル強度をまとめた行列)に対し、以下に示すように右から乗ずることで、主成分得点(スコア)を表す行列Tを求めることができる。
GV=T
なお、行列Tはm行で最大p列の行列となり、以下の(4)式で表される。
Here, the eigenvalue λ 2 is the second largest λ of the solutions λ, and can be obtained up to λ p in the same manner.
Then, the principal
Next, the principal
GV = T
The matrix T is a matrix having m rows and a maximum of p columns, and is represented by the following equation (4).
そして、この行列Tの1列目がm種類の各サンプルにおける第1の主成分PC1の主成分得点、2列目が第2の主成分PC2の主成分得点となり、以下同様に最大で主成分PCnの主成分得点まで求めることができる。例えば、k番目のサンプルの第1主成分得点であるtk1は、以下の式により表される。
tk1=bk1a11+bk2a12+・・・+bkpa1p
また、主成分分析部12は、求めた各サンプルの主成分得点を、サンプル識別情報あるいは単量体識別情報とともに、主成分データ記憶部16に書き込んで、記憶させる。
The first column of the matrix T is the principal component score of the first principal component PC1 in each of the m types of samples, the second column is the principal component score of the second principal component PC2, and so on. The main component score of PCn can be obtained. For example, t k1 that is the first principal component score of the k-th sample is expressed by the following equation.
t k1 = b k1 a 11 + b k2 a 12 +... + b kp a 1p
The principal
次に、数値変換工程の処理を詳細に説明する。以下の説明は、簡単のために、構成単位の単量体が2種類(n=2)の場合を例に挙げるが、特に単量体の種類の数はn=2に限定されるものではなく、単量体の種類の数を示す構成単位数nに制限はない。
図3は、横軸が第1主成分軸(PC1)であり、縦軸が第2主成分軸(PC2)である、2次元空間の主成分空間を示す図である。すなわち、主成分軸PC1と主成分軸PC2とが直交して構成する主成分空間である二次元空間が示されている。
単量体A−1と単量体A−2とからなる単独重合体の座標値は、互いの座標値が含まれる空間である比較空間Qとして、主成分空間に対して1つ少ない1次元空間(線分)を形成している。
Next, the numerical value conversion process will be described in detail. In the following description, for the sake of simplicity, a case where there are two types of structural unit monomers (n = 2) will be described as an example. In particular, the number of types of monomers is not limited to n = 2. There is no limitation on the number n of structural units indicating the number of types of monomers.
FIG. 3 is a diagram illustrating a two-dimensional principal component space in which the horizontal axis is the first principal component axis (PC1) and the vertical axis is the second principal component axis (PC2). That is, a two-dimensional space, which is a principal component space in which the principal component axis PC1 and the principal component axis PC2 are configured to be orthogonal, is shown.
The coordinate value of the homopolymer composed of the monomer A-1 and the monomer A-2 is one dimension less than the principal component space as a comparison space Q that is a space including the coordinate values of each other. A space (line segment) is formed.
ここで、数値変換部13は、2個の構成単位からなる共重合体S、及び単一の構成単位からなる単独重合体のサンプルA−1、A−2のそれぞれの第1主成分軸PC1の主成分得点と、第2主成分軸PC2の主成分得点とを主成分データ記憶部16から、サンプル識別情報または単量体識別情報により読み出し、これらの各主成分軸の主成分得点を座標値として、この各主成分得点からなる、主成分空間における座標点を下記のように定める。同様に、評価対象の共重合体のサンプルSの座標点も下記のように定める。
P(A−1)=(PC1(A−1)、PC2(A−1))
P(A−2)=(PC1(A−2)、PC2(A−2))
P(S)=(PC1(S)、PC2(S))
Here, the numerical
P (A-1) = (PC1 (A-1), PC2 (A-1))
P (A-2) = (PC1 (A-2), PC2 (A-2))
P (S) = (PC1 (S), PC2 (S))
サンプルA−1及びA−2は単独重合体である為、重合体の組成において単一の構成単位が完全に連続して結合、すなわち同一種類の単量体が他の種類の単量体を含まずに連続して結合して構成されている。座標点P(A−1)及びP(A−2)の2点全てを通る1次元空間(比較空間Qとしての線分)、すなわち座標点P(A−1)と座標点P(A−2)とを結ぶ線分(直線)は、構成単位の配置として、同一の単量体が連続して連結して配置されているため、単量体の配置の連続性が最も高い線分である。この線分からの評価距離L(S)は、共重合体中の連鎖構造における単量体の配置のランダム性を示す。 Since Samples A-1 and A-2 are homopolymers, a single constituent unit is completely continuously bonded in the composition of the polymer, that is, the same type of monomer has another type of monomer. It is composed by connecting continuously without including. A one-dimensional space (line segment as comparison space Q) passing through all two points of coordinate points P (A-1) and P (A-2), that is, coordinate point P (A-1) and coordinate point P (A- 2) is a line segment with the highest continuity of the arrangement of the monomers because the same monomer is continuously connected and arranged as the constitutional unit. is there. The evaluation distance L (S) from this line segment indicates the randomness of the arrangement of the monomers in the chain structure in the copolymer.
例えば、数値変換部13は、下式のように数値a、b、cを定める。
a=PC2(A−2)−PC2(A−1)
b=PC1(A−1)−PC1(A−2)
c=−PC1(A−1)×(PC2(A−2)−PC2(A−1))−PC2(A−1)×(PC1(A−1)−PC1(A−2))
ここで、数値aは、第2主成分軸PC2上におけるサンプルA−2と、サンプルA−2との間の第2主成分得点の差分を示している。数値bは、第1主成分軸PC1上におけるサンプルA−2と、サンプルA−2との間の第1主成分得点の差分を示している。数値cは、数値aに対してサンプルA−1の第1主成分得点を乗じた結果の負の数値と、数値bに対してサンプルA−1の第2主成分得点を乗じた結果の負の数値とを加算した値である。
For example, the numerical
a = PC2 (A-2) -PC2 (A-1)
b = PC1 (A-1) -PC1 (A-2)
c = -PC1 (A-1) * (PC2 (A-2) -PC2 (A-1))-PC2 (A-1) * (PC1 (A-1) -PC1 (A-2))
Here, the numerical value a indicates the difference in the second principal component score between the sample A-2 and the sample A-2 on the second principal component axis PC2. The numerical value b shows the difference of the first principal component score between the sample A-2 and the sample A-2 on the first principal component axis PC1. The numerical value c is a negative value obtained by multiplying the numerical value a by the first principal component score of the sample A-1, and a negative value obtained by multiplying the numerical value b by the second principal component score of the sample A-1. It is the value which added the numerical value of.
そして、数値変換部13は、サンプルA−1とA−2との各々の座標点P(A−1)、P(A−2)の全てを通る比較空間Qの直線(1次元空間)と、評価対象のサンプルSの座標点P(SPC1、SPC2)との評価距離L(S)を、以下の式により算出して求める。ここで、SPC1がサンプルSの第1主成分得点であり、SPC2が第2主成分得点である。
L=|a×SPC1+b×SPC2+c|/(a2+b2)1/2
数値変換部13は、以上のように評価距離L(S)を算出する。ここで、評価対象の重合体のサンプルSを現す点と、単独重合体のサンプルA−1及びA−2の座標点P(A−1)及びP(A−2)の2点全てを通る直線との評価距離L(S)が大きいほど共重合連鎖のランダム性が高い。
すなわち、本実施形態における各主成分は、共重合体における単量体の配列におけるランダム性を示す成分となっている。この結果、評価距離L(S)により、共重合体の連鎖構造における同一の単量体の連続的な配置の長さ(同一種類の単量体が連続して配置される数)を定性的に評価することができる。
Then, the numerical
L = | a × SPC1 + b × SPC2 + c | / (a 2 + b 2 ) 1/2
The numerical
That is, each main component in the present embodiment is a component showing randomness in the monomer arrangement in the copolymer. As a result, the evaluation distance L (S) qualitatively determines the length of continuous arrangement of the same monomer in the chain structure of the copolymer (the number of the same type of monomer continuously arranged). Can be evaluated.
この結果、単独重合体の座標点が含まれる空間からの評価距離は、同一種類の単量体が隣接して配置されてブロック化状態にある組成と、異なる種類の単量体が隣接して配置されているランダム状態との違いを定性的に判定できる基準とすることができる。
したがって、特性評価部14は、評価対象の共重合体のサンプルと、単独重合体からなる空間との評価距離L(S)が大きい程、共重合体連鎖における異なる単量体が隣接して配置されている配列のランダム性が高いと判定する。
As a result, the evaluation distance from the space including the coordinate point of the homopolymer is such that the same type of monomer is adjacently arranged and in a blocked state, and a different type of monomer is adjacent. It can be used as a reference for qualitatively determining the difference from the arranged random state.
Therefore, the
例えば、特性評価部14は、過去の実験から得られた距離閾値が内部に設定されており、数値変換部13が算出した評価距離L(S)が設定された距離閾値未満の場合、レジスト用共重合体として不適であることを示すNG信号を出力し、一方、評価距離L(S)が距離閾値以上の場合、レジスト用共重合体に適していることを示すOK信号を出力するように構成しても良い。
また、特性評価部14は、内部に過去の実験から評価距離L(S)を複数の長さ範囲毎に、溶解性及び光に対する感度からなるリソグラフィー特性の数値を示しておき、得られた評価距離L(S)からこのレジスト用重合体を用いてレジスト用組成物を調整した場合のリソグラフィー特性の数値を出力するように構成しても良い。
For example, if the distance threshold obtained from the past experiment is set inside and the evaluation distance L (S) calculated by the
In addition, the
また、このランダム性が高いレジスト用共重合体にて調整したレジスト組成物は、後述の応用例に示されるように、現像における溶剤に対する溶解性が効果的に向上する。また該共重合体を含むレジスト用組成物において、リソグラフィ時における光に対する感度が向上する。
かかる溶解性及び光に対する感度の向上の効果が得られる理由としては、以下のことが考えられる。
一般に、共重合体の合成における各単量体の使用量は、得ようとする単量体組成の目標値に応じて決められ、合成後の共重合体における平均単量体組成が、該目標の単量体組成に近くなるように重合条件等が設定される。
しかしながら、多くの場合、共重合させる単量体の共重合反応性比が互いに異なるため、ランダムに共重合せずに、得られる共重合体の単量体組成に差が生じるとともに、その共重合連鎖における単量体の配置において、同一種類の単量体のブロックが形成されて偏りが生じる。
Moreover, the resist composition prepared with the resist copolymer having high randomness effectively improves the solubility in a solvent during development, as shown in an application example described later. Moreover, in the resist composition containing the copolymer, the sensitivity to light during lithography is improved.
