JP5696868B2 - A method for producing a copolymer for resist. - Google Patents

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Description

本発明は、重合体の製造方法、その重合体を含むレジスト組成物、特に、エキシマレーザー又は電子線リソグラフィーを使用する微細加工に好適なレジスト組成物に関する技術に関する。   The present invention relates to a method for producing a polymer, a resist composition containing the polymer, and more particularly to a technique related to a resist composition suitable for microfabrication using excimer laser or electron beam lithography.

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

さらに、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。さらに、これらの液浸リソグラフィー技術も研究されている。また、これらとは異なるタイプのリソグラフィー技術として、電子線リソグラフィー技術についても精力的に研究されている。   Furthermore, recently, KrF excimer laser (wavelength: 248 nm) lithography technology has been introduced, and ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) lithography technology and EUV excimer laser (wavelength: 13 nm) lithography technology for further shortening the wavelength have been studied. ing. Furthermore, these immersion lithography techniques are also being studied. Also, as a different type of lithography technology, electron beam lithography technology has been energetically studied.

上記短波長の照射光又は電子線を用いたレジストパターンの形成に用いられる高解像度のレジスト組成物として、光酸発生剤を含有する「化学増幅型レジスト組成物」が提唱され、現在、化学増幅型レジスト組成物の改良及び開発が進められている。
これに伴い、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、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。
A "chemically amplified resist composition" containing a photoacid generator has been proposed as a high-resolution resist composition used for forming resist patterns using short-wavelength irradiation light or electron beams, and is currently chemically amplified. Improvements and developments in mold resist compositions are underway.
Accordingly, an acrylic polymer that is transparent to light having a wavelength of 193 nm has attracted attention as a chemically amplified resist polymer used in ArF excimer laser lithography.

このようなアクリル系重合体として、例えば、レジスト組成物に好適であり、且つ、熱安定性の良好な重合体として、アセタール骨格含有(メタ)アクリル系単量体を構成単位とする重合体が開示されている。さらに、このような重合体の製造方法として、上記アセタール骨格を有する単量体と他の単量体とを、ラジカル重合により製造することも開示されている(特許文献1)。   As such an acrylic polymer, for example, a polymer having an acetal skeleton-containing (meth) acrylic monomer as a structural unit is suitable as a resist composition and a polymer having good thermal stability. It is disclosed. Furthermore, as a method for producing such a polymer, it is also disclosed that the monomer having an acetal skeleton and another monomer are produced by radical polymerization (Patent Document 1).

しかしながら、アセタール骨格含有単量体と他の単量体とを、単にラジカル重合するという従来の製造方法では、重合反応中に、単量体中のアセタール基の一部が、他の単量体に含まれる微量の不純物によって分解されカルボキシル基を生成し、所望の組成の共重合体が得られないという問題があった。また、不純物の量は単量体の原料ロットによって異なるため、アセタール基の分解は不規則に生じ、安定した品質管理が困難であるという問題があった。さらに、これらをレジスト用共重合体として用いる場合は、レジスト性能も不安定になってしまうという問題があった。   However, in the conventional production method in which the acetal skeleton-containing monomer and another monomer are simply radically polymerized, a part of the acetal group in the monomer may be converted into another monomer during the polymerization reaction. There is a problem in that a copolymer having a desired composition cannot be obtained by being decomposed by a trace amount of impurities contained in the product to generate a carboxyl group. In addition, since the amount of impurities differs depending on the monomer raw material lot, there is a problem that the decomposition of the acetal group occurs irregularly and stable quality control is difficult. Further, when these are used as a resist copolymer, there is a problem that the resist performance becomes unstable.

一方、重合中の単量体の熱による分解という問題は、ヘミアセタール基含有単量体を重合する場合に生じている。例えば、ヘミアセタール基が重合時の熱により分解されてカルボキシル基を生成し、この生成したカルボキシル基が重合体中に組み込まれることを抑制するために、アミノ基含有化合物の存在下で重合を行う方法(特許文献2)や塩基性窒素を有する単量体の共存下で重合する方法(特許文献3)が提案されている。
特開2007−45924号公報 特開平05−155945号公報 特開平05−222134号公報
On the other hand, the problem of thermal decomposition of the monomer during polymerization occurs when a hemiacetal group-containing monomer is polymerized. For example, polymerization is performed in the presence of an amino group-containing compound in order to prevent the hemiacetal group from being decomposed by heat during polymerization to produce a carboxyl group and to inhibit the produced carboxyl group from being incorporated into the polymer. A method (Patent Document 2) and a method of polymerizing in the presence of a monomer having basic nitrogen (Patent Document 3) have been proposed.
JP 2007-45924 Japanese Patent Laid-Open No. 05-155945 JP 05-222134 A

しかしながら、上記特許文献2及び3記載の重合体は塗料用途や接着剤用途に供されるものであり、微細加工性能や高純度性能を要求されるレジスト用途に供することには適さないものである。また、上記特許文献2及び3は、重合時の熱によるヘミアセタール基の分解を記載しているだけであって、レジスト用重合体を構成する単量体中に含まれる微量の不純物によるアセタール基の分解による問題やその解決策を示唆するものではない。   However, the polymers described in Patent Documents 2 and 3 are used for coating applications and adhesive applications, and are not suitable for use in resist applications that require fine processing performance and high purity performance. . In addition, Patent Documents 2 and 3 only describe the decomposition of the hemiacetal group by heat at the time of polymerization, and the acetal group due to a trace amount of impurities contained in the monomer constituting the resist polymer. It does not suggest any problems or solutions due to the decomposition of.

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、アセタール基を有する(メタ)アクリル系重合体の製造中に、他の単量体に含まれる不純物によるアセタール基の分解を抑制することを目的とする。さらに、これによって単量体の製造ロットに関わらず、得られる共重合体の組成及びレジスト用共重合体として用いる際の性能が安定した共重合体の製造法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 an object thereof is to suppress decomposition of an acetal group due to impurities contained in other monomers during the production of a (meth) acrylic polymer having an acetal group. And It is another object of the present invention to provide a method for producing a copolymer having a stable composition and a performance when used as a resist copolymer, regardless of the production lot of the monomer.

