JP5640787B2 - Method for producing polymer - Google Patents

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本発明は、アセタール骨格と有する構成単位と、極性基を有する構成単位を含む重合体の製造方法に関する。 The invention also relates to a structural unit having acetal skeleton, the polymer manufacturing how containing a structural unit having a polar group.

近年、半導体素子や液晶素子の製造における微細加工の分野においては、リソグラフィー技術の進歩により急速に微細化が進んでいる。その微細化の手法としては、一般に、照射光の短波長化が用いられ、具体的には、従来のg線(波長:438nm)、i線(波長:365nm)に代表される紫外線からDUV(Deep Ultra Violet)へと照射光が変化してきている。
現在では、KrFエキシマレーザー(波長:248nm)リソグラフィー技術が市場に導入され、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も導入されている。さらに、次世代の技術として、F2エキシマレーザー(波長:157nm)リソグラフィー技術が研究されている。また、これらとは若干異なるタイプのリソグラフィー技術として、電子線リソグラフィー技術、波長13.5nm近傍の極端紫外光(Extreme Ultra Violet light:EUV光)を用いるEUVリソグラフィー技術についても精力的に研究されている。
In recent years, in the field of microfabrication in the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal elements, miniaturization has rapidly progressed due to advances in lithography technology. As a method for miniaturization, generally, a shorter wavelength of irradiation light is used. Specifically, from conventional ultraviolet rays typified by g-line (wavelength: 438 nm) and i-line (wavelength: 365 nm) to DUV ( The irradiation light is changing to Deep Ultra Violet).
At present, KrF excimer laser (wavelength: 248 nm) lithography technology is introduced into the market, and ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) lithography technology for further shortening the wavelength is also introduced. Further, as a next-generation technique, an F 2 excimer laser (wavelength: 157 nm) lithography technique has been studied. In addition, as a slightly different type of lithography technology, an electron beam lithography technology and an EUV lithography technology using extreme ultraviolet light (Extreme Ultra Light Light: EUV light) in the vicinity of 13.5 nm wavelength are also energetically studied. .

このような短波長の照射光あるいは電子線に対応できる高解像度のレジストとして、光酸発生剤を含有する「化学増幅型レジスト」が提唱され、現在、この化学増幅型レジストの改良および開発が精力的に進められている。
短波長の光に対して優れた透明性を有するレジスト材料として、(メタ)アクリル酸誘導体を単量体として用いてなる重合体が多数開発されており、一般に、基板密着性を付与する目的でラクトン骨格を有する単量体、光酸発生剤由来の酸により分解して現像液への溶解性を高める目的で酸脱離性単量体、矩形性を付与する目的で極性基を有する単量体を用いた共重合体が製造されている。
A “chemically amplified resist” containing a photoacid generator has been proposed as a high-resolution resist that can handle such short-wavelength irradiation light or electron beams, and improvements and development of this chemically amplified resist are currently underway. Is underway.
As resist materials having excellent transparency to short-wavelength light, many polymers using (meth) acrylic acid derivatives as monomers have been developed, and generally for the purpose of imparting substrate adhesion Monomer having a lactone skeleton, an acid-releasable monomer for the purpose of enhancing solubility in a developing solution by being decomposed by an acid derived from a photoacid generator, or a monomer having a polar group for the purpose of imparting rectangularity The copolymer using the body is manufactured.

一般に、溶液中で重合体を製造する方法において、溶液中で単量体を重合させて得られる重合体溶液には、未反応の単量体や低分子量体が含まれるため、例えば、得られた重合体溶液を貧溶媒と混合して重合体を沈殿させる方法で、精製が行われる。
特許文献1には、ラクトン骨格を有する単量体、酸脱離性単量体としてアセタール骨格を有する単量体、極性基を有する単量体として水酸基を有する単量体の共重合体が提案されており、溶液中で共重合反応を行って得られる重合体溶液から、未反応の単量体や生成した低分子量体を除去することを目的として、該重合体溶液とn−ヘプタンを混合して重合体を沈殿させることが記載されている(特許文献1)。
In general, in a method for producing a polymer in a solution, the polymer solution obtained by polymerizing monomers in the solution contains unreacted monomers and low molecular weight substances. Purification is performed by mixing the polymer solution with a poor solvent to precipitate the polymer.
Patent Document 1 proposes a copolymer of a monomer having a lactone skeleton, a monomer having an acetal skeleton as an acid-eliminating monomer, and a monomer having a hydroxyl group as a monomer having a polar group The polymer solution is mixed with n-heptane for the purpose of removing unreacted monomers and produced low molecular weight substances from the polymer solution obtained by carrying out the copolymerization reaction in the solution. It is described that the polymer is precipitated (Patent Document 1).

しかしながら、特許文献1に記載されているような非極性の溶媒を使用した場合、極性基を有する単量体が残留すると、非極性溶媒であるヘプタンに対する溶解性が不十分であることから、残留する単量体を十分に除去することができない場合がある。
この問題を解決するためには、アルコールなどの極性溶媒を用いて重合体を沈殿させる方法が考えられるが、重合体中のアセタール骨格の一部が分解する場合がある。
例えば特許文献2には、酸脱離性基がアセタール構造を有するレジスト用重合体を製造する際に、溶液重合法により得られた重合体溶液から重合体を沈殿させて回収するための回収溶剤として、メタノールや水などの溶解度パラメータが大きい溶剤を使用すると、アセタール構造が分解して、重合体中にカルボン酸が発生してしまう可能性がある旨が記載されている(段落[0008])。
重合体中にカルボン酸が発生すると、該重合体をレジスト組成物に用いたときに、該カルボン酸と酸不安定基との、予定外の反応が生じて、レジスト性能の劣化につながるという不都合がある。
However, when a nonpolar solvent as described in Patent Document 1 is used, if a monomer having a polar group remains, the solubility in heptane, which is a nonpolar solvent, is insufficient. May not be sufficiently removed.
In order to solve this problem, a method of precipitating a polymer using a polar solvent such as alcohol can be considered, but a part of the acetal skeleton in the polymer may be decomposed.
For example, Patent Document 2 discloses a recovery solvent for precipitating and recovering a polymer from a polymer solution obtained by a solution polymerization method when a resist polymer having an acetal structure in which an acid leaving group is produced. As described above, when a solvent having a large solubility parameter such as methanol or water is used, the acetal structure may be decomposed to generate carboxylic acid in the polymer (paragraph [0008]). .
When the carboxylic acid is generated in the polymer, when the polymer is used in a resist composition, an unexpected reaction occurs between the carboxylic acid and the acid labile group, resulting in deterioration of resist performance. There is.