The reason why the effect of improving the solubility and sensitivity to light can be obtained is as follows.
In general, the amount of each monomer used in the synthesis of the copolymer is determined according to the target value of the monomer composition to be obtained, and the average monomer composition in the copolymer after synthesis is the target value. The polymerization conditions and the like are set so as to be close to the monomer composition.
However, in many cases, since the copolymerization reactivity ratios of the monomers to be copolymerized are different from each other, the copolymer composition of the resulting copolymer is different from that of the copolymer obtained without random copolymerization. In the arrangement of the monomers in the chain, a block of the same type of monomer is formed, resulting in bias.
また、本発明者等の知見によれば、反応時間(重合率)の違いによっても、得られる共重合体における単量体組成に差が生じる。特に、重合反応の初期および後期においては、単量体組成が目標値とは大きく異なり、同一の構成単位が連なった重合連鎖を多く含有した共重合体が生成されやすい。
一方、半導体に用いるリソグラフィー用組成物に用いられる溶剤は、単独重合体に対する溶解性に乏しい為、同一の構成単位が連なった重合連鎖が、溶剤への溶解性を悪化させると推察される。
また、連鎖構造のランダム性が高いとき、各共重合体鎖中に構成単位がより均一に分布していると推測される。このため、レジスト用共重合体を調整してレジスト用組成物としたときに高いリソグラフィー特性が得られると考えられる。
In addition, according to the knowledge of the present inventors, a difference occurs in the monomer composition in the copolymer obtained depending on the reaction time (polymerization rate). In particular, in the early and late stages of the polymerization reaction, the monomer composition is greatly different from the target value, and a copolymer containing a large number of polymerization chains in which the same structural units are connected tends to be produced.
On the other hand, since the solvent used for the lithography composition used for semiconductors has poor solubility in homopolymers, it is presumed that the polymerization chain in which the same structural units are linked deteriorates the solubility in the solvent.
Further, when the randomness of the chain structure is high, it is presumed that the structural units are more uniformly distributed in each copolymer chain. For this reason, it is considered that high lithographic properties can be obtained when a resist copolymer is prepared as a resist composition.
以上の理由から、本実施形態における評価方法は、レジスト用共重合体のランダム性を簡便に評価することにより、レジスト用共重合体を含むレジスト用組成物の特性を、実際にレジスト用組成物を調整することなく評価することができる。
すなわち、本実施形態においては、レジスト用共重合体あるいはリソグラフィー用共重合体の組成を評価する場合、これら共重合体の連鎖構造のランダム性を簡便に推定することで、該共重合体をレジスト用組成物としたときのリソグラフィー特性を、実際にこのレジスト用組成物を生成することなく、さらに実際にリソグラフィー工程を経ずに評価でき、かつ、レジストとしての露光における光の解像性や、現像時の溶媒に対する溶解性能の均一性を厳格に評価できる方法を提供することである。
したがって、本実施形態は、共重合体の連鎖構造における単量体の配置のランダム性を容易に評価することができ、このランダム性と共重合体を用いた組成物の特性との相関を取得しておくことにより、従来のように、共重合体により組成物を調整し、調整した組成物の特性を評価することなく、調整される組成物の評価を行うことができる。
また、本実施形態は、NMR測定により得られたNMRスペクトルを用いて評価を行っているため、従来のように、重合体における単量体の定量あるいは連鎖分布の推定の際に、熱処理の温度による試料の熱分解効率の違い、あるいは構成単位を反映する熱分解生成物が定量的に得られないなどの測定誤差がないため、補正処理などのために多大のサンプル数を用意する必要がなく、容易に組成物の評価が行える。
For the above reasons, the evaluation method according to the present embodiment is characterized by simply evaluating the randomness of the resist copolymer, so that the characteristics of the resist composition including the resist copolymer can be actually measured. Can be evaluated without adjusting.
That is, in this embodiment, when evaluating the composition of a copolymer for resist or a copolymer for lithography, the copolymer is treated as a resist by simply estimating the randomness of the chain structure of these copolymers. Lithographic properties when used as a composition for a composition can be evaluated without actually producing this resist composition, and without actually undergoing a lithography process, and the resolution of light in exposure as a resist, It is an object of the present invention to provide a method capable of strictly evaluating the uniformity of dissolution performance in a solvent during development.
Therefore, this embodiment can easily evaluate the randomness of the arrangement of the monomers in the chain structure of the copolymer, and obtain a correlation between the randomness and the characteristics of the composition using the copolymer. By adjusting the composition, it is possible to evaluate the adjusted composition without adjusting the composition with the copolymer and evaluating the characteristics of the adjusted composition, as in the prior art.
In addition, since the present embodiment is evaluated using the NMR spectrum obtained by NMR measurement, the temperature of the heat treatment is used for the determination of the monomer in the polymer or the estimation of the chain distribution, as in the past. There is no measurement error such as the difference in the thermal decomposition efficiency of the sample due to or the inability to quantitatively obtain the thermal decomposition product reflecting the structural unit, so there is no need to prepare a large number of samples for correction processing etc. The composition can be easily evaluated.
以下、本実施形態の応用例を具体的に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。また、各応用例、比較例において、「部」と示しているのは、特に断りのない限り「質量部(単位モル)」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, although the application example of this embodiment is demonstrated concretely, this embodiment is not limited to these. In each application example and comparative example, “part” means “part by mass (unit mol)” unless otherwise specified. The measurement method and evaluation method used the following methods.
(質量平均分子量の測定)
共重合体の質量平均分子量(Mw)は、下記の条件(GPC(Gel Permeation Chromatography、ゲル浸透クロマトグラフ)条件)でGPC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:THF、
試料:共重合体の約20mgを5mL(ミリリットル)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 mass average molecular weight)
The mass average molecular weight (Mw) of the copolymer was determined in terms of polystyrene by GPC under the following conditions (GPC (Gel Permeation Chromatography) 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: THF,
Sample: A solution in which about 20 mg of the copolymer was dissolved in 5 mL (milliliter) 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).
(共重合体の平均単量体組成の測定)
共重合体の約5質量部を重ジメチルスルホキシドの約95質量部に溶解して試料溶液を調製した。この試料溶液をNMRチューブに入れ、1H−NMR(JEOL社製、共鳴周波数:270MHz)を用いて分析した。各構成単位に由来するシグナルの積分強度比から、共重合体の平均単量体組成を算出した。
(Measurement of average monomer composition of copolymer)
About 5 parts by mass of the copolymer was dissolved in about 95 parts by mass of deuterated dimethyl sulfoxide to prepare a sample solution. This sample solution was put into an NMR tube and analyzed using 1 H-NMR (manufactured by JEOL, resonance frequency: 270 MHz). The average monomer composition of the copolymer was calculated from the integrated intensity ratio of signals derived from each structural unit.
(共重合体の溶解性の評価)
共重合体の20部とPGMEA(Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate)の80部とを混合し、25℃に保ちながら撹拌を行い、目視で完全溶解を判断し、完全溶解するまでの時間を計測した。
(Evaluation of solubility of copolymer)
20 parts of the copolymer and 80 parts of PGMEA (Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate) were mixed, stirred while maintaining at 25 ° C., and judged to be completely dissolved, and the time until complete dissolution was measured.
(レジスト組成物の感度の評価)
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秒間のプリベーク(PAB)を行い、厚さ300nmのレジスト膜を形成した。
そして、ArFエキシマレーザー露光装置(リソテックジャパン社製、製品名:VUVES−4500)を用い、露光量を変えながら10mm×10mmの面積の18ショットを露光した。
次に、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社製、製品名:RDA−806)を用い、23.5℃にて2.38%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で65秒間現像した。各露光量のレジスト膜それぞれについて、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)
The resist composition was spin-coated on a 6-inch silicon wafer and pre-baked (PAB) at 120 ° C. for 60 seconds on a hot plate to form a resist film having a thickness of 300 nm.
Then, using an ArF excimer laser exposure apparatus (product name: VUVES-4500, manufactured by RISOTEC JAPAN), 18 shots having an area of 10 mm × 10 mm were exposed while changing the exposure amount.
Next, after post-baking (PEB) at 110 ° C. for 60 seconds, 2.38% water was used at 23.5 ° C. using a resist development analyzer (product name: RDA-806, manufactured by RISOTEC JAPAN). Development was performed with an aqueous tetramethylammonium oxide solution for 65 seconds. For each exposure amount of the resist film, the change with time in the resist film thickness during development was measured.
得られたレジスト膜厚の経時変化のデータを基に、露光量(単位:mJ/cm2)の対数と、初期膜厚に対する30秒間現像した時点での残存膜厚の割合率(単位:%、以下残膜率という。)との関係をプロットして、露光量−残膜率曲線作成した。この曲線に基づいて、残膜率0%とするための必要露光量(Eth)の値を求めた。すなわち、露光量−残膜率曲線が、残膜率0%の直線と交わる点における露光量(mJ/cm2)をEthとして求めた。このEthの値は感度を表し、この値が小さいほど、感度が高いことを示す。 Based on the data of change in resist film thickness over time, the logarithm of the exposure amount (unit: mJ / cm 2 ) and the ratio of the remaining film thickness at the time of development for 30 seconds with respect to the initial film thickness (unit:%). , Hereinafter referred to as the residual film ratio) was plotted, and an exposure amount-residual film ratio curve was prepared. Based on this curve, the value of the necessary exposure amount (Eth) for obtaining a remaining film rate of 0% was determined. That is, the exposure amount (mJ / cm 2 ) at the point where the exposure amount-residual film rate curve intersects a straight line with a residual film rate of 0% was determined as Eth. The value of Eth represents sensitivity, and the smaller the value, the higher the sensitivity.