本発明の第一の要旨は、アセタール基を有する(メタ)アクリル系単量体と、該単量体と共重合可能な他の(メタ)アクリル系単量体とを、上記単量体の合計量に対して0.016質量部以上0.1質量部以下の、計量・重合中に揮発しない程度の沸点を有する塩基性化合物共存下で重合するレジスト用共重合体の製造方法にある。 The first gist of the present invention is that a (meth) acrylic monomer having an acetal group and another (meth) acrylic monomer copolymerizable with the monomer are combined with each other. The present invention relates to a method for producing a copolymer for resist that is polymerized in the presence of a basic compound having a boiling point of 0.016 parts by mass or more and 0.1 parts by mass or less with respect to the total amount and does not volatilize during measurement and polymerization .

また、本発明の第二の要旨は、上記方法で得られたレジスト用共重合体を含むレジスト用組成物にある。   Moreover, the 2nd summary of this invention exists in the composition for resists containing the copolymer for resists obtained by the said method.

また、本発明の第三の要旨は、上記レジスト組成物と光酸発生剤とを含む組成物を、被加工基板上に塗布しレジスト膜を形成する工程と、該レジスト膜に450nm以下の波長の光を照射して潜像を形成する工程と、該潜像が形成されたレジスト膜を現像液で現像処理する工程とを有する、パターンが形成された基板の製造方法にある。   The third gist of the present invention includes a step of applying a composition containing the resist composition and a photoacid generator on a substrate to be processed to form a resist film, and a wavelength of 450 nm or less on the resist film. The method includes the step of forming a latent image by irradiating the light and a step of developing the resist film on which the latent image is formed with a developer.

上記レジスト用重合体の製造方法によれば、重合反応中に、アセタール基の一部が、他の単量体に含まれる微量の不純物によって分解されることを防ぐことが可能となり、単量体の製造ロットに関わらず、性能や品質等が安定した組成の共重合体を得ることができる。   According to the method for producing a resist polymer, it is possible to prevent a part of the acetal group from being decomposed by a trace amount of impurities contained in another monomer during the polymerization reaction. Regardless of the production lot, a copolymer having a composition with stable performance and quality can be obtained.

また、上記レジスト用重合体の製造方法によれば、所望の組成の共重合体を得ることができるため、レジスト用組成物として用いる場合は、性能を安定化させることが可能となる。   In addition, according to the method for producing a resist polymer, a copolymer having a desired composition can be obtained. Therefore, when used as a resist composition, performance can be stabilized.

また、上記製造方法によれば、微細なパターンが形成された基板を安定して供給することができるので、これにより半導体基板等の生産性や信頼性の向上を図ることができる。   In addition, according to the above manufacturing method, a substrate on which a fine pattern is formed can be stably supplied, thereby improving the productivity and reliability of a semiconductor substrate or the like.

本明細書において、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸又はメタクリル酸を意味し、「(メタ)アクリル系単量体」とは、アクリル系単量体又はメタクリル系単量体を意味する。   In this specification, “(meth) acrylic acid” means acrylic acid or methacrylic acid, and “(meth) acrylic monomer” means an acrylic monomer or a methacrylic monomer. .

(アセタール基を有する(メタ)アクリル系単量体)
上記アセタール基を有する(メタ)アクリル系単量体としては、特に限定されず、一分子中にアセタール基を1個以上有していればよく、例えば、下記の式で表されるようなものが挙げられる。
((Meth) acrylic monomer having acetal group)
The (meth) acrylic monomer having an acetal group is not particularly limited as long as it has at least one acetal group in one molecule. For example, the one represented by the following formula Is mentioned.

Figure 0005696868
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Figure 0005696868
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上記アセタール基を有する(メタ)アクリル系単量体の含有量は、特に制限されないが、共重合体の構成単位である全単量体の合計の仕込み量(100モル%)に対して、1〜30モル%の範囲で用いられることが好ましく、より好ましくは、5〜15モル%の範囲である。上記アセタール基を有する(メタ)アクリル系単量体の含有量が1モル%以上、好ましくは5モル%以上であれば、ラインエッジラフネスが小さく、ディフェクトが少なくなる傾向にあり、また、この含有量が30モル%以下、好ましくは15モル%以下であれば、ディフェクトが少なく、有機溶媒への溶解性が良好になる傾向がある。   The content of the (meth) acrylic monomer having an acetal group is not particularly limited, but is 1 with respect to the total charged amount (100 mol%) of all monomers that are constituent units of the copolymer. It is preferably used in the range of ˜30 mol%, more preferably in the range of 5 to 15 mol%. If the content of the (meth) acrylic monomer having an acetal group is 1 mol% or more, preferably 5 mol% or more, the line edge roughness tends to be small and defects tend to be reduced. When the amount is 30 mol% or less, preferably 15 mol% or less, there is a tendency that the number of defects is small and the solubility in an organic solvent is good.

(共重合可能な他のアクリル系単量体)
上記アセタール基を有する(メタ)アクリル系単量体と共重合可能な他の(メタ)アクリル系単量体としては、アセタール基を有さない(メタ)アクリル系単量体であれば、特に限定されないが、基板密着性付与等の観点からラクトン骨格を有する(メタ)アクリル系単量体、レジストパターン形成等の観点から酸不安定基を有する(メタ)アクリル系単量体、及び、レジスト溶媒への溶解性向上やエッチング耐性付与等の観点から親水性基を有する(メタ)アクリル系単量体等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を任意に組み合わせることができる。
(Other acrylic monomers that can be copolymerized)
As the other (meth) acrylic monomer copolymerizable with the (meth) acrylic monomer having an acetal group, particularly if it is a (meth) acrylic monomer having no acetal group Although not limited, a (meth) acrylic monomer having a lactone skeleton from the viewpoint of imparting substrate adhesion, a (meth) acrylic monomer having an acid labile group from the viewpoint of resist pattern formation, and the resist (Meth) acrylic monomers having a hydrophilic group are exemplified from the viewpoint of improving solubility in a solvent and imparting etching resistance, and one or more of these can be arbitrarily combined.

(ラクトン骨格を有する(メタ)アクリル系単量体)
ラクトン骨格としては、例えば、4〜20員環程度のラクトン骨格が挙げられる。ラクトン骨格は、ラクトン環のみの単環であってもよく、ラクトン環に脂肪族又は芳香族の炭素環又は複素環が縮合していてもよい。
上記ラクトン骨格を有する(メタ)アクリル系単量体としては、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(メタ)アクリル系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(メタ)アクリル系単量体が特に好ましい。
((Meth) acrylic monomer having 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 carbon ring or a heterocyclic ring may be condensed with the lactone ring.
The (meth) acrylic monomer having a lactone skeleton is a (meth) acrylic acid ester having a substituted or unsubstituted δ-valerolactone ring, substituted or unsubstituted, because it has excellent adhesion to a substrate or the like. At least one selected from the group consisting of (meth) acrylic monomers having a γ-butyrolactone ring is preferred, and (meth) acrylic monomers having an unsubstituted γ-butyrolactone ring are particularly preferred.