特開2006−227160号公報JP 2006-227160 A 特開2006−131739号公報JP 2006-131739 A

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、少なくとも、アセタール骨格を有する単量体と、ラクトン環を有する単量体と、極性基を有する単量体を共重合させて重合体を製造する方法において、アセタール骨格の分解を抑制しつつ、重合体溶液中の重合体を沈殿させて精製することができる、重合体の製造方法、および該製造方法で得られる重合体を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and at least a monomer having an acetal skeleton, a monomer having a lactone ring, and a monomer having a polar group are copolymerized to produce a polymer. An object of the present invention is to provide a polymer production method capable of precipitating and purifying a polymer in a polymer solution while suppressing decomposition of an acetal skeleton, and a polymer obtained by the production method. And

本発明者等は、アセタール骨格を有する単量体と、ラクトン環を有する単量体と、極性基を有する単量体を共重合させて重合体を製造する方法において、極性基が水酸基以外の極性基であれば、貧溶媒としてアルコールを用いて重合体を沈殿させても、アセタール骨格の分解が抑えられることを見出して、本発明に至った。   In the method for producing a polymer by copolymerizing a monomer having an acetal skeleton, a monomer having a lactone ring, and a monomer having a polar group, the polar group is other than a hydroxyl group. If it is a polar group, even if the polymer is precipitated using an alcohol as a poor solvent, it was found that the decomposition of the acetal skeleton can be suppressed, and the present invention has been achieved.

すなわち本発明の重合体の製造方法は、少なくとも、下記一般式(1)で表される単量体(A)と、ラクトン環を有する単量体(B)と、水酸基以外の極性基を有する単量体(C)とを共重合させる重合工程と、該重合工程で得られた重合体を含む重合体溶液を、貧溶媒と混合して、該重合体溶液中の重合体を沈殿させる沈殿工程を有し、前記貧溶媒が、水分含有量が10質量%未満のアルコールであることを特徴とする。   That is, the method for producing a polymer of the present invention has at least a monomer (A) represented by the following general formula (1), a monomer (B) having a lactone ring, and a polar group other than a hydroxyl group. A polymerization step for copolymerizing the monomer (C), and a polymer solution containing the polymer obtained in the polymerization step is mixed with a poor solvent to precipitate the polymer in the polymer solution. And the poor solvent is an alcohol having a water content of less than 10% by mass.

Figure 0005640787
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(式中、Rは水素原子またはメチル基を表し、Rは水素原子、または炭素数1〜6の直鎖状もしくは分岐状の炭化水素基を表し、Rは炭素数1〜12の直鎖状、分岐状、または脂環式の炭化水素基を表す。

(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents a hydrogen atom or a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and R 3 has 1 to 12 carbon atoms. linear, a branched, or alicyclic hydrocarbon group.)

本発明によれば、少なくとも、アセタール骨格を有する単量体と、ラクトン環を有する単量体と、極性基を有する単量体を共重合させて重合体を製造する方法において、アセタール骨格の分解を抑制しつつ、重合体溶液中の重合体を沈殿させて精製することができる。
本発明の方法により製造される重合体は、アセタール骨格の分解に起因するカルボン酸などの不純物の生成が良好に抑えられており、例えばレジスト用途などに好適に用いることができる。
According to the present invention, in a method for producing a polymer by copolymerizing at least a monomer having an acetal skeleton, a monomer having a lactone ring, and a monomer having a polar group, the decomposition of the acetal skeleton The polymer in the polymer solution can be precipitated and purified while suppressing.
The polymer produced by the method of the present invention is well suppressed in the generation of impurities such as carboxylic acid resulting from the decomposition of the acetal skeleton, and can be suitably used for resist applications, for example.

以下、本発明を詳細に説明する。なお、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する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the present specification, “(meth) acrylic acid” means acrylic acid or methacrylic acid.

<単量体(A)>
本発明における単量体(A)は、上式(1)で表わされる、アセタール骨格を有する化合物である。単量体(A)は、光酸発生剤由来の酸により分解して、カルボキシ基を生成する。単量体(A)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。
式(1)において、Rは水素原子またはメチル基を表す。
式(1)において、Rは水素原子、または炭素数1〜6の直鎖状、分岐状もしくは脂環式の炭化水素基を表す。該炭化水素基の例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、ネオペンチル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、1,2−ジメチルプロピル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。これらの中でも、重合体のガラス転移温度(Tg)の低下を抑える点で、Rは水素原子またはメチル基が好ましい。
式(1)において、Rは炭素数1〜12の直鎖状、分岐状、または脂環式の炭化水素基を表す。該炭化水素基の例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基などの直鎖状炭化水素、イソブチル基、t−ブチル基、イソプロピル基、シクロペンチル基、ネオペンチル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、1,2−ジメチルプロピル基などの分岐状炭化水素、シクロヘキシル基、イソボルニル基、ノルボルナニル基、アダマンチル基、1−アダマンチルメチル基、2−アダマンチルメチル基、1−アダマンチルエチル基、2−アダマンチルエチル基などの脂環式炭化水素基などが挙げられる。これらの中でも、重合体のガラス転移温度(Tg)の低下を抑える点で、Rは脂環式炭化水素基が好ましい。
<Monomer (A)>
The monomer (A) in the present invention is a compound having an acetal skeleton represented by the above formula (1). The monomer (A) is decomposed by an acid derived from a photoacid generator to generate a carboxy group. A monomer (A) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
In the formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group.
In the formula (1), R 2 represents a hydrogen atom or a linear, branched or alicyclic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. Examples of the hydrocarbon group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-pentyl group, cyclopentyl group, neopentyl group, 1-methylbutyl. Group, 2-methylbutyl group, 3-methylbutyl group, 1,2-dimethylpropyl group, n-hexyl group, cyclohexyl group and the like. Among these, R 2 is preferably a hydrogen atom or a methyl group from the viewpoint of suppressing a decrease in the glass transition temperature (Tg) of the polymer.
In the formula (1), R 3 represents a linear, branched or alicyclic hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms. Examples of the hydrocarbon group include a straight chain hydrocarbon such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, an n-pentyl group, and an n-hexyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, Branched hydrocarbon such as isopropyl group, cyclopentyl group, neopentyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 3-methylbutyl group, 1,2-dimethylpropyl group, cyclohexyl group, isobornyl group, norbornanyl group, adamantyl group, Examples thereof include alicyclic hydrocarbon groups such as 1-adamantylmethyl group, 2-adamantylmethyl group, 1-adamantylethyl group and 2-adamantylethyl group. Among these, R 3 is preferably an alicyclic hydrocarbon group in terms of suppressing a decrease in the glass transition temperature (Tg) of the polymer.

これらの単量体(A)は、下記一般式(2)で表されるビニルエーテル化合物と(メタ)アクリル酸との反応により合成することができる。本反応は、無触媒、無溶媒で実施することができるが、ビニルエーテル化合物が固体で(メタ)アクリル酸への溶解度が不十分な場合は、適宜溶媒を用いることもできる。   These monomers (A) can be synthesized by a reaction between a vinyl ether compound represented by the following general formula (2) and (meth) acrylic acid. This reaction can be carried out without a catalyst and without a solvent, but when the vinyl ether compound is solid and the solubility in (meth) acrylic acid is insufficient, a solvent can be appropriately used.