<合成例1:単独重合体A−1>
本合成例においては、下記単量体(m−1)を単独で重合した。
<Synthesis Example 1: Homopolymer A-1>
In this synthesis example, the following monomer (m-1) was polymerized alone.
まず、25mLのシュレンクフラスコ中に、3.40部の単量体(m−1)および1.38部のジメチル−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))を13.6部の乳酸エチルとともに入れた後、溶液内に200mL/分で1分間窒素を吹き込んだ。次にこのフラスコを80℃の湯浴上に置き、攪拌しながら3時間撹拌した。 First, in a 25 mL Schlenk flask, 3.40 parts of monomer (m-1) and 1.38 parts of dimethyl-2,2'-azobisisobutyrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., V601 ( (Trade name)) was added together with 13.6 parts of ethyl lactate, and then nitrogen was blown into the solution at 200 mL / min for 1 minute. The flask was then placed on a 80 ° C. hot water bath and stirred for 3 hours with stirring.
次いで、得られた反応溶液を約20倍量のメタノールに攪拌しながら滴下し、白色の析出物(単独重合体A−1)の沈殿を得た。そして、洗浄後の沈殿を濾別し、共重合体湿粉を得た。この共重合体湿粉を減圧下40℃で約40時間乾燥し、白色粉体(2.0g)を得た。 Next, the obtained reaction solution was added dropwise to about 20 times amount of methanol with stirring to obtain a white precipitate (homopolymer A-1). And the precipitate after washing | cleaning was separated by filtration, and copolymer wet powder was obtained. The copolymer wet powder was dried under reduced pressure at 40 ° C. for about 40 hours to obtain a white powder (2.0 g).
<合成例2〜3:単独重合体A−2、A−3>
本合成例においては、使用する単量体を上述した(m−1)から、下記(m−2)、(m−3)へそれぞれ変更した以外は、合成例1と同様の操作で、単独重合体A−2(2.4g)、A−3(1.8g)を得た。
<Synthesis Examples 2-3: Homopolymers A-2 and A-3>
In this synthesis example, the same procedure as in Synthesis example 1 was carried out except that the monomer used was changed from the above (m-1) to the following (m-2) and (m-3). Polymer A-2 (2.4 g) and A-3 (1.8 g) were obtained.
<合成例4〜5:単独重合体A−4、A−5>
本合成例においては、使用する単量体を上述した(m−1)から、下記(m−4)、(m−5)へそれぞれ変更し、溶剤を乳酸エチル13.6gから乳酸エチルとPGMEAの混合物(乳酸エチル/PGMEA=50/50質量比)に変更した以外は、合成例1と同様の操作で、単独重合体A−4(2.7g)、A−5(1.4g)を得た。
<Synthesis Examples 4 to 5: Homopolymers A-4 and A-5>
In this synthesis example, the monomer used was changed from the above (m-1) to the following (m-4) and (m-5) respectively, and the solvent was changed from 13.6 g of ethyl lactate to ethyl lactate and PGMEA. The homopolymers A-4 (2.7 g) and A-5 (1.4 g) were prepared in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the mixture was changed to a mixture of (ethyl lactate / PGMEA = 50/50 mass ratio). Obtained.
<合成例6:単独重合体A−6>
本合成例においては、使用する単量体を(m−1)から下記(m−6)へ変更し、溶剤を乳酸エチル13.6gからジメチルホルムアミドに変更した以外は、合成例1と同様の操作で、単独重合体A−6(2.7g)を得た。
<Synthesis Example 6: Homopolymer A-6>
In this synthesis example, the monomer used was changed from (m-1) to the following (m-6), and the solvent was changed from 13.6 g of ethyl lactate to dimethylformamide. By operation, a homopolymer A-6 (2.7 g) was obtained.
<合成例7:共重合体B−1>
[共重合体の製造]
本合成例においては、単量体(m−1)、(m−2)、(m−3)を一部滴下方式により重合した。使用した各単量体の合計量のモル比は(m−1):(m−2):(m−3)=39.0:41.3:19.7である。
<Synthesis Example 7: Copolymer B-1>
[Production of copolymer]
In this synthesis example, monomers (m-1), (m-2), and (m-3) were partially polymerized by a dropping method. The molar ratio of the total amount of each monomer used is (m-1) :( m-2) :( m-3) = 39.0: 41.3: 19.7.
窒素導入口、撹拌機、コンデンサー、滴下漏斗、および温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、乳酸エチルを79.0部、単量体(m−1)を2.72部、単量体(m−2)を4.90部、単量体(m−3)を2.02部入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
その後、乳酸エチル3.6部とジメチル−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))1.196部が入った滴下装置から一定速度で15分間フラスコ内に滴下するとともに、単量体(m−1)が23.80部、単量体(m−2)が27.44部、単量体(m−3)が16.52部、乳酸エチルが98.06部、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート(上記、V601(商品名))が0.643部入った滴下装置から一定速度で4時間かけてフラスコ内に滴下した。さらに80℃の温度を3時間保持した。
In a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser, a dropping funnel, and a thermometer, in a nitrogen atmosphere, 79.0 parts of ethyl lactate and 2.72 parts of monomer (m-1), a single amount 4.90 parts of body (m-2) and 2.02 parts of monomer (m-3) were added. The flask was placed in a hot water bath, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring the flask.
Thereafter, from a dropping device containing 3.6 parts of ethyl lactate and 1.196 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., V601 (trade name)) at a constant speed for 15 minutes. While dropping into the flask, 23.80 parts of monomer (m-1), 27.44 parts of monomer (m-2), 16.52 parts of monomer (m-3), lactic acid From a dropping apparatus containing 98.06 parts of ethyl and 0.643 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (above, V601 (trade name)) was dropped into the flask at a constant rate over 4 hours. . Furthermore, the temperature of 80 degreeC was hold | maintained for 3 hours.
次いで、フラスコ内の重合反応溶液を、約10倍量のメタノールおよび水の混合溶媒(メタノール/水=80/20容量比)を撹拌しながら、ここに滴下し、白色の析出物(共重合体B−1)の沈殿を得た。沈殿を濾別し、再度、前記と同じ量のメタノールおよび水の混合溶媒(メタノール/水=90/10容量比)へ投入し、撹拌しながら沈殿の洗浄を行った。そして、洗浄後の沈殿を濾別し、共重合体湿粉を得た。この共重合体湿粉を減圧下40℃で約40時間乾燥し、白色粉体(66.0g)を得た。 Next, the polymerization reaction solution in the flask was dropped into the mixture while stirring a mixed solvent of methanol and water (methanol / water = 80/20 volume ratio) of about 10 times the amount of white precipitate (copolymer). A precipitate of B-1) was obtained. The precipitate was filtered off and again poured into a mixed solvent of methanol and water in the same amount as above (methanol / water = 90/10 volume ratio), and the precipitate was washed with stirring. And the precipitate after washing | cleaning was separated by filtration, and copolymer wet powder was obtained. This copolymer wet powder was dried under reduced pressure at 40 ° C. for about 40 hours to obtain a white powder (66.0 g).
そして、得られた白色粉体を1H−NMRとGPCにて分析し、共重合体全体の平均単量体組成とMwを求めた。また得られた共重合体B−1の溶解性を上記の方法で評価した。その結果を図4のテーブルに示す。図4は、共重合体B−1、B−2及びB−3の各々の組成における単量体m−1、m−2及びm−3のモル比、分子量、評価値としての評価距離L(S)、溶解性を示す時間(分)、感度としての露光量とが示すテーブルの図である。 And the obtained white powder was analyzed by 1 H-NMR and GPC, and the average monomer composition and Mw of the whole copolymer were determined. Further, the solubility of the obtained copolymer B-1 was evaluated by the above method. The results are shown in the table of FIG. FIG. 4 shows the molar ratio of monomers m-1, m-2 and m-3, the molecular weight, and the evaluation distance L as an evaluation value in each composition of the copolymers B-1, B-2 and B-3. It is a figure of the table which shows (S), time (minute) which shows solubility, and the exposure amount as a sensitivity.
[レジスト組成物の製造]
上記で得られた共重合体B−1の100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を2部、および溶剤としてPGMEA700部を混合して均一溶液とした後、孔径0.1μmのメンブランフィルターで濾過し、レジスト組成物溶液を調製した。得られたレジスト組成物について上記の方法で感度を評価した。その結果を図4のテーブルに示す。
[Production of resist composition]
100 parts of the copolymer B-1 obtained above was mixed with 2 parts of triphenylsulfonium triflate as a photoacid generator and 700 parts of PGMEA as a solvent to obtain a uniform solution, and then the pore size was 0.1 μm. And a membrane composition filter to prepare a resist composition solution. The sensitivity of the obtained resist composition was evaluated by the above method. The results are shown in the table of FIG.
<合成例8:共重合体B−2>
合成例7において、予めフラスコ内に単量体を入れずに、共重合体を全滴下方式により合成した。本合成例で用いた単量体のモル比は(m−1):(m−2):(m−3)=40.0:40.0:20.0である。
すなわち、合成例7と同様のフラスコに、窒素雰囲気下で、乳酸エチルを64.5部入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
その後、単量体(m−1)が27.20部、単量体(m−2)が31.36部、単量体(m−3)が18.88部、乳酸エチルが112.6部、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート(上記、V601(商品名))が2.576部入った滴下装置から一定速度で4時間かけてフラスコ内に滴下した。さらに80℃の温度を3時間保持した。
この後、合成例7と同様にして白色の析出物(共重合体B−2)の沈殿を得、濾別、洗浄、洗浄後の濾別、乾燥を行って白色粉体(64.0g)を得た。
得られた共重合体B−2について、合成例7と同様の測定および評価を行った。その結果を図4のテーブルに示す。
<Synthesis Example 8: Copolymer B-2>
In Synthesis Example 7, a copolymer was synthesized by a total dropping method without previously putting a monomer in the flask. The molar ratio of the monomers used in this synthesis example is (m-1) :( m-2) :( m-3) = 40.0: 40.0: 20.0.
That is, 64.5 parts of ethyl lactate was placed in the same flask as in Synthesis Example 7 under a nitrogen atmosphere. The flask was placed in a hot water bath, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring the flask.