上記ラクトン骨格を有する(メタ)アクリル系単量体としては、例えば、β−メタクリロイルオキシ−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−メタクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン、β−メタクリロイルオキシ−β−メチル−γ−ブチロラクトン、α−メタクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン、2−(1−メタクリロイルオキシ)エチル−4−ブタノリド、メタクリル酸パントイルラクトン等が挙げられる。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コハク酸無水物等も挙げられる。
上記ラクトン骨格を有する(メタ)アクリル系単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を必要に応じて組み合わせて用いてもよい。
Examples of the (meth) acrylic monomer having the lactone skeleton include β-methacryloyloxy-β-methyl-δ-valerolactone, 4,4-dimethyl-2-methylene-γ-butyrolactone, and β-methacryloyloxy. -Γ-butyrolactone, β-methacryloyloxy-β-methyl-γ-butyrolactone, α-methacryloyloxy-γ-butyrolactone, 2- (1-methacryloyloxy) ethyl-4-butanolide, pantoyllactone methacrylate, etc. . Examples of the monomer having a similar structure include methacryloyloxysuccinic anhydride.
The (meth) acrylic monomer having the lactone skeleton may be used alone or in combination of two or more as necessary.

上記ラクトン骨格を有する(メタ)アクリル系単量体の含有量は、特に限定されないが、共重合体の構成単位である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、30モル%以上がより好ましい。また、上記含有量の上限値としては、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。
上記ラクトン骨格を有する単量体の含有量が20モル%以上、好ましくは30モル%以上であれば、基板等との密着性が良好になる傾向があり、また、この含有量が60モル%以下、好ましくは55モル%以下、さらに好ましくは50モル%以下であれば、感度や解像度が向上し、ディフェクトが少なくなる傾向がある。
The content of the (meth) acrylic monomer having the lactone skeleton is not particularly limited, but is 20 mol% in the total charged amount (100 mol%) of all monomers that are constituent units of the copolymer. The above is preferable, and 30 mol% or more is more preferable. Moreover, as an upper limit of the said content, 60 mol% or less is preferable, 55 mol% or less is more preferable, and 50 mol% or less is further more preferable.
If the content of the monomer having a lactone skeleton is 20 mol% or more, preferably 30 mol% or more, the adhesion to a substrate or the like tends to be good, and the content is 60 mol%. Hereinafter, if it is preferably 55 mol% or less, more preferably 50 mol% or less, the sensitivity and resolution tend to be improved and defects tend to be reduced.

(酸不安定基を有する(メタ)アクリル系単量体)
酸不安定基とは、酸の作用によって脱離する構造を有する基であり、酸不安定基を含む構成単位は、酸により分解してアルカリ可溶性基と酸不安定基由来の残基となる。このような酸不安定基は、重合体をレジスト用重合体として供した場合、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。
((Meth) acrylic monomer having acid labile group)
The acid labile group is a group having a structure that is eliminated by the action of an acid, and the structural unit containing the acid labile group is decomposed by an acid to become an alkali-soluble group and a residue derived from the acid labile group. . Such an acid labile group becomes soluble in an alkali by an acid when the polymer is used as a resist polymer, and has an effect of enabling formation of a resist pattern.

上記酸不安定基を有する(メタ)アクリル系単量体としては、特に限定されないが、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。このような脂環式炭化水素基を有する単量体は、ドライエッチング耐性に優れる傾向にあるため好ましい。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。   The (meth) acrylic monomer having an acid labile group is not particularly limited, but a group having an alicyclic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms and detachable by the action of an acid. Examples include (meth) acrylic acid esters. A monomer having such an alicyclic hydrocarbon group is preferable because it tends to be excellent in dry etching resistance. 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.

上記酸不安定基を有する(メタ)アクリル系単量体としては、例えば、メタクリル酸2−メチル−2−アダマンチル、メタクリル酸2−エチル−2−アダマンチル等が挙げられる。
また、上記酸不安定基を有する(メタ)アクリル系単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を必要に応じて組み合わせて用いてもよい。
Examples of the (meth) acrylic monomer having an acid labile group include 2-methyl-2-adamantyl methacrylate and 2-ethyl-2-adamantyl methacrylate.
Moreover, the (meth) acrylic-type monomer which has the said acid labile group may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type as needed.

上記酸不安定基を有する(メタ)アクリル系単量体の含有量は、特に制限されないが、共重合体の構成単位である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、上記含有量の上限値としては、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。
上記含有量が、20モル%以上、好ましくは25モル%以上であれば、感度や解像度が向上する傾向にあり、また、この含有量が、60モル%以下、好ましくは55モル%以下、さらに好ましくは50モル%以下であれば、解像性が向上する傾向にある。
The content of the (meth) acrylic monomer having an acid labile group is not particularly limited, but it is 20 in the total charged amount (100 mol%) of all monomers that are constituent units of the copolymer. The mol% or more is preferable, and 25 mol% or more is more preferable. Moreover, as an upper limit of the said content, 60 mol% or less is preferable, 55 mol% or less is more preferable, and 50 mol% or less is further more preferable.
If the content is 20 mol% or more, preferably 25 mol% or more, sensitivity and resolution tend to be improved, and the content is 60 mol% or less, preferably 55 mol% or less, If it is preferably 50 mol% or less, the resolution tends to be improved.

(親水性基を有する(メタ)アクリル系単量体)
「親水性基」としては、特に限定されないが、−C(CF−OH、ヒドロキシ基、シアノ基、メトキシ基、カルボキシ基及びアミノ基の少なくとも1種が挙げられる。
上記親水性基を有する(メタ)アクリル系単量体は、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。環式炭化水素基を有する単量体は、ドライエッチング耐性に優れる傾向にあるため好ましい。
((Meth) acrylic monomer having hydrophilic group)
The “hydrophilic group” is not particularly limited, and examples thereof include 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 (meth) acrylic monomer having a hydrophilic group is, for example, a (meth) acrylic acid ester having a terminal hydroxy group, substitution of an alkyl group, a hydroxy group, a carboxy group or the like on the hydrophilic group of the monomer. Group-containing derivative, cyclic hydrocarbon group-containing monomer (cyclohexyl (meth) acrylate, 1-isobornyl (meth) acrylate, adamantyl (meth) acrylate), tricyclodecanyl (meth) acrylate, ( (Meth) acrylic acid dicyclopentyl, (meth) acrylic acid 2-methyl-2-adamantyl, (meth) acrylic acid 2-ethyl-2-adamantyl, etc.) as a substituent with a hydrophilic group such as a hydroxy group or a carboxy group. The monomer which has. A monomer having a cyclic hydrocarbon group is preferable because it tends to be excellent in dry etching resistance.