Figure 0005640787
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単量体(A)の割合は、感度および解像度の点から、全単量体の合計の仕込み量(100モル%)中、20モル%以上が好ましく、25モル%以上がより好ましい。また、基板等への密着性の点から、60モル%以下が好ましく、55モル%以下がより好ましく、50モル%以下がさらに好ましい。   The proportion of the monomer (A) is preferably 20 mol% or more, and more preferably 25 mol% or more, in the total charge (100 mol%) of all monomers, 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.

<単量体(B)>
単量体(B)は、ラクトン環を有する単量体である。好ましくはラクトン環を有する(メタ)アクリル酸エステルである。
ラクトン環とは、環内に−C(=O)−O−を含む環構造を意味する。ラクトン環の例としては、4〜20員環程度のラクトン環が挙げられる。単量体(B)におけるラクトン環は、単環であってもよく、ラクトン環に脂環式化合物から誘導される炭素環、芳香族化合物から誘導される炭素環、または複素環が縮合した縮合環であってもよい。
単量体(B)の具体例としては、特に限定されないが、式(B−1)〜(B−8)で表される化合物、該化合物の位置異性体または光学異性体が挙げられる。式(B−1)〜(B−8)において、式中のRは水素原子またはメチル基を表す。
単量体(B)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。
単量体(B)の割合は、基板等への密着性の点から、全単量体の合計の仕込み量(100モル%)中、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%以下がより好ましく、50モル%以下がさらに好ましい。
<Monomer (B)>
The monomer (B) is a monomer having a lactone ring. A (meth) acrylic acid ester having a lactone ring is preferred.
The lactone ring means a ring structure containing —C (═O) —O— in the ring. Examples of the lactone ring include a lactone ring having about 4 to 20 members. The lactone ring in the monomer (B) may be a single ring, and a lactone ring condensed with a carbocyclic ring derived from an alicyclic compound, a carbocyclic ring derived from an aromatic compound, or a heterocyclic ring. It may be a ring.
Specific examples of the monomer (B) include, but are not limited to, compounds represented by formulas (B-1) to (B-8), positional isomers or optical isomers of the compounds. In formulas (B-1) to (B-8), R in the formula represents a hydrogen atom or a methyl group.
A monomer (B) may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
The proportion of the monomer (B) is preferably 20 mol% or more, more preferably 35 mol% or more in the total amount of all monomers (100 mol%) from the viewpoint of adhesion to a substrate or the like. . Moreover, from the point of a sensitivity and resolution, 60 mol% or less is preferable, 55 mol% or less is more preferable, and 50 mol% or less is further more preferable.

Figure 0005640787
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<単量体(C)>
単量体(C)は、水酸基以外の極性基を有する単量体である。好ましくは水酸基以外の極性基を有する(メタ)アクリル酸エステルである。単量体(C)の1分子中における、該極性基の数は1個でもよく、2個以上でもよい。例えば1〜3個が好ましい。
本発明における「水酸基以外の極性基」とは、シアノ基、炭素数1〜12の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基、アミノ基、およびカルボキシ基(エステル化反応による置換基を有していてもよい)からなる群から選ばれる1種以上を意味する。単量体(A)中のアセタール基の分解抑制の点で、シアノ基、または炭素数1〜12の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシ基が好ましく、シアノ基またはメトキシ基が特に好ましい。
単量体(C)の具体例としては、特に限定されないが、式(C−1)〜(C−13)で表される化合物、該化合物の位置異性体または光学異性体が挙げられる。式(C−1)〜(C−13)において、式中のRは水素原子またはメチル基を表す。
単量体(C)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。
単量体(C)の割合は、レジストパターン矩形性の点から、全単量体の合計の仕込み量(100モル%)中、1〜30モル%が好ましく、1〜20モル%がより好ましい。
<Monomer (C)>
A monomer (C) is a monomer which has polar groups other than a hydroxyl group. (Meth) acrylic acid esters having polar groups other than hydroxyl groups are preferred. The number of the polar groups in one molecule of the monomer (C) may be one, or two or more. For example, 1 to 3 is preferable.
The “polar group other than hydroxyl group” in the present invention means a cyano group, a linear or branched alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, an amino group, and a carboxy group (having a substituent by esterification reaction). Or at least one selected from the group consisting of: From the viewpoint of suppressing decomposition of the acetal group in the monomer (A), a cyano group or a linear or branched alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms is preferable, and a cyano group or a methoxy group is particularly preferable.
Specific examples of the monomer (C) include, but are not limited to, compounds represented by the formulas (C-1) to (C-13), positional isomers or optical isomers of the compounds. In the formulas (C-1) to (C-13), R in the formula represents a hydrogen atom or a methyl group.
A monomer (C) may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
The proportion of the monomer (C) is preferably 1 to 30 mol% and more preferably 1 to 20 mol% in the total charge amount (100 mol%) of all monomers from the point of resist pattern rectangularity. .

Figure 0005640787
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<その他単量体>
本発明の重合体の製造に用いる単量体として、上記単量体(A)〜(C)以外のその他単量体を更に用いてもよい。その他単量体としては、例えば、単量体(A)以外の酸脱離性単量体(D)、脂環式骨格を有する単量体(E)が挙げられる。
なお、本発明において、水酸基を有する単量体は用いない。
<Other monomers>
Other monomers other than the above-mentioned monomers (A) to (C) may be further used as monomers used for producing the polymer of the present invention. Examples of the other monomer include an acid detachable monomer (D) other than the monomer (A) and a monomer (E) having an alicyclic skeleton.
In the present invention, a monomer having a hydroxyl group is not used.

<単量体(D)>
酸脱離性単量体(D)(以下、単量体(D)という。)は、酸不安定基を有する単量体であり、好ましくは酸不安定基を有する(メタ)アクリル酸エステルである。「酸不安定基」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不安定基の一部または全部が重合体の主鎖から脱離する。
酸不安定基を有するレジスト用重合体は、レジスト用組成物として用いた場合に、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。
<Monomer (D)>
The acid detachable monomer (D) (hereinafter referred to as monomer (D)) is a monomer having an acid labile group, preferably a (meth) acrylic acid ester having an acid labile group. It is. The “acid labile group” is a group having a bond that is cleaved by an acid, and part or all of the acid labile group is eliminated from the main chain of the polymer by cleavage of the bond.
When used as a resist composition, a resist polymer having an acid labile group is soluble in an alkali by an acid, and has the effect of enabling the formation of a resist pattern.

単量体(D)としては、公知の酸脱離性単量体が挙げられる。
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。
単量体(D)としての(メタ)アクリル酸エステルには、炭素数5〜20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5〜20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。
Examples of the monomer (D) include known acid-eliminating monomers.
Examples thereof include (meth) acrylic acid esters having an alicyclic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms and a group capable of leaving by the action of an acid. The alicyclic hydrocarbon group may be directly bonded to an oxygen atom constituting an ester bond of (meth) acrylic acid ester, or may be bonded via a linking group such as an alkylene group.
The (meth) acrylic acid ester as the monomer (D) has an alicyclic hydrocarbon group having 5 to 20 carbon atoms and a bond with an oxygen atom constituting the ester bond of the (meth) acrylic acid ester. A (meth) acrylic acid ester having a tertiary carbon atom at the site; or an alicyclic hydrocarbon group having 5 to 20 carbon atoms, and a -COOR 'group (R' is (Meth) acrylic acid ester in which an optionally substituted tertiary hydrocarbon group, tetrahydrofuranyl group, tetrahydropyranyl group or oxepanyl group is bonded directly or via a linking group Is included.