Thereafter, 27.20 parts of monomer (m-1), 31.36 parts of monomer (m-2), 18.88 parts of monomer (m-3), and 112.6 ethyl lactate Part, dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (above, V601 (trade name)) was dropped into the flask at a constant rate over 4 hours from 2.576 parts. Furthermore, the temperature of 80 degreeC was hold | maintained for 3 hours.
Thereafter, precipitation of a white precipitate (copolymer B-2) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 7, followed by filtration, washing, filtration after washing, and drying to obtain a white powder (64.0 g). Got.
The obtained copolymer B-2 was subjected to the same measurement and evaluation as in Synthesis Example 7. The results are shown in the table of FIG.
<合成例9:共重合体B−3>
合成例7において、予めフラスコ内に全ての単量体及び溶剤を仕込、共重合体をバッチ方式により合成した。本例で用いた単量体のモル比は(m−1):(m−2):(m−3)=40.0:40.0:20.0である。
すなわち、25mLのシュレンクフラスコ中に、乳酸エチルを15.5部、単量体(m−1)を1.36部、単量体(m−2)を1.57部、単量体(m−3)を0.94部、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))を1.15部入れた後、溶液内に200mL/分で1分間窒素を吹き込んだ。次にこのフラスコを80℃の湯浴上に置き、攪拌しながら3時間撹拌した。
<Synthesis Example 9: Copolymer B-3>
In Synthesis Example 7, all the monomers and the solvent were charged in the flask in advance, and the copolymer was synthesized by a batch method. The molar ratio of the monomers used in this example is (m-1) :( m-2) :( m-3) = 40.0: 40.0: 20.0.
That is, in a 25 mL Schlenk flask, 15.5 parts of ethyl lactate, 1.36 parts of monomer (m-1), 1.57 parts of monomer (m-2), monomer (m -3) 0.94 parts and dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (Wako Pure Chemical Industries, V601 (trade name)) 1.15 parts were added, and then 200 mL / min. Nitrogen was blown for 1 minute. The flask was then placed on a 80 ° C. hot water bath and stirred for 3 hours with stirring.
次いで、得られた反応溶液を約10倍量のメタノールに攪拌しながら滴下し、白色の析出物(共重合体B−3)の沈殿を得た。そして、洗浄後の沈殿を濾別し、共重合体湿粉を得た。この共重合体湿粉を減圧下40℃で約40時間乾燥し、白色粉体(2.8g)を得た。
得られた共重合体B−3について、合成例7と同様の測定および評価を行った。その結果を図4のテーブルに示す。
Next, the obtained reaction solution was added dropwise to about 10 times amount of methanol with stirring to obtain a white precipitate (copolymer B-3). And the precipitate after washing | cleaning was separated by filtration, and copolymer wet powder was obtained. This copolymer wet powder was dried under reduced pressure at 40 ° C. for about 40 hours to obtain a white powder (2.8 g).
The obtained copolymer B-3 was subjected to the same measurement and evaluation as in Synthesis Example 7. The results are shown in the table of FIG.
<合成例10:共重合体B−4>
本合成例においては、単量体(m−4)、(m−5)、(m−3)を一部滴下方式により重合した。使用した各単量体の合計量のモル比は(m−4):(m−5):(m−3)=35.5:34.3:30.2である。
<Synthesis Example 10: Copolymer B-4>
In this synthesis example, monomers (m-4), (m-5), and (m-3) were partially polymerized by a dropping method. The molar ratio of the total amount of each monomer used is (m-4) :( m-5) :( m-3) = 35.5: 34.3: 30.2.
合成例7と同様のフラスコに、窒素雰囲気下で、乳酸エチルを42.6部、PGMEAを41.5部、単量体(m−4)を2.83部、単量体(m−5)を8.68部、単量体(m−3)を3.52部入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
その後、乳酸エチル6.5部とジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート(上記、V601(商品名))2.152部が入った滴下装置から一定速度で20分間フラスコ内に滴下するとともに、単量体(m−4)が18.09部、単量体(m−5)が20.83部、単量体(m−3)が21.15部、乳酸エチルが38.6部、PGMEAが45.1部、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート(上記、V601(商品名))が1.435部入った滴下装置から一定速度で4時間かけてフラスコ内に滴下した。さらに80℃の温度を3時間保持した。
In a flask similar to Synthesis Example 7, in a nitrogen atmosphere, 42.6 parts of ethyl lactate, 41.5 parts of PGMEA, 2.83 parts of monomer (m-4), monomer (m-5) ) And 8.68 parts of monomer (m-3). The flask was placed in a hot water bath, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring the flask.
Thereafter, it is dropped into the flask at a constant rate for 20 minutes from a dropping device containing 6.5 parts of ethyl lactate and 2.152 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (above, V601 (trade name)). In addition, the monomer (m-4) was 18.09 parts, the monomer (m-5) was 20.83 parts, the monomer (m-3) was 21.15 parts, and ethyl lactate was 38.6. Part, PGMEA 45.1 parts, dimethyl-2,2'-azobisisobutyrate (above, V601 (trade name)) 1.435 parts from a dropping apparatus into the flask at a constant rate for 4 hours. It was dripped. Furthermore, the temperature of 80 degreeC was hold | maintained for 3 hours.
次いで、フラスコ内の重合反応溶液を、約10倍量のメタノールおよび水の混合溶媒(メタノール/水=85/15容量比)を撹拌しながら、ここに滴下し、白色の析出物(共重合体B−4)の沈殿を得た。沈殿を濾別し、再度、前記と同じ量のメタノールおよび水の混合溶媒(メタノール/水=95/5容量比)へ投入し、撹拌しながら沈殿の洗浄を行った。そして、洗浄後の沈殿を濾別し、共重合体湿粉を得た。この共重合体湿粉を減圧下40℃で約40時間乾燥し、白色粉体(54.1g)を得た。
得られた共重合体B−4について、合成例7と同様の測定および評価を行った。その結果を図5のテーブルに示す。図5は、共重合体B−4、B−5及びB−6の各々の組成における単量体m−4、m−5及びm−3のモル比、分子量、評価値としての評価距離L(S)、溶解性を示す時間(分)、感度としての露光量とが示されたテーブルの図である。
Next, the polymerization reaction solution in the flask was dropped into the mixture while stirring a mixed solvent (methanol / water = 85/15 volume ratio) of about 10 times the amount of methanol and water, and a white precipitate (copolymer) was added. B-4) was obtained. The precipitate was separated by filtration, and again poured into a mixed solvent of methanol and water in the same amount as above (methanol / water = 95/5 volume ratio), and the precipitate was washed with stirring. And the precipitate after washing | cleaning was separated by filtration, and copolymer wet powder was obtained. This copolymer wet powder was dried under reduced pressure at 40 ° C. for about 40 hours to obtain a white powder (54.1 g).
The obtained copolymer B-4 was subjected to the same measurement and evaluation as in Synthesis Example 7. The results are shown in the table of FIG. FIG. 5 shows the molar ratio of monomers m-4, m-5 and m-3, the molecular weight, and the evaluation distance L as an evaluation value in each composition of the copolymers B-4, B-5 and B-6. It is the figure of the table in which (S), time (minute) which shows solubility, and the exposure amount as a sensitivity were shown.
<合成例11:共重合体B−5>
合成例10において、予めフラスコ内に単量体を入れずに、共重合体を全滴下方式により合成した。本合成例で用いた単量体のモル比は(m−4):(m−5):(m−3)=35.0:35.0:30.0である。
すなわち、合成例7と同様のフラスコに、窒素雰囲気下で、乳酸エチルを54.5部とPGMEA23.3部入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
<Synthesis Example 11: Copolymer B-5>
In Synthesis Example 10, a copolymer was synthesized by a total dropping method without previously putting a monomer in the flask. The molar ratio of the monomers used in this synthesis example is (m-4) :( m-5) :( m-3) = 35.0: 35.0: 30.0.
That is, 54.5 parts of ethyl lactate and 23.3 parts of PGMEA were placed in a flask similar to Synthesis Example 7 under a nitrogen atmosphere. The flask was placed in a hot water bath, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring the flask.
次に、単量体(m−4)が51.17部、単量体(m−5)が37.32部、単量体(m−3)が30.44部、乳酸エチルが98.0部、PGMEAが16.4部、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート(上記、V601(商品名))が5.538部入った滴下装置から一定速度で4時間かけてフラスコ内に滴下した。さらに80℃の温度を3時間保持した。
そして、合成例10と同様にして白色の析出物(共重合体B−5)の沈殿を得、濾別、洗浄、洗浄後の濾別、乾燥を行って白色粉体(51.0g)を得た。
得られた共重合体B−5について、合成例7と同様の測定および評価を行った。その結果を図5のテーブルに示す。
Next, 51.17 parts of monomer (m-4), 37.32 parts of monomer (m-5), 30.44 parts of monomer (m-3), and 98.98 parts of ethyl lactate. In a flask over 4 hours at a constant rate from a dropping apparatus containing 0 part, 16.4 parts of PGMEA, and 5.538 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (above, V601 (trade name)) It was dripped in. Furthermore, the temperature of 80 degreeC was hold | maintained for 3 hours.
Then, a white precipitate (copolymer B-5) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 10, filtered, washed, filtered after washing, and dried to obtain a white powder (51.0 g). Obtained.
The obtained copolymer B-5 was measured and evaluated in the same manner as in Synthesis Example 7. The results are shown in the table of FIG.
<合成例12:共重合体B−6>
合成例10において、予めフラスコ内に全ての単量体及び溶剤を仕込み、共重合体をバッチ方式により合成した。本合成例で用いた単量体のモル比は(m−4):(m−5):(m−3)=36.0:32.0:32.0である。
すなわち、25mLのシュレンクフラスコ中に、乳酸エチルを4.9部、PGMEAを4.9部、単量体(m−4)を1.84部、単量体(m−5)を2.38部、単量体(m−3)を2.27部、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))を1.725部入れた後、溶液内に200mL/分で1分間窒素を吹き込んだ。次にこのフラスコを80℃の湯浴上に置き、攪拌しながら3時間撹拌した。
<Synthesis Example 12: Copolymer B-6>
In Synthesis Example 10, all the monomers and the solvent were charged in the flask in advance, and the copolymer was synthesized by a batch method. The molar ratio of the monomers used in this synthesis example is (m-4) :( m-5) :( m-3) = 36.0: 32.0: 32.0.