上記親水性基を有する(メタ)アクリル系単量体としては、例えば、(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、メタクリル酸3−ヒドロキシアダマンチル等が挙げられ、基板等に対する密着性の点から、1−メタクリロイルオキシ−3−ヒドロキシアダマンタン等が好ましい。
上記親水性基を有する(メタ)アクリル系単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を必要に応じて組み合わせて用いてもよい。
Examples of the (meth) acrylic monomer having a hydrophilic group include (meth) acrylic acid, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic acid. Examples include 2-hydroxy-n-propyl, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, 3-hydroxyadamantyl methacrylate, and the like, and 1-methacryloyloxy-3-hydroxyadamantane is preferable from the viewpoint of adhesion to a substrate and the like. .
The (meth) acrylic monomer having a hydrophilic group may be used alone or in combination of two or more as necessary.

上記親水性基を有する(メタ)アクリル系単量体の含有量は、レジストパターン矩形性の点から、共重合体の構成単位である全単量体の合計の仕込み量(100モル%)中、5〜30モル%が好ましく、10〜25モル%がより好ましい。上記含有量が5モル%以上、好ましくは10モル%以上であれば、レジストパターンが良好となる傾向があり、上記含有量が20モル%以下、好ましくは25モル%以上であれば、マイクロゲルやディフェクトが少ない傾向にある。   The content of the (meth) acrylic monomer having a hydrophilic group is, in terms of the resist pattern rectangularity, in the total charged amount (100 mol%) of all monomers that are constituent units of the copolymer. 5-30 mol% is preferable, and 10-25 mol% is more preferable. If the content is 5 mol% or more, preferably 10 mol% or more, the resist pattern tends to be good, and if the content is 20 mol% or less, preferably 25 mol% or more, the microgel There is a tendency to have few defects.

(塩基性化合物)
上記単量体の重合は、塩基性化合物の共存下で行われる。
本明細書において、上記塩基性化合物の「共存下」とは、重合反応系に該塩基性化合物が存在していることをいい、例えば、上記単量体や重合開始剤と共に塩基性化合物を添加してもよく、あるいは、上記単量体や重合開始剤とは別に塩基性化合物を添加してもよい。
上記各単量体中には、酸や酸発生物質等の微量の不純物が含まれており、該不純物に由来する酸によって、重合時に、アセタール基を有する単量体の分解が生じうる。しかしながら、上記重合反応系に、所定量の塩基性化合物が存在することによって、上記微量の不純物由来の酸が中和されるため、重合時に、該不純物に由来する酸によるアセタール基を有する単量体の分解を抑制することができる。
(Basic compound)
The polymerization of the monomer is performed in the presence of a basic compound.
In the present specification, “in the presence of the basic compound” means that the basic compound is present in the polymerization reaction system. For example, the basic compound is added together with the monomer and the polymerization initiator. Alternatively, a basic compound may be added separately from the monomer and the polymerization initiator.
Each of the above monomers contains a small amount of impurities such as an acid and an acid generator, and the acid derived from the impurities can cause decomposition of the monomer having an acetal group during polymerization. However, the presence of a predetermined amount of the basic compound in the polymerization reaction system neutralizes the acid derived from the trace amount of impurities, so that a single amount having an acetal group due to the acid derived from the impurities during polymerization. Degradation of the body can be suppressed.

なお、上記単量体中に含まれる微量の不純物によってアセタール基の分解が生じるメカニズムの一例として、α−メタクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン(α−GBLMA)等中に含まれるブロモ体により酸が発生し、結果として、アセタールの分解が引き起こされる場合や、アセタールの分解によって生じる酸によってさらにアセタールの分解が引き起こされる場合等が考えられるが、これらの理論に限定されるわけではない。   As an example of the mechanism by which the acetal group is decomposed by a trace amount of impurities contained in the monomer, an acid is generated by a bromo compound contained in α-methacryloyloxy-γ-butyrolactone (α-GBLMA) or the like. As a result, there may be a case where the acetal is decomposed, a case where the acetal is further decomposed by an acid generated by the decomposition of the acetal, but the invention is not limited to these theories.

上記塩基性化合物としては、例えば、ジエチルアミン、トリエチルアミン、n−プロピルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリ−n−プロピルアミン、n−ブチルアミン、ジ−n−ブチルアミン、イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン又はヘキサメチレンジアミン等を用いることができる。
これらのうち、計量・重合中に揮発しない程度の沸点を有し、かつ、精製時には除去することができる観点から、トリエチルアミンを用いることが好ましい。
Examples of the basic compound include diethylamine, triethylamine, n-propylamine, di-n-propylamine, tri-n-propylamine, n-butylamine, di-n-butylamine, isobutylamine, sec-butylamine, cyclohexyl. Amine, ethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine or the like can be used.
Of these, triethylamine is preferably used from the viewpoint of having a boiling point that does not volatilize during metering and polymerization and that can be removed during purification.

上記塩基性化合物の量は、共重合体を構成する単量体の合計量100質量部に対して0.016質量部以上である。上記量が0.016質量部以上であれば、単量体中に含まれる微量の不純物等が中和され、該不純物によるアセタール基の分解を抑制することができる。なお、上記量の上限としては、リソグラフィー性能等の観点から、2質量部以下、好ましくは0.5質量部以下、さらに好ましくは0.1質量部以下である。   The amount of the basic compound is 0.016 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the total amount of monomers constituting the copolymer. If the said amount is 0.016 mass part or more, the trace amount impurity contained in a monomer etc. will be neutralized and decomposition | disassembly of an acetal group by this impurity can be suppressed. The upper limit of the amount is 2 parts by mass or less, preferably 0.5 parts by mass or less, and more preferably 0.1 parts by mass or less from the viewpoint of lithography performance and the like.