単量体(D)の具体例としては、特に限定されないが、式(D−1)〜(D−17)で表される化合物が挙げられる。式(D−1)〜(D−17)において、式中のRは水素原子またはメチル基を表す。
単量体(D)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。
単量体(D)の割合は、感度および解像度の点から、全単量体の合計の仕込み量(100モル%)中、単量体(A)と合わせて20モル%以上が好ましく、25モル%以上がより好ましい。また、基板等への密着性の点から、60モル%以下が好ましく、55モル%以下がより好ましく、50モル%以下がさらに好ましい。
Although it does not specifically limit as a specific example of a monomer (D), The compound represented by Formula (D-1)-(D-17) is mentioned. In the formulas (D-1) to (D-17), R in the formula represents a hydrogen atom or a methyl group.
A monomer (D) may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
The proportion of the monomer (D) is preferably 20 mol% or more in combination with the monomer (A) in the total charge (100 mol%) of all monomers from the viewpoint of sensitivity and resolution. Mole% or more is more preferable. 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.

Figure 0005640787
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<単量体(E)>
脂環式骨格を有する単量体(E)(以下、単量体(E)という。)における脂環式骨格とは、脂環式化合物から誘導される炭素環を意味する。該脂環式骨格における炭素数は5〜20が好ましい。単量体(E)は、好ましくは脂環式骨格を有する(メタ)アクリル酸エステルである。
なお単量体(A)〜(D)のいずれかに含まれる単量体は、単量体(E)には含まれないものとする。
単量体(E)の具体例としては、特に限定されないが、式(E−1)〜(E−9)で表される化合物が挙げられる。式(E−1)〜(E−9)において、式中のRは水素原子またはメチル基を表す。
単量体(E)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。
単量体(E)を用いることにより、重合体のドライエッチング耐性を向上させることができる。単量体(E)の割合は、全単量体の合計の仕込み量(100モル%)中、0〜30モル%が好ましく、0〜20モル%がより好ましい。30モル%を超えると、密着性や現像液溶解性が低下する可能性がある。
<Monomer (E)>
The alicyclic skeleton in the monomer (E) having an alicyclic skeleton (hereinafter referred to as monomer (E)) means a carbocyclic ring derived from an alicyclic compound. The alicyclic skeleton preferably has 5 to 20 carbon atoms. The monomer (E) is preferably a (meth) acrylic acid ester having an alicyclic skeleton.
The monomer contained in any of the monomers (A) to (D) is not included in the monomer (E).
Although it does not specifically limit as a specific example of a monomer (E), The compound represented by Formula (E-1)-(E-9) is mentioned. In the formulas (E-1) to (E-9), R in the formula represents a hydrogen atom or a methyl group.
A monomer (E) may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
By using the monomer (E), the dry etching resistance of the polymer can be improved. The proportion of the monomer (E) is preferably from 0 to 30 mol%, more preferably from 0 to 20 mol%, in the total charged amount (100 mol%) of all monomers. If it exceeds 30 mol%, adhesion and developer solubility may be reduced.

Figure 0005640787
Figure 0005640787

<重合方法>
[重合工程]
まず、少なくとも単量体(A)〜(C)を共重合させて重合体を生成する。単量体(A)〜(C)とともに、その他の単量体、好ましくは単量体(D)および/または単量体(E)を共重合させてもよい。共重合は、重合開始剤を用いて行われる。
重合方法としては特に限定されず、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を用いることができる。
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。
<Polymerization method>
[Polymerization process]
First, at least monomers (A) to (C) are copolymerized to produce a polymer. Along with the monomers (A) to (C), other monomers, preferably the monomer (D) and / or the monomer (E) may be copolymerized. Copolymerization is performed using a polymerization initiator.
The polymerization method is not particularly limited, and a known polymerization method such as a bulk polymerization method, a solution polymerization method, a suspension polymerization method, or an emulsion polymerization method can be used.
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.).

重合工程において、単量体(A)のアセタール骨格の分解を抑制するために、アミン共存下で重合反応を行うことが好ましい。
用いられるアミンとしては、重合中の重合温度よりも高沸点のものであれば特に限定されないが、入手の容易さと重合体を減圧乾燥する際に除去が容易であることから、トリエチルアミン、ピリジンが好ましい。
アミンの添加量は、単量体の総仕込み量を100質量部として0.016質量部以上用いることが好ましい。アミンの使用量が多くても特に問題はないが、経済的観点から10質量部以下であることが好ましい。
In the polymerization step, the polymerization reaction is preferably performed in the presence of an amine in order to suppress the decomposition of the acetal skeleton of the monomer (A).
The amine to be used is not particularly limited as long as it has a boiling point higher than the polymerization temperature during polymerization, but triethylamine and pyridine are preferable because they are easily available and can be easily removed when the polymer is dried under reduced pressure. .
The added amount of amine is preferably 0.016 parts by mass or more based on 100 parts by mass of the total charge of monomers. Although there is no particular problem even if the amount of amine used is large, it is preferably 10 parts by mass or less from the economical viewpoint.

重合体の質量平均分子量は、特に限定されないが、該重合体をレジスト膜などの膜を形成する成分として用いる場合は1,000〜100,000が好ましく、2,000〜50,000がより好ましく、3,000〜30,000が特に好ましい。質量平均分子量が1,000より小さいと、該重合体を含む液を基板上に塗布・乾燥した際に上手く成膜しないことがあり、100,000より大きいと、均等な膜厚で塗布することが困難となったり、レジストの構成成分として用いた場合にはレジスト特性を低下させたりすることがある。   The mass average molecular weight of the polymer is not particularly limited, but when the polymer is used as a component for forming a film such as a resist film, 1,000 to 100,000 is preferable, and 2,000 to 50,000 is more preferable. 3,000 to 30,000 are particularly preferred. If the mass average molecular weight is less than 1,000, the liquid containing the polymer may not be formed well when applied and dried on the substrate. If the weight average molecular weight is greater than 100,000, it may be applied with a uniform film thickness. May become difficult, and when used as a constituent component of a resist, the resist characteristics may be deteriorated.

重合方法は、後述の沈殿工程が容易である点、および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。
溶液重合法において、単量体および重合開始剤の重合容器への供給は、連続供給であってもよく、滴下供給であってもよい。製造ロットの違いによる平均分子量、分子量分布等のばらつきが小さく、再現性の良い重合体が簡便に得られる点から滴下重合法が好ましい。
The polymerization method is preferably a solution polymerization method from the viewpoint that the precipitation step described later is easy and that the molecular weight of the polymer can be relatively low.
In the solution polymerization method, the monomer and the polymerization initiator may be supplied to the polymerization vessel either continuously or dropwise. The drop polymerization method is preferred from the viewpoint that a polymer having good reproducibility can be easily obtained with small variations in average molecular weight, molecular weight distribution, etc. due to differences in production lots.