That is, in a 25 mL Schlenk flask, 4.9 parts of ethyl lactate, 4.9 parts of PGMEA, 1.84 parts of monomer (m-4), and 2.38 of monomer (m-5). Parts, 2.27 parts of monomer (m-3), and 1.725 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., V601 (trade name)) Nitrogen was bubbled through the solution at 200 mL / min for 1 minute. The flask was then placed on a 80 ° C. hot water bath and stirred for 3 hours with stirring.
次いで、得られた反応溶液を約10倍量のメタノールに攪拌しながら滴下し、白色の析出物(共重合体B−6)の沈殿を得た。そして、洗浄後の沈殿を濾別し、共重合体湿粉を得た。この共重合体湿粉を減圧下40℃で約40時間乾燥し、白色粉体(6.1g)を得た。
得られた共重合体B−6について、合成例7と同様の測定および評価を行った。その結果を図5のテーブルに示す。
Next, the obtained reaction solution was added dropwise to about 10 times amount of methanol with stirring to obtain a white precipitate (copolymer B-6). And the precipitate after washing | cleaning was separated by filtration, and copolymer wet powder was obtained. This copolymer wet powder was dried under reduced pressure at 40 ° C. for about 40 hours to obtain a white powder (6.1 g).
The obtained copolymer B-6 was measured and evaluated in the same manner as in Synthesis Example 7. The results are shown in the table of FIG.
<合成例13:共重合体B−7>
本合成例では、単量体(m−1)、(m−6)、(m−3)を、予めフラスコ内に単量体を入れずに重合させる方法(全滴下方式)で合成した。使用した各単量体の合計量のモル比は(m−1):(m−6):(m−3)=40.0:40.0:20.0である。
すなわち、実施例7と同様のフラスコに、窒素雰囲気下で、DMFを43.1部入れた。フラスコを湯浴に入れ、フラスコ内を撹拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。
その後、単量体(m−1)が10.21部、単量体(m−6)が8.53部、単量体(m−3)が7.09部、DMFが60.3部、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート(上記、V601(商品名))が0.449部入った滴下装置から一定速度で3時間かけてフラスコ内に滴下した。さらに80℃の温度を3時間保持した。
<Synthesis Example 13: Copolymer B-7>
In this synthesis example, the monomers (m-1), (m-6), and (m-3) were synthesized by a method (total dropping method) in which the monomers were previously polymerized without putting them into the flask. The molar ratio of the total amount of each monomer used is (m-1) :( m-6) :( m-3) = 40.0: 40.0: 20.0.
That is, 43.1 parts of DMF was placed in the same flask as in Example 7 under a nitrogen atmosphere. The flask was placed in a hot water bath, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring the flask.
Thereafter, the monomer (m-1) was 10.21 parts, the monomer (m-6) was 8.53 parts, the monomer (m-3) was 7.09 parts, and the DMF was 60.3 parts. Dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (above, V601 (trade name)) was added dropwise into the flask at a constant rate over 3 hours from a dropping device containing 0.449 parts. Furthermore, the temperature of 80 degreeC was hold | maintained for 3 hours.
次に、フラスコ内の重合反応溶液を、約10倍量のメタノールおよび水の混合溶媒(メタノール/水=70/30容量比)を撹拌しながら、ここに滴下し、白色の析出物(共重合体B−7)の沈殿を得た。沈殿を濾別し、再度、前記と同じ量のメタノールおよび水の混合溶媒(メタノール/水=70/30容量比)へ投入し、撹拌しながら沈殿の洗浄を行った。そして、洗浄後の沈殿を濾別し、共重合体湿粉を得た。この共重合体湿粉を減圧下40℃で約40時間乾燥し、白色粉体(20.1g)を得た。
得られた共重合体B−7について、合成例71と同様の測定および評価を行った。その結果を図6のテーブルに示す。図6は、重合体B−7及びB−8の各々の組成における単量体m−1、m−6及びm−3のモル比、分子量、評価値としての評価距離L(S)、溶解性を示す時間(分)、感度としての露光量とが示されたテーブルである。
Next, the polymerization reaction solution in the flask was added dropwise with stirring about 10 times the amount of methanol and water mixed solvent (methanol / water = 70/30 volume ratio), and a white precipitate (co-polymer) was added. A precipitate of coalescence B-7) was obtained. The precipitate was separated by filtration and again poured into a mixed solvent of methanol and water in the same amount as above (methanol / water = 70/30 volume ratio), and the precipitate was washed with stirring. And the precipitate after washing | cleaning was separated by filtration, and copolymer wet powder was obtained. This copolymer wet powder was dried under reduced pressure at 40 ° C. for about 40 hours to obtain a white powder (20.1 g).
The obtained copolymer B-7 was measured and evaluated in the same manner as in Synthesis Example 71. The results are shown in the table of FIG. FIG. 6 shows the molar ratio of monomers m-1, m-6 and m-3, the molecular weight, the evaluation distance L (S) as the evaluation value, and the dissolution in each composition of the polymers B-7 and B-8. 5 is a table showing the time (minutes) showing the property and the exposure amount as sensitivity.
<合成例14:共重合体B−8>
合成例13において、予めフラスコ内に全ての単量体及び溶剤を仕込み、共重合体をバッチ方式により合成した。本合成例で用いた単量体のモル比は(m−1):(m−6):(m−3)=40.0:40.0:20.0である。
すなわち、25mLのシュレンクフラスコ中に、DMFを8.3部、単量体(m−1)を0.82部、単量体(m−6)を0.68部、単量体(m−3)を0.57部、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))を0.332部入れた後、溶液内に200mL/分で1分間窒素を吹き込んだ。次にこのフラスコを80℃の湯浴上に置き、攪拌しながら6時間撹拌した。
<Synthesis Example 14: Copolymer B-8>
In Synthesis Example 13, all the monomers and the solvent were charged in the flask in advance, and the copolymer was synthesized by a batch method. The molar ratio of the monomers used in this synthesis example is (m-1) :( m-6) :( m-3) = 40.0: 40.0: 20.0.
That is, in a 25 mL Schlenk flask, 8.3 parts of DMF, 0.82 parts of monomer (m-1), 0.68 parts of monomer (m-6), monomer (m- 3) 0.57 parts and dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., V601 (trade name)) 0.332 parts were put into the solution at 200 mL / min. Nitrogen was blown for 1 minute. The flask was then placed on a 80 ° C. hot water bath and stirred for 6 hours with stirring.
次いで、得られた反応溶液を約10倍量のメタノールおよび水の混合溶媒(メタノール/水=80/20容量比)に攪拌しながら滴下し、白色の析出物(共重合体B−8)の沈殿を得た。そして、洗浄後の沈殿を濾別し、共重合体湿粉を得た。この共重合体湿粉を減圧下40℃で約40時間乾燥し、白色粉体(1.5g)を得た。
得られた共重合体B−8について、合成例71と同様の測定および評価を行った。その結果を図6のテーブルに示す。
Subsequently, the obtained reaction solution was dropped into a mixed solvent of methanol and water of about 10 times amount (methanol / water = 80/20 volume ratio) with stirring, and a white precipitate (copolymer B-8) A precipitate was obtained. And the precipitate after washing | cleaning was separated by filtration, and copolymer wet powder was obtained. This copolymer wet powder was dried under reduced pressure at 40 ° C. for about 40 hours to obtain a white powder (1.5 g).
The obtained copolymer B-8 was measured and evaluated in the same manner as in Synthesis Example 71. The results are shown in the table of FIG.
<応用例1>
合成例1〜3で得られた単独重合体A−1〜A−3、合成例7〜9で得られた共重合体B−1〜B−3の合計6種類の13C−NMR測定を、それぞれNMR測定部50において行った。
そして、NMR測定部50において、各サンプルのNMRスペクトルを得る。なお、NMR測定部50は、測定時の積算回数を5000回、FID処理時のブロードニングファクターを4.0Hz、基準ピークをジメチルスルホキシド(39.5ppm)とし、測定したNMRスペクトルのベースライン補正を行い、得られた各サンプルのFIDデータを波形処理部11へ出力する。
<Application example 1>
A total of 6 types of 13 C-NMR measurements of the homopolymers A-1 to A-3 obtained in Synthesis Examples 1 to 3 and the copolymers B-1 to B-3 obtained in Synthesis Examples 7 to 9 were performed. Each was performed in the
And in the
次に、波形処理部11は、得られたFID信号におけるNMRスペクトルの周波数それぞれの中から、重合体のカルボニル炭素に由来する175〜179ppmの範囲を0.25ppmの間隔で積分し、16個の積分値を得た。
そして、波形処理部11は、単独重合体A−1〜A−3の各々に単量体識別情報(例えば、A−1〜A−3)を付与し、この単量体識別情報に対応させて、各単独重合体のNMRスペクトルデータをNMRデータ記憶部15へ書き込み、記憶させる。
また、波形処理部11は、共重合体B−1〜B−3の各々にサンプル識別情報(例えば、B−1〜B−3)を付与し、このサンプル識別情報に対応させて、各サンプルの共重合体のNMRスペクトルデータをNMRデータ記憶部15へ書き込み、記憶させる。
Next, the
And the
In addition, the
次に、主成分分析部12は、多変量解析ソフトとして、例えばPattern Recognition System社製Sirius(登録商標)を用いて、単独重合体A−1〜A−3及び共重合体B−1〜B−3の各々の合計6種類の重合体のNMRスペクトルデータにより、カルボニル炭素に関する合計16個の積分値についての主成分分析を行い、(1)式に示す行列Gの実験モデルを構築する。
Next, the principal
その結果、共重合体の組成における単量体が3種類のため、評価対象のサンプルを配置する主成分空間の次元を3次元、すなわち主成分数を3個とした。そして、第1主成分から第3主成分の各々の寄与率は、それぞれ67.1%、24.5%、7.9%となり、残渣は0.5%であった。
また、単独重合体A−1〜A−3及び共重合体B−1〜B−3の各々の第1の主成分(以下、PC1)、第2の主成分(以下、PC2)、および第3の主成分(以下、PC3)の主成分得点(スコア)は、図7のテーブルに示すようになった。図7は、主成分分析部12が算出した単独重合体A−1〜A−3及び共重合体B−1〜B−3の各々の第1の主成分、第2の主成分および第3の主成分それぞれの主成分得点を示す図である。
As a result, since there are three types of monomers in the copolymer composition, the dimension of the principal component space in which the sample to be evaluated is arranged is three dimensions, that is, the number of principal components is three. The respective contribution ratios of the first main component to the third main component were 67.1%, 24.5%, and 7.9%, respectively, and the residue was 0.5%.