(重合方法)
重合方法としては、例えば、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必要がある点、重合体の分子量を比較的低くする必要がある点から、溶液重合法が好ましい。
(Polymerization method)
Examples of the polymerization method include known polymerization methods such as bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, and emulsion polymerization. Among these, the solution polymerization method is preferred because it is necessary to remove the monomer remaining after the completion of the polymerization reaction and the molecular weight of the polymer needs to be relatively low in order not to reduce the light transmittance. .

溶液重合法においては、単量体及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、あるいは、間欠供給であってもよい。溶液重合法としては、製造ロットの違いによる平均分子量、分子量分布等のばらつきが小さく、再現性のある重合体が簡便に得られる点から、単量体及び重合開始剤を重合容器内に滴下する滴下重合法が好ましい。   In the solution polymerization method, the monomer and the polymerization initiator may be supplied to the polymerization vessel continuously or intermittently. As a solution polymerization method, a monomer and a polymerization initiator are dropped into a polymerization vessel from the viewpoint that a variation in average molecular weight and molecular weight distribution due to differences in production lots is small and a reproducible polymer can be easily obtained. The dropping polymerization method is preferred.

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、単量体及び重合開始剤を、それぞれ独立に、又は任意の組み合わせで、重合容器内に滴下できる。
単量体は、単量体のみで滴下してもよく、あるいは、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。
In the dropping polymerization method, after the inside of the polymerization vessel is heated to a predetermined polymerization temperature, the monomer and the polymerization initiator can be 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”).

溶媒をあらかじめ重合容器に仕込んでもよく、あるいは、溶媒をあらかじめ重合容器に仕込まなくてもよい。溶媒をあらかじめ重合容器に仕込まない場合、単量体又は重合開始剤は、溶媒がない状態で重合容器中に滴下される。
上記重合開始剤は、単量体に直接に溶解させてもよく、あるいは、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。
The solvent may be charged in the polymerization vessel in advance, or the solvent may not be charged in the polymerization vessel in advance. When the 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 solvent.
The polymerization initiator may be dissolved directly in the monomer, or may be dissolved in the monomer solution, or may be dissolved only in the dropping solvent.

また、上記単量体及び重合開始剤は、同じ貯槽内で混合した後、重合容器中に滴下してもよく、あるいは、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、あるいは、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。   In addition, the monomer and the polymerization initiator may be dropped into the polymerization vessel after mixing in the same storage tank, or may be dropped into the polymerization container from an independent storage tank, or They may be mixed immediately before being supplied from an independent storage tank to the polymerization vessel and dropped into the polymerization vessel.

また、単量体及び重合開始剤は、一方を先に滴下した後、遅れて他方を滴下してもよく、あるいは、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、あるいは、単量体又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。   In addition, the monomer and the polymerization initiator may be dropped one after the other, and then the other may be dropped with a delay, or both may be dropped at the same timing. The dropping speed may be constant until the dropping is completed, or may be changed in multiple stages according to the consumption speed of the monomer or the polymerization initiator.

また、上記単量体及び重合開始剤の滴下は、連続的に行ってもよく、あるいは、間欠的に行ってもよい。   The monomer and the polymerization initiator may be added dropwise continuously or intermittently.

上記したような各種の重合条件や方法を適宜選択することにより、共重合体の組成や分子量のコントロールが可能である。例えば、所望の分子量の共重合体や、均一な組成の共重合体等を得ることができる。   The composition and molecular weight of the copolymer can be controlled by appropriately selecting various polymerization conditions and methods as described above. For example, a copolymer having a desired molecular weight or a copolymer having a uniform composition can be obtained.

重合温度は、特に制限されないが、通常、50〜150℃の範囲で行うのが好ましい。また、重合反応は窒素やアルゴンなど不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。   The polymerization temperature is not particularly limited, but usually it is preferably performed in the range of 50 to 150 ° C. The polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon.

上記溶媒としては、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(プロピレングリコールモノメチルエーテル等。)、環状エーテル(テトラヒドロフラン(以下、「THF」と記す。)等。)等。
エステル類:乳酸エチル、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:メチルエチルケトン等。
脂環式炭化水素:シクロヘキサン等。
上記溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を必要に応じて併用してもよい。
Examples of the solvent include the following.
Ethers: chain ethers (propylene glycol monomethyl ether, etc.), cyclic ethers (tetrahydrofuran (hereinafter referred to as “THF”), etc.) and the like.
Esters: ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate (hereinafter referred to as “PGMEA”), γ-butyrolactone, and the like.
Ketones: methyl ethyl ketone and the like.
Alicyclic hydrocarbons: cyclohexane and the like.
The said solvent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together as needed.

上記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。該重合開始剤としては、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 said polymerization initiator, what generate | occur | produces a radical efficiently with a heat | fever is preferable. Examples of the polymerization initiator include azo compounds (2,2′-azobisisobutyronitrile, dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate, 2,2′-azobis [2- (2-imidazoline). -2-yl) propane], etc.), organic peroxides (2,5-dimethyl-2,5-bis (tert-butylperoxy) hexane, di (4-tert-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate, etc. Etc.).

本発明のレジスト組成物は、上記共重合体を溶媒に溶解したものである。また、本発明のレジスト組成物を化学増幅型レジスト組成物として用いる場合は、さらに光酸発生剤を溶解したものである。   The resist composition of the present invention is obtained by dissolving the above copolymer in a solvent. When the resist composition of the present invention is used as a chemically amplified resist composition, a photoacid generator is further dissolved.

溶媒としては、上記重合体の製造に用いた溶媒と同様のものが挙げられる。溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を必要に応じて併用してもよい。   As a solvent, the thing similar to the solvent used for manufacture of the said polymer is mentioned. A solvent may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together as needed.

光酸発生剤は、化学増幅型レジスト組成物の光酸発生剤として使用可能なものの中から任意に選択できる。光酸発生剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を必要に応じて併用してもよい。   The photoacid generator can be arbitrarily selected from those that can be used as the photoacid generator of the chemically amplified resist composition. A photo-acid generator may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together as needed.

光酸発生剤としては、例えば、オニウム塩化合物、スルホンイミド化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、キノンジアジド化合物、ジアゾメタン化合物等が挙げられる。
光酸発生剤の量は、重合体100質量部に対して、0.1〜20質量部が好ましく、0.5〜10質量部がより好ましい。
Examples of the photoacid generator include onium salt compounds, sulfonimide compounds, sulfone compounds, sulfonic acid ester compounds, quinone diazide compounds, diazomethane compounds, and the like.
0.1-20 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of polymers, and, as for the quantity of a photo-acid generator, 0.5-10 mass parts is more preferable.