以下、滴下重合法について説明する。
滴下重合法においては、重合容器内を所定の重合温度まで加熱した後、単量体および重合開始剤を、それぞれ独立に、または任意の組み合わせで、重合容器内に滴下する。
単量体は、単量体のみで滴下してもよく、単量体を溶媒(以下、「滴下溶媒」とも記す。)に溶解させた単量体溶液として滴下してもよい。
溶媒(以下、「仕込み溶媒」とも記す。)をあらかじめ重合容器に仕込んでもよく、仕込み溶媒をあらかじめ重合容器に仕込まなくてもよい。仕込み溶媒をあらかじめ重合容器に仕込まない場合、単量体または重合開始剤は、仕込み溶媒がない状態で重合容器中に滴下される。
Hereinafter, the dropping polymerization method will be described.
In the dropping polymerization method, the inside of the polymerization vessel is heated to a predetermined polymerization temperature, and then the monomer and the polymerization initiator are dropped into the polymerization vessel independently or in any combination.
The monomer may be dropped only with the monomer, or may be dropped as a monomer solution in which the monomer is dissolved in a solvent (hereinafter also referred to as “dropping solvent”).
A solvent (hereinafter also referred to as “charged solvent”) may be charged into the polymerization vessel in advance, or the charged solvent may not be charged into the polymerization vessel in advance. When the charged solvent is not charged in the polymerization vessel in advance, the monomer or the polymerization initiator is dropped into the polymerization vessel in the absence of the charged solvent.

重合開始剤は、単量体に直接に溶解させてもよく、単量体溶液に溶解させてもよく、滴下溶媒のみに溶解させてもよい。
単量体および重合開始剤は、同じ貯槽内で混合した後、重合容器中に滴下してもよく、それぞれ独立した貯槽から重合容器中に滴下してもよく、それぞれ独立した貯槽から重合容器に供給する直前で混合し、重合容器中に滴下してもよい。
単量体および重合開始剤は、一方を先に滴下した後、遅れて他方を滴下してもよく、両方を同じタイミングで滴下してもよい。
滴下速度は、滴下終了まで一定であってもよく、単量体または重合開始剤の消費速度に応じて、多段階に変化させてもよい。
滴下は、連続的に行ってもよく、間欠的に行ってもよい。
The polymerization initiator may be dissolved directly in the monomer, may be dissolved in the monomer solution, or may be dissolved only in the dropping solvent.
The monomer and the polymerization initiator may be dropped into the polymerization vessel after mixing in the same storage tank, or may be dropped from the independent storage tank into the polymerization container. They may be mixed immediately before the supply and dropped into the polymerization vessel.
One of the monomer and the polymerization initiator may be dropped first, and then the other may be dropped with a delay, or both may be dropped at the same timing.
The dropping rate may be constant until the end of dropping, or may be changed in multiple stages according to the consumption rate of the monomer or the polymerization initiator.
The dripping may be performed continuously or intermittently.

重合温度は、50〜150℃が好ましい。
溶媒(滴下溶媒または仕込み溶媒)としては、重合に用いる単量体および生成する重合体を溶解するものであればよく、単量体(A)のアセタール骨格の分解を生じ難いものが好ましい。例えば、下記の溶媒が挙げられる。
エーテル類:鎖状エーテル(ジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等。)、環状エーテル(テトラヒドロフラン(THF)、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、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(以下γ−BLと示す)等。
ケトン類:アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等。
アミド類:N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等。
スルホキシド類:ジメチルスルホキシド等。
芳香族炭化水素:ベンゼン、トルエン、キシレン等。
脂肪族炭化水素:ヘキサン等。
脂環式炭化水素:シクロヘキサン等。
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。
The polymerization temperature is preferably 50 to 150 ° C.
The solvent (dropping solvent or charging solvent) is not particularly limited as long as it dissolves the monomer used for the polymerization and the polymer to be produced, and is preferably a solvent that does not easily decompose the acetal skeleton of the monomer (A). For example, the following solvents are mentioned.
Ethers: chain ethers (diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, etc.), cyclic ethers (tetrahydrofuran (THF), 1,4-dioxane, etc.) and the like.
Esters: methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate (hereinafter referred to as “PGMEA”), γ-butyrolactone (hereinafter referred to as γ-BL), and the like.
Ketones: acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and the like.
Amides: N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide and the like.
Sulfoxides: dimethyl sulfoxide and the like.
Aromatic hydrocarbons: benzene, toluene, xylene and the like.
Aliphatic hydrocarbon: hexane and the like.
Alicyclic hydrocarbons: cyclohexane and the like.
A solvent may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.

滴下重合法の態様として、以下の一部滴下方式を用いると、生成する重合体における単量体組成のばらつき、および単量体単位の連鎖構造のばらつきが抑えられる点で好ましい。
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、該反応器内に、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、重合初期に所望の組成比よりも少ない割合で共重合体中に組み込まれ、単量体組成および連鎖構造のばらつきを招く。
したがって、予め反応器内に仕込んでおく第1の溶液の第1の組成においては、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。
As an aspect of the dropping polymerization method, it is preferable to use the following partial dropping method in terms of suppressing variations in monomer composition in the polymer to be formed and variations in the chain structure of monomer units.
First, the reactor is charged with the first solution containing the monomer in the first composition, the reactor is heated to a predetermined polymerization temperature, and then the monomer is contained in the reactor. One or more dropping solutions 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 initial stage of polymerization, it is incorporated into the copolymer at a proportion smaller than the desired composition ratio, resulting in variations in monomer composition and chain structure.
Therefore, in the first composition of the first solution charged in the reactor in advance, the composition ratio (content ratio) of the monomer having a slow monomer consumption rate is set to be the same for all the solutions used for the polymerization reaction. It is larger than the composition ratio of the monomer in the total amount.

具体的には、反応器内に単量体および重合開始剤を滴下しながら、前記反応器内で2種以上の単量体α1〜αn(nは2以上の整数)を重合して、構成単位α’1〜α’n(ただし、α’1〜α’nは単量体α1〜αnからそれぞれ導かれる構成単位を表す。)からなる重合体(P)を得る重合方法であって、下記(I)および(II)の工程を有する重合方法が好適である。
(I)反応器内に、重合開始剤を滴下する前または重合開始剤の滴下開始と同時に、前記反応器内に、単量体α1〜αnを、各単量体の反応性比に応じて、重合初期から定常状態で重合させる割合の第1の組成で含有する第1の溶液を供給する工程;
(II)得ようとする重合体(P)における構成単位α’1〜α’nの含有比率を表わす目標組成(単位:モル%)がα’1:α’2:…:α’nであるとき、前記反応器内に前記第1の溶液を供給開始した後または前記第1の溶液の供給開始と同時に、前記単量体α1〜αnを、前記目標組成と同じ組成で含有する第2の溶液を供給する工程。
Specifically, two or more types of monomers α1 to αn (n is an integer of 2 or more) are polymerized in the reactor while dropping a monomer and a polymerization initiator in the reactor. A polymerization method for obtaining a polymer (P) comprising units α′1 to α′n (where α′1 to α′n represents structural units derived from monomers α1 to αn, respectively), A polymerization method having the following steps (I) and (II) is preferred.
(I) Before the polymerization initiator is dropped into the reactor or simultaneously with the start of dropping the polymerization initiator, the monomers α1 to αn are added to the reactor according to the reactivity ratio of each monomer. Supplying a first solution containing the first composition in a proportion to be polymerized in a steady state from the initial stage of polymerization;
(II) The target composition (unit: mol%) representing the content ratio of the structural units α′1 to α′n in the polymer (P) to be obtained is α′1: α′2:. When the second solution containing the monomers α1 to αn in the same composition as the target composition after starting the supply of the first solution into the reactor or simultaneously with the start of the supply of the first solution. Supplying the solution.