The first main component (hereinafter referred to as PC1), the second main component (hereinafter referred to as PC2), and the first of each of the homopolymers A-1 to A-3 and the copolymers B-1 to B-3, and The principal component scores (scores) of the three principal components (hereinafter PC3) are as shown in the table of FIG. FIG. 7 shows the first principal component, the second principal component, and the third principal component A-1 to A-3 and the copolymers B-1 to B-3 calculated by the principal
次に、数値変換部13は、図2に示す第1主成分軸PC1、第2主成分軸PC2及び第3主成分軸PC3から構成される三次元空間において、単独重合体A−1〜A−3及び共重合体B−1〜B−3の各々の座標値(各軸の主成分得点により示される主成分空間における位置)から、単独重合体A−1〜A−3の形成する2次元空間(2次元平面)から、重合体B−1〜B−3の各々の座標までの評価距離L(S)の算出を行う。
ここで、数値変換部13は、3次元空間である主成分空間における単独重合体A−1、A−2、A−3、及び共重合体B−1、B−2、B−3の各々の座標点を、それぞれの第1の主成分軸PC1の座標値PC1(X)、第2の主成分軸PC2の座標値PC2(X)及び第3の主成分軸PC3の座標値PC3(X)を用いて下記のように示す。また、座標値における( )内のXは、評価対象の共重合体のサンプルを示すサンプル識別情報である。
Next, the numerical
Here, the numerical
単独重合体A−1の座標値:
P(A−1)=(PC1(A−1)、PC2(A−1)、PC3(A−1))
単独重合体A−2の座標値:
P(A−2)=(PC1(A−2)、PC2(A−2)、PC3(A−2))
単独重合体A−3の座標値:
P(A−3)=(PC1(A−3)、PC2(A−3)、PC3(A−3))
共重合体B−1の座標値:
P(B−1)=(PC1(B−1)、PC2(B−1)、PC3(B−1))
共重合体C−1の座標値:
P(C−1)=(PC1(C−1)、PC2(C−1)、PC3(C−1))
共重合体D−1の座標値:
P(D−1)=(PC1(D−1)、PC2(D−1)、PC3(D−1))
Coordinate value of homopolymer A-1:
P (A-1) = (PC1 (A-1), PC2 (A-1), PC3 (A-1))
Coordinate value of homopolymer A-2:
P (A-2) = (PC1 (A-2), PC2 (A-2), PC3 (A-2))
Coordinate value of homopolymer A-3:
P (A-3) = (PC1 (A-3), PC2 (A-3), PC3 (A-3))
Coordinate value of copolymer B-1:
P (B-1) = (PC1 (B-1), PC2 (B-1), PC3 (B-1))
Coordinate value of copolymer C-1:
P (C-1) = (PC1 (C-1), PC2 (C-1), PC3 (C-1))
Coordinate value of copolymer D-1:
P (D-1) = (PC1 (D-1), PC2 (D-1), PC3 (D-1))
ここで、単独重合体A−1、A−2、A−3は、重合体連鎖において単一の構成単位としての単量体が完全に連続して配置されて結合している。このため、座標値P(A−1)、P(A−2)、P(A−3)全てを通る2次元平面(2次元の比較空間)は、構成単位の単量体の連続性が最も高い、言い換えるとランダム性が最も小さい共重合体の集合が形成している、主成分空間より1次元少ない2次元空間である。したがって、すでに述べたように、この2次元平面から評価対象の共重合体までの評価距離L(S)は、ランダム性が最も少ない性質を示す2次元平面からの距離であり、共重合体中の連鎖における単量体の配置のランダム性を示している。 Here, the homopolymers A-1, A-2, and A-3 are bonded in such a manner that monomers as a single constituent unit are arranged completely continuously in the polymer chain. For this reason, in the two-dimensional plane (two-dimensional comparison space) passing through all the coordinate values P (A-1), P (A-2), and P (A-3), the continuity of the monomer of the structural unit is high. It is a two-dimensional space that is one dimension less than the principal component space, which is formed by a set of copolymers having the highest, in other words, the smallest randomness. Therefore, as already described, the evaluation distance L (S) from the two-dimensional plane to the copolymer to be evaluated is a distance from the two-dimensional plane showing the property with the least randomness, and in the copolymer This shows the randomness of the arrangement of the monomers in the chain.
そして、数値変換部13は、下式のように数値a、b、c、dを求める。
a=(PC2(A−2)−PC2(A−1))×(PC3(A−3)−PC3(A−1))−(PC2(A−3)−PC2(A−1))×(PC3(A−2)−PC3(A−1))
b=(PC3(A−2)−PC3(A−1))×(PC1(A−3)−PC1(A−1))−(PC3(A−3)−PC3(A−1))×(PC1(A−2)−PC1(A−1))
c=(PC1(A−2)−PC1(A−1))×(PC2(A−3)−PC2(A−1))−(PC1(A−3)−PC1(A−1))×(PC2(A−2)−PC2(A−1))
d=−(PC2(A−2)−PC2(A−1))×(PC3(A−3)−PC3(A−1))−(PC2(A−3)−PC2(A−1))×(PC3(A−2)−PC3(A−1))×PC1(A−1)−(PC3(A−2)−PC3(A−1))×(PC1(A−3)−PC1(A−1))−(PC3(A−3)−PC3(A−1))×(PC1(A−2)−PC1(A−1))×PC1(A−2)−(PC1(A−2)−PC1(A−1))×(PC2(A−3)−PC2(A−1))−(PC1(A−3)−PC1(A−1))×(PC2(A−2)−PC2(A−1))×PC1(A−3)
And the numerical
a = (PC2 (A-2) -PC2 (A-1)) * (PC3 (A-3) -PC3 (A-1))-(PC2 (A-3) -PC2 (A-1)) * (PC3 (A-2) -PC3 (A-1))
b = (PC3 (A-2) -PC3 (A-1)) * (PC1 (A-3) -PC1 (A-1))-(PC3 (A-3) -PC3 (A-1)) * (PC1 (A-2) -PC1 (A-1))
c = (PC1 (A-2) -PC1 (A-1)) * (PC2 (A-3) -PC2 (A-1))-(PC1 (A-3) -PC1 (A-1)) * (PC2 (A-2) -PC2 (A-1))
d =-(PC2 (A-2) -PC2 (A-1)) * (PC3 (A-3) -PC3 (A-1))-(PC2 (A-3) -PC2 (A-1)) * (PC3 (A-2) -PC3 (A-1)) * PC1 (A-1)-(PC3 (A-2) -PC3 (A-1)) * (PC1 (A-3) -PC1 ( A-1))-(PC3 (A-3) -PC3 (A-1)) * (PC1 (A-2) -PC1 (A-1)) * PC1 (A-2)-(PC1 (A- 2) -PC1 (A-1)) * (PC2 (A-3) -PC2 (A-1))-(PC1 (A-3) -PC1 (A-1)) * (PC2 (A-2)) -PC2 (A-1)) x PC1 (A-3)
次に、数値変換部13は、座標点P(A−1)、P(A−2)、P(A−3)の3つの全てを通る2次元平面と、評価対象の共重合体の座標点P(PC1、PC2、PC3)との評価距離L(S)を、求めた数値a、b及びcを用いて、以下の式により算出する。
L=|a×SPC1+b×SPC2+c×SPC3+d|/(a2+b2+c2)1/2
この式において、SPC1は評価対象の共重合体の第1主成分軸における座標値(第1主成分の主成分得点)であり、SPC2は評価対象の共重合体の第2主成分軸における座標値(第2主成分の主成分得点)であり、SPC3は評価対象の共重合体の第3主成分軸における座標値(第3主成分の主成分得点)である。
すでに述べたように、評価対象の共重合体の特性の主成分空間における位置を示を座標点と、共重合体を形成する3つの単量体それぞれからなる単独重合体の座標点P(A−1)、P(A−2)、P(A−3)全てを通る2次元平面との評価距離L(S)を図4のテーブルに示す。図4のテーブルから判るように、評価距離L(S)が大きいほど共重合連鎖のランダム性が高く、溶解性及び光に対する感度のリソグラフィー特性が良好である。
図4から分かるように、評価距離L(S)が共重合体B−3、B−2、B−1の順に長くなり、この共重合体を調整して生成したレジスト用組成物の溶解性及び光に対する感度のリソグラフィー特性は、共重合体B−3、B−2、B−1の順に評価距離L(S)が長くなるに従い向上していることが分かる。したがって、レジストとして使用するレジスト用組成物を調整して、リソグラフィーを実際に行わずとも、レジスト用組成物の調整に用いる共重合体の評価距離L(S)を求めることにより、この共重合体から調整されるレジスト用組成物のリソグラフィー特性を推定することができる。ここで、共重合体B3は、光に対する感度が測定を行えないほど低く、かつ溶解性も測定可能時間内に完全に溶解していない。
Next, the numerical
L = | a × SPC1 + b × SPC2 + c × SPC3 + d | / (a 2 + b 2 + c 2 ) 1/2
In this equation, SPC1 is a coordinate value on the first principal component axis of the copolymer to be evaluated (the principal component score of the first principal component), and SPC2 is a coordinate on the second principal component axis of the copolymer to be evaluated. SPC3 is a coordinate value on the third principal component axis of the copolymer to be evaluated (the principal component score of the third principal component).
As described above, the coordinate point indicates the position in the principal component space of the characteristics of the copolymer to be evaluated, and the coordinate point P (A of the homopolymer consisting of each of the three monomers forming the copolymer. -1), P (A-2), and evaluation distance L (S) with a two-dimensional plane passing through all of P (A-3) are shown in the table of FIG. As can be seen from the table of FIG. 4, the larger the evaluation distance L (S), the higher the randomness of the copolymer chain, and the better the lithography characteristics of solubility and sensitivity to light.