化学増幅型レジスト組成物は、含窒素化合物を含んでいてもよい。含窒素化合物を含むことにより、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等がさらに向上する。つまり、レジストパターンの断面形状が矩形により近くなり、また、レジスト膜に光を照射し、ついでベーク(PEB)した後、次の現像処理までの間に数時間放置されることが半導体素子の量産ラインではあるが、そのような放置(経時)したときにレジストパターン断面形状の劣化の発生がより抑制される。   The chemically amplified resist composition may contain a nitrogen-containing compound. By including the nitrogen-containing compound, the resist pattern shape, the stability over time, and the like are further improved. That is, the cross-sectional shape of the resist pattern becomes closer to a rectangle, and the resist film is irradiated with light, then baked (PEB), and then left for several hours before the next development process. Although it is a line, the occurrence of deterioration of the cross-sectional shape of the resist pattern is further suppressed when left as such (timed).

上記含窒素化合物としては、アミンが好ましく、第2級低級脂肪族アミン、第3級低級脂肪族アミンがより好ましい。
上記含窒素化合物の含有量は、重合体100質量部に対して、0.01〜2質量部が好ましい。
The nitrogen-containing compound is preferably an amine, more preferably a secondary lower aliphatic amine or a tertiary lower aliphatic amine.
As for content of the said nitrogen-containing compound, 0.01-2 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of polymers.

化学増幅型レジスト組成物は、有機カルボン酸、リンのオキソ酸またはその誘導体(以下、これらをまとめて酸化合物と記す。)を含んでいてもよい。酸化合物を含むことにより、含窒素化合物の配合による感度劣化を抑えることができ、また、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等がさらに向上する。   The chemically amplified resist composition may contain an organic carboxylic acid, an oxo acid of phosphorus, or a derivative thereof (hereinafter collectively referred to as an acid compound). By including an acid compound, it is possible to suppress deterioration in sensitivity due to the blending of the nitrogen-containing compound, and further improve the resist pattern shape, stability with time of leaving, and the like.

上記有機カルボン酸としては、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸等が挙げられる。
上記リンのオキソ酸またはその誘導体としては、リン酸またはその誘導体、ホスホン酸またはその誘導体、ホスフィン酸またはその誘導体等が挙げられる。
上記酸化合物の含有量は、重合体100質量部に対して、0.01〜5質量部が好ましい。
Examples of the organic carboxylic acid include malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, and salicylic acid.
Examples of the phosphorus oxo acid or derivatives thereof include phosphoric acid or derivatives thereof, phosphonic acid or derivatives thereof, phosphinic acid or derivatives thereof, and the like.
As for content of the said acid compound, 0.01-5 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of polymers.

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

次いで、本発明にかかるパターンが形成された基板の製造方法の一例について説明する。
まず、所望の微細パターンを形成しようとするシリコンウエハー等の被加工基板の表面に、本発明のレジスト組成物をスピンコート等により塗布する。そして、該レジスト組成物が塗布された被加工基板を、ベーキング処理(PAB)等で乾燥することにより、基板上にレジスト膜を形成する。
Next, an example of a method for manufacturing a substrate on which a pattern according to the present invention is formed will be described.
First, the resist composition of the present invention is applied to the surface of a substrate to be processed such as a silicon wafer on which a desired fine pattern is to be formed by spin coating or the like. Then, the substrate to be processed coated with the resist composition is dried by baking (PAB) or the like, thereby forming a resist film on the substrate.

次いで、レジスト膜に、フォトマスクを介して、450nm以下、好ましくは250nm以下の波長の光を照射して潜像を形成する(露光)。照射光としては、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、Fエキシマレーザー、EUVエキシマレーザーが好ましく、ArFエキシマレーザーが特に好ましい。また、電子線を照射してもよい。
また、該レジスト膜と露光装置の最終レンズとの間に、純水、パーフルオロ−2−ブチルテトラヒドロフラン、パーフルオロトリアルキルアミン等の高屈折率液体を介在させた状態で光を照射する液浸露光を行ってもよい。
Next, the resist film is irradiated with light having a wavelength of 450 nm or less, preferably 250 nm or less, through a photomask to form a latent image (exposure). As irradiation light, a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, an F 2 excimer laser, and an EUV excimer laser are preferable, and an ArF excimer laser is particularly preferable. Moreover, you may irradiate an electron beam.
In addition, immersion in which light is irradiated with a high refractive index liquid such as pure water, perfluoro-2-butyltetrahydrofuran, or perfluorotrialkylamine interposed between the resist film and the final lens of the exposure apparatus. Exposure may be performed.

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

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

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、各実施例、比較例中「部」とあるのは、特に断りがない限り、「質量部」を意味する。
また、共重合体の組成及び物性の測定は、以下の方法を用いて行った。
さらに、BDADMAの分解物生成物であるメタクリル酸の量(BDADMA/メタクリル酸比)についても測定を行った。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these. Further, “part” in each example and comparative example means “part by mass” unless otherwise specified.
Further, the composition and physical properties of the copolymer were measured using the following methods.
Furthermore, the amount of methacrylic acid (BDADMA / methacrylic acid ratio), which is a decomposition product of BDADMA, was also measured.

・共重合中の各単量体組成(モル%)、BDADMA/メタクリル酸比
下記1H−NMRの測定により求めた。
日本電子(株)製、GSX−400型FT−NMRを用いて、5質量%の各共重合体の溶液(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、観測周波数400MHz、シングルパルスモードにて、64回の積算で行った。測定温度は、重水素化ジメチルスルホキシドを溶媒とした場合は60℃で行った。
-Each monomer composition (mol%) in copolymerization, BDADMA / methacrylic acid ratio It calculated | required by the measurement of following < 1 > H-NMR.
Using a GSX-400 type FT-NMR manufactured by JEOL Ltd., a 5% by mass solution of each copolymer (deuterated dimethyl sulfoxide solution) is put in a test tube having a diameter of 5 mmφ, an observation frequency of 400 MHz, single In the pulse mode, the measurement was performed 64 times. The measurement temperature was 60 ° C. when deuterated dimethyl sulfoxide was used as a solvent.