この方法において、前記第1の組成は、反応器内に存在する単量体の含有比率が第1の組成であるとき、該反応器内に上記第2の溶液が滴下されると、滴下直後に生成される重合体分子の構成単位の含有比率が目標組成と同じになるように、設計された組成である。この場合、滴下直後に生成される重合体分子における構成単位の含有比率は、滴下された第2の溶液における単量体の含有比率(目標組成)と同じであるから、滴下直後に反応器内に残存する単量体の含有比率は常に一定(第1の組成)となる。したがって、かかる反応器内に第2の溶液の滴下を継続して行うと、常に目標組成の重合体分子が生成し続けるという定常状態が得られる。
したがって、前記第1の組成においては、かかる定常状態が得られる程度に、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。
In this method, when the content ratio of the monomer present in the reactor is the first composition, the first composition is immediately after the second solution is dropped into the reactor. The composition ratio is designed so that the content ratio of the constituent units of the polymer molecules produced in the above is the same as the target composition. In this case, since the content ratio of the structural unit in the polymer molecule produced immediately after the dropping is the same as the content ratio (target composition) of the monomer in the dropped second solution, The content ratio of the remaining monomer is always constant (first composition). Therefore, when the second solution is continuously dropped into the reactor, a steady state in which polymer molecules having a target composition are always generated can be obtained.
Therefore, in the first composition, the composition ratio (content ratio) of the monomer having a slow monomer consumption rate is such that the steady state is obtained, and the total amount of all the solutions used in the polymerization reaction is the same. The composition ratio is larger than the monomer composition ratio.

さらに、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、単量体組成および連鎖構造のばらつきを招く。
したがって、本方法では、より共重合体組成のばらつきの少ない共重合体を製造しやすい点で、反応器内を所定の重合温度まで加熱した後、反応器内に供給する単量体を含有する滴下溶液を2種以上準備し、そのうち1種を重合後期に滴下することが好ましい。例えば、上記第1の溶液および第2の溶液(滴下溶液)を用いる方法の場合は、これらの溶液とは組成が異なる滴下溶液(第3の溶液)を、第2の溶液の滴下が終了した後に滴下する。
Furthermore, a monomer having a slow monomer consumption rate in the copolymerization reaction is incorporated into the copolymer at a rate higher than the desired composition ratio in the late stage of polymerization, resulting in variations in the monomer composition and chain structure.
Therefore, the present method contains a monomer to be supplied into the reactor after heating the reactor to a predetermined polymerization temperature in that it is easier to produce a copolymer with less variation in copolymer composition. It is preferable to prepare two or more dropping solutions, and drop one of them in the late polymerization stage. For example, in the case of the method using the first solution and the second solution (drip solution), the addition of the second solution to the drop solution (third solution) having a composition different from that of these solutions is completed. Drop later.

重合後期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大きくすることが好ましい。また、該重合後期に滴下される滴下溶液は、単量体消費速度が最も遅い単量体を含まないことが好ましい。また、重合後期に滴下される滴下溶液に含まれる単量体の合計量が全単量体供給量の0.1〜10質量%、好ましくは0.1〜7.5質量%、さらに好ましくは0.1〜5質量%であることが好ましい。   In the dropping solution dropped in the late stage of the polymerization, the composition ratio of the monomer having a high monomer consumption rate may be larger than the composition ratio of the monomer in the total amount of all the solutions used in the polymerization reaction. preferable. Moreover, it is preferable that the dropping solution dropped in the latter stage of the polymerization does not contain a monomer having the slowest monomer consumption rate. Further, the total amount of monomers contained in the dropping solution dropped in the late stage of the polymerization is 0.1 to 10% by mass, preferably 0.1 to 7.5% by mass, more preferably the total monomer supply amount. It is preferable that it is 0.1-5 mass%.

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。
上記第1の溶液および滴下溶液の溶媒としては、上述したような各種溶媒が挙げられる。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。
重合開始剤としては、上述したような各種化合物が挙げられる。
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.
Examples of the solvent for the first solution and the dropping solution include various solvents as described above. A solvent may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
Examples of the polymerization initiator include various compounds as described above.

[沈殿工程]
本発明においては、重合工程で生成された重合体を含む重合体溶液を、貧溶媒と混合して、該重合体溶液中の重合体を沈殿させることによって、精製を行う。
単量体の共重合反応を溶液重合法で行った場合など、重合工程で生成された重合体が溶媒に溶解している溶液(重合体溶液)の状態で得られる場合には、得られた重合体溶液を、そのまま、または希釈して、沈殿工程に用いることができる。
また、単量体の共重合反応を塊状重合法で行った場合は、得られた重合体を、適宜の溶媒に溶解したものを、沈殿工程における重合体溶液として用いることができる。
[Precipitation process]
In the present invention, the purification is performed by mixing the polymer solution containing the polymer produced in the polymerization step with a poor solvent and precipitating the polymer in the polymer solution.
It was obtained when the polymer produced in the polymerization process was obtained in a solution (polymer solution) dissolved in a solvent, such as when a monomer copolymerization reaction was performed by a solution polymerization method. The polymer solution can be used as it is or diluted for the precipitation step.
In addition, when the copolymerization reaction of monomers is performed by a bulk polymerization method, a solution obtained by dissolving the obtained polymer in an appropriate solvent can be used as a polymer solution in the precipitation step.