As can be seen from FIG. 4, the evaluation distance L (S) becomes longer in the order of the copolymers B-3, B-2, and B-1, and the solubility of the resist composition produced by adjusting this copolymer is increased. It can be seen that the lithography characteristics of the sensitivity to light and light are improved as the evaluation distance L (S) becomes longer in the order of the copolymers B-3, B-2, and B-1. Therefore, by adjusting the resist composition used as a resist, and determining the evaluation distance L (S) of the copolymer used for adjusting the resist composition without actually performing lithography, this copolymer can be obtained. The lithography properties of the resist composition adjusted from the above can be estimated. Here, the copolymer B3 has such a low sensitivity that light cannot be measured, and the solubility is not completely dissolved within the measurable time.
<応用例2>
合成例3〜5で得られた単独重合体A−3〜A−5、合成例10〜12で得られた共重合体B−4〜B−6の合計6種類の13C−NMR測定をそれぞれ行い、スペクトルを得た。なお、測定時の積算回数を5000回、FID処理時のブロードニングファクターを4.0Hz、基準ピークをジメチルスルホキシド(39.5ppm)とし、ベースライン補正を行った。
<Application example 2>
A total of 6 types of 13 C-NMR measurements of the homopolymers A-3 to A-5 obtained in Synthesis Examples 3 to 5 and the copolymers B-4 to B-6 obtained in Synthesis Examples 10 to 12 were performed. Each was done to obtain a spectrum. Baseline correction was performed by setting the number of integrations at the time of measurement to 5000 times, the broadening factor at the time of FID treatment to 4.0 Hz, and the reference peak to dimethyl sulfoxide (39.5 ppm).
次に、得られたスペクトルそれぞれの中から、重合体のカルボニル炭素に由来する173〜179ppmの範囲を0.25ppmの間隔で積分し、20個の積分値を得た。
応用例1と同様に主成分得点、全ての単独重合体についての主成分得点からなる点を通る平面からの評価距離L(S)を求めた。
第1主成分軸PC1、第2主成分軸PC2、および第3主成分軸PC3の各々の座標値を示す各主成分の主成分得点(スコア)を図8のテーブルに示し、評価距離L(S)の結果を図5のテーブルに示す。図8は、主成分分析部12が算出した単独重合体A−3〜A−5及び共重合体B−4〜B−6の各々の第1の主成分、第2の主成分および第3の主成分それぞれの主成分得点を示す図である。
図5から分かるように、評価距離L(S)が共重合体B−6、B−5、B−4の順に長くなり、この共重合体を調整して生成したレジスト用組成物の溶解性及び光に対する感度のリソグラフィー特性は、共重合体B−6、B−5、B−4の順に評価距離L(S)が長くなるに従い向上していることが分かる。したがって、レジストとして使用するレジスト用組成物を調整して、リソグラフィーを実際に行わずとも、レジスト用組成物の調整に用いる共重合体の評価距離L(S)を求めることにより、この共重合体から調整されるレジスト用組成物のリソグラフィー特性を推定することができる。ここで、共重合体B6は、光に対する感度が測定を行えないほど低く、かつ溶解性も測定可能時間内に完全に溶解していない。
Next, from each of the obtained spectra, the range of 173 to 179 ppm derived from the carbonyl carbon of the polymer was integrated at intervals of 0.25 ppm, and 20 integrated values were obtained.
The evaluation distance L (S) from the plane which passes along the point which consists of a main component score and the main component score about all the homopolymers similarly to the application example 1 was calculated | required.
The principal component scores (scores) of the principal components indicating the coordinate values of the first principal component axis PC1, the second principal component axis PC2, and the third principal component axis PC3 are shown in the table of FIG. The result of S) is shown in the table of FIG. FIG. 8 shows the first main component, the second main component and the third main component of each of the homopolymers A-3 to A-5 and the copolymers B-4 to B-6 calculated by the principal
As can be seen from FIG. 5, the evaluation distance L (S) becomes longer in the order of copolymers B-6, B-5, and B-4, and the solubility of the resist composition produced by adjusting this copolymer is increased. It can be seen that the lithography characteristics of the sensitivity to light and light improve as the evaluation distance L (S) becomes longer in the order of the copolymers B-6, B-5, and B-4. Therefore, by adjusting the resist composition used as a resist, and determining the evaluation distance L (S) of the copolymer used for adjusting the resist composition without actually performing lithography, this copolymer can be obtained. The lithography properties of the resist composition adjusted from the above can be estimated. Here, the copolymer B6 has such a low sensitivity that light cannot be measured, and the solubility is not completely dissolved within the measurable time.
<応用例3>
合成例1、3、6で得られた単独重合体A−1、A−3、A−6、合成例13〜14で得られた共重合体B−7及びB−8の合計5種類の13C−NMR測定をそれぞれ行い、スペクトルを得た。なお、測定時の積算回数を5000回、FID処理時のブロードニングファクターを3.0Hz、基準ピークをジメチルスルホキシド(39.5ppm)とし、ベースライン補正を行った。
<Application example 3>
A total of five types of homopolymers A-1, A-3, A-6 obtained in Synthesis Examples 1, 3, 6 and copolymers B-7 and B-8 obtained in Synthesis Examples 13-14 Each 13 C-NMR measurement was performed to obtain a spectrum. Baseline correction was performed by setting the number of integrations at the time of measurement to 5000 times, the broadening factor at the time of FID processing to 3.0 Hz, and the reference peak to dimethyl sulfoxide (39.5 ppm).
次に、すでに述べたように、各重合体のNMRスペクトル信号それぞれの中から、重合体のカルボニル炭素に由来する174〜179ppmの範囲を0.25ppmの間隔で積分し、16個の積分値を得た。
実施例1と同様に、NMRスペクトル信号から求められたNMRスペクトルデータの主成分分析を行い、主成分得点、全ての単独重合体についての主成分得点からなる点を通る平面からの評価距離L(S)を求めた。
第1主成分軸PC1、第2主成分軸PC2、および第3主成分軸PC3の各々の座標値を示す各主成分の主成分得点(スコア)を図9のテーブルに示し、評価距離L(S)の結果を図6のテーブルに示す。図9は、主成分分析部12が算出した単独重合体A−1、A−3及びA−6及び共重合体B−7及びB−8の各々の第1の主成分、第2の主成分および第3の主成分それぞれの主成分得点を示す図である。
図6から分かるように、評価距離L(S)が共重合体B−8、B−7の順に長くなり、この共重合体を調整して生成したレジスト用組成物の溶解性及び光に対する感度のリソグラフィー特性は、共重合体B−8、B−7の順に評価距離L(S)が長くなるに従い向上していることが分かる。したがって、レジストとして使用するレジスト用組成物を調整して、リソグラフィーを実際に行わずとも、レジスト用組成物の調整に用いる共重合体の評価距離L(S)を求めることにより、この共重合体から調整されるレジスト用組成物のリソグラフィー特性を推定することができる。
Next, as described above, from the NMR spectrum signal of each polymer, the range of 174 to 179 ppm derived from the carbonyl carbon of the polymer is integrated at intervals of 0.25 ppm, and 16 integrated values are obtained. Obtained.
As in Example 1, the principal component analysis of the NMR spectrum data obtained from the NMR spectrum signal is performed, and the evaluation distance L (from the plane passing through the principal component score, the point consisting of the principal component scores for all homopolymers) S) was determined.
The principal component scores (scores) of the principal components indicating the coordinate values of the first principal component axis PC1, the second principal component axis PC2, and the third principal component axis PC3 are shown in the table of FIG. The result of S) is shown in the table of FIG. FIG. 9 shows the first principal component and the second principal component of each of the homopolymers A-1, A-3 and A-6 and the copolymers B-7 and B-8 calculated by the principal
As can be seen from FIG. 6, the evaluation distance L (S) becomes longer in the order of the copolymers B-8 and B-7, and the solubility and the sensitivity to light of the resist composition produced by adjusting this copolymer. It can be seen that the lithographic characteristics are improved as the evaluation distance L (S) becomes longer in the order of the copolymers B-8 and B-7. Therefore, by adjusting the resist composition used as a resist, and determining the evaluation distance L (S) of the copolymer used for adjusting the resist composition without actually performing lithography, this copolymer can be obtained. The lithography properties of the resist composition adjusted from the above can be estimated.
本実施形態においては、図4、図5及び図6のテーブルに示す結果より、評価距離L(S)の値と、現像欠陥に関連する溶解性、または感度を示すEthとの間には相関関係があり、該L(S)の値によって、間接的にリソグラフィー特性を評価することができることが確認された。このことから、本発明の方法によって、高精度で、リソグラフィー特性の間接的な評価を、高精度に行うことができることが確認された。 In the present embodiment, based on the results shown in the tables of FIGS. 4, 5, and 6, there is a correlation between the value of the evaluation distance L (S) and Eth indicating the solubility or sensitivity related to the development defect. It has been confirmed that the lithography characteristics can be indirectly evaluated by the value of L (S). From this, it was confirmed that indirect evaluation of lithography characteristics can be performed with high accuracy by the method of the present invention.
次に、共重合体を構成する単量体がn個の場合、数値変換部12が評価距離L(S)を求める式を示す。この場合、単量体の種類がn個となるため、主成分空間はn次元となり、このn次元空間において、各単量体のみからなる単独重合体の座標点数がn個となり、このn個の座標点を全て含む空間はn−1次元となる。したがって、評価距離L(S)は、評価対象のサンプルの座標点から、上述したn−1次元の空間までの評価距離L(S)を求めることになる。
このn次元空間における任意の座標点からn−1次元空間までの評価距離L(S)は、任意の座標点をn−1次元空間に射影し、このn−1次元空間に射影されたn−1次元空間における位置を示す座標点と、任意の座標点とを結ぶ最短の測地線の長さを求めることになる。
Next, when the number of monomers constituting the copolymer is n, the numerical
The evaluation distance L (S) from an arbitrary coordinate point in the n-dimensional space to the n−1-dimensional space projects the arbitrary coordinate point to the n−1-dimensional space, and n is projected onto the n−1-dimensional space. The length of the shortest geodesic line connecting the coordinate point indicating the position in the −1-dimensional space and the arbitrary coordinate point is obtained.