・Ethの測定、γ値の測定
(1)リソグラフィー用組成物の調製
以下の組成となるように、下記材料を混合して調製した。
共重合体:10部
光酸発生剤(TPS−105):0.2部
レベリング剤(L−7001):0.2部
溶媒: PGMEA 90部
Measurement of Eth, Measurement of γ Value (1) Preparation of Lithographic Composition The following materials were mixed and prepared so as to have the following composition.
Copolymer: 10 parts Photoacid generator (TPS-105): 0.2 parts Leveling agent (L-7001): 0.2 parts Solvent: PGMEA 90 parts

(2)ドライリソグラフィー
リソグラフィー用組成物を、6インチシリコンウエハー上に回転塗布し、ホットプレート上で120℃、60秒間プリベーク(PAB)して、厚さ300nmの薄膜を形成した。ArFエキシマレーザー露光装置(リソテックジャパン製VUVES−4500)を用い、露光量を変えて10mm×10mmの18ショットを露光した。次いで110℃、60秒間ポストベーク(PEB)した後、レジスト現像アナライザー(リソテックジャパン製RDA−790)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、各露光量における現像中のレジスト膜厚の経時変化を測定した。
(2) Dry Lithography A lithographic 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 thin film having a thickness of 300 nm. Using an ArF excimer laser exposure apparatus (VUVES-4500 manufactured by RISOTEC Japan), 18 shots of 10 mm × 10 mm 2 were exposed while changing the exposure amount. Next, after post-baking (PEB) at 110 ° C. for 60 seconds, using a resist development analyzer (RDA-790, manufactured by RISOTEC Japan), development is performed for 65 seconds with a 2.38% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution at 23.5 ° C. The change with time of the resist film thickness during development at each exposure amount was measured.

(3)解析
得られたデータを基に、露光量(mJ/cm )の対数と、初期膜厚に対する60秒間現像した時点での残存膜厚率(以下、残膜率という)(%)をプロットした曲線(以下、露光量−残膜率曲線という)を作成し、Eth(残膜率0%とするための必要露光量であり、感度を表す。)とγ値(露光量−残膜率曲線の接線の傾きであり、現像コントラストを表す。)を以下の通り求めた。
Eth:露光量−残膜率曲線が残膜率0%と交わる露光量(mJ/cm
γ 値:露光量−残膜率曲線の残膜率50%における露光量をE50 (mJ/cm)、露光量−残膜率曲線のE50 における接線が、残膜率100%の線及び残膜率0%の線と交わる露光量をそれぞれE100 及びE0 として、以下の計算式で求めた。
γ=1/{log(E0 /E100 )}
なお、γ値が高いほど、解像度が高く、微細パターンの解像性能に優れることを示す。
(3) Analysis Based on the obtained data, the logarithm of the exposure amount (mJ / cm 2 ) and the remaining film thickness ratio (hereinafter referred to as the remaining film ratio) when developed for 60 seconds with respect to the initial film thickness (%) Curve (hereinafter referred to as exposure amount-residual film rate curve), and Eth (required exposure amount for setting the residual film rate to 0%, which represents sensitivity) and γ value (exposure amount-residual amount). It is the slope of the tangent to the film rate curve and represents the development contrast).
Eth: exposure amount (mJ / cm 2 ) at which the exposure amount-residual film rate curve intersects with a residual film rate of 0%
γ value: E50 (mJ / cm 2 ) of exposure amount at 50% of the remaining film rate of the exposure amount-residual film rate curve, and a tangent line at E50 of the exposure amount-residual film rate curve of 100% and the remaining film rate The exposure amount intersecting with the line with a film rate of 0% was determined as E100 and E0, respectively, and the following calculation formula was used.
γ = 1 / {log (E0 / E100)}
The higher the γ value, the higher the resolution and the better the resolution performance of the fine pattern.

(実施例1)
窒素導入口、攪拌機、コンデンサー及び温度計を備えたフラスコに、窒素雰囲気下で、PGMEA72.3部を入れ、攪拌しながら湯浴の温度を80℃に上げた。α−メタクリロイルオキシ−γ−ブチロラクトン(α−GBLMA)25.4部(全単量体の合計仕込み量に対して31.8モル%)、2−メタクリロイルオキシ−2−メチルアダマンタン(MAdMA)35.0部(全単量体の合計仕込み量に対して31.8モル%)、2−シアノ−5−ノルボルネンメタクリレート(CNNMA)26.3部(全単量体の合計仕込み量に対して27.3モル%)、2−プロペン酸−2−メチル−1,4−ブタンジイルビス(オキシエチリデン)エステル(BDADMA)13.4部(全単量体の合計仕込み量に対して9.1モル%)、PGMEA129.9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、V−601(商品名))24.5部、トリエチルアミン0.023部を混合した単量体溶液を一定速度で4時間かけて、フラスコ中に滴下し、その後、80℃の温度を3時間保持した。次いで、得られた反応溶液を約7倍量のメタノール中に撹拌しながら滴下し、白色の析出物の沈殿を得た。得られた沈殿を濾別し、再び約7倍量のメタノール中に投入した。これを濾別、回収し、減圧下60℃で約40時間乾燥し、共重合体Aの粉末を得た。
Example 1
Under a nitrogen atmosphere, 72.3 parts of PGMEA was placed in a flask equipped with a nitrogen inlet, a stirrer, a condenser and a thermometer, and the temperature of the hot water bath was raised to 80 ° C. while stirring. 25.4 parts α-methacryloyloxy-γ-butyrolactone (α-GBLMA) (31.8 mol% based on the total charge of all monomers), 2-methacryloyloxy-2-methyladamantane (MAdMA) 35. 0 parts (31.8 mol% with respect to the total charge of all monomers), 26.3 parts of 2-cyano-5-norbornene methacrylate (CNNNMA) (27.27 with respect to the total charge of all monomers). 3 mol%), 2-propenoic acid-2-methyl-1,4-butanediylbis (oxyethylidene) ester (BDDADMA) 13.4 parts (9.1 mol% with respect to the total charge of all monomers), 129.9 parts of PGMEA, 24.5 parts of dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., V-601 (trade name)) and 0.023 part of triethylamine were mixed. Monomer solution over 4 hours at a constant rate, was dropped into the flask, followed by maintaining the temperature of 80 ° C. 3 hours. Subsequently, the obtained reaction solution was dropped into about 7 times amount of methanol with stirring to obtain a white precipitate. The resulting precipitate was filtered off and poured again into about 7 times the amount of methanol. This was separated by filtration, collected, and dried under reduced pressure at 60 ° C. for about 40 hours to obtain a copolymer A powder.