本発明においては、重合体を沈殿させるための貧溶媒としてアルコールを用いる。アルコールは有機溶剤として公知のアルコール類を用いることができる。具体例としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、t−ブタノールが挙げられる。これらのうち、沈殿した重合体を乾燥させて溶媒を除去する際の効率の点で、低沸点のメタノール、エタノールまたはイソプロパノールが好ましく、メタノールが特に好ましい。
通常、アルコールには水分が含まれており、無水アルコールでも0.5%以下程度の水分が含まれる。本発明において、沈殿工程における貧溶媒として用いるアルコールは、本発明の効果を損なわない範囲で水分を含んでいてもよい。具体的には、アルコールの水分含有量が10質量%未満であればよく、5質量%以下が好ましく、2質量%以下がより好ましい。
すなわち、沈殿工程で用いる貧溶媒は、10質量%未満、好ましくは5質量%以下、より好ましくは2質量%以下の水を含んでいてもよく、残りはアルコールである。
In the present invention, alcohol is used as a poor solvent for precipitating the polymer. As the alcohol, known alcohols can be used as the organic solvent. Specific examples include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, and t-butanol. Among these, low boiling point methanol, ethanol or isopropanol is preferable, and methanol is particularly preferable from the viewpoint of efficiency in drying the precipitated polymer to remove the solvent.
Normally, alcohol contains moisture, and anhydrous alcohol also contains about 0.5% or less moisture. In the present invention, the alcohol used as the poor solvent in the precipitation step may contain moisture as long as the effects of the present invention are not impaired. Specifically, the water content of the alcohol may be less than 10% by mass, preferably 5% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less.
That is, the poor solvent used in the precipitation step may contain water of less than 10% by mass, preferably 5% by mass or less, more preferably 2% by mass or less, and the rest is alcohol.

重合体溶液と貧溶媒を混合する方法は、両者を一括的に混合してもよいが、重合体溶液を貧溶媒中に滴下する方法が、沈殿した重合体中に残存する単量体および溶媒をより少なくできる点で好ましい。この場合、重合体溶液の滴下速度は特に限定されず、適宜設定することができる。重合体溶液を、ゆっくりと滴下する方が好ましい。
重合体溶液と貧溶媒とを混合した後の液温は、特に限限定されないが、好ましくは0〜50℃で行われる。
重合体溶液と混合する貧溶媒の量は特に限定されないが、重合体溶液に対して体積比で3〜20倍程度が好ましい。
The method of mixing the polymer solution and the poor solvent may be mixed together, but the method of dropping the polymer solution into the poor solvent is the monomer and solvent remaining in the precipitated polymer Is preferable in that it can be reduced. In this case, the dropping speed of the polymer solution is not particularly limited, and can be set as appropriate. It is preferable to slowly drop the polymer solution.
Although the liquid temperature after mixing a polymer solution and a poor solvent is not specifically limited, Preferably it is performed at 0-50 degreeC.
The amount of the poor solvent to be mixed with the polymer solution is not particularly limited, but is preferably about 3 to 20 times by volume with respect to the polymer solution.

本発明の製造方法によれば、少なくとも、アセタール骨格を有する単量体と、ラクトン環を有する単量体と、水酸基以外の極性基を有する単量体とを共重合して得られる重合体を含む重合体溶液から、アセタール骨格の分解を抑えつつ、重合体を沈殿させることができる。したがって、アセタール骨格の分解に起因する不純物の生成が抑えられた重合体が得られる。   According to the production method of the present invention, a polymer obtained by copolymerizing at least a monomer having an acetal skeleton, a monomer having a lactone ring, and a monomer having a polar group other than a hydroxyl group is obtained. The polymer can be precipitated from the polymer solution containing it while suppressing the decomposition of the acetal skeleton. Therefore, a polymer in which the generation of impurities due to the decomposition of the acetal skeleton is suppressed can be obtained.

[後処理工程]
こうして得られた重合体の沈殿物をろ別した後、必要に応じて洗浄を行った後、乾燥させて重合体粉末とする。または、ろ別した後、必要に応じて洗浄を行った後、乾燥せずに湿粉のまま適当な溶媒に溶解させて使用することもできる。
洗浄を行う際に用いる溶媒は、アセタール骨格の分解を生じない貧溶媒であることが好ましく、沈殿工程で使用可能な貧溶媒と、同じ貧溶媒を用いることが好ましい。
本発明の製造方法で得られる重合体は、半導体リソグラフィー用重合体として好適であり、特に化学増幅型レジスト用重合体として好適である。
[Post-processing process]
The polymer precipitate thus obtained is filtered off, washed as necessary, and dried to obtain a polymer powder. Alternatively, after filtering and washing as necessary, the powder can be used in the form of a wet powder without being dried and dissolved in a suitable solvent.
The solvent used for washing is preferably a poor solvent that does not cause decomposition of the acetal skeleton, and is preferably the same poor solvent that can be used in the precipitation step.
The polymer obtained by the production method of the present invention is suitable as a polymer for semiconductor lithography, and particularly suitable as a polymer for chemically amplified resist.

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
以下の例で用いた反応試薬および単量体は、特に記載がないものについては市販品を精製することなくそのまま用いた。
以下の例で使用した単量体(A−1)、(B−1)、(C−1)、(C−14)の構造を下記に示す。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to these.
The reaction reagents and monomers used in the following examples were used as they were without purifying commercial products unless otherwise specified.
The structures of monomers (A-1), (B-1), (C-1), and (C-14) used in the following examples are shown below.

Figure 0005640787
Figure 0005640787

重合体の諸物性は、以下の方法で測定した。
[重合体の質量平均分子量の測定]
約20mgの重合体を5mLのTHFに溶解し、0.5μmメンブランフィルターで濾過して試料溶液を調製し、この試料溶液を東ソー社製、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)を用いて測定した。この測定は、分離カラムは昭和電工社製、Shodex GPC K−805L(商品名)を3本直列に繋いだものを用い、展開溶媒はTHF、流量1.0mL/min、検出器は示差屈折計、測定温度40℃、注入量0.1mLで、標準ポリマーとしてポリスチレンを使用して質量平均分子量を測定した。
Various physical properties of the polymer were measured by the following methods.
[Measurement of mass average molecular weight of polymer]
About 20 mg of polymer is dissolved in 5 mL of THF and filtered through a 0.5 μm membrane filter to prepare a sample solution. This sample solution is measured using gel permeation chromatography (GPC) manufactured by Tosoh Corporation. did. In this measurement, a separation column was manufactured by Showa Denko Co., Ltd., and three Shodex GPC K-805L (trade name) connected in series, the developing solvent was THF, the flow rate was 1.0 mL / min, and the detector was a differential refractometer. The mass average molecular weight was measured using polystyrene as a standard polymer at a measurement temperature of 40 ° C. and an injection amount of 0.1 mL.

[アセタール分解比の決定]
H−NMRスペクトルの測定により、アセタールが分解して生成するカルボキシ基(11.9−12.6ppm)とアセタール由来の1H(5.7−5.9ppm)の比率よりアセタールの分解比を決定した。この測定は、日本電子社製、GSX−400型 FT−NMR(商品名)を用いて、濃度が約5質量%の、単量体の重水素化ジメチルスルホキシド溶液を直径5mmφの試験管に入れ、測定温度40℃、測定周波数400MHz、シングルパルスモードにて64回の積算回数で行った。
[Determination of acetal decomposition ratio]
By measuring 1 H-NMR spectrum, the decomposition ratio of acetal is determined from the ratio of carboxy group (11.9-12.6 ppm) generated by decomposition of acetal and 1H (5.7-5.9 ppm) derived from acetal. did. This measurement was performed by using a GSX-400 FT-NMR (trade name) manufactured by JEOL Ltd. and putting a monomer deuterated dimethyl sulfoxide solution having a concentration of about 5% by mass into a test tube having a diameter of 5 mmφ. The measurement was performed at a measurement temperature of 40 ° C., a measurement frequency of 400 MHz, and a single pulse mode with 64 integrations.