例えば、第1主成分軸PC1から第n主成分軸PCnにより形成されるn次元空間において、それぞれの単独重合体のサンプルの座標点(n個の主成分得点の示す位置)を全て含むn−1次元空間を求める。
ここで、数値変換部13は、単一の構成単位からなる重合体A−1からA−nに対し、各々の第1主成分軸PC1における座標値(主成分得点)と、…、第n主成分軸PCnにおける座標値(主成分得点)からなる座標点により、座標点P(A−1)〜P(A−n)と定める。
For example, in an n-dimensional space formed by the first principal component axis PC1 to the n-th principal component axis PCn, n− including all coordinate points (positions indicated by n principal component scores) of the respective homopolymer samples. Find a one-dimensional space.
Here, the numerical
そして、数値変換部13は、座標点P(A−1)〜P(A−n)全てを通るn−1次元空間と、評価対象の共重合体の座標点P(PC1、PC2、…、PCn)との評価距離L(S)を、以下の式により算出する。
L(S)
=|a1×SPC1+a2×SPC2+…+an×SPCn+an+1|/(a1 2+a2 2+…+an 2)1/2
この式において、SPC1は評価対象の共重合体の第1主成分軸における座標値(第1主成分の主成分得点)であり、SPC2は評価対象の共重合体の第2主成分軸における座標値(第2主成分の主成分得点)であり、…、SPCnは評価対象の共重合体の第n主成分軸における座標値(第n主成分の主成分得点)である。
The numerical
L (S)
= | A 1 × SPC1 + a 2 × SPC2 + ... + a n × SPCn + a n + 1 | / (a 1 2 + a 2 2 + ... + a n 2) 1/2
In this equation, SPC1 is a coordinate value on the first principal component axis of the copolymer to be evaluated (the principal component score of the first principal component), and SPC2 is a coordinate on the second principal component axis of the copolymer to be evaluated. Is the value (the principal component score of the second principal component),..., SPCn is the coordinate value (the principal component score of the nth principal component) on the n-th principal component axis of the copolymer to be evaluated.
ただし、上述したn次元の主成分空間における評価距離L(S)を算出する式において、
a1×SPC1+a2×SPC2+…+an×SPCn+an+1=0
の関係によって表されるn−1次元の比較空間(主成分空間より1次元少ない)は、座標点P(A−1)〜P(A−n)のn個の座標点の全てを通る。
ここで、数値変換部13は、上記式における数値(係数)a1からan+1は、比較空間であるn−1次元空間の式に対し、座標点P(A−1)の各座標を代入したn元連立方程式を解くことにより算出する。
However, in the above formula for calculating the evaluation distance L (S) in the n-dimensional principal component space,
a 1 × SPC1 + a 2 × SPC2 + ... + a n × SPCn + a n + 1 = 0
The n-1 dimensional comparison space represented by the relationship (one dimension less than the principal component space) passes through all the n coordinate points P (A-1) to P (An).
Here, the numerical
上述したように、主成分分析部12の処理において、レジスト用共重合体をSとし、このレジスト用共重合体Sがn(nは2以上の整数)個の構成単位(単量体)からなる場合、レジスト用共重合体S、及び単一の構成単位である単量体のみからなる単独重合体A−j(j=1・・n)のNMR測定における化学シフトと信号強度とに対して主成分分析を行い、各主成分の主成分得点Pjを算出する。レジスト用共重合体Sを形成する単量体がn種類なので、n番目までの主成分(第1主成分から第n主成分まで)を用いるため、n本の主成分軸が形成される。
As described above, in the processing of the principal
そして、数値変換部13は、n本の主成分軸(それぞれが直行する座標軸)からなるn次元の主成分空間において、単独重合体A−jの主成分得点の各々を、それぞれの主成分軸の座標値として、主成分空間における座標点を形成させる。
また、数値変換部13は、評価対象のレジスト用共重合体Sについての主成分得点Pi(S)からなる点を座標点P(S)とし、単独重合体A−jについての主成分得点Pi(A−j)からなる座標点をP(A−j)とし、 座標点P(A−j)全てを通る(n−1)次元空間と座標点P(S)との距離を評価距離L(S)として算出する。
そして、特性評価部14は、数値変換部13の算出した評価距離L(S)により、評価対象のレジスト用共重合体のリソグラフィー特性の評価の処理を行う(すでに述べた閾値を用い、この共重合体を調合して得られるレジスト用組成物のリソグラフィー特性の評価を行う)。
Then, the numerical
In addition, the numerical
Then, the
また、本実施形態においては、複数(2種類以上)の単量体からなる共重合体として、レジスト用共重合体の評価を例として説明したが、リソグラフィー用共重合体を含め、複数の単量体からなる共重合体を評価対象とし、これらの共重合体の組成における単量体の配列の状態を定性的に評価も行うことができる。
そして、共重合体の組成における単量体の配列の状態と、共重合体の物性を含めた特性との相関を取ることにより、実際に共重合体を用いた実験を行わなくとも、レジスト用共重合体と同様に、評価距離L(S)から共重合体の特性を推定することができる。
Further, in the present embodiment, the evaluation of the resist copolymer is described as an example of a copolymer composed of a plurality of (two or more types) monomers, but a plurality of single units including the lithography copolymer are described. It is also possible to qualitatively evaluate the state of monomer arrangement in the composition of these copolymers, with a copolymer consisting of a monomer as an evaluation target.
Then, by correlating the state of monomer arrangement in the composition of the copolymer with the characteristics including the physical properties of the copolymer, it can be used for resists without actually conducting experiments using the copolymer. Similar to the copolymer, the properties of the copolymer can be estimated from the evaluation distance L (S).
また、図1における波形処理部11、主成分分析部12、数値変換部13及び特性評価部14の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより共重合体の組成分析の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
Further, the program for realizing the functions of the
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case, and a program that holds a program for a certain period of time are also included. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.
1…共重合体組成解析装置
11…波形処理部
12…主成分分析部
13…数値変換部
14…特性評価部
15…NMRデータ記憶部
16…主成分データ記憶部
50…NMR測定部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
測定データ抽出部が、前記共重合体のNMRスペクトルから、前記共重合体を構成する前記単量体各々の波長が含まれる範囲のNMRスペクトルを共重合体測定データとして抽出する測定データ抽出過程と、
主成分分析部が、前記共重合体測定データと、前記単量体の各々のNMRスペクトルの単量体測定データとの化学シフト及びスペクトル強度に対する主成分分析を、前記単量体の数n(nは2以上の整数)に対応する第n主成分まで行う主成分分析過程と、
数値変換部が、前記第1主成分から第n主成分の主成分軸が構成するn次元の主成分空間において、前記主成分軸における前記単量体の主成分得点が表す座標点が全て含まれるn−1次元の比較空間から、前記共重合体の主成分得点が表す対象座標点までの評価距離を求める距離算出過程と、
特性評価部が、前記評価距離により、前記共重合体の組成を評価する特性評価過程と
を有する共重合体組成解析方法。 It is a copolymer composition analysis method of the arrangement state of the monomer units in the copolymer,
A measurement data extraction process in which a measurement data extraction unit extracts, as copolymer measurement data, an NMR spectrum in a range including the wavelength of each of the monomers constituting the copolymer from the NMR spectrum of the copolymer; ,
The principal component analysis unit performs principal component analysis on the chemical shift and the spectral intensity between the copolymer measurement data and the monomer measurement data of each NMR spectrum of the monomer. n is an integer greater than or equal to 2)
The numerical conversion unit includes all coordinate points represented by the principal component scores of the monomer on the principal component axis in the n-dimensional principal component space formed by the principal component axes of the first principal component to the n-th principal component. A distance calculation process for obtaining an evaluation distance from the n-1 dimensional comparison space to the target coordinate point represented by the main component score of the copolymer;
A property evaluation unit comprising: a property evaluation process for evaluating the composition of the copolymer based on the evaluation distance.
前記特性評価部が、
溶媒に対する溶解性及び露光における感度を含むリソグラフィー特性を、前記評価距離と、前記閾値とを比較することにより評価する請求項3に記載の共重合体組成解析方法。 The copolymer is a resist copolymer,
The characteristic evaluation unit
The copolymer composition analysis method according to claim 3, wherein lithography characteristics including solubility in a solvent and sensitivity in exposure are evaluated by comparing the evaluation distance with the threshold value.
測定データ抽出部が、前記共重合体のNMRスペクトルから、前記共重合体を構成する前記単量体各々の波長が含まれる範囲のNMRスペクトルを共重合体測定データとして抽出する測定データ抽出の処理と、
主成分分析部が、前記共重合体測定データと、前記単量体の各々のNMRスペクトルの単量体測定データとの化学シフト及びスペクトル強度に対する主成分分析を、前記単量体の数n(nは2以上の整数)に対応する第n主成分まで行う主成分分析の処理と、
数値変換部が、前記第1主成分から第n主成分の主成分軸が構成するn次元の主成分空間において、前記主成分軸における前記単量体の主成分得点が表す座標点が全て含まれるn−1次元の比較空間から、前記共重合体の主成分得点が表す対象座標点までの評価距離を求める距離算出の処理と、
特性評価部が、前記評価距離により、前記共重合体の組成を評価する特性評価の処理と
をコンピュータに実行させるためのプログラム。 A program for causing a computer to be used in a copolymer composition analysis method of an arrangement state of monomer units in a copolymer,
Measurement data extraction process for extracting the measurement data extraction unit from the NMR spectrum of the copolymer as an NMR measurement data in a range including the wavelength of each of the monomers constituting the copolymer When,
The principal component analysis unit performs principal component analysis on the chemical shift and the spectral intensity between the copolymer measurement data and the monomer measurement data of each NMR spectrum of the monomer. n is an integer greater than or equal to 2)
The numerical conversion unit includes all coordinate points represented by the principal component scores of the monomer on the principal component axis in the n-dimensional principal component space formed by the principal component axes of the first principal component to the n-th principal component. A distance calculation process for obtaining an evaluation distance from the n-1 dimensional comparison space to the target coordinate point represented by the main component score of the copolymer;
A characteristic evaluation unit causes a computer to execute characteristic evaluation processing for evaluating the composition of the copolymer based on the evaluation distance.
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