(実施例2)
異なる製造ロットの原料(GBLMAの製造ロットを変更し、その他の原料については実施例1と同じ製造ロットの原料を使用)を用い、(実施例1)と同様の実験を行い、共重合体Bを得た。
(Example 2)
Using a raw material of a different production lot (changing the production lot of GBLMA and using the raw material of the same production lot as that of Example 1 for the other raw materials), the same experiment as in Example 1 was conducted, and copolymer B Got.

(実施例3)
トリエチルアミン量を0.032部に変えて、(実施例1)と同様の実験を行い、共重合体Cを得た(CNNMAの製造ロットを変更し、その他の原料については実施例1と同じ製造ロットの原料を使用)。
(Example 3)
The experiment similar to (Example 1) was performed by changing the amount of triethylamine to 0.032 parts, and a copolymer C was obtained (the production lot of CNNMA was changed, and other raw materials were produced in the same manner as in Example 1). Use lot raw materials).

(比較例1)
トリエチルアミンを加えず、原料製造ロットを変えて(実施例1)と同様の実験を行い、共重合体Dを得た(全ての原料について実施例3と同じ製造ロットの原料を使用)。
(Comparative Example 1)
An experiment similar to (Example 1) was carried out by changing the raw material production lot without adding triethylamine, to obtain a copolymer D (using raw materials of the same production lot as in Example 3 for all raw materials).

(比較例2)
トリエチルアミン量を0.015部に変えて、(実施例1)と同様の実験を行い、共重合体Eを得た(全ての原料について実施例3と同じ製造ロットの原料を使用)。
(Comparative Example 2)
The same experiment as in (Example 1) was performed by changing the triethylamine amount to 0.015 part, and a copolymer E was obtained (using raw materials of the same production lot as in Example 3 for all raw materials).

上記共重合体A〜Eについて、得られた組成及び物性の測定結果を、以下の表にまとめた。なお、BDADMA/メタクリル酸は、重合体中におけるBDADMAの量を100とした場合の、それに対するメタクリル酸のモル%を示す。   About the said copolymers A-E, the obtained composition and the measurement result of the physical property were put together in the following tables. In addition, BDADMA / methacrylic acid shows the mol% of methacrylic acid with respect to that when the amount of BDADMA in the polymer is 100.

Figure 0005696868
Figure 0005696868

塩基性化合物(トリエチルアミン)を0.016質量部以上添加した場合(実施例1〜3)は、アセタール基を有するアクリル系単量体の分解量は、僅か0.6〜0.7モル%に抑制され、かつ、分解生成物であるメタクリル酸の量(BDADMA100に対して5.65〜7.69モル%)も少ないことが確認された。
また、上記実施例1〜3の場合には、感度や現像コントラスト等のドライリソグラフィー評価結果にも数値のばらつきがなく、レジスト用共重合体としての物性が安定していることが確認された。
一方、実施例3と同じ原料ロットの材料を用いて重合した場合であっても、塩基性化合物を添加しなかった場合(比較例1)や、塩基性化合物(トリエチルアミン)添加量が0.016質量部未満の場合(比較例2)には、塩基性化合物添加量が0.016質量以上添加した場合(実施例3)と比較して、アセタール基を有するアクリル系単量体の分解量(1.9〜2.3モル%)が増加するとともに、分解生成物であるメタクリル酸の量(BDADMA100に対して30.51〜57.41モル%)も増加することが確認された。
また、上記比較例1〜2の場合は、感度や現像コントラスト等のドライリソグラフィー評価結果の数値にもばらつきがあり、レジスト用共重合体として物性が安定していないことが確認された。
When 0.016 parts by mass or more of the basic compound (triethylamine) is added (Examples 1 to 3), the decomposition amount of the acrylic monomer having an acetal group is only 0.6 to 0.7 mol%. It was confirmed that the amount of methacrylic acid that was suppressed and the decomposition product (5.65 to 7.69 mol% with respect to BDADMA100) was also small.
Moreover, in the case of the said Examples 1-3, there was no dispersion | variation in a numerical value also in dry lithography evaluation results, such as a sensitivity and development contrast, and it was confirmed that the physical property as a resist copolymer is stable.
On the other hand, even when polymerized using the same raw material material as in Example 3, the basic compound was added (Comparative Example 1), or the basic compound (triethylamine) addition amount was 0.016. When the amount is less than parts by mass (Comparative Example 2), the amount of decomposition of the acrylic monomer having an acetal group (Comparative Example 2) compared to the case where the basic compound addition amount is 0.016 mass or more (Example 3) ( It was confirmed that the amount of methacrylic acid as a decomposition product (30.51 to 57.41 mol% with respect to BDADMA100) also increased as the amount increased (1.9 to 2.3 mol%).
Moreover, in the case of the said Comparative Examples 1-2, the numerical value of dry lithography evaluation results, such as a sensitivity and development contrast, also has dispersion | variation, and it was confirmed that the physical property is not stable as a resist copolymer.

Claims (4)

アセタール基を有する(メタ)アクリル系単量体と、該単量体と共重合可能な他の(メタ)アクリル系単量体とを、前記単量体の合計量100質量部に対して0.016質量部以上0.1質量部以下の、計量・重合中に揮発しない程度の沸点を有する塩基性化合物共存下で重合するレジスト用共重合体の製造方法。 The (meth) acrylic monomer having an acetal group and another (meth) acrylic monomer copolymerizable with the monomer are 0% relative to 100 parts by mass of the total amount of the monomers. A method for producing a copolymer for resist, which is polymerized in the presence of a basic compound having a boiling point that does not volatilize during measurement and polymerization, in a range of .016 parts by mass to 0.1 parts by mass. 前記塩基性化合物がトリエチルアミンである、請求項1に記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the basic compound is triethylamine. 請求項1又は2に記載の方法で得られたレジスト用共重合体を含むレジスト用組成物。   A resist composition comprising a resist copolymer obtained by the method according to claim 1. 請求項3に記載のレジスト組成物と光酸発生剤とを含む組成物を、被加工基板上に塗布しレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に450nm以下の波長の光を照射して潜像を形成する工程と、
前記潜像が形成されたレジスト膜を現像液で現像処理する工程と
を有する、パターンが形成された基板の製造方法。
Applying a composition comprising the resist composition according to claim 3 and a photoacid generator on a substrate to be processed to form a resist film;
Irradiating the resist film with light having a wavelength of 450 nm or less to form a latent image;
And a step of developing the resist film on which the latent image is formed with a developer.
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