[実施例1]
(重合工程)
滴下ロート、冷却管、温度計、窒素ガス吹き込み口、攪拌子を備えたフラスコに、重合溶媒としてPGMEA(9.5g)を入れ、フラスコ内を窒素置換した後、攪拌を開始して内温80℃まで加熱した。
これとは別に、単量体(A−1)(4.24g、20mmol)、単量体(B−1)の50質量%PGMEA溶液(9.44g、20mmol)、単量体(C−1)(2.05g、10mmol)、トリエチルアミン(0.404g、0.40mmol)、およびジメチル−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)、1.136g、5.0mmol)、を、PGMEA(12.4g)に溶解させ、さらに重合禁止剤として4−メトキシフェノール(0.41mg、200ppm)を添加して単量体溶液を調製した。
この単量体溶液を滴下ロートに入れて、フラスコ内の重合溶媒に、4時間かけて滴下した。滴下終了後、内温を80℃に維持したまま、3時間保持して重合体溶液を得た。
[Example 1]
(Polymerization process)
A flask equipped with a dropping funnel, a condenser, a thermometer, a nitrogen gas inlet, and a stirrer was charged with PGMEA (9.5 g) as a polymerization solvent, and the atmosphere in the flask was replaced with nitrogen. Heated to ° C.
Separately from this, monomer (A-1) (4.24 g, 20 mmol), 50 mass% PGMEA solution of monomer (B-1) (9.44 g, 20 mmol), monomer (C-1 ) (2.05 g, 10 mmol), triethylamine (0.404 g, 0.40 mmol), and dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (Wako Pure Chemical Industries, V601 (trade name), 1.136 g) , 5.0 mmol) was dissolved in PGMEA (12.4 g), and 4-methoxyphenol (0.41 mg, 200 ppm) was further added as a polymerization inhibitor to prepare a monomer solution.
This monomer solution was put into a dropping funnel and dropped into the polymerization solvent in the flask over 4 hours. After completion of the dropping, the polymer was kept for 3 hours while maintaining the internal temperature at 80 ° C. to obtain a polymer solution.

(沈殿工程)
重合体溶液と混合する貧溶媒として、260mLの無水メタノール(メタノール濃度99.8質量%以上)を用意した。これを40℃に保持し、200rpmの速度で攪拌しながら、前記で得た重合体溶液を滴下し、30分間保持して、白色の析出物の沈殿を得た。
(後処理工程)
沈殿物に残存する単量体を取り除くために、得られた沈殿を濾別し、無水メタノール(260mL)を40℃に加熱したものの中に懸濁させ、200rpmの速度で攪拌しながら、30分間洗浄した。この沈殿を更に濾別し、60℃で36時間乾燥させて重合体を得た。得られた重合体の質量平均分子量(Mw)は8900、Mw/Mn=1.5であった。
H−NMRを測定した結果、アセタールの分解は見られなかった。
(Precipitation process)
As a poor solvent to be mixed with the polymer solution, 260 mL of anhydrous methanol (methanol concentration of 99.8% by mass or more) was prepared. While maintaining this at 40 ° C. and stirring at a rate of 200 rpm, the polymer solution obtained above was added dropwise and held for 30 minutes to obtain a white precipitate.
(Post-processing process)
In order to remove the monomer remaining in the precipitate, the resulting precipitate was filtered off, suspended in anhydrous methanol (260 mL) heated to 40 ° C., and stirred for 30 minutes at a speed of 200 rpm. Washed. The precipitate was further filtered and dried at 60 ° C. for 36 hours to obtain a polymer. The obtained polymer had a weight average molecular weight (Mw) of 8900 and Mw / Mn = 1.5.
As a result of measuring 1 H-NMR, no decomposition of acetal was observed.

[比較例1]
実施例1において、単量体(C−1)に替えて、水酸基を有する単量体(C−14)(2.36g、10mmol)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で重合工程および沈殿工程を行った。沈殿工程において、重合体溶液を滴下した際に、メタノール中で重合体が凝集してモチ状になってしまい、重合体を精製することができなかった。
[Comparative Example 1]
In Example 1, it superposed | polymerized by the method similar to Example 1 except having replaced with the monomer (C-1) and having used the monomer (C-14) which has a hydroxyl group (2.36g, 10 mmol). Steps and precipitation steps were performed. In the precipitation step, when the polymer solution was dropped, the polymer aggregated in methanol and became sticky, and the polymer could not be purified.

[比較例2]
実施例1において、単量体(C−1)に替えて、水酸基を有する単量体(C−14)(2.36g、10mmol)を用いた。また貧溶媒として、無水メタノールに替えて、メタノール(182mL)と水(78mL)の混合溶媒(水分含有量30%)を用いた。そのほかは実施例1と同様の方法で重合工程および沈殿工程を行った。
得られた重合体の質量平均分子量(Mw)は9900、Mw/Mn=1.8であった。
H−NMRを測定した結果、分解比18.1%でアセタールの分解が見られた。
[Comparative Example 2]
In Example 1, instead of the monomer (C-1), a monomer (C-14) having a hydroxyl group (2.36 g, 10 mmol) was used. As a poor solvent, a mixed solvent of methanol (182 mL) and water (78 mL) (water content 30%) was used instead of anhydrous methanol. Other than that, the polymerization step and the precipitation step were performed in the same manner as in Example 1.
The obtained polymer had a mass average molecular weight (Mw) of 9900 and Mw / Mn = 1.8.
As a result of measuring 1 H-NMR, acetal decomposition was observed at a decomposition ratio of 18.1%.

Claims (1)

少なくとも、下記一般式(1)で表される単量体(A)と、ラクトン環を有する単量体(B)と、水酸基以外の極性基を有する単量体(C)とを共重合させる重合工程と、
該重合工程で得られた重合体を含む重合体溶液を、貧溶媒と混合して、該重合体溶液中の重合体を沈殿させる沈殿工程を有し、
前記貧溶媒が、水分含有量が10質量%未満のアルコールであることを特徴とする重合体の製造方法。
Figure 0005640787
(式中、Rは水素原子またはメチル基を表し、Rは水素原子、または炭素数1〜6の
直鎖状もしくは分岐状の炭化水素基を表し、Rは炭素数1〜12の直鎖状、分岐状、または脂環式の炭化水素基を表す。)
At least the monomer (A) represented by the following general formula (1), the monomer (B) having a lactone ring, and the monomer (C) having a polar group other than a hydroxyl group are copolymerized. A polymerization process;
The polymer solution containing the polymer obtained in the polymerization step is mixed with a poor solvent to have a precipitation step of precipitating the polymer in the polymer solution,
The method for producing a polymer, wherein the poor solvent is an alcohol having a water content of less than 10% by mass.
Figure 0005640787
(In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents a hydrogen atom or a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and R 3 has 1 to 12 carbon atoms. Represents a linear, branched, or alicyclic hydrocarbon group.)